DE3900552A1 - Elektrofilter aus kunststoff und/oder metall, insbesondere aus blei - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrofilter aus Kunststoff und/oder Metall, insbesondere aus Blei, als Röhrenfilter mit achsparallel zueinander verlaufenden Röhren mit polygonalem Querschnitt und mit axial verlaufenden Sprühelektroden in jeder Röhre, wobei die Wandungen der Röhren als Niederschlagselektroden wirken und die unmittelbar nebeneinander liegenden Wandungen benach­ barter Röhren jeweils fluchten und eine Reihe von parallel verlaufenden und gleichmäßig beabstandeten Trägerbalken vorgesehen ist, die sich über die gesamte Breite des Elektrofilters erstrecken und die Wandungen tragen.

Unter einem Elektrofilter versteht man ganz allge­ mein eine Einrichtung, mit deren Hilfe es möglich ist, feste und flüssige Schwebeteilchen aus dem Trä­ gergas mit Hilfe einer künstlichen elektrischen Auf­ ladung abzuscheiden. Die aufgeladenen Schwebeteilchen wandern zur Niederschlagselektrode und werden dann mechanisch aus dem Filter entfernt.

Derartige Elektrofilter bestehen im allgemeinen aus Sprühelektroden, die elektrisch aufgeladen werden, und aus Wandungen in der Umgebung der Sprühelektroden, die als Niederschlagselektroden wirken. Diese Sprüh­ elektroden können beispielsweise drahtförmig sein.

Als einfachste Form sind sog. offene Gassen bekannt, d. h. zwei zueinander parallele Platten, zwischen denen in gleichmäßigen Abständen mittig parallel zueinander die Sprühelektroden verlaufen. Aufgrund der inhomogenen Felder ist die Filterwirkung nur sehr unbefriedigend, insbesondere im Bereich zwischen den drahtförmigen Sprühelektroden.

Als Verbesserung sind sog. Quadratgassen eingeführt worden. Bei diesen werden zusätzlich zwischen den parallelen Platten senkrecht zu diesen verlaufende Zwischenwände eingeführt, die den Raum zwischen den Platten in lange Röhren mit quadratischem Querschnitt unterteilen. In jeder Röhre verläuft eine drahtförmige Sprühelektrode möglichst axial. Üblicherweise verlaufen die Sprühelektroden und Röhren vertikal, um das Aufstei­ gen oder Fallen des Trägergases beim Abscheiden nutzen zu können.

Problematisch bei den Quadratgassen ist, daß die Ecken der Quadrate verhältnismäßig weit von den Sprühelek­ troden entfernt sind. Dies beeinträchtigt die Filter­ wirkung. Auch bei Anwendung von Sonder- oder Spezial­ elektroden können an den Ecken verhältnismäßig unge­ reinigte Trägergasströme hindurchtreten. Bei diesen Spezialelektroden sind z. B. am axial verlaufenden Draht Vorsprünge oder Seitenzweige vorgesehen, um die Ecken etwas besser zu erreichen.

Günstiger ist dagegen eine kreiszylindrische Röhren­ anordnung. Diese hat jedoch den erheblichen Nachteil, daß nur eine Seite der Röhrenwandung als Abscheidefläche wirksam ist. Bei den vorbeschriebenen Quadratgassen dagegen dient jede Wandung als Begrenzung für zwei benachbarte Röhren, wodurch es zu einer erheblichen Material- und Platzeinsparung kommt. Das ist von be­ sonderem Interesse bei Filtern aus Stahl oder Blei, die beispielsweise bei der Naßreinigung von SO₂-Gasen in der Schwelfelsäureindustrie Verwendung finden. Kunststoffe können nur bis zu bestimmten Höchsttempera­ turen Verwendung finden, viele Metalle sind nicht korrosionsfest genug. Dies gilt insbesondere bei der nachgeschalteten nassen Gasreinigung in der Erzauf­ bereitung mit schwefelhaltigen Metallerzen, etwa Pyrri­ ten. Bleifilter oder Filter aus Massivstahl mit Blei­ überzug sind jedoch sehr schwer, so daß schon von daher auf die Verwendung von möglichst wenig Material geachtet werden sollte.

Eine materialsparende Lösung ergibt sich beispielsweise aus der DE 26 41 114 B2, welche ein Wabenfilter mit im Querschnitt sechseckigen Röhren beschreibt. Diese Filter besitzen den Vorteil einer größeren Homogenität des elektrischen Feldes gegenüber Quadratgassenfiltern, dennoch kann jede Wandung für jeweils zwei benachbarte Röhren Verwendung finden.

Diese Wabenfilter mit im Querschnitt sechseckigen Röhren haben sich daher gut bewährt und durchgesetzt.

Sie haben jedoch einen Nachteil, der sich wiederum gerade bei Elektrofiltern aus schweren Materialien bemerkbar macht. Diese, insbesondere aus Blei, benötigen Platten, die sich nicht mehr selbst tragen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die entstehenden Röhren mitunter Größenordnungen von mehr als 5 m Länge er­ reichen. Günstig wäre es daher, wenn die Platten, die die Wandungen bilden, in stabilen Trägern auf­ gehängt werden könnten. Bei einem Wabenfilter ist es jedoch nicht möglich, durchgehende, stabile Träger vorzusehen, da die Platten jeweils von Ecke zu Ecke um 120° verschwenkt werden und sozusagen im Zickzack verlaufen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Elektrofilter vorzuschlagen, das eine möglichst gute Filterwirkung zeigt und dennoch mit durchgehenden Trägern ausgerüstet werden kann.

Mit anderen Worten, es soll eine stabile Konzeption vorgeschlagen werden, die die Filterwirkung gegenüber den Quadratgassen verbessert, ohne die Nachteile der Sechseck-Wabenfilter in Kauf zu nehmen.

Diese Aufgabe wird bei einem eingangs beschriebenen Elektrofilter dadurch gelöst, daß die Wandungen jeweils Röhren mit einem achteckigen Querschnitt bilden.

Ein solches Elektrofilter ist ein Gassenfilter. Eine Reihe paralleler Platten kann jeweils an durchgehenden Trägern aufgehängt werden. Trotzdem wird ein gegenüber dem Quadratgassenfilter besserer Filtergrad erreicht, da die Röhren jeweils einen achteckigen Querschnitt besitzen. Die Seitenflächen und Ecken sind daher we­ sentlich gleichmäßiger von den axial verlaufenden Sprühelektroden beabstandet, so daß sich keine Winkel und Ecken bilden können, in denen ungereinigte Par­ tikelströme fließen können.

Von den acht Seiten fluchten vier mit den vier Röhren, die der gerade betrachteten Röhre benachbart sind. Die gleichen vier Seiten gehören zu Wandungen, die die betrachtete Röhre mit benachbarten Röhren gemeinsam hat.

Die verbleibenden Seiten schneiden jeweils die Ecken ab.

Ungefähr 50% der Wandungsflächen werden also jeweils doppelt von benachbarten Röhren als Abscheideflächen genutzt, die Homogenität des elektrischen Feldes ent­ spricht praktisch der von Röhren mit kreisförmigem Querschnitt, und es ist möglich, durchgehende Träger zu verwenden. Diese Vorteile wiegen die gemeinsame Ausnutzung aller Wandungsflächen bei Wabenfiltern mit sechseckigem Querschnitt mehr als auf.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Röhren im Quer­ schnitt regelmäßige Achtecke sind. Dadurch wird eine größtmögliche Homogenität erzielt. Alternativ können auch die Wandungen, die jeweils mit benachbarten Röhren gemeinsam sind, etwas länger sein als die übrigen, wodurch der Anteil gemeinsamer Wandungen über die 50%-Marke ansteigt, allerdings die Gleichmäßigkeit des elektrischen Feldes etwas sinkt.

Eine besonders stabile Konstruktion ergibt sich, wenn senkrecht zu der Reihe der Trägerbalken Querbalken vorgesehen sind, an denen Profile befestigt sind, die die nicht parallel zu den Trägerbalken verlau­ fenden Wandungen der Röhren bilden.

Dies wird noch gefördert, wenn außerdem die Balken mit den Röhren zugekehrten Flanschausladungen versehen sind, die dem stirnseitigen Verlauf der Rohrwandungs­ profile folgen. Diese Flanschausladungen sperren dabei zugleich im Elektrofilter diejenigen Schächte ab, die sich zwischen den achteckigen Querschnitten der verschiedenen Röhren bilden. Dadurch wird besonders einfach und sicher verhindert, daß durch diese Schächte etwa ungereinigte Gase gelangen können.

Günstig ist es dabei, wenn die Profile im Querschnitt ein an seinem Fußpunkt gespiegeltes Y mit senkrechtem Fuß bilden. Der Querschnitt besteht also aus einer Strecke, von deren beiden Endpunkten aus zwei Arme symmetrisch schräg nach außen weisen. Werden derar­ tige Profile in eine Gasse eingesetzt, so bildet sich jeweils zwischen zwei benachbarten Profilen, die von­ einander beabstandet eingesetzt werden, ein Achteck.

Schließen die Arme des Y mit dem Fuß außerdem einen Winkel von 135° ein, so kann bei richtiger Dimensio­ nierung der Abstände automatisch ein regelmäßiges Achteck als Querschnitt der Röhren erreicht werden.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Röhrenfil­ ters schräg von oben,

Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht schräg von oben auf ein erfin­ dungsgemäßes Profil und

Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 3.

Insbesondere aus den Fig. 1 und 2 ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Elektrofilters zu erkennen. Dabei sind in beiden Figuren nichteinheitliche Elektrofilter dargestellt, sondern vielmehr in jeder Zeichnung drei Gassen: eine herkömmliche, nur aus zwei parallel verlau­ fenden Platten bestehende erste Gasse 11, eine verbes­ serte sog. Quadratgasse 12 aus Röhren mit quadrati­ schem Querschnitt und eine dritte erfindungsgemäße Gasse 13 aus Röhren mit achteckigem Querschnitt.

Besonders bevorzugt würde man erfindungsgemäß das Elektrofilter nur aus Röhren mit achteckigem Querschnitt aufbauen.

Die Problematik bei Elektrofiltern und der mit der Erfindung erzielte Vorteil wird aus dem Schnitt in Fig. 2 besonders deutlich. Zu erkennen sind Sprühelek­ troden 21, von denen der Deutlichkeit halber in jeder Gasse nur eine oder zwei dargestellt sind. Die Wandungen der jeweiligen Gassen bzw. Röhren wirken als Nieder­ schlagselektroden 22. Zwischen den Sprühelektroden 21 und den Niederschlagselektroden 22 bilden sich elektrische Felder 23, deren Linienverlauf angedeutet ist.

Zu erkennen ist, daß in dem herkömmlichen reinen Gassen­ filter aus zwei parallelen Platten sich ein sehr inhomo­ genes Feld aufbaut. In dem Bereich zwischen zwei Sprüh­ elektroden bilden sich Bereiche mit nur geringem Feld­ einfluß und damit unbefriedigender Filterwirkung.

In der mittleren sog. Quadratgasse 12 mit den Röhren 4 a, 4 b, 4 c mit dem quadratischen Querschnitt ist kein quasi feldfreier Raum zwischen den Sprühelektroden 21 mehr gegeben; jedoch liegen nach wie vor Inhomo­ genitäten vor, speziell im Vergleich der Ecken des quadratischen Querschnittes mit den mittleren Bereichen der Seiten.

Eine beträchtliche Verbesserung der Homogenität des elektrischen Feldes 23 und damit auch der Filterwir­ kung des Elektrofilters wird dagegen in der dritten Gasse 13 in den Röhren 8 a, 8 b, 8 c mit dem achteckigen Querschnitt erzielt. Das elektrische Feld 23 ist prak­ tisch homogen, da der Querschnitt sich einem kreisför­ migen Querschnitt bereits sehr angenähert hat.

Zwar sind jetzt feldfreie für das Filter nicht mehr nutzbare Ecken 28 vorhanden, dieser Nachteil wird jedoch durch die verbesserte Homogenität mehr als aufgehoben. Im Verhältnis zum Quadrat würden etwa 17% der nutzbaren Querschnittsfläche verlorengehen.

Zugleich wird deutlich, daß genau die Hälfte der Wan­ dungsfläche, nämlich vier der acht Seiten des Achtecks, gleichzeitig als Niederschlagselektroden für jeweils zwei benachbarte Röhren dienen, etwa für die Röhren 8 a und 8 b oder 8 b und 8 c. Bei einem räumlich in jeder Richtung fortgesetzten erfindungsgemäßen Elektrofilter würde sich dies auch nach oben bzw. unten in Fig. 2 weiter erstrecken.

Der Aufbau von Elektrofiltern, insbesondere aus Blei, weist Trägerbalken auf, von denen im Beispiel der Fig. 1 und 2 die Trägerbalken 31, 32, 33, 34 zu erkennen sind. Sie sind parallel und gleichmäßig voneinander beabstandet und laufen über die gesamte Breite des Elektrofilters durch. Die Figuren zeigen hier nur einen Ausschnitt. Diese Trägerbalken 31 bis 34 tragen den größten Teil der Wandungen, nämlich Platten 36, 37, 38 und 39. Diese Platten bestehen etwa aus Blei oder aus Stahl mit einem Bleimantel. Da sich an ihnen die aggressiven und korrosiven Bestandteile des zu fil­ ternden Gases oder Fluides absetzen sollen, müssen sie gegen diese Bestandteile resistent sein. Das hohe Gewicht der Platten 36 bis 39 bedingt eine entspre­ chende Stabilität der Trägerbalken 31 bis 34. Diese Stabilität ist bei im Zickzack verlaufenden oder jeweils um 120° verschwenkten Trägerbalken nur schwer erzielbar.

In den Fig. 1 und 2 gehören die Trägerbalken 31 bis 34 jeweils zu den unterschiedlichen Ausführungsformen des Filters. Die Platten 36 bis 39 werden aber auch dann eingesetzt, wenn das gesamte Elektrofilter aus Röhren 8 mit achteckigem Querschnitt besteht.

Während sich bei der Gasse 11 als einziges die Sprüh­ elektroden 21 zwischen den beiden Platten 36 und 37 befinden (vgl. Fig. 2), werden bei der Quadratgasse 12 zwischen den beiden Trägern 32 und 33 zusätzlich Querelemente 41 a, 41 b und 41 c eingesetzt. Diese Quer­ elemente 41 besitzen jeweils einen Querbalken 42, der sich auf den Trägerbalken 32 und 33 abstützt und senkrecht zu diesen verläuft. An den Querbalken 42 hängen plattenförmige Profile 43. Diese plattenför­ migen Profile 43 bilden gemeinsam mit den Platten 37 und 38 jeweils die Röhren 4 a, 4 b und 4 c mit qua­ dratischem Querschnitt. Auch die plattenförmigen Profile 43 bestehen aus dem Material der Platten 36 bis 39 und sind entsprechend schwer. Die Querbalken 42 müssen daher ebenfalls stabil sein. Auch das Gewicht dieser Querbalken 42 mit den an ihnen hängenden plattenförmigen Profilen 43 muß durch die Trägerbalken 32 und 33 aufge­ nommen und getragen werden.

Die dritte Gasse 13 mit den Röhren 8 a, 8 b und 8 c mit dem achteckigen Querschnitt wird zwischen den Platten 38 und 39 an den Trägerbalken 33 und 34 gebildet. Zwischen diesen Trägerbalken 33 und 34 befinden sich die Querelemente 81 a, 81 b und 81 c. Diese Querelemente besitzen jeweils einen Querbalken 82, der sich auf den Querbalken 33 und 34 abstützt und an dem Profile 83 befestigt sind. Auch diese Profile 83 bestehen aus dem Material der Platten 38 und 39. Sie sind jedoch nicht reinflächig-plattenförmig, sondern sie bestehen aus einem speziellen Profil, das insbesondere aus den Fig. 3 und 4 deutlich wird.

Insbesondere aus Fig. 4 wird der Querschnitt dieser Profile deutlich. Sie bestehen aus einem an seinem Fußpunkt 85 gespiegelten Y mit senkrechtem Fuß. Das Y besitzt dabei jeweils einen Fuß 86 a bzw. gespiegelt 86 b und je zwei Arme 87 a und 87 b bzw. 87 c und 87 d. Zwischen den Armen besteht jeweils ein Winkel von 90° und damit zwischen jedem Arm und einem Fuß ein Winkel von 135°. Der Fuß 86 a des Y bildet mit seinem Spiegelbild 86 b eine gerade Linie.

Die Arme 87 sind alle gleich lang; die gleiche Länge besitzt der aus dem Fuß 86 a und seinem Spiegelbild 86 b bestehende Mittelteil zwischen den Verzweigungs­ punkten der Arme.

Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß an den stirnseitigen Enden des Profils 83 Flanschausladungen 84 angebracht sind. Diese entsprechen dem stirnseitigen Verlauf und erhöhen die Festigkeit und Stabilität der Quer­ elemente 81. An den Flanschausladungen schließt sich der Querbalken 82 an.

Das gesamte Querelement 81 wird mit seinem Querbalken 82 auf den beiden Trägerbalken 33 und 34 aufgelagert und abgestützt. Zwei einander benachbarte Querelemente 81 werden dabei in einem solchen Abstand angeordnet, daß sich zwischen ihnen unter Berücksichtigung der Platten 38 und 39 eine Röhre 8 mit achteckigem Quer­ schnitt ausbildet. Die acht Seiten des Achtecks werden gebildet im Uhrzeigersinn von dem Arm 87 a, dem Fuß 86 und dem Arm 87 c des zweiten Querlementes 81 d, der Platte 39 am Trägerbalken 34, dem Arm 87 d, dem Fuß 86 und dem Arm 87 b des ersten Querelementes 81 a und der Platte 38 am Trägerbalken 33. Alle diese acht Seiten sind gleich lang. Es entstehen die Wandungsseiten 80 a, 80 b, 80 c, 80 d, 80 e, 80 f, 80 g und 80 h.

Claims (6)

1. Elektrofilter aus Kunststoff und/oder Metall ins­ besondere aus Blei, als Röhrenfilter mit achspar­ allel zueinander verlaufenden Röhren mit polygo­ nalem Querschnitt und mit axial verlaufenden Sprüh­ elektroden in jeder Röhre, wobei die Wandungen der Röhren als Niederschlagselektroden wirken und die unmittelbar nebeneinanderliegenden Wandungen benachbarter Röhren jeweils fluchten und eine Reihe von parallel verlaufenden und gleichmäßig beabstan­ deten Trägerbalken vorgesehen ist, die sich über die gesamte Breite des Elektrofilters erstrecken und die Wandungen tragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (80) jeweils Röhren (8) mit einem achteckigen Querschnitt bilden.

2. Elektrofilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Querschnitt der Röhren (8) ein regel­ mäßiges Achteck ist.

3. Elektrofilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß senkrecht zu der Reihe der Trägerbalken (31, 32, 33, 34) Querbalken (82) vorgesehen sind, an denen Profile (83) befestigt sind, die die nicht parallel zu den Trägerbalken (31, 32, 33, 34) verlaufen­ den Wandungen (80) der Röhren (8 a) bilden.

4. Elektrofilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Querbalken (82) mit den Röhren (8) zugekehrten Flanschausladungen (84) versehen sind, die dem stirnseitigen Verlauf der Rohrwandungspro­ file (83) folgen.

5. Elektrofilter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Profile (83) im Querschnitt ein an seinem Fußpunkt (85) gespiegeltes Y mit senkrechtem Fuß (86) bilden.

6. Elektrofilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Arme (87) des Y mit dem Fuß (86) jeweils einen Winkel von 135° einschließen.