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Die Erfindung betrifft ein Nass-Elektrofilter zum Reinigen von Luft und Abgasen, bestehend aus einem vertikal stehenden, von unten nach oben durchströmten Rohr, in dessen Stirnwänden Ein- und Ausströmöffnungen mit Querschnittsflächen vorgesehen sind, die kleiner als die jeweils benachbarten Querschnittsflächen des Rohres bemessen sind, wobei das Rohr von einer Sprühelektrode axial durchsetzt ist.
Es sind bereits Nass-Elektrofilter der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei denen die zu reinigenden Gase von oben durch ein Innenrohr eingeleitet, unten umgelenkt und wieder nach oben zwischen dem Innenrohr und einem Aussenrohr hindurchgeführt werden. Im Bereich zwischen dem Innenrohr und dem dieses mit Abstand umgebenden Aussenrohr sind in gleichem Abstand voneinander Sprüh-und Niederschlagselektroden angeordnet. Die Gase sind also während der gesamten Filtrier- oder Abscheidungsphase einer gleich starken elektrischen Feldstärke zwischen den Elektroden ausgesetzt. Da eine bestimmte Feldstärke nur bei einem bestimmten-Verunreinigungszustand des Gases den optimalen Abscheidungseffekt hervorruft, kann mit der bekannten Filteranordnung nur eine begrenzte und daher unzureichende Abscheidung erreicht werden.
Insbesondere in den Ringräumen zwischen der äusseren und der inneren Niederschlagselektrode und den jeweiligen Rohrwänden findet nahezu überhaupt keine Abscheidung statt. Der zuletzt genannte Nachteil erhöht sich noch, wenn das Innenrohr konisch ausgebildet ist, während die Niederschlagselektroden zylinderförmig ausgebildet sind. Bei diesen Nass-Elektrofiltern ist ferner eine Wassereinsprühung entgegen dem aufsteigenden Gasstrom bekannt, doch werden durch diese Wassereinsprühung sowohl Sprüh- als auch Niederschlagselektroden benetzt, wodurch sich die Kurzschlussgefahr erheblich erhöht, so dass die Feldspannung entsprechend niedrig gehalten werden muss.
Anderseits trägt dieser Feuchtigkeitsniederschlag zwar zu einer erhöhten Abscheidung auf den Niederschlagselektroden, jedoch nicht zur Reinigung dieser Elektroden bei, so dass periodisch Reinigungsphasen eingeschaltet werden müssen, während denen das Filter ausser Betrieb ist. Schliesslich ist es auch bekannt, eine Nassreinigungsanlage aus mehreren Systemen zusammenzustellen. Diese Systeme bilden jedoch nur zusammen eine funktionsfähige Einheit. Die Filtrierwirkung sowie das Gasvolumen lassen sich damit nicht beeinflussen. Die bekannten Filteranlagen weisen somit nur eine begrenzte Filtrierwirkung auf und sind in der Erstellung und Wartung teuer sowie raumaufwendig. Sie lassen sich schliesslich nur mit erheblichem Kostenaufwand einem steigenden, zu reinigenden Gasvolumen anpassen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, mit einfachen Mitteln die Filtrierwirkung derartiger Nass-Elektrofilter zu erhöhen sowie die Anpassungsfähigkeit an den jeweiligen zu reinigenden Gasdurchsatz zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Sprühelektrode mit Sprühelementen ausgestattet ist, deren Abstände zum als Gegenelektrode dienenden Rohr unterschiedlich sind und dass an der oberen Stirnwand ein ringförmiger Auffangkanal mit Einrichtungen zum gleichmässigen Einleiten von Berieselungsflüssigkeit an die Innenseite des Rohres vorgesehen ist zur Bildung eines geschlossenen, gleichzeitig als positive Niederschlagselektrode dienenden Flüssigkeitsfilmes.
Eine besonders zweckmässige Ausbildung des Nass-Elektrofilters ergibt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch, dass die obere Stirnwand des sich konisch in Strömungsrichtung der Gase erweiternden Rohres als untere Fläche des die Ausströmöffnung umgebenden Auffangkanals ausgebildet und gleichzeitig als Prallfläche zur Bildung einer Stauzone heranziehbar ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die zu reinigenden Gase in der Filtrierzone ständig sich ändernden Feldstärken zwischen den Sprüh- und der Niederschlagselektrode ausgesetzt sind. Dadurch wird bei jedem Verschmutzungsgrad der zu reinigenden Gase eine optimale Reinigungswirkung erreicht. Verstärkt wird diese Wirkung noch dadurch, dass in Turbulenz-oder Verweilzonen der Gasstrom zusätzlich verwirbelt und den Filtrierzonen zugeführt wird. Ferner bewirkt ein geschlossener Flüssigkeitsfilm auf der als Niederschlagselektrode dienenden Innenwand des als Filterkörper wirkenden Rohres deren ständige Reinigung, durch die der Elektrodenabstand und damit auch die Filtrierwirkung konstant bleiben. Kurzschlüsse sind dadurch ausgeschaltet.
Schliesslich erfordert die Durchströmung des Filters von unten nach oben den geringsten Energieaufwand. Das Nass-Elektrofilter nach der Erfindung arbeitet daher mit hoher und gleichmässiger Filtrierwirkung bei geringem Energieaufwand, wobei gleichzeitig die Filtrierkapazität durch Anordnung mehrerer Filtereinheiten leicht dem zu reinigenden Gasvolumen angepasst werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel des Nass-Elektrofilters nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch das Nass-Elektrofilter. In dieser sind auch unterschiedliche Ausbildungen der Berieselungsflüssigkeitszuführung dargestellt.
Das Nass-Elektrofilter zum Reinigen von Luft und Abgasen-im folgenden zusammenfassend mit Abgase bezeichnet-weist einen Grundbehälter-l-auf, in den durch ein Zuleitungsrohr-2-die zu reinigenden Abgase eingeleitet werden. Der Grundbehälter-l-ist in seinen Abmessungen so ausgelegt, dass eine Beruhigung und Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit der Abgase eintritt. Gleichzeitig wird eine Erhöhung der positiven Vorionisierung dieser Abgase, wie sie durch die Reibung in den Zuleitungsrohren --2-- entsteht, vermieden. In dem Grundbehälter-l-können Einrichtungen zum Vorbehandeln der Abgase eingebaut sein.
Diese Einrichtungen können beispielsweise aus einer Anlage-24-zur Bedüsung einströmender Abgase mit Wasser bestehen, wodurch eine Kühlung und eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes des Rohgases sowie eine grobe Vorabscheidung erreicht werden. Durch die Befeuchtung werden die für eine Reaktion geeigneten
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gasförmigen Bestandteile als Aerosole gebunden und die festen Bestandteile befeuchtet, wodurch eine gleichmässige Aufladung im nachfolgenden Hochspannungsfeld gewährleistet ist. Es lassen sich bei der Bedüsung auch chemische Lösungen ausbringen, um den gleichen Zweck zu erreichen.
Weiterhin können zur Erhöhung der
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--1-- abgeschwemmt- an, von denen jede im wesentlichen aus einem, vorzugsweise als konisches, mit sich in Strömungsrichtung der Abgase erweiternder Querschnittsfläche ausgebildeten Rohr--5--besteht, das an beiden Enden mit Stirnwänden-6 und 7-versehen ist. Von diesen weist die unten liegende Stirnwand - 6-- eine Einströmöffnung --8-- und die oben liegende Stirnwand --7-- eine Ausströmöffnung --20-- auf. Die Querschnittsflächen dieser Durchströmöffnungen--8 und 20--sind vorzugsweise gleich gross, jedoch kleiner als die jeweils benachbarte Querschnittsfläche des Rohres-5-, so dass also an dessen beiden Enden ein Flächensprung vorhanden ist, der die Abgasströmung beeinflusst.
Das im Grundbehälter
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Niederschlagselektrode geleitet.
Die Strnwand --7-- bildet mit ihrer Ausströmöffnung--20--gegenüber dem grösseren Querschnitt des Rohres-5-eine erhebliche Querschnittsverengung und bewirkt dadurch eine Stauzone-15-mit einer Verwirbelung, durch die die Abgase längere Zeit in der Abscheidungszone gehalten werden. Dadurch erhöht sich wieder die Abscheidungswirkung.
Die Stirnwand-7-des Rohres-5-ist mit einem ringförmigen Auffangkanal-10ausgestattet, in dem eine Berieselungsflüssigkeit --23-- gesammelt und gleichmässig wieder so nach innen geleitet wird, dass sich an der Innenseite des Rohres-5-ein geschlossener Flüssigkeitsfilm bildet, der als Niederschlagselektrode wirkt. Das Rohr --5-- kann bei höheren Abgastemperaturen wegen dieser flüssigen Niederschlagselektrode auch aus elektrisch nichtleitendem Material, beispielsweise aus Kunststoff, bestehen. Die Berieselungsflüssigkeit--23--dient gleichzeitig zum Reinigen der Innenwand des Rohres --5--. Zur gleichmässigen Flüssigkeitsverteilung kann körniges Gut --11--, z. B. Steine oder Schaumstoffe, in den Auffangkanal --10-- gefüllt sein.
Zusätzlich oder für sich allein können auch eine Anzahl von Röhrchen - vorgesehen sein, die die Berieselungsflüssigkeit --23-- unmittelbar an der Innenseite des Rohres - 5-- gleichmässig verteilen. Im Auffangkanal --10-- erfolgt ferner eine Verwirbelung der Berieselungsflüssigkeit--23--, um die auf deren Oberfläche haftenden, aus den Abgasen ausgeschiedenen Partikel mit der Berieselungsflüssigkeit --23-- zu vermengen. Weiterhin kann die Stirnwand --7-- in den Auffangkanal --10-- einbezogen sein und seine untere Fläche bilden, die wieder die Stauzone-15- erzeugt.
Der Auffangkanal --10-- hat vorwiegend die Aufgabe, insbesondere bei mehreren übereinandergesetzten Filtereinheiten --4-- die Strömungsgeschwindigkeit der herabgeflossenen Berieselungsflüssigkeit--23-- herabzusetzen und diese dann mit ihrer Anfangsgeschwindigkeit dem unteren Rohr --5-- zuzuleiten. Dies verhindert das Abreissen des Flüssigkeitsfilmes. Jede Riltereinheit --4-- kann eine eigene Zuführung--13-- und eine Ableitung --14-- für die Berieselungflüssigkei --23-- besitzen, wie die rechte Hälfte der Zeichnung zeigt. Es kann auch die gleiche Berieselungsflüssigkeit --23-- für mehrere oder alle Filtereinheiten - verwendet werden, wie in der linken Hälfte der Zeichnung dargestellt ist.
Schliesslich lässt sich die Berieselungsflüssigkeit--23--vom unteren Rohr --5-- direkt in den Grundbehälter--l--leiten und dort
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freihängenden- 5-- angebrachten Isolatoren --17-- getragen wird. Die Sprühelektrode --16-- besteht aus einem Längsträger--18--, der gegebenenfalls mit Spitzen od. dgl. versehen ist und zwischen dem und dem als Niederschlagselektrode dienenden Berieselungsfilm --23-- ein elektrisches Grundfeld gebildet wird. Am Längsträger-18-sind mehrere Sprühelemente --19-- befestigt, die im wesentlichen ringförmig ausgebildet
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oder ungleichmässig verlaufen.
Durch diese Anordnung werden im Rohr--5--das Grundfeld überlagernde Abscheidungszonen--22--mit unterschiedlichen elektrischen Feldstärken gebildet. Infolge der oben erläuterten aerodynamischen Abgasführung werden alle Abgasbestandteile, also auch die wesentlich träger reagierenden kleinen Abgasbestandteile in den Wirkungsbereich dieser Abscheidungszonen-22-mit den unterschiedlichen, insbesondere wachsenden Feldstärken gebracht und somit einer erhöhten radialen Wandergeschwindigkeit nach aussen und damit einer verstärkten Abscheidungswirkung unterworfen.
Das Nass-Elektrofilter besteht aus mindestens einer Filtereinheit-4-, die durch einen Grundbehälter - l-und weitere Filtereinheiten --4-- je nach Bedarf vertikal und/oder parallel nebeneinander erweitert werden kann. Die einzelnen Bauteile dieser Nass-Elektrofilteranlage, wie Filtereinheit --4-- udn Grundbehälter sind typisiert, so dass mit gleichen Bauelementen Abscheidungsanlagen in jeder praktisch ausführbaren Grösse und jedem erforderlichen Umfang ohne grosse vorherige Planungsarbeit errichtet werden können.
Erweiterungen können nach dem Baukastensystem mit den montagefertig angelieferten Bauelementen innerhalb kurzer Zeit durchgeführt werden.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann das Rohr-5-eine beliebig geformte Querschnittsfläche und/oder auch zylindrisch oder nahezu zylindrisch ausgebildet sein. Das Rohr--5--kann
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--26-- entsteht.PATENTANSPRÜCHE :
1. Nass-Elektrofilter zum Reinigen von Luft und Abgasen, bestehend aus einem vertikal stehenden, von unten nach oben durchströmten Rohr, in dessen Stirnwänden Ein- und Ausströmöffnungen mit Querschnittsflächen vorgesehen sind, die kleiner als die jeweils benachbarten Querschnittsflächen des Rohres bemessen sind, wobei das Rohr von einer Sprühelektrode axial durchsetzt ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Sprühelektrode (16) mit Sprühelementen (19) ausgestattet ist, deren Abstände zum als Gegenelektrode dienenden Rohr (5) unterschiedlich sind und dass an der oberen Stirnwand (7) ein ringförmiger Auffangkanal (10) mit Einrichtungen zum gleichmässigen Einleiten von Berieselungsflüssigkeit (23) an die Innenseite des Rohres (5) vorgesehen ist, zur Bildung eines geschlossenen,
gleichzeitig als positive Niederschlagselektrode dienenden Flüssigkeitsfilmes.
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