DE102008005198A1 - Aerosols separation method for industrial process, involves electrostatic separation of aerosols in electrically conducting regions in wind direction after inserting aerosols in air mass by high voltage loads and high voltage wires - Google Patents

Aerosols separation method for industrial process, involves electrostatic separation of aerosols in electrically conducting regions in wind direction after inserting aerosols in air mass by high voltage loads and high voltage wires Download PDF

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Abstract

The method involves electrostatic separation of aerosols (10) in electrically conducting regions in a wind direction after inserting the aerosols in an air mass by high voltage loads and high voltage guiding wires, and applying the air mass with the aerosols without air movement in a cleaning system. The aerosols with larger areas are separated to achieve complete separation of spreading emission. The electrically conducting regions are positioned parallel to the wind direction. An independent claim is also included for a device for separation of aerosols from diffuse sources.

Description

Technisches Gebiet:Technical area:

Vorrichtung und Verfahren welches innerhalb einer sich frei bewegenden Luftmasse, mittels einer aufgegebenen hohen elektrischen Ladung, zur Abscheidung von Aerosolen aus der Luftmasse führt.contraption and method which within a freely moving air mass, by means of a high charged electric charge, for deposition of aerosols from the air mass leads.

Die Abscheidung erfolgt durch Ablagerung der geladenen Teilchen an einer elektrisch leitenden Oberfläche, welche Bauart bedingt der freien Luftbewegung fast keinen Widerstand leistet.The Deposition takes place by deposition of the charged particles on one electrically conductive surface, which type requires almost no resistance to the free movement of air guaranteed.

Das Verfahren ermöglicht eine kostengünstige Reinigung der Luftmasse von Aerosolen bzw. Staub, Feinstaub und Nebeltröpfchen.The Procedure allows a cost-effective Cleaning the air mass of aerosols or dust, fine dust and Fog droplets.

Gerade große diffuse Emissionsquellen sind mit dem vorgestellten Verfahren gut von Aerosolen zu befreien. Besonders ist die Möglichkeit zu sehen, dass eine Einhausung bzw. aktive Absaugung der Emissionsfläche mit dem vorgestellten Verfahren vermieden werden kann.Just size diffuse emission sources are good with the presented method to get rid of aerosols. Especially the opportunity to see that one Housing or active extraction of the emission surface avoided by the proposed method can be.

Alle industriellen Prozesse mit offenen Staubquellen sowie kurzzeitige hohe Aerosolemissionen durch Arbeitsmaßnahmen an wechselnden Orten können mit dem vorgestellten Verfahren in Ihrer Emissionsausbreitung reduziert werden.All industrial processes with open dust sources as well as short-term high aerosol emissions due to work in changing locations can reduced with the presented procedure in your emission spread become.

Das Verfahren ist aber auch zur Verbesserung der Luftqualität hinsichtlich Geruch und Hygiene geeignet.The However, procedure is also to improve the air quality in terms Odor and hygiene suitable.

Am beispielhaften Fall der Reinigung einer freien Luftströmung aus einem Staub emittierenden Industrieprozess soll das Verfahren beschrieben werden und Vorrichtungen zu dessen Anwendung gezeigt werden. Das Verfahren ist aber keinesfalls darauf beschränkt.At the exemplary case of cleaning a free flow of air a process emitting dust will describe the process and devices are shown for its application. The Procedure is by no means limited to this.

Stand der Technik:State of the art:

Technische Verfahren und Vorrichtungen zur Abtrennung von Aerosolen aus einer Luftmasse sind in großer Zahl vorhanden. Es gibt sie für verschiedenste Aufgaben und in jeder DimensionTechnical Process and devices for separating aerosols from a Air masses are in great Number available. They exist for different tasks and in every dimension

Beispielhaft sollen Filtration und Elektrofilter erwähnt sein.exemplary should be mentioned filtration and electrostatic precipitators.

In den genannten Fällen sollen kleine und kleinste Partikel, welche in einer Luftmasse schweben, aus dieser entfernt werden.In the cases mentioned should small and smallest particles, which float in an air mass, be removed from this.

Das Verfahren der Filtration benötigt einen erheblichen Energieaufwand, aufgrund der Verfahrens bedingt notwendigen Druckdifferenz der Luftmasse vor und nach dem Filter.The Method of filtration needed a considerable amount of energy, due to the method conditional necessary pressure difference of the air mass before and after the filter.

Aus diesem Grunde ist die Filtration für die Reinigung einer frei bewegten Luftmasse ungeeignet.Out For this reason, the filtration is free for the purification of one unsuitable for moving air mass.

Einzig der Elektrofilter arbeitet nahezu ohne Druckdifferenz und wird daher sehr erfolgreich auch für größte Luftströmungen eingesetzt. Alle Bekannten Anwendungen sind immer nur für umfasste bzw. kanalisierte Luftströmungen dimensioniert bzw. ausgeführt.Only the electrostatic filter works almost without pressure difference and therefore becomes very successful also for largest air currents used. All known applications are always limited or channeled airflows dimensioned or executed.

Ziel der Vorgestellen Erfindung ist es, eine frei bewegte Luftmasse – in welcher sich zu entfernende Aerosole befinden – mit einem Minimum an Energie und baulichen Maßnahmen zu reinigen, bzw. das Aerosol aus der Luftmasse zu entfernen.aim the Vorgestellen invention is a free moving air mass - in which aerosols to be removed - with a minimum of energy and structural measures to clean or to remove the aerosol from the air mass.

Hierzu wird die Wirkungsweise eines Elektrofilters in neuartiger Weise eingesetzt.For this the mode of action of an electrostatic precipitator becomes novel used.

Dies wird an einer beispielhaften Vorrichtung gezeigt und gelingt auf die folgende erfinderische Weise.This is shown on an exemplary device and succeeds the following innovative way.

Funktionsweise:Functionality:

Das vorgestellte Verfahren nutzt die Möglichkeit der bekannten Funktionsweise eines Elektrofilters. Eine Luftmasse kann damit ohne hohe Druckdifferenzen von Stäuben befreit werden. Als erfinderisch wird es gesehen diese Möglichkeit durch eine veränderte Bauform auch für frei bewegte Luftmassen nutzbar zu machen.The presented method uses the possibility of the known operation an electrostatic precipitator. An air mass can thus without high pressure differences of dusts be freed. As inventive it is seen this possibility through a changed Design also for to use freely moving air masses.

Durch eine deutliche Reduktion der Kontaktlänge (Breite) der Abscheideflächen (3) kann die Bautiefe der erfinderischen Vorrichtung deutlich reduziert werden. Eine ebenfalls mögliche minimalisierte Ausführung der Hochspannungsführenden Ladungselektroden (1), als einfacher dünner Draht unmittelbar vor den Abscheideflächen gitterartig montiert ermöglicht den Bau eines Elektrofilters mit sehr geringem Luftwiderstand.By a significant reduction of the contact length (width) of the separation surfaces ( 3 ), the depth of the inventive device can be significantly reduced. Another possible minimalized design of the high-voltage charging electrodes ( 1 ), mounted as a simple thin wire immediately before the separation surfaces grid-like allows the construction of an electrostatic precipitator with very low air resistance.

In Richtung zum Emissionsbereich geöffnete röhrenartige Abscheideflächen mit einer Inneren Hochspannungsgebenden Elektrode und kurzer Baulänge sind ebenfalls geeignet, hier aber nicht zeichnerisch dargestellt.In Direction to the emission area open tubular separation surfaces with an internal high-voltage electrode and short overall length are also suitable, but not illustrated here.

Diese erfinderische Vorrichtung hat eine deutlich flächige Bauform mit nur sehr geringer Dicke. Auch sehr langsame freie Luftströmungen fließen durch diesen Elektrofilter hindurch und nicht darüber hinweg.These inventive device has a significantly flat design with only very small thickness. Even very slow free air flows through this electrostatic precipitator through and not over it time.

Als erfinderisches Verfahren wird gesehen, diese Vorrichtung mit der Bauart definierten Einlassseite in Richtung der Staubquelle zu montieren. Eine Emission von Aerosolen wird dadurch in Windrichtung der erfinderischen Vorrichtung über diese hinaus verhindert.As an inventive method is seen, this device with the type defined inlet side in the direction of the dust source. An emission of aerosols is thereby prevented in the wind direction of the inventive device beyond this.

Durch weitere erfinderische Vorrichtungen welche kreisartig um den Emissionsbereich aufgestellt werden, kann eine Verwehung von Aerosolen völlig verhindert werden.By other inventive devices which circular around the emission area can be prevented completely, a drift of aerosols become.

Die erfinderische Vorrichtung soll in seiner Bauhöhe ausreichend groß sein um an ihrem Aufstellungsort die sich ausbreitende Staub belastete Luftmasse vollständig zu Reinigen.The inventive device should be sufficiently large in its height at their site the spreading dust laden air mass Completely to clean.

Die geringe Tiefe der erfinderischen Vorrichtung hat eine deutliche Reduzierung der Abscheideleistung gegenüber handelsüblichen Elektrofiltern zur Folge. Dieser Nachteil ist allerdings unter Beachtung der üblicherweise langsameren Windgeschwindigkeiten der freien Atmosphäre unbedeutend.The small depth of the inventive device has a clear Reduction of the separation performance compared to commercial electrostatic precipitators result. This disadvantage is however under consideration of the usual slower wind speeds of the free atmosphere insignificant.

Auch wird gesehen, daß die erfinderische Vorrichtung Bauart bedingt bevorzugt Feinstaub bzw. kleine Aerosole abscheidet. Kleinere Aerosole werden in dem elektrischen Feld schneller abgelenkt als große und gelangen somit bevorzugt auf das Abscheideblech.Also is seen that the inventive device design requires preferably fine dust or small Aerosols separates. Smaller aerosols are used in the electrical Field deflected faster than large and thus prefers on the separator sheet.

Dadurch werden gerade die sich am weitesten ausbreitenden Aerosole abgeschieden.Thereby The most spreading aerosols are being separated.

Durch die geringe Bautiefe der erfinderischen Vorrichtung gelingt es in überraschender Weise das Problem der Abreinigung der Abscheidebleche zu lösen. Das übliche „Abklopfen" der Elektrofilter kann entfallen da wechselnde Windbewegung und auch Regen in der Lage sind die Vorrichtung ausreichend zu reinigen.By The small depth of the inventive device succeeds in surprising Way to solve the problem of cleaning the Abscheidevleche. The usual "knocking" of electrostatic precipitators can be omitted because of changing wind and rain in the Location are sufficient to clean the device.

Figurencharacters

11

Gezeigt ist eine Beispielhafte Ausführung der Erfindung in Seitlicher Ansicht, rechtwinklig zur Windrichtung.Shown is an exemplary embodiment of Invention in lateral view, at right angles to the wind direction.

Die mit dem Wind (8) getragenen Partikel bzw. Aerosole (10) durchlaufen die erfinderische Vorrichtung zunächst über ein Schutzgitter (2) welches mechanisch vor der Anliegenden Hochspannung schütz. Dahinter befindet sich die Hochspannungsgebende Elektrode (1). Sie ist als Draht ausgeführt und erzeugt ein Elektrisches Feld (15) welches auch ganz oder Teilweise eine Koronare Entladung sein kann. In diesem Feld (15) werden die Aerosole (11) elektrisch geladen, dies kann mit positiver oder negativer Spannung erfolgen. Der Hochspannungsdraht ist gehalten mit den Isolatoren (4) und wird über die Verbindung (6) mit Hochspannung versorgt.The with the wind ( 8th ) carried particles or aerosols ( 10 ), the inventive device first pass through a protective grid ( 2 ) which protects mechanically against the applied high voltage. Behind it is the high-voltage electrode ( 1 ). It is designed as a wire and generates an electric field ( 15 ) which may be whole or partial coronary discharge. In this field ( 15 ), the aerosols ( 11 ) electrically charged, this can be done with positive or negative voltage. The high voltage wire is held with the insulators ( 4 ) and is transmitted via the connection ( 6 ) supplied with high voltage.

Alle Bauteile sind im Halterahmen (5) fixiert.All components are in the frame ( 5 ) fixed.

Die geladenen Aerosole (11) werden vom Wind (8) weiter getragen zur Abscheidefläche (3) und werden dort abgelagert (12). Die Abscheidefläche (3) ist hier Beispielhaft geerdet (7), sie kann aber auch eine gegensätzliche Spannung zur Hochspannungsgebenden Elektrode (1) aufweisen. Für diesen Fall muss sie Isoliert zum Rahmen (5) befestigt werden. Ein Teil der Windströmung (8) welcher über der Vorrichtung gezeigt ist, wird nicht von mitgeführten Aerosolen befreit (13).The charged aerosols ( 11 ) are blown by the wind ( 8th ) further carried to Abscheidefläche ( 3 ) and are deposited there ( 12 ). The separation surface ( 3 ) is grounded here by way of example ( 7 ), but it can also be an opposite voltage to the high-voltage electrode ( 1 ) exhibit. In this case, it must be isolated to the frame ( 5 ) are attached. Part of the wind flow ( 8th ) which is shown above the device is not freed of entrained aerosols ( 13 ).

Der durch die Vorrichtung gelaufene Wind (14) ist frei von Aerosolen.The wind passed through the device ( 14 ) is free of aerosols.

2 Gezeigt ist eine Beispielhafte Ausführung der Erfindung in Aufsicht, mit der Windrichtung, als Teilausschnitt. 2 Shown is an exemplary embodiment of the invention in plan view, with the wind direction, as a partial section.

Innerhalb der Rahmenelemente (5) ist der Hochspannungsführende Draht (1) zwischen den Isolatoren (4) mehrfach gezeigt. Zu jedem einzelnen führt die Hochspannungszuführung (6).Within the frame elements ( 5 ) is the high voltage wire ( 1 ) between the insulators ( 4 ) shown several times. For each individual leads the high voltage supply ( 6 ).

Das Schutzgitter (2) liegt rechts daneben. Das Abscheideblech (3) ist beispielhaft geerdet (7) und wird hier aus zeichnerischen Gründen mit einer übergroßen Materialdicke dargestellt. 2 zeigt deutlich, dass dem eindringenden Wind (8) fast kein Fließwiderstand entgegengesetzt wird. Er kann ungehindert die erfinderische Apparatur durchlaufen.The protective grid ( 2 ) is right next to it. The separating sheet ( 3 ) is grounded by way of example ( 7 ) and is shown here for illustrative reasons with an oversized material thickness. 2 clearly shows that the incoming wind ( 8th ) almost no resistance to flow is opposed. He can go through the inventive apparatus unhindered.

33

Gezeigt wird eine beispielhafte Anwendung des erfinderischen Verfahrens für eine Baustelle mit Erdbewegung. Mit einem Bagger (21) wird Bodenmaterial bewegt (20), wobei sich Staub (10) freisetzt und mit dem Wind (8) verweht wird.Shown is an exemplary application of the inventive method for a construction site with earthmoving. With an excavator ( 21 ) soil material is moved ( 20 ), whereby dust ( 10 ) and with the wind ( 8th ) is blown away.

Diese belastete Luftmasse gelangt in die erfinderische Vorrichtung mit dem Außenrahmen (5). Innerhalb dieses Rahmens (5) befindet sich der Draht (1) zur elektrischen Beladung der Aerosole (10). Die Abscheidefläche (3) liegt direkt dahinter, hier lagern sich die Partikel (11) ab. Die nun Partikelfreie Luftmasse (14) verlässt die Vorrichtung.This loaded air mass enters the inventive device with the outer frame ( 5 ). Within this framework ( 5 ) is the wire ( 1 ) for the electrical loading of the aerosols ( 10 ). The separation surface ( 3 ) lies directly behind, here the particles are stored ( 11 ). The now particle-free air mass ( 14 ) leaves the device.

Claims (8)

Verfahren zur Abscheidung von Aerosolen aus diffusen Quellen innerhalb einer frei bewegten Luftmasse. Dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Eintrag der Aerosole in die Luftmasse eine in Windrichtung platzierte Elektrostatische Abscheidung der Aerosole erfolgt.Process for the separation of aerosols from diffuse sources within a freely moving air mass. Characterized in that after the entry of the aerosols in the air mass is a placed in the wind direction electrostatic separation of the aerosols. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrostatische Abscheidung der Aerosole mit einer Vorrichtung erfolgt welche der frei bewegten Luftmasse fast keinen Widerstand entgegensetzt und so die mit Aerosolen belastete Luftmasse ohne aktive Luftbewegung in die Reinigungsanlage gelangen kann. Method according to claim 1, characterized that the electrostatic separation of the aerosols with a device Which of the freely moving air mass takes almost no resistance opposes and so loaded with aerosols air mass without active air movement can enter the cleaning system. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrostatische Abscheidung der Aerosole mit ausreichend großen Flächen erfolgt um eine möglichst vollständige Abscheidung der sich ausbreitenden Emissionen zu erzielen.Method according to claims 1 and 2, characterized that the electrostatic separation of the aerosols with sufficient huge Areas takes place one as possible full Capture the spread of emissions. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrostatische Beladung der frei verwehten Aerosole mittels Hochspannung beaufschlagten, flächig kombinierten, Drähten erfolgt. Diese Drähte haben vorteilhaft einen Durchmesser von weniger als 5 Millimeter. Besonders vorteilhaft sind Durchmesser weniger als 0,5 Millimeter.Apparatus for carrying out the method according to claim 1 to 3, characterized in that the electrostatic charge the free-blown aerosols acted on high voltage, flat combined, wires he follows. These wires advantageously have a diameter of less than 5 millimeters. Especially advantageous are diameters less than 0.5 millimeters. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung der elektrostatisch geladenen Aerosole auf elektrisch leitenden Flächen erfolgt, welche vorteilhaft parallel zur Windrichtung positioniert sind und geringe Dicke besitzen. Diese Flächen sind vorteilhaft weniger als 10 Millimeter dick. Besonders vorteilhaft weniger als 1 Millimeter dick. Die Abscheidebleche sind beispielhaft streifenförmig Lang (2 Meter) bei geringer Breite (0,2 Meter).Apparatus according to claim 4 for carrying out the A method according to claim 1 to 3, characterized in that the Deposition of the electrostatically charged aerosols on electric conductive surfaces takes place, which advantageously positioned parallel to the wind direction are and have small thickness. These areas are advantageously less than 10 millimeters thick. Particularly advantageous less than 1 Millimeters thick. The separator sheets are exemplarily strip-shaped long (2 meters) at a small width (0.2 meters). Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß Kombination und Ausführung der Hochspannungsdrähten und Abscheideflächen in einer flächigen Anordnung weniger als 50% der Durchlas Fläche bedecken. Vorteilhaft weniger als 10%. Besonders Vorteilhaft weniger als 1%Apparatus according to claim 4 and 5 for carrying out the Process according to claims 1 to 3, characterized in that combination and execution the high voltage wires and separation surfaces in a plane Cover less than 50% of the transmission area. Advantageous less than 10%. Particularly advantageous less than 1% Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die wiederholte Anordnung der Hochspannungsdrähte und Abscheideflächen in einem ausreichend engem Abstand zueinander erfolgt, um bei einer gegebenen Kontaktlänge der Abscheidefläche und mittlerer Windgeschwindigkeit, eine gute Abscheidung zu gewährleisten. Vorteilhaft wird gesehen, wenn zwischen den Abscheideflächen weniger als 10 cm Abstand liegen, bei einer Tiefe von 20 cm.Apparatus and method according to claim 1 to 6 characterized characterized in that the repeated arrangement of the high voltage wires and separation surfaces is at a sufficiently close distance from each other to at a given contact length the separation surface and medium wind speed to ensure good separation. Advantageous is seen when there is less than 10 cm between the separation surfaces lie, at a depth of 20 cm. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass die beschriebenen Elektrostatischen Abscheider in einer möglichst maximalen Durchlassfläche zur Emissionsstelle positioniert werden und in ausreichender Breite kombiniert, damit auch bei schwankender Windrichtung alle Emissionen erfasst werden.Apparatus and method according to claim 1 to 7 for execution of the method, characterized in that the described electrostatic Separator in one possible maximum passage area be positioned to the emission point and in sufficient width combined, so that even in fluctuating wind direction all emissions be recorded.
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