VDI 3678 Blatt 1-2011 Electrostatic precipitators - Process and waste gas cleaning.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREElektrofilterProzessgas- und AbgasreinigungElectrostatic precipitatorsProcess and waste gas cleaningVDI 3678Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 6: Abgasreinigung StaubtechnikVDI-RICHTLINIENZubeziehen durch /A

2、vailable at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2011Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bund

3、es-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.040.40 September 2011The draft of this guideline has been subject to public scrutiny afterannouncement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of this guidel

4、ine shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32 Begriffe . . . . . . .

5、. . . . . . . . . . . . . . 33 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Physikalische Grundlagen . . . . . . . . . . . 74.1 Prinzipielle Wirkungsweise . . . . . . . . . 84.2 Partikelaufladung . . . . . . . . . . . . . . 104.3 Partikelabscheidung . . . . . . . . . . . . . 145 Kriterien fr B

6、erechnung und Auslegung. . . 195.1 Empirische Filterauslegung . . . . . . . . 195.2 Zu reinigendes Gas . . . . . . . . . . . . 235.3 Abzuscheidende Stoffe . . . . . . . . . . 235.4 Messung des Staubwiderstands . . . . . . 245.5 Wasserqualitt . . . . . . . . . . . . . . . 275.6 Geforderter Reingassta

7、ubgehalt oderAbscheidegrad . . . . . . . . . . . . . . . 285.7 Aufstellungsverhltnisse. . . . . . . . . . 285.8 Werkstofffragen . . . . . . . . . . . . . . 295.9 Konstruktive Grundlagen . . . . . . . . . 295.10 Energieverbrauch . . . . . . . . . . . . . 336 Ausfhrungsformen . . . . . . . . . . . . .

8、 . 336.1 Trocken arbeitende Elektrofilter . . . . . . 336.2 Nass arbeitende Elektrofilter . . . . . . . . 386.3 Sonderkonstruktionen . . . . . . . . . . . . 40Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Scope . . . . . .

9、. . . . . . . . . . . . . . . . 32 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 33 Symbols. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Physical fundamentals. . . . . . . . . . . . . 74.1 Operating principle . . . . . . . . . . . . . 84.2 Particle charging . . . . . . . . . . . . . . 104.3 Particl

10、e collection. . . . . . . . . . . . . . 145 Design criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . 195.1 Empirical precipitator design . . . . . . . 195.2 Gas to be cleaned . . . . . . . . . . . . . 235.3 Components to be collected . . . . . . . . 235.4 Measurement of dust resistivity . . . . . . 245.5 W

11、ater quality . . . . . . . . . . . . . . . 275.6 Required clean gas dust content orcollection efficiency . . . . . . . . . . . . 285.7 Installation conditions. . . . . . . . . . . 285.8 Construction materials . . . . . . . . . . 295.9 Basic design principles . . . . . . . . . . 295.10 Energy consump

12、tion . . . . . . . . . . . 336 Types of construction . . . . . . . . . . . . . 336.1 Dry electrostatic precipitators . . . . . . . 336.2 Wet electrostatic precipitators . . . . . . . 386.3 Special precipitator designs. . . . . . . . . 40Frhere Ausgaben: 09.98; 02.10 EntwurfdeutschFormer editions: 09

13、/98; 02/10Draft, in German onlyKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltschutztechnikB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 2 VDI 3678 Blatt 1 / Part 1Sei

14、te7 Elektrotechnische Ausrstung . . . . . . . . 427.1 Hochspannungsumsetzanlagen . . . . . . . 437.2 Steuerung der Hochspannung . . . . . . . 477.3 Installation der elektrischen Ausrstung . . 497.4 Fundamenterde . . . . . . . . . . . . . . . 517.5 Sicherheitseinrichtungen . . . . . . . . . . 517.6 b

15、erwachungseinrichtungen . . . . . . . . 528 Optimierung des Filterbetriebs . . . . . . . . 528.1 Optimierung der Hochspannungsversorgung . . . . . . . . . 538.2 Optimierung der Strmungsverteilungim Filter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538.3 Rauchgaskonditionierung. . . . . . . . . . 548.4 Klo

16、pfzeitsteuerung . . . . . . . . . . . . . 569 Technische Gewhrleistung . . . . . . . . . . 579.1 Allgemeine Gewhrleistungen . . . . . . . 579.2 nderung des Gaszustands . . . . . . . . . 609.3 Umrechnung von Abnahme- aufAuslegungsbedingungen . . . . . . . . . . 6110 Betrieb und Instandhaltung . . . .

17、 . . . . . 6210.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . 6210.2 Wartungs- und Reinigungsarbeiten . . . 6410.3 Sicherheitsanforderungen . . . . . . . . 66Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und

18、 Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizen

19、z-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/3678.Page7 El

20、ectrical equipment. . . . . . . . . . . . . . 427.1 High-voltage units . . . . . . . . . . . . . 437.2 High-voltage control . . . . . . . . . . . . 477.3 Installation of the electrical equipment . . 497.4 Foundation earth . . . . . . . . . . . . . . 517.5 Safety equipment. . . . . . . . . . . . . .

21、517.6 Monitoring equipment . . . . . . . . . . . 528 Optimising precipitator performance. . . . . 528.1 Optimisation ofhigh voltage supply. . . . . . . . . . . . . 538.2 Optimising flow distribution in electrostatic precipitators. . . . . . . . . . 538.3 Flue gas conditioning . . . . . . . . . . . 5

22、48.4 Rapping cycle control . . . . . . . . . . . 569 Technical warranty/performance guarantee . 579.1 Guaranteed performance data . . . . . . . 579.2 Changes in the gas condition. . . . . . . . 609.3 Conversion to standard conditions . . . . . 6110 Operation and maintenance . . . . . . . . . 6210.1

23、General . . . . . . . . . . . . . . . . . 6210.2 Maintenance and cleaning activities . . 6410.3 Safety requirements . . . . . . . . . . . 66Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirement

24、s and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is

25、 permitted subject to the licensing conditionsspecified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of all available parts of this series ofguidelines can be accessed on the internet atwww.vdi.de/3678.B55EB1

26、B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 VDI 3678 Blatt 1 / Part 1 3 EinleitungGrundstzlich knnen mit einem Elektrofilter nied-rigste Reingasstaubgehalte in einem Gasstrom einge-halten werden, denn das physikal

27、ische Prinzip dieserPartikelabscheidung kennt keine Partikelgre, diewegen ihrer kleinen Abmessungen (z.B. PM10 undauch PM2,5) nicht mehr erfasst und abgeschiedenwerden knnte. Elektrofilter sind grundstzlich in al-len industriellen Prozessen bis 500 C Gastemperatureinsetzbar.Ohne den Einsatz von elek

28、trischer Energie kann eineTrennung von feinen Partikeln aus einem Gasstromnicht bewirkt werden. Je niedriger der angestrebteReingasstaubgehalt, desto hher ist der erforderlicheEnergieeinsatz mit entsprechend hheren CO2- undRauchgasemissionen.Im Sinne eines integrierten, medienbergreifendenAnsatzes g

29、em IVU-Richtlinie (96/61/EG) soll einhohes Schutzniveau fr die Umwelt insgesamt ge-whrleistet sein. Es sind daher mgliche Verlagerun-gen von nachteiligen Auswirkungen von einemSchutzgut auf ein anderes zu bedenken.Gerade bei dem Streben nach extrem niedrigen Rein-gasstaubgehalten ist daher stets abz

30、uwgen, ob dieUmwelt durch niedrigere Partikelkonzentrationenentlastet wird oder ob der damit verbundene erhhteEnergieeinsatz eine schwerwiegendere Umweltbe-lastung in Form von CO2, SO2, NOx und anderenSchadgasen bewirkt.1 AnwendungsbereichDie Richtlinie VDI 3678 Blatt 1 behandelt die Ab-scheidung fe

31、ster und/oder flssiger Partikel aus Pro-zess- oder Abgasen mit Elektrofiltern.Nicht in den Geltungsbereich fallen die in der Lf-tungstechnik eingesetzten Kleinelektrofilter. Diesewerden in VDI 3678 Blatt 2 behandelt.2 BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:AerosolE

32、in Aerosol ist ein disperses System, dessen dis-perse Phase fest oder flssig und dessen umgebendesMedium gasfrmig ist. Anmerkung: Die Partikel (disperse Phase) besitzen meist einesehr geringe Sinkgeschwindigkeit, sodass sie als gasgetragen be-zeichnet werden knnen.Introduction Electrostatic precipit

33、ators can meet the most strin-gent clean gas dust levels as particle size is not a lim-iting factor for the physical principle underlying thisparticle collection process. This means that there areno particles that are not captured or separated becauseof their small size (e.g. PM10 and even PM2,5). B

34、asi-cally, electrostatic precipitators can be used in all in-dustrial processes up to gas temperatures of 500 C.Collecting fine particles from a gas stream relies onthe input of electrical energy. The lower the desiredclean gas dust level the higher is the required energyinput and the higher are the

35、 associated CO2 and fluegas emissions.In terms of an integrated cross-media approach topollution prevention and control as per the PPC Di-rective (96/61/EC), a high level of protection for theenvironment as a whole is to be ensured. Therefore,the potential shifting of negative effects from one en-vi

36、ronmental medium to another must be taken intoaccount. Whenever targeting extremely low clean gas dust lev-els, the benefits gained in ambient air quality from thelower particle concentrations must always beweighed against the associated higher energy inputand the resulting major pollutant emissions

37、 in theform of CO2, SO2, NOx and other gaseous pollutants.1 ScopeGuideline VDI 3678 Part 1 covers the collection ofsolid and/or liquid particles from process or wastegases by means of electrostatic precipitators. Not included in the scope are small electrostatic pre-cipitators used in indoor air cle

38、aning applications.These are separately covered by VDI 3678 Part 2. 2 Terms and definitionsFor the purposes of this guideline, the followingterms and definitions apply:AerosolAn aerosol is a disperse system whose dispersephase is either solid or liquid and whose surroundingmedium is gaseous. Note: T

39、he particles representing the disperse phase normallyhave a very low settling velocity, so that they can be described asgas-borne. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 4 VDI 3678 Blatt 1 / Part 1B

40、etriebszustandDer Betriebszustand eines Gases im Elektrofilterwird angezeigt durch den Gasvolumenstrom mit denmomentanen Betriebswerten wie Temperatur, Druck,Feuchte, Sauerstoffanteil und Staubkonzentration.Disperse SystemeZwei- oder Mehrphasensysteme mit Partikeln (dis-perse Phase), die in Gasen od

41、er Flssigkeiten (konti-nuierliche Phase) verteilt sind (siehe auch Aero-sole).Anmerkung: Bei den in der vorliegenden Richtlinie behandeltendispersen Systemen handelt es sich ausschlielich um Partikeldis-persionen in Gasen. Die Partikel knnen dabei fest (Staub) oderflssig (Trpfchen) sein. Disperse Sy

42、steme werden beschriebendurch die Partikelkonzentration, die Hufigkeitsverteilung der Par-tikelgre und die Verteilung der Partikel im Raum.DurchbruchspannungDie Durchbruchspannung ist die zu einem elektri-schen berschlag im Elektrodensystem fhrendeBetriebsspannung.ElektrofilterDas Elektrofilter ist

43、Teil der Elektrofilteranlage, indem das Aufladen und Abscheiden der Partikel vorsich geht.Anmerkung: In der Fachliteratur auch bezeichnet als elektrischerAbscheider, Elektroabscheider, elektrostatischer Abscheider.ElektrofilteranlageUnter einer Elektrofilteranlage versteht man eine ver-fahrenstechni

44、sche Anlage zum Abscheiden von fes-ten und flssigen Partikeln aus Gasen und Dmp-fen unter der Wirkung elektrischer Felder einschlie-lich aller dazugehrigen Einrichtungen.FundamenterdeDie Fundamenterde bildet das elektrische Bezugspo-tenzial der Elektrofilteranlage und stellt ber dieFundamente des Fi

45、lters hinweg den Hauptpotenzial-ausgleich mit dem Erdpotenzial her. NebelNebel ist ein allgemeiner Begriff fr eine Dispersionvon feinsten Trpfchen in einem Gas.NiederschlagsflcheAls Niederschlagsflche bezeichnet man die Flche,welche fr die Abscheidung und Abreinigung desStaubs zur Verfgung steht. An

46、merkung: Es wird zwischen projizierter Niederschlagsflcheund abgewickelter Niederschlagsflche (teilweise auch als effektiveNiederschlagsflche bezeichnet) unterschieden. Die projizierteNiederschlagsflche ist die im rechten Winkel zur Gasrichtung pro-jizierte Flche der im elektrischen Feld befindliche

47、n Niederschlags-elektroden und dient als Basisgre zur Filterauslegung.Operating conditionThe operating condition of a gas in the electrostaticprecipitator is defined as the gas flow at the actual op-erating conditions such as temperature, pressure,moisture, oxygen concentration and dust content. Dis

48、perse systems Two- or multi-phase systems containing particles(disperse phase) dispersed in gases or liquids (contin-uous phase) (see also aerosol).Note: The disperse systems described in this guideline relate exclu-sively to particle dispersions in gases. The particles may be eithersolid (dust) or

49、liquid (droplets). Parameters describing the discretedisperse state are the concentration, the frequency distribution ofthe particle size as well as the spatial concentration distribution.Breakthrough voltage The breakthrough voltage is the operating voltageleading to a flashover in the electrode system.Electrostatic precipitator The electrostatic precipitator is the component of theelectrostatic precipitator system in which electricalcharging and collecti