DE1457073C - Elektroabscheider mit einer Steuer baren Vorrichtung fur die Zugabe von Mitteln zur Vorbehandlung der Staub gase - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektroabscheider mit einer steuerbaren Vorrichtung für die Zugabe von Mitteln zur Vorbehandlung der Staubgase und einer Steuervorrichtung für die an den Elektroden liegende größtmögliche Spannung bei minimaler Energiezufuhr, wobei die Steuervorrichtungen von beim Abscheider auftretenden elektrischen Größen beeinflußt werden.

Bei der elektrostatischen Abscheidung von Verunreinigungen, wie Staub od. dgl., aus Gasen kann unter der Wirkung der Eigenschaften der abzuscheidenden Partikeln der Wirkungsgrad des Abscheiders erheblich verschlechtert werden. Dieser nachteiligen Wirkung zu begegnen sind bereits verschiedene Vorrichtungen und Verfahren bekanntgeworden, bei denen zur Vorbehandlung der Staubgase sogenannte Konditionierungsmittel diesen Gasen zugesetzt werden, mit deren Hilfe ein hoher Wirkungsgrad bei Abscheidung innerhalb des Elektroabscheiders aufrechterhalten werden kann oder zumindest nicht wesentlich abnimmt. Ein bekanntes derartiges Verfahren (USA.-Patentschrift 1909 825) arbeitet hierbei derart, daß die von Staubpartikeln od. dgl. in einem Elektroabscheider zu reinigenden Gase vor Eintritt in die Abscheidekammer mit einem entsprechenden Feuchtigkeitsgehalt beaufschlagt werden. Neben einer Änderung des Feuchtigkeitsgehalts ist auch eine Steuerung der Temperatur des Gases möglich. Die bekannten Verfahren zur Anfeuchtung des zu reinigenden Gases arbeiten mit verschiedenartig ausgebildeten Kammern, die dem Elektroabscheider vorgeschaltet sind, wobei die Zuführung an Feuchtigkeitsmitteln, etwa Wasserdampf, von dem den Abscheidungskammern zugeführten elektrischen Strom abhängig ist, und zwar derart, daß die Feuchtigkeit dann herabgesetzt wird, wenn der Strom ansteigt und umgekehrt.

Auch ist es bekannt (britische Patentschrift 932 895), als Mittel zur Vorbehandlung der Staubgase Schwefeltrioxid zu verwenden. Ein derartiges bekanntes Verfahren reinigt Abgase, die vorzugsweise einen hohen Schwefelgehalt besitzen, von Industriebetrieben, indem die Abgase, bevor sie einem elektrostatischen Abscheider zugeführt werden, in einer Brennkammer unter Zugabe von Sauerstoff-Überschuß verbrannt werden. Die Abscheidung der Staubpartikeln in den Abgasen wird durch die Anwesenheit von Schwefeltrioxid erleichtert.

Allein die Vorbehandlung der in einem elektrostatischen Abscheider zu reinigenden Gase vermittels Zugabe von entsprechenden Konditionierungsmitteln löst jedoch die bei derartigen Abscheidern auftretenden Schwierigkeiten nicht. Der Wirkungsgrad der Abscheider muß vielmehr auch noch durch die Steuerung der Zufuhr des Stromes und/oder die jeweilige Wahl der zwischen den Elektroden abfallenden Spannung geregelt werden, um eine möglichst günstige Abscheidung zu erzielen.

In diesem Zusammenhang ist eine Steuervorrichtung bekannt (USAf.-Patentschrift 2 864 456), die den Potentialabfall an den Elektroden in Abhängigkeit von der Zugabe an Konditionierungsmitteln steuert. Wahlweise kann Heben spannungsabhängiger Steuerung der Zufuhr an den genannten Mitteln auch eine stromabhängige Steuerung vorgenommen werden.

Nach einer weiteren bekannten Vorrichtung wird die automatische Spannungsregelung des Elektroabscheider* über einen im Speisungskreis desselben liegenden Transformator bzw. über dessen Primäroder Sekundärwicklungen in Rückkopplung bewirkt. Bei diesen bekannten Spannungsregelungen wird Wert auf eine unter allen Abscheidungsbedingungen konstant bleibende Abscheidungsmenge pro Zeiteinheit gelegt.

Weiter ist ein Verfahren zur Betriebsregelung von Elektroabscheideranlagen mittels Relais bekannt (deutsche Patentschrift 630 839), wobei sicli dieses

ίο dadurch kennzeichnet, daß nach Ermittlung des Optimums der Energieaufnahme des betreffenden Elektroabscheiders diese Energieaufnahme nachfolgend mittels eines Wattmeterrelais geregelt wird. Die Abscheidesteuerung wird damit derart vorgenommen, daß die Energiezufuhr zu dem Abscheider konstant gehalten wird. Bei allen diesen bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Elektroabscheidung von Staubpartikeln od. dgl. aus Gasen, wird zur Steuerung des Abscheiders entweder die Spannung oder der Strom geregelt. Die getrennten Strom- und/oder Spannungssteuervorrichtungen bieten für sich jedoch keine optimale Energiesteuerung in Abhängigkeit von den Abscheidungen des Elektroabscheiders, so daß wertvolle Energie in dem Elektroabscheider durch nicht maximale Speisung desselben verloren gehen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen hohen Abscheidewirkungsgrad bei größtmöglicher Spannung an den Elektroden und kleinster Leistungszufuhr zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elektrische Größe zur Steuerung der Zugabe von Vorbehandlungsmitteln die dem Abscheider zugeführte Leistung ist, die mittels eines Leistungsmessers über ein Ventil die Zuführungsgeschwindigkeit des in Vorratsbehältern gespeicherten und über einen Verdampfer geleiteten Vorbehandlungsmittel derart steuert, daß eine annähernd konstante Leistung dem Abscheider zugeführt wird.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in diesem Zusammenhang noch darin, daß als bekanntes Konditionierungsmittel Schwefeltrioxid dem in den Elektroabscheider eintretenden Gas derart zugeführt wird, daß die den Elektroden zugeführte Energie praktisch konstant ist.

Die erfindungsgemäße Kopplung der Energiezufuhr und der Zugabe eines bekannten Konditionierungsmittels birgt gegenüber vergleichbaren bisher bekannten Verfahren wesentliche Vorteile in sich.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine praktisch konstante Energiezufuhr zu den Elektroden bei geringstmöglichem Aufwand an Konditionierungsmitteln erreicht. Beispielsweise kann für eine optimale Wirksamkeit des Elektroabscheiders, dessen Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 50 kV sein kann und dessen Stromfluß zwischen den Elektroden 120 Milliampere beträgt, die entsprechende Energiezufuhr zu den Elektroden 6000 Watt betragen. Mit unliblichen und ungünstigen Eigenschaften des Staubes und ohne Steuerung der Potentialdifferenz braucht die Elektrodenpotentialdifferenz nur 20 kV bei einem Strom von 300 Milliampere zu betragen, und zwar in Übereinstimmung mit einer Energiezufuhr von 6000 Watt. In diesem Falle zeigt es sich, daß eine Änderung der Energiezufuhr eine geringe Änderung der Elektrodenpotentialdifferenz bewirkt, und zwar über einen weiten Bereich, und daß für die Steuerung des Abscheiders zur Erhaltung einer annähernd

maximalen Elektrodenpotentialdifferenz für einen annähernd minimalen Energieeintritt auf dieser Potentialdifferenz die Elektrodenpotentialdifferenz annähernd auf 20 kV zurückbleibt, während der Strom nur 50 Milliampere beträgt, und zwar bezüglich einer Energiezufuhr von 1000 Watt. Mit einem anderen Staub und ebenfalls ungünstigen Eigenschaften und im Falle der Steuerung der Potentialdifferenz kann eine Elektrodenpotentialdifferenz von 50 kV mit einem Strom von 20 Milliampere erhalten werden, wobei wiederum die entsprechende Energiezufuhr 1000 Watt beträgt. Irgendeine Vergrößerung des Energiezuflusses würde die Verringerung der Elektrodenpotentialdifferenz bewirken. In jedem Fall kann zur Korrektur des entgegengesetzten Effektes das Konditionierungsmittel zugeführt werden, um das Optimum von 50 kV und 120 Milliampere bei 6000 Watt zu erhalten.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung, und es bedeutet

Fig. 1 ein elektrisches Schaltdiagramm für die Steuervorrichtungen,

Fig. 2 eine Teilansicht des Elektroabscheiders.

Die Anlage weist einen Elektroabscheider P und eine Vorrichtung für das Steuern desselben auf. Diese Vorrichtung enthält eine Steueranordnung C, durch die eine praktisch größte Potentialdifferenz zwischen den Entladungselektroden E₀ und den geerdeten Sammelelektroden E_c des Abscheiders aufrechterhalten wird und bei einer praktisch geringstmöglichen zugeführten Energie zu den Elektroden E₀, E_c sowie eine Anordnung (F i g. 2) für die Zufuhr von SO₃, durch die SO₃-GaS einem Kamin 20 zugeführt wird, durch den das mit Staub beladene Gas auf seinem Weg zu dem Abscheider P bei dem Betrieb der Anlage hindurchtritt. Die Anordnung für die Zufuhr des SO₃ enthält eine Vorrichtung, die dazu dient, die Zuführungsgeschwindigkeit des SO., zu steuern, so daß die den Elektroden E_n, E_c zugeführte Energie auf einem praktisch konstanten, zuvor eingestellten Wert gehalten wird. Die Vorrichtung weist einen Leistungsmesser W, ein Relais R und ein motorisch betätigtes Ventil V auf.

Die Steuereinrichtung weist einen Spannungstransformator TR auf, dessen Niederspannungsseite mit einer Wechselspannungsqüelle M über einen der Spannungsregelung dienenden Einspulen-Transformator VR verbunden ist; die Hochspannungsseite ist über einen rotierenden Gleichrichter RR, einen plötzliche Spannungsanstiege unterdrückenden Widerstand R_c und Erdung mit den Elektroden E₀, E_c verbunden.

Der Transformator VR ist durch die Steueranordnung C steuerbar, wodurch die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden E_n, E_c gesteuert wird. Die Steueranordnung C entspricht der in der britischen Patentschrift 859 784 beschriebenen Steueranordnung.

: Ein Spannungsteiler mit Widerständen R₈, R_s liegt zwischen den Elektroden E₀, E_c, und die Potentialdifferenz über den Widerstand R_s gibt ein Signal an die Steueranordnung C ab, das proportional der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden E₀, E_c ist. Ein Stromtransformator CT ist in Serie mit der Niederspannungsseite des Transformators TR geschaltet und führt der Steueranordnung C ein Stromsignal zu.

Bei dem Betrieb der Anlage regelt die Steueranordnung C den Transformator VR so ein, daß die Potentialdifferenz über die Niederspannungsseite des Transformators TR so lange zunimmt, wie sich eine wesentliche Zunahme der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden E₀, E_c ergibt. Die Steueranordnung C ermöglicht jedoch nicht eine Zunahme der Potentialdifferenz an der Niederspannungsseite über einen Punkt hinaus, bei dem die Potentiäldifferenz an den Elektroden abzufallen beginnt oder praktisch konstant wird.

Der Leistungsmesser W ist in Serie mit der Niederspannungsseite des Transformators TR geschaltet, mißt die den Elektroden E₀, E_c zugeführte Energie und.kann ein entsprechendes Signal geben, das.dem Relais R zugeführt wird, das so angeordnet ist, daß das motorische Ventil V auf Grund des Signals betätigt wird. Wenn der konstante, zuvor eingestellte Wert der zugeführten Energie, der sich z. B. auf etwa 6000 W belaufen kann, ohne Anwenden von SO₃

so erhalten werden kann, wird das Ventil V geschlossen und kein SO₃ in den Kamin 20 eingeführt. Wenn jedoch die Energie unter den zuvor eingestellten Wert abfällt, beginnt sich das Ventil V zu öffnen, setzt den Öffnungsvorgang fort, bis die Energie diesen Wert

as erreicht, und beginnt sich sodann wiederum zu schließen. Dieser Arbeitszyklus wird wiederholt, und die zugeführte Menge an SO₃ erfährt eine dementsprechende Veränderung. Das Ventil V ist so angeordnet, daß sich dasselbe langsam öffnet und schließt, und zwar entweder mit konstanter Geschwindigkeit oder in einer Reihe gleich schneller Arbeitsschritte. Das Ventil kann z. B. 30 Minuten benötigen, um sich kontinuierlich von einer vollständig geöffneten in eine vollständig geschlossene Lage zu bewegen.

Die Anordnung für das Zuführen des SO._} (F i g. 2) weist zwei Vorratsbehälter 30 a, 30 b für stabilisiertes flüssiges SO₃ und einen Verdampfer 60 auf. Die Vorratsbehälter 30a, 306 sind jeweils mit einer Leitung 11 verbunden, die zu dem Verdampfer 60 führt, und jeweils mit einem Auslaßventil 31a, 316 versehen, so daß man flüssiges SO₃ in die Leitung 11 von einem Vorratsbehälter aus fließen lassen kann, während der andere Behälter erneut gefüllt wird. Das Ventil V ist in der Leitung 11 vorgesehen. Ein weiteres Ventil 40 ist ebenfalls in dieser Leitung angeordnet, um so die mögliche Zuführungsgeschwindigkeit des SO₃ in den Kamin 20 in dem Fall zu begrenzen, daß sich das Ventil V übermäßig auf Grund von Fehlern in den elektrischen Schaltkreisen öffnet. Von dem Ventil V aus führt die Leitung 11 über einen Durchflußmesser 32 zu einem Überlaufgehäuse 33 des Verdampfers 60, wobei dieses Gehäuse 33 über eine Leitung 34 mit dem Innern einer kegelförmigen Kammer 35 verbunden ist. In dem unteren Teil der Kammer 35 ist ein Abzugshahn 29 vorgesehen.

Die Leitung 34 ist von einem Heizelement 36 und die Kammer 35 von einem Heizelement 38 umgeben. Bei dem Betrieb der Vorrichtung wird stabilisiertes flüssiges SO₃ in der Leitung 34 verdampft, und wenn nicht verdampfte Flüssigkeit in die Kammer 35 gelangt, wird sie vollständig in ihr verdampft.

Von der Kammer 35 führt eine Leitung 17 zu einem Verteiler 18, der mit Abzweigrohren 19 ver-

«5 sehen ist, die in den Kamin 20 hineinragen. Jedes Abzweigrohr 19 besitzt eine Vielzahl von in gleichem gegenseitigem Abstand angeordneten Verteilungsöffnungen 50 gleichen Querschnitts. Die Abzweig-

leitungen 19 liegen in Richtung des Gasflusses durch den Kaman 20. Beim Betrieb wird heiße trockene. Luft in die Leitung 17 über die Zufuhrleitung 24 und eine ein Heizelement 23 enthaltende Kammer 22 und die Ausströmleitung'21 eingeführt. In der Ausströmleitung 21 ist ein Ventil 27 vorgesehen. Trockenes SO_;!-Gas wird in der Leitung 17 mit der zugeführten trockenen Luft gemischt, und das Gemisch fließt durch den Verteiler 18 in die Abzweigleitungen 19 und tritt durch die Öffnungen 50 in den Kamin aus. Die SCXj-Konzentration des Gemisches wird unter 12,5% gehalten. Die in den Kamin 20 eingeführte SO₃-Menge beläuft sich üblicherweise auf nicht mehr als 50 Teile SO₃ auf 1 000 000 Teile Gas. Üblicherweise werden bei Verwendung von britischen Kohlen 3 bis 25 Anteile benutzt.

Es können verschiedene Abwandlungen der Anlage, vorgesehen werden. So werden bei bestimmten abgewandelten Ausführungsformen der Anlagen die folgenden Abänderungen entweder einzeln oder zusararaen ausgeführt:

a) Der Transformator Fi? wird durch einen sättigungsfähigen Transduktor ersetzt.

b) Der rotierende Gleichrichter RR wird durch einen statischen Selen- oder Silicium-Gleichrichter ersetzt.

c). Der Leistungsmesser W in Serie mit der Niederspannungsseite des Transformators TR wird durch einen Leistungsmesser in Serie mit der Hochspannungsseite des Transformators ersetzt.

d) Die Steuerung für die Potentialdifferenz wird in der Weise ausgeführt, wie es im allgemeinen in der britischen Patentschrift 832 342 beschrieben ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektroabscheider mit einer steuerbaren Vorrichtung für die Zugabe von Mitteln zur Vorbehandlung der Staubgase und einer Steuervorrichtung für die'an den Elektroden liegende größtmögliche Spannung bei minimaler Energiezufuhr, wobei die Steuervorrichtungen von beim Abscheider auftretenden elektrischen Größen beeinflußt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Größe zur Steuerung der Zugabe von Vorbehandlungsmitteln die dem Abscheider zugeführte Leistung ist, die mittels eines Leistungsmessers (W) über ein Ventil (V) die Zuführungsgeschwindigkeit des in Vorratsbehältern (30 a, 306) gespeicherten und über einen Verdampfer (60) geleiteten Vorbehandlungsmittels derart steuert, daß eine annähernd konstante Leistung dem Abscheider zugeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bekanntes Konditionierungsmittel Schwefeltrioxid dem in den Elektroabscheider eintretenden Gas derart zugeführt wird, daß die den Elektroden zugeführte Energie praktisch konstant ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen