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Verfahren zur elektrischen Reinigung von Gasen In dem Patent 638
700 ist ein Verfahren zur elektrischen Reinigung von Gasen u. dgt.
beschrieben, gemäß dem die Elektroden des elektrischen Gasreinigers mit Stoßspannungen
gespeist werden. Die Spannungsstöße werden dabei aus einem kapazitiven Energiespeicher
in Form von Knallfunkenentladungen unter Ausschluß einer Bogenentladung gespeist,
so daß im Augenblicke jeder Entladung ein sehr hohes Energiequantum mit möglichst
steilen Energiegradienten zur Auswirkung kommt. Die Dauer jedes Spannungsstoßes
beträgt dabei etwa ro-5 Sekunden und weniger. Nach dem Spannungsstoß sinkt nun die
Spannung für eine verhältnismäßig zur Dauer des Spannungsstoßes lange Zeit herab,
bis wieder ein neuer Spannungsstoß erfolgt. Es hat sich nun als ein Nachteil herausgestellt,
daß die Spannung in der Pause zwischen zwei Spannungsstößen sehr tief heruntersinkt,
so daß praktisch kaum noch ein Potential zwischen den Elektroden des Elektrofilters
vorhanden ist und in dieser Zeit infolgedessen der Transport der durch die Spannungsstöße
ionisierten Schwebeteilchen in den Gasen nach den Niederschlagselektroden hin unterbrochen
wird. Im folgenden wird nun gezeigt, wie sich dieser Nachteil beseitigen läßt.
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Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß
zwischen den Elektroden des elektrischen Gasreinigers außer der(. Stoßspannung ein
über der unteren Sprühgrenze liegendes Gleichstrompotential aufrechterhalten wird,
dem die Stoßspannung überlagert ist. Zur Aufrechterhaltung des Gleichstrompotentials
zwischen den Elektroden des Elektrofilters kann z. B. pulsierender Gleichstrom verwendet
werden, der durch Gleichrichtung von Wechselstrom erzeugt ist. Hierdurch wird der
Vorteil erreicht, daß die hervorragende Wirkung der Stoßspannung in bezug auf die
Ionisierung der Schwebeteilchen noch eine beträchtliche Verbesserung dadurch erfährt,
daß die nach jedem Spannungsstoß noch vorhandenen ionisierten Schwebeteilchen in
der bis zum nächsten Spannungsstoß vorhandenen Zwischenpause durch das von dem Gleichstrompotential
aufrechterhaltene Sprühfeld schnell und sicher abgeschieden
«erden.
Es ist zwar schon bekanntgeworden, elektrische Gasreiniger durch zwei in Reihe geschaltete
Gleichstromquellen zu spei-, sen, um dadurch zu erreichen, daß der res@ti-"@ tierende
Strom oberhalb der unteren Spri.ilispannung, aber unter einer bestimmten`, Höchstspannung
bleibt. Die Parallelschaltung° einer Gleichspannungs- und einer Stoßspaiinungsquelle
ist jedoch in der oben angegebenen Weise hierbei nicht vorgenommen worden.
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Das Verhältnis zwischen der bei einem Spannungsstoß erreichten Höchstspannung
zu dein ständig zwischen den Elektroden des Elektrofilters aufrechterhaltenen Gleichstrompotential
kann in den einzelnen Fällen verschieden. eingerichtet werden. Besonders vorteilhaft
hat es sich jedoch gezeigt, das genannte Verhältnis so zu regeln, daß der Scheitelpunkt
jedes Spannungsstoßes mindestens 5o °i, höher als die ständig zwischen den Elektroden
aufrechterhaltene Spannung liegt.
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Die Anordnungen, welche dazu dienen, die Hochspannungsstromstöße zu
erzeugen und der ständig zwischen den Elektroden des Elektrofilters aufrechterhaltenen
Gleichstromspannung zu überlagern, können verschieden ausgebildet sein. Als besonders
vorteilhaft hat es sich gezeigt, die Anordnung so zu treffen, daß die Elektroden
des elektrischen Gasreinigers einerseits an eine Gleichstroinqueile angeschlossen
sind, deren Klemmenspannung wesentlich niedriger als die Niederschlagsspannung liegt,
und daß sie andererseits mit einer Stoßspannungsquelle für steil abfallende Spannungsstöße
verbunden sind. Zur Erzeugung der Hochspannungsimpulse können Stoßspannungserzeuger
bekannter Art verwendet werden, wie sie z. B. von M a r x vorgeschlagen worden sind.
Ein solcher Stoßspannungserzeuger wird vorteilhaft von einer Gleichstromhoch.spannüngsquelle
gespeist, die verwendet wird, um ein konstantes Gleichstrompotential zwischen den
Elektroden des elektrischen Gasreinigers aufrechtzuerhalten. In die Leitungen zwischen
dein Stoßspannungserzeuger und der Gleichstromquelle sind dabei vorteilhaft Widerstände
oder Induktivitäten eingeschaltet, die verhindern, daß Hochspannungsstöße irgendwelcher
Art in die Gleichstromquelle gelangen.
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Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, daß dieselbe Stromquelle
zur Aufrechterhaltung des konstanten Gleichstrompotentials zwischen den Elektroden
des Elektrofilters und zur Speisung des Stoßspannungserzeugers verwendet wird. Die
gewünschten Wirkungen können auch, wenn auch vielleicht in etwas weniger ökonomischer
Weise, dadurch erzielt werden, daß für beide Zwecke besondere Stromquellen verwendet
werden. Die beiliegenden Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung einige
Ausfüh-@rungsformen der Erfindung. Die Fig. i zeigt in Ausführungsbeispiel der Erfindung,
bei `;,dem eine gemeinsame Stromquelle zur Erzeu-"Üng des konstanten. Gleichstrompotentials
und der Hochspannungsstöße verwendet wird. Die Fig. 2 und 3 zeigen andere Ausführungsformen
des Erfindungsgedankens, und die Fig. 4. gibt eine graphische Darstellung des ungefähren
Spannungsverlaufes in einem gemäß der Erfindung gespeisten Elektrofilter an.
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In der Fig. i bezeichnet i einen elektrischen Gasreiniger, der aus
N iedersclilagselektroden 2, die bei 3 geerdet sind, und aus Sprühelektroden q.
besteht, die in geeignetem Abstande und isoliert von den genannten Niederschlagselektroden
angeordnet sind. Die Elektroden können irgendeine der für Elektrofilter herkömmlichen
Formen besitzen. Zur Speisung des elektrischen Gasreinigers dient ein an das Netz
angeschlossener Transformator 5, dessen Sekundärwicklung finit einem mechanischen
Gleichrichter 7 .verbunden ist. Ein solcher Gleichrichter kann in bekannter 'Weise
aus einer Scheibe 3 aus Isolierstoff bestehen, die synchron mit dem Speisestrom
des Transformators 5 in Drehbewegung versetzt wird und am Rande mit vier gleichmäßig
verteilten Vorsprüngen 9 versehen ist, von denen je zwei durch Leiter io verbunden
sind. Vier feststehende Kontakte i i sind in gleicher Weise rings um die rotierende
Scheibe 8 angeordnet. Zwei von diesen gegenüberliegenden Kontakten ii sind mit dein
Ende der Sekundärwicklung 6 des Transformators 5 verbunden. Einer der beiden anderen
festen Kontakte ii ist bei 12 geerdet, während der letzte gegenüberliegende Kontakt
durch die Leitung 13 mit der Sprühelektrode q. des Elektrofilters i verbunden ist.
Der elektrische Gasreiniger i wird so in an sich bekannter Weise von dem Gleichrichter
7 auf einem konstanten Gleichstrompotential gehalten, das ein Sprühfeld zwischen
den Elektroden des Elektrofilters hervorruft, aber erheblich unter der Spannung
liegt, bei der eine Bogenentladung zwischen den Elektroden eintreten könnte.
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Bei dieser Ausführungsform der Erfindung dienen nun zur Erzeugung
der Hochspannungsstöße die beiden Kondensatoren 15 und 16, die parallel zu dem elektrischen
Gasreiniger geschaltet sind. Zu diesem Zweck ist der Kondensator 15 durch
die Leitung 17 mit der Leitung i3.verbunden und durch die Leitung
18 bei ig an Erde gelegt, während der Kondensator 16 durch den Leiter 2 1
an die Leitung 13 angeschlossen und durch den Leiter 22 bei 23 an Erde gelegt
ist. In die Leiter 17 und 22 sind ferner Widerstände 24.
und
26 eingeschaltet, die nicht nur die Aufladung der Kondensatoren 15 und 16 regeln.
sondern auch zur Dämpfung der Kondensatorentladung dienen. Zwischen den beiden Kondensatoren
15 und 16 ist nun eine Funkenstrecke 28 eingeschaltet, die einerseits durch die
Leitung 29 mit dem zwischen dem Kondensator 15 und dein Widerstand 24 liegenden
Teil der Leitung 17 und andererseits durch den Leiter 31 mit dem zwischen dem Kondensator
16 und dem Widerstand 26 liegenden Teil des Leiters 2:2 verbunden ist. Um zu verhindern,
daß elektrische Rückwirkungen von dein Stoßspann.ungserzeuger nach dem Gleichrichter
7 stattfinden, sind ferner in die Leitung 13 die beiden Induktivitäten 33 -Lind
34 eingeschaltet. Ferner ist vorteilhaft noch in die Leitung 13 ein Widerstand 35
eingeschaltet, der für eine Stabilisierung der elektrischen Aufladung durch den
Gleichrichter sorgt.
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Bei dieser Anordnung werden die beiden Kondensatoren 15 und 16 von
dem Gleichrichter 7 mit Gleichstrotnimpulsen von üblicher Frequenz gespeist. Wenn
die beiden Kondensatoren 15 und 16 genügend geladen sind, findet eine Entladung
der Kondensatoren auf den elektrischen Gasreiniger i statt, deren Spannungshöhe
entsprechend der Hintereinanderschaltung der beiden Kondensatoren 15 und 16 etwa
gleich der Summe der Spannungen ist, mit denen die Kondensatoren 15 und 16 aufgeladen
sind. Diese Spannung ist erheblich höher als die, welche zwischen dein Leiter 13
und der Erde vorltanden ist, und hängt hauptsächlich von der Einstellung der Funkenstrecke
28 ab. Vorteilhaft ist die Funkenstrecke 28 so eingestellt, daß die Spannungsspitze
des Spannungsstoßes mindestens um die Hälfte höher liegt als das ständig zwischen
den Elektroden des Elektrofilters aufrechterhaltene Gleichstrompotential. Infolge
der kurzen Dauer des Stoßspannungsimpulses von etwa i o-5 Sekunden und weniger kann
dabei jedoch eine Bogenentladung zwischen den Elektroden des Elektrofilters nicht
eintreten. Zwischen zwei solchen Impulsen wird nun das über die Leitung 13 von dein
Gleichrichter 7 gespeiste Gleichstrompotential zwischen den Elektroden des Elektrofilters
i ständig in solcher Höhe aufrechterhalten, daß auch in dieser Zeit eine Ionisierung
und Niederschlagung der Staubteilchen stattfindet.
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Die Fig. :2 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel, bei dein zwei getrennte
Stromquellen für die Erzeugung der Spannungsstöße und für die Aufrechterhaltung
des kontinuierlichen Gleichstrompotentials zwischen den Elektroden des Elektrofilters
vorgesehen sind. Zur Erzeugung des konstanten Gleichstromes dient hier ein Transformator
27, an den ein Gleichrichter 38 angeschlossen ist, der einerseits mit der zur Hochspannungselektrode
des elektrischen Gasreinigers führenden Leitung 39 verbunden und andererseits bei
4r geerdet ist. Zur Speisung des Stoßspannungserzeugers dient ein Transformator
42, an den ein Gleichrichter 43 angeschlossen ist, der einerseits bei 44 geerdet
und andererseits durch die Leitung 45 mit der einen Seite einer Funkenstrecke 46
verbunden ist, die durch eine Leitung 47 an die Leitung 39 angeschlossen ist. Ferner
ist ein Kondensator 48 in eine bei von der Leitung 45 abgezweigte und bei 49 geerdete
Leitung eingeschaltet. Auch hier sind Widerstände 51 und Induktivitäten 52 bzw.
53 vorgesehen, welche die Rückwirkung der Hochspannungsstöße auf die Stromquelle
verhindern. Bei dieser Einrichtung überlagern sich die über die Funkenstrecke 46
gehenden Stoßspannungsinipulse dein von dein Gleichrichter 38 ständig zwischen den
Elektroden des elektrischen Gasreinigers aufrechterhaltenen Gleichstrompotential.
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Die Einrichtung nach Fig.3 ist in ähnlicher Weise, wie die in Fig.
i dargestellte, 'eingerichtet, nur ist sie von jener Einrichtung insofern verschieden,
als hier drei Kondensatoren 55. 56, 57 in dem die Stoßspannung erzeugenden Stromkreis
vorgesehen sind. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Kondensatoren bei
ihrer Aufladung parallel und bei ihrer Entladung durch die Funkenstrecken 58 und
59 in Reihe geschaltet sind. Die auch hier in den Stromkreisen vorgesehenen Widerstände
61, 62, 63 und 64 sorgen dabei dafür, daß die Stoßspannungsentladung in der gewünschten
Weise stattfindet. Mit einer solchen Anordnung kann man erreichen, daß die Spannungshöhe
der Spannungsstöße etwa dreimal so hoch wie das Potential ist, mit dem die Kondensatoren
aufgeladen werden.
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Die Fig. 4 zeigt schließlich in graphischer Darstellung den Verlauf
der Spannung zwischen den Elektroden des Elektrofilters. Die Grundlinie o-o zeigt
die Nullspannung an, während die Kurve A-A den Spannungsverlauf zwischen den Elektroden
des elektrischen Gasreinigers wiedergibt. Die Linie 13-B bedeutet ferner die Spannung,
bei der das Sprühen im Elektrofilter einsetzt, oberhalb deren also ein Sprühen zwischen
den Elektroden stattfindet. Die Linie C-C bezeichnet dagegen die Spannungshöhe,
bei der ein Durchbruch der Spannung zwischen den Elektroden stattfindet, wenn eine
Spannung von solcher Höhe ständig an die Elektroden des Elektrofilters angelegt
würde. Wie die Figur zeigt, besteht die Spannungskurve aus einer pulsierenden Gleichspannung
finit der
Spannungshöhe hl, die ständig zwischen den Elektroden
des Elektrofilters vorhanden ist und aus einzelnen dieser Spannungskurve überlagerten
Spannungsstößen, die eine Spannungshöhe V. besitzen. Zwischen je zwei solchen Spannungsstößen
ist ein Zeitzwischenraum von T1 gleich etwa einer hundertstel Sekunde und weniger,
während die Dauer eines Stoßspannungsimpulses T, etwa nur io-s Sekunden und weniger
beträgt. Bei jedem Stoßspannungsimpuls steigt jedoch die Spannungshöhe h2 erheblich
über die Überschlagsgrenze C an, ohne daß ein Überschlag zwischen den Elektroden
des -Elektrofilters eintritt, da dieser in statu nascendi zusammenbricht.. Zwischen
je zwei Spannungsstößen wird nun an den Elektroden des Elektrofilters die Spannung
A durch die Anordnung gemäß der Erfindung so hochgehalten, daß sie über der unteren
Sprühgrenze B liegt. Infolgedessen findet auch zwischen je zwei Hochspannungsstößen
eine Ionisation der behandelten Gase und eine Niederschlagung der ionisierten Schwebeteilchen
statt.