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Die
Erfindung betrifft einen elektrostatischen Abscheider, insbesondere
für eine
Abgasleitung einer Abgasreinigungsanlage, nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Heizungssystem
zur Erzeugung von Energie mittels Verbrennen von einem Energieträger mit
einem elektrostatischen Abscheider nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
7. Darüber
hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reduzierung von
Ablagerungen von Partikeln eines Abgasstroms an einer ein elektrisches
Feld erzeugenden Elektrode eines elektrostatischen Abscheiders eines
Heizungssystems nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
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Die
GB 2 045 647 A beschreibt
eine Elektrode einer Ionisierungsvorrichtung für einen elektrostatischen Luftfilter.
Die Elektrode umfasst einen stromleitenden Draht, der in mehreren
parallel zueinander angeordneten, elektrisch seriell angeschlossenen Abschnitten
in einen Rahmen gespannt wird. Die Elektrode umfasst ferner Verschraubungen,
Schutzhülsen
und Federn. Der Draht wird in der Ankerverschraubung eingehängt, frei
durch den vom Rahmen gebildeten Raum geführt, durch die Verschraubung, die
schlauchartige Schutzhülse
und die Verschraubung gefädelt,
wiederum durch den freien Raum geführt, usw. Schließlich endet
der Draht in der Spannverschraubung, mit der der Draht gespannt
werden kann.
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Die
JP 2007 263 754 A beschreibt
eine Abreinigungsvorrichtung für
eine Elektrode eines Emissionsspektrometers. Die Abreinigungsvorrichtung umfasst
eine Bürste
(brush) mit einem Bürstenbesatz aus
Metalldraht. Die Bürste
ist funktional und konstruktiv von der Elektrode getrennt ausgebildet
und wird außerhalb
der Messgerät-Betriebszeiten
zum Einsatz gebracht. In einer Pause zwischen zwei Messvorgängen bürstet die
Abreinigungsvorrichtung über
die Elektrode und entfernt kratzend Rückstände von kondensiertem Metalldampf.
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Aufgrund
der Emissionen von Heizungsanlagen und globaler Bemühungen,
derartige Emissionen zu reduzieren – siehe zum Beispiel das Kyoto-Abkommen – werden
bei Heizungsanlagen entsprechende Abgasreinigungsanlagen verwendet. Diese
sollen ist. An der Innenseite des Deckels ist über eine isolierende Halterung
eine Sprühelektrode, zum
Beispiel in Form eines gespannten Stabes, gehalten. Ein Hochspannungs-Transformator mit Gleichrichterfunktion
erlaubt den Aufbau einer hohen Gleichspannung zwischen dem Draht
und dem Deckel, welcher elektrisch leitend mit dem Ofenrohr verbunden
ist, so dass dieses als Kollektorelektrode wirkt.
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Ein
derartiger Elektrofilter mit Sprühelektrode
und Kollektorelektrode ist auch als elektrostatischer Abscheider
bekannt. Dieser wird zur Abgasreinigung in einer Abgasleitung einer
Heizungsanlage eingesetzt. Dabei wird durch die Sprühelektrode, welche
etwa mittig durch die Abgasleitung verläuft und deshalb auch als Mittelelektrode
bezeichnet wird, und eine umgebende Mantelfläche der Abgasleitung ein Kondensator
gebildet, der bei einer zylinderrohrförmigen Ausbildung der Abgasleitung
auch als Zylinderkondensator bezeichnet wird. Die Sprüh- oder
Mittelelektrode weist in der Regel einen kreisförmigen Querschnitt in Strömungsrichtung
des Abgases auf, wobei der Durchmesser des Querschnitts oder auch
der Krümmungsradius
im Allgemeinen relativ klein ausgebildet ist (zum Beispiel kleiner
als 0,4 mm). Um nun die Schadstoffe, genauer die nicht an die Umwelt
abzugebenden Partikel, des Abgases aus dem Abgasstrom abzuscheiden,
wird durch die Mittelelektrode und die durch die Mantelfläche gebildete
Kollektorelektrode ein quer zur Strömungsrichtung verlaufendes
Feld mit Feldlinien von der Mittelelektrode zur Kollektorelektrode
gebildet. Hierzu wird an die Mittelelektrode eine Hochspannung angelegt, zum
Beispiel in dem Bereich von 15 kV. Dadurch bildet sich eine Corona-Entladung
aus, durch welche die in dem Abgas durch das Feld strömenden Partikel unipolar
aufgeladen werden. Aufgrund dieser Aufladung wandern die meisten
der Partikel durch die elektrostatischen Coulomb-Kräfte zur
Innenwand der Abgasleitung, welche als Kollektorelektrode dient.
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Wie
oben bereits erwähnt,
werden die Partikel durch die entlang der Oberfläche der Elektrode sich ausbildende
Corona-Entladung elektrostatisch aufgeladen. Dies geschieht auf
molekularer Ebene durch folgenden Prozess: Liegt die Elektrode z.
B. gegenüber
dem Abgasrohr auf negativer Hochspannung, so wird eine große Anzahl
von Gasmolekülen negativ
aufgeladen. Sie bewegen sich im von der Elektrode sowie dem Abgasrohr
aufgespannten elektrischen Feld in Richtung des Abgasrohres. Treffen diese
auf ihrem Weg durch das Abgasrohr auf elektrisch neutrale Partikel,
so bleiben sie an diesen haften und laden die bis dahin neutralen
Partikel ebenfalls negativ auf. Die geladenen Partikel strömen getrieben
durch elektrostatische Ablenkungskräfte zur Innenwand des Abgasrohres.
Hier bleiben die Teilchen haften, verlieren ihre Ladung und werden
sicher aus dem Abgasstrom entfernt. Dies ist der Kernprozess eines
elektrostatischen Abscheiders und führt je nach Geometrie, Höhe des Corona-Stroms,
Elektrodenform etc. zu Abscheideraten bis etwa über 90%. Dieser Kernprozess
kann durch folgende Effekte gestört
werden:
Bei der Verbrennung entstehen bipolar geladene Partikel.
Mittels Boltzmann-Verteilung kann der Anteil einfach bzw. mehrfach
geladener Partikel abgeschätzt
werden. Die Verteilung ist symmetrisch, d. h. es entstehen gleich
viele positive wie negativ geladene Partikel. Für Bedingungen, wie sie im Abgas
von Biomasse-Heizungen vorliegen, tragen zwischen 15 und 20% der
Partikel eine elektrische Elementarladung. Die Anzahl geladener
Partikel wird durch Koagulation zwar um ca. 10% pro Sekunde reduziert, dennoch
liegen am Ort des elektrostatischen Abscheiders (entspricht ca.
ein bis zwei Sekunden Flugzeit der Partikel vom Ort der Verbrennung)
noch über 10%
geladener Partikel vor. Gelangen die geladenen Partikel nun in die
Nähe der
auf negative Hochspannung liegenden Elektrode der Aufladeeinheit
(Einheit Abgasrohr, Elektrode), so werden die negativen Partikel
von der Elektrode weg in Richtung Abgasrohrinnenseite strömen. Die
positiven Partikel strömen
dagegen auf die Elektrode zu. Hiervon wird ein Teil beim Durchströmen der
Aufladeeinheit neutralisiert bzw. negativ umgeladen, der Rest der
Partikel gelangt jedoch zur Elektrode und lagert sich dort ab. Über die Betriebsdauer
kommt es deshalb zu Funktionseinschränkungen des elektrostatischen
Abweisers. Denn der auf der Elektrode abgelagerte Feinstaub verhindert
lokal die Ausbildung der Corona. Dadurch verschlechtert sich die
elektrische Aufladung der Partikel. Die Abscheideeffizienz des Systems
wird degradiert. Zudem existiert in unmittelbarer Nähe der Corona
(in einem Radius wenige Millimeter um die Elektrode) ein bipolares
Ladungsgebiet. Elektrisch neutrale Partikel, welche dieses Gebiet
durchströmen,
können
auch von einer negativen Elektrode positiv aufgeladen werden. Sie
strömen
dann auf die Elektrode zu. Ein Teil wird durch die Corona neutralisiert
bzw. negativ umgeladen, ein kleiner Rest gelangt jedoch zur Elektrode
und lagert sich ebenfalls dort ab.
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Nachteilig
an den elektrostatischen Abscheidern gemäß dem Stand der Technik ist,
dass es nach einer längeren
Betriebszeit zu einer kontinuierlichen Degradation des Corona neutralisiert
bzw. negativ umgeladen, ein kleiner Rest gelangt jedoch zur Elektrode
und lagert sich ebenfalls dort ab.
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Nachteilig
an den elektrostatischen Abscheidern gemäß dem Stand der Technik ist,
dass es nach einer längeren
Betriebszeit zu einer kontinuierlichen Degradation des Corona-Stroms bei konstanter Hochspannung
kommt. Dadurch sinkt die Aufladeeffizienz der Elektrode, was wiederum
die Abscheideleistung des gesamten Systems verringert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrostatischen Abscheider
zu schaffen, der diesen Nachteil überwindet und der insbesondere eine
Ablagerung von Partikeln auf der Elektrode verhindert oder reduziert,
um die Funktionsdauer des elektrostatischen Abscheiders zu erhöhen.
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Weiter
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Heizungssystem mit
einem erfindungsgemäßen Abscheider
zu schaffen, das eine zuverlässige
Abgasreinigung garantiert.
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Zudem
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen,
nach welchem die dauerhafte Ablagerung von Partikeln an der Elektrode
verhindert oder zumindest reduziert wird.
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Erfindungsgemäß wird dies
durch die Gegenstände
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und des Patentanspruchs
7 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß des Patentanspruchs
8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Der
erfindungsgemäße elektrostatische
Abscheider ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem elektrostatischen
Abscheider, insbesondere für
eine Abgasleitung einer Abgasreinigungsanlage, mit einem Strömungskanal
mit einer Kanalwandung und einem Kanalinneren, durch welchen ein
partikelbeinhaltendes Abgas in einer Strömungsrichtung strömt, und
einer sich in dem Kanalinneren im Wesentlichen in Strömungsrichtung
erstreckenden Elektrode, zur Bildung eines elektrischen Feldes zwischen
Elektrode und der Kanalwandung, vorgesehen ist, dass weiter ein
Partikelabweisemittel umfasst ist, welches verhindert, dass sich
Partikel des Abgases an der Elektrode ablagern. Das Partikelabweisemittel
verhindert oder reduziert wirksam ein Ablagern von Partikeln an der
Elektrode.
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In
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das Partikelabweisemittel mindestens eine Vorelektrodeneinheit
umfasst, welche in Strömungsrichtung
des Abgases vor der Elektrode angeordnet ist, um eine elektrisches
Feld in Strömungsrichtung
vor der Elektrode zu bilden. Aufgrund dieses Feldes werden Partikel,
welche entlang ihrer Strömung
das elektrische Feld der Vorelektrodeneinheit passieren, vorgelagert
zu der Elektrode, zumindest zu einem Großteil, wirksam aus dem Abgasstrom
entfernt. Partikel die ohne Vorelektrodeneinheit zur Elektrode gelangen
würden,
werden somit wirksam vor der Elektrode herausgefiltert.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Vorelektrodeneinheit so ausgebildet ist,
dass diese ein zu der Elektrode gleiches Spannungsniveau benutzt.
An der Vorelektrodeneinheit kann aber auch ein zu der Elektrode
unterschiedliches Spannungsniveau angelegt sein, welches höher oder
niedriger als das der Elektrode ist. Hiermit wird eine wirksame
Filterfunktion realisiert.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Vorelektrodeneinheit eine Vorelektrode
aufweist, welche die gleiche Polarität wie die Elektrode besitzt.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass Partikel, welche ohne
Vorelektrodeneinheit zur Elektrode gelangen würden, an der vorgelagerten
Vorelektrodeneinheit zu der Vorelektrode gelangen. Die Vorelektrode
wirkt somit als eine Art „Opferelektrode".
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Ein
Ausführungsbeispiel
sieht vor, dass die Vorelektrode als leitend verbunden mit der Elektrode ausgebildet
ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass Elektrode und Vorelektrode
die gleiche Polarität aufweisen.
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Noch
ein weiteres Ausführungsbeispiel
sieht vor, dass die Vorelektrode unterschiedlich zu der Elektrode
ausgebildet ist. Die Vorelektrode ist insbesondere hinsichtlich
der für
die Erzeugung eines elektrischen Feldes erforderlichen Parameter
unterschiedlich zu der Elektrode ausgebildet. Die Unterschiede können in
der Geometrie, dem Material, dem Herstellungsverfahren, der Oberflächenstruktur
und dergleichen ausgebildet sein. Die Vorelektrode ist in einer
bevorzugten Ausführungsform
einteilig mit der Elektrode ausgebildet. Bevorzugt ist die Vorelektrode gegenüber der
Elektrode als Verdickung ausgebildet.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass mindestens eine der Elektroden zumindest teilweise
als büschelartige
Anordnung von Drähten ausgebildet
ist, welche an einem Ende fest und an ihrem anderen Ende frei angeordnet
sind und sich bei Anlegen einer Spannung entlang der dadurch gebildeten
Feldlinien ausrichten. Durch Bewegen der Drähte können anhaftende Partikel einfach
abgeschüttelt
werden. Hierzu kann eine Spannung mehrfach hintereinander in kurzen
Abständen
angelegt werden, so dass die Drähte
sich entsprechend bewegen und Partikel abschütteln.
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Das
Heizungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von
Energie mittels Verbrennen von einem Energieträger wie Biomasse mit einer
Feinstaub emittierenden Heizungsanlage, wie einer Biomasse-Heizungsanlage,
zum Verbrennen des Energieträgers,
wobei partikelbeinhaltende Abgase entstehen, und mit einem elektrostatischen Abscheider
in einer Abgasleitung, umfassend einen Strömungskanal mit einer Kanalwandung
und einem Kanalinneren, durch welchen das partikelbeinhaltende Abgas
in einer Strömungsrichtung
strömt,
eine sich in dem Kanalinneren im Wesentlichen in Strömungsrichtung
erstreckende Elektrode und eine Elektrodenzuführung, um die Elektrode zu
speisen, wobei die Elektrodenzuführung
mit einem Isolator zumindest teilweise ummantelt ist, vorgesehen
ist, dass der elektrostatische Abscheider gemäß dem erfindungsgemäßen elektrostatischen
Abscheider ausgebildet ist, mit einem Partikelabweisemittel, welches verhindert,
dass sich Partikel des Abgases an der Elektrode ablagern.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren zur Reduzierung
von Ablagerungen von Partikeln eines Abgasstroms an einer ein elektrisches
Feld erzeugenden Elektrode eines elektrostatischen Abscheiders eines
Heizungssystems, umfassend die Schritte Erzeugen eines elektrischen
Feldes zwischen einer Kanalwandung und der Elektrode, um die entlang
der Elektrode strömenden
Partikel entlang der Feldlinien aus dem Abgasstrom zu bewegen, vorgesehen
ist, dass weiter der Schritt umfasst ist: Erzeugen eines elektrischen
Vorfeldes, um Partikel, die sich in dem elektrischen Feld zu der
Elektrode bewegen, vorgelagert entlang von Feldlinien des elektrischen
Vorfeldes zu einer Vorelektrode zur Erzeugung des elektrischen Vorfeldes
zu bewegen.
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In
einer Ausführungsform
umfasst das Verfahren weiter den Schritt: Bewegen mindestens einer der
Elektroden, um an der entsprechenden Elektrode anhaftende Partikel
abzuschütteln.
Die Bewegung kann rotatorisch, translatorisch (z. B. vibrierend)
oder als Kombination davon erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Bewegung
ruckartig.
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Mit
dem erfindungsgemäßen elektrostatischen
Abscheider, dem erfindungsgemäßen Heizungssystem
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden insbesondere die folgenden Vorteile realisiert:
Eine
Vermeidung bzw. Reduzierung von Feinstaubablagerungen auf der Elektrode
wird realisiert. Damit die positiv geladenen Partikel im Abgasstrom
sich nicht auf der Elektrode ablagern können, müssen sie aus der Abgasströmung entfernt
werden. Dies geschieht vorliegend durch ein zweites elektrisches (Vor-)
Feld stromaufwärts
vor der Elektrode. Dieses kann durch eine getrennte Hochspannungszuführung auf
einem anderen Spannungsniveau wie jenes der (Mittel-) Elektrode
realisiert werden. Die Polarität der
(Mittel-)Vorelektrode des Vorfeldes wird dabei vorzugsweise identisch
wie die der nachgeschalteten Mittel- oder Corona-Elektrode gewählt. Abhängig von der
Strömungsgeschwindigkeit
bzw. der Geometrie der Einheit Elektrode-Abgasrohr, welche auch
als Aufladungseinheit bezeichnet wird, existiert ein optimaler Abstand
zwischen Corona- und Vorelektrode bzw. deren optimale Geometrie
(Länge,
Breite, Querschnitt etc.). Stromaufwärts zur Aufladungseinheit ist ein
metallischer Körper,
der zum Beispiel als Verdickung der Elektrode ausgebildet sein kann,
elektrisch leitend mit der Elektrode verbunden. Der Körper liegt daher
auf demselben Spannungsniveau wie die Elektrode. Durch eine entsprechende
Dimensionierung des Körpers
bzw. der Elektroden kann erreicht werden, dass an dem Körper oder
der Vorelektrode zuverlässig
alle aus dem Verbrennungsprozess stammenden positiv geladenen Partikel
abgeschieden werden. Der Körper
oder die Vorelektrode, welche somit als „Opfer-Elektrode" fungiert, bietet
bevorzugt eine viel größere Ablagerungsfläche als
die Mittelelektrode der Aufladungseinheit. Dadurch kann die maximale
Betriebszeit des elektrostatischen Abscheiders bis zu Funktionseinschränkungen
und somit einem nächsten
Wartungsabschnitt verlängert werden.
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Eine
automatisierte Entfernung von Verunreinigungen auf der Hochspannungselektrode
wird realisiert. Trotz des elektrischen Vorfeldes kann es zu Feinstaubablagerungen
auf der Elektrode kommen. Diese lassen sich automatisiert entfernen.
Es hat sich gezeigt, dass statt einer massiven drahtförmigen Elektrode
auch ein Büschel
aus feinen Drähtchen
bei Anlegen einer Hochspannung einen ausreichend hohen Corona-Strom
erzeugt. Die feinen Drähte
sind ausreichend beweglich, so dass sie bei Aufschalten der Hochspannung
den elektrischen Feldlinien folgen. Bei Ausschalten der Hochspannung
folgen die Drähte
wieder der Gravitation. Durch entsprechendes Schalten bewegen sich
die Drähte
hin und her. Diese Bewegung reicht aus, um den locker anhaftenden
Feinstaub abzuschütteln.
Falls die Bewegung in der Gasströmung
nicht ausreichend ausgeprägt
erfolgt, so kann auch bei Stillstand des Abgasventilators mehrmals
automatisiert die Hochspannung ein- und ausgeschaltet werden. Die feinen
Drähte
unterliegen im aggressiven Plasma der Corona natürlich auch einem erhöhten chemischen
und physikalischen Verschleiß.
Durch entsprechend angepasste Geometrie- und Materialauswahl wird
das Optimum zwischen Ausbildung eines ausreichend hohen Corona-Stroms,
der elektrostatischen Beweglichkeit und chemisch-physikalischer
Beständigkeit
eingestellt.
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Der
erfindungsgemäße elektrostatische
Abscheider weist in einem Abgassystem einen minimalen Strömungswiderstand
auf, welcher sich auch bei steigender Beladung durch anhaftende
Partikeln nur geringfügig
und langsam erhöht.
Elektrostatische Abscheider weisen eine relativ große Aufnahme-Kapazität für abgeschiedenen
Feinstaub des Partikelstroms auf. Bei langsamen Strömungsgeschwindigkeiten
des Abgasstroms und genügend
langen Abscheidestrecken für
den Feinstaub, verfügen
elektrostatische Abscheider für
submikrone Partikel über eine
Abscheideeffizienz > 90%.
Aus den zuvor ausgeführten
Gründen
werden elektrostatische Abscheider deshalb häufig für die Abgasreinigung von Heizungssystemen
wie einer Pellet-Heizanlage, anderen Biomasse-Heizanlagen oder Ölbrennern eingesetzt. Das Aufrechterhalten
des für
die Aufladung der Partikel nötigen
Corona-Stroms auch nach mehreren Betriebsstunden stellt eine technische
Schwierigkeit bei der Ausführung
des elektrostatischen Abscheiders dar. Das erfindungsgemäße Freihalten
der auf Hochspannungspotential liegenden Mittelelektrode verlängert die
maximale Betriebszeit des elektrostatischen Abscheiders bis zur
nächsten
Wartung entscheidend.
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Das
elektrische Vorfeld gleicher Polarität aber von optimiertem Spannungsniveau,
welches stromaufwärts
zur eigentlichen Aufladeeinheit angeordnet ist, entfernt bei geeigneter
Wahl der Geometrie zuverlässig
alle bereits geladen aus dem Verbrennungsprozess stammenden Feinstaubpartikel.
Dadurch wird die Elektrode der Aufladungseinheit zuverlässig von
Feinstaub freigehalten. In einer Ausführungsform ist die Vorelektrode
als Verlängerung
der Aufladungselektrode um ein dickeres Endstück entgegen der Strömungsrichtung
des Abgases ausgebildet. Dieses Endstück dient als „Opferelektrode" mit einer sehr viel
größeren Beladungskapazität für geladene
Feinstaubpartikel als die (Mittel-) Elektrode.
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Das
automatisierte Reinigungskonzept für die Corona-Elektrode wirkt
wie folgt: In zahlreichen Versuchen hat sich gezeigt, dass der Feinstaub
aus zum Beispiel der Holzverbrennung sehr locker an der Corona-Elektrode
haftet. Die durch das Ausrichten der Drähte im elektrostatischen Feld
erzwungene Bewegung der Elektrode, oder Teilen davon, ist ausreichend
um den Feinstaub abzuschütteln.
Dieses Bewegen lässt
sich einfach automatisieren.
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Die
Zeichnungen stellen mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung dar und zeigen in den Figuren:
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1 schematisch
einen Längsquerschnitt durch
eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen elektrostatischen
Abscheiders,
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2A–B
schematisch in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer büschelartigen Elektrode,
einmal ohne elektrisches Feld (2A), einmal mit angelegtem
elektrischen Feld (2b), und
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3A–B
schematisch in einer Draufsicht das Ausführungsbeispiel gemäß 2A und 2B.
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1 zeigt
schematisch einen Längsquerschnitt
durch eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen elektrostatischen
Abscheiders 1. Der elektrostatische Abscheider 1 ist
in einer Abgasleitung 2 (nur teilweise dargestellt) einer
hier nicht dargestellten Abgasreinigungsanlage angeordnet und umfasst
einen Strömungskanal 3.
Der Strömungskanal 3 ist
als rohrförmiger
Abschnitt der Abgasleitung 2 ausgebildet und umfasst eine
Kanalwandung 4 und ein Kanalinneres 5. Durch den
Strömungskanal 3 strömt ein hier
durch einen Pfeil P dargestelltes, partikelbeinhaltendes Abgas in
die ebenfalls durch den Pfeil P dargestellte Strömungsrichtung. Im Inneren des
Strömungskanals 3 erstreckt
sich in Strömungsrichtung
P eine Elektrode 6, die auch als Mittelelektrode oder Coronaelektrode
bezeichnet wird. Der Strömungskanal 3 ist
bevorzugt im Querschnitt in Strömungsrichtung
P rotationssymmetrisch um eine Mittelachse A ausgebildet. Die Elektrode 6 erstreckt sich
entlang dieser Mittelachse A. Gespeist wird die Elektrode 6 über eine
Elektrodenzuführung 7,
welche mit einem Isolator 8 ummantelt ist. Zusammen mit der
Kanalwandung 4 bildet die Elektrode 6 eine Aufladeeinheit,
in welcher Partikel elektrisch aufgeladen werden können. Hierzu
bildet die Elektrode 6 mit der Kanalwandung 4 unter
Anlegen einer Hochspannung ein elektrisches Feld aus, dessen Feldlininen
im Wesentlichen radial zu der Elektrode 6 bzw. der Kanalwandung 4 verlaufen,
im Wesentlichen quer, genauer rechtwinklig, zur Strömungsrichtung
P. In Strömungsrichtung
P vorgeschaltet zu der Elektrode 6 ist eine Vorelektrodeneinheit 9 mit
einer Vorelektrode 10 angeordnet. Diese Vorelektrodeneinheit 9 weist
die gleiche Polarität
wie die Elektrode 6 auf, jedoch auf einem anderen Spannungsniveau.
In der vorliegenden 1 ist die Vorelektrode 10 elektrisch
leitend mit der Elektrode 6 verbunden, wobei in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
die Vorelektrode 10 in der Form unterschiedlich zu der
Elektrode 6, genauer als Verdickung der Elektrode 6 ausgebildet
ist. Die Vorelektrode 10 bildet mit dem entsprechenden
Abschnitt der Kanalwandung 4 bei Anlegen einer Spannung
ein entsprechendes Vorfeld aus. In diesem Vorfeld werden Partikel,
welche ohne das Vorfeld zu der Elektrode 6 gelangen würden, zu
der Vorelektrode 10 gelenkt. Die Vorelektrode 10 weist
eine größere Aufnahmekapazität gegenüber der
Elektrode 6 durch ihre größere Oberfläche auf. Auf diese Weise ist
eine längere
Betriebsdauer des elektrostatischen Abscheiders 1 gewährleistet.
In 2 und 3 ist eine Ausführungsform
einer Elektrode 6 bzw. 10 dargestellt, mit welcher
anhaftende Partikel von der Elektrode 6 bzw. 10 entfernt
werden können.
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2A–B
zeigen schematisch in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel
einer büschelartigen
Elektrode 6 bzw. 10, einmal ohne elektrisches Feld
(2A), einmal in einem bestehenden
elektrischem Feld (2B). Die büschelartig
ausgebildete Elektrode 6, 10 weist mehrere elektrisch
leitende Drähte 11 auf.
Die Drähte 11 sind
an einem ihrer Enden fest in einer Halterung 12 eingespannt.
Das andere, gegenüberliegende
Ende der Drähte 11 ist
frei. In 2A liegt kein elektrisches
Feld an. Die Drähte 11 richten
sich gemäß dem Gravitationsfeld
aus. In 2B liegt ein elektrisches
Feld an. Entsprechend richten sich die elektrisch leitenden Drähte 11 gemäß den Feldlinien
dieses erzeugten Felds aus. Durch Schalten des elektrisches Feldes,
bzw. einer entsprechenden Spannung, lassen sich somit die Drähte 11 der
Elektrode 6, 10 bewegen. Aufgrund dieser Bewegung
lassen sich an den Drähten 11 anhaftende
Partikel abschütteln.
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3A und 3B zeigen
schematisch in einer Draufsicht das Ausführungsbeispiel gemäß 2A bzw. 2B.
In 3A ist ein Zustand ohne erzeugtes elektrisches
Feld zu sehen, die Ausrichtung der Drähte 11 lässt diese
in dieser Darstellung nicht erkennen. In 3B hingegen
liegt ein elektrisches Feld an und die Drähte 11 richten sich
gemäß den radial
von der Elektrode 6, 10 verlaufenden Feldlinien des
Feldes aus.