DE3542520A1

DE3542520A1 - Appliance for dedusting a gas stream containing solid or liquid particles in suspension by means of electric fields

Info

Publication number: DE3542520A1
Application number: DE19853542520
Authority: DE
Inventors: Baldur Dr. Birmenstorf Eliasson; Michael Dr. Unterentfelden Hirth; Klaus Prof. Dr. Wettingen Ragaller
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1986-06-26

Abstract

Appliance for dedusting a gas stream (1) containing solid or liquid particles in suspension by means of electric fields (2) acting between emission electrodes (3) and precipitation electrodes (4) of opposite polarity, there being provided, as seen in the flow direction, a plurality of sections which are subdivided discretely or merge with one another continuously and which have means (7) for separating, shunting off and drawing off pure-gas part streams (8) from the remaining residual-gas stream (9) still loaded with particles. Preferred embodiment of the emission electrodes (3) as a grating having a continuously variable distance from the precipitation electrode (4) and a progressively increasing pure-gas part stream (8). <IMAGE>

Description

Vorrichtung zur Entstaubung eines feste oder Device for dedusting a solid or

flüssige Partikel in Suspension enthaltenden Gasstromes mittels elektrischer Felder Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstromes mittels elektrischer Felder nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1. liquid particles in suspension containing gas stream by means of electrical Fields The invention is based on a device for dedusting a gas stream by means of electric fields according to the preamble of claim 1.

Elektrofilter zur Entstaubung von Gasströmen sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Grundsätzlich wird der zu entstaubende Gasstrom in Kammern zwischen Elektroden ungleichnamiger Polarität durchgeführt, wobei jeweils mindestens eine negative Sprüh-(Ausströmer-) Elektrode und eine positive Niederschlags-(Sammel-)Elektrode vorgesehen ist. Die elektrisch aufgeladenen Partikel wandern zur Niederschlagselektrode und werden dort mechanisch durch periodisches Klopfen oder Vibrieren ausgetragen (Vergl. Lueger, Lexikon der Technik, Bd. 6 Energietechnik und Kraftmaschinen, Stichwort "Elektrofilter" S. 286 - 292, Stuttgart 1965).Electrostatic precipitators for dedusting gas streams are available in numerous embodiments known. Basically, the gas flow to be dedusted is in chambers between electrodes of opposite polarity, with at least one negative spray (outflow) Electrode and a positive precipitation (collector) electrode is provided. the Electrically charged particles migrate to the collecting electrode and are there mechanically carried out by periodic knocking or vibration (cf. Lueger, Lexicon of Technology, Vol. 6 Energy Technology and Power Machines, keyword "Electrostatic precipitator" Pp. 286-292, Stuttgart 1965).

Bei allen herkömmlichen Filteranordnungen wird praktisch keine Rücksicht genommen auf die bereits teilweise entstaubten Gasströme. Es wird praktisch das volle Gasvolumen, unabhängig von seiner örtlichen Staubkonzentration durch das gesamte Filter geschleppt. Der bereits gereinigte Teil des Gasstromes wird also parallel zum noch nicht gereinigten Teil durch das gesamte Filter geführt, wodurch immer wieder unerwünschte Vermischung stattfindet.With all conventional filter arrangements there is practically no consideration taken from the gas flows, which have already been partially dedusted. It practically becomes that full gas volume, regardless of its local dust concentration dragged through the entire filter. The already cleaned part of the gas flow is therefore passed through the entire filter parallel to the part that has not yet been cleaned, whereby unwanted mixing takes place again and again.

Durch Turbulenzen, Wiederaufwirbelung und Rücksprühen kann deshalb die Entstaubung nicht beliebig weit getrieben werden. In einer solchen Anordnung werden niedere Staubgehalte nur asymptotisch nach sehr langen Durchflusswegen erreicht. Die Elektrofilter werden voluminös und aufwendig.Turbulence, resuspension and back spray can therefore the dedusting cannot be carried out indefinitely. In such an arrangement low dust contents are only reached asymptotically after very long flow paths. The electrostatic precipitators are bulky and expensive.

Messungen an Staubfiltern mit "gutartigem" Staub, d.h.Measurements on dust filters with "benign" dust, i.e.

ohne Rücksprühen, ohne Beklopfen der Niederschlagselektroden und mit nur geringer Wiederaufwirbelung haben einen namhaften Gradienten der Staubkonzentration in Richtung des elektrischen Feldes, d.h. quer zur Strömungsrichtung des Gasstromes gezeigt (Vergl. H.Wiggers, "Untersuchungen an einem Laborelektrofilter, insbesondere über den Einfluss der Gasgeschwindigkeit und der Gassenbreite auf das Abscheideverhalten", Fortschrittsberichte VDI-Z, Reihe 3, No. 67, 1982). Dieser Effekt wurde bisher technisch nicht genutzt.without back spraying, without tapping the collecting electrodes and with only a small amount of resuspension has a considerable gradient in the dust concentration in the direction of the electric field, i.e. transversely to the direction of flow of the gas flow shown (see H. Wiggers, "Investigations on a laboratory electrostatic precipitator, in particular on the influence of the gas speed and the lane width on the separation behavior ", Progress reports VDI-Z, series 3, no. 67, 1982). This effect was previously technical not used.

In Anbetracht des umfangreichen Volumens bestehender herkömmlicher Elektrofilter für Kraftwerks- und Industrieanlagen besteht ein echtes Bedürfnis, die bestehenden Einrichtungen zu verbessern und zu vereinfachen.In view of the large volume of existing conventional There is a real need for electrostatic precipitators for power plants and industrial plants improve and simplify the existing facilities.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Entstaubung eines feste oder flüssige Partikel in Suspension enthaltenden Gasstromes mittels elektrischer Felder anzugeben, durch welche der Staubgehalt weiter erniedrigt, bzw. der Bauaufwand verringert, im allgemeinen also die spezifische Effizienz der Entstaubung erhöht werden kann. Die Vorrichtung soll sich durch Einfachheit des konstruktiven Aufbaus und bessere Materialausnutzung gegenüber herkömmlichen Anlagen auszeichnen.The invention is based on the object of a device for dedusting a gas stream containing solid or liquid particles in suspension by means of indicate electric fields through which the dust content is further reduced or the construction costs are reduced, in in general the specific efficiency the dedusting can be increased. The device aims to stand out for its simplicity the structural design and better material utilization compared to conventional ones Marking systems.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is carried out by the characterizing part of the claim 1 specified features solved.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben.The invention is described with reference to the following figures.

Dabei zeigt: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrichtung mit Abtrennung des bereits gereinigten Gasstrom-Anteils, Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine symmetrische Vorrichtung mit verschiedenen diskreten Abschnitten der Gasreinigung, Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine asymmetrische Vorrichtung mit verschiedenen diskreten Abschnitten der Gasreinigung, Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch eine symmetrische Vorrichtung mit kontinuierlicher Abtrennung des bereits gereinigten Gasstrom-Anteils, Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine asymmetrische Vorrichtung mit kontinuierlicher Abtrennung des bereits gereinigten Gasstrom-Anteils.It shows: FIG. 1 a schematic longitudinal section through the basic Construction of a device with separation of the already cleaned gas flow portion, 2 shows a schematic longitudinal section through a symmetrical device various discrete sections of the gas cleaning, Fig. 3 a schematic Longitudinal section through an asymmetrical device with various discrete sections the gas cleaning, FIG. 4 is a schematic longitudinal section through a symmetrical one Device with continuous separation of the already cleaned gas stream portion, 5 shows a schematic longitudinal section through an asymmetrical device continuous separation of the already cleaned gas stream portion.

In Fig. 1 ist der grundsätzliche Aufbau der Vorrichtung anhand eines Längsschnittes (in Strömungsrichtung des Gasstromes gesehen) schematisch dargestellt. Der Gasstrom mit Partikeln in Suspension (Rohgasstrom) ist durch Pfeile angedeutet und mit 1 bezeichnet. Zwischen den als negative (-) Sprühelektrode 3 unter Hochspannung wirkenden Drähten (im Schnitt als volle Kreise dargestellt) und den positiven (+) Niederschlagselektroden 4, welche als Platten oder Gitter ausgebildet sind, wird das durch den Pfeil E dargestellte elektrische Feld 2 aufgebaut.In Fig. 1, the basic structure of the device is based on a Longitudinal section (seen in the direction of flow of the gas flow) shown schematically. The gas flow with particles in suspension (raw gas flow) is indicated by arrows and denoted by 1. Between the negative (-) spray electrode 3 under high voltage acting wires (shown in section as full circles) and the positive (+) Precipitation electrodes 4, which are designed as plates or grids, is the electric field 2 shown by the arrow E is built up.

5 deutet den Eintritt des Rohgasstromes 1 in die Vorrichtung an. 6 entspricht dem Austritt des Reingasstromes 12 aus dem Elektrofilter. Die Vorrichtung ist - in Strömungsrichtung des Gasstromes gesehen - in verschiedene Abschnitte unterteilt, wobei jeder Abschnitt über Mittel 7 zur Trennung, Abzweigung und Ableitung mindestens eines Teil-Reingasstromes 8 vom noch mit Partikeln beladenen Restgasstrom 9 verfügt. Dabei können diese Mittel 7 prinzipiell von beliebiger Form und Anordnung sein. Wesentlich an der Vorrichtung ist, dass sie ermöglicht, den jeweils bereits genügend gereinigten Teil des gesamten Gasstromes als Teil-Reingasstrom 8 abzuzweigen, gegebenenfalls zu nutzen und die Entstaubungsarbeit am verbleibenden Restgasstrom 9 zu verringern.5 indicates the entry of the raw gas stream 1 into the device. 6th corresponds to the exit of the clean gas stream 12 from the electrostatic precipitator. The device is - viewed in the direction of flow of the gas flow - divided into different sections, each section having means 7 for separation, diversion and discharge at least a partial clean gas stream 8 from the residual gas stream 9 still laden with particles. In principle, these means 7 can be of any shape and arrangement. It is essential to the device that it enables the already sufficient branch off cleaned part of the total gas stream as part of the pure gas stream 8, if necessary to use and to reduce the dedusting work on the remaining residual gas flow 9.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Mittel 7 konstruktiv als gekrümmter Absaugstutzen 10 ausgebildet.In the present embodiment, the means 7 is structurally as curved suction nozzle 10 formed.

Mehrere dieser Absaugstutzen 10 münden in ein gemeinsames Sammelrohr 11, welches die Summe der Teil-Reingasströme 8 führt und schliesslich an seinem Austritt 6 den gesamten Reingasstrom 12 an die Umwelt oder den Verbraucher abgibt.Several of these suction nozzles 10 open into a common collecting pipe 11, which leads to the sum of the partial pure gas flows 8 and finally to his Outlet 6 releases the entire stream of clean gas 12 to the environment or to the consumer.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt (in Strömungsrichtung gesehen) einer symmetrischen Vorrichtung mit verschiedenen diskreten Abschnitten der Gasreinigung in schematischer Darstellung. Dieser Längsschnitt kann sowohl als Schnitt durch die Mittelachse eines prismatischen wie eines zylindrischen (rotationssymmetrischen) Körpers aufgefasst werden. Dementsprechend liegen die negativen Sprühelektroden 3 sowie die positiven Niederschlagselektroden 4 entweder auf parallelen Ebenen oder auf koaxialen Zylinderflächen. Jedem diskreten Abschnitt ist je ein Paar paralleler ebener bzw. je eine zylindrische, koaxial angeordnete Trennwand 13 zugeordnet. Die elektrisch isolierten oder auf Potential der Sprühelektrode 3 stehenden Trennwände 13 befinden sich in unmittelbarer Nähe der entsprechenden Sprühelektroden 3 und trennen den jeweiligen Teil-Reingasstrom 8 vom übriggebliebenen, noch mit Partikeln beladenen Restgasstrom 9. Die mit Pfeilen E angedeuteten elektrischen Felder 2 können durch entsprechende, abschnittweise Spannungssteuerung der Elektroden 3 und 4 örtlich und zeitlich konstant gehalten oder variabel betrieben werden. Alle übrigen Bezugszeichen entsprechen in ihrer grundsätzlichen Bedeutung und Funktion denjenigen in Figur 1.Fig. 2 shows a longitudinal section (in the direction of flow seen) a symmetrical device with different discrete sections of gas cleaning in a schematic representation. This longitudinal section can be used as a section through the central axis of a prismatic as well as a cylindrical (rotationally symmetrical) Body to be perceived. The negative spray electrodes are positioned accordingly 3 and the positive precipitation electrodes 4 either on parallel planes or on coaxial cylinder surfaces. Each discrete section is a pair of parallel more planar or each associated with a cylindrical, coaxially arranged partition 13. the electrically isolated or at the potential of the spray electrode 3 standing partitions 13 are located in the immediate vicinity of the corresponding spray electrodes 3 and separate the respective partial pure gas stream 8 from the remaining part, still with particles laden residual gas stream 9. The electric fields 2 indicated by arrows E can by appropriate, section-wise voltage control of the electrodes 3 and 4 locally and kept constant over time or operated variably. All other reference symbols correspond in their basic meaning and function to those in figure 1.

In Fig. 3 ist ein Längsschnitt (in Strömungsrichtung des Gases gesehen) einer weiteren Vorrichtung schematisch dargestellt. Es handelt sich hier um eine asymmetrische Anordnung mit verschiedenen diskreten Abschnitten der Gasreinigung, wobei nur auf einer Seite eine Niederschlagselektrode 4 vorgesehen ist, während die andere, gegenüber liegende Seite des Kanals (der "Gasse") durch eine elektrisch isolierte neutrale Begrenzungswand 14 gebildet wird. Alle Bauelemente 3, 4, 13 und 14 sind in zueinander parallelen Ebenen angeordnet. Im Wesentlichen handelt es sich hier etwa um die Hälfte der Vorrichtung gemäss Fig. 2 für den Fall einer pris- matischen Kanalbegrenzung. Die übrigen Bezugszeichen entsprechen denjenigen der Figur 2.In Fig. 3 is a longitudinal section (seen in the direction of flow of the gas) another device shown schematically. This is one asymmetrical arrangement with different discrete sections of gas cleaning, wherein a precipitation electrode 4 is provided on only one side, while the other, opposite side of the channel (the "alley") by an electric isolated neutral boundary wall 14 is formed. All components 3, 4, 13 and 14 are arranged in mutually parallel planes. In essence, it is here by about half the device according to FIG. 2 for the case of a prismatic matic Channel limitation. The remaining reference symbols correspond to those in FIG. 2.

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt (schematisch, in Strömungsrichtung gesehen) durch eine symmetrische Entstaubungs-Vorrichtung mit kontinuierlicher Abtrennung des bereits gereinigten Gasstrom-Anteils. In diesem Falle sind keine diskreten Abschnitte vorhanden; der Zuwachs der Teil-Reingasströme 8 erfolgt praktisch stufenlos.Fig. 4 shows a longitudinal section (schematically, in the direction of flow seen) through a symmetrical dedusting device with continuous separation the portion of the gas flow that has already been cleaned. In this case there are no discrete sections available; the increase in the partial pure gas flows 8 takes place practically continuously.

Der Verlauf der Grösse des elektrischen Feldes 2 in Funktion des Ortes kann praktisch konstant gehalten werden durch mehr oder weniger stufenlose Spannungs-Ansteuerung der einzelnen Drähte der Sprühelektroden 3. Selbstverständlich kann auch jeder beliebig andere Feldverlauf mit den gleichen Mitteln der Spannungssteuerung erreicht werden. Im übrigen kann die Bedeutung der Bezugszeichen aus der Beschreibung der vorangehenden Figuren entnommen werden. Die Figur 4 erklärt sich von selbst. Es soll noch darauf hingewiesen werden, dass die geometrische Form der Sprühelektroden 3 und der Niederschlagselektroden 4 selbstverständlich nicht auf Regel flächen begrenzt ist. In Anlehnung an das unter Fig. 2 Gesagte kann es sich beispielsweise auch um zueinander koaxiale Rotationsflächen handeln. 3 würde dann entsprechend ähnlich einer Kegelfläche, 4 als zylindrisches Rohr ausgebildet sein.The course of the size of the electric field 2 as a function of the location can be kept practically constant by more or less stepless voltage control of the individual wires of the spray electrodes 3. Of course, everyone can do whatever they want other field characteristics can be achieved with the same means of voltage control. Otherwise, the meaning of the reference symbols from the description of the preceding Figures are taken. Figure 4 is self-explanatory. It should still be on it it should be noted that the geometric shape of the spray electrodes 3 and the collecting electrodes 4 is of course not limited to standard areas. Based on the below What has been said in FIG. 2 can also be, for example, surfaces of rotation that are coaxial to one another Act. 3 would then be similar to a conical surface, 4 as a cylindrical one Be formed tube.

In Fig. 5 ist ein Längsschnitt (in Strömungsrichtung gesehen) durch eine asymmetrische Vorrichtung mit kontinuierlicher Abtrennung des bereits gereinigten Gasstrom-Anteils schematisch dargestellt. Im wesentlichen handelt es sich um die Hälfte der vorangegangenen Figur 4. An die Stelle der zweiten Niederschlagselektrode 4 in Fig. 4 tritt die elektrisch isolierte neutrale Begrenzungswand 14.In Fig. 5 is a longitudinal section (seen in the direction of flow) through an asymmetrical device with continuous separation of the already purified Gas flow proportion shown schematically. Essentially, it is the Half of the previous figure 4. In place of the second collecting electrode 4 in FIG. 4, the electrically insulated neutral boundary wall 14 occurs.

Für das elektrische Feld 2 gilt das unter Fig. 4 bereits Gesagte. Das durch die Sprühelektroden 3 aufgespannte Gitter kann sowohl eine Ebene wie eine gekrümmte Fläche darstellen. Die übrigen Bezugszeichen entsprechen denjenigen in den vorangegangenen Figuren.What has already been said under FIG. 4 applies to the electric field 2. The grid spanned by the spray electrodes 3 can be both a plane and a represent curved surface. The remaining reference symbols correspond to those in the previous figures.

Es versteht sich von selbst, dass die Sprühelektroden 3 auch auf positivem und die Niederschlagselektroden 4 auf negativem Potential stehen können. Dies gilt für sämtliche Figuren.It goes without saying that the spray electrodes 3 are also positive and the collecting electrodes 4 can be at negative potential. this applies for all figures.

Mit der neuen Vorrichtung ist es möglich, die Effizienz der Staubabscheidung zu erhöhen oder bei gleichem Rest-Staubgehalt des Reingases das Volumen des Elektrofilters gegenüber herkömmlichen Konstruktionen erheblich zu verkleinern.With the new device it is possible to increase the efficiency of the dust separation to increase or the volume of the electrostatic precipitator if the residual dust content of the clean gas remains the same to be reduced considerably compared to conventional constructions.

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Claims

Claims 1. Device for dedusting a solid or liquid Particles in suspension containing gas stream (1) by means of one or more between Wires as spray electrodes (3) and plates or grids as oppositely charged Precipitation electrodes (4) acting electric fields (2), with means for the inlet (5) of the raw gas stream and the outlet (6) of the clean gas stream are present are, characterized in that, viewed in the direction of flow, several are discontinuous subdivided or continuously merging sections are provided, and that in each section means (7) for separating, branching off and diverting at least a partial clean gas flow (8) from the remaining residual gas flow laden with particles (9) are provided.

2. Device according to claim 1, characterized in that the spray electrodes (3) are arranged essentially in one plane that each section has a number Cross-flow spray electrodes (3) directly next to them in the direction of flow subsequent suction nozzle (10) for the associated partial clean gas flow (8) and that the suction nozzle (10) with a common collecting pipe (11) for the clean gas flow (12) are connected.

3. Device according to claim 1, characterized in that the spray electrodes (3) staggered in several mutually parallel planes or on mutually coaxial planes Cylinder surfaces are arranged so that each section has a number of transverse flows Spray electrodes (3) and one, seen in the direction of flow, successively widening channel for the partial pure gas flows (8) forming parallel plane or coaxial cylindrical partition (13) in the immediate vicinity of the spray electrode (3), such that the channel for the clean gas flow (12) is symmetrical in the central part is arranged between the precipitation electrodes (4).

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the spray electrodes (3) staggered in several parallel planes that each Section a number of cross-flow spray electrodes (3) and one in the direction of flow successively widening channel for the partial pure gas flows (8) forming parallel has a flat partition (13) in the immediate vicinity of the spray electrode (3), in such a way that that the channel for the clean gas flow (12) is asymmetrical, that only a collecting electrode (4) on one side and across the opposite side on the other lying side a neutral boundary wall (14) is provided for the channel.

5. The device according to claim 1, characterized in that the spray electrodes (3) seen in the direction of flow a continuously decreasing distance to the have collecting electrodes (4) arranged transversely thereto, in such a way that the a plurality of means (7) for separation and dissipation through grids spanned by them a partial pure gas flow (8) and one continuously viewed in the direction of flow widening, symmetrical to the collecting electrodes (4) arranged channel forms for the clean gas flow (12).

6. The device according to claim 1, characterized in that the spray electrodes (3) a continuously decreasing distance to the as seen in the flow direction have collecting electrode (4) arranged transversely thereto, in such a way that the a plurality of means (7) for separation and dissipation through grids spanned by them a partial pure gas flow (8) and one continuously viewed in the direction of flow widening channel arranged asymmetrically to the collecting electrode (4) for the clean gas flow (12), and that only a collecting electrode on one side (4) and on the other, transversely opposite side, a neutral boundary wall (14) is provided for the channel.