VDI 3678 Blatt 2-2010 Electrostatic precipitators - Process air and indoor air cleaning.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREElektrofilterProzessluft- und RaumluftreinigungElectrostatic precipitatorsProcess air and indoor air cleaningVDI 3678Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 6: Abgasreinigung StaubtechnikVDI-Handbuch Raumlufttech

2、nikVDI-RICHTLINIENZubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2010Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDer Entwurf dieser Ri

3、chtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.040.40 Dezember 2010December 2010The draft of this guideline has been subject to public scrutiny afterannouncement in the Bundesanzeiger (F

4、ederal Gazette).The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 22 Begriffe . . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . 33 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Physikalische Grundlagen . . . . . . . . . . . 84.1 Prinzipielle Wirkungsweise . . . . . . . . . 84.2 Elektrische Aufladung der Partikel . . . . . 104.3 Partikelabscheidung . . . . . . . . . . . . . 135 Kriterien fr Berechnun

6、g und Auslegung. . . 145.1 Dimensionierung in Abhngigkeitvon der Reinluftkonzentration bzw.dem Abscheidegrad . . . . . . . . . . . . . 145.2 Zu reinigende Luft . . . . . . . . . . . . . 165.3 Abzuscheidende Partikel . . . . . . . . . . 165.4 Konstruktive Grundlagen . . . . . . . . . . 196 Ausfhrungs

7、formen . . . . . . . . . . . . . . 216.1 Hochspannungsisolatoren undKontaktkette. . . . . . . . . . . . . . . . . 226.2 Bauformen der Filterelemente . . . . . . . 226.3 Optionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226.4 Einstufiges Rhrenfilter alsSonderbauform . . . . . . . . . . . . . . . 246.5 Kom

8、bination mit anderen Abscheidern . . . 257 Elektrotechnische Ausrstung . . . . . . . . 257.1 Hochspannungserzeugung . . . . . . . . . 257.2 Steuerung der Hochspannungen . . . . . . 267.3 Sicherheitseinrichtungen . . . . . . . . . . 267.4 Sicherheitstechnische Vorschriften/Sicherheitsanforderungen .

9、. . . . . . . . . 277.5 berwachungseinrichtungen . . . . . . . . 27Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 33 Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Physical

10、fundamentals . . . . . . . . . . . . 84.1 Operating principle. . . . . . . . . . . . . 84.2 Electric charging of particles. . . . . . . . 104.3 Particle collection . . . . . . . . . . . . . 135 Design criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . 145.1 Dimensioning as a function of theclean air particl

11、e load or the collection efficiency . . . . . . . . . . . . 145.2 Air to be cleaned . . . . . . . . . . . . . . 165.3 Particles to be collected . . . . . . . . . . 165.4 Constructional basics. . . . . . . . . . . . 196 Types of construction . . . . . . . . . . . . . 216.1 High-voltage insulators and

12、contact system . . . . . . . . . . . . . . . 226.2 Filter element configurations. . . . . . . . 226.3 Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226.4 Single-stage tubular electrostatic precipitator as special precipitator design . 246.5 Combination with other separators. . . . . 257 Electrical e

13、quipment. . . . . . . . . . . . . . 257.1 High-voltage unit. . . . . . . . . . . . . . 257.2 High-voltage control . . . . . . . . . . . . 267.3 Safety equipment. . . . . . . . . . . . . . 267.4 Safety regulations/safety requirements. . . . . . . . . . . . . 277.5 Monitoring equipment . . . . . . . .

14、 . . . 27FrhereAusgaben: 08.01; 09/09 Entwurf, deutschFormer editions: 08/01; 09/09Draft, in German onlyKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltschutztechnikB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein

15、 Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 2 VDI 3678 Blatt 2 / Part 2Seite8 Technische Gewhrleistung . . . . . . . . . 288.1 Gewhrleistungszeit . . . . . . . . . . . . 288.2 Gewhrleistung der Reinluftkonzentration 289 Inbetriebnahme, Betrieb und Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . 299.1

16、Inbetriebnahme und Betrieb. . . . . . . . 299.2 Instandhaltung. . . . . . . . . . . . . . . 3010 Zuknftige Entwicklungsmglichkeiten. . . 3111 Energieeffizienz . . . . . . . . . . . . . . . . 31Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstan

17、den unter Be-achtung der Vorgaben und 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 Urhebe

18、rrechts und unter Beachtung der Lizenz-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 a

19、brufbar unterwww.vdi.de/3678.1 AnwendungsbereichDie vorliegende Richtlinie behandelt die Abschei-dung von festen und/oder flssigen Partikeln aus derLuft, wie sie beispielsweise in Arbeitsprozessen ent-stehen oder in der zu reinigenden Raumluft vorhan-den sind, mit Elektrofiltern.Die Abscheidung fest

20、er und/oder flssiger Partikelaus Prozess- oder Abgasen wird in Blatt 1 dieserRichtlinienreihe behandelt.Auf die fr den Bau und Betrieb der Anlagen gegebe-nenfalls geltenden Gesetze, Verordnungen, Verwal-tungs- und sonstigen Vorschriften wird im Schrifttumund in Abschnitt 7.4 hingewiesen.Page8 Techni

21、cal warranty . . . . . . . . . . . . . . 288.1 Warranty period. . . . . . . . . . . . . . 288.2 Guarantee of clean air particle load. . . . 289 Commissioning, operation, maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . 299.1 Commissioning and operation . . . . . . 299.2 Maintenance . . . . . . . . . .

22、. . . . . 3010 Future development potential . . . . . . . . 3111 Energy efficiency . . . . . . . . . . . . . . . 31Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendations of

23、 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 permitted subject to the

24、 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/3678.1 ScopeThis guideline covers el

25、ectrostatic precipitators forthe collection of solid and/or liquid particles from ex-haust air generated by industrial processes or encoun-tered in indoor air cleaning applications.The collection of solid and/or liquid particles fromprocess or waste gases is dealt with in Part 1 of thisguideline ser

26、ies.Furthermore, reference is made to the specific acts, or-dinances, administrative regulations and other rulesapplicable to the construction and operation of electro-static precipitators (see Bibliography and Section 7.4).B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All righ

27、ts reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 VDI 3678 Blatt 2 / Part 2 3 2 BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:AbscheideelementZu Abscheideelementen gehren Ionisator undKollektor.AbscheidegradDer Abscheidegrad ist der im Elektrofilter abgeschie-d

28、ene Massenanteil bezogen auf die dem Elektrofilterzugefhrte Partikelmasse.AerosolEin Aerosol ist ein disperses System, dessen dis-perse Phase fest oder flssig und dessen umgebendesMedium gasfrmig ist. Anmerkung: Die Partikel, die die disperse Phase darstellen, be-sitzen meist eine sehr geringe Sinkg

29、eschwindigkeit, sodass sie alsgasgetragen bezeichnet werden knnen.BetriebsspannungDie Betriebsspannung ist die Spannung, mit der dasElektrodensystem vom Hochspannungserzeuger ver-sorgt wird.BetriebszustandDer Betriebszustand eines Gases im Elektrofilterwird angezeigt durch den Gasvolumenstrom mit de

30、nmomentanen Betriebswerten wie Temperatur, Druck,Feuchte, Sauerstoffanteil und Staubkonzentration.Biogene SubstanzenDurch Ttigkeit von Lebewesen entstandene und ausabgestorbenen Lebewesen gebildete Substanzen wer-den als biogene Substanzen bezeichnet.Disperse SystemeZwei- oder Mehrphasensysteme mit

31、Partikeln (dis-perse Phase), die in Gasen oder Flssigkeiten (konti-nuierliche Phase) verteilt sind (siehe auch Aero-sol).Anmerkung: Bei den in der vorliegenden Richtlinie behandeltendispersen Systemen handelt es sich ausschlielich um Partikeldis-persionen in Gasen. Die Partikel knnen dabei fest (Sta

32、ub) oderflssig (Trpfchen) sein. Disperse Systeme 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 fhrendeBetriebss

33、pannung.2 Terms and definitionsThe following symbols and abbreviations are usedthroughout this guideline:Precipitator elementThe precipitator elements comprise the ionizer andcollector.Collection efficiencyThe collection efficiency is the mass fraction col-lected by the electrostatic precipitator re

34、lated to theparticle mass introduced to the electrostatic precipita-tor.AerosolAn aerosol is a disperse system whose dispersephase is either solid or liquid and whose surroundingmedium is gaseous.Note: The particles representing the disperse phase normallyhave a very low settling velocity, so that t

35、hey can be described asgas-borne.Operating voltageThe operating voltage is the voltage supplied to theelectrode system by the high-voltage unit.Operating conditionThe operating condition of a gas in the electrostaticprecipitator is defined as the gas flow at the actual op-erating conditions such as

36、temperature, pressure,moisture, oxygen concentration and dust content.Biogenic substancesBiogenic substances are substances produced by theaction of living organisms or originating from deadorganisms.Disperse systemsTwo-phase or multi-phase systems containing par-ticles (disperse phase) dispersed in

37、 gases or liquids(continuous 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 liquid (droplets). Parameters describing the discretedisperse state are the concentration, th

38、e frequency distribution ofthe particle size as well as the spatial concentration distribution.Breakthrough voltageThe breakthrough voltage is the operating voltageleading to a flashover in the electrode system operat-ing voltage. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04A

39、lle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 4 VDI 3678 Blatt 2 / Part 2ElektrofilterDas Elektrofilter ist der Teil der Elektrofilter-anlage, in dem das Aufladen und Abscheiden derPartikel vor sich geht.Anmerkung: In der deutschen Fachliteratur auch bezeichnet alselektrisc

40、her Abscheider, Elektroabscheider, elektrostatischer Ab-scheider.ElektrofilteranlageUnter einer Elektrofilteranlage versteht man eine ver-fahrenstechnische Anlage zum Abscheiden von fes-ten und flssigen Partikeln aus Gasen und Dmp-fen unter der Wirkung elektrischer Felder einschlie-lich aller dazuge

41、hrigen Einrichtungen.FeinstaubStaubfraktion, deren Partikel einen quivalenz-durchmesser kleiner als 10 m aufweisen.FraktionsabscheidegradAbscheidegrad einer Partikelfraktion.GegenelektrodenDie Gegenelektroden sind die im Ionisator ange-ordneten plattenartigen Elektroden, die in der Regelauf Erdpoten

42、zial liegen. Anmerkung: In den Gassen der Gegenelektroden befinden sichmittig die unter Hochspannung stehenden Sprhelektroden.IonenkonzentrationDas Verhltnis der Ionenanzahl zu einem zugehri-gen Raumvolumen wird Ionenkonzentration genannt.IonenstromdichteDie in den Ionisatorgassen befindlichen Ionen

43、 bewe-gen sich von den Sprh- zu den Gegenelektro-den, wodurch ein elektrischer Strom entsteht; dasVerhltnis eines Stromanteils zum zugehrigen,senkrecht durchstrmten Flchenelement wirdStromdichte oder spezifischer Ionenstrom genannt.IonisatorAufladezone, in der die mit der Rohluft zugefhrtenPartikel

44、mittels einer Koronaentladung elektrischgeladen werden.Anmerkung: Der Ionisator ist die erste Stufe beim Elektrofilternach dem Penney-Prinzip. KollektorAbscheidezone, in der die zuvor im Ionisator auf-geladenen Partikel durch ein elektrisches Feld anden dortigen Elektroden niedergeschlagen werden.El

45、ectrostatic precipitatorThe electrostatic precipitator is the component ofthe electrostatic precipitator system in which electri-cal charging and collection of the particles is ac-complished.Note: In the English technical literature also referred to as electro-static collector, electrical separator

46、or electrostatic separator in theliterature.Electrostatic precipitator systemThe term electrostatic precipitator system designatesa process unit for the collection of solid and liquidparticles from gases and vapours under the actionof electric fields, including all the associated equip-ment.Fine dus

47、tDust fraction consisting of particles having anequivalent diameter of less than 10 m.Fractional separation efficiencyCollection efficiency related to a particle fraction.Receiving electrodesThe receiving electrodes are the plate-type electrodesinstalled in the ionizer which are usually connectedto

48、ground. Note: Arranged in the centre of the passages formed by thereceiving electrodes are the discharge electrodes to which ahigh voltage is applied.Ion concentrationThe ratio of the number of ions to the associatedspace volume is referred to as ion concentration.Ion flux densityThe ions present in

49、 the ionizer passages travel fromthe discharge to the receiving electrodes,thereby generating an electric current flow; the elec-tric current fraction per associated unit area of cross-section through which the gas flows in vertical direc-tion is referred to as current density or specific ironcurrent.IonizerCharging zone where the particles introduced withthe untreated air are imparted an electrical chargethrough corona discharge.Note: The ionizer is th