DE60023609T2

DE60023609T2 - Elektrostatischer Staubkollektor

Info

Publication number: DE60023609T2
Application number: DE60023609T
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Tomimatsu; Yasutoshi Takasago Ueda
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: KR20010050045A; US6500240B1; US6602329B2; EP1075872A2; CA2315509A1; JP3564366B2; TW495387B; JP2001121030A; US20030000388A1; CA2315509C; KR100386721B1; US20030000384A1; DE60023609D1; EP1075872A3; EP1075872B1

Description

Gebiet der Erfindung
Anmerkung zum Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Staubsammler, der zum Entfernen von Staub, Dunst und dergleichen, die in einem Gas enthalten sind, verwendet wird.
Um wirksam Feinstaub (Submikron-Partikel), Dunst und dergleichen zu sammeln, hat der Anmelder vorher einen Staubsammler in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-174899 (Nr. 174899/1998) veröffentlicht.
Dieser Staubsammler umfasst Lademittel zum Laden eines zu sammelnden Stoffs, wie in einem Gas enthaltener Staub und Dunst, Sprühmittel zum Sprühen eines Dielektrikums auf den zu sammelnden, von dem Lademittel geladenen Stoff, Mittel zum Bilden eines elektrischen Feldes für das dielektrische Polarisieren des von dem Sprühmittel gesprühten Dielektrikums sowie Dielektrikum-Sammelmittel zum Sammeln des Dielektrikums, welches den zu sammelnden Stoff festgehalten hat. Der oben beschriebene Staubsammler hat eine Elektrode 100 mit hoher angelegter Spannung und eine Erdungselektrode 200, wie 7 zeigt, als Mittel zum Bilden eines elektrischen Feldes und ermöglicht, dass ein den Stoff enthaltendes Abgas gesammelt werden kann, wie z.B. Staub und Dunst (in diesem Beispiel SO₃-Nebel (der durch die schwarzen Punkte in der Figur angedeutet ist) 300 und ein Dielektrikum (in diesem Beispiel Wasserdampf) 400, das von dem Sprühmittel aus gesprüht wird, um zwischen den Elektroden 100 und 200 zu fließen. Der zu sammelnde Stoff 300 ist beispielsweise vorab durch das Lademittel negativ geladen worden. Andererseits wird das Dielektrikum 400 mittels der zwischen den Partikeln des Dielektrikums wirkenden Coulomb'schen Kräfte gesammelt. Wenn eine Wechselspannung zwischen den Elektroden 100 und 200 angelegt wird, wie in 8 gezeigt ist, ändert sich die Polarisierungspolarität des Dielektrikums 400 im Verlauf der Zeit und der zu sammelnde, geladene Stoff bewegt sich in einer Zick-Zack-Form. Somit wird die zu sammelnde Substanz 300 durch das Dielektrikum 400 mittels der zwischen den Partikeln des Dielektrikums 400 wirkenden Coulomb'schen Kraft gesammelt.
Gemäß diesem Staubsammler der früheren Anwendung können Submikron-Partikel wirksam trotz der kompakten Konfiguration gesammelt werden.
Aufgabe und Abriss der Erfindung
Um die Wirksamkeit beim Sammeln des zu sammelnden Stoffs 300 weiter zu verbessern, ist es nötig, dass das Dielektrikum 400 genügend bis zu dem oberen Teil (hinteren Teil) der Elektroden 100 und 200 vorhanden ist. Bei dem herkömmlichen Kollektor jedoch zeigt das Dielektrikum eine Tendenz, sich zum oberen Teil (hinteren Teil) der Elektroden 100 und 200 hin zu verdünnen.
Die Erfinder fanden heraus, dass die oben erwähnte Tendenz dem Laden des von den Sprühmitteln versprühten Dielektrikums zuzuschreiben ist.
Im einzelnen werden die Partikel des von dem Sprühmittel gesprühten Dielektrikum positiv oder negativ geladen, da die Partikel des Dielektrikums Ladungen an der Grenze eines Rohrs austauschen, durch das das Dielektrikum selbst strömt. Daher wird das positiv oder negativ geladene Dielektrikum 400 von dem Sprühmittel versprüht, was eine Ursache für das Zustandekommen der vorher erwähnten Tendenz ist, die nachstehend beschrieben wird.
In 9 entsprechend 7 gibt die auf der Seite des Dielektrikum-Partikels 400 angebrachte Kreismarkierung den Ladezustand des Dielektrikum-Partikels 400 an. Falls das geladene Dielektrikum 400 zwischen den Elektroden 100 und 200 zugeführt wird, wird das positiv geladene Dielektrikum 400 zu der Elektrode 100 hin gezogen, und das negativ geladene Dielektrikum 400 wird zu der Elektrode 200 mittels der Coulomb'schen Kraft angezogen. Daher wird der Großteil des Dielektrikums durch die Elektroden 100 und 200 gesammelt, bevor er am oberen Teil (hinteren Teil) der Elektroden 100 und 200 ankommt. 2 zeigt einen Fall, bei dem ein alternierendes elektrisches Feld zwischen den Elektroden 100 und 200 angelegt wird. In diesem Fall wird das geladene Dielektrikum 400 mit den sich ändernden Zyklen des alternierenden elektrischen Feldes nach rechts und links geschwenkt. Hierbei werden die Partikel des Dielektrikums 400 mit einer positiven und negativen Ladung aneinandergezogen und sammeln sich, so dass die Verteilungskonzentration des Dielektrikums 400 zum oberen Teil der Elektroden 100 und 200 hin abnimmt. Das heißt, auch wenn ein elektrisches Wechselfeld zwischen den Elektroden 100 und 200 angelegt wird, verdünnt sich das Dielektrikum 400 an dem oberen Teil der Elektroden 100 und 200.
EP-A 0808660 offenbart einen Staubsammler mit dem Merkmal des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Situation getätigt, und dementsprechend ist eine Aufgabe hiervon, einen Staubsammler und ein Verfahren zum Sammeln von Staub bereitzustellen, bei denen die Verdünnung des Dielektrikum am hinteren Teil des Mittels zum Bilden eines elektrischen Feldes vermieden wird, wodurch die Sammeleffizienz verbessert werden kann.
Um die obigen Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung einen Staubsammler bereit mit:
einem Lademittel zum Laden eines Stoffs, der in einem Gas enthalten ist und der zu sammeln ist, einem Sprühmittel zum Sprühen eines Dielektrikums auf den von dem Lademittel aufgeladenen, zu sammelnden Stoff, einem Mittel zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, mit ersten und zweiten Elektroden zum Erzeugen eines elektrischen Gleichstromfeldes zum dielektrischen Polarisieren des von dem Sprühmittel eingesprühten Dielektrikums mittels des elektrischen Gleichstromfeldes, und einem Mittel zum Sammeln des Dielektrikums für das Sammeln des Dielektrikums, welches den zu sammelnden Stoff festgehalten hat, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: Erdungsmittel, die in dem Sprühmittel vorgesehen sind, um das Dielektrikum elektrisch zu erden, bevor es gesprüht wird, damit eine Ladung des Dielektrikums durch das Erdungsmittel entweichen kann, so dass das Dielektrikum elektrisch neutral gemacht wird.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung das elektrisch neutrale Dielektrikum von dem Sprühmittel gesprüht wird, wird das Festhalten des gesprühten Dielektrikums durch die Elektrode des Mittels zur Bildung eines elektrischen Feldes eingeschränkt. Daher wird ein Mangel an Dielektrikum in der hinteren Zone eines elektrischen Feldbildungsabschnitts verhindert, so dass die Effizienz beim Sammeln des zu sammelnden Stoffs erhöht wird.
Ein Metallnetz wird als Erdungsmittel eingesetzt, und das Netz ist in einem Strömungsweg des Dielektrikums in dem Sprühmittel so angeordnet, dass es den Strömungsweg durchquert. Mit dem Einsatz des Metallnetzes als Ent-Elektrifizierungsmittel kann ein zufriedenstellender Ent-Elektrifizierungseffekt erzielt werden, ohne das Strömen des Dielektrikums zu behindern.
Bei dem oben beschriebenen Staubsammler können mehrere Stufen des Paar der Sprühmittel und des Mittels zum Bilden des elektrischen Feldes angeordnet sein bzw. werden. Gemäß dieser Konfiguration wird der zu sammelnde Stoff in einem Staubsammelabschnitt jeder Stufe gesammelt, so dass eine sehr hohe Staubsammeleffizienz erzielt werden kann.
Bei dieser Konfiguration wird frisches Wasser von Sprühmitteln mindestens von der stromabwärtigsten Stufe der mehreren Sprühmittel gesprüht und zirkulierendes Wasser wird von Sprühmitteln außer dem Frischwasser versprühenden Sprühmittel versprüht. Gemäß dieser Konfiguration wird die Sammeleffizienz noch weiter verbessert, da frisches Wasser von Sprühmitteln mindestens aus der stromabwärtigsten Stufe versprüht wird. Deshalb ist diese Konfiguration von besonderem Vorteil beim Verhindern des Ausströmens von schädlichen Substanzen.
Das Sprühmittel der stromabwärtigen Stufe kann eine Düse zum Zerstäuben des Frischwassers auf einem Durchschnittsdurchmesser von nicht mehr als 50 μm vorgesehen sein. Falls eine solche Düse vorgesehen ist, setzt sich die Düse nicht zu, wodurch eine hohe Staubsammeleffizienz beibehalten wird und die Menge an eingesetztem Frischwasser verringert werden kann.
Die oben beschriebenen Staubsammler können so konfiguriert sein, dass sie des weiteren ein Dielektrikum-Zirkulationssystem zum Zuführen des Dielektrikums von einem Dielektrikum-Speicherbehälter zu dem Sprühmittel und zum Zurückführen des von dem Sprühmittel gesprühten Dielektrikums zu dem Speicherbehälter umfassen, ein Dielektrikum-Zuführmittel zum Zuführen eines frischen Dielektrikums zu dem Dielektrikum-Speicherbehälter, Dielektrikum-Entfernungsmittel zum Entfernen des Dielektrikums in dem Dielektrikum-Speicherbehälter, Absorptionsmittel-Zuführmittel zum Zuführen eines Absorptionsmittels zu dem Dielektrikum-Speicherbehälter, wobei das Absorptionsmittel dazu verwendet wird, ein von einem Stoff in dem Gas erzeugtes Reaktionsprodukt zu absorbieren, und ein Steuermittel zum Steuern der von dem Dielektrikum-Zuführmittel zugeführten Menge an Dielektrikum sowie der von dem Entfernungsmittel entfernten Menge an Dielektrikum, so dass die Konzentration des Reaktionsprodukts einen Wert innerhalb eines gegebenen Bereichs aufweist, und zum Steuern der Menge an von dem Absorptionsmittel-Zuführmittel zugeführten Menge an Absorptionsmittel, so dass der ph-Wert des Dielektrikums einen Wert innerhalb eines gegebenen Bereichs aufweist.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Abnahme an Dielektrikum verhindert werden und auch schädliche Gase können absorbiert und durchgehend entfernt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine schematische Längsschnittansicht zur Darstellung eines allgemeinen Aufbaus eines Staubsammlers gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Aufbaus eines Vor-Ladeabschnitts,
3 eine schematische perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Aufbaus eines Staubsammelabschnitts,
4 eine Schnittansicht zur Darstellung eines Aufbaus eines Sprühabschnitts,
5 eine Schnittansicht zur Darstellung eines weiteren Aufbaus des Sprühabschnitts,
6 eine schematische Schnittansicht zur Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Staubsammlers gemäß der vorliegenden Erfindung,
7 eine erläuternde Ansicht zur Darstellung eines allgemeinen Prinzips der Staubsammlung in einem elektrischen Gleichstromfeld,
8 eine erläuternde Ansicht zur Darstellung eines allgemeinen Prinzips der Staubsammlung in einem elektrischen Wechselstromfeld,
9 eine erläuternde Ansicht, die das typische Verhalten der Partikel eines Dielektrikums in dem elektrischen Gleichstromfeld in einem herkömmlichen Staubsammler darstellt, und
10 eine erläuternde Ansicht, die das typische Verhalten der Partikel eines Dielektrikums in dem elektrischen Wechselstromfeld bei einem herkömmlichen Staubsammler darstellt.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
1 ist eine schematische Längsschnittansicht zur Darstellung eines allgemeinen Aufbaus eines Staubsammlers, auf den die vorliegende Erfindung angewandt ist. Dieser Staubsammler hat einen Vor-Ladeabschnitt 1, einen Sprühabschnitt 2 und einen Staubsammelabschnitt 3.
Der Vor-Ladeabschnitt 1 umfasst, wie 2 zeigt, mehrere Erdungselektroden (positive Elektroden) 4, die parallel angeordnet sind, und Entladeelektronen (negative Elektroden 5, die zwischen den Erdungselektroden 4 angeordnet sind. Die Entladeelektrode ist so konfiguriert, dass mehrere (in diesem Beispiel 3) leitende Stäbe 5A vertikal in einer Ebene angeordnet sind, die mit der Erdungselektrode 4 parallel ist, und eine große Anzahl rückgratartiger Abschnitte 5B in der Vertikalrichtung des Stabs 5A in geeigneten Intervallen angeordnet ist.
Der Sprühabschnitt 2 ist, wie 3 zeigt, mit einer großen Anzahl Düsen 6 zum Sprühen eines Dielektrikums versehen, die unter dem Staubsammelabschnitt 3 angeordnet sind. Die Düsen 5 sind aus mehreren Rohren 7 gebildet, die horizontal in geeigneten Abständen angeordnet sind.
Wie in 1 gezeigt ist, ist das Rohr 7 mit einem Dielektrikum-Speicherbehälter 8 über ein Rohr 13 verbunden, Wenn daher ein Dielektrikum (in diesem Beispiel Wasser) 10 in den Speicherbehälter 8 von einer Pumpe P, die in das Rohr 13 eingefügt ist, hochgezogen wird, wird das nebel- bzw. dunstartige Dielektrikum 10 von den Düsen 6 versprüht. Der Staubsammelabschnitt 3 umfasst, wie 3 zeigt, mehrere Erdungselektroden 11, die parallel angeordnet sind, und Elektroden 12 mit hoher angelegter Spannung, die zwischen die Erdungselektroden 11 eingefügt sind.
Bei dem nach obiger Beschreibung aufgebauten Staubsammler wird, wie durch die Pfeilmarke in 1 angedeutet ist, ein Abgas, aus dem Staub zu entfernen ist (beispielsweise ein Abgas, das entsteht, wenn Kohle, Schweröl oder dergleichen verbrannt wird) in den Vor-Ladeabschnitt 1 eingeleitet wird. Das Abgas passiert zwischen der Erdungselektrode 4 und der Entladeelektrode 5 gemäß 2. Hierbei wird eine Substanz, die zu sammeln ist, wie z.B. Staub, Dunst und dergleichen, welcher in dem Abgas enthalten ist, durch eine Korona-Entladung, die zwischen den Elektroden 4 und 5 stattfindet, mit einer Ladung versehen. In diesem Beispiel wird durch das Vorsehen der Ladung die zu sammelnde Substanz negativ geladen.
Das Abgas, das den Vor-Ladeabschnitt 1 durchströmt hat, strömt in eine Gas-Absorptionszone 15, wie 1 zeigt, und wird dann, nachdem es nach oben geströmt ist, zusammen mit dem aus dem Sprühabschnitt 2 versprühten Dielektrikum 10 in den Staubsammelabschnitt 3 eingeleitet. Das versprühte Dielektrikum 10 wird durch ein zwischen den Elektroden 11 und 12 (siehe 3) des Staubsammelabschnitts 3 wirkendes elektrisches Gleichstromfeld oder elektrisches Wechselstromfeld dielektrisch polarisiert. Daher haftet die zu sammelnde, negativ geladene Substanz an dem Dielektrikum 10 mittels der zwischen den Partikeln des Dielektrikums 10 wirkenden Coulomb'schen Kräfte an.
Das Dielektrikum, an dem die zu sammelnde Substanz haftet, wird in einem Dielektrikum-Sammelabschnitt 16 aufgefangen, der aus einem Entfroster oder dergleichen besteht. Daher wird ein reines Gas, aus dem die zu sammelnde Substanz entfernt worden ist, aus dem Dielektrikum-Sammelabschnitt 16 ausgetragen.
Da dieser Staubsammler zur Behandlung eines schädlichen Gases dient, absorbiert das versprühte Dielektrikum 10 einen Teil des schädlichen Gases. Beispielsweise absorbiert insbesondere in dem Fall, in dem das Staub enthaltende Gas ein schädliches Gas wie So_x enthält, das Dielektrikum 10 das So_x während der Zeit, in der das Dielektrikum 10 durch Zirkulation eingesetzt wird.
Falls das Dielektrikum 10 ein schädliches Gas auf diese Weise absorbiert, nimmt der ph-Wert des Dielektrikums 10 ab, so dass ein Problem der Korrosion etc. entsteht. Bei diesem Staubsammler sind daher zur Lösung des obigen Problems eine Frischwasser-Zuführleitung 51, in die ein Ventil 50 eingefügt ist, eine Austragsleitung 53, in die ein Ventil 52 eingefügt ist, ein Absorbiermittel-Zuführrohr 55, in das ein Ventil 54 eingefügt ist, sowie ein Controller 56 oder dergleichen zum Steuern der Ventile 50, 52 und 54 vorgesehen.
Im einzelnen enthält das Dielektrikum 10 in dem Speicherbehälter 8 ein Reaktionsprodukt gemäß der Absorptionsmenge (Behandlungsmenge) von SO_x oder dergleichen, das in dem Staub enthaltenden Gas enthalten ist. Daher steuert der Controller 56 basierend auf der Ausgabe eines Konzentrationssensors 57 zum Erfassen der Konzentration des Reaktionsprodukts in der Flüssigkeit die Ventile 50 und 52 so, dass die Konzentration in der Flüssigkeit einen Wert innerhalb eines gegebenen Bereichs annimmt. Das heißt, der Controller 56 regelt die Menge an Frischwasser, die in den Behälter 8 eingeleitet wird, sowie die Menge an Dielektrikum 10, das aus dem Behälter 8 ausgetragen wird.
Ferner steuert der Controller 56 basierend auf der Ausgabe eines ph-Sensors 58 zum Erfassen der ph-Konzentration des Dielektrikums 10 in dem Behälter das Ventil 54 derart, dass die ph-Konzentration einen Wert innerhalb eines gegebenen Bereichs annimmt. Das heißt, der Controller 56 regelt die Menge an Absorptionsmittel (beispielsweise NaOH und Mg), die in den Behälter eingebracht wird, um das Reaktionsprodukt zu absorbieren.
Falls die Konzentration des Reaktionsprodukts in der Flüssigkeit und der ph-Wert des Dielektrikums 10 nach obiger Beschreibung gesteuert werden, kann nicht nur die Korrosion oder dergleichen verhindert werden, sondern es kann auch das schädigende Gas durch Einsatz der Absorptionsfunktion für schädigendes Gas des Dielektrikums 10 zwangsläufig entfernt werden.
Obwohl die Konzentration des Reaktionsprodukts in der Flüssigkeit basierend auf der Ausgabe des Konzentrationssensors 57 bei der obigen Beschreibung gesteuert wird, kann die Konzentrationssteuerung auch ohne den Einsatz des Konzentrationssensors 57 erfolgen.
Da der Durchschnittssteigerungsgrad der Konzentration in der Flüssigkeit im Voraus durch ein Experiment etc. bekannt ist, wird die Menge an frischem Dielektrikum (Frischwasser), das in den Behälter eingeleitet wird, und die Menge an aus dem Behälter 8 ausgetragenen Dielektrikum, die dem Steigerungsgrad entspricht, vorab bestimmt, und die Ventile 50 und 52 werden so gesteuert, dass die eingeleitete und die ausgetragene Menge erreicht werden. Dadurch kann die Konzentration des Reaktionsprodukts in der Flüssigkeit in einem gegebenen Bereich gehalten werden.
Im folgenden werden zunächst Ausführungsformen, bei denen das elektrische Gleichstromfeld zwischen den Elektroden 11 und 12 gebildet wird, gemäß 3 erläutert.
(Ausführungsform 1)
Wie oben beschrieben wurde, ist das aus dem Sprühabschnitt 2 versprühte Dielektrikum 10 positiv oder negativ geladen worden. Wenn das elektrische Gleichstromfeld zwischen den Elektroden 11 und 12 des Staubsammelabschnitts 3 gebildet wird, mindert die Ladung des Dielektrikums 10 die Wirksamkeit bei Sammeln der zu sammelnden Substanz aus den vorgenannten Gründen (Anhaften des Dielektrikums an der Elektrode), die mit Bezug auf 9 erläutert werden.
Hierbei ist bei dem Staubsammler von Ausführungsform 1 der Sprühabschnitt gemäß 4 ausgebildet. Dieser Sprühabschnitt ist so konfiguriert, dass ein Erdungsnetz 17 in der Düse 6 angeordnet ist und ein Erdungsnetz 18 an einer von der Position, an der die Düse 6 im Rohr 7 angeordnet ist, geringfügig stromabwärtigen Position angeordnet ist.
Die Erdungsnetze 17 und 18, die aus Metall hergestellt sind, sind so vorgesehen, dass sie quer zum Strömungsweg des Dielektrikums 10 liegen. Das Rohr 7 und die Düse 6 sind geerdet, so dass die Erdungsnetze 17 und 18, die in diese Elemente eingesetzt sind, ebenfalls geerdet sind.
Das durch das Rohr 7 strömende geladene Dielektrikum 10 wird während der Zeit, zu der es durch die Erdungsnetze 17 und 18 strömt, ent-elektrifiziert. Infolgedessen wird das Dielektrikum 10, das ent-elektrifiziert wurde, das heißt, das elektrisch neutral ist, von der Düse 6 versprüht.
Das ent-elektrifizierte Dielektrikum 10, das von der Düse 6 versprüht worden ist, unterliegt nicht der Coulomb'schen Kraft, die von dem elektrischen Gleichstromfeld zwischen den Elektroden 11 und 12 erzeugt wird, wenn es zwischen die Elektroden 11 und 12 gemäß 3 eingeleitet wird. Daher bewegt sich der Großteil des Dielektrikums 10 zum oberen Teil (hinteren Teil) der Elektroden 11 und 12, ohne von den Elektroden 11 und 12 aufgefangen bzw. festgehalten zu werden. Infolgedessen wird auch an dem oberen Teil der Elektroden 11 und 12 die zu sammelnde Substanz wirksam durch das Dielektrikum 10 gesammelt.
Mit dem Einsatz der Erdungsnetze 17 und 18 als Ent-Elektrifizierungsmittel kann ein zufriedenstellender Ent-Elektrifizierungseffekt erzielt werden, ohne die Strömung des Dielektrikums 19 zu behindern.
Im Sprühabschnitt 2 kann eine Zweifluiddüse, wie sie in 5 gezeigt ist, eingesetzt werden. Für diese Zweifluiddüse 60 wird das Dielektrikum 10 von der Seite der Düse 60 über ein Einleitrohr 61 eingeleitet, und gleichzeitig wird Druckluft über ein Luftzuführrohr 62, das mit dem unteren Teil der Düse kontinuierlich ist, eingeleitet, so dass das Dielektrikum 10 vom oberen Ende der Düse 60 aus versprüht werden kann.
Wenn diese Zweifluiddüse 60 eingesetzt wird, wird ein Erdungsnetz 20 am Auslass des Einleitrohrs 61 angeordnet, und ein Erdungsnetz 21 an einer geringfügig stromabwärtigen Position von der Position, an der die Düse 60 im Rohr 7 angeordnet ist, angeordnet. Dadurch wird das ent-elektrifizierte Dielektrikum 10 von der Düse 60 wie im Fall der in 4 gezeigten Düse 6 versprüht.
(Ausführungsform 2)
6 zeigt eine Ausführungsform, bei der mehrere Stufen (in diesem Beispiel zwei Stufen des Paars aus Sprühabschnitt 2 und Staubsammelabschnitt 3) in der Richtung der Gasströmung angeordnet sind.
Diese Ausführungsform kann sowohl auf den Fall angewandt werden, bei dem das elektrische Gleichstromfeld zwischen den Elektroden 11 und 12 des Staubsammelabschnitts 3 gebildet wird, als auch auf den Fall, bei dem das elektrische Wechselstromfeld gebildet wird.
Gemäß dieser Konfiguration wird die zu sammelnde Substanz, die nicht in dem Staubsammelabschnitt 3 der ersten Stufe gesammelt worden ist, im Staubsammelabschnitt 3 der zweiten Stufe gesammelt, so dass eine sehr hohe Staubsammeleffizienz erzielt werden kann.
In dieser Ausführungsform wird zirkulierendes Wasser als Dielektrikum 10 verwendet, das von dem Sprühabschnitt 2 der ersten Stufe zugeführt wird, und es wird frisches Wasser als Dielektrikum 10 verwendet, das von dem Sprühabschnitt 2 der zweiten Stufe zugeführt wird. Somit kann der Ausfluss schädigender Substanzen, die in dem Dielektrikum 10 enthalten sind, aus dem Entfroster 16 weitestgehend eingeschränkt werden.
Auch in dieser Ausführungsform sind wie im Fall des in 1 gezeigten Staubsammlers Dielektrikum-Zuführ-/Austragungsmittel sowie Absorptionsmittel-Lademittel mit den Ventilen 50,52 und 54, dem Controller 56, den Sensoren 57 und 58 und dergleichen vorgesehen. Daher kann die Konzentration des Reaktionsprodukts in dem Dielektrikum 10 so gesteuert werden, dass sie in einem gegebenen Bereich liegt, und auch der ph-Wert des Dielektrikums 10 kann so gesteuert werden, dass er in einem gegebenen Bereich liegt. Bei dieser Ausführungsform wird jedoch das Frischwasser-Zuführventil 50 im Zuführrohr 7 des Sprühabschnitts 2 der zweiten Stufe vorgesehen.
Die Anzahl von Stufen des Paars aus Sprühabschnitt 2 und Staubsammelabschnitt 3 ist in dieser Ausführungsform zwar 2, sie kann aber auch auf 3 oder mehr festgelegt werden. In diesem Fall kann Frischwasser mindestens dem Sprühabschnitt 2 der letzten Stufe zugeführt werden.
Auch wenn der Ausfluss schädigender Substanzen kein Problem darstellt, versteht es sich, dass zirkulierendes Wasser in dem Sprühabschnitt 2 der letzten Stufe versprüht werden kann.
Es ist vorzuziehen, dass die Düse 6 des Sprühabschnitts 2 zum Versprühen des Frischwassers als Dielektrikum 10 eine Funktion aufweist, bei der es in der Lage ist, das Frischwasser auf einen mittleren Durchmesser von nicht mehr als 50 μm zu zerstäuben, um die Menge an eingesetztem Frischwasser zu mindern und die Staubsammeleffizienz zu verbessern. Der Grund hierfür wird nachstehend beschrieben.
Wenn Feinstaub oder Dunst, wie z.B. SO₃ die zu sammelnde Substanz ist, ist es zum wirksamen Sammeln der zu sammelnden Substanz nötig, dass der Wassernebel so nahe wie möglich an der zu sammelnden Substanz im Schwebezustand gehalten wird.
Um zu bewirken, dass der Wassernebel nahe an der zu sammelnden Substanz im Schwebezustand verbleibt, muss der Wassernebel so dünn bzw. fein wie möglich zerstäubt werden. Der Grund hierfür besteht darin, dass auch bei Versprühen der gleichen Menge an Dielektrikum die Anzahl zerstäubter Partikel umso größer ist, je kleiner die Partikel des Wassernebels sind, und der Wassernebel infolgedessen nahe an die zu sammelnde Substanz gebracht werden kann.
Da Frischwasser keine Fremdstoffe enthält, kann die Düse 6, die eine Funktion des Zerstäubens von Frischwasser, beispielsweise auf einen Durchschnitts-Durchmesser von nicht mehr als 50 μm aufweist, eingesetzt werden. Als Düse mit einer solchen Funktion sind eine Fluiddüse, in der der Sprühdruck hoch ist (beispielsweise 5 kg/cm² G) und der Fremdstoff-Durchlassdurchmesser nicht größer als 1 mm ist, sowie eine Zweifluiddüse, die zusätzliche Hilfsluft einsetzt, und dgl., bekannt.
Da ein Feststoff etc. der in dem zirkulierenden Wasser gesammelten Substanz als Verunreinigung in dem zirkulierenden Wasser vorhanden ist, wenn das zirkulierende Wasser als Dielektrikum eingesetzt wird, kann der Fremdstoff-Passierdurchmesser der Düse nicht verringert werden. Daher ist es notwendig, eine Allzweckfluiddüse oder eine Zweifluiddüse einzusetzen, um das zirkulierende Wasser zu versprühen. In diesem Fall liegt der Durchschnitts-Durchmesser des erhaltenen Wassernebels auf einem Niveau von mindestens etwa 100 bis 200 μm.
Beim Vergleich des Falls, bei dem eine allgemeine Düse zum Versprühen von Wassernebel mit einem mittleren Durchmesser von 170 μm eingesetzt wird, mit dem Fall, bei dem eine Spezialdüse zum Versprühen von Wassernebel mit einem mittleren Durchmesser von 20 μm eingesetzt wird, unterscheidet sich die notwendige Wassermenge zum Erhalt der gleichen Staubsammeleffizienz stark. In einem Experiment ist festgestellt worden, dass die notwendige Wassermenge im letzeren Fall auf ein Achtel oder weniger des ersteren Falls abnimmt.
Das zirkulierende Wasser kann in großer Menge verwendet werden. Die Menge an eingesetztem Frischwasser muss jedoch aus dem Grund der Notwendigkeit, eine Versorgung (mit Wasser) zu reduzieren, und aus anderen Gründen gesenkt werden. In der in 6 gezeigten Ausführungsform wird eine Allzweckdüse als Düse 6 des Sprühabschnitts 2 der ersten Stufe verwendet, welche zirkulierendes Wasser als Dielektrikum 10 versprüht, und eine Spezialdüse, die in der Lage ist, Frischwasser auf einen mittleren Durchmesser von nicht mehr als 50 μm zu zerstäuben, wird als Düse 6 des Sprühabschnitts 2 der zweiten Stufe verwendet, welche das Frischwasser als Dielektrikum 10 versprüht. Dadurch wird die Düse nicht verstopft, wodurch eine hohe Staubsammeleffizienz beibehalten wird und die Menge an eingesetztem Frischwasser abnimmt.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird zwar Wasser als das versprühte Dielektrikum 10 eingesetzt, das Dielektrikum 10 wird aber in geeigneter Weise gemäß der Zusammensetzung der zu sammelnden Substanz 9 gewählt. Wenn beispielsweise das die zu sammelnde Substanz 9 enthaltende Gas ein Säuregas ist, wie z.B. Chlorwasserstoff oder Schwefeldioxid, wird eine alkalische Absorptionslösung etc., die durch eine wässrige Lösung aus Natriumhydroxid repräsentiert ist, als das Dielektrikum 10 verwendet, so dass auch eine Gasabsorption durchgeführt werden kann.
Das versprühte Dielektrikum 10 ist auch nicht auf eine Flüssigkeit beschränkt. Beispielsweise kann ein Pulver aus Aktivkohle etc. mit einer Ladefunktion als Dielektrikum 10 eingesetzt werden. Das aus einer Flüssigkeit wie Wasser bestehende Dielektrikum und das aus dem Pulver bestehende Dielektrikum kann gleichzeitig versprüht werden, oder es kann ein Gemisch aus Flüssigkeit und Pulver versprüht werden. Ferner wird zwar das Dielektrikum 10 in den oben beschriebenen Ausführungsformen nach oben versprüht, das Dielektrikum 10 kann aber auch abwärts oder horizontal versprüht werden.
Des weiteren wird zwar das durch den Vor-Ladeabschnitt 1 strömende Abgas entlang dem von stromab nach stromauf gerichteten Strömungsweg transportiert, das Abgas kann aber auch entlang einem horizontal gerichteten Strömungsweg transportiert werden.
Die Bewegung des Abgases entlang dem von stromab nach stromauf gerichteten Strömungsweg ist jedoch insofern von Vorteil, als sie die Wirksamkeit beim Sammeln der zu sammelnden Substanz verstärkt. Der Grund hierfür besteht darin, dass eine nicht gleichmäßige Verteilung der zu sammelnden Substanz in dem Abgas, die durch die Schwerkraftwirkung verursacht wird, nicht entsteht, so dass die zu sammelnde Substanz gleichmäßig verteilt wird.

Claims

Staubsammler mit: einem Lademittel (1) zum Laden eines Stoffs, der in einem Gas enthalten ist und der zu sammeln ist, einem Sprühmittel (2) zum Sprühen eines Dielektrikums (10) auf den von dem Lademittel (1) aufgeladenen, zu sammelnden Stoff, einem Mittel (3) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, mit ersten und zweiten Elektroden (11, 12) zum Erzeugen eines elektrischen Gleichstromfeldes zum dielektrischen Polarisieren des von dem Sprühmittel (2) eingesprühten Dielektrikums mittels des elektrischen Gleichstromfeldes, und einem Dielektrikum-Sammelmittel (16) zum Sammeln des Dielektrikums (10), welches den zu sammelnden Stoff festgehalten hat, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: Erdungsmittel (17, 18; 20, 21), die in dem Sprühmittel (2) vorgesehen sind, um das Dielektrikum (10) vor dem Versprühen elektrisch zu erden, damit eine Ladung des Dielektrikums (10) über das Erdungsmittel (17, 18; 20, 21) entweichen kann, so dass das Dielektrikum (10) elektrisch neutral gemacht wird; wobei ein Metallnetz (17, 18; 20, 21) als das Erdungsmittel verwendet wird und das Netz (18, 18; 20, 21) in einem Strömungsweg des Dielektrikums (10) in dem Sprühmittel (2) so angeordnet ist, dass es den Strömungsweg durchläuft.
Staubsammler nach Anspruch 1, wobei mehrere Stufen von Paaren des Sprühmittels (2) und des Mittels zum Erzeugen eines elektrischen Feldes (3) angeordnet sind.
Staubsammler nach Anspruch 2, wobei frisches Wasser von dem Sprühmittel (2) mindestens der stromabwärtigsten Stufe der mehreren Stufen gesprüht werden kann, und zirkulierendes Wasser von den Sprühmitteln außer dem Sprühmittel, welches frisches Wasser sprühen kann, versprüht werden kann.
Staubsammler nach Anspruch 3, wobei das Sprühmittel (2) der stromabwärtigsten Stufe eine Düse (6) zum Zerstäuben des frischen Wassers auf einen durchschnittlichen Durchmesser von nicht mehr als 50 μm aufweist.
Staubsammler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit: einem Dielektrikum-Zirkulationssystem zum Zuführen des Dielektrikums (10) von einem Dielektrikum-Speicherbehälter (8) zu dem Sprühmittel (2), und zum Zurückführen des versprühten Dielektrikums (10) zu dem Speicherbehälter (8), einem Dielektrikum-Zuführmittel (50, 51) zum Zuführen eines frischen Dielektrikums (10) zu dem Dielektrikum-Speicherbehälter (8), einem Dielektrikum-Entfernungsmittel (52, 53) zum Entfernen des Dielektrikums (10) in dem Dielektrikum-Speicherbehälter (8), einem Absorptionsmittel-Zuführmittel (54, 55) zum Zuführen eines Absorptionsmittels in den Dielektrikum-Speicherbehälter (8), wobei das Absorptionsmittel dazu verwendet wird, ein von einem Stoff in dem Gas erzeugtes Reaktionsprodukt zu absorbieren, und einem Steuermittel (56) zum Steuern der von dem Dielektrikum-Zuführmittel (50, 51) zugeführten Menge an Dielektrikum (10) sowie der von dem Entfernungsmittel (52, 53) entfernten Menge an Dielektrikum, so dass die Konzentration des Reaktionsprodukts einen Wert innerhalb eines gegebenen Bereichs aufweist, und zum Steuern der von dem Absorptionsmittel-Zuführmittel (54, 55) zugeführten Menge an Absorptionsmittel, so dass der ph-Wert des Dielektrikums (10) einen Wert innerhalb eines gegebenen Bereichs aufweist.