[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfernung des Staubes von plattenförmigen,
Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden in einem elektrostatischen Staubabscheider
für horizontalen Gasdurchgang mit wenigstens zwei in Gasströmungsrichtung hintereinander
angeordneten Feldern durch periodisch wiederholte mechanische Erschütterung einer
einzelnen Niederschlagselektrodenwand bei gleichzeitiger Absperrung des Gasdurchgangs
in den beidseits der einzelnen Niederschlagselektrodenwand liegenden Gasgassen mittels
zur Gasströmungsrichtung entgegengesetzt gerichtetem Sperrgasstrom.
[0002] Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 28 29 210 bekannt. Es geht davon aus, daß
bei elektrostatischen Staubabscheidern die auf den Niederschlagselektrodenwänden abgeschiedenen
Staubmengen periodisch abgereinigt werden, um die volle Abscheideleistung aufrechtzuerhalten.
Dabei werden die Niederschlagselektrodenwände in bekannter Weise beispielsweise durch
Klopfeinrichtungen in Schwingungen versetzt, wodurch die anhaftenden Staubschichten
abgelöst werden und in die darunter befindlichen Staubsammelbunker fallen. Bei dieser
Abreinigung wird ein Teil des bereits niedergeschlagenen Staubes durch den Gasstrom
wiederaufgewirbelt und aus dem elektrostatischen Staubabscheider ausgetragen. Um diese
sogenannten Klopfverluste geringzuhalten, wird üblicherweise die Geschwindigkeit des
Gasstroms sehr klein gewählt und es werden mehrere Felder hintereinander angeordnet,
was allerdings zu einem großen baulichen Aufwand führt.
[0003] Zur Vermeidung der Klopfverluste ist es bekannt, an der Eintritts- oder Austrittsseite
der Gasgassen Absperrklappen oder dergl. vorzusehen, die bei Bedarf aus einer Ruhestellung
parallel zum Gasstrom in eine Betriebsstellung quer zum Gasstrom geschwenkt werden
können (vgl. US-PS 2 554 247). Auf diese Weise können eine oder mehrere Gasgassen
für die Dauer der mechanischen Abreinigung abgesperrt werden, so daß hier keine Gasströmung
stattfindet und somit auch kein Staub wiederaufgewirbelt werden kann.
[0004] Derartige mechanische Absperreinrichtungen erfordern jedoch einen erheblichen Aufwand,
der gemessen an der Verbesserung der Abscheideleistung oft nicht zu rechtfertigen
ist. Der Hauptnachteil derartiger Absperreinrichtungen besteht darin, daß die Lagerstellen
der beweglichen Teile dem heißen Gasstrom und dem darin mitgeführten Staub ausgesetzt
sind, wodurch häufig Betriebsstörungen verursacht werden, so daß zu den Investitionskosten
noch ein hoher Wartungs- und Reparaturaufwand kommt.
[0005] Bei dem aus der DE-OS 28 29 210 bekannten Verfahren sind diese Nachteile dadurch
überwunden worden, daß im Bereich der abzureinigenden Niederschlagselektrodenwand
während der Abreinigungsphase eine Hilfsgasmenge entgegengesetzt zur normalen Gasstromrichtung
eingeblasen wird. Dem liegt die Überlegung zugrunde, daß eine Gasmenge mit bestimmter
Strömungsgeschwindigkeit durch eine wesentlich kleinere Gasmenge mit höherer Strömungsgeschwindigkeit
und entgegengesetzter Strömungsrichtung abgebremst werden kann, wobei sich die Größe
des erforderlichen Gegenstroms aus dem Impulssatz berechnen läßt, ohne daß hierzu
Einzelheiten über den turbulenten Mischungsvorgang bekannt sein müssen. Modellrechnungen
haben ergeben, daß zum Abbremsen eines Gasstroms mit einer Geschwindigkeit von z.B.
1,5 m/s für den Gegenstrom 1 % der Gasmenge mit einem Druck von 20 mbar ausreichend
sind.
[0006] Es hat sich jedoch herausgestellt, daß dieses bekannte Verfahren noch verbesserungsbedürftig
ist. Üblicherweise sind in modernen Staubabscheidern in Gasströmungsrichtung wenigstens
zwei Felder hintereinander angeordnet. Wegen des stark unterschiedlichen Staubanfalls
in den einzelnen Feldern - bei drei Feldern und einer Gesamtabscheideleistung von,
99,9 % der Rohgasstaubmenge entfallen auf das erste Feld rund 90 %, auf das zweite
9 % und auf das dritte 0,9 % - werden die periodischen Abreinigungen normalerweise
für jedes Feld gesondert eingestellt, d.h. im ersten Feld müssen die Niederschlagselektrodenwände
häufiger abgereinigt werden als im letzten Feld, wobei die Unterschiede wegen der
klassierenden Wirkung mehrfeldriger Staubabscheider allerdings nicht so groß sind
wie beim Staubanfall.
[0007] Diese bekannte Arbeitsweise ist bei ungünstigen Verhältnissen wie niedriger Taupunkt,
hoher Staubwiderstand oder hoher Gastemperatur unbefriedigend, weil immer wieder Überschreitungen
des zulässigen Reingasstaubgehalts infolge Wiederaufwirbelung des bereits abgeschiedenen
Staubes auftreten und meist auch am Kaminausgang optisch wahrnehmbar sind. Es hat
sich herausgestellt, daß in solchen Fällen verhältnismäßig hohe Staubanteile wiederaufgewirbelt
werden und - soweit stromab noch ein oder mehrere Felder folgen - nicht in dem notwendigen
Umfang wiederabgeschieden werden, obwohl durch die Gassensperrung mittels Sperrgasstrom
der Staubaustrag aus den beteiligten Gassen stark eingeschränkt ist.
[0008] Insbesondere wenn in einem stromab gelegenen Feld durch Wiederaufwirbelung entstandene
Staubspitzen durch eine Gasse strömen, deren Niederschlagselektrodenwände kurz vor
der nächsten Abreinigung stehen und deshalb in der Abscheideleistung nicht mehr besonders
effektiv sind oder wenn gar Staubspitzen kumuliert werden, weil hintereinander liegende
Niederschlagselektrodenwände zufällig gleichzeitig abgereinigt werden, treten im Reingas
zeitweilig nicht tolerierbar hohe Staubkonzentrationen auf.
[0009] Problematisch ist auch die Abreinigung im jeweils letzten Feld, weil wiederaufgewirbelter
Staub dann gar keine Gelegenheit mehr hat, in einem nachfolgenden Feld abgeschieden
zu werden.
[0010] Es besteht somit die Aufgabe, bei dem eingangs genannten Verfahren die bestehenden
Mängel zu beseitigen und ein Abreinigunsverfahren für Niederschlagselektrodenwände
vorzuschlagen, mit dem auch unter schwierigsten Verhältnissen ein Austrag von wiederaufgewirbeltem
Staub vermieden werden kann.
[0011] Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß jeweils die in Gasströmungsrichtung
fluchtend hintereinander angeordneten einzelnen Niederschlagselektrodenwände aller
Felder gleichzeitig abgereinigt, die beidseits zugehörigen Gasgassen aller Felder
gesperrt werden und in diesen Gasgassen durch den Sperrgasstrom eine stromauf gerichtete
Gasströmung erzeugt wird.
[0012] Im Unterschied zu der bisherigen Arbeitsweise werden die Niederschlagselektrodenwände
hintereinander liegender Felder nicht mehr nach einem von Feld zu Feld unterschiedlichen
Rhythmus abgereinigt. Vielmehr werden die Niederschlagselektrodenwände jeweils aller
vorhandenen Felder, die fluchtend hintereinander angeordnet sind, gleichzeitig abgereinigt,
wobei dann auch die beidseits zugehörigen Gasgassen gesperrt und eine stromauf gerichtete
Gasbewegung erzeugt wird, mittels derer der wiederaufgewirbelte Staub entgegen der
normalen Gasströmungsrichtung stromauf aus dem Feld ausgetragen wird, von wo er mit
dem Hauptgasstrom in die benachbarten, nicht gesperrten Gasgassen transportiert wird.
[0013] Die die unmittelbar benachbarten Gasgassen bildenden Niederschlagselektrodenwände
weisen eine mittlere Abscheideeffektivität auf, weil eine davon gerade zuvor abgereinigt
wurde und die andere als nächste abgereinigt werden muß. Diese mittlere Abscheideeffektivität
reicht erfahrungsgemäß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aus, den Reingasstaubgehalt
innerhalb der zulässigen Grenzen zu halten, auch wenn durch periodische Abreinigung
der Niederschlagselektrodenwände örtlich Staub wiederaufgewirbelt wird.
[0014] In weiterer Ausbildung des Verfahrens ist vorgesehen, daß zur Erzeugung der mechanischen
Erschütterungen Fallhämmer benutzt werden, die an senkrecht zu den Niederschlagselektroden
verlaufenden Wellen derart angelenkt sind, daß bei übereinstimmender Drehgeschwindigkeit
der Wellen in allen Feldern synchrone Klopfschläge auf die fluchtend hintereinander
angeordneten einzelnen Niederschlagselektrodenwände aller Felder ausgeübt werden.
Zweckmäßigerweise geht man so vor, daß zum Einbringen des Sperrgasstroms parallel
zu jeder vertikalen hinteren Begrenzungskante der Niederschlagselektrodenwände angeordnete
Rohre mit stromauf gerichteten Düsen benutzt werden und daß zur Absperrung der beidseits
einer abzureinigenden Niederschlagselektrodenwand liegende Gasgassen jeweils das zu
dieser Niederschlagselektrodenwand parallele Rohr sowie die beiden dazu benachbarten
Rohre im Gleichtakt mit der periodischen Abreinigung mit Sperrgas beaufschlagt werden.
[0015] Die Einschaltdauer des Treibgasstroms beträgt vorzugsweise das 3- bis 10-fache der
Zeit, die die entgegengesetzt zur normalen Gasströmungsrichtung fließende Gasströmung
zum Durchströmen eines Feldes benötigt, wobei die Abreinigung der Niederschlagselektroden
während des ersten Drittels der Einschaltdauer vorgenommen wird. Ferner ist es zweckmäßig,
wenn die Koordinierung der Einschaltdauer des Treibgasstroms mit der Abfolge der mechanischen
Erschütterungen bzw. mit der Drehzahl der Fallhämmer-Wellen mit Hilfe einer programmierbaren
Steuerung erfolgt.
[0016] Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand
des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Figur 1 zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch einen stark vereinfacht dargestellten
elektrostatischen Staubabscheider in der Schnittebene A-A nach Figur 2.
Figur 2 zeigt einen horizontalen Längsschnitt durch den selben elektrostatischen Staubabscheider
in der Schnittebene B-B nach Figur 1.
[0017] Die Beschreibung bezieht sich auf die Figuren 1 und 2, in denen die Einzelheiten
mit gleichen Ziffern bezeichnet sind.
[0018] Der zweifeldrige elektrostatische Staubabscheider 1 weist ein Gehäuse mit Seitenwänden
(2), Decke (3) und unten angeschlossenen Staubsammelbunkern (4) auf. Mit (5) ist die
Gaseintrittsseite und mit (6) die Gasaustrittsseite bezeichnet. Im Staubabscheider
(1) sind Niederschlagselektroden (7) angeordnet, die aus plattenförmigen, Gasgassen
bildenden Elementen bestehen, die über Trageinrichtungen (8) an der Decke (3) aufgehängt
sind. Die Sprühelektroden, die jeweils mittig in den Gasgassen angeordnet sind, wurden
in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellt.
[0019] Die einzelnen Niederschlagselektrodenwände können zur Abreinigung des darauf angesammelten
Staubes durch - nicht dargestellte - Klopfeinrichtungen mechanischen Erschütterungen
ausgesetzt werden, wobei Pfeile (9) anzeigen, welche zwei in Gasströmungsrichtung
fluchtend hintereinanderliegende Niederschlagselektrodenwände zu irgendeinem Zeitpunkt
gleichzeitig von der Klopfeinrichtung erschüttert werden.
[0020] Außerdem sind parallel zu jeder vertikalen hinteren Begrenzungskante der Niederschlagselektrodenwände
Lanzen (10) mit stromauf gerichteten Düsen vorgesehen, die über gemeinsame Leitungen
(11 und 13) sowie über Absperrorgane (12) mit einem Treibgasstrom beaufschlagt werden
können (gestrichelte Linien in Figur 2).
[0021] Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, daß die in Gasströmungsrichtung
fluchtend hintereinander angeordneten einzelnen Niederschlagselektrodenwände aller
Felder gleichzeitig abgereinigt werden (die dritten von unten in Figur 2) und daß
dann die beidseits zugehörigen Gasgassen aller Felder gesperrt und in diesen Gasgassen
durch den Treibgasstrom eine entgegengesetzt zur normalen Gasströmungsrichtung fließende
Gasströmung erzeugt wird (kleine Pfeile in Figur 2).
[0022] Auf diese Weise wird mit einer bisher nicht erreichten Perfektion vermieden, daß
bei der Abreinigung der Niederschlagselektrodenwände wieder aufgewirbelter Staub mit
dem Gasstrom aus dem Staubabscheider ausgetragen und dadurch der Abscheideeffekt insgesamt
beeinträchtigt wird. Durch mechanische oder elektrische Maßnahmen wird gewährleistet,
daß jeweils die zugehörigen Absperrorgane (12) geöffnet und nur die Gasgassen für
den normalen Gasdurchgang abgesperrt und mit einer entgegengesetzt fließenden Gasströmung
beaufschlagt werden, die den abzureinigenden, fluchtend hintereinanderliegenden Niederschlagselektrodenwänden
unmittelbar benachbart sind.
1. Verfahren zur Entfernung des Staubes von plattenförmigen, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden
in einem elektrostatischen Staubabscheider für horizontalen Gasdurchgang mit wenigstens
zwei in Gasströmungsrichtung hintereinander angeordneten Feldern durch zyklisch wiederholte
mechanische Erschütterung einzelner Niederschlagselektrodenwände bei gleichzeitiger
Absperrung des Gasdurchgangs in den beidseits der erschütterten Niederschlagselektrodenwand
liegenden Gasgassen mittels zur Gasströmungsrichtung entgegengesetzt gerichtetem Treibgasstrom,
dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die in Gasströmungsrichtung fluchtend hintereinander
angeordneten einzelnen Niederschlagselektrodenwände aller Felder gleichzeitig abgereinigt
und dabei die beidseits zugehörigen Gasgassen aller Felder gesperrt werden und daß
in diesen Gasgassen durch den Treibgasstrom eine entgegengesetzt zur normalen Gasströmungsrichtung
fließende Gasströmung erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der mechanischen
Erschütterungen Fallhämmer benutzt werden, die an senkrecht zu den Niederschlagselektroden
verlaufenden Wellen derart angelenkt sind, daß bei übereinstimmender Drehgeschwindigkeit
der Wellen in allen Feldern synchrone Klopfschläge auf die fluchtend hintereinander
angeordneten einzelnen Niederschlagselektrodenwände aller Felder ausgeübt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einbringen des
Treibgasstroms parallel zu jeder vertikalen hinteren Begrenzungskante der Niederschlagselektrodenwände
angeordnete Lanzen mit stromauf gerichteten Düsen benutzt werden und daß zur Erzeugung
der entgegengesetzt zur normalen Gasströmungsrichtung fließenden Gasströmung in den
beidseits von einer abzureinigenden Niederschlagselektrodenwand liegenden Gasgassen
jeweils die zu dieser Niederschlagselektrodenwand parallele Lanze sowie die beiden
dazu benachbarten Lanzen im Gleichtakt mit der zyklischen Abreinigung mit Treibgas
beaufschlagt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdauer
des Treibgasstroms das 3- bis 10-fache der Zeit beträgt, die die entgegengesetzt zur
normalen Gasströmungsrichtung fließende Gasströmung zum Durchströmen eines Feldes
benötigt und daß die Abreinigung der Niederschlagselektroden während des ersten Drittels
der Einschaltdauer vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinierung
der Einschaltdauer des Treibgasstroms mit der Abfolge der mechanischen Erschütterungen
bzw. mit der Drehzahl der Fallhämmer-Wellen mit Hilfe einer programmierbaren Steuerung
erfolgt.