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Elektrische Reinigung von Gasen, insbesondere solchen, die schlecht
leitende Schwebeteilchen enthalten Die Erfindung bezieht sich auf die elektrische
Reinigung von Gasen, insbesondere solchen, die schlecht leitende Schwebeteilchen
enthalten. Es hat sich gezeigt, daß sich bei Staubarten mit in bezug auf die elektrische
Abscheidung bösartigen Eigenschaften, z. B. bei trockenem Zinkoxyd od. dgl., eine
verhältnismäßig gute Abscheidung erzielen läßt, wenn der Staub in einem sprühenden
Vorfeld in an sich bekannter Weise unipolar durch Wechselstrom aufgeladen wird und
wenn anschließend räumlich und zeitlich von der Aufladung getrennt in einem nichtsprühenden,
mit Gleichstrom betriebenen Kondensatorfeld bei hoher Feldstärke, die ein Mehrfaches
der Feldstärke im vorgeschalteten Sprühfeld beträgt, die Niederschlagung des Staubes
erfolgt. Eine Schwierigkeit dabei besteht aber darin, daB es bisher nicht möglich
war, den Staub in dem Vorfeld auf einfache Weise unipolar so aufzuladen, daB gewisse
den Betrieb störende Mängel, wie Staubrüc'ksprühen, Stromüberschläge, unzureichende
Stromaufnahme usw., nicht auftreten. Um diese Nachteile zu beheben, hat man schon
die Gegenelektroden im Sprühfeld des Aufladungsteils befeuchtet. Diese Maßnahme
hat wohl zu einem Erfolg geführt, sie ist jedoch wegen der damit verbundenen umständlichen
Wasser- und Schlammwirtschaft nicht besonders vorteilhaft.
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Um die bestehenden Schwierigkeiten ohne Zuhilfenahme einer Elektrodenberieselung
zu beheben, wird nach der Erfindung die Aufladung durch den unipolar sprühenden
unsymmetrischen Wechselstrom, wie er z. B. von einem Funkeninduktor geliefert
wird,
mit so kurzem Stromimpuls der hiiheren schmaleren Halbwelle, z. B. o,ooi bis o,oo7
Sek., bei etwa 150 mm Elektrodenabstand betrieben, daß die von der oder den Sprühelektroden
ausgehenden Ionen und die entsprechend ionisierten Schwebeteilchen kurz vor Erreichen
der Gegenelektrode durch den Polwechsel wieder zurückgezogen werden.
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Die Staubabscheidung bei Anwendung eines Funkeninduktors in einem
Elektrofilter gewöhnlicher Art, bei dem Sprüh- und Niederschlagselektroden in einem
Feld einander gegenüberstehen, Aufladung und Niederschlagung also gleichzeitig erfolgen,
ist schlecht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Feldstärke bei beiden Halbwellen
des vom Funkeninduktor gelieferten unsymmetrischen Wechselstroms in ihrer Summenwirkung
auf ein geladenes Staubteilchen gleich ist. Die Staubteilchen wandern hierbei im
Zickzack durch das elektrische Feld, ohne daß sie wesentlich abgeschieden werden.
Während der steilen negativen Spannungsspitze des Funkeninduktors wandert ein geladenes
Staubteilchen z. B. i mm in Richtung auf die Niederschlagselektrode und während
der folgenden positiven flachen Spannungshalbwelle genau wieder i mm in der entgegengesetzten
Richtung von der Niederschlagselektrode zur Sprühelektrode zurück, so daß im Mittel
eine Abscheidung des Staubes überhaupt nicht eintreten kann.
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Diese Erscheinung ist aber bei einem Elektrofilter. mit räumlich getrennter
sprühender Rufladung und sprühloser Abscheidung gerade erwünscht. Ein weiterer Vorteil
dieser Art der Voraufladung liegt darin, daß die negativen Staubflächenladungen
in den Perioden, in denen die Sprühelektrode mit niedriger Spannung positiv geladen
ist, abfließen können, so daß sich auf diese Weise ein Staubrücksprühen vermeiden
läßt.
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Da bei Verwendung von unsymmetrischem Wechselstrom nur die negative
Spannungsspitze die Sprühspannung an. der Sprühelektrode überschreitet, während
bei der flachen positiven Halbwelle die Sprühspannung bei weitem nicht erreicht
wird, läßt sich auf diese Weise eine unipolare Rufladung des Staubes in dem dem
Abscheidungsfeld vorgeschalteten Vorfeld erreichen, ohne daß in diesem Vorfeld eine
Stauabscheidung zustande kommt.
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Zum Betrieb des Funkeninduktors können gegebenenfalls Stromtore verwendet
werden, mit denen sich die in Frage kommenden Steuerprobleme und@Spannungskurven
beeinflussen lassen. Es kommen außerdem noch Tranformatoren mit Gleichstromvormagnetisierung,
Kippspannungsschaltungen,Wechselstromhochspannungsmaschinen mit unsymmetrischen
Spannungskurven und ähnliche bekannte Einrichtungen in Betracht.
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Das Kondensatorfeld, das sich hinter dem Aufladungsfeld befindet,
kann z. B. über eine Spitze-Platte-Sprühstrecke von dem Funkeninduktor mitgespeist
werden; hier ist zu beachten, daß die für das Kondensatorfeld erforderliche elektrische
Leistung verschwindend gering ist. Bei dem Verfahren nach der Erfindung geht die
durch die Kombination erzielte Wirkung über das hinaus, was vorher bekannt und erreichbar
war. Mit der räumlichen Trennung von Aufladung und Abscheidung ist zwar der bekannte
Vorteil der Leistungssteigerung verbunden. Aber gleichzeitig wird dadurch der bekannte
Nachteil nicht behoben, der darin besteht, daß sich bei trockenen Stäuben auch im
Aufladungsteil Staub ansetzt und dort zu die Leistung vermindernden Rücksprüherscheinungen
Veranlassung gibt. Andererseits sind auch die Vorteile ,der Verwendung einer unsymmetrischen
Wechselspannung bekannt, die vor allem in der Ersparnis von- Gleichrichtern bestehen.
Dadurch nun, daß erfindungsgemäß in bestimmter Weise beide Kombinationselemente
verwendet werden, wird der Nachteil des Staubrücksprühens vollständig vermieden,
weil sich gezeigt hat, daß bei unsymmetrischer Wechselspannung mit kurzem Stromimpuls
der höheren schmaleren Halbwelle ein Staubansatz im Aufladungsteil überhaupt nicht
mehr eintritt. Vielmehr wird der im Aufladungsteil unipolar aufgeladene Staub im
unsymmetrischen Wechselfeld hin und her pendeln und infolgedessen im Aufladungsteil
nicht zur Abscheidung gelangen.
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In der Zeichnung ist z. B. veranschaulicht, wie das Verfahren nach
der Erfindung durchgeführt werden kann.
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Abb. i zeigt ein Schema der Gesamtanordnung und Schaltung, und Abb.2
stellt den Spannungsverlauf im Aufladungsteil dar.
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Nach Abb. i besteht die Elektrofilteranlage aus dem sprühenden Aufladungsteil
io und dem sprühlosen Abscheidungsteil 12, die nacheinander von dem zu reinigenden
Gas durchströmt werden. Der Aufladungsteil io umfaßt eine oder mehrere Sprühelektroden
1d. und die zugehörigen nichtsprühenden Gegenelektroden 15, wobei der Elektrodenabstand
etwa i5o mm beträgt. Der Abscheidungsteil 12 weist zwei oder mehr nichtsprühende
Niederschlagselektroden 16 auf, die mit der ebenfalls nichtsprühenden Gegenelektrode
17 zusammenwirken.
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Eine Induktionsspule 2o mit der Primärwicklung 2i und der Sekundärwicklung
22 ist-primär über die Leitungen a:3 an die Stromquelle angeschlossen, wobei ein
z. B. umlaufender Unterbrecher 24. in üblicher Weise den Primärstromkreis intermittierend
unterbricht. Das eine Ende der Sekundärwicklung 22 ist bei 2,6 geerdet und das andere
Ende an die Sprühelektrode 14 des Aufladungsteils geführt. Die Gegenelektroden i
5 des Aufladungsteils io liegen bei- 2i7 an. Erde. Ebenso ist dies mit den Niederschlagselektroden
16 des Abscheidungsteils 12 der Fall. Die nichtsprühende Gegenelektrode 1,7 der
Abscheidungszone 12 ist ebenfalls an die Sekundärwicklung ---
des Induktoriums
20 angeschlossen. Hierbei ist ein Gleichrichter 20 z. B. in Spitze-Platte-Anordnung
zwischengeschaltet, so daß die Elektrode 17 stets auf derselben Polarität gehalten
wird.
Der der oder den Sprühelektroden 14 des Aufladungsteils io
aufgedrückte Stromimpuls ist unsymmetrisch, wie aus der Abb. 2 ersichtlich ist.
Während des Stromschlusses im Primärkreis 21 entsteht im Sekundärkreis 22 die positive
Halbwelle 32, die eine verhältnismäßig niedrige und flache Form hat. Bei der Unterbrechung
des Primärkreises 2i, durch den Unterbrecher 24 wird im Sekundärkreis 2:2 die negative
Halbwelle 33 erzeugt, die die in Abb. 2 dargestellte schmale steile Form hat. Wenn
die waagerechten Linien 34 und 35 das positive und negative Potential veranschaulichen,
die beide an der Sprühelektrode 14 zur Geltung kommen, so erkennt man, daß das Maximum
der positiven Halbwelle 32 unter dem Potential 34 liegt, also bei diesem Impuls
an der Sprühelektrode 14 keine Koronaentladung auftreten kann. Andererseits überschreitet
das Maximum der negativen Halbwelle 33 die Potentiallinie 35 und erzeugt so an der
Elektrode 14 die zur Rufladung erforderliche Sprühentladung, deren "Dauer z. B.
o,ooi. bis 0,007 Sek. bei dem mit i5o mm gewählten Abstand zwischen den Elektroden
i4.1,i5 beträgt. Es wird so erreicht, daß die von der Sprühelektrode 14 ausgehenden
Ionen und die entsprechend ionisierten Schwebeteilchen kurz vor Erreichen der Gegenelektrode
15 durch den inzwischen einsetzenden Polwechsel wieder zurückgezogen werden und
eine Abscheidung des Staubes im Aufladungsteil und infolgedessen ein störendes Rücksprühen
nicht auftreten kann. Der in dieser Weise unipolar aufgeladene Staub wird anschließend
in dem mit Gleichspannung betriebenen nachgeschalteten statischen Kondensatorfeld
i:8:, 17 einwandfrei abgeschieden.