Sprühelektrode

Abstract

 Für einen elektrostatischen Staubabscheider mit plattenförmigen, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden wird eine selbsttragende, mastartige Sprühelektrode vorgeschlagen, die aus einem Blechstreifen von durchgehend gleicher Breite kontinuierlich in beliebigen Längen und praktisch ohne Materialabfall gefertigt werden kann. Durch Stanzen und Biegen wird aus den Blechstreifen eine selbsttragende Sprühelektrode mit ausreichender Biegesteifigkeit und den erforderlichen Sprühspitzen geformt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttragende, mastartige Sprühelektrode für elektrostatische Staubabscheider mit plattenförmigen, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden.

[0002] Sprühelektroden und Niederschlagselektroden sind die wichtigsten Bauteile eines elektrostatischen Staubabscheiders. Sie sind in Formgebung und Anordnung aufeinander abgestimmt. In den meisten Fällen sind die Niederschlagselektroden geerdet, während die Sprühelektroden mit einer Hochspannungsquelle verbunden sind. Die abzuscheidenden Staubteilchen werden durch Elektronen, die von den Sprühelektroden abgegeben werden, ionisiert und in dem zwischen Sprühelektroden und Niederschlagselektroden bestehenden elektrostatischen Feld aus der Gasströmung abgelenkt und schließlich auf den Niederschlagselektroden abgeschieden. In bestimmten zeitlichen Abständen werden vor allem die Niederschlagselektroden, aber auch die Sprühelektroden durch Klopfschläge erschüttert, wodurch der abgesetzte Staub abgelöst wird und nach unten in Staubsammelbunker abfällt. Die Wirksamkeit eines elektrostatischen Staubabscheiders hängt davon ab, wie gut die Sprühelektroden und Niederschlagselektroden auf ihre verschiedenen Funktionen hin abgestimmt sind.

[0003] Sprühelektroden bestehen vielfach aus mit Spitzen besetzten Drähten oder Bändern, die in einen Rahmen eingespannt sind. Zugehörige Niederschlagselektroden sind aus profilierten Blechstreifen zu Gasgassen bildenden Wänden zusammengesetzt. Sprühelektroden sind mittig in den Gasgassen angeordnet und mit ihren Spitzen so ausgerichtet, daß ein für die Staubabscheidung optimales Feld gebildet wird (vgl. DE-OS 34 08 839).

[0004] Bei den in Rahmen eingespannten Sprühelektroden muß die Herstellung sehr sorgfältig ausgeführt werden, damit alle Bänder oder Drähte gleichmäßig gespannt sind. Zu geringe Spannung führt unter dem Einfluß des vorbeiströmenden Gases und der elektrischen Feldkräfte zu unkontrollierten Schwingungen und bei einer Verringerung des Abstandes zu den Niederschlagselektroden schließlich zu ungewollten Überschlägen. Bei zu hoher Spannung können die Bänder oder Drähte unter dem zusätzlichen Einfluß der Klopfschläge abreißen, wodurch die Abscheideleistung herabgesetzt wird und kostspielige Stillstandszeiten, insbesondere bei Kraftwerken, erzwungen werden. Es sind daher schon spezielle Werkzeuge zur gleichmäßigen Spannung der Elektroden vorgeschlagen worden (DE-OS 26 03 514).

[0005] Die Sprühelektroden mit in Rahmen gespannten Drähten sind nur bis zu bestimmten Baugrößen in der Werkstatt herstellbar. Grenzen werden durch die zulässigen Abmessungen beim Transport gesetzt. Insbesondere bei Kraftwerken geht aber die Tendenz zu immer größeren Baueinheiten, mit entsprechenden Auswirkungen auf die elektrostatischen Staubabscheider. Für einen Kraftwerksblock von 740 MW sind beispielsweise zwei elektrostatische Staubabscheider erforderlich, jeder mit einer Länge von rund 33 m, einer Breite von 37 m und einer Höhe von 23 m. Jeder Abscheider weist eine projezierte Niederschlagselektrodenfläche von rund 70.000 m² und eine Gesamtlänge der Sprühelektroden von etwa 220 km auf (Z., "Technische Mitteilungen" (1978), Heft 3, Seiten 123 bis 131).

[0006] Es ist ohne weiteres verständlich, daß man bei bis zu 15 m hohen Niederschlagselektroden nicht mehr einteilige Spannrahmen vorsehen kann. Aber selbst 7,5 m hohe und in Gasströmungsrichtung etwa 6 m breite Rahmen sind nicht mehr zu transportieren. Werden sie auf der Baustelle hergestellt, ist ein erheblicher Aufwand zur Einhaltung der zwangsläufig sehr engen Fertigungstoleranzen erforderlich. Davon abgesehen, sind solche großen Rahmen aber auch schwierig zu handhaben.

[0007] Schließlich besteht bei manchen Betreibern von elektrostatischen Staubabscheidern eine Abneigung gegen Sprühelektroden mit in Rahmen gespannten Drähten, die zwar verhältnismäßig rasch montiert und ausgerichtet werden können, die aber eine Reparatur einzelner Drähte nicht gestatten. Es muß jeweils der gesamte Rahmen ausgebaut werden und nach dem Einziehen eines neuen Drahtes müssen wieder alle Drähte nachgespannt, zumindest auf gleichmäßige Spannung geprüft werden.

[0008] Auf der anderen Seite sind auch schon Sprühelektroden bekanntgeworden, die aus verhältnismäßig starren Bauteilen, wie profilierten Platten, Masten oder dergleichen, bestehen (z.B. US-PS 3 435 594, US-PS 4 321 068). In diesen Fällen ist die konstruktive Gestaltung der Sprühelektroden maßgebend für die Ausbildung der Niederschlagselektroden, d.h. die Niederschlagselektroden werden an die Sprühelektroden angepaßt und nicht umgekehrt, wie bei den in Rahmen gespannten Drähten. Dies muß kein Nachteil sein. Wenn aber für eine Konzeption mit in Rahmen gespannten Drähten Niederschlagselektroden mit einer optimalen Profilform entwickelt worden sind, so möchte man diese selbstverständlich auch dann einsetzen, wenn die Sprühelektroden mit in Rahmen gespannten Drähten nicht in Betracht kommen.

[0009] Es besteht somit die Aufgabe, eine Konzeption für die Sprühelektroden vorzuschlagen, bei der keine in Rahmen gespannten Drähte oder Bänder vorkommen, jedoch ohne daß ein vorgegebenes System von Niederschlagselektroden geändert werden muß.

[0010] Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Sprühelektrode vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie

a) aus einem Blechstreifen von durchgehend gleicher Breite besteht, bei dem

b) gleich breite Randstreifen von einem schmalen Mittelstreifen gegensinnig abgewinkelt und die Längskanten der Randstreifen gleichsinnig mit der jeweiligen Abwinkelung derart umgebördelt sind, daß ein gestreckt-Z-förmiger Querschnitt entsteht, bei dem die Mittelpunkte der Randbördel in einer senkrecht zum Mittelstreifen verlaufenden Symmetrieachse liegen und

c) aus den Randstreifen etwa dreiecksförmigen Laschen derart abgebogen sind, daß sie

d) von den Scheitelpunkten der Ranbördel aus in der Symmetrieebene sich nach außen erstreckende Fahnen bilden, deren

e) am weitesten außen liegende Teile in der Höhe alternierend angeordnete Sprühspitzen darstellen.

[0011] Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sprühelektrode finden sich in den Ansprüchen 2 bis 6.

[0012] Die Sprühelektrode zeichnet sich dadurch aus, daß sie praktisch ohne Materialabfall aus einem Blechstreifen gefertigt werden kann, der durch die erfindungsgemäße Formgebung die für derartige Sprühelektroden erforderliche Steifigkeit erhält und wegen der einstückigen Ausbildung zwischen den tragenden Teilen und den Sprühspitzen keine Verbindungsstellen erfordert, die erfahrungsgemäß bei mehrteiligen Sprühelektroden die Ursache für hohe elektrische Übergangswiderstände und erhöhte Korrosionsgefahr sind.

[0013] Das gilt im Prinzip auch für die Sprüelektrode gemäß US-PS 3 435 594. Sie bestehen aus einem mehrfach abgekanteten Blechstreifen, aus dem durch Stanzen und Abbiegen dreieckige Blechabschnitte als Sprühspitzen ausgebildet sind. Derartige Sprüelektroden haben sich nicht bewährt, weil die Sprühspitzen rückseitig durch die übrigen Teilen der flächigen Sprühelektrode elektrostatisch abgeschirmt sind, was dazu führt, daß ihre Sprühleistung im Betrieb viel schlechter ist als die von solchen Sprühelektroden, deren Sprühspitzen möglichst frei im Raum stehen. Man hat versucht, diesen Nachteil der bekannten Sprühelektroden dadurch zu beseitigen, daß man größere Blechteile aus dem "Hintergrund" der Sprühspitzen entfernt hat. Die dadurch erreichte Verbesserung stand aber in keinem Verhältnis zu dem Mehraufwand bei der Fertigung und der mit der Materialentfernung zwangsläufig einhergehenden Minderung der Steifigkeit der Sprühelektroden.

[0014] Weitere Einzelheiten werden anhand des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

[0015] Dargestellt ist ein Teil einer mastartigen Sprühelektrode in Seitenansicht und Querschnitt. Die Sprühelektrode ist aus einem Blechstreifen (10) von durchgehend gleicher Breite geformt, wobei gleich breite Randstreifen (11,12) von einem schmalen Mittelstreifen (13) gegensinnig abgewinkelt und die Längskanten der Randstreifen (11, 12) gleichsinnig mit der jeweiligen Abwinkelung derart umgebördelt sind, daß ein gestreckt-Z-förmiger Querschnitt entsteht, bei dem die Mittelpunkte der Randbördel (14) in einer senkrecht zum Mittelstreifen (13) verlaufenden Symmetrieachse (9) liegen. Aus den Randstreifen (11,12) sind etwa dreiecksförmige Laschen (15) derart abgebogen, daß sie von den Scheitelpunkten der Randbördel (14) aus in der Symmetrieebene (9) sich nach außen erstreckende Fahnen (16) bilden. Die am weitesten außen liegenden Teile der Fahnen (16) stellen in der Höhe alternierend angeordnete Sprühspitzen (17,18) dar. Die nach außen weisenden Fahnen (16) sind mittig eingeschnitten und die am weitesten außen liegenden Teile unter Bildung von jeweils zwei Sprühspitzen (17a/17b, 18a/18b) gegenläufig um etwa 70° abgebogen. Die Randstreifen (11,12) sind in gestrecktem Zustand etwa dreimal so breit wie der Mittelstreifen (13). Außerdem ist vorgesehen, daß die gestreckte Länge der Fahnen (16) etwa halb so groß ist wie die gestreckte Breite der Randstreifen (11,12). Der größte Abstand (A) zwischen den gegenläufig abgebogenen Sprühspitzen (18a,18b) ist etwa so groß wie die Breite (B) des Mittelstreifens (13). Der Mittelabstand (T) der nach außen weisenden Fahne (16) beträgt etwa 70 % der gestreckten Breite der Randstreifen (11,12).

[0016] Die erfindungsgemäße selbsttragende, mastartige Sprühelektrode erfüllt alle eingangs genannten Forderungen. Sie ist besonders vorteilhaft und praktisch ohne jeden Materialabfall herstellbar, wobei durch Formgebung die erforderliche Steifigkeit erreicht wird. Sie kann auf entsprechenden Maschinen kontinuierlich in beliebiger Länge gefertigt werden, wobei die Abfolge von Stanz- und Umformvorgängen rationell aufeinander abzustimmen ist.

Ansprüche

1. Selbsttragende, mastartige Sprühelektrode für elektrostatische Staubabscheider mit plattenförmigen, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektrode

a) aus einem Blechstreifen (10) von durchgehend gleicher Breite besteht, bei dem

b) gleich breite Randstreifen (11/12) von einem schmalen Mittelstreifen (13) gegensinnig abgewinkelt und die Längskanten der Randstreifen (11/12) gleichsinnig mit der jeweiligen Abwinkelung derart umgebördelt sind, daß ein gestreckt-Z-förmiger Querschnitt entsteht, bei dem die Mittelpunkte der Randbördel (14) in einer senkrecht zum Mittelstreifen (13) verlaufenden Symmetrieachse (9) liegen und

c) aus den Randstreifen (11/12) etwa dreiecksförmige Laschen (15) derart abgebogen sind, daß sie

d) von den Scheitelpunkten der Ranbördel (14) aus in der Symmetrieebene (9) sich nach außen erstreckende Fahnen (16) bilden, deren

e) am weitesten außen liegende Teile in der Höhe alternierend angeordnete Sprühspitzen (17,18) darstellen.

2. Sprühelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen weisenden Fahnen (16) mittig eingeschnitten sind und die am weitesten außen liegenden Teile unter Bildung von jeweils zwei Sprühspitzen (17a/17b, 18a/18b) gegenläufig um etwa 70° abgebogen sind.

3. Sprühelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randstreifen (11/12) in gestrecktem Zustand etwa dreimal so breit sind wie der Mittelstreifen (13).

4. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gestreckte Länge der Fahnen (6) etwa halb so groß ist wie die gestreckte Breite der Randstreifen (11/12).

5. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Abstand (A) zwischen den gegenläufig abgebogenen Sprühspitzen (18a/18b) etwa so groß ist wie die Breite (B) des Mittelstreifens (13).

6. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand (T) der nach außen Weisenden Fahnen (16) etwa 70 % der gestreckten Breite der Randstreifen (11/12) beträgt.

Zeichnung