DE102008012151A1

DE102008012151A1 - Collector stage of an electrostatic precipitator for the purification of flue gas resulting from combustion processes and method of operation

Info

Publication number: DE102008012151A1
Application number: DE102008012151A
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: 2008-03-01
Filing date: 2008-03-01
Publication date: 2009-09-10
Also published as: WO2009109295A2; WO2009109295A3

Abstract

Die Kollektorstufe eines elektrostatischen Abscheiders zur Reinigung von aus Verbrennungsprozessen entstandenem Rauchgas besteht aus einer Kollektorstufe mit mindestens einem Kollektorrohr, in dem eine mindestens einwendelige Bürste drehbar gelagert sitzt. Die Bürste besteht aus einem zentralen, koaxial zum Kollektorrohr sitzenden Stab oder Rohr, auf dessen äußerer Mantelfläche radial zur Wendelachse abstehende Bürstendrähte sitzen, die mit ihrem freien Ende die Innenwand des Kollektorrohres streifend berühren, so dass bei Drehung der Bürste auf der Innenwand des Kollektorrohres abgelagerte Partikel weggebürstet werden. Das Kollektorrohr und die Bürste liegen an einem gemeinsamen elektrischen Bezugspotential.The collector stage of an electrostatic precipitator for the purification of flue gas resulting from combustion processes consists of a collector stage with at least one collector tube in which an at least one coiled brush is mounted rotatably mounted. The brush consists of a central, sitting coaxially to the collector tube rod or tube, sitting on the outer surface radially projecting to the coil axis brush wires touching the inner wall of the collector tube grazing with its free end, so that deposited upon rotation of the brush on the inner wall of the collector tube Particles are brushed off. The collector tube and the brush are located at a common electrical reference potential.

Description

Die Erfindung betrifft die Kollektorstufe eines elektrostatischen Abscheiders und ein Verfahren zum Betreiben derselben. Die Einrichtung besteht aus einem elektrostatischen Abscheider mit einer Ionisierungsstufe und einer gasstromabwärts folgenden Kollektorstufe in einem Abschnitt eines Kanals zur Gasführung.The The invention relates to the collector stage of an electrostatic precipitator and a method of operating the same. The facility consists of an electrostatic precipitator with an ionization stage and a gas downstream collector stage in one Section of a channel for gas guidance.

Es werden Rauchgase aus Verbrennungskammern, Holzöfen oder sonstigen Holzverbrennungseinrichtungen, die für die Erwärmung eingesetzt werden, behandelt. Im elektrostatischen Abscheider wird das zu reinigende Rauchgas in die Ionisierungsstufe eingeleitet und durch das elektrische Feld zwischen einer Hochspannungselektrode und einer auf einem Bezugspotential, meist Erdpotential, liegenden Elektrode geströmt, in dem die Partikel über Koronaentladung an der Hochspannungselektrode elektrisch geladen werden. Beim Weiterströmen in die Kollektorstufe werden die Partikel dort auf der auf Bezugspotential liegenden Oberfläche abgeschieden und elektrisch neutralisiert, wobei elektrische Kräfte durch Raumladungsbildung aus geladenen Partikeln nach Austritt aus der Ionisierungsstufe und im Kollektorbereich die Ablagerung zusätzlich begünstigen.It are flue gases from combustion chambers, wood stoves or other wood burning equipment necessary for heating used, treated. In the electrostatic precipitator is introduced the flue gas to be cleaned in the ionization stage and by the electric field between a high voltage electrode and one lying on a reference potential, usually ground potential Electrode flowed in which the particles via corona discharge be electrically charged at the high voltage electrode. When continuing to flow in the collector stage, the particles are there on the reference potential deposited surface and electrically neutralized, wherein electric forces are charged by space charge formation Particles after exiting the ionization stage and in the collector area additionally favor the deposit.

Elektrostatische Abscheider werden ganz allgemein zur Gasreinigung eingesetzt. Das Verfahren der Aerosolaufsammlung in einem elektrostatischen Abscheider mit Raumladungsausbildung beruht auf der Partikelladung in einer Koronaentladung und der Abscheidung unipolar geladener Partikel entsprechend dem Feld ihrer eigenen Raumladung. Der Mechanismus der Abscheidung über Raumladung ist in: „J. R. Melcher, K. S. Sachar, E. P. Warren, Overview of Electrostatic Devices for Control of Submicrometric Particles, Proceedings of the IEEE, vol. 65, No. 12, 1977, p. 1659–1669” beschrieben.Electrostatic separators are generally used for gas purification. The method of aerosol collection in an electrostatic precipitator with space charge formation is based on the particle charge in a corona discharge and the deposition of unipolar charged particles corresponding to the field of their own space charge. The mechanism of deposition via space charge is in: JR Melcher, KS Sachar, EP Warren, Overview of Electrostatic Devices for Control of Submicrometric Particles, Proceedings of the IEEE, vol. 65, no. 12, 1977, p. 1659-1669 " described.

Die Entwicklung und Anwendung der Raumladungsabscheider zur Aufsammlung von Partikeln aus Verbrennungsgasen wird in der CH 649 645 vorgestellt. In dem elektrostatischen Abscheider gelan gen die Verbrennungsgase durch den Ionisierer, in dem die Partikel in einer Koronaentladung geladen werden. Die Koronaentladung wird an der scharfen Kante der Hochspannungselektrode gebildet. Der Gaskanal ist geerdet. Die geladenen Partikel werden auf der inneren Oberfläche des Gasrohrs, dem Kollektorrohr, abgeschieden und gesammelt, hauptsächlich stromabwärts der Ionisierungsstufe.The development and application of the space charge separator for the collection of particles from combustion gases is in the CH 649 645 presented. In the electrostatic precipitator gelan conditions the combustion gases through the ionizer, in which the particles are charged in a corona discharge. The corona discharge is formed at the sharp edge of the high voltage electrode. The gas duct is grounded. The charged particles are deposited and collected on the inner surface of the gas tube, the collector tube, mainly downstream of the ionization stage.

Die Gestalt der Hochspannungselektrode, des Hochspannungsisolators und der Kollektorstufe eines Raumladungsabscheiders werden beispielsweise in der DE 10 2004 039 118 beschrieben und diskutiert:
Partikel werden geladen und im ersten Ladungsfeld abgeschieden;
Der Rest der Partikel gelangt durch das zweite Ladungsfeld und die geladenen Partikel werden unter dem Einfluss der Aerosolraumladung auf der inneren Oberfläche der Wände der Abscheiderkammer, durch die das Verbrennungsgas gelangt, abgeschieden und gelangt dann aus dem Abscheider raus.The shape of the high voltage electrode, the high voltage insulator and the collector stage of a space charge separator, for example, in the DE 10 2004 039 118 described and discussed:
Particles are charged and deposited in the first charge field;
The remainder of the particles pass through the second charge field and the charged particles are deposited under the influence of the aerosol space charge on the inner surface of the walls of the separator chamber through which the combustion gas passes and then exit the separator.

Aus der US 4,675,029 ist zu entnehmen, dass ein Schadstoffentfernungsgerät bzw. ein Wärmetauschergerät aus mehreren ausgerichteten Durchgängen besteht. Negativ geladene Scheibenelektroden sind in röhrenförmigen Elektroden positioniert. Teilweise verbrannte Kohlenwasserstoffe und Feuchtigkeit in den Emissionsprodukten werden negativ geladen, während sie durch die röhrenförmige Elektrode gelangen, um auf ihrer Innenoberfläche abgeschieden zu werden. Umgebungsluft wird durch die Durchgänge zwischen den röhrenförmigen Elektroden geleitet, um Wärme von den Emissionskomponenten aufzunehmen, wobei die erwärmte Luft von dem Gerät entnommen wird. Die elektrostatische Abscheidung von Material auf den röhrenförmigen Elektroden entfernt nicht nur ungewünschtes Material von den Emissionskomponenten, sondern verstärkt auch den Wärmetausch mit der Umgebungsluft, die durch das Gerät gelangt.From the US 4,675,029 It can be seen that a pollutant removal device or a heat exchanger device consists of several aligned passages. Negatively charged disc electrodes are positioned in tubular electrodes. Partially burnt hydrocarbons and moisture in the emissions products are negatively charged as they pass through the tubular electrode to be deposited on its inner surface. Ambient air is passed through the passages between the tubular electrodes to receive heat from the emission components, with the heated air removed from the device. The electrostatic deposition of material on the tubular electrodes not only removes unwanted material from the emission components, but also enhances heat exchange with the ambient air passing through the device.

Die Analyse der Entwicklung zeigt, dass der Gebrauch nasselektrostatischer Abscheider zur Abscheidung von Partikel aus Holz öfen kompliziert ist, hauptsächliche wegen der hohen Abgastemperatur, wegen der hohen Kosten der elektrostatischen Abscheider und wegen der Reinigung von Abwasser.The Analysis of the development shows that the use of wet electrostatic Separators for the separation of particles from wood stoves complicated is due mainly because of the high exhaust gas temperature the high cost of electrostatic precipitators and because of the Purification of wastewater.

Das Problem der trockenelektrostatischen Abscheider besteht in der notwendigen Reinigung der Abscheideelektroden. Stellt man den Vergleich zwischen dem konventionellen und dem elektrostatischen Abscheider mit Raumladung an, gelangt man zu der Ansicht, dass der elektrostatische Abscheider mit Raumladung Vorteile hat, insbesondere beim Austauschen und Reinigen des Kollektors, weil letzterer von der Ionisierungsstufe getrennt ist.The Problem of dry electrostatic precipitator consists in the necessary Cleaning the separation electrodes. If you put the comparison between the conventional and the electrostatic precipitator with space charge on, one arrives at the view that the electrostatic precipitator with Space charge has advantages, especially when replacing and cleaning of the collector because the latter is separated from the ionization stage is.

Der Kollektor der bekannten elektrostatischen Abscheider braucht Austausch und Reinigung, d. h. Reinigung des Kanals oder des Kanalrohrs, der Röhrenbündel und der Kollektorkammer. Deshalb muss der elektrostatische Abscheider oft abgeschaltet, geöffnet und geschlossen werden. Das erhöht die Betriebskosten des Abscheiders. Kompliziert den Aus- und Einbau der Einheit wie auch die Einstellung der Ionisierungsstufe und der Kollektorstufe.Of the Collector of the known electrostatic precipitator needs replacement and cleaning, d. H. Cleaning the duct or sewer pipe, the tube bundle and the collector chamber. Therefore, the electrostatic precipitator often shut down, opened and closed. The increases the operating costs of the separator. Complicated the removal and installation of the unit as well as the setting of the ionization stage and the collector stage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Reinigung des Rauchgases von Verbrennungsvorgängen, insbesondere von Verbrennungsöfen industrieller als auch privathaushaltlicher Art, die eingebaut, auch nachträglich in eine bestehende Heizanlage eingebaut werden kann. Die Einrichtung soll zuverlässig arbeiten und wartungsarm sein und eine Wartung über den einfachen Zugang leicht ermöglichen.The invention is based on the object, a device for cleaning the flue gas of combustion processes, especially of incinerators industrial as well as privathaushaltli which can also be retrofitted into an existing heating system. The device should work reliably and be low maintenance and easily enable maintenance via easy access.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und den Verfahrensschritten nach Anspruch 11 gelöst. Nach Anspruch 1 besteht die Kollektorstufe des elektrostatischen Abscheiders zur Reinigung von aus Verbrennungsprozessen entstandenem Rauchgas, wobei der Abscheider aus einer Kollektorstufe mit mindestens einem Kollektor in Form eines Kollektorrohres mit kreisförmig lichtem Querschnitt besteht. In ihm sitzt eine wendelförmige Bürste mit mindestens einem vollen Gang drehbar gelagert. Die Bürste besteht dabei aus einem zentralen, koaxial zum Kollektorrohr sitzenden Stab oder Rohr, auf dessen äußerer Mantelfläche radial zur Wendelachse abstehende Bürstendrähte büschelartig sitzen, die mit ihrem freien Ende das Kollektorrohr berühren und die Innenwand bei Drehung der Bürste abbürsten.The The object is achieved by the characterizing features of claim 1 and the method steps of claim 11. To Claim 1 is the collector stage of the electrostatic precipitator for cleaning flue gas produced from combustion processes, wherein the separator from a collector stage with at least one Collector in the form of a collector tube with a circular shape consists of a light cross section. In it sits a helical one Brush rotatably mounted with at least one full gear. The brush consists of a central, coaxial with the Collector pipe sitting rod or pipe, on the outer Lateral surface radially to the helical axis protruding brush wires tuft-like sitting, with their free end the collector tube Touch and the inner wall when turning the brush brush off.

Zumindest die Innenwand des Kollektorrohrs und die darin sitzende Bürste liegen an einem gemeinsamen elektrischen Bezugspotential, meist Erdpotential.At least the inner wall of the collector tube and the brush seated therein are at a common electrical reference potential, usually Ground.

Nach Anspruch 11 besteht das Verfahren zum Betreiben der Kollektorstufe des elektrostatischen Abscheiders aus folgenden Verfahrensschritten:
Die in einer Koronaentladung des Ionisierers elektrisch geladenen Partikel des Rauchgases werden in die Kollektorstufe eingeströmt, in dem sich teilweise die elektrisch geladenen Partikel an der sich auf einem elektrischen Bezugspotential befindenden inneren Oberfläche ablagern und elektrisch neutralisiert werden; und teilweise die strömenden, elektrisch geladenen Partikel eine Raumladungswolke im Kollektor bilden, aus der die elektrisch geladenen Partikel auf die sich auf dem elektrischen Bezugspotential befindende innere Oberfläche hin elektrisch beschleunigen, bzw. darauf zu triften. Auch diese werden und beim Auftreffen und Ablagern darauf elektrisch neutralisiert.According to claim 11, the method for operating the collector stage of the electrostatic precipitator consists of the following process steps:
The particles of the flue gas which are electrically charged in a corona discharge of the ionizer are flowed into the collector stage, in which the electrically charged particles are partly deposited on the internal surface located on an electrical reference potential and are electrically neutralized; and, in part, the flowing, electrically charged particles form a space charge cloud in the collector from which the electrically charged particles electrically accelerate toward or drip onto the inner surface located at the electrical reference potential. These are also electrically neutralized upon impact and deposition.

Die wendelförmige Bürste wird in jedem Kollektorrohr während der Gasströmung ständig oder nur in vorgebbaren Zeitabständen gedreht, damit die auf der inneren Oberfläche des jeweiligen Kollektorrohrs abgelagerten und elektrisch neutralisierten Partikel abgebürstet und zu dem am tiefsten liegenden Bereich eines Kollektors hingebürstet werden. Die auf der wendelförmigen Bürste selbst abgelagerten und elektrisch neutralisierten Partikel fallen über die Reinigung der Bürste an der Schiene zur diesem am tiefsten liegenden Bereich hin ab.The Helical brush is in each collector tube during the gas flow constantly or only rotated at predetermined intervals, so that on the inner surface of the respective collector tube deposited and electrically neutralized particles brushed off and brushed to the lowest area of a collector become. The on the helical brush itself deposited and electrically neutralized particles fall over cleaning the brush on the rail to this lowest lying down area.

Die Innenwand des Kollektorrohrs wird über die Bürste frei gebürstet. Durch den dortigen Wärmeübergang durch das Kollektor rohr und durch die Wand zur Umgebung stellt sich ein Temperaturgefälle vom Zentrum des Kollektorrohrs her ein, über das zusätzlich in dieser Zone schwebende Partikel zur Innenwand des Kollektorrohrs hin thermophoretisch beschleunigt werden. Diese Trift der Partikel, ob geladen oder neutral, durch Thermophorese wird letztlich durch den Druckgradienten bewirkt, der durch den Temperaturgradienten erzeugt wird.The Inner wall of the collector tube is over the brush brushed free. By the local heat transfer through the collector tube and through the wall to the environment arises a temperature gradient from the center of the collector tube ago on, in addition to floating in this zone Particles are thermophoretically accelerated toward the inner wall of the collector tube become. This drift of particles, whether charged or neutral, through Thermophoresis is ultimately caused by the pressure gradient which is generated by the temperature gradient.

In den Unteransprüchen 2 bis 10 sind technische Maßnahmen beschrieben, die einen Langzeitbetrieb vorteilhaft unterstützen. So ist nach Anspruch 2 an der Innenwand des Kollektorrohrs über höchstens den axialen Längenbereich der Bürste mindestens eine Schiene zur Reinigung der Bürste beim Drüberstreifen angebracht.In the dependent claims 2 to 10 are technical measures described that support a long-term operation advantageous. Thus, according to claim 2 on the inner wall of the collector tube via at most the axial length range of the brush at least one rail for cleaning the brush when Drüberstreifen appropriate.

Nach Anspruch 3 ragt die Schiene mit höchstens einem Fünftel des lichten Durchmessers d des Kollektorrohrs in das Innere des Kollektorrohrs.To Claim 3 protrudes the rail with a maximum of one-fifth of the clear diameter d of the collector tube in the interior of the Collector tube.

Nach Anspruch 4, ist der lichte Querschnitt zwischen zwei Gängen in der wendelförmigen Bürste mindestens gleich dem lichten Querschnitt des Kollektorrohrs. Dadurch wird ein Gasströmungsabbruch im Kollektor vermieden und die Kaminwirkung bleibt aufrechterhalten. Gegebenenfalls müsste ein Gebläse im Gasführungskanal den Gasstrom unterstützen oder gar erzwingen.To Claim 4, is the clear cross section between two courses at least equal in the helical brush the clear cross section of the collector tube. This will cause a gas flow break in the Collector avoided and the chimney effect is maintained. If necessary, a fan in the gas guide channel would have support or even force the gas flow.

Nach Anspruch 5 ist die innere Oberfläche des Kollektorrohrs und/oder die Oberfläche der Bürste mit einem katalytischen Material bedeckt sind.To Claim 5 is the inner surface of the collector tube and / or the surface of the brush with a catalytic Material are covered.

Nach Anspruch 6 setzt an mindestens einer Stirn des Stabes oder des Rohres ein Handantrieb oder ein Motorantrieb an.To Claim 6 sets at least one end of the rod or tube a manual drive or a motor drive.

Nach Anspruch 7 sitzt im Bereich der tiefsten Einbaulage des Kollektors oder des Kollektorrohres eine zugängliche Auffangwanne, oder es befindet sich dort eine Zugangsklappe.To Claim 7 sits in the region of the lowest installation position of the collector or the collector tube an accessible drip tray, or there is an access door there.

Nach Anspruch 8 umgibt der Kollektor die Ionisierungsstufe des elektrostatischen Abscheiders koaxial.To Claim 8, the collector surrounds the ionization stage of the electrostatic Separator coaxial.

Nach Anspruch 9 besteht die Kollektorstufe aus mehreren achsenparallelen Kollektoren, die die Ionisierungsstufe achsenparallel umgeben.To Claim 9, the collector stage consists of several axis-parallel Collectors surrounding the ionization stage axis-parallel.

Nach Anspruch 10 ist die Kollektorstufe im Bürstenbereich von einem Wärmetauscher in Form von die Oberfläche vergrößernden Mitteln oder von einem mit Kühlmittel durchströmbaren Wärmetauscher umgeben. Dadurch wird einerseits Wärme in die Umgebung abgegeben – wie immer die genutzt werden würde. Andrerseits wäre eine unterstützte Trift der schwebenden Partikel im Kollektor durch Thermophorese gegeben, sofern die Innenwand über die Bürstenrotation gereinigt würde.According to claim 10, the collector stage in the brush area is surrounded by a heat exchanger in the form of surface-enlarging means or by a heat exchanger through which coolant can flow. As a result, on the one hand heat is released into the environment - as always used would become. On the other hand, a supported drift of the suspended particles in the collector would be given by thermophoresis, provided that the inner wall would be cleaned by the brush rotation.

Die Lage mit der Reinigung des Kollektors kann durch periodisches oder kontinuierliches Reinigen ohne Ausbau oder Öffnen des Kollektors verbessert werden. Die Verbesserung betrifft den Kollektor eines elektrostatischen Abscheiders, in dem eine Bürste im Kollektorrohr oder -kanal eingebaut ist. Die Bürste kann periodisch oder kontinuierlich betrieben werden. Die Bürste ist aus elektrisch leitenden, im Wesentlichen aus Stahldrähten gefertigt. Der Gebrauch der Bürste lässt die Verstärkung des Vorgangs der Partikelabscheidung bei gleichzeitiger Reinigung des Kollektorrohrs, -kanals mit der Bürste und das Abscheiden auf ihr selbst zu. Das schlägt sich konstruktiv in einer Verringerung der Baugröße der Kollektorstufe nieder, ohne die Abscheideeffizienz zu mindern.The Location with the cleaning of the collector can be done by periodic or continuous cleaning without removing or opening the collector be improved. The improvement concerns the collector of a electrostatic precipitator in which a brush in the collector tube or channel is installed. The brush can periodically or be operated continuously. The brush is made of electric conductive, essentially made of steel wires. The use of the brush leaves the reinforcement the process of particle separation with simultaneous cleaning of the collector pipe, channel with the brush and the depositing on her own. This is constructively reflected in one Reducing the size of the collector stage, without reducing the separation efficiency.

Der Vorgang der Partikelabscheidung kann durch die Ausnutzung der gasdynamischen, elektrostatischen und thermophoretischen Verfahren der Gasreinigung in dem Kollektorrohr/-kanal verbessert werden. Die Reinigung der inneren Oberfläche des Kollektorrohrs verstärkt den Wärmeübergang und die thermophoretische Abscheidung der Partikel im Kollektor.Of the The process of particle separation can be achieved by exploiting the gas-dynamic, electrostatic and thermophoretic methods of gas purification be improved in the collector tube / channel. The cleaning of the reinforced inner surface of the collector tube the heat transfer and the thermophoretic deposition the particle in the collector.

Die innere Oberfläche des Kollektorkanals oder die Oberfläche der Bürste oder beides, des Kollektorkanals und der Bürste kann aus elektrisch leitendem Material mit katalytischer Beschichtung hergestellt sein, was die gasförmige Emission von brennenden Anteilen beim Durchgang durch den Kollektor mindert. Bei der Auswahl und Auslegung der Materialien für den elektrostatischen Abscheider sind von vorne herein Randwerte, wie Rauchgas temperatur, chemische Rektionslosigkeit bzw. Reaktionsträgheit und mechanische Festigkeit über den zu berücksichtigenden Temperaturbereich hinweg, zu respektieren.The inner surface of the collector channel or the surface the brush or both, the collector channel and the brush can be made of electrically conductive material with catalytic coating be made what the gaseous emission of burning Shares when passing through the collector reduces. In selecting and design of materials for the electrostatic Separators are from the outset marginal values, such as flue gas temperature, chemical non-reaction or inertia and mechanical strength over the considered Temperature range, respect.

Anhand der Zeichnung werden verschieden Strukturen der Einrichtung zur Reinigung von Rauchgas mit einem zur Ausbildung von Raumladung geeigneten elektrostatischen Abscheider erläutert.Based The drawing will be different structures of the device Purification of flue gas with a suitable for the formation of space charge explained electrostatic precipitator.

Die Figuren zeigen im Einzelnen:The Figures show in detail:

1a eine erste Abscheiderstruktur mit stehender Kollektorstufe und manuell angetrieben; 1a a first separator structure with a stationary collector stage and manually driven;

1b eine erste Abscheiderstruktur mit stehender Kollektorstufe und mit Motor axial angetrieben; 1b a first separator structure with a stationary collector stage and with motor driven axially;

2a einen Abscheider mit stehender Kollektorstufe, senkrecht zur Achse manuell angetrieben; 2a a collector with a standing collector stage, driven manually perpendicular to the axis;

2b einen Abscheider stehender Kollektorstufe, senkrecht zur Achse per Motor angetrieben; 2 B a separator standing collector stage, driven perpendicular to the axis by motor;

3a einen Abscheider mit stehender Kollektorstufe und Zugang am Boden, manuell angetrieben; 3a a separator with standing collector stage and access at the bottom, manually driven;

3b einen Abscheider mit stehender Kollektorstufe und Zugang am Boden, axial per Motor angetrieben; 3b a separator with a standing collector stage and access at the bottom, driven by a motor;

4a einen Abscheider mit liegender Kollektorstufe, manuell angetrieben; 4a a separator with horizontal collector stage, manually driven;

4b einen Abscheider mit liegender Kollektorstufe, axial per Motor angetrieben; 4b a separator with horizontal collector stage, driven axially by a motor;

5 einen umkleideten Abscheider mit senkrecht stehender Kollektorstufe; 5 a covered separator with vertical collector stage;

6 einen Abscheider mit senkrecht stehender Kollektorstufe und wärmetauschender Ummantelung; 6 a separator with a vertical collector stage and heat-exchanging sheathing;

7a einen Abscheider mit koaxialer, stehender Kollektorstufe; 7a a separator with coaxial, stationary collector stage;

7b einen Abscheider mit koaxialer, stehender Kollektorstufe und wärmetauschender Ummantelung; 7b a separator with a coaxial, stationary collector stage and heat-exchanging jacket;

8a einen Abscheider mit koaxialer, stehender Kollektorstufe aus mehreren Kollektoren; 8a a separator with coaxial, stationary collector stage of several collectors;

8b einen Abscheider mit koaxialer, stehender Kollektorstufe aus mehreren Kollektoren und wärmetauschender Ummantelung; 8b a separator with coaxial, stationary collector stage of several collectors and heat-exchanging sheathing;

9a die Partikelanzahlkonzentration gasstromabwärts ohne Partikelladung; 9a the particle number concentration downstream of the gas without particle charge;

9b die Partikelanzahlkonzentration gasstromabwärts mit Partikelladung. 9b the particle number concentration downstream of the gas with particle charge.

1a zeigt die Einrichtung des elektrostatischen Abscheiders mit Raumladung. Der Abscheider besteht aus dem hier waagrecht liegenden Ionisierungsstufe 1 und der gasstromabwärts anschließenden, senkrecht stehenden Kollektorstufe 2. Die Ionisierungsstufe 1 ist nicht Erfindungsgegenstand, aber als ein zentraler Bestandteil des elektrostatischen Abscheiders in seiner Kontur angedeutet. In ihm wird das links unten im Bild durch den Rauchgaseinlass 3 eintretende, durch einen Pfeil angedeutete Roh- oder Rauchgas eingeströmt und die Partikel darin in einer Koronaentladung aufgeladen. Die Kollektorstufe 2 besteht hier aus dem einen senkrecht stehenden Kollektorrohr 8, in dem die sich um den Stab oder das Rohr 6 wie ein senkrecht gewundenes Band windende Bürste 5 koaxial zur Achse des Kollektorrohrs 8 lagert. Die Bürste 5 ist herstellungstechnisch etwa ein Büstenband und wird mit seiner Bürstenwurzel auf der Mantelfläche des Stabes oder des Rohrs 6 wendelförmig mit hier beispielsweise 3,5 Windungen verankert. Die Bürstendrähte 7 sind hier aus Metall, vorzugsweise aus thermisch belastbarem Edelstahl, deren freie Enden die innere Kollektorwand im Einbau über die ganze Wendel stets bürstend berühren. Sie sind aus mindestens bis 500°C wärmebeständigen, für den Prozess inerten Stahldraht. Das Lupenbild in 1a zeigt die Situation vergrößert. Das Querschnittsbild der Bürste öffnet sich radial nach außen zur Innenwand des Kollektors v-förmig. Für technische Anwendungen gibt es solche wendelförmigen Bürsten von spezialisierten Industriebürstenherstellern. An der oberen Stirn des Stabes oder des Rohrs 6, der durch die Stirnabdeckung 12 gelagert aus dem Kollektorrohr 8 ragt, ist ein Handgriff 10 angebracht, über den die Bürste 5 drehbar ist. In 1b sitzt auf der Stirnabdeckung 12 der in Kontur angedeutete Motor 11. Oben, aus der Mantelwand heraus ragt der Flansch 4 für den Reingasaustritt. 1a shows the device of the electrostatic precipitator with space charge. The separator consists of the here horizontal ionization stage 1 and the gas downstream downstream, vertical collector stage 2 , The ionization stage 1 is not subject of the invention, but indicated as a central part of the electrostatic precipitator in its contour. In it, the bottom left in the picture through the flue gas inlet 3 entering, indicated by an arrow raw or flue gas and the particles charged therein in a corona discharge. The collector stage 2 here consists of the one vertical column lecturer pipe 8th in which are around the rod or pipe 6 like a vertically winding ribbon spiraling brush 5 coaxial to the axis of the collector tube 8th outsourced. The brush 5 is manufacturing technology about a bust ribbon and is with his brush root on the outer surface of the rod or tube 6 helically anchored here with, for example, 3.5 turns. The brush wires 7 are here made of metal, preferably made of thermally stable stainless steel, the free ends of the inner collector wall in the installation over the entire coil touch brushing always. They are made of up to 500 ° C heat-resistant, process inert steel wire. The magnifying glass in 1a shows the situation enlarged. The cross-sectional image of the brush opens radially outward to the inner wall of the collector v-shaped. For technical applications there are such helical brushes of specialized industrial brush manufacturers. At the top of the bar or pipe 6 by the front cover 12 stored from the collector tube 8th sticks out, is a handle 10 attached, over which the brush 5 is rotatable. In 1b sits on the forehead cover 12 the indicated in contour engine 11 , Above, out of the mantle wall protrudes the flange 4 for the clean gas exit.

Zur Reinigung der Bürste 5 sitzt starr und parallel zur Achse des Kollektorrohrs 8 auf der Innenwand des Kollektorrohrs 8 die Schiene 13, die schmalseitig oder kantig radial zur Achse gerichtet ist. Die Schiene 13 kann ein hochkant stehendes Bandmaterial mit rechteckigem Querschnitt oder ein spitzes Rohrprofil mit dreieckigem Querschnitt oder ein v-förmiger Winkel sein. Die Schiene 13 steht vorzugsweise höchstens mit 0,2-fachem lichtem Innendurchmesser des Kollektorrohrs 8 zur Achse gerichtet. Die Schiene 13 reicht mindestens über die gesamte axiale Länge der Bürste 5, so dass die Reinigungswirkung bei Drüberstreifen bei einer Volldrehung der Bürste 5 über die gesamte Bürstenwendel geht. Zweckmäßigerweise wird hier die Bürste 5 so gedreht, dass die an der Innenwand abgebürsteten Partikel nach unten gebürstet werden und schließlich in die an tiefster Kollektorstelle sitzende Auffangwanne 9 fallen. Das gleiche gilt für die auf der Bürste 5 bzw. auf den Bürstendrähten 7 abgelagerten Partikel.For cleaning the brush 5 sits rigid and parallel to the axis of the collector tube 8th on the inner wall of the collector tube 8th the rail 13 , which is narrow-side or angularly directed radially to the axis. The rail 13 may be an upright strip material with a rectangular cross-section or a pointed tube profile with a triangular cross-section or a V-shaped angle. The rail 13 is preferably at most 0.2 times the light inner diameter of the collector tube 8th directed to the axis. The rail 13 extends over at least the entire axial length of the brush 5 , so that the cleaning effect at Drüberstreifen at one full rotation of the brush 5 goes over the entire brush spiral. Appropriately, here is the brush 5 turned so that the brushed down on the inner wall particles are brushed down and finally in the lowest collector place collecting tray 9 fall. The same goes for the brush 5 or on the brush wires 7 deposited particles.

In 1a und 1b wird die Bürste 5 axial angetrieben. Gaseintritt und Gasaustritt erfolgen mantelwandseitig an der Kollektorstufe 2. In den 2a und 2b wird die Bürste 5 über ein Winkelgelenk rechtwinkelig durch die Wand des Kollektorrohrs 8 hindurch gedreht. Hier kann deshalb der Gasaustritt aus der Kollektorstufe 2 stirnseitig erfolgen, wie der Pfeil oben andeutet.In 1a and 1b becomes the brush 5 axially driven. Gas inlet and gas outlet take place on the shell wall side at the collector stage 2 , In the 2a and 2 B becomes the brush 5 via an angle joint at right angles through the wall of the collector tube 8th turned through. Here, therefore, the gas outlet from the collector stage 2 done on the front side, as indicated by the arrow above.

3a und 3b zeigen Struktur des Abscheiders mit horizontal liegender Ionisierungsstufe 1, der unten an der Kollektorstufe 2 mantelwandseitig anflanscht. Die Kollektorstufe 2 aus dem hier einen Kollektorrohr 8 steht senkrecht. Die Bürste 5 wird durch die Stirnseite am Boden hindurch über den Handgriff 10 per Hand oder über den Motor 11 gedreht. Über die verschließbare Zugangsklapppe 15 ist das Kollektorrohr 8 zugänglich, und die abgelagerte Partikelanhäufung ist ausräumbar. 3a and 3b show structure of the separator with horizontally lying ionization stage 1 , the bottom of the collector stage 2 flanged on jacket wall side. The collector stage 2 from here a collector tube 8th is vertical. The brush 5 It passes through the front end on the floor and over the handle 10 by hand or over the engine 11 turned. Via the lockable access flap 15 is the collector tube 8th accessible, and the deposited particle accumulation is ausstäumbar.

Der nach den 4a und 4b vorgeschlagene Abscheider hat die axiale Baustruktur von Ionisierungsstufe 1 und Kollektorstufe 2 mit einem Kollektorrohr 8. Beide liegen jetzt horizontal, die Kollektorstufe gasstromabwärts zur Ionisierungsstufe. Die Auffangwanne 9 für die abgeschiedenen und über die Bürste 5 heran gebürsteten Partikel sitzt hier in einer zugänglichen Vertiefung 16 der Wand im Kollektorrohr 8. Die Schiene 13 zur Reinigung der Bürste 5 beim daran Vorbeidrehen ihre Bürstendrähte 7 sitzt jetzt über die Länge der Bürste 5, durch den Stab oder das Rohr 6 verdeckt, auf der Innenwand des Kollektorrohrs 8. Rauchgaseintritt und Reingasaustritt sind jeweils durch die beiden Pfeile angedeutet.The after the 4a and 4b proposed separator has the axial structure of ionization stage 1 and collector stage 2 with a collector tube 8th , Both are now horizontal, the collector stage gas downstream to the ionization stage. The drip tray 9 for the separated and over the brush 5 Brushed particles sit here in an accessible recess 16 the wall in the collector tube 8th , The rail 13 for cleaning the brush 5 while brushing past her brush wires 7 now sits over the length of the brush 5 , through the rod or the pipe 6 concealed, on the inner wall of the collector tube 8th , Flue gas inlet and clean gas outlet are indicated by the two arrows.

In 5 ist die Einrichtung zur Rauchgasreinigung, der elektrostatische Abscheider aus zueinander rechtwinkeliger Anordnung von Ionisierungsstufe 1 und einrohriger Kollektorstufe 2, von einem Gehäuse 17 bis auf Rauchgaseintritt und Reingasaustritt völlig umgeben.In 5 is the device for flue gas cleaning, the electrostatic precipitator of mutually perpendicular arrangement of ionization stage 1 and single-tube collector stage 2 , from a case 17 completely surrounded by flue gas inlet and clean gas outlet.

In 6 ist der elektrostatische Abscheider aus der Ionisierungsstufe 1 und der dazu rechtwinkeligen einrohrigen Kollektorstufe 2 im Bereich der Bürste 5 von einem kühlmitteldurchströmbaren Wärmetauscher 18 ummantelt. Hierzu besitzt der Wärmetauscher 18 den Kühlmitteleingang 19 und den Kühlmittelausgang 20. Sonst ist die Struktur entsprechend den vorangegangenen Vorschlägen. Mit dem Wärmetauscher 18 im Bereich der Bürste 5 wird die Wirkung des trockenelektrostatischen Abscheiders bei Kühlmitteldurchströmung durch die Thermophorese verstärkt. Der Temperaturgradient vom Zentrum zur Wand hin bewirkt diese Trift durch ständige Unterdruckbildung. Es gibt die drei Triftmechanismen: der gasdynamische, der elektrostatische und der thermophoretische, wobei der elektrostatische sich in zwei Triftmechanismen aufspaltet, nämlich Attraktion eines einzelnen geladenen Partikels auf die Oberfläche mit Bezugspotential und Attraktion der Raumpartikel aus der Raumladungswolke zur Oberfläche mit Bezugspotential hin. Um die Trift durch Thermophorese jedoch deutlich aufrecht zu erhalten, muss die Innenwand des Kollektorrohrs 8 während des Betriebs mindestens in angemessenen Intervallen oder ständig durch die Bürste 5 abgebürstet werden, damit sich keine Wärmeisolationsschicht durch verbleibende Partikelablagerung aufbauen kann.In 6 is the electrostatic precipitator from the ionization stage 1 and the rectangular single-tube collector stage 2 in the area of the brush 5 from a coolant-flowable heat exchanger 18 jacketed. For this purpose, the heat exchanger has 18 the coolant inlet 19 and the coolant outlet 20 , Otherwise the structure is the same as in the previous proposals. With the heat exchanger 18 in the area of the brush 5 the effect of the dry electrostatic precipitator is enhanced when the coolant flows through the thermophoresis. The temperature gradient from the center to the wall causes this drift by constant negative pressure. There are the three drift mechanisms: the gas-dynamic, the electrostatic and the thermophoretic, where the electrostatic splits into two drift mechanisms, namely attraction of a single charged particle to the surface with reference potential and attraction of the space particles from the space charge cloud to the surface with reference potential. However, to maintain the drift by thermophoresis clearly, the inner wall of the collector tube must 8th during operation at least at appropriate intervals or constantly through the brush 5 be brushed off, so that no heat insulation layer can build up by remaining particle deposition.

Geeignete Wärmetauscher mit Zwangskühlung sind aus der Kühler-/Wärmetauschertechnologie bekannt. An Stelle des zwangsgekühlten Wärmetauschers kann dort lediglich eine Oberflächenvergrößerung durch Kühlrippen beispielsweise – und damit eine natürliche Kühlung – genau so die Thermophorese provozieren.Suitable heat exchangers with forced cooling are known from the cooler / heat exchanger technology. In place of the forced-cooled heat exchanger there can only a surface enlargement by cooling fins, for example - and thus a natural cooling - provoke the same thermophoresis.

In 7a ist ein koaxialer und konzentrischer Aufbau des elektrostatischen Abscheiders dargestellt. Die Ionisierungsstufe 1 sitzt koaxial in der Kollektorstufe 2. Der Rauchgaseintritt von oben aus der Kammer 23 in die Ionisierungsstufe 1 geht durch die stirnseitig sitzende Lochscheibe hindurch. Die Kammer 23 ist eine abdeckende Verlängerung des äußeren Kollektorrohrs 8. Der Rauchgaseintritt 3 in die Kammer 23 ist hier mantelwandseitig gezeichnet. Auf der oberen Stirnwand der Kammer 23 sitzt zentral der Motor 11, dessen Antriebsachse in der Lochscheibe zur Ionisierungsstufe 1 endet, an der die Wand der Ionisierungsstufe 1 drehbar fest sitzt. Technische Details zu der Ionisierungsstufe 1, wie Hochspannungselektrodenmontage und Hochspannungsanschlüsse sind nicht eingetragen, da das hier nicht unmittelbar die Erfindung tangiert. Die auf Bezugspotential sitzende, umgebende Wand der Ionisierungsstufe 1 bildet hier gleichzeitig gewissermaßen das Rohr 6, auf dem an der äußeren Wand die wendelförmige Bürste 5 sitzt, die die Innenwand des Kollektorrohrs 8 über ihren Längsbereich hinweg bei Drehung bürstet. Damit, wie eingezeichnet, die Gasströmung in angedeuteter Weise erzwungen wird, ist das Kollektorrohr 8 stirnseitig zur Kammer 23 hin über eine Ringscheibe gleitdichtend zum Rohr der Ionisierungsstufe 1 hin abgedeckt. Der an diesem Rohr oben sitzende O-Ring deutet das an. Kurz unterhalb der oberen Stirn des Kollektorrohrs 8 sitzt der Reingasaustritt 4 aus der Kollektorstufe 2. Der Rauchgasstrom strömt in die Kammer 23 ein, tritt in die nur als Kontur angedeuteten Ionisierungsstufe 1 ein und strömt darin nach unten, wobei die Rauchgaspartikel in der dort bestehenden Koronaentladung elektrisch geladen werden. Der Rauchgasstrom mit elektrisch geladenen Partikeln tritt unten aus der Ionisierungsstufe 1 aus, streift die Auffangwanne 9, legt erste Partikel darin ab, fächert sich kontinuierlich trichterförmig auf und strömt in die Kollektorstufe 2 entgegen gesetzt nach oben. In der Kollektorstufe 2 gehen die weiteren Triften, gasdynamische, elektrische und thermophoretische, auf die Innenwand und die wendelförmige Bürste 5 mit elektrischer Neutralisierung vor sich. Abfallende und abgebürstete Partikel fallen in die Auffangwanne 9 und werden dort gesammelt. Die Schiene 13, die die drehende Bürste 5 reinigt, ist hier nicht mehr hervorgehoben, ist aber auch in dieser Version Bestandteil. 7b zeigt die selbe Situation wir in 7a, den Abscheider betreffend, jedoch ummantelt der zwangsgekühlte Wärmetauscher 18 mit seinem Kühlmitteleinlass 19 und seinem Kühlmittelauslass 20 den Kollektor 2.In 7a a coaxial and concentric structure of the electrostatic precipitator is shown. The ionization stage 1 sits coaxially in the collector stage 2 , The flue gas inlet from the top of the chamber 23 into the ionization stage 1 goes through the frontal perforated disc. The chamber 23 is a covering extension of the outer collector tube 8th , The smoke gas inlet 3 in the chamber 23 is drawn here coat wall side. On the upper end wall of the chamber 23 The engine is centrally located 11 , whose drive axis in the perforated disc to the ionization stage 1 ends at the wall of the ionization stage 1 rotatably tight. Technical details about the ionization stage 1 , such as high voltage electrode assembly and high voltage terminals are not registered, since this does not directly affect the invention. The surrounding wall of the ionization stage, which sits at reference potential 1 At the same time it forms the pipe, so to speak 6 , on which on the outer wall the helical brush 5 sits, which is the inner wall of the collector tube 8th Brushes over its longitudinal area during rotation. So that, as drawn, the gas flow is forced in the manner indicated, is the collector tube 8th frontally to the chamber 23 slidable via an annular disc to the tube of the ionization stage 1 covered. The O-ring on top of this tube indicates this. Just below the top of the collector tube 8th sits the clean gas outlet 4 from the collector stage 2 , The flue gas stream flows into the chamber 23 , enters the ionization stage indicated only as a contour 1 and flows down therein, the flue gas particles are electrically charged in the existing corona discharge there. The flue gas stream with electrically charged particles emerges from the bottom of the ionization stage 1 off, touches the drip tray 9 , deposits first particles in it, fans out continuously in a funnel shape and flows into the collector stage 2 Opposed to the top. In the collector stage 2 go the further drifts, gas-dynamic, electrical and thermophoretic, on the inner wall and the helical brush 5 with electrical neutralization in front of him. Waste and brushed particles fall into the drip pan 9 and are collected there. The rail 13 that the rotating brush 5 cleans, is not highlighted here, but is also part of this version. 7b shows the same situation we in 7a , concerning the separator, however, the forced-cooled heat exchanger is encased 18 with its coolant inlet 19 and its coolant outlet 20 the collector 2 ,

8a und 8b zeigen die von der Kollektorstufe 2 aus mehreren Kollektorrohren 8, in den beiden Figuren sechs beispielsweise, koaxial umgebene Ionisierungsstufe 1, die zentral und achsparallel zu den sechs Kollektorrohren 8 sitzt. Das zu reinigende Rauchgas mit seinen elektrisch noch neutralen Partikeln tritt von oben in die Ionisierungsstufe 1 ein und strömt darin nach unten, dabei werden die Partikel des Rauchgasstroms in der dort bestehenden Koronaentladung elektrisch geladen. Unten tritt der Rauchgasstrom mit seinen elektrisch geladenen Partikeln aus, streift die Auffangwanne 9, in die ein Teil Partikel abgeschieden und elektrisch neutralisiert wird. Der Rauchgastrom kehrt nach dem Durchgang durch die Ionisierungsstufe 1 seine Richtung zwangsweise entgegen gesetzt um und fächert sich in diskrete Ströme durch die sechs Kollektorrohre 8 auf. Aus den Kollektorrohren 8 strömt die sechs Reingasströme in der abdeckenden, ringförmigen Kammer 21 wieder zusammen und treten als ein Reingasstrom am Flansch 4 aus. Die Bürsten 5 in den einzelnen Kollektorrohren 8 werden über je den Motor 11 angetrieben. In 8b kann wegen des ummantelnden, zwangsgekühlten Wärme tauschers 18 mit seinem Kühlmitteleingang 19 und seinem Kühlmittelausgang 20 die thermophoretische Trift provoziert werden. In beiden 8a und 8b sind die wendelförmigen Bürsten nur noch das Bezugszeichen 5 angedeutet. Zu beiden Axialschnitten steht jeweils rechts dazu der Querschnitt durch die Kollektorstufe 2 und Ionisierungsstufe 1. 8a and 8b show those from the collector stage 2 from several collector tubes 8th in the two figures six, for example, coaxially surrounded ionization stage 1 , which are central and paraxial to the six collector tubes 8th sitting. The flue gas to be cleaned with its electrically neutral particles passes from the top into the ionization stage 1 and flows down in it, while the particles of the flue gas stream in the existing corona discharge are electrically charged. At the bottom, the flue gas stream exits with its electrically charged particles, brushing the drip tray 9 into which a part of particles is deposited and electrically neutralized. The flue gas flow returns after passing through the ionization stage 1 forcibly reverses its direction and fans out into discrete streams through the six collector tubes 8th on. From the collector pipes 8th the six clean gas flows in the covering, annular chamber 21 back together and act as a clean gas flow on the flange 4 out. The brushes 5 in the individual collector tubes 8th Be about ever the engine 11 driven. In 8b can because of the ummantelnden, forced-cooled heat exchanger 18 with its coolant inlet 19 and its coolant outlet 20 the thermophoretic trift be provoked. In both 8a and 8b the helical brushes are only the reference numeral 5 indicated. For both axial sections is on the right to the cross section through the collector stage 2 and ionization stage 1 ,

Die wendelförmige Bürste 5 ist aus elektrisch leitfähigem Material, vorzugsweise Metall- bzw. Stahldrähten hergestellt. Die Bürste 5 kann auch aus halbleitendem Material hergestellt sein. Die Bürstendrähte können mit unterschiedlich katalytischen Materialien beschichtet sein. Die wendelförmige Bürste 5 ist wegen des Bürstens an der Innenwand des Kollektorrohrs 8 und wegen des Reinigens beim Streifen der mindestens einen Schiene 13 an der Innenwand des Kollektorrohrs 8 sowie der doch hohen Rauchgastemperatur, bis etwa 500°C für einen Langzeitbetrieb ausgelegt.The helical brush 5 is made of electrically conductive material, preferably metal or steel wires. The brush 5 can also be made of semiconductive material. The brush wires may be coated with different catalytic materials. The helical brush 5 is because of the brushing on the inner wall of the collector tube 8th and for cleaning the strip of the at least one rail 13 on the inner wall of the collector tube 8th and the high flue gas temperature, up to about 500 ° C designed for long-term operation.

Ein elektrostatischer Abscheider mit der Struktur gemäß 3a wurde gebaut, aufgestellt und experimentell untersucht. Das Rauchgas von einem Haushaltsholzofen wurde mit einer Temperatur von 250–320°C in den Ionisierer eingeleitet. Zur elektrischen Partikelladung wurde eine negative Gleichspannung von 14–20 kV an die Hochspannungselektroden angelegt. Die Koronaentladung zur Partikelladung benötigte je nach Strömungsgeschwindigkeit und Temperatur einen Koronastrom von 0,3 bis 0,6 mA. Im Kollektorrohr 8 mit 120 mm lichtem Durchmesser war eine wendelförmige Drahtbürste 5 eingebaut. Das Kollektorrohr war 600 mm lang.An electrostatic precipitator having the structure according to 3a was built, erected and experimented. The flue gas from a domestic wood stove was introduced at a temperature of 250-320 ° C in the ionizer. For the electric particle charge, a negative DC voltage of 14-20 kV was applied to the high voltage electrodes. The corona discharge for the particle charge required a corona current of 0.3 to 0.6 mA, depending on the flow velocity and temperature. In the collector tube 8th with 120 mm diameter was a helical wire brush 5 built-in. The collector tube was 600 mm long.

Gravimetrische Messungen gemäß VDI 2066 wurden durchgeführt. Der Messungspunkt lag etwa 1 m gasstromabwärts des Abscheiders. Die Partikel-Massen-Konzentration im Rauchgas lag zwischen 50 und 110 mg/Nm³. (Die Dimension mg/Nm³ heißt hier: Milligramm pro Normkubikmeter und meint mit Norm bei 0°C und 1 Atm Luftdruck.) Der Trenngrad oder auch Abscheidegrad des Abscheiders lag zwischen 60 und 80% bei einer Gasgeschwindigkeit von 0,5 bis 0,7 m/s im Kollektorrohr. Damit wurde im Vergleich mit be kannten Abscheidereinrichtungen die hervorragende elektrostatische Abscheidung bei reduzierter Kollektorrohrslänge aufgrund der eingebauten drehbaren Bürste bestätigt. Die Messungen der Partikel-Anzahl-Konzentration im Gasstrom zeigen nach 9, dass der elektrostatische Abscheider mit wendelförmiger Bürste im Kollektorrohr 8 die deutliche Abnahme der Partikel-Anzahl-Konzentration im Gasstrom bewirkt. Bei abgeschaltetem Abscheider war die Konzentration der Partikel im gasstromabwärts des Abscheiders zwischen (1–3,5)·10⁷ #/cm³ (siehe 9a). Bei dazugeschalteten Abscheider war die Partikel-Anzahl-Konzentration (1–3)·10⁵ #/cm³ (siehe 9b). Die Reinigung des Kollektorrohrs mit der wendelförmigen Bürste 5 verstärkt die Abscheidereffizienz des raumladungsbehafteten Abscheiders. Wurde das Kollektorrohr 8 mit der wendelförmigen Bürste 5 durch Drehung gebürstet, verringerte sich die Partikel-Anzahl-Konzentration in der Reingasströmung von 3,3·10⁵ #/cm³ auf 1,2·10⁵ #/cm³.Gravimetric measurements according to VDI 2066 have been performed. The point of measurement was about 1 m downstream of the separator. The Particle mass concentration in the flue gas was between 50 and 110 mg / Nm ³ . (The dimension mg / Nm ³ is called milligrams per standard cubic meter and means standard at 0 ° C and 1 atm air pressure.) The degree of separation or separation efficiency of the separator was between 60 and 80% at a gas velocity of 0.5 to 0, 7 m / s in the collector tube. Thus, the excellent electrostatic precipitation with reduced collector tube length was confirmed due to the built-in rotary brush in comparison with any known separator. The measurements of the particle number concentration in the gas stream show up 9 in that the electrostatic precipitator with helical brush in the collector tube 8th causes the significant decrease in the particle number concentration in the gas stream. When the separator was switched off, the concentration of the particles in the gas downstream of the separator was between (1-3.5) · 10 ⁷ # / cm ³ (see 9a ). With the separator switched on, the particle number concentration was (1-3) × 10 ⁵ # / cm ³ (see 9b ). The cleaning of the collector tube with the helical brush 5 increases the separation efficiency of the space-charge-dependent separator. Became the collector tube 8th with the helical brush 5 brushed by rotation, the particle number concentration in the clean gas flow decreased from 3.3 × 10 ⁵ # / cm ³ to 1.2 × 10 ⁵ # / cm ³ .

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- CH 649645 [0004]
- DE 102004039118 [0005]
US 4675029 [0006]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- "JR Melcher, KS Sachar, EP Warren, Overview of Electrostatic Devices for Control of Submicrometric Particles, Proceedings of the IEEE, vol. 65, no. 12, 1977, p. 1659-1669 " [0003]
- VDI 2066 [0058]

Claims

Collector stage of an electrostatic precipitator for the purification of flue gas resulting from combustion processes, wherein the separator consists of an ionization stage ( 1 ) with flue gas inlet and the downstream gas collector stage ( 2 ) with clean gas outlet, characterized in that the collector stage ( 2 ) from at least one collector in the form of a collector tube ( 8th ) having a circular light cross section, in which a helical brush ( 5 ) with at least one full gear rotatably mounted in the collector tube ( 8th ), wherein the brush ( 5 ) from a central, coaxial to the collector tube ( 8th ) sitting rod or pipe ( 6 ), on the outer lateral surface radially protruding to the helical axis brush wires ( 7 ) tuft-like, with their free end, the inner wall of the collector tube ( 8th ) grazing, so that upon rotation of the brush ( 5 ) on the inner wall of the collector tube ( 8th ) deposited particles wegbürstbar, at least the collector tube ( 8th ) and the brush ( 5 ) are at a common electrical reference potential,

Collector stage according to claim 1, characterized in that on the inner wall of the collector tube ( 8th ) over at most the axial length range of the brush ( 5 ) at least one rail ( 13 ), through which the rotating brush ( 5 ) is cleanable.

Collector stage according to claim 2, characterized in that the rail ( 13 ) with at most one fifth of the clear diameter d in the interior of the collector tube ( 8th protrudes.

Collector stage according to claim 3, characterized in that the clear cross section between two courses in the helical brush ( 5 ) at least equal to the clear cross section of the collector tube ( 8th ).

Collector stage according to claim 4, characterized in that the inner surface of the collector tube ( 8th ) and / or the surface of the brush ( 5 ) are covered with a catalytic material.

Collector stage according to claim 5, characterized in that on at least one end of the rod ( 6 ) or the tube ( 6 ) a manual drive ( 10 ) or a motor drive ( 11 ).

Collector stage according to claim 6, characterized in that in the region of the lowest installation position of the collector tube ( 8th ) or the collector stage ( 2 ) an accessible drip tray ( 9 ) or an access door ( 15 ) is located.

Collector stage according to claim 6, characterized in that the collector ( 2 ) the ionization stage ( 1 ) of the electrostatic precipitator coaxially surrounds.

Collector stage according to claim 7, characterized in that the collector stage consists of several axis-parallel collectors ( 2 ), the ionization stage ( 1 ) surrounded axis parallel.

Collector stage according to claims 8 and 9, characterized in that the collector stage in the brush area of a heat exchanger in the form of surface-enlarging means or by a coolant can flow through the heat exchanger ( 18 ) is surrounded.

A method for operating a collector stage according to claims 1 to 10 of an electrostatic precipitator for the purification of flue gas resulting from combustion processes, wherein the separator consists of an ionization stage ( 1 ) with flue gas inlet and the downstream gas collector downstream collector stage with clean gas outlet, consisting of the process steps: in a corona discharge of the ionization stage ( 1 ) electrically charged particles of the flue gas are introduced into the collector stage ( 2 ) from at least one collector tube ( 8th ), in which: partly the electrically charged particles are deposited on the electrical reference potential located on the inner surface and are electrically neutralized and partially the flowing, electrically charged particles form a space charge cloud from which the electrically charged particles on the on the electric Reference potential located inner surface are electrically accelerated and deposited on impact thereon and are electrically neutralized; the helical brush ( 5 ) in each collector tube ( 8th ) is rotated continuously or only at predeterminable intervals, so that on the inner surface of a collector tube ( 8th Abraded and electrically neutralized particles and brushed to the lowest area of a collector ( 2 ) and that on the helical brush ( 5 ) self-deposited and electrically neutralized particles via the cleaning of the brush ( 5 ) on the rail ( 13 ) fall down to this lowest lie down area, the inner wall of the collector tube ( 8th ) is applied via the brush ( 5 ) brushed free and by the local heat transfer through the collector tube ( 8th ) to the environment a temperature gradient from the center of the collector tube ( 8th ), via the additionally floating in this zone particles to the inner wall of the collector tube ( 8th ) thermophoretically accelerated become.