DD247384A1 - Verfahren und vorrichtung zur abscheidung von staeuben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung von Staeuben aus industriellen und technologischen Abgasen. Ziel der Erfindung ist es, eine kostenguenstige Moeglichkeit zur Leistungssteigerung von Zyklonen zu finden, die unter Ausnutzung der Vorzuege des Zyklons, insbesondere seiner billigen Errichtungs- und Betriebskosten, eine hocheffektive Staubabscheidung ermoeglicht. Die Erfindung hat die Aufgabe, unter Ausnutzung weiterer physikalischer Effekte neben den Fliehkraeften die Abscheidung im Zyklon erheblich zu verbessern. Erfindungsgeaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass unmittelbar im Einlauf des Zyklons Hochspannung fuehrende Spruehelektroden mittig und elektrisch isoliert gegen das Gehaeuse des Zyklons angebracht werden. Zusaetzlich wird das Tauchrohr des Zyklons elektrisch isoliert im Zyklon angeordnet und an Hochspannung gelegt. Es ist sinnvoll, die an sich bekannte Grenzschichtabsaugung mit dieser Loesung zu kombinieren, um eine weitere Verbesserung der Ausscheidung zu erreichen.

Description

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist die Abscheidung von Stäuben unter Ausnutzung von Fliehkräften in sogenannten Zyklonabscheidern. Diese Abscheider haben die Eigenart, selektiv zu trennen und bewirken somit kein Abscheiden der Feinanteile der Stäube. Relativ geringe Abscheidegrade sind die Folge. Neuerdings wird durch verschiedene Maßnahmen versucht, den Abscheidegrad zu erhöhen. Im wesentlichen beschränken sich diese Maßnahmen auf die nachstehend beschriebenen Vorgehensweisen. Durch Einschalten einer sogenannten Vorionisationsstrecke in den Gaskanal vor dem Zyklon, soll—durch eine Koronaentladung initiiert—eine Agglomeration des Staubes erreicht werden, wobei davon ausgegangen wird, daß sich größere Agglomerate im Zyklon besser abscheiden lassen. Eine andere Lösung sieht vor, im Zykloninneren die Koronaentladung zwischen Tauchrohr und Zyklonmantel zu betreiben. Dabei soll das elektrische Feld neben der Aufladung der Staubpartikel eine elektrische Kraftwirkung auf die geladenen Teilchen ausüben, die sie in Richtung Zyklonmantel treibt. Beide Lösungsvarianten haben sich in der Praxis nicht bewährt, da die erreichbaren Leistungssteigerungen im praktischen Betrieb der Staubabscheidung unwesentlich sind. Als wesentlicher technischer Grund hierfür wird angesehen, daß die Agglomerate zwar in der Koronaentladung gebildet werden, jedoch nach Verlassen der Entladungsstrecke wegen fehlender Haftkräfte rasch zerfallen. Der Zerfall wird durch Turbulenz, wie sie im Zyklon entsteht, beschleunigt. Auch die Koronaentladung hat, wenn sie von Spitzen ausgeht, die die Entladung lokalisieren, einen die Turbulenz erhöhenden Einfluß und wirkt damit nachteilig auf die Lebensdauer der Agglomerate. Ein andererVersuch zur Erhöhung der Leistung von Zyklonabscheidern ist das Verfahren, am Zyklonmantel durch einen Saugschlitz einen Teilgasstrom aus dem Zyklon abzusaugen. Dabei wird die Konzentrationsverteilung in der Zyklonströmung derart beeinflußt, daß die Abscheideleistung des Zyklons erheblich verbessert wird. Senkungen der durch den Zyklon hindurchgehenden Staubmenge um 50 bis 70% wurden nachgewiesen. In vielen Fällen reicht diese Abscheideleistung jedoch nicht aus, um den Anforderungen an die Luftreinhaltung gerecht zu werden. Da Zyklonabscheider gegenüber anderen Abscheiderbauarten kostengünstig sind und geringen Wartungsaufwand haben, ist es naheliegend, Möglichkeiten für deren Leistungssteigerung zu finden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die unter Ausnutzung der Vorzüge des Zyklonabscheiders, insbesondere seiner billigen Errichtungs- und Betriebskosten, eine hocheffektive Staubabscheidung ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die unter Ausnutzung weiterer physikalischer Effekte neben den Fliehkräften die Abscheidung im Zyklonabscheider erheblich verbessert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Agglomeration der Partikel und gleichzeitig für die Stabilisierung der Agglomerate optimale Voraussetzungen geschaffen werden.

Dies wird erreicht, indem unmittelbar im Einlauf des Zyklonabscheiders Hochspannung führende Sprühelektroden in Form dünner Drähte mittig und elektrisch isoliert gegen das Gehäuse des Zyklons angebracht werden. Der Abstand d der Drähte voneinander soll bezogen auf die Breite des Gaskanals b dem Verhältnis ^b/d 1... 1,5 genügen.

Damit wird zunächst das bekannte Prinzip der Vorionisation realisiert. Zusätzlich wird das Tauchrohr des Zyklons elektrisch isoliert im Zyklon angeordnet und an Hochspannung gelegt. Das Tauchrohr ist frei von Spitzen und Kanten, so daß sich ein weitgehend homogenes elektrisches Feld zum Gehäuse des Zyklons ausbildet, frei von Koronaentladung. Um die Feldstärke sehr hoch zu halten, wird das Tauchrohr im Außendurchmesser so vergrößert, daß der Spalt zwischen Tauchrohr und Zyklongehäuse eine Feldstärke ermöglicht, die 2 kV/cm übersteigt. Der Abstand beträgt damit bei Verwendung von Hochspannungen von ca. 5OkV vorzugsweise 150 bis 250mm.

Für die im Einlauf angeordneten Sprühelektroden wird die gleiche Hochspannungsquelle verwendet, wie für das Tauchrohr. Auch ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dieses Sprühelektrodensystem mittels eines flachen Steges, der mittig im Gaskanal angebracht ist, am Tauchrohr zu befestigen. In einer weiteren Ausführung wird die Außenkontur des Tauchrohres konisch ausgebildet, wobei der größere Durchmesser oben ist. Am unteren Ende des Konusses sind Abstände zum Mantel des Zyklons einzuhalten, die Feldstärken 1 kV/cm gewährleisten.

Die erfindungsgemäße Anordnung von aufeinanderfolgendem Koronafeld und statischem Feld besitzt die Wirkung, daß das eintretende Gas im Koronateil ionisiert wird, die Partikel werden aufgeladen, wodurch sieagglomerisieren. Die Verweilzeit in dieser Strecke soll wenigstens 200 ms betragen. Die geladenen und agglomerierten Partikel werden nahtlos in das statische Feld des Tauchrohres übergeleitet. Es ist entscheidend für die Wirksamkeit der Abscheidung, daß in diesem Übergang die Feldstärke an keiner Stelle aufgehoben wird. Die Erhaltung der Feldstärke bewirkt, daß die Haftkräfte in den Agglomeraten erhalten bleiben. Somit bleiben die Agglomerate auch in der Zyklonströmung stabil und werden kompakt abgeschieden. Darüber hinaus fördert das statische Feld die Abscheidung, insbesondere feiner Teilchen, die im wesentlichen den Emissionsaustrag normaler Zyklone ausmachen. Diese werden zur Wandung des Zyklons beschleunigt. Erfindungsgemäß werden die Bemühungen zur Agglomeration und der damit verbesserten Abscheidung der Staubpartikel durch das sich zwangsläufig ausbildende Konzentrationsprofil mit seinem Konzentrationsmaximum am Mantel des Zyklons begrenzt. Es ist deshalb sinnvoll, durch die an sich bekannte Grenzschichtabsaugung für eine weitere Verbesserung der Abscheidung zu sorgen. Bedingt durch die erfindungsgemäße Ausführung im Innern des Zyklons wird die abzusaugende Gasmenge geringer sein als bei der üblicherweise gehandhabten Ausführung der Grenzschichtabsaugung. Damit sind geringere Ausrüstungsaufwendungen, wie z. B. kleine Zusatzventilatoren und Nebenabscheider, möglich.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend mit Hilfe der Figur 1 erläutert werden.

Der staubbeladene Rohgasstrom 1 wird durch die Sprühelektroden 2, die auf Hochspannungspotential 3 liegen, ionisiert, wobei der Staub agglomeriert. Der Staubstrom tritt unter Einwirkung des elektrischen Feldes in den Zyklon 4. Durch das ebenfalls an der Hochspannung 3 liegende Tauchrohr 5 bleibt das elektrische Feld erhalten. Das Tauchrohr 5 wurde mit einer konischen Außenkontur dargestellt. Es ist durch den Isolator 6 gegen das Erdpotential des Gehäuses des Zyklons 4 abgeschirmt. Auf Grund des statischen elektrischen Feldes zwischen Tauchrohr 5 und Gehäuse des Zyklons 7 bleiben die gebildeten Agglomerate stabil und werden an der Wandung des Zyklongehäuses 7 abgeschieden. Der Austrag erfolgt in üblicherweise durch ein geeignetes Staubaustragsorgan 8. Zur Beseitigung des Konzentrationsprofils im Zyklon 4 wird ein Teilgasstrom 9 über einen Schlitz in der Zyklonwandung 10 abgesaugt. Der Reingasstrom 11 verläßt den Zyklon 4 durch den Isolator 6.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Abscheidung von Stäuben, wobei das zu reinigende Gas unter Einwirkung elektrischer Felder ionisiert und einem Fliehkraftabscheider zugeführt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das staubhaltige ionisierte Gas nach verlassen einer lonisationsstrecke bis zum Eintritt in den Fliehkraftabscheider ständig einem statischen elektrischen Feld mit einer Feldstärke > 1 kV/cm ausgesetzt ist und dieses auch im Zyklonabscheider erhalten bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Konzentrationsverteilung im Zyklon durch eineTeilabsaugung in der Grenzschichtstömung derart beeinflußt wird, daß die gebildeten Agglomerate durch diese Grenzschichtabsaugung dem Gasstrom entzogen werden, so daß ein Zerfall dieser Agglomerate nach verlassen des elektrischen Feldes weitgehend vermieden wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß im Einlauf eines Zyklons (4) hochspannungsführende Sprühelektroden (2) angeordnet sind und die in Strömungsrichtung liegende letzte Sprühelektrode auf dem Umfangskreis des Zyklonmantels oder innerhalb des Zyklons liegt, und daß zugleich das Tauchrohr (5) des Zyklon (4) elektrisch isoliert gegen das Gehäuse (7) des Zyklons angebracht und an Hochspannung (3) angelegt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den hochspannungsführenden Sprühelektroden (2) und dem Tauchrohr (5) eine flächenhafte, hochspannungsführende Elektrode parallel zur Gasströmung eingeordnet ist, wenn die letzte Sprühelektrode nicht mehr innerhalb des Zyklon (4) bzw. auf dessen Umfangskreis liegt.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung von Stäuben aus industriellen und technologischen Abgasen.