EP4363121A1 - Elektrostatischer abscheider - Google Patents
Elektrostatischer abscheiderInfo
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- EP4363121A1 EP4363121A1 EP22738351.0A EP22738351A EP4363121A1 EP 4363121 A1 EP4363121 A1 EP 4363121A1 EP 22738351 A EP22738351 A EP 22738351A EP 4363121 A1 EP4363121 A1 EP 4363121A1
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Classifications
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Definitions
- the present invention relates to an electrostatic precipitator, comprising a hollow-shaped insulating body which is arranged in a housing of the precipitator and which is connected at its lower end to a protective tube which opens into a chamber of the precipitator.
- Electrostatic precipitators are known in principle from the prior art.
- the document GB 888,953 discloses a generic electrostatic precipitator which has a hollow-shaped insulating body arranged in a housing of the precipitator.
- a cylindrical ring element is arranged at the lower end of the insulating body and opens into a cylindrical protective tube.
- a protective gas is introduced via inlet openings in a cover plate of the insulating body, which is intended to prevent the inflow of a gas contaminated with dirt particles from the deposition chamber.
- the undirected gas flow of the protective gas causes turbulence in such a cylindrical protective tube and thus the dirt particles are transported upwards into the insulating body, which are then deposited on the inner wall of the insulating body.
- published application DE 29 14 241 A1 proposes a protective tube for an insulating body of an electrostatic precipitator, which has a convex shape.
- the specific shape of the protective tube is also intended to prevent a contaminated gas from flowing from the deposition chamber into the interior of the insulating body.
- the present invention is therefore based on the object of providing an improved electrostatic precipitator, in particular providing an electrostatic precipitator whose protective tube prevents the upward transport of a gas contaminated with dirt particles from the separation chamber and a deposit of dirt particles on the inner wall of the protective tube
- the object is achieved by an electrostatic precipitator having the features of patent claim 1.
- the electrostatic precipitator according to the invention comprises a hollow-shaped insulating body which is arranged in a housing of the precipitator and which is connected at its lower end to a protective tube which opens into a chamber of the precipitator.
- the separator is characterized in that it has a ring device arranged between the hollow insulating body and the protective tube, which comprises a plurality of individual slit nozzles arranged around the circumference, through which a cleaning gas can flow into the chamber of the separator.
- the several individual slit nozzles arranged around the circumference generate a uniform flow of cleaning gas directed in the direction of the separator chamber over the entire cross-sectional area of the protective tube, so that penetration of the dirt particles into the interior of the insulating body is effectively prevented. Due to the fact that the flow is directed downwards, the inner wall of the protective tube is also continuously flushed with the cleaning gas, so that a deposit of dirt particles on the inner wall of the protective tube is also effectively prevented.
- the cleaning gas is understood to be an inert gas.
- the cleaning gas is therefore advantageously selected from the series comprising nitrogen, argon, carbon dioxide, lean air and/or mixtures thereof.
- lean air is understood by the person skilled in the art to mean an air mixture of air and carbon monoxide which has a reduced proportion by volume of oxygen, preferably an oxygen proportion of less than 2.0% by volume.
- the cleaning gas is particularly preferably nitrogen, since this increases the dielectric strength.
- the ring device has the multiple circumferentially disposed single slot nozzles in only one vertical plane.
- the ring device can have the plurality of individual slit nozzles arranged over the circumference in two, three or more vertical planes. The individual slit nozzles can then be arranged vertically to one another and in alignment or offset to one another.
- the several individual slit nozzles arranged over the circumference can be connected to form a continuous slit nozzle, so that the ring device then comprises at least one ring-shaped slit nozzle extending over the entire circumference in a minimal configuration.
- the ring device can comprise several of these slotted nozzles, which are then arranged in two, three or more vertical planes of the ring device.
- the at least one or more annular slot nozzles and/or each of the plurality of individual slot nozzles is/are aligned at an angle of 5 to 85°, preferably at an angle of 20 to 50°, relative to the horizontal. This creates a further improved, directed, uniform flow of the cleaning gas over the entire cross-sectional area of the protective tube in the direction of the separator chamber.
- FIG. 2 shows a variant embodiment of the ring device in a perspective view
- FIG. 3 shows the embodiment variant of the ring device shown in FIG. 2 in a sectional representation.
- FIG. 1 shows an embodiment variant of the electrostatic precipitator 1 according to the invention in a partial sectional view.
- Housing 2 in which a hollow-shaped insulating body 3 is arranged.
- the insulating body 3 is made of an electrically non-conductive material, such as porcelain or a ceramic, and is conical in shape in the present case.
- the insulating body 3 has a cover element 4 on which a rod-shaped electrode 5 is arranged in a hanging manner. the electrode
- the housing 2 of the electrostatic precipitator 1 has an annular base element 7 at its lower end, from which a protective tube 8 also extends into the chamber 6 .
- the electrostatic precipitator 1 has a ring device 9 between the hollow insulating body 3 and the protective tube 8, which in the present embodiment variant comprises several individual slot nozzles 10 arranged around the circumference, through which a cleaning gas is fed into the protective tube 8 or via the
- Protective tube 8 can flow into the chamber 6 of the separator 1 (see Figures 2 and 3).
- the cleaning gas for example nitrogen, is fed to the ring device 9 via a feed line 11 .
- the ring device 9 is explained in more detail below with reference to FIGS. In FIG. 2, the ring device 9 is shown in a perspective view, with a ring segment being cut out.
- the ring device 9 comprises an outer ring-shaped gas chamber 12, which in the present case is divided into two and is therefore formed from two semicircular segments 13 (see FIG. 3). Each of the two outer segments 13 is fluidically connected to the feed line 11 via an opening 14 . Furthermore, the ring device 9 comprises an inner ring-shaped gas chamber 15 which is divided into four inner segments 16 in the present case. Both gas chambers 12, 15 are separated from one another by a partition wall 17. Four openings 18 are provided in the dividing wall 17, via which a fluidic connection between the outer and inner gas chambers 12, 15 or the respective segments 13, 16 is formed.
- the ring device 9 has a plurality of webs 19 which are arranged between the individual slot nozzles 10 and which circumferentially separate the plurality of individual slot nozzles 10 from one another.
- the present plurality of individual slot nozzles 10 are each aligned at an angle of 40° with respect to a horizontal.
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Abstract
Die vorliegende Anmeldung betrifft einen elektrostatischen Abscheider (1), umfassend einen in einem Gehäuse (2) des Abscheiders (1) angeordneten hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper (3), der an seinem unteren Ende mit einem Schutzrohr (8) verbunden ist, welches in eine Kammer (6) des Abscheiders (1) mündet, wobei der Abscheider (1) eine, zwischen dem hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper (3) und dem Schutzrohr (8) angeordnete, Ringvorrichtung (9) aufweist, die mehrere über den Umfang angeordnete Einzelschlitzdüsen (10) umfasst, über die ein Reinigungsgas in die Kammer (6) des Abscheiders (1) einströmbar ist.
Description
Elektrostatischer Abscheider
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrostatischen Abscheider, umfassend einen in einem Gehäuse des Abscheiders angeordneten hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper, der an seinem unteren Ende mit einem Schutzrohr verbunden ist, welches in eine Kammer des Abscheiders mündet.
Elektrostatische Abscheider sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So offenbart das Dokument GB 888,953 einen gattungsgemäßen elektrostatischen Abscheider, der einen in einem Gehäuse des Abscheiders angeordneten hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper aufweist. An dem unteren Ende des Isolierkörpers ist ein zylinderförmiges Ringelement angeordnet, welches in einem zylinderförmigen Schutzrohr mündet. Im Betrieb wird über Eintrittsöffnungen in einer Deckenplatte des Isolierkörpers ein Schutzgas eingebracht, welches ein Einströmen eines mit Schmutzpartikeln verunreinigten Gases aus der Abscheidekammer verhindern soll. Durch den ungerichteten Gasstrom des Schutzgases kommt es jedoch zu Verwirbelungen in einem solchen zylinderförmigen Schutzrohr und damit zu einem Aufwärtstransport der Schmutzpartikel in den Isolierkörper, die sich sodann an der Innenwand des Isolierkörpers ablagern.
Um die Ausbildung von Turbulenzen zu verhindern, schlägt die Offenlegungsschrift DE 29 14 241 A1 ein Schutzrohr für einen Isolierkörper eines elektrostatischen Abscheiders vor, welches konvex geformt ist. Durch die spezifische Formgebung des Schutzrohrs soll zudem verhindert werden, dass ein verunreinigtes Gas aus der Abscheidekammer in das Innere des Isolierkörpers einströmt.
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass die bisherigen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsvarianten die Ablagerung der Schmutzpartikel im Isolierkörper nicht wirksam verhindern können. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde einen verbesserten elektrostatischen Abscheider bereitzustellen, insbesondere einen elektrostatischen Abscheider bereitzustellen, dessen Schutzrohr den Aufwärtstransport eines mit Schmutzpartikeln verunreinigten Gases aus der Abscheidekammer sowie eine Ablagerung von Schmutzpartikeln an der Innenwand des Schutzrohres verhindert
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen elektrostatischen Abscheider mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße elektrostatische Abscheider umfasst einen in einem Gehäuse des Abscheiders angeordneten hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper, der an seinem unteren Ende mit einem Schutzrohr verbunden ist, welches in eine Kammer des Abscheiders mündet. Der Abscheider ist dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine, zwischen dem hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper und dem Schutzrohr angeordnete, Ringvorrichtung aufweist, die mehrere über den Umfang angeordnete Einzelschlitzdüsen umfasst, über die ein Reinigungsgas in die Kammer des Abscheiders einströmbar ist.
Die mehreren über den Umfang angeordneten Einzelschlitzdüsen erzeugen eine in Richtung der Kammer des Abscheiders gerichtete, gleichmäßige Strömung des Reinigungsgases über die gesamten Querschnittsfläche des Schutzrohres, so dass hierdurch ein Eindringen der Schmutzpartikel ins Innere des Isolierkörpers wirksam verhindert wird. Dadurch, dass die Strömung abwärtsgerichtet ist, wird zudem die Innenwand des Schutzrohres kontinuierlich mit dem Reinigungsgas gespült, so dass auch eine Ablagerung von Schmutzpartikeln an der Innenwand des Schutzrohres wirksam verhindert wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. Als Reinigungsgas wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Inertgas verstanden. Vorteilhafterweise ist das Reinigungsgas daher ausgewählt aus der Reihe umfassend Stickstoff, Argon, Kohlendioxid, Magerluft und/oder Mischungen hiervon. Unter dem Begriff „Magerluft“ versteht der Fachmann ein Luftgemisch aus Luft und Kohlenmonoxid, welches einen reduzierten Volumenanteil an Sauerstoff, vorzugsweise einen Sauerstoffanteil von kleiner 2.0 Vol.-%, aufweist. Besonders bevorzugt ist das Reinigungsgas Stickstoff, da dieses die Durchschlagsfestigkeit erhöht.
In einer Minimalkonfiguration weist die Ringvorrichtung die mehreren über den Umfang angeordneten Einzelschlitzdüsen in nur einer vertikalen Ebene auf. Alternativ und/oder ergänzend kann die Ringvorrichtung die mehreren über den Umfang angeordneten Einzelschlitzdüsen in zwei, drei oder mehreren vertikalen Ebenen aufweisen. Die Einzelschlitzdüsen können sodann vertikal zueinander und in einer Flucht oder zueinander versetzt angeordnet sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante können die mehreren über den Umfang angeordneten Einzelschlitzdüsen zu einer durchgehenden Schlitzdüse verbunden sein, so dass die Ringvorrichtung sodann in einer Minimalkonfiguration zumindest eine sich über den gesamten Umfang erstreckende ringförmig ausgebildete Schlitzdüse umfasst. Alternativ und/oder ergänzend kann die Ringvorrichtung mehrere dieser Schlitzdüsen umfassen, die sodann in zwei, drei oder mehreren vertikalen Ebenen der Ringvorrichtung angeordnet sind.
Die zumindest eine oder mehreren ringförmig ausgebildeten Schlitzdüsen und/oder jede der Mehrzahl von Einzelschlitzdüsen ist bzw. sind in einem Winkel von 5 bis 85°, bevorzugt in einem Winkel von 20 bis 50°, bezogen auf eine Horizontale ausgerichtet. Hierdurch wird eine nochmals verbesserte gerichtete, gleichmäßige Strömung des Reinigungsgases über die gesamte Querschnittsfläche des Schutzrohres in Richtung der Kammer des Abscheiders erzeugt. Figurenbeschreibung
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheiders,
Fig. 2 eine Ausführungsvariante der Ringvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung, und
Fig. 3 die in Figur 2 gezeigte Ausführungsvariante der Ringvorrichtung in einer Schnittdarstellung. In Figur 1 ist eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheiders 1 in einer Teilschnittdarstellung gezeigt. Erkennbar ist zum einen ein
Gehäuse 2, in dem ein hohlförmig ausgebildeter Isolierkörper 3 angeordnet ist. Der Isolierkörper 3 ist aus einem elektrisch nichtleitenden Material, wie beispielsweise Porzellan oder einer Keramik, gefertigt und vorliegend kegelförmig ausgebildet. An seinem oberen Ende weist der Isolierkörper 3 ein Deckelelement 4 auf, an dem eine stabförmige Elektrode 5 hängend angeordnet ist. Die Elektrode
5 erstreckt sich hierbei bis in eine Kammer 6 des elektrostatischen Abscheiders 1 , die vorliegend mit der Bezugsziffer 6 nur angedeutet wird.
Das Gehäuse 2 des elektrostatischen Abscheiders 1 weist an seinem unteren Ende ein ringförmiges Bodenelement 7 auf, von dem sich ein Schutzrohr 8 ebenfalls in die Kammer 6 erstreckt. Zwischen dem hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper 3 und dem Schutzrohr 8 weist der elektrostatische Abscheider 1 erfindungsgemäß eine Ringvorrichtung 9 auf, die in der vorliegenden Ausführungsvariante mehrere über den Umfang angeordnete Einzelschlitzdüsen 10 umfasst, über die ein Reinigungsgas in das Schutzohr 8 bzw. über das
Schutzrohr 8 in die Kammer 6 des Abscheiders 1 einströmbar ist (siehe Figuren 2 und 3). Das Reinigungsgas, beispielsweise Stickstoff, wird der Ringvorrichtung 9 über eine Zuleitung 11 zugeführt. Die Ringvorrichtung 9 wird nachfolgend anhand der Figuren 2 und 3 näher erläutert. In den Figur 2 ist die Ringvorrichtung 9 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt, wobei ein Ringsegment herausgeschnitten ist.
Die Ringvorrichtung 9 umfasst eine äußere ringförmig ausgebildete Gaskammer 12, die vorliegend zweigeteilt ist und daher aus zwei halbrunden Segmenten 13 gebildet ist (siehe Figur 3). Jedes der beiden äußeren Segmente 13 ist über eine Öffnung 14 mit der Zuleitung 11 fluidisch verbunden. Weiterhin umfasst die Ringvorrichtung 9 eine innere ringförmig ausgebildete Gaskammer 15, die vorliegend in vier innere Segmente 16 aufgeteilt ist. Beide Gaskammern 12, 15 sind über eine T rennwand 17 voneinander getrennt. In der T rennwand 17 sind vier Öffnungen 18 vorgesehen, über die eine fluidische Verbindung zwischen der äußeren und der inneren Gaskammer 12, 15 bzw. den jeweiligen Segmenten 13,
16 gebildet wird. Weiterhin weist die Ringvorrichtung 9 mehrere zwischen den Einzelschlitzdüsen 10 angeordnete Stege 19 auf, die die mehreren Einzelschlitzdüsen 10 umfänglich voneinander trennen. Die vorliegend mehreren Einzelschlitzdüsen 10 sind jeweils mit einem Winkel von 40° bezogen auf eine Horizontale ausgerichtet.
Bezugszeichenliste
I elektrostatischer Abscheider 2 Gehäuse
3 Isolierkörper
4 Deckelelement
5 Elektrode
6 Kammer 7 Bodenelement
8 Schutzrohr
9 Ringvorrichtung
10 Einzelschlitzdüsen
I I Zuleitung 12 äußere Gaskammer
13 äußere Segmente
14 Öffnung
15 innere Gaskammer
16 innere Segmente 17 Trennwand
18 Öffnungen in der T rennwand
19 Stege
Claims
1. Elektrostatischer Abscheider (1 ), umfassend einen in einem Gehäuse (2) des Abscheiders (1) angeordneten hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper (3), der an seinem unteren Ende mit einem Schutzrohr (8) verbunden ist, welches in eine Kammer (6) des Abscheiders (1) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheider (1) eine, zwischen dem hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper (3) und dem Schutzrohr (8) angeordnete, Ringvorrichtung (9) aufweist, die mehrere über den Umfang angeordnete Einzelschlitzdüsen (10) umfasst, über die ein Reinigungsgas in die Kammer (6) des Abscheiders (1) einströmbar ist.
2. Elektrostatischer Abscheider (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Ringvorrichtung (9) zumindest eine sich über den gesamten Umfang erstreckende ringförmig ausgebildete Schlitzdüse umfasst.
3. Elektrostatischer Abscheider (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zumindest eine ringförmig ausgebildete Schlitzdüse, oder jede der Mehrzahl von Einzelschlitzdüsen (10) in einem Winkel von 5 bis 85 ° bezogen auf einer Horizontale ausgerichtet ist.
4. Elektrostatischer Abscheider (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ringvorrichtung (9) eine ringförmig ausgebildete Gaskammer (12, 15) aufweist, die fluidisch mit der zumindest einen ringförmig ausgebildeten Schlitzdüse, oder jeder der Mehrzahl von Einzelschlitzdüsen (10), vorzugsweise direkt, verbunden ist.
5. Elektrostatischer Abscheider (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ringvorrichtung (9) mit dem unteren Ende des
hohlförmig ausgebildeten Isolierkörpers (3), vorzugsweise über seine Stirnfläche, fluiddicht verbunden ist.
6. Elektrostatischer Abscheider (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ringvorrichtung (9) zumindest einen Gasanschluss für das Reinigungsgas aufweist.
7. Elektrostatischer Abscheider (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der hohlförmig ausgebildete Isolierkörper (3) eine kegelförmige oder eine zylindrische Form aufweist.
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