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Verfahren zur elektrischen Abseheidung von Schwebekiirpern aus Gasen oder Gasgemiselhen.
Ein Mangel der elektrischen Gasreinigung bei Verwendung von Ausströmelektroden und gegenpoligen Niederschlagselektroden besteht darin, dass die eigentliche lonisationszone in der Hauptsache auf die nächste Umgebung der Ausströmelektroden beschränkt ist und daher die Teilchen in einem grossen Teil des Gasstromes zunächst nicht aufgeladen werden. Erst wenn sie im weiteren Verlauf ihres Durchganges durch das Elektrofilter in die Nähe der Sprühzone kommen, erhalten sie eine Ladung und werden in dem elektrischen Feld zwischen Ausström- und Niederschlagselektroden von den letztgenannten angezogen und abgeschieden.
Wegen der für die Sprühwirkung erforderlichen hohen Potentialdifferenz zwischen Ausströmer und Niederschlagselektrode ist man gezwungen, einen verhältnismässig grossen Abstand zwischen diesen beiden Organen herzustellen, damit kein Überschlag erfolgt. Auch dieser Abstand verringert die Wirkung der elektrischen Gasreinigung, da ein Teil der bereits geladenen Teilchen auf dem Wege zur Niederschlagselektrode durch Rekombination die Ladung wieder verliert und dann für die Abseheidung nicht mehr in Frage kommt.
Um diesen Mängeln abzuhelfen, werden gemäss der Erfindung die Schwebeteilchen ohne Zuhilfenahme besonderer Ausströmelektroden durch sprühende Teile der Niederschlagselektroden, also durch Elektroden, die Sprüh-und Niederschlagselektroden in sich vereinen, aufgeladen und nach dieser Aufladung in einem von denselben Niederschlagselektroden gebildeten koronalosen elektrischen Feld abgeschieden. Zwischen den Niederschlagselektroden, die dieses koronalose elektrische Feld bilden, kann trotz hoher Feldstärke eine relativ geringe Potentialdifferenz herrschen.
Diese geringe Potentialdifferenz ermöglicht es, die das Feld erzeugenden Niederschlagselektroden sehr nahe aneinanderzurüeken, so dass der Rekombinationsweg, den ein aufgeladenes Teilchen zurücklegt, unter eine beliebige Grenze herabgedrückt werden kann.
Für das Verfahren nach der Erfindung wird vorteilhaft eine Hilfselektrode verwendet, die nur den Zweck hat, eine Sprühentladung von gewissen Teilen der ihr gegenüberstehenden Niederschlagselektrode zu erzeugen.
Für die Niedersehlagselektroden kann man einen Plattensatz nach Art eines Plattenkondensators verwenden, wobei die einzelnen Platten auf hohes elektrisches Potential gebracht werden, aber gegeneinander eine nur geringe Potentialdifferenz haben. Die Ränder dieses Plattensatzes stehen der erwähnten Hilfselektrode gegenüber, die z. B. geerdet sein kann. Es ist dann ein hohes Potential gegen diese Hilfselektrode vorhanden, das bewirkt, dass die Ränder der Platten gegen die Hilfselektrode sprühen.
Zwischen den Platten herrscht zwar nur eine geringe Potentialdifferenz, infolge ihres geringen gegenseitigen Abstandes jedoch eine hohe elektrische Feldstärke. Ein Gasstrom, der durch den Plattensatz geleitet wird, erfährt an den Rändern eine starke Ionisation, die eine Aufladung der Sehwebeteilchen verursacht. Nach der Aufladung gelangen die Teilchen sofort in das starke koronalose elektrische Feld zwischen den Platten und damit zur baldigen Ausscheidung.
Einen besonderen Vorteil hat das Verfahren bei Anwendung von Wechselstrom. Es ist bekannt, dass hochgespannter Wechselstrom bei den üblichen Elektrofilteranordnungen zu einem weit geringeren Wirkungsgrad führt als Gleichstrom. Diese geringere Wirkung liegt einfach daran, dass in dem Raum zwischen Sprüh- und Niederschlagselektrode schichtenweise positive und negative Ionen gebildet werden, die sich den Schwebeteilehen mitteilen und sie zu neutralen Staubteilchen rekombinieren, ehe sie an die Niederschlagselektrode gelangen. Will man also die Rekombinationszeit verkürzen, so müsste man die
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durch Wechselstrom aufgeladenen Staubpartikel sofort nach Entstehung ihrer Ladung zur Abseheidung bringen können, d. h.
man müsste sie sofort nach ihrer Aufladung in ein starkes elektrisches Feld bringen, das ihre Abscheidung bewirkt. Die Elektroden dieses Feldes dürfen aber nicht weit voneinander entfernt sein, sonst würde z. B. ein positiv geladenes Staubteilehen an die nahe negative Platte geworfen werden, die aber mittlerweile schon wieder positiv geworden ist. Das Staubteilchen würde dann um seinen Schwerpunkt oszillieren, aber nicht zur Abscheidung gelangen.
Da die Beweglichkeit und somit die Schwingungsweite eines solchen Teilchens bekanntlich eine Funktion seines Durchmessers ist, so lässt es sich mit dem neuen Verfahren auch bei Wechselstrombetrieb erreichen, dass man den Abstand der Niederschlagselektroden so gering wählt, dass die Schwingungs- weite eines solchen Teilchens von bestimmtem Durchmesser grösser wird als der Abstand der Sammelelektroden voneinander. Ist das der Fall, dann wird ein geladenes Teilchen mit Sicherheit an die Niederschlagselektrode geworfen und abgeschieden werden, bevor noch der Wechselstrom seine Polarität ver- ändert hat.
Die Vorteile der Verwendung von Wechselstrom liegen hauptsächlich in der Vermeidung der Apparatur zur Gleichrichtung des hochgespannten Wechselstromes. Doch ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf die Abscheidung mittels Wechselstromes beschränkt, sondern auch bei Gleichstrombetrieb oder gemischtem Betrieb anwendbar. Auch die Ionisierung kann beliebig durch konstanten oder pulsierenden Gleichstrom oder durch Wechselstrom erfolgen.
In Anwendung der Erfahrung, dass stehende Gleichspannung zur Abscheidung von Verunreinigungen, die vorher in einem ionisierten Gasstrom befindlich waren, besonders günstig ist, während z. B. pulsierender, mittel-oder hochfrequenter Gleichstrom eine für die Sprühionisation günstige Wirkung hat, kann gemäss der Erfindung zur Erzeugung der Potentialdifferenz zwischen Niederschlagselektroden und Hilfselektrode pulsierender Gleichstrom und zwischen den Niederschlagselektroden selbst, also dort, wo das elektrische Abscheidungsfeld besteht, eine stehende Gleichspannung aufrechterhalten werden.
Die Niedersehlagselektroden, die bei dem Verfahren nach der Erfindung zum Aufladen der Sehwebe- teilehen benutzt werden, können auf verschiedene Art teilweise sprühen gemacht werden, z. B. durch vorstehende Spitzen oder scharfe Kanten. Bei Elektroden aus Blechplatten genügt es, wenn die gegen die Hilfselektrode gerichteten Ränder oder Kanten so ausgebildet werden, dass sie sprühen.
Die Hilfselektrode kann geerdet bzw. mit dem geerdeten Filtergehäuse verbunden sein oder einen Teil dieses Gehäuses bilden, kann aber auch isoliert gelagert und an Hochspannung gelegt sein, während die gegen sie sprühenden Niedersehlagselektroden abwechselnd an Erde und an einer niedrigeren Hochspannung oder einer Niederspannung liegen.
Auf der Zeichnung ist an mehreren Beispielen schematisch dargestellt, wie die Erfindung ausgeführt werden kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 besteht die Filtereinrichtung aus einem geerdeten, vorteilhaft rohrförmigen Gehäuse 1 mit Einlass 2 für das in der Pfeilriehtung strömende Gas. In das als Nieder- schlagfläche dienende Rohr 1 ragt axial ein glattflächiger Rotationskörper 3 hinein, der mittels eines Trägers 4 auf Isolatoren 5 abgestützt ist und an Hochspannung (Gleich-oder Wechselspannung) liegt.
Die Anordnung kann auch umgekehrt, d. h. so getroffen sein, dass das Gehäuse 1 mit der Hochspannungsquelle und der Elektrodenkörper 3 mit der Erde verbunden ist.
Der Rotationskörper 3 ist mit einer oder mehreren Spitzen oder Zuschärfungen 6 versehen, die gegen eine hinter dem Gaseinlass 2 mit dem Gehäuse 1 verbundene durchbrochene oder siebartige Hilfs- elektrode'1 gerichtet sind. Die Spitze 6 sprüht entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Gases in
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Teilchen aufgeladen werden, ehe das Gas in das koronalose Feld zwischen der Gehäusewand 1 und dem Elektrodenkörper 3 gelangt, wo die Abscheidung erfolgt. Der Abstand zwischen 1 und 3 kann so gering und die Feldstärke so hoch gewählt werden, dass auch bei Anlegung einer Weehselspannung an1 oder 3 die Schwingungsweite der aufgeladenen Teilchen grosser ist als dieser Abstand, also mit Sicherheit eine Abscheidung der Teilchen durch Niederschlagung an 1 oder 3 erfolgt.
Infolge der abblasenden Wirkung des gegen die Hilfselektrode 7 gerichteten elektrischen Windes bleibt diese von Niederschlägen frei.
Bei dem Beispiel nach Fig. 2 strömt das zu reinigende Gas zur Aufladung, vorteilhaft an Leit- flächen 8 vorbei, in eine geerdete Kammer 9, in der isoliert eine an Hochspannung, z. B. an einer Wechsel-
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sind in dem Kammerteil JJ die plattenförmigen, z.
B. aus Blech bestehenden Niederschlagselektroden 12, 13 angeordnet, zwischen denen eine bestimmte Potentialdifferenz dadurch aufrechterhalten wird, dass die Elektroden an einer Spannung (Nieder-oder Hochspannung) liegen, die durch Anzapfung der Sekundär- seite 21 des Transformators gewonnen wird, aber niedriger ist als die Spannung, die der Hilfselektrode 10 zugeführt wird, während die Elektroden 13, die mit der Aussenwand des Kammerteils 11 elektrisch Yer- bunden sind, wie das ganze Gehäuse selbst geerdet sind.
Die gegen die Hilfselektrode 10 gerichteten Kanten oder Ränder der Niedersehlagselektroden üben eine Sprühwirkung aus mit dem Erfolg, dass die
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kann der gegenseitige Abstand zwischen den Niederschlagselektroden so gering bemessen sein, dass die aufgeladenen Teilchen in diesem Zwischenraum niedergeschlagen werden, noch ehe die angelegte Wechsel- spannung ihre Polarität gewechselt hat. Die Abscheidungen fallen von den Elektroden 12, 13 in den üblichen Sammelraum 14, während das gereinigte Gas in den Reingasabzug 15 abfliesst.
Bei dem Vorschlag nach Fig. 3 ist die mit den sprühenden Teilen der Niederschlagselektroden zusammenwirkende Hilfselektrode 16 mit dem geerdeten Filtergehäuse 17 leitend verbunden. Die Nieder- schlagselektroden 18, 19 sind, durch Isolatoren 20 voneinander getrennt und nebeneinander aufgereiht, isoliert an dem Gehäuse 17 befestigt und mit einer Hochspannungsquelle, z. B. einer Wechselspannung, verbunden. Um zwischen den Elektroden 18, 19 eine Potentialdifferenz herzustellen und aufrechtzuerhalten, liegen die Elektroden 18 an der vollen und die Elektroden 19 an einer niedrigeren Spannung, die durch Anzapfen der Sekundärseite 21 des Transformators erzielt wird.
Die gegen die Hilfselektrode 16 gerichteten Kanten der Niedersehlagselektroden 18, 19 sprühen und veranlassen in der beschriebenen
Weise die Aufladung der Teilchen, die nach dieser Aufladung in dem koronalosen Feld zwischen den
Elektroden 18, 19 abgeschieden werden. Der gegenseitige Abstand der Elektroden 18, 19 ist wie in den vorangehend erläuterten Fällen so gering gewählt, dass auch bei Wechselstrombetrieb eine sichere Ab- scheidung erreicht wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur elektrischen Abscheidung von Sehwebekörpern aus Gasen oder Gasgemischen, bei dem die Schwebeteilehen nacheinander erst aufgeladen und dann abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladung der Schwebeteilchen ausschliesslich durch sprühende Teile der Nieder- schlagselektroden und ihre Abscheidung in dem koronalosen elektrischen Feld zwischen diesen Nieder- schlagselektroden erfolgt.
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Process for the electrical separation of suspended bodies from gases or gas debris.
A deficiency of the electrical gas cleaning when using discharge electrodes and opposing polarity precipitation electrodes is that the actual ionization zone is mainly limited to the immediate vicinity of the discharge electrodes and therefore the particles in a large part of the gas flow are initially not charged. Only when they come close to the spray zone in the further course of their passage through the electrostatic precipitator do they receive a charge and are attracted and separated by the latter in the electric field between the outflow and precipitation electrodes.
Because of the high potential difference between the outflow and the collecting electrode that is necessary for the spraying effect, one is forced to establish a relatively large distance between these two organs so that no flashover occurs. This distance also reduces the effect of the electrical gas cleaning, since some of the already charged particles on the way to the collecting electrode lose their charge again through recombination and are then no longer suitable for separation.
In order to remedy these deficiencies, according to the invention, the suspended particles are charged without the aid of special outflow electrodes by spraying parts of the collecting electrodes, i.e. by electrodes that combine spray and collecting electrodes, and after this charge they are deposited in a coronal electric field formed by the same collecting electrodes. Despite the high field strength, there can be a relatively small potential difference between the collecting electrodes, which form this coronal electrical field.
This small potential difference makes it possible to move the collecting electrodes that generate the field very close to one another, so that the recombination path that a charged particle travels can be suppressed below any limit.
For the method according to the invention, an auxiliary electrode is advantageously used which only has the purpose of generating a spray discharge from certain parts of the collecting electrode opposite it.
A set of plates in the manner of a plate capacitor can be used for the drop-down electrodes, whereby the individual plates are brought to a high electrical potential, but have only a small potential difference from one another. The edges of this set of plates are facing the mentioned auxiliary electrode, which z. B. can be grounded. There is then a high potential against this auxiliary electrode, which causes the edges of the plates to spray against the auxiliary electrode.
Although there is only a small potential difference between the plates, there is a high electrical field strength due to their small mutual spacing. A stream of gas that is passed through the set of plates experiences strong ionization at the edges, which causes the visual tissue particles to be charged. After being charged, the particles immediately enter the strong coronal electrical field between the plates and are thus soon excreted.
The method has a particular advantage when using alternating current. It is known that high-voltage alternating current leads to a far lower degree of efficiency than direct current in conventional electrostatic precipitator arrangements. This lower effect is simply due to the fact that layers of positive and negative ions are formed in the space between the spray and precipitation electrode, which are communicated to the suspended particles and recombine them to form neutral dust particles before they reach the precipitation electrode. So if you want to shorten the recombination time, you would have to
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can cause dust particles charged by alternating current to separate immediately after their charge has arisen, d. H.
Immediately after being charged, they would have to be placed in a strong electric field that would cause them to separate. The electrodes of this field may not be far apart, otherwise z. B. a positively charged dust particles are thrown at the nearby negative plate, which has meanwhile become positive again. The dust particle would then oscillate around its center of gravity, but would not be deposited.
Since the mobility and thus the oscillation range of such a particle is known to be a function of its diameter, the new method can also be used with alternating current operation to select the distance between the collecting electrodes so small that the oscillation range of such a particle is of a certain size The diameter becomes larger than the distance between the collecting electrodes. If this is the case, then a charged particle will certainly be thrown onto the collecting electrode and deposited before the alternating current has changed its polarity.
The advantages of using alternating current are mainly the avoidance of the apparatus for rectifying the high-voltage alternating current. However, the invention is of course not limited to deposition by means of alternating current, but can also be used in direct current operation or mixed operation. Ionization can also be carried out using constant or pulsating direct current or alternating current.
In application of the experience that standing DC voltage for the separation of impurities that were previously in an ionized gas stream, is particularly favorable, while z. B. pulsating, medium- or high-frequency direct current has a beneficial effect for spray ionization, according to the invention for generating the potential difference between collecting electrodes and auxiliary electrode, pulsing direct current and between the collecting electrodes themselves, i.e. where the electrical deposition field exists, can maintain a steady DC voltage will.
The drop-down electrodes, which are used in the method according to the invention for charging the Sehwebe- parts, can be made partially spray in various ways, eg. B. by protruding points or sharp edges. In the case of electrodes made of sheet metal plates, it is sufficient if the edges or edges directed towards the auxiliary electrode are designed in such a way that they spray.
The auxiliary electrode can be grounded or connected to the grounded filter housing or form part of this housing, but can also be stored insulated and connected to high voltage, while the dropping electrodes spraying against them are alternately connected to earth and to a lower high voltage or a low voltage.
The drawing shows schematically how the invention can be carried out using several examples.
In the embodiment according to FIG. 1, the filter device consists of a grounded, advantageously tubular housing 1 with an inlet 2 for the gas flowing in the arrow direction. A smooth-surfaced rotary body 3, which is supported on insulators 5 by means of a carrier 4 and is connected to high voltage (direct or alternating voltage), protrudes axially into the tube 1 serving as the precipitation surface.
The arrangement can also be reversed, i.e. H. be made so that the housing 1 is connected to the high voltage source and the electrode body 3 is connected to earth.
The rotating body 3 is provided with one or more points or bevelled edges 6 which are directed against a perforated or sieve-like auxiliary electrode 1 connected to the housing 1 behind the gas inlet 2. The tip 6 sprays opposite to the direction of flow of the gas in
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Particles are charged before the gas enters the coronal field between the housing wall 1 and the electrode body 3, where the deposition takes place. The distance between 1 and 3 can be chosen so small and the field strength so high that even when a voltage is applied to 1 or 3, the oscillation range of the charged particles is greater than this distance, i.e. the particles are definitely separated by precipitation on 1 or 3 he follows.
As a result of the blowing effect of the electric wind directed against the auxiliary electrode 7, it remains free of precipitation.
In the example according to FIG. 2, the gas to be cleaned flows for charging, advantageously past guide surfaces 8, into a grounded chamber 9, in which a high-voltage, e.g. B. at an exchange
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are in the chamber part JJ the plate-shaped, z.
B. made of sheet metal collecting electrodes 12, 13 arranged between which a certain potential difference is maintained that the electrodes are at a voltage (low or high voltage) that is obtained by tapping the secondary side 21 of the transformer, but is lower as the voltage which is fed to the auxiliary electrode 10, while the electrodes 13, which are electrically connected to the outer wall of the chamber part 11, are grounded like the entire housing itself.
The directed against the auxiliary electrode 10 edges or rims of the low-lying electrodes exert a spray effect with the result that the
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the mutual distance between the collecting electrodes can be so small that the charged particles are deposited in this space before the applied alternating voltage has changed polarity. The deposits fall from the electrodes 12, 13 into the usual collecting space 14, while the cleaned gas flows into the clean gas vent 15.
In the proposal according to FIG. 3, the auxiliary electrode 16, which interacts with the spraying parts of the collecting electrodes, is conductively connected to the earthed filter housing 17. The precipitation electrodes 18, 19 are separated from one another by insulators 20 and lined up next to one another, secured to the housing 17 in an insulated manner and connected to a high voltage source, e.g. B. an AC voltage connected. In order to produce and maintain a potential difference between the electrodes 18, 19, the electrodes 18 are at full voltage and the electrodes 19 are at a lower voltage, which is achieved by tapping the secondary side 21 of the transformer.
The edges of the lowering electrodes 18, 19 directed towards the auxiliary electrode 16 spray and cause in the described manner
Way the charging of the particles, which after this charging in the coronary field between the
Electrodes 18, 19 are deposited. As in the cases explained above, the mutual spacing of the electrodes 18, 19 is selected to be so small that reliable separation is achieved even with alternating current operation.
PATENT CLAIMS:
1. A method for the electrical separation of visual tissue bodies from gases or gas mixtures, in which the suspended particles are first charged one after the other and then deposited, characterized in that the charging of the suspended particles is carried out exclusively by spraying parts of the precipitation electrodes and their deposition in the coronal electric field between these precipitation electrodes takes place.