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Verfahren zur Vermeidung von Schäden an elektrostatischen Staubabs¢heidern,-Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von festhaftenden Staubbelägen und
Korrosion sowie von Schäden durch Kaltversprödung an der Inneneinrichtung von elektrostatischen
Staubabsoheidern beim An- und Abfahren.
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Bei eiektrostatischen Staubabscheidern werden oft - inßbesondere bei
häufigem An- und Abfahren der Anlagen oder bei Betriebsstillständen - schon nach
relativ kurzer Zeit auf der Inneneinrichtung der Entstauber - vorzugsweise auf den
dünnen Niederechlagselektroden - festhaftende Staubbeläge und eine anomale Verschmutzung
des Filters sowie eine verstärkte Korrosion festgestellt. Durch diese Erscheinung
wird die Abscheideleistung der Filter beeinträchtigt und die Lebensdauer der Innenausrüstung
sowie des Gehäuses wesentlich verringert. In kalten Zonen tritt bei längeren Betriebsatillständen
eine Kaltversprödung des Materials ein. Bei einer Erschütterung des Materials, z*B.
durch die Klopfeinrichtung, kann es zu Rissen und Sprödbrüchen kommen.
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Zweck der Erfindung ist es, die Inneneinrichtung vor diesen Schäden
zu schützen oder diese zu vermindern.
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Die Ursachen solcher anomalen Verschmutzungen werden darin gesehen,
dass die Filter bei jedem Betriebsstillstand auskühlen, danach im kalten Zustand
angefahren werden und dabei der Wasser- bzw Säuretaupunkt des Gases dure.hlaufen
werden muss. Hierbei bildet sich Kondensat auf den kälteren Flächen der Innenausrüstung,
und bei entsprechenden Gehalten an H2SO4 oder HC1 usw. im Gas führt das saure Kondensat
zu einer verstärkten Korrosion.
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Da es das Bestreben eines jeden Betriebsmannes ist, die Hochspasmung
in einem elektrostatischen Entstauber so fritz wie möglich einzuschalten, um den
sichtbaren Staubauswurf mUglichst zu vermindern, wird oft schon kurz nach überschreiten
der Taupunkttemperatur des Gases die Hochspannung einigesehaltet. Sie wird eingeschaltet
zu einem Zeitpuiikt, an dem die Inneneinrichtung des Filters noch nicht vollständing
trocken ist, insbesondere bei Stäuben mit hycraullischem Charakter, wie es beispielsweise
in manchen Müllverbrennungsanlagen oder Zementanlagen der Bal~§ ist. Dann bindet
der Staub auf der nassen Niederschlagselektrode ab und bildet harte GrundverschmutzungenT
Diese lassen sich nicht mehr mit normalen Mitteln, durch Klopfen oder Rütteln der
Niederschlagselektrode, abreinigen, sondern nur durch Sandstrahlen oder Abwaschen
während eines längeren Betriebsstillstandes. Wiederholt sich der Anfahr- oder Abfahrvorgang
sehr oft, so bilden sich harte Staubschichten bevorzugt in den kältesten Bereichen
der Innenausrüstungen und führen zu einer Verminderung der hbscheideleistung.
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Es ist bekannt nach dem deutschen Patent 451 227, durch elektrische
Beheizung von Filterkammern diese auf Temperaturen über dem Taupunkt des Gases aufzuheizen.
Man hat auch schon versucht, die Elektroden durch Niederspannungsstrom
zu
beheizen oder mit Dampf oder heissen Gasen so hoch aufzuwärmen, dass sich kein Kondensat
auf den Niederschlagselektroden bilden kann. Abgesehen von dem hohen Energieaufwand
zur Beheizung, haben sich solche Maßnahmen jedoch nicht als ausreichend erwiesen.
Ein Feuchtwerden der Inneneinrichtung wahrend des An- oder Abfahrens lässt sich
praktisch nicht vermeiden. Diese Probleme treten in verstärktem Maße in solchen
Gegenden auf, z.B. Polarzonen, in denen während des 3etriebsstillstandes die Inneneinrichtung
so stark auskühlen kann, dass bei einem Klopfschlag zur Erschlitterung der Elektroden
und zur Abreinigung des Staubes von den Niederschlagselektroden die Klopfelemente
sowie die Elektroden durch Sprödbruch zerstört werden. In diesem Fall dauert es
besonders lange, bis die Materialtemperatur der Inneneinrichtung auf die Temperatur
des Abgases kommt bzw. wesentlich über dem Wasser- oder Säuretaupunkt liegt.
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Im allgemeinen wird in den Betriebsanweisungen von Elektrofiltern
angegeben, dass die Hochspannung erst nach Erreichen einer bestimmten Gastemperatur
eingeschaltet werden soll. Dabei dachte man vor allem an den Schutz der Hochspannungsisolatoren
vor Peuchtigkeit. Heute werden jedoch meist Zusatzheizungen für die Isolatoren verwendet,
so dass sehr oft nach Erreichen der aupunkttemperatur im Abgas hinter den elektrostatisohen
Staubabscheidern die Hochspannung bei noch feuchter Innenausrstung eingeschaltet
wird.
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Hier setzt nun die Erfindung ein, die sich zur Aufgabe gemacht hat,
die Bildung von Sesthaftonden Staubbelägen zu verhindern oder zu verringern und
frühzeitige torrosionsschäden sowie Schäden durch Kaltversprödung an der Inneneinrichtung
zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Materialtemperatur
der Inneneinrichtung von mindestens einem Temperaturfühler gemessen und über Temperatursignale
der Ein- und Ausschaltungszeitpunkt der Hochspannungsversorgung und/oder der Elopfvorri¢htung
des Staubabscheiders festgelegt wird.
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Der Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, dass nun automatisch erst
nach Erreichen einer vorgegebenen Temperatur die Hochspannungsversorgung eingeschaltet
werden kann und es nicht mehr in das Belieben des Betriebsmannes gestellt ist, die
Hochspannung einzuschalten, bevor die Verriegelung aufgehoben ist. Man hat festgestellt,
dass die Temperaturverteilung am Anfang und Ende eines elektrostatischen Staubabscheiders,
sowohl über die Zeit als auch über den Filterquerschnitt gesehen, große Unterschiede
aufweist. Die niedrigsten Materialtemperaturen de-r Inneneinrichtung werden oft
am unteren hinteren Ende des Niederschlagselektrodenfeldes gemessen. Es ist zweckmässig,
mehrere Thermofühler über dem Silterquerschnitt am Filterende anzuordnen, weil dann
die Stellen der niedrigsten Temperatur besser erkannt werden können. Wird die Hochspannung
zu früh eingeschaltet, dann treten bevorzugt an diesen Stellen besonders starke
Verschmutzungen auf, die entfallen, wenn die Hochspannung ausgeschaltet bleibt,
weil dann der Staub von dem Gas mit ausgetragen wird und keine Veranlassung besteht,
daß sich Staub auf den Niederschlagselektroden ablagert. Die Anpassung der Naterialtemperatur
an die Gas temperatur erfolgt teilweise mit einer beträchtlichen zeitlichen Verzögerung,
die nun durch einen auf der Inneneinrichtung befestigten Temperaturfühler gemessen-wird,
wobei gleichzeitig dieses Temperatursignal über einen Regler oder in bekannter Weise
die Hochspannungsversorgung freigibt oder sperrt.
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Nach einer weiteren erfindungsgemässen Ausgestaltung des Verfahrens
wird die Hochspannungsversorgung des Staubabscheiders erst dann ein- oder ausgeschaltet,
wenn die Materialtemperatur der Inneneinrichtung eine vorbestimmte Temperaturdifferenz
über dem Säure- oder Wasßertaupunkt des Gases erreicht hat.
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Bringt man beispielsweise ein Thermoelement mit seinen abgeschirmten
Zuführungsleitungen in das feldfreie Innere des Ringraumes einer Niederschlagselektrode
und schweisst oder schraubt dieses Thermoelement in die Wand der Niederscblagselektrode
ein, dann benimmt es sich wie ein Thermometer, das die Feuchttemperatur eines Aspirationspsyohrometers
misst, dh. es zeigt über längere Zeit eine nur langsam steigende Feuchttemperatur
an, die erst dann schneller wächst, naohdem alles Wasser verdampft ist. Aus der
Beobachtung dieses Temperaturverhaltens lässt sich aehr gut ersehen, wann die Niedersohlageelektroden
ausreichend getrocknet sind.
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Erfahrungsgemäss ist dann eine Temperaturdifferenz von 5 - 100 a über
dem Säure- bzw. Waesertaupunkt ausreiohen, um sicherzustellen, dass die Inneneinrichtung
trocken ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden sur Verringerung
des für die Naterialtemperatur erforderlichen Ein- oder AuBachaltzeitpunktee die
den Säuretaupunkt bestimmenden Anteile im Gas, wie beispielsweise H2S04 oder HC1
durch Zugabe von an sich bekannten Additiven vor dem Staubabsoheider neutralisiert.
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Da die Korrosion an den Inneneinrichtungen wesentlich von den sauren
Bestandteilen des Gases abhängen und der dadurch verursachte Säuretaupunkt, beispielsweise
von Schwefelsäure, in Abhängigkeit von der Konzentration teilweise wesentlich über
dem Wassertaupunkt des Abgases
liegt, kann der elektrostatis¢he
Entstauber erst nach einer längeren Anfahrzeit eingeschaltet werden.
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Man erreicht Jedoch kürzere und frühere Einschalt-Zeitpunkte, wenn
man in an sich bekannter Weise säurebindende Additive vor dem Elektrofilter, beispielsweise
im Kessel an geeigneter Stelle, zufügt, durch die der Anteil an sauren Bestandteilen
em Abgas derart verringert wird, dass sich praktisch kein Säuretaupunkt mehr ausbilden
kann und nur noch der Wassertaupunkt für den Einschaltzeitpunkt ausschlaggebend
ist.
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Gemäß einer weiteren erfindungsgemässen Ausgestal tung des Verfahrens
wird die Klopfvorrichtung spätesteins dann ein oder ausgeschaltet, wenn die Materialtemperatur
der Inneneinrichtung O°C erreicht hat.
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Es hat sich gezeigt, dass bei Temperaturen oberhalb O°C eine durch
die Klopfung verstärkte Rissbildung und Sprödbrüche vermieden werden.
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Das Verfahren wird anhand eines Beispieles näher erläutert: Die Inneneinrichtung
eines elektrostatischen Staubabscheiders hinter einer Müllverbrennungsanlage, die
täglich an- und abgefahren wurde, wies nach kurzer Betriebszeit harte Ansätze auf,
und die Entstaubungsleistung ging mit zunehmender Verschmutzung stark zurok, Durch
ein Glasfenster in der Aussenwand des Absoheidern wurde beobachtet, dass die Sprühelektroden
und die Niederschlagselektroden noch lange Zeit nach dem Anfahren der Anlage nass
blieben, obwohl zu diesem Zeitpunkt die Gas temperatur schon über dem Säuretaupunkt
von 1230 a und dem Wassertaupunkt von 520 C lag,
Bei Gastemperaturen
von 1230 o war die Hochspannung schon längst eingeschaltet. Auf den Niederschlagselektroden
bildete der abgeschiedene Flugstaub mit dem saueren Kondensat auf der kälteren Platte
eine starke Verschmutzung, die mit der Zeit aushärtete und sich nicht mehr mit der
normalen Klopfung entfernen liess.
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Die Niederscblagselektroden mussten durch Sandstrahlen gereinigt werden.
Danach .wurden abgeschirmte Thermoelemente auf einzelnen Niederschlagselektrodenstreifen
am Ende verschiedener Gasgassen angebracht. Ein Vergleich der Plattentemperatur
mit der Gastemperatur ergab, daß die Platten die Gastemperatur erst nach einer längeren
zeitlichen Verzögerung erreichte. Verzögerungszeiten von 6 bis 24 Stunden waren
möglich. Sie hingen weitgehend von der Fahrweise des. Ofens, der Höhe der Abgastemperatur
und dem Wärmezustand des Filters vor dem Anfahren ab.
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Um zu vermeiden, dass das Elektrofilter zu früh eingeschaltet wird,
wurde der Ein- und Ausschaltzeitpunkt der Hochspannungsversorgung in Abhängigkeit
von der Materialtemperatur so über ein Thermoelement auf den Niederschlagselektroden
verriegelt, dass die Hochspannung erst beim Übersahreiten einer Naterialtemperatur
von über 125 ° G eingeschaltet werden kann. Gleichzeitig war mit dieser Verriegelung
eine Leuchtanzeige auf dem Leitstand mit dem Signal wFiltertemperatur zu niedrig"
verbunden. Der Erfolg war ein wesentlicher Rückgang der Verschmutzung und der Korrcsionserscheinungen,
selbst bei häufigen An- und Abfahren der Anlage. Die Abscheideleistung des Filters
wurde nicht mehr beeinträchtigt.