DE102009060254A1

DE102009060254A1 - Elektrofilter

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Publication number: DE102009060254A1
Application number: DE102009060254A
Authority: DE
Original assignee: SMS Elex AG
Current assignee: SMS Elex AG
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2011-01-13
Also published as: EP2451582A1; WO2011003610A1; CN102574132A; PL2451582T3; BR112012000646A2; EP2451582B1; JP2012532017A; TW201102168A; CN102574132B; JP5553895B2; BR112012000646B1

Abstract

Die Erfindung betrifft Elektrofilter, umfassend ein Gehäuse mit einem Abschnitt von zumindest annähernd kreisförmigem Querschnitt zur Durchleitung eines partikelführenden Gasstroms in zu dem Querschnitt senkrechter Längsrichtung (L), wobei in dem Gehäuse eine Mehrzahl von Niederschlagsplatten angeordnet sind, die unter Bildung von sich in der Längsrichtung erstreckenden Gassen parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei in zumindest einigen der Gassen jeweils zumindest ein Elektrodenrahmen (1) mit einer Mehrzahl von länglichen Elektroden (8) angeordnet ist, deren Beaufschlagung mit einer Hochspannung zu einem Abscheiden von in dem Gasstrom geführten Partikeln auf den Niederschlagsplatten führt, wobei die Elektroden (1) nur an einem Tragholm (3) des Elektrodenrahmens (1) ortsfest fixiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrofilter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
EP 0 252 371 A1 beschreibt einen Elektrofilter in Form eines elektrostatischen Staubabscheiders, bei dem ein partikel- bzw. staubbeladener Gasstrom zwischen parallelen Niederschlagsplatten in einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäuseabschnitt geführt wird. Zwischen den parallel ausgerichteten Niederschlagsplatten befinden sich in Längsrichtung erstreckte Gassen, in denen in Rahmen gespannte Sprühelektroden angeordnet sind. Solche in Rahmen gespannte Sprühelektroden sind als Drähte ausgebildet und unterliegen bei Temperaturänderungen entsprechenden mechanischen Verspannungen. Neben einem möglichen Reißen der Elektrodendrähte, durch das ein Kurzschluss erfolgen kann, können durch die mechanischen Spannungen zudem Verzüge im Elektrodenrahmen auftreten, durch die die Abstände der unter Hochspannung stehenden Elektrodenrahmen zu den benachbarten Niederschlagsplatten ungünstig verändert werden. Im Fall von gerissenen Elektrodendrähten werden im praktischen Betrieb von Elektrofiltern dieser Bauart aus Gründen des Wartungsaufwands oft nur die gerissenen einzelnen Elektrodendrähte entfernt, so dass der Elektrofilter bis zu einer vollständigen Wartung eine schrittweise reduzierte Leistung aufweist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Elektrofilter anzugeben, der bei einfacher Herstellbarkeit eine hohe Betriebssicherheit und Effektivität aufweist.
Diese Aufgabe wird für einen eingangs genannten Elektrofilter erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die beanspruchte Fixierung der Elektroden nur an einer Stelle eines Tragholms des Elektrodenrahmens entfällt die Einspannung der Elektroden, so dass auch bei größeren Temperaturänderungen und entsprechenden mechanischen Dehnungen des Elektrodenrahmens eine Beschädigung der Elektroden oder ein Verziehen des Rahmens vermieden wird. Bei einer besonders bevorzugten, aber nicht notwendigen Detailgestaltung der Erfindung ragen die Elektroden dabei von dem Tragholm sowohl nach unten als auch nach oben ab, wodurch auf einfache Weise eine Anpassung an die Gehäusebauform mit annähernd kreisförmigem Querschnitt erfolgen kann.
Hauptanwendungsgebiet ist die Entstaubung von Konvertergas. Aufgrund der diskontinuierlichen Betriebsweise von Konvertern wird die Gasreinigungsanlage abwechselnd von staubbeladenem, brennbarem Konvertergas und nur leicht staubhaltiger Umgebungsluft durchströmt. Während der Glasphase des Konverters wird das entstehende brennbare Konvertergas nach der Staubabscheidung in einem Gasbehälter gesammelt. Eine nach dem Filter installierte Umschaltstation ermöglicht die Umlenkung der nicht brennbaren Abluft über einen Kamin in die Atmosphäre. Vermischen sich Konvertergas und die sauerstoffhaltige Abluft der Blaspausen, können explosionsfähige Gasgemische entstehen, die sich im Elektrofilter entzünden können und zu Verpuffungen führen. Solche Verpuffungen können zu Staubstößen führen, welche die Abscheideleistung des Elektrofilters beeinträchtigen. Darüber hinaus stören sie den Betrieb des Konverters, da sie zu Abbrüchen des Blasprozesses führen können. Ein erfindungsgemäßer Elektrofilter ist mit der Summe seiner Merkmale daher für dieses Anwendungsgebiet besonders geeignet, zumal die runde Gehäuseform eine besonders günstige Durchströmung und zugleich eine gute mechanische Festigkeit des gesamten Elektrofilters ermöglicht.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Elektroden zumindest in einer senkrechten Ausrichtung selbsttragend formsteif ausgebildet, so dass auf einfache Weise auf ein Einspannen der Elektroden verzichtet werden kann. Sie können in bevorzugter, aber nicht notwendiger Detailgestaltung zum Beispiel als an sich bekannte Rohr-Sprühelektroden ausgebildet sein, als Elektroden mit einem Vierkant-Querschnitt oder als Elektroden mit kreuzförmigem Querschnitt.
Allgemein vorteilhaft weist der Elektrodenrahmen neben dem Tragholm zumindest einen weiteren Versteifungsholm auf, wodurch der Elektrodenrahmen eine bessere Abstützung erhält. In besonders bevorzugter Detailgestaltung sind dabei die Elektroden an dem Versteifungsholm geführt, aber nicht ortsfest fixiert. Hierdurch kann ein übermäßiges Schwingen oder mechanisches Verziehen der Elektroden vermieden werden, ohne dass die Elektroden eine mehrfache ortsfeste Fixierung über ihre Länge aufweisen, die bei großen Temperaturspannungen zu mechanischen Verspannungen führt.
Bei einer allgemein bevorzugten Ausführungsform weisen zur Ausnutzung des gegebenen Bauraums in dem Gehäuse von kreisförmigem Querschnitt zumindest einige der Elektrodenrahmen eine voneinander verschiedene Höhe auf, die von ihrer Position in dem annähernd kreisförmigen Querschnitt abhängt.
Um auf einfache Weise die Breite des Gehäuses zur Ausfüllung mit Elektroden und Niederschlagsplatten zu nutzen, hat der Tragholm bevorzugt in der Hochrichtung jeweils wenigstens ein Viertel, besonders bevorzugt wenigstens ein Drittel eines Durchmessers der Gehäusequerschnitts als Abstand von einem oberen und einem unteren Ende des Gehäuses.
Allgemein bevorzugt ist der Tragholm als Klopfstange des Elektrodenrahmens ausgebildet, so dass auf einfache Weise ein Anschlagen der Elektroden zur Entstaubung ermöglicht ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Lagerung der Elektroden ist es aber regelmäßig ausreichend, dass das Anschlagen der Klopfstange nur von einer Seite erfolgt.
Bei einer einfachen und effektiven Konstruktion eines erfindungsgemäßen Elektrofilters erstrecken sich die Tragholme der Mehrzahl von Elektrodenrahmen zwischen zumindest zwei, bevorzugt genau zwei in der Längsrichtung hintereinander angeordneten Querträgern und sind von diesen gehalten. In bevorzugter Weiterbildung sind die Querträger über elektrische Isolatoren in dem Gehäuse befestigt. Dabei können die Querträger besonders bevorzugt jeweils an einem Verstärkungsring des Gehäuses abgehängt sein. Solche Verstärkungsringe sind insbesondere bei der Bauform von Elektrofiltern mit kreisrundem Querschnitt bekannt, wobei zwischen zwei Verstärkungsringen des Gehäuses jeweils ein Feld von Niederschlagsplatten und Elektrodenrahmen angeordnet ist.
Bei einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform sind zumindest zwei der Elektrodenrahmen über eine frei schwebende Fixiertraverse in einer Querrichtung miteinander verbunden, in bevorzugter Detailgestaltung in Längsrichtung vor und/oder hinter einem Feld von Niederschlagsplatten. Solche Fixiertraversen verringern mit einfachen Mitteln die Schwingung der einzelnen Elektrodenrahmen zueinander, ohne dass Gewicht oder baulicher Aufwand wesentlich erhöht werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt eine seitliche Draufsicht auf einen Elektrodenrahmen eines erfindungsgemäßen Elektrofilters ohne eingesetzte Elektroden.
2 zeigt eine stirnseitige Draufsicht auf eine Anordnung von Elektrodenrahmen nach 1 mit eingesetzten Elektroden.
Ein erfindungsgemäßer Elektrofilter umfasst ein Gehäuse (nicht dargestellt), das in einem zylindrischen Abschnitt einen im Wesentlichen konstanten und im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei eine Längsrichtung des Elektrofilters in Richtung der Zylinderachse verläuft, in die auch eine Durchströmung des Elektrofilters mit einem partikel- oder staubbelasteten Gas erfolgt.
In dem zylindrischen Gehäuseabschnitt sind in zwei oder mehrere in Längsrichtung L voneinander beabstandete Verstärkungsringe (nicht dargestellt) vorgesehen, die zum einen das Gehäuse abstützen und zum anderen der Halterung von Feldern von Niederschlagsplatten dienen. Zudem sind an den Verstärkungsringen mehrere Elektrodenrahmen 1 befestigt, die parallel zueinander an sich in Querrichtung durch das Gehäuse erstreckenden Querträgern 2 festgelegt sind. Die Festlegung an den Querträgern 2 erfolgt mittels jeweils eines Endbereichs eines Tragholms 3 des jeweiligen Elektrodenrahmens. Jeder der Endbereiche des Tragholms 2 liegt dabei auf einem der zwei Querträger 2 auf und ist dort durch weitere Mittel gesichert.
Ein Elektrodenrahmen 1 umfasst neben dem Tragholm 3, der sich in der Längsrichtung L des Gehäuses erstreckt, zwei sich in der Senkrechten bzw. Hochrichtung H erstreckende senkrechte Holme 4 sowie mehrere weitere, sich in Längsrichtung L parallel zu dem Tragholm 3 zwischen den senkrechten Holmen 4 erstreckende Versteifungsholme 5. Die Versteifungsholme 5, die senkrechten Holme 4 und der Tragholm 3 sind dabei aneinander ortsfest festgelegt, so dass ein leiterartiger Rahmen ausgebildet wird (siehe 1).
Der leiterrahmenförmige Elektrodenrahmen 1 ist über die Endbereiche des Tragholms 3 auf den Querträgern 2 befestigt, welche ihrerseits an senkrechten Ankern 6 an den (nicht dargestellten) Verstärkungsringen des Gehäuses über Isolatoren 7 abgehängt sind. Der gesamte Elektrodenrahmen 1 wird im Betrieb unter Spannung gesetzt, wobei die benachbarten (nicht dargestellten) Niederschlagsplatten geerdet sind.
Der in 1 gezeigte Elektrodenrahmen ist zur Verdeutlichung ohne angebrachte Elektroden gezeigt. Zur Anbringung von Elektroden sind an dem Tragholm 3 entsprechende Ansätze 3a angedeutet. Wie insbesondere die Querschnittsansicht 2 zeigt, stehen die Elektroden 8, die ausschließlich ortsfest an den Ansätzen 3a der Tragholme 3 der Elektrodenrahmen 1 fixiert sind, sowohl nach oben als auch nach unten senkrecht von den Tragholmen 3 ab. Die Elektroden 8 sind an den Versteifungsholmen 5 geführt, zum Beispiel mittels in den Versteifungsholmen 5 angeordneter Bohrungen oder Längsschlitzen. Eine ortsfeste Fixierung an den Versteifungsholmen 5 erfolgt nicht. Die Elektroden 8 ragen im gezeigten Ausführungsbeispiel in der Hochrichtung über die Enden der Elektrodenrahmen 1 hinaus, wodurch eine besonders gute Ausnutzung des zylindrischen gasdurchströmten Raums erzielt wird.
In 2 handelt es sich um eine stirnseitige Draufsicht auf die Gesamtanordnung von Querträgern 2 und Elektrodenrahmen 1, die in dem Gehäuse (nicht dargestellt) des Elektrofilters aufgehängt ist. Hierdurch sind frei schwebende Fixiertraversen 9 erkennbar, die jeweils einige der Elektrodenrahmen 1 miteinander verbinden, um ein Gegeneinanderschwingen der Elektrodenrahmen im Betrieb des Elektrofilters zu verhindern. Nicht dargestellt sind die zwischen den Elektrodenrahmen 1 verlaufenden Niederschlagsplatten des Elektrofilters. Zwischen den Niederschlagsplatten, die parallel zueinander ausgerichtet sind, verbleiben freie Gassen, in denen die Elektrodenrahmen 1 angeordnet sind.
Die Elektroden 8 sind vorliegend als Rohr-Sprühelektroden ausgebildet. Sie weisen insbesondere einen ausreichend großen Querschnitt auf, um zumindest in der dargestellten senkrechten Ausrichtung selbsttragend formsteif zu halten. Eine Einspannung der Elektroden über ihre Länge erfolgt nicht. Ebenso ist es nicht erforderlich, die sich von dem Tragholm 3 nach unten erstreckenden Elektroden 8 mit Gewichten zu versehen, da diese zum einen formsteif ausgebildet und zum anderen an den Versteifungsholmen 5 geführt sind.
Zum Abschlagen von an den Elektrodenrahmen 1 und Elektroden 8 abgesetzten Partikeln wird der jeweilige Tragholm 3 von einer an sich bekannten Mechanik mittels Klopfwellen und Hämmern angeschlagen. Dabei ist aufgrund der vorliegenden Konstruktion ein Anschlagen der Tragholme 3 von nur einer Seite aus ausreichend. Es kann aber auch ein zweiseitiges Anschlagen vorgesehen sein.
Wie der maßstabsgerechten Darstellung nach 2 zu entnehmen ist, sind die Querholme 2 in der Hochrichtung H in einem so großen Abstand von einem oberen Ende des Gehäuses (nicht dargestellt) angeordnet, dass dieser mindestens etwa einem Drittel des gesamten Durchmessers des im Wesentlichen kreisförmigen Gehäuses entspricht. Hierdurch sind die Querträger 2 in der Querrichtung Q ausreichend lang, um viele zueinander parallele Elektrodenrahmen 1 aufzunehmen und die Gehäusebreite optimal zu nutzen. Es ist aus 2 unmittelbar ersichtlich, dass die Elektrodenrahmen 1 je nach Anordnung in der Querrichtung Q eine unterschiedliche Höhe aufweisen, wobei insgesamt drei unterschiedliche Bauhöhen von Elektrodenrahmen vorgesehen sind. Die Staffelung der Längen der eingesetzten Elektroden 8, je nach Position in der Querrichtung, ist noch feiner ausgebildet als die Staffelung der Rahmenhöhen, um den Bauraum des Elektrofilters optimal zur Partikelabscheidung zu nutzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0252371 A1 [0002]

Claims

Elektrofilter, umfassend ein Gehäuse mit einem Abschnitt von zumindest annähernd kreisförmigem Querschnitt zur Durchleitung eines partikelführenden Gasstroms in zu dem Querschnitt senkrechter Längsrichtung (L), wobei in dem Gehäuse eine Mehrzahl von Niederschlagsplatten angeordnet sind, die unter Bildung von sich in der Längsrichtung erstreckenden Gassen parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei in zumindest einigen der Gassen jeweils zumindest ein Elektrodenrahmen (1) mit einer Mehrzahl von länglichen Elektroden (8) angeordnet ist, deren Beaufschlagung mit einer Hochspannung zu einem Abscheiden von in dem Gasstrom geführten Partikeln auf den Niederschlagsplatten führt, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1) nur an einem Tragholm (3) des Elektrodenrahmens (1) ortsfest fixiert sind.
Elektrofilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1) vom Tragholm (3) ausgehend sowohl nach unten als auch nach oben ragen.
Elektrofilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (8) zumindest in einer senkrechten Ausrichtung selbsttragend formsteif ausgebildet sind.
Elektrofilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (8) als Rohr-Sprühelektroden ausgebildet sind, als Elektroden mit einem Vierkant-Querschnitt oder als Elektroden mit kreuzförmigem Querschnitt.
Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenrahmen (1) neben dem Tragholm (3) zumindest einen weiteren Versteifungsholm (5) aufweist, wobei insbesondere die Elektroden an dem Versteifungsholm (5) geführt, aber nicht ortsfest fixiert sind.
Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Elektrodenrahmen (1) eine voneinander verschiedene, von ihrer Position in dem annähernd kreisförmigem Querschnitt des Gehäuses abhängige Höhe aufweisen.
Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragholm (3) in einer Hochrichtung (H) jeweils wenigstens ein Viertel, insbesondere wenigstens ein Drittel eines Durchmessers des Gehäusequerschnitts als Abstand von einem oberen und einem unteren Ende des Gehäuses aufweist.
Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragholm (3) als Klopfstange des Elektrodenrahmens (1) ausgebildet ist.
Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragholme (3) der Mehrzahl von Elektrodenrahmen (1) sich zwischen zumindest zwei, insbesondere genau zwei in der Längsrichtung hintereinander angeordneten Querträgern (2) erstrecken und von diesen gehalten sind.
Elektrofilter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträger (2) über elektrische Isolatoren (7) in dem Gehäuse befestigt sind
Elektrofilter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträger (2) jeweils an einem Verstärkungsring des Gehäuses abgehängt sind.
Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Elektrodenrahmen (1) über eine frei schwebende Fixiertraverse (9) in einer Querrichtung miteinander verbunden sind, insbesondere in Längsrichtung (L) vor und/oder hinter einem Feld von Niederschlagsplatten.