DE102006055543B3

DE102006055543B3 - Ionisierungsstufe und Kollektor einer Abgasreinigungsanlage

Info

Publication number: DE102006055543B3
Application number: DE102006055543A
Authority: DE
Inventors: Andrei Dr. Bologa; Hanns-Rudolf Dr. Paur; Klaus Woletz
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2026-11-25
Also published as: EP2091653B1; ATE461749T1; WO2008061653A1; EP2091653A1; DE502007003248D1

Abstract

Ionisierungsstufe und Kollektor einer Abgasreinigungsanlage sind abschnittsbegrenzter Bestandteil eines Abgaskanals. Die über den lichten Kanalquerschnitt eingebaute Ionisierungsstufe geht der Kollektorstufe voraus. Jede in eine Düse ragende Hochspannungselektrode hat am freien Ende eine erste konische Hülse mit konvexem Querschnitt, die gasstromaufwärts mit ihrer ganzen Fußstirn an der sternscheibenförmigen Hochspannungselektrode ansetzt. Eine zweite konische Hülse mit konvexem Querschnitt, die gasstromabwärts mit ihrem Fuß ebenfalls an der Hochspannungselektrode (10) ansetzt, sitzt ebenfalls an der sternscheibenförmigen Elektrode. Jede auf Bezugs-/Erdpotential liegende Hülsenelektrode mit gasstromabwärts abschließender Abdeckung aus elektrisch leitendem Material hat eine gasstromdurchlässige Struktur. Gasstromabwärts an die Ionisierungsstufe schließt sich ohne eine Zwischenkammerbildung der Kollektor an. Auf der Düsenplatte sind gasstromabwärts bis höchstens über den dortigen lichtenden Querschnitt lokalisiert angehäuften Kollektorfilterelemente, die gasstromdurchlässig gepackt sind.

Description

Die Erfindung betrifft die Ionisierungsstufe und den Kollektor einer Abgasreinigungsanlage zum Entfernung von Schwebstoffen aus einem Abgasstrom. Der Abgasstrom wird in einem Kanal geführt, an den die Abgasreinigungsanlage als eine Art Endstufe angebaut ist, von der das gereinigte Abgas, das Reingas, in die Umgebung abgelassen wird, oder in den die Abgasreinigungsanlage als Zwischenstufe eingebaut ist und das gereinigte Abgas im Kanal weiterströmt. Auf jeden Fall führt der Abgaskanal an die Ionisierungsstufe, in der eine elektrostatische Aufladung der Partikel/Schwebstoffe erfolgt, um dann gasstromabwärts im elektrisch feldfreien Kollektor abgeschieden und abgeführt zu werden.
Elektrostatische Abscheider, nasselektrostatische Abscheider, wie in der US 4,247,307 zum Beispiel beschrieben, sind Abgasreinigungsanlagen, die schwebende, feste oder flüssige Teilchen aus/von einem Abgasstrom trennen. Der Trennungsprozess besteht aus der elektrischen Ladung schwebender Partikel und der Sammlung/Ablagerung der geladenen Partikel auf der Oberfläche sammelnder Elektroden in einem äußeren elektrischen Feld sowie der Entfernung der angesammelten/abgelagerten Partikel von der Elektrodenoberfläche. Das äußere elektrische Feld wird zwischen einer Koronaentladungselektrode und einer auf Bezugspotential, üblicherweise Erdpotential, liegenden zu ihr exponierten Elektrodenoberfläche erzeugt.
Es gibt elektrostatische Abscheider, beispielsweise in der US 4,449,159 beschrieben, die Hochintensitätsionisierungsstufen für die elektrostatische Partikelladung und eine elektrostatische Abscheidungsstufe für die Partikelansammlung/-ablagerung verwenden, die gasstromabwärts von der Hochintensitätsionisierungsstufe installiert ist. Die Ablagerung/Sammlung von Partikel in der elektrostatischen Abscheiderstufe geschieht unter der Einwirkung eines äußeren elektrostatischen Feldes. Die Geschwindigkeit in der Hochintensitätsionisierungsstufe ist bis zu 50 m/s und die Geschwindigkeit in der elektrostatischen Abscheidung übersteigt nicht einige m/s. Details über die Entwicklung von Hochintensitätsionisierungsstufen sind in M. Kearns, High Intensity Ionization Applied to Venturi Scrubbing, Journal of Air Pollution Control Association, April 1979, Vol. 29 No.4, pp. 383–385 beschrieben.
Ein bekanntes Verfahren und eine bekannte Abgasreinigungsanlage zum Ionisieren von Gas, elektrostatisches Laden von Partikeln, um Verunreinigungen aus Abgasströmen zu holen, ist auch in der US 4,110,086 . Eine Venturidüse erhöht die Geschwindigkeit von verunreinigten Gasen und leidet das Gas in ein elektrostatisches Feld, das senkrecht zum Gasstrom gerichtet ist und sich von einer zentralen, genau positionierten Scheibenelektrode radial nach außen zur exponierten Oberfläche der Venturikehle erstreckt. Gasstromabwärts werden die geladenen Partikel in einem Nasswaschprozess oder in einem elektrostatischen Abscheider gesammelt. Die Geschwindigkeit in der Ionisierungsstufe ist hoch. In einer Nasswascheinheit oder in einem elektrostatischen Abscheider ist sie niedrig.
Bekannt sind auch das Verfahren und die Abgasreinigungsanlage zur elektrostatischen Entfernung von Schwebstoff aus einem Gasstrom, etwa aus der US 4,554,114 . Die Abgasreinigungsanlage hat einen gepackten Nasswäscher, durch den Waschflüssigkeit, wie Wasser, vertikal abwärts und durch den zu reinigende Gas quergeströmt wird. Das Packungsmaterial ist in einer Kammer exponiert. Das Packungsmaterial und die Waschflüssigkeit werden elektrisch neutral gehalten. Ein zu reinigender Gasstrom wird vor seinem Fluss durch den Nasswäscher ionisiert, um Partikel im Gasstrom mit einer elektrischen Ladung vorgegebener Polarität, gewöhnlich negativ, bereit zu stellen. Auf dem Fluss des Gasstroms durch den Nasswäscher werden die geladenen Partikel in engen Kontakt mit der Waschflüssigkeit und/oder den Packungselementen aufgrund der Anziehungskräfte zwischen den geladenen Partikel und den elektrisch neutralen Packungselementen und der Waschflüssigkeit gebracht. Dadurch werden die geladenen Partikel aus dem Gasstrom entfernt und werden vom Wäscher zu einem Entladungspunkt in der Waschflüssigkeit getragen. Die Partikel werden in einem äußeren, elektrisch feldfreien Kollektor gesammelt. Die Geschwindigkeit in der Ladungs- und Kollektorstufe ist niedrig und übersteigt mehrere m/s nicht.
Weiter ist ein Verfahren und die Abgasreinigungsanlage zur elektrostatischen Reinigung von Gasen aus der DE 10 2005 023 521 bekannt. Dazu wird der Gasstrom zuerst gekühlt und mit Wasserdampf gesättigt, dann zum Kondensatkollektor durch eine geerdete Düsenplatte geführt, die dem konischen Düsenausgang einen Elektrodenraum, der durch den Düsenausgangsgebiet und Hochspannungselektrodenspitzen gebildet wird, in dem das Gas sich ausdehnt und in dem Aerosolpartikel in dem Gasstrom elektrostatisch durch eine Koronaentladung geladen werden. Der Gasstrom wird dann zu einem Bereich geführt, der durch geerdete Wände gebildet wird, an denen einige der geladenen Partikel abgelagert und dann durch das Innere eines Bündels geerdeter Röhren geführt werden, an deren Wände sich weitere geladene Partikel ablagern. Die Geschwindigkeit des Gasstroms in der Ladestufe kann bis zu 50 m/s erreichen. Die Geschwindigkeit im äußeren, elektrisch feldfreien Kollektor übersteigt einige m/s nicht.
Eine Ionisierungsstufe kann aus einer geerdeten Platte mit mehreren regelmäßigen kreisförmigen Düsen bestehen ( DE 10 2005 023 521 ), einem gasstromabwärts installierten Hochspannungsgitter, mehreren an das Hochspannungsgitter montierten Stäben mit je einer sternscheibenförmigen Elektrode am freien Ende, die zentral in je einer Düse gasstromabwärts senkrecht zur Gasströmungsrichtung in der Düse exponiert sind, je eine Hülse pro Düse derart, dass die sternscheibenförmige Elektrode darin vor dem Ausgang der Hülse positioniert ist. Die Ionisierungsstufe kann gemäß DE 10 2005 045 010 auch derartig aufgebaut sein, als das Hochspannungsgitter mit Stäben und sternscheibenförmigen Elektroden am Ende, die in die hülsenbesetzten Düsen einer geerdeten Düsenplatte zentral ragen, gasstromaufwärts der Düsenplatte installiert ist.
In der Patentschrift US 4,072,477 wird ein elektrostatisches Abscheideverfahren beschrieben. Ein elektrostatischer Abscheider arbeitet nach dem Prinzip der gegenseitigen Abstoßung geladener Partikel zu einer geerdeten Wand hin. Der partikelbeladene Gasstrom tritt in eine Kollektorzone ein, in der zusätzliche Partikel in Form von Tröpfchen, normalerweise Wasser, als feines Spray in den partikelbeladenen Gasstrom eingespritzt werden. Die Festkörperpartikel und die zusätzlichen Flüssigkeitspartikel werden entweder durch eine herkömmliche Korona oder durch die Injizierung der Tröpfchen von einer geladenen Düse und, da die geladenen Partikel durch den geerdeten Bereich des Abscheiders durchkommen, werden ein Teil der Wasserpartikel und der Festkörper zur geerdeten Wand durch elektrische Felder gezwungen, die durch Raumladung hervorgerufen werden. Abgeschiedene Festkörperpartikel werden in dem Ablaufwasser mitgeschwemmt und vom Abscheider abgeleitet. Mehrere Abscheidungsstufen können vorhanden sein oder alternativ, Verfahren wie das kontinuierliche Einspritzen zusätzlicher Partikel in den Kollektor entlang seiner Länge. Das Laden der Partikel des Gasstroms in der Korona geschieht während des Durchströmens des partikelbeladenen Gasstroms durch den Zwischenraum zwischen Nadelelektrode und konzentrisch umgebendem Kollektorrohr. In jedes Kollektorrohr ragt die zugehörige Nadelelektrode hinein und ist mit ihrem freien Ende gasstromabwärts gerichtet. Die Besprühung mit Tröpfchen erfolgt über Düsen vor der Koronaaufladung oder durch in die Kollektorröhren ragende Sprührohre. Das mit Partikelbeladene Ablaufwasser läuft an den Kollektorwänden runter und wird aus dem Abscheider geleitet. Die Kollektorrohre sind etwa 1 m lang und haben einen Durchmesser von etwa 2,5 cm, die Geschwindigkeit des Gasstroms ist etwa 1 m/s. Die Ionisierungsstufe ist räumlich nicht von der Kollektorstufe getrennt, sie bilden eine bauliche Einheit.
Die Analyse des Standes der Technik ergibt, dass:
die Hochintensitätsionisierungs-Abgasreinigungsanlage im Prinzip wie eine Vorausaufladung für eine elektrostatische Abgasreinigungsanlage verwendet wird und als viel wirksamere Vorausaufladung arbeitet als die Ionisierungsstufe eines konventionellen Zweistufenabscheiders;
es stehen Einsatzfeldstärken von 10–15 kV/cm zur Verfügung, verglichen mit Feldstärkehöhen von 3–6 kV/cm für den Drahtelektrodenaufbau;
die Hochintensitätsionisierung ladet die Schwebeteilchen wirksam bei Geschwindigkeiten 7–10-mal stärker als konventionelle elektrostatische Elektrodenkonfigurationen;
die hohen Stromdichten sind ebenfalls grundsätzlich für die Fähigkeit der wirksamen Ladung der Schwebeteilchen bei Geschwindigkeiten bis zu 50 m/s verantwortlich;
der Ionisierungsmodul verlangt das Einbringen einer Eingangsenergie von weniger als 440 Wh/1000 m³, um einen Venturi-Niederenergiewäscher in einen Hochenergiewäscher zu verwandeln;
der Hochintensitätsionisierer reduziert typischerweise die Durchdringung durch den Venturi-Wäscher um ungefähr 70% oder mehr, ohne irgend einen Parameter zu ändern;
wenn gasstromaufwärts installiert, verbessert sich die Wirksamkeit der Aufsammlung eines trockenelektrostatischen Abscheiders.
Neben den Vorteilen werden während des Betriebs mehrere Probleme des nasselektrostatischen Abscheiders mit der Hochintensitätsionisierungsstufe beobachtet. Während des Betriebs kann sich ein Flüssigkeitsfilm auf gastromaufwärtigen und gasstromabwärtigen Oberflächen der Hochspannungselektroden ausbilden. Die kann ein elektrohydrodynamisches Sprühen des Flüssigkeitsfilms von den Kanten der Hochspannungselektrode hervorrufen. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit der Funkenüberschlagsentladungen im Elektrodenspalt und verringert die Betriebsstabilität und die Wirksamkeit der Massenaufsammlung der Abgasreinigungsanlage. Die bekannten technischen Lösungen sind:
der Gebrauch eines Rundkopfes auf der Hochspannungselektrode und eine Reihe ringförmiger Scheiben ( US 1,322,163 ). Der Gebrauch eines Rundkopfes und eines Luftstromes zum Reinigen der Hochspannungselektrode oder der Gebrauch einer fokussierenden Elektrode auf der Hochspannungselektrode ( US 4,449,159 ) löst das Problem nur teilweise oder kompliziert die technische Realisierung. Die Verwendung fokussierender Elektroden erschwert die Probleme, wie unten beschrieben wird.
Ein weiteres Problem der Hochintensitätsionisierungsstufe ist: der Flüssigkeitsfilm, der an der inneren Oberfläche der geerdeten Düse oder Hülsenelektrode gebildet wird, sprüht von der Filmoberfläche direkt auf die geerdete Elektrode oder sprüht von der Auslasskante der Düse oder der Hülsenelektrode. Das spielt sich in der Zone zwischen der fokussierenden Elektrode oder dem ringförmigen Separator und der inneren geerdeten Oberfläche der Düse ab oder am Ausgang der Düse in der Zone der Raumladung aus geladenen Teilchen. Die Tröpfchen der gesprühten Flüssigkeit werden durch Induktionsladen geladen und haben meist entgegen gesetzte Polarität zu den Partikeln, die in der Koronaentladung in der Ionisierungsstufe geladen werden/wurden. Die Zusammenballung von entgegengesetzt geladenen Tröpfchen und geladenen Partikel setzt die Ladungsdichte und Wirksamkeit der Partikelauf-/ansammlung unter dem Einfluss der Raumladung im äußeren elektrisch feldfreien Kollektor, Röhrenbündel oder gepackter Kollektor, herunter.
Das prinzipielle Problem des Betriebs von Hochintensitätsionisierungsstufen ist das Raumladungsphänomen gasstromabwärts von der Ionisierungsstufe. Die Raumladung führt zu einem Übergewicht geladener Teilchen und Ionen innerhalb eines Teils der Kammer zwischen der Abgasreinigungsanlage der Hochintensitätsionisierung und der elektrostatischen Abgasreinigungsanlage oder dem äußeren, feldfreien Kollektor. Wenn eine übermäßige große Anhäufung von Raumladungsionen in der Zwischenkammer der Hochintensitätsionisierung-Abgasreinigungsanlage eintritt, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit für eine lokale Entladung oder Neutralisierung der geladenen Partikel durch Lichtbogenbildung oder Funkenüberschlag zu geerdeten Überständen innerhalb der Zwischenkammer. Ohne Gefährdung der Sammelplatten des elektrostatischen Abscheiders oder des feldfreien geerdeten Kollektors hat die Raumladung unerwünschte Neigungen: entweder den Grad der Ladung herabzusetzen oder eine Ansammlung von Partikeln an verfügbaren Oberflächen in der Zwischenkammer zu verursachen. Ebenso kann der Fluss einer solchen geladenen Partikelwolke den Aufbau von Ungleichheiten innerhalb der Ladungswolke verursachen, das einer wirksameren Aufsammlung der Partikel abträglich ist. Zusätzlich wird das Raumladungsproblem ernster, weil der Grad der Ladung auf die Raumladungswolke sich verstärkt.
In der US 4,251,234 wird beschrieben, dass von einem idealisierten Standpunkt aus die beste Situation, bezogen auf das Raumladungsproblem, sein würde, den vorhandenen Gasstrom von den konischen Ausgängen der Hochintensitätsionisierungsstufe direkt zu den Sammelplatten des elektrostatischen Abscheiders zu führen. Das würde die Entwicklung eines signifikanten elektrischen Feldgradienten nicht zulassen und würde keine lokalisierte Entladung zulassen. Ist jedoch die Hochintensitäts ionisierungsstufe direkt an den elektrostatischen Abscheider geführt, wäre die Geschwindigkeit des Gasstroms in der Kollektorstufe des elektrostatischen Abscheiders stark erhöht, und das würde die Wirksamkeit der Aufsammlung des elektrostatischen Abscheiders vermindern.
Die Lage kann durch Mittel zur Beschränkung/Drosselung der Gasströmung gasstromabwärts der Hochintensitätsionisierungsstufe verbessert werden, z. B. gasstromabwärts von den konischen Öffnungen der Hochintensitätsionisierungsstufe in Form eines einheitlichen Gitters, welches sich über den gesamten Eintrittsbereich des elektrostatischen Abscheiders erstreckt, oder alternativ dazu eine individuelle Strömungsdrosselung in jeder Düse. Diese Strömungsdrossel/-beschränkung kann an der jeweiligen Öffnung des Entladungskonus des Hochintensitätsionisierers angebaut werden. Der wirkungsvolle Durchmesser der Strömungsdrossel liegt zwischen 1/2- und 2-mal des Durchmessers der Konusentladungsöffnung, vorzugsweise zwischen ¾- und 1 ¼-mal. In der US 4,251,234 werden die jeweiligen Strömungsverteilungsmittel durch die Stäbe getragen und sind jeweils mit einem Spalt zu der zugehörigen konischen Öffnung positioniert. Mit diesem Aufbau für nasselektrostatische Abscheider würden die Abgasreinigungsanlagen zur Strömungsdrosselung die Induktionsaufladung des Flüssigkeitsfilms, der von der Ausgangskante der konischen Öffnung sprüht, intensiviert. Dies würde geladene Tröpfchen erzeugen, die mit entgegengesetzt geladenen Partikel verschmelzen würden. Im Falle der Anwendung eines derartigen Vorschlags in der Abgasreinigungsanlage mit einem äußeren, elektrisch feldfreien Kollektor würde die Induktionsaufladung des sprühenden Flüssigkeitsfilms die Sammelwirksamkeit der Abgasreinigungsanlage vermindern.
Bei Berücksichtigung der oben erläuterten Vorteile der Hochintensitätsionisierungsstufe und der Probleme, die während des Betriebes auftreten können, stellt sich die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, nämlich eine Abgasreinigungsanlage zur Hochintensitätsionisierung und elektrostatischen Abscheidung zur Entfernung von Schwebeteilchen aus einem Gasstrom bereit zu stellen, die diese Problem überkommt und eine hochwirksame Gasreinigung ermöglicht, die an einen Abgaskanal angebaut werden kann oder ein Zwischenstück eines solchen bildet.
Folgende drei, kurz beschriebene Entwicklungsstufen gehen der Erfindung entwicklungshistorisch voraus:
Eine Anlage zur Reinigung eines Gases, beschrieben in der DE 101 32 582 C1 , besteht aus drei Abschnitten:

– dem Ionisierungs- und Hauptreinigungsabschnitt für das wassergesättigte Rohgas aus einer der Ionisierungseinrichtung für die Verunreinigungspartikel folgenden Raumladungszone;
– dem Nebenreinigungsabschnitt aus einer Zone geerdeter Hohlelektroden;
– der abschließenden Feinreinigung in einer Filtereinrichtung, nach der das Reingas in die davor liegende Umgebung abgeleitet wird.

Die Ionisierung der Partikel folgt in einer Koronaentladung. Anfallendes, mit abgeschiedenen Partikeln aus den drei Zonen wird aufgefangen und gereinigt und dem Gasreinigungsprozess wieder zugeführt. Das beim Durchströmen der Röhrenzwischenräume anfallende erwärmte Kühlmittel kann zur Erwärmung des Sperrgases für die Isolation der Halterungen und damit der mindestens einen Hochspannungsdurchführung verwendet werden.
Ein Ionisator in einer Abgasreinigungsanlage für tropfenbeladene, kondensierende Feuchtgase, beschrieben in der DE 102 44 051 C1 , besteht aus einer über den Querschnitt des Strömungskanals angebrachten, elektrisch leitenden, an ein elektrisches Bezugspotential gelegten Düsenplatte mit einer in einem konzentrischen Querschnittsgebiet regelmäßigen über dieses Querschnittsgebiet gleichverteilten Anordnung von kreisförmigen Düsen. In Strömungsrichtung schließt sich ein Hochspannungs-Elektrodengitter an, das über dem Querschnitt konzentrisch im Strömungskanal steht und in der Kanalwand elektrisch isoliert verankert ist. Jeder Elektrodenstift ist an seinem freien Ende sternförmig ausgestaltet und steht der Gasströmung entgegen. Die Düsenplatte und die Baugruppe aus Hochspannungs-Elektrodengitter, Elektrodenstifte mit jeweils zugehörigen Elektrodenspitzen sind aus einem für die Prozessumgebung inerten, elektrisch leitenden Material. Die Gasströmung läuft im Ionisator gegen die Erdanziehung.
Das Bauprinzip einer Abgasreinigungsanlage als eingebauter Abschnitt in einem Kanal zur Gasführung hat gemäß der DE 10 2004 037 286 B3 eine stehende, u-förmige Bauform. Im einen Schenkel befindet sich die Zone zur Ionisation, der Ionisator, der im Gas mitgeführten Partikel/Aerosole. Der Übergang vom einen zum andern Schenkel, die Verbindungszone, die ein Sammel-becken/gefäß für die aus dem Gasstrom ausgefällten/ausgeschiedenen Partikel ist, hat zumindest an seiner tiefsten Stelle einen Auslaufstutzen zum Ausleiten von mit Partikeln angereicherter Flüssigkeit. Im zweiten Schenkel befindet sich die Kollektorzone, die aus mindestens einem Kollektor oder in Strömungsrichtung aus mehreren aufeinander folgenden Kollektoren besteht. Das zu reinigende Gas strömt von oben in den Ionisatorschenkel ein und in Richtung der Erdanziehung nach unten. Es strömt in den zweiten Schenkel von unten ein und strömt durch den Kollektor nach oben, nach dem es oben gereinigt austritt.
Die Aufgabe wird durch eine Abgasreinigungsanlage aus einer Ionisierungsstufe und einem Kollektor zur Entfernung von Schwebstoffen aus einem Abgasstrom gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei diese Abgasreinigungsanlage aus:
einem Gehäuse,
der über den lichten Gehäusequerschnitt eingebauten Ionisierungsstufe zur Partikelaufladung, die eine auf einem elektri schen Bezugspotential liegende Platte, die Düsenplatte, mit mindestens einer Hochgeschwindigkeitsdüse aus einer auf diesem Bezugspotential liegenden Hülsenelektrode,
einer in der Düse zentral und senkrecht zur Gasstromachse exponierten sternscheibenförmigen Hochspannungselektrode, die am freien Endbereich eines elektrisch leitenden Stabes angebracht ist, der an einem gasstromaufwärts sitzenden Hochspannungsgitter montiert ist,
besteht.
Diese Abgasreinigungsanlage zeichnet sich dadurch aus, als eine erste konische Hülse mit konvexem Querschnitt gasstromaufwärts mit ihrer ganzen Fußstirn an der Hochspannungselektrode ansetzt. Eine zweite konische Hülse mit ebenfalls konvexem Querschnitt setzt gasstromabwärts mit Ihrem Fuß an der andern Seite der Hochspannungselektrode an.
Gasstromabwärts sitzt eine die Hülsenelektrode, bzw. die Hülsenelektroden abschließende Abdeckung (15, 19) aus elektrisch leitendem Material, die gasstromdurchlässige Struktur hat. Daran schließt sich gastromabwärts an die Ionisierungsstufe unmittelbar ein Kollektor an.
Auf der Düsenplatte befinden sich gasstromabwärts bis höchsten über den dortigen lichtenden Querschnitt lokalisiert angehäufte Filterelementen, die gasstromdurchlässig strömungsdrosselungsarm gepackt sind. Die Polarität der Hochspannung ist technisch unkompliziert, richtet sich aber an der wirksamsten Abscheidung der aus dem Gastrom abzuscheidenden Partikel aus.
Die Filterelemente sind über eine am und um den Rande der Düsenplatte ansetzenden, gastromabwärts gerichteten Hülse lokalisiert positioniert und über einen nahe der Düsenplatte an der Gehäusewand befestigten Korb oder ein übergelegtes Netz chaotisch locker oder strukturiert gepackt, um den Druckabfall des durchströmenden Gases gering zu halten. Die Strukturen der Füllkörper/Filterelemente reichen von kugeliger, über zylindrischer, ringförmiger oder kegliger Struktur und sind des Gewichts wegen hohl bzw. haben perforierte Wände, so dass die gesamte Oberfläche eines solchen Füllkörpers zugänglich ist. Das Material muss von Fall zu Fall prozesstauglich sein und ist aus einem geeigneten Kunststoff oder Metall, vorzugsweise Leichtmetall, oder aber beschichteter Kunststoff oder beschichtetes Metall (Anspruch 10; siehe auch www.rauschert.vt.de, Overview tower packing). Der fassende, Füllelemente nicht durchlässige Korb oder das Füllelemente nicht durchlässige Netz ist ebenso aus prozesstauglichem Material.
In einer Ausgestaltung ist die Abdeckung einer Hülsenelektrode hutförmig: In einer anderen Ausgestaltung ist die Abdeckung der Hülsenelektroden eine den lichten Querschnitt der Abgasreinigungsanlage überragende Abdeckung.
In der Düsenplatte befindet sich im tiefsten Bereich oder in tiefsten Bereichen mindestens ein Ablaufloch für den Abfluss der auf der gasstromabwärtigen Seite der Platte angesammelten, partikelbeladenen Flüssigkeit. Dazu kann die Düsenplatte ke gelförmig sein, wobei die Kegelhöhe kleiner als die Höhe der Hülsenelektrode ist.
Die Dimension der Hülsen ist derart, als die Höhe der zweiten konischen Hülse größer oder gleich der zweifachen kleinsten Spaltweite, H_c >= 2L, zwischen der sternscheibenförmigen Hochspannungselektrode und den zugehörigen Hülsenelektrode ist.
Zur Unterstützung der Reinigung befindet sich im Kollektor gasstromabwärts der Filterelemente eine Sprüheinrichtung zum Flüssigkeitsbesprühen des Gasstroms, dabei kann die Gasstromachse zu der Flüssigkeitssprühachse unter einen Winkel aus dem Winkelbereich von 0 und 180° zueinander stehen.
Die Ionisierungsstufe und der Kollektor können bezüglich der Gasstromachse in der Ionisierungsstufe und der im Kollektor und damit die beiden zugehörigen Bereiche des Gehäuses unter einen Winkel aus dem Winkelbereich von 0 bis 180° zueinander stehen.
Mit diesen baulichen/konstruktiven Maßnahmen lassen sich die Mängel in den herkömmlichen Hochintensitätsionisierern und elektrostatischen Abscheidern bezüglich der effizienten Entfernung der Schwebeteilchen beheben, bzw. kompensieren. Ein der Abgasreinigungsanlage zugeführtes Abgas wird darin wirksam und wirtschaftlich von den mitgeführten, verunreinigenden Partikel/Schwebstoffen befreit.
Die Kosten für den Bau der Abgasreinigungsanlage sind niedriger als bei herkömmlichen Abgasreinigungsanlagen, insbesondere aber darüber hinaus die Betriebskosten. Die Abgasreinigungsanlage besticht durch ihren einfachen Aufbau und damit einfachen Betrieb sowie die leichte, unkomplizierte Wartung als auch den einfachen, leicht zugänglichen Austausch der Bauteile, was für die Wartung von Bedeutung ist.
Der Abgasstrom strömt mit kleiner Geschwindigkeit durch den Abgaskanal in die Abgasreinigungsanlage, tritt in die Ionisierungsstufe ein und erhält aufgrund der Querschnittsminderung und der Konstanz des Massendurchsatzes eine hohe Geschwindigkeit in der Ionisierungsstufe. Die mitgeführten, schwebenden Teilchen werden in dem äußeren elektrischen Feld der Koronaentladung zwischen der sternscheibenförmigen Elektrode und der Innenwand der Hülse geladen. Die geladenen Partikel und Ionen bilden eine Raumladung. Die geladenen Partikel bewegen sich außerhalb der Ionisierungsstufe fort; der Gasstrom tritt mit nahezu der in der Ionisierungsstufe aufgenommenen Geschwindigkeit in den elektrisch feldfreien Kollektor ein, der gasstromabwärts unmittelbar auf die Ionisierungsstufe folgt. Die Sammlung der geladenen Partikel erfolgt im elektrisch feldfreien Kollektor unter dem Einfluss mechanischer und elektrostatischer Kräfte.
Durch Besprühen des Gasstroms über oder im elektrisch feldfreien Kollektor kann eine zusätzliche Partikelentfernung durch Flüssigkeitströpfchen erreicht werden. Hierzu kann der Gasstrom durch die Bauweise des äußeren Kollektors die Richtung seiner Strömungsachse ändern.
Die Erfindung wird jetzt anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen Folgendes:
1a den längsaxialen Schnitt der Abgasreinigungsanlage;
1b den längsaxialen Schnitt der Ionisierungsstufe;
2 den längsaxialen Schnitt an einer Düse mit Hochspannungselektrode;
3 den längsaxialen Schnitt an einer Düse mit Maßsymbolen;
4 die mit Maßsymbolen versehene sternscheibenförmige Elektrode;
5 die Düse mit Hülse und Feinheiten;
6 Hülsenmontagevarianten;
7 Düsenplattenausschnitt mit Hülsen und Ablauf;
8 ganze kegelförmige, hülsenbesetzte Düsenplatte im Schnitt;
9 Schichtung der Filterelemente über den Düsen im Schnitt;
10 Aufbau der Abgasreinigungsanlage im Schnitt bei abwärtigem Gasstrom;
11 Aufbau der Abgasreinigungsanlage im Schnitt bei horizontalem Gasstrom;
12 Aufbau der Abgasreinigungsanlage mit Sprüheinrichtung;
13 Aufbau der Abgasreinigungsanlage mit zweiteiligem Kollektor;
14 Änderung der Strömungsrichtung in einem einteiligen Kollektor.
1 zeigt einen längsaxialen Schnitt durch die Abgasreinigungsanlage aus der Ionisierungsstufe 2, eine Hochintensitätsionisierungsstufe, HII, und dem sich anschließenden Kollektor 3. Die Abgasreinigungsanlage steht senkrecht, so dass der Gasstrom innerhalb des Gehäuses 1 darin vertikal nach oben strömt. Die Richtung der Gasströmung ist durch die großen Pfeile angedeutet, schwarz für das eintretende Abgas und leer für das austretende gereinigte Gas, das Reingas. Die gesamte Abgasreinigungsanlage ist mit dem Abgaseintritt an einen Abgaskanal montiert. Aus dem Kollektor 2 tritt das Reingas aus ins Freie oder in einen weiterführenden Gaskanal.
Die Hochintensitätsionisierungsstufe besteht aus der im Allgemeinen auf einem Bezugspotential liegenden, im Besonderen, weil technisch meist nahe liegend und einfach, der geerdeten Düsenplatte 4 mit den Düsen 5. Hülsenelektroden 6 sind in die Düsen 5 eingebaut. Die ausführliche Beschreibung der Düsen 5 und der Elektroden 6 ist der DE 10 2005 023 521 zu entnehmen.
Das Hochspannungsgitter 7 ist gasstromaufwärts im Gehäuse der Abgasreinigungsanlage über den lichten Querschnitt mit Isolatoren 8 eingebaut. Einer der Isolatoren dient als Hochspannungsdurchführung die an ein hier nicht dargestelltes Spannungsquelle angeschlossen ist. Die Hochspannungsisolatoren 8 (siehe DE 102 27 703 ) sind gegen die feuchte/nasse Atmosphäre im Innern der Abgasreinigungsanlage geschützt z.B. durch eine Reinigungsbeströmung mit warmer/heiser Luft (siehe z.B. DE 101 32 582 , beispielsweise 1).
Die Hochspannungselektrode 10 in 2 ist sternförmig, wie in DE 10 2005 023 521 beschrieben, und ist gasstromabwärts an dem freien Ende des auf dem Hochspannungsgitter 7 montierten Stabträgers 11 befestigt. Die gasstromaufwärtige konische Hülse 12 und die gasstromabwärtige konische Hülse 13 sind an dem Stabträger 11 befestigt. Die sternscheibenförmige Elektrode 10 sitzt zwischen den beiden konischen Hülsen 12, 13, die mit ihrer weiten Öffnung an ihr anliegen. Die Spitze 14 der konischen Hülse 13 ist rund, bzw. abgerundet. Die Hülsenelektrode 6 ist hier gasstromabwärts, also am Strömungsausgang, mit einer für die Gasströmung zumindest hindernisarmen Abdeckung 15, einem Gitterhut 15, abgedeckt und sitzt direkt an der Kante der Hülsenelektrode 6 auf. Die sternscheibenförmige Hochspannungselektrode 10 ist in der Hülsenelektrode 6 längsaxial zentral und verschiebar exponiert.
Der außerhalb des elektrischen Feldes sitzende und damit elektrisch feldfreie Kollektor 3 behaust die Kollektorfilterelemente 16 z. B turmgepackte Filterelemente. Die Kollektorfilterelemente 16 sitzen elektrisch feldfrei gasstromabwärts der Ionisierungsstufe zwischen den Hülsenelektroden 6 direkt auf der gasstromabwärtigen Seite der Düsenplatte 4 und gasstromabwärts auf den Gitterhüten 15 (siehe 1a und 1b).
Die Konstruktionsparameter einer Düse 5 mit Hülsenelektrode 6 für die Hochintensitätsionisierung werden in der 3 vorgestellt. Die gleichartigen Düsen 5 sind regelmäßig oder statistisch gleichverteilt in der Düsenplatte 4 eingebracht. Die Konstruktionsparameter sind:

– lichter oder innerer Durchmesser D_sh der Hülsenelektrode 6;
– gasstromabwärtige frei Höhe H_sh der Hülsenelektrode 6;
– die Durchmesser D_el und D_del der sternscheibenförmigen Elektrode 10, d.h. der Durchmesser D_el ist der Abstand bezüglich der Elektrodenmitte einander gegenüberliegende Spitzen und D_del ist der Durchmesser des größtmöglichen Kreises im Massivbereich der Elektrode 10;
– der Abstand H_HV zwischen dem Hochspannungsgitter 7 und der gasstromaufwärtigen Seite der Düsenplatte 4 erfüllt die Beziehung H_HV >= 3L, wobei L die kleinste Weite L des Elektrodenspalts ist. Dadurch wird der Funkenüberschlag zwischen dem Hochspannungsgitter 7 und der auf Bezugspotential liegenden, bzw. geerdeten Düsenplatte 4 ausgeschlossen;
– der lichte Abstand H_c zwischen der runden Spitze 14 der konischen Hülse 13 und dem Gitterhut 15 erfüllt die Beziehung H_c >= 2L. Damit wird der Funkenüberschlag zwischen diesem Bereich der runden Spitze 14 und dem Gitterhut 15, erst recht zwischen der konischen Hülse 13 und dem Gitterhut 15, ausgeschlossen;
– die Dicke h_np der Düsenplatte 4 hat keinen Einfluss auf die Betriebsparameter, die Düsenplatte 4 muss lediglich mindestens so stark sein, als sie bis mindestens zum Nennbetrieb formstabil bleibt. Ein Sicherheitsfaktor kann also konstruktiv mit eingeplant werden;
– ebenso ist der Durchmesser des des während des Betriebs auf Hochspannungspotential liegenden Trägerstabs so stark, dass die sternscheibenförmige Elektrode 10 samt den beiden konischen Hülsen 12 und 13 am freien Ende positionseingestellt mindestens bis zum Nennbetrieb in der Hülsenelektrode expo niert bleiben und die Ausbildung von Koronaentladungen von der Staboberfläche zur Hülsenelektrode 6 nicht zustand kommen kann;
– die kleinste Weite L des Elektrodenspalts wird so gewählt, dass eine Nennbetriebsspannung U_op = 0,9U_d besteht, wobei U_d die Überschlagsentladungsspannung ist. In der Ladungszone zwischen den zueinander exponierten Oberflächen der sternscheibenförmigen Elektrode 10 und der Hülsenelektrode 6 besteht im Nennbetrieb ein elektrisches Feld E im Bereich von 12 <= E = 17 kV/cm.

Um einen stabilen Betrieb ohne Funkenüberschlag zu gewährleisten, sind die Eintritts- und Austrittskanten der Hülsenelektroden 6 abgerundet (siehe 5 mit den beiden Vergrößerungen/Feinheiten). Die Hülsenelektroden 6 sind an der Düsenplatte 4 in oder an ihrer jeweils vorgesehenen Düse 5 befestigt. Sie können schnell eingespannt werden oder sie haben zusätzliche Hülsenflansche 16 und können mit Schrauben 17 an der Düsenplatte 4 befestigt werden (siehe 6). In 6a ist der Hülsenflansch 16 auf der gasstromaufwärtigen Seite der Düsenplatte 4 installiert. In den 6b und 6c sind die Hülsenflansche 16 stromabwärts an der Düsenplatte 4 angeschraubt. In der Konstruktion gemäß 6c müssen die in den Düsenraum exponierten Kanten abgerundet sein.
Um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten, ist weiter die Abgasreinigungsanlage mit einer Einrichtung zur elektrischen Entladung von Flüssigkeit ausgerüstet. Die betreffende Flüssigkeit ist diejenige, die sich gasstromabwärts auf der Düsenplatte 4 ansammelt. Zu diesem Zweck hat die Düsenplatte 4 an mindestens einer tiefen Stelle ein Abflussloch 18, um die Flüssigkeit auszuleiten (siehe 7).
Um die Flüssigkeitsableitung der auf der gasstromabwärtigen Seite der Düsenplatte 4 angesammelten Flüssigkeit zu gewähr leisten, kann die Düsenplatte 4 konisch geformt derart sein, dass die Spitze diese Konus zentral gasstromabwärts liegt (8). Die Düsen 5 sind dann so mit den Hülsenelektroden 6 bestückt, dass alle Hülsen 6 zueinander auf einer gleichen Höhe sitzen, also radial nach außen weniger tief in der Düsenplatte 4 sitzen. Somit muss die Höhe H_np der konischen Düsenplatte zur Höhe H_sh der Hülsenelektrode in der folgenden Beziehung stehen: H_np < H_sh.
Die Ionisierungsstufe kann auch derart aufgebaut sein, dass die auf Bezugspotential, meist Erdpotential, liegende Gitterhüte 15, durch ein über den lichten Querschnitt der Abgasreinigungsanlage sitzendes Gitter 19, vorzugsweise aus metallischem, prozesstauglichem Material, ersetzt ist, das direkt auf den Ausgängen der Hülsenelektroden 6 aufliegt (9).
Zusätzlich kann der Kollektor 3 der Abgasreinigungsanlage mit einem weiteren Bauelement 20 versehen sein, nämlich mit einer perforierten Platte beispielsweise, die über den lichten Querschnitt eingebaut ist und auf der Filterelemente 21 liegen, beispielsweise turmgepackte Filterelemente. Anstelle der perforierten Platte kann ein Gitter oder ein anderes poröses Bauelement eingesetzt werden, das die Gasströmung ebenfalls mindestens mit geringer Strömungsdrosselung durchlässt. Der Gebrauch eines zusätzlichen Tragelementes 20 lässt zu, die Abgasreinigungsanlage so in den Gasführungskanal einzubauen, das der Gasstrom darin vertikal nach unten geht, wobei dann die Filterelemente 21 gasstromaufwärts auf dem Gasdurchlässigen Tragelement 20 liegen.
Um das wirksame Entfernen feiner Partikel aus dem Abgasstrom zu gewährleisten, kann die Abgasreinigungsanlage noch mit einer Flüssigkeitssprüheinrichtung 22, vorzugsweise Wasser, ausgerüstet sein, um die Filterelemente 21 des Kollektors 3 reinigend, d.h. partikelabschwemmend, zu spülen. Die Ausführung mit einer Flüssigkeitssprüheinrichtung 22 ist in 12 dargestellt. Der horizontale Gasstrom wird im Kollektor 3 quer von oben besprüht und die beim Durchgang aus dem Gasstrom suspendierten Partikel in der Auffangwanne 23 gesammelt und abgeleitet. Die aufgesammelte, mit Partikel angereicherte Sprühflüssigkeit kann rezykliert oder in einer Flüssigkeitsreinigungseinrichtung gereinigt werden. Beide Möglichkeiten sind nicht Teil der Erfindung und deshalb in der 12 nicht dargestellt. In der 12 wird der Gasstrom im Kollektor im Querstrom von oben flüssigkeitsbesprüht. Das ist eine Möglichkeit. Weitere mögliche Besprühungsrichtungen sind im Gegenstrom, im Mitstrom und senkrecht von unten.
Der Ablauf für die Entfernung von feinen Partikel aus einem Gasstrom besteht aus der Einleitung des Abgasstroms in die Abgasreinigungsanlage dadurch, dass dieselbe an den Abgaskanal angeflanscht ist und so die Fortführung des Kanals das Gehäuse 1 der Abgasreinigungsanlage bildet. Der Abgasstrom tritt mit niederer Geschwindigkeit in die Ionisierungsstufe 2 ein und strömt mit hoher Geschwindigkeit durch die Düsen 5 mit Hülsenelektrode 6 und darin längsaxial zentriert exponierter sternscheibenförmiger Elektrode 10 mit beidseitiger konischer Ausgestaltung 12 und 13, dessen feine Partikel im Feld zwischen diesen beiden Elektroden 6 und 10 durch eine Koronaentladung aufgeladen werden. Es entstehen in der Ionisierungsstufe 2 geladene Partikel und Ionen, die mit der im Durchgang durch die Düsen 5 aufgenommenen hohen Geschwindigkeit ohne Durchtritt durch eine Zwischenkammer/einen Zwischenraum in den gasstromabwärts unmittelbar angebauten Kollektor 3 mit hoher Geschwindigkeit einströmen. Die geladenen Partikel und Ionen werden nahezu vollständig im elektrisch feldfreien Kollektor 3 unter dem Einfluss mechanischer und elektrostatischer Kräfte gesammelt, d.h. an den Filterelementen 16 abgelegt, die regelmäßig oder wahllos gasstromabwärts unmittelbar an der geerdeten Düsenplatte 4 anliegen und beispielsweise über Bündelung oder ein Netz dort ortsfest und insgesamt als formfestes Paket gehalten werden. Das geht aus den beiden 1a im Wesentlichen und 1b unter Beachtung der beiden Gastrompfeile hervor. Die Reinigungswirkung kann, wie oben beschrieben, durch Besprühen des Gasstroms im Kollektor 3 mit Flüssigkeitströpfchen (siehe 12 und auch DE 10 2004 023 967 ) verstärkt werden.
In 13 ändert die Gasstromachse ihre Richtung im Kollektor 3, wie durch den nach oben rechtwinkelig abknickenden Pfeil angedeutet. Der zunächst horizontale Abgasstrom strömt ebenfalls im Vergleich zu der Durchtrittsgeschwindigkeit durch die Düsen 5 mit kleiner Geschwindigkeit in der 13 von links in die Abgasreinigungsanlage ein und strömt wegen der strömungsquerschnittverengenden Düsen mit entsprechend erhöhter Geschwindigkeit mit bis zu 50 m/s durch die Ionisierungsstufe 2, in der die elektrische Partikelladung und Ionisierung bewirkt wird. Der Gasstrom tritt gasstromabwärts aus der Ionisierungsstufe 2 unmittelbar in den horizontalen Teil/Abschnitt I des Kollektors 3 mit der in der Ionisierungsstufe 2 aufgenommenen hohen Geschwindigkeit ein, die im weiteren Verlauf wieder abnimmt. Dieser Teil I ist in 13 wie in 12 mit dem oben am Gehäuse 1 angebauten Flüssigkeitströpfchensprüheinrichtung 22 und der Aufsammelwanne 23 mit Ablauf ausgerüstet. Nach dem Durchgang des Gasstroms durch den ersten Kollektor I strömt er in den zweiten Teil ein, wobei die Strömungsachse in der Figur aus der Horizontalen von links in die Vertikale nach oben abknickt. Dieser zweite Abschnitt II des Kollektors 3 enthält ebenfalls Filterelemente 26, die auf einer über den lichten Gehäusequerschnitt eingebauten perforierten Platte 25 oder einem solchen Gitter 25 ortsfest liegen oder sitzen. Dieses Platte/Gitter 25 sitzt in der nach rechts Verlängerung der unteren horizontalen Gehäusewand. Die Gehäusewand des Teils II ist nach unten verlängert und mit einer Auffangwanne 27 für die herabtropfenden, mit Partikel angereicherten Flüssigkeitströpfchen abgeschlossen. Auch in diesem zweiten Teil II des Kollektors 3 kann gasstromabwärts eine weitere Flüssigkeitströpfchensprüheinrichtung eingebaut sein, mit der die Reinigungswirkung weiter erhöht wird. Das Reingas tritt aus dem Kollektor 3 nach oben aus.
Eine weitere Bauvariante der Abgasreinigungsanlage ist in 14 dargestellt. Der Kollektor 3 steht mit seiner Gasströmungsachse senkrecht, das Reingas tritt nach oben daraus aus. Der Kollektor 3 ist wie der zweite Teil II in 13 aufgebaut. Jetzt ragt aber die Ionisierungsstufe 2 von der linken Gehäusewand in den Kollektor 3 hinein. Die Gasströmungsachse ist dort vertikal von links gerichtet. Die Gasströmungsachse knickt also nach dem Austritt aus der Ionisierungsstufe auch senkrecht nach oben ab. Der Abgas zuführende Abgaskanal flanscht an der linken Gehäusewand des Kollektors 3 an. Der Reinigungsablauf des Gastrom, bzw. der Ablauf der Partikelausscheidung ist gleich dem, wie zu der 1a oder 13 beschrieben.
Ergänzende Erläuterungen zum Abgasreinigungsprozess:
Wenn eine Hochspannung zwischen den beiden Elektroden 6 und 10 einer Düse 5 angelegt wird, bildet sich die Koronaentladung an den Spitzen der hier sternscheibenförmigen Elektrode 10 aus. Vorzugsweise wird eine Gleichspannung mit negativer Polarität angelegt. Die Polarität kann auch positiv sein. Die Wahl der Polarität richtet sich nach der besseren Reinigungs-/Abscheidungswirkung bei unterschiedlichen Partikelarten. Darüber hinaus ist zwischen diesen beiden Elektroden 6 und 10 technisch einfach auch ein Wechselfeld über das Anlegen einer hohen Wechselspannung möglich. Selbst eine pulsförmige Koronaentladung kommt als Ionisierungsmethode in Betracht.
Je tiefer der Gasstrom in den Kollektor 3 eindringt, umso kleiner wird die in der Ionisierungsstufe 2 eingeprägte Strömungsgeschwindigkeit. Im lichten Kollektorvolumen findet die Partikelansammlung hauptsächlich unter dem Einfluss der Raumladung, die aufgrund der hohen Gasgeschwindigkeit von der Ionisierungsstufe 2 her in den Kollektor 3 vordringt, statt, aber auch aufgrund der elektrostatischen Wechselwirkung der geladenen Partikel mit der geerdeten Oberfläche der Kollektorfilterelemente 16. Durch die Flüssigkeitströpfchenbesprühung im oder über dem Kollektor werden weitere geladene Partikel durch die versprühten Flüssigkeitströpfchen aufgesammelt. Das aus dem Kollektor austretende Reingas kann in die Umgebung abgegeben oder über die Weiterführung des Gaskanals vom Kollektoraustritt einem technischen Prozess zugeführt werden.

Claims

Ionisierungsstufe und Kollektor einer Abgasreinigungsanlage, die an einen Abgaskanal angebaut oder in einen Abgaskanal eingebaut ist, bestehend aus: einem Gehäuse (1), der über den lichten Gehäusequerschnitt eingebauten Ionisierungsstufe (2) zur Partikelaufladung, die eine auf einem elektrischen Bezugspotential liegende Platte (4), die Düsenplatte (4), mit mindestens einer Hochgeschwindigkeitsdüse (5) aus einer auf diesem Bezugspotential liegenden Hülsenelektrode (6), einer in der Düse (5) zentral und senkrecht zur Gasstromachse exponierten sternscheibenförmigen Hochspannungselektrode (10), die am freien Endbereich eines elektrisch leitenden Stabträgers (11) angebracht ist, der an einem gasstromaufwärts sitzenden Hochspannungsgitter (7) montiert ist, dem der Ionisierungsstufe (2) gasstromabwärts folgenden Kollektor (3), gekennzeichnet durch die Merkmale: einer ersten konischen Hülse (12) mit konvexem Querschnitt, die gasstromaufwärts mit ihrer ganzen Fußstirn an der Hochspannungselektrode (10) ansetzt, einer zweiten konischen Hülse (13) mit konvexem Querschnitt, die gasstromabwärts mit Ihrem Fuß ebenfalls an der Hoch spannungselektrode (10) ansetzt, einer die Hülsenelektrode (6) gasstromabwärts abschließenden Abdeckung (15, 19) aus elektrisch leitendem Material, die gasstromdurchlässige Struktur hat, dem sich gasstromabwärts an die Ionisierungsstufe unmittelbar anschließenden Kollektor (3), der aus auf der Düsenplatte (4) gasstromabwärts bis höchsten über den dortigen lichtenden Querschnitt lokalisiert angehäuften Füllkörpern als Filterelemente (16), die gasstromdurchlässig gepackt sind, besteht.
Ionisierungsstufe und Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (16) über eine am und um den Rande der Düsenplatte (4) ansetzenden, gasstromabwärts gerichteten Hülse (16) lokalisiert und turmartig oder konisch zulaufend gepackt sind.
Ionisierungsstufe und Kollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (15) einer Hülsenelektrode (6) Hutform hat.
Ionisierungsstufe und Kollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung der Hülsenelektroden (6) eine den lichten Querschnitt der Abgasreinigungsanlage überragende Abdeckung (19) ist.
Ionisierungsstufe und Kollektor nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Düsenplatte (4) im tiefsten Bereich oder in tiefsten Bereichen mindestens ein Ablaufloch für die auf der gasstromabwärtigen Seite der Platte (4) angesammelten, partikelbeladenen Flüssigkeit ist.
Ionisierungsstufe und Kollektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (4) kegelförmig ist und die Kegelhöhe kleiner als die Höhe der Hülsenelektrode (6) ist.
Ionisierungsstufe und Kollektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der zweiten konischen Hülse (13) kleiner oder gleich der zweifachen kleinsten Spaltweite L zwischen der sternscheibenförmigen Hochspannungselektrode (10) und zugehörigen Hülsenelektrode (6) ist.
Ionisierungsstufe und Kollektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Kollektor (3) gasstromabwärts der Filterelemente (16) eine Abgasreinigungsanlage zum Flüssigkeitsbesprühen des Gasstroms befindet und die Gasstromachse zu der Flüssigkeitssprühachse unter einen Winkel aus dem Winkelbereich von 0 und 180° zueinander stehen.
Ionisierungsstufe und Kollektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasstromachse in der Ionisierungsstufe (2) zu der im Kollektor (3) und damit die beiden zugehörigen Bereiche des Gehäuses unter einen Winkel aus dem Winkelbereich von 0 bis 180° zueinander stehen.
Ionisierungsstufe und Kollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper Ballstruktur oder Ringstruktur oder Ringkegelstruktur und aus einem prozessinerten Material, aus Kunststoff oder metallisch sind.