DE2851433A1

DE2851433A1 - Entladungselektroden fuer elektrostatische abscheider

Info

Publication number: DE2851433A1
Application number: DE19782851433
Authority: DE
Inventors: Erik Moe Bojsen; Leif Dipl Ing Lind
Original assignee: FLSmidth and Co AS
Current assignee: FLSmidth and Co AS
Priority date: 1977-12-09
Filing date: 1978-11-28
Publication date: 1979-06-13
Also published as: IE782447L; AU4207478A; JPS6129783B2; AU534164B2; BR7808088A; SE7812559L; FR2411035B1; LU80625A1; FR2411035A1; DK546878A; ES475802A1; JPS5491876A; IE47967B1; NL7811953A

Description

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Sntladungselektroden für elektrostatische Abscheider

Die £rfindung befaßt sich mit Cntladungselektrodenorganen für elektrostatische Abscheider, ;/obei das Elektrodenorgan in einen Rohr besteht, das aine feste Struktur mit zerstreuter Emission mit Hilfe von nit dem Rohr vereinigten VorSprüngen bildet.

I3ei der elektrischen Abscheidung werden suspendierte Staubpartikel oder dispergierte Fluida aus einem Gasstrom entfernt, indem die Partikel aufgeladen und unter den Sinfluß eines elektrischen Feldes zu Saramelelektroden bewegt worden, die geerdet sein oder ein anderes Potential besitzen können.

Industrielle elektrostatische Abscheider werden in großem Ausmaß für die Entfernung von Feststoffpartikeln, wie beispielsweise Flugasche, Minerals taub, Zementstaub etc., aus Gasen verwendet, bevor diese zur Atmosphäre abgeführt v/erden, um die Umgebung gegen Staubversclimutzung zu schützen.

Elektrostatische Abscheider sind im Stand der Technik wohl bekannt, und es ist ebenfalls wohl bekannt, üntladungselek-

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tr oden in der ForiTi von Drähten, Stäben, Stangen, Rohren oder dergleichen zu verwenden, die in Reihen an einem Rahman zwischen plattenartigen 3ammeIelektroden angeordnet sind.

Des weiteren sind Entladungselektroden mit einem rohrförmigen Träger mit Entladungsarmen, die in zugespitzte Entladungsspitzen unterteilt sind, wohl bekannt. Diese Entladungselektroden sind mechanisch stabil und können mit Vorteil bei elektrostatischen Abscheidern einer wesentlichen Höhe verwendet werden, ohne zu Schvierigkeiten hinsichtlich seitlicher Vibrationen zu führen, beispielsweise bewirkt durch Verwindung oder Deformation der Tragrahmen, wenn heiße Gase behandelt werden. Sie sind jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß infolge der Verteilung des elektrischen Feldes die Entladungsspitzen starken konzentrierten Ladungen und einer entsprechenden Emission ausgesetzt sind, so daß sie die Gefahr des Überschlags vergrößern. Auch sind diese Spitzen einer Korrosion durch elektrostatische Erosion ausgesetzt, so daß die Entladungsspitzen häufig weggebrannt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Entladungselektrode desjenigen Typs mit einer rohrförmigen Struktur anzugeben.

Die Verbesserung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Entladungselektrode mit mit dem Rohr vereinigten VorSprüngen ausgestattet wird, wobei die vorstehenden Enden der Vorsprünge eine abgerundete Fläche besitzen.

Diese Gestaltung der Vorsprünge machte es möglich, eine bevorzugte ausgeglichene Verteilung der Ionenemission von im wesentlichen der gesamten Endfläche der Vorsprünge zu erreichen. Somit ist die Gefahr der Bildung eines Lichtbogens in einem hohen Ilaße überwunden. Des weiteren sind die abgerundeten Flächen nicht in einem merklichen Ausmaß einer Korrosion durch

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elektrische Erosion ausgesetzt, und besitzen die Vorspränge eine große mechanische Stabilität.

Die erfindungsgemäßen Entladungselektroden sind zur Verwendung bei großen, industriellen elektrostatischen Abscheidern geeignet, bei denen es notwendig ist, daß die Verteilung der Ionisierung gleichmäßig ist und daß das elektrische Feld einen ausreichenden Level besitzt, um die am meisten wirkungsvolle Abscheidung zu erreichen.

Die Vorsprünge können stab- bzw. stangenförmig sein und verschiedene Formen einnehmen und an der rohrförmigen Struktur in verschiedenen Arten in der Form von einzelnen Stäben, die mit dem Rohr vereint bzw. verbunden sind, oder in der Form von durchgehenden Drähten befestigt sein, die an dem Rohr befestigt und umgebogen sind, um die stangenförmigen Vorsprünge zu bilden.

Bei einer bevorzugten Auführungsform der Erfindung sind eine oder mehrere durchgehende Drähte in Vertiefungen in der Oberfläche des Rohrs in einer solchen Weise eingebettet, daß Falten der Drähte vorstehen, um die VorSprünge zu bilden, in bevorzugter Weise durch Zusammensetzen bzw. Verbinden der beiden Zweige, die eine Falte bilden, um eine Stange mit einer abgerundeten Fläche an ihrem freien Ende zu bilden.

Die Vertiefungen können parallel zu einer Erzeugenden des Rohrs verlaufen, oder sie können schraubenförmig oder konzentrisch sein, und die Vorsprünge können bis zu einem Abstand von 1/10 des Durchmessers des Rohrs bis zu dem Rohrdurchmesser vorstehen und können Intervalle entsprechend dem vorstehen und bis zum 20-fachen des Vorstehens des Vorsprungs besitzen.

Bei einer anderen geeigneten Ausführungsform sind die Vorsprünge außen in der Wand des Rohrs erhaben eingearbeitet, wobei die Vorsprünge abgerundete Scheitel besitzen.

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Die Vorspränge bilden einen Teil des Rohrs, sind in bevorzugter Jeise in einem kontinuierlichen Prozess des erhabenen Einarbeitens hergestellt und können sogar die Stärke der Elektrode verbessern und ihre mechanische Stabilität erhöhen. Die Vorsprünge sind an ihren Scheiteln abgerundet und behalten so ihre relativen Abmessungen und Form unabhängig von der möglichen Korrosion oder elektrostatischen Erosion.

3ei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der abgerundete Scheitel einen minimalen Radius seiner !Krümmung gleich der oder kleiner als die Gesamthöhe des Vorsprungs..

Durch dieses Verhältnis zwischen den Krümmungen des Rohrs und dem Vorsprung wird eine vorteilhafte Verteilung des tragenden bzw. Transportfeldes und der Ionisation erreicht. Des weiteren ist das schädliche Verbrennen bzv. Abbrennen der Vorsprünge vermieden und die Tendenz der Entstehung von Überschlägen in starkem Ausmaß beseitigt.

Der abgerundete Scheitel kann bei einer Form der Erfindung eine im wesentlichen kugelförmige Fläche sein.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Rohr ein profiliertes Rohr, das aus zwei oder mehr in Längsrichtung mit einander verbundenen Stücken besteht.

Das Rohr kann somit auf der Basis von Ifetallbändern bzw. -streifen hergestellt werden, die mit den Vorsprüngen erhaben ausgebildet und danach mit einander verflanscht oder verschweißt werden in einem kontinuierlichen Prozeß. Die Verbindungen können die mechanische Stabilität der Elektrode verbessern.

Die erfindungsgemäße Konstruktion der Entladungselektrode ist

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besonders für einen elektrostatischen Abscheider mit einen unidirektionalen Sanmelfeld und einem Impulsionisationsfeld geeignet und besitzt eine einfache und starke Gestaltung.

Darüber hinaus verbessert die Elektrodengestaltung die Funktion des Abscheiders dadurch, daß das unidirektionale Potential des Rohrs selbst im Verhältnis zu den Saramelelektroden ein jleichmäßiges Feld schafft, während das Iitipulspotential quer zu der Entladungselektrode und den 3 amme Ie lek tr öden über die abgerundete Fläche der Vorspränge in Intervallen gleichmäßig verteilte Ionenwolken schafft.

Die Rohre können kantig und rait Vorsprüngen an mindestens zv/ei der Kanten ausgestattet sein. Diese Elektroden können auf der Basis eines Bandes hergestellt sein, das möglicherv/eise erhaben bearbeitet ist und das in der erforderlichen Form gebogen ist. Die Elektroden können auch aufgebaut sein, indem zwei oder mehreis Bänder nit einander verbunden werden, und können im Hinblick auf die Erreichung einer bevorzugten Verteilung des Feldes und der Ionisation gestaltet sein.

Im folgenden wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend anhand einer Anzahl von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; in den Zeichnungen zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht einer ersten Entladungselektrode, Figur 2 einen Querschnitt nach der Linie II - II der Figur 1, Figur 3 eine Seitenansicht einer zweiten Entladungselektrode, Figur 4 einen Querschnitt nach der Linie IV - IV der Figur 3, Figur 5 eine alternative Ausführungsform der Entladungselektrode

der Figur 3,
Figur 6 einen Querschnitt nach der Linie VI - VI der Figur 5#

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Figur 7 eine alternative Aus führungs form, der Entladungselektrode der Figur 3,

Figur 8 einen Querschnitt nach der Linie VIII - VIII der Figur 7, Figur 9 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsforni einer Entladungselektrode/

Figur 10 t.'.nen Querschnitt nach der Linie X-X der Figur 9, Figur 11 eine "sitenansicht einer Entladungselektrode rait einem elliptischen Rohr,

Figur 12 einen Querschnitt nach der Linie XII - XII der Figur 11, Figur 13 eine Saitenansicht einer weiteren Entladungselektrode

und
Figur 14 einen Querschnitt nach der Linie XIV - XIV der Figur

Das Rohr 1 der Figuren 1 und 2 bzw. 3 und 4 besitzt stab- bzw. stangenförmige Vorspränge 2 mit einer abgerundeten endseitigen Oberfläche 3 bzw. einen Draht 4 mit Zusammenbiegungen 5, die Vorspränge je mit einer abgerundeten endseitigen Oberfläche bilden.

Gemäß Figur 5 bis 8 besitzt eine abgewandelte rohrförmige Struktur 7 in Längsrichtung verlaufende Vertiefungen 8 in der Oberfläche des Rohrs. In den Vertiefungen 8 sind Drähte bzw. 10 eingebettet. Der Draht 9 ist mit Vorsprüngen 11 aus zusammengefaltetem Draht in der Form eines kopfstehenden V mit einer abgerundeten endseitigen Oberfläche 12 ausgestattet, und der Draht 10 besitzt stab- bzw. stangenförmige Vorsprünge 13 ebenfalls mit abgerundeter endseitiger Oberfläche

Bei dem Beispiel der Figuren 1 und 2 kann der einzelne stab- bzw. stangenförmige Vorsprung 2 an dem rohrförmigen Gebilde angeschweißt oder in irgend einer anderen an sich bekannten ,/eise mit diesem Gebilde verbunden sein. Die Oberfläche des rohrförmigen Gebildes 1 selbst ist im wesentlichen glatt, und bei Anlegung einer Hochspannung an die Elektrode wird ein

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gleichmäßiges elektrisches Feld rund um das rohrförmige Gebilde 1 geschaffen, während ein konzentriertes Feld an den abgerundeten Enden 3 der stab- bzw. stangenförmigen Vorsprünge 2 hervorgerufen wird. Bedingt durch dieses konzentrierte Feld werden Ionenwolken in einer zerstreuten Weise enitiert, jedoch ohne die Gefahr einer Bogenbildung als Folge der Tatsache, daß die abgerundete Oberfläche 3 die Entladung abgibt .

Das Aufladen des Staubs ist somit in besonderem Ilaße verbessert, was zu einer erhöhten Wirksamkeit bei der Abscheidung von Feststoffpartikeln fährt.

Bei der Ausführungsform der Figuren 3 und 4 sind die Vorsprünge 5 mittels der Drähte 4 gebildet, die an dem Rohr 1 befestigt sind. Diese Konstruktionsweise ist sehr einfach herzustellen, und die Vorspränge 5 stehen über den Draht 4 nit einander in Verbindung, so daß ein einzelner Vorsprung 5 nicht zufällig abgeschlagen oder abgebrannt werden kann.

Bei den alternativen Ausführungsformen der Figuren 5 bis 8 sind die Rohre 7 mit Vertiefungen 8 zur Aufnahme der Drähte 9 bzw. 10 ausgestattet, so daß nur die Vorsprünge 11 und 13 aus der Oberfläche des jeweiligen Rohrs 7 vorstehen. Ds ist somit sichergestellt, daß die Oberfläche des Rohrs 7 im wesentlichen gleichförmig gestaltet ist. Diese Maßnahme hindert die Drähte 9 bzv/. 10 daran, entlang der Oberfläche der Rohre 7 die Gefahr einer unkontrollierten Entladung entstehen zu lassen. Des weiteren ist sichergestellt, daß die Drähte 9 bzv/. 10 nicht zu der Gefahr von Staubansammlungen an der Elektrode führen, die ansonsten die bevorzugte Verteilung des gewünschten Feldes stören würden.

Die Form der Vorsprünge 11 bzw. 13 kann von der bevorzugten Entladung von der Elektrode aus, dem Durchmesser der Drähte 9 bzw.

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10/ den Abstünden bzw. Intervallen zwischen den Vorsprüngen 11 und 13 und ihrer Länge etc. abhängen.

Die Figuren 9 bis 14 zeigen Elektroden, bei denen die Vorspränge 2 in die Jand des Rohrs 1 erhaben eingearbeitet sind und somit mit dein Rohr 1 einstückig ausgebildet sind.

Das Rohr kann verschiedene Querschnitte besitzen, wie .dies in den dargestellten Beispielen gezeigt ist, und kann in einen einzigen Abschnitt oder in einer Anzahl von Abschnitten gebildet sein, die in Längsrichtung mit einander verflanscht oder zusammengeschweißt sind.

Bei der Ausführungsforra der Figuren 11 und 12 können die Vorsprünge zwei in einer Ebene ausgerichtet sein, die in Gebrauchsfall parallel oder rechtwinklig zur Richtung der Saiaraelelektroden verläuft, um eine bevorzugte direktionale Verteilung der Ionisation zu erreichen.

Die erfindungsgemäßen Elektroden können bei elektrostatischen Abscheidern iriit einen unidirektionalen Feld, das mittels einer unidirektionalen Spannung erzeugt wird, und mit einem Ionisationsfeld, das mittels einer Impulsspannung erzeugt wird, verv/endet v/erden. Die unidirektionale Spannung liegt üblicherweise unter der Spannungsgrenze, die einen Überschlag in dem Abscheider zur Folge hat, während die Impulsspannung im allgemeinen oberhalb dieser Grenze liegt.

ilittels der erfindungsgemäßen Elektroden ist das unidirektionale Feld, das als ein Transportfeld für die suspendierten Partikel oder das dispergierte Fluid dient, gleichmäßig über der Oberfläche des Rohrgebildes verteilt, während das Ionisationsfeld von den Vorsprüngen aus nach außenjjerichtet ist. Somit bestimmt die Ausbildung der Vorsprünge die Verteilung der Ionisation. Die abgerundete Form des Scheitels der Vorsprünge

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stellt sicher, daß die Verteilung der Ionisation ausgeht
von einem wesentlichen Teil der Oberfläche jedes Vorsprungs zu der selben Zeit, die die Ionisation begrenzt, um von
besonderen Bereichen der Entladungselektrode aufzutreten.

Die Dauer der Impulse ist so kurz, daß ein Überschlag verhindert ist, jadoch die wirksame Aufladung der Staubpartikel erreicht ist.

iienn die elektrostatischen Abscheider eine wesentliche Höhe besitzen, können die mechanischen Vibrationen in den langen Rohrgebilden durch Laden bzw. Füllen der Rohre kontrolliert v/erden, beispielsweise indem Gewichte möglicherweise in der Form von Kiessäulen innerhalb des Rohrs an den Stellen eingebracht werden, wo die Gewichte diese Vibrationen unterdrücken, und zwar inden während dieser Bewegungen Energie absorbiert

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Claims

DR. A. VAN DERWERTH

DlPL-ING. (1934-1974)

PATENTANWÄLTE

DR. FRANZ LEDERER

DlPL-CHEM.

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REINER F. MEYER

DlPL-ING.

F. L. Gioidth & Co. A/3 Vicjorslev Alle 77

DK-2500 ICopenhagen-Valby Dänemark

8000 MÜNCHEN 80

LUCILE-GRAHN-/KRASSE

TELEFON: (089) 472947 TELEX: 524624 LEOER D TELEGR.: LEDERERPATENT

28. "Tovenber 13 II/Tr

Patentansprüche

h) Hntladungselektrodenorgan für einen elektrostatischen Abscheider ndt einen Rohr, das eine feste Struktur mit zerstreuter Emission nit Hilfe von mit den Rohr vereinigten Vorsprüngen bildet/ dadurch gekennzeichnet, daß das vorstehende Ende der Vorspränge (2,5,11,13) eine abgerundete Oberfläche (3,6,12,14) besitzt.

2. Entladungselektrodenorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (2) eine einzelne

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komponente bildet, dia rait da:.a Rohr (1) verbunden ist.

3. Jntladungselektrodenorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß die Vorspränge (5) Zusammenbiegungen eines Drahts (4) sind, der an der Oberfläche des Rohrs (1) befestigt 13t.

4. Zntladungselektrodenorgan nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versprange (11,13) von Zusarnnenbiegungen eines Drahts (9,10) gebildet sind, der in einer Vertiefung (8) in der Obaflache des Rohrs (7) eingebettet ist.

5. üntladungselektrodenorgan nach Anspruch 1 und 4 , dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (7) mindestens zwei Vertiefungen (8) ;ait zugehörigen Drähten (9,10) besitzt.

5. Zntladungselektrodenorgan nach Anspruch 4 oder 5, dadurch jakennzeichnet, daß jede Vertiefung (8) parallel zu einer Erzeugenden des Rohrs (7) verläuft.

7. Untladungselektrodenorgan nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vertiefung schraubenförmig gestaltet ist.

3. 3ntladungselektrodenorgan nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vertiefung konzentrisch angeordnet ist.

9. Entladungselektrodenorgan nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zweige, die je die Zusammenbiegungen (beispielsweise 5) bilden, mitteinander verbunden sind, um eine von der Oberfläche des Rohrs (1) aus vorstehende Stange zu bilden.

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285U33 -βίο. Entladungselektrodenorgan nach mindestens einen der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (2,5,11,13) bis zu einem Abstand von 1/10 des Durchmessers des Rohrs (1,7) bis zu dem Rohrdurchmesser vorstehen und Intervalle entsprechend dem Vorstehen und bis zum 20-fachen des Vorstehens des Vorsprungs besitzen.

11. Entladungselektrodenorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (2) in der Viand des Rohrs (1) nach außen gerichtet eingearbeitet sind, wobei die Vorsprünge einen abgerundeten Scheitel (3) besitzen.

12. Entlauungselektrodenorgan nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der abgerundete Scheitel (3) einen r.ainimalen Radius seiner Krümmung gleich der Höhe des Vorsprungs oder kleiner als diese besitzt.

13. Entladungselektrodenorgan nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder abgerundete Scheitel (3) iia wesentlichen gleich einer kugligen Oberfläche ist.

14. Entladungselektrodenorgan nach minderten"3 einen der vorhergehenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr ein profiliertes Rohr ist, das aus zwei oder mehr in Längsrichtung mit einander verbundenen Stücken besteht.

15. Entladungselektrodenorgan nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr kantig und mit Vorsprüngen an mindestens zwei der ^ Kanten ausgestattet ist.

16. Entladungselektrodenorgan nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes

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Rohr in seinem Inneren über Mittel zur Erhöhung der Festigkeit hev/. Steifigkeit oder zur Unterdrückung mechanischer Vibrationen aufweist.

17. Sntladungselektrodenorgan nach mindestens einein der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspränge in einer Ebene parallel zu dem Gasstrom durch den Abscheider ausgerichtet sind.,

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