DE102008049211B4 - Electrostatic separator for the purification of flue gases - Google Patents
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Abstract
Elektrostatischer Abscheider für die Reinigung von Rauchgasen aus Holzverbrennungsöfen oder stationären Dieselmotoren, bestehend aus: – einem Gehäuse (1) mit mindestens einem Rauchgaseintritt (2) und mindestens einem Reingasaustritt (3), – einem dem Rauchgaseintritt in Strömungsrichtung folgenden, vertikal nach unten führenden, rohrförmigen ersten Strömungskanalabschnitt (5) mit einem Nicht-Korona-Agglomerator, gefolgt von einem unipolaren Korona-Entlader, wobei die radiale Spaltweite zwischen dem unipolaren Korona-Entlader und der Innenwand des Strömungskanalabschnitts (5) kleiner ist als die radiale Spaltweite zwischen dem Nicht-Korona-/Agglomerator und der Innenwand des Strömungskanalabschnitts (5) und wobei der Strömungskanaum Auffangen ausgeschiedener Rußpartikel mündet, – einem aus dem abgedeckten Schacht (16) in Strömungsrichtung folgenden, vertikal nach oben führenden, rohrförmigen zweiten Strömungskanalabschnitt (11), der in einem Reingasaustritt (3) mündet, der als Kollektor (10) mit einer drehbaren, wendelförmigen Bürste (14) ausgestattet ist und längs seiner Innenwand mindestens eine Abstreifschiene (15) angebracht hat, wobei der Schacht (16) Bestandteil...Electrostatic separator for cleaning flue gases from wood-burning stoves or stationary diesel engines, consisting of: - a housing (1) with at least one flue gas inlet (2) and at least one clean gas outlet (3), - one that follows the flue gas inlet in the direction of flow and leads vertically downwards, tubular first flow channel section (5) with a non-corona agglomerator, followed by a unipolar corona discharger, the radial gap width between the unipolar corona discharger and the inner wall of the flow channel section (5) being smaller than the radial gap width between the non- Corona / agglomerator and the inner wall of the flow channel section (5) and where the flow channel opens out to collect the precipitated soot particles, - a tubular second flow channel section (11) which follows in the direction of flow and leads vertically upwards from the covered shaft (16) and which exits in a clean gas (3) opens out as a collector (10) is equipped with a rotatable, helical brush (14) and has at least one scraper bar (15) attached along its inner wall, the shaft (16) being part of ...
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Abscheider für die Reinigung von Rauchgasen. Dabei kann das zu prozessierende Rauchgas aus Holzverbrennungsprozessen oder stationären Dieselmotoren herrühren. Insbesondere ist an Holzverbrennungsöfen vielfältiger Art und Nutzung gedacht.The invention relates to an electrostatic precipitator for the purification of flue gases. In this case, the flue gas to be processed can come from wood combustion processes or stationary diesel engines. In particular, it is intended to wood burning stoves diverse nature and use.
Elektrostatische Abscheider haben zum Reinigen von Aerosolen einen weiten Anwendungsbereich. Zum Beispiel werden in einem in der
Aus
In der
Ein Verfahren und eine Einrichtung zur Partikelkollektion wird in der
Eine elektrostatische Abscheidereinrichtung mit laminarer Strömung (
Seit jeher ist es üblich, Holz zum Heizen ohne jegliche Abgas-/Rauchgasreinigung zu verbrennen. Das Problem der Rauchgasreinigung entstand in den letzten Jahren aufgrund der Verunreinigung der Umwelt und Gesundheitsgefahren durch Feinstaub. Feinstaubpartikel können vor dem Austritt in die Umgebung durch wirksame Rauchgasreinigung aufgesammelt und weiterverarbeitet werden. Ein elektrostatischer Abscheider ist eine solche effektive Gasreinigungseinrichtung.It has always been customary to burn wood for heating without any exhaust / flue gas cleaning. The problem of flue gas cleaning has arisen in recent years due to pollution of the environment and health hazards due to particulate matter. Fine dust particles can be collected and processed before they escape into the environment through effective flue gas cleaning. An electrostatic precipitator is one such effective gas purifier.
Neben der effizienten Rauchgasreinigung werden an den elektrostatischen Abscheider mehrere Forderungen gestellt, wie:
- – geringer Druckabfall in ihm; damit ein Ofen zur Holzverbrennung effektiv arbeitet, muss er entsprechend ziehen, d. h. eine entsprechend starke Rauchgasströmung zum Kamin haben;
- – der Abscheider muss einfach, sicher, robust sein, darf keine hohen Investierungskosten und nur geringe Betriebskosten haben, muss leicht gereinigt und ausgetauscht werden können;
- – das Rauchgas von einem Holzverbrennungsofen muss auf kurzem Wege in einem Ofenrohr dem Partikelreinigungsprozess zugeführt werden.
- - low pressure drop in it; for a wood burning stove to work effectively, it must draw accordingly, ie have a correspondingly strong flue gas flow to the chimney;
- - The separator must be simple, safe, robust, must not have high investment costs and low operating costs, must be easily cleaned and replaced;
- - The flue gas from a wood burning stove must be supplied to the particle cleaning process in a short stoke in a stovepipe.
Somit sind die Aufgaben gestellt, die der Erfindung zugrunde liegen.Thus, the objects are set, which are the basis of the invention.
Die Aufgabe wird durch den elektrostatischen Abscheider gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und damit die Forderungen einer effizienten Rauchgasreinigung erfüllt. Die Forderungen sind in dem elektrostatischen Abscheider realisiert. Der elektrostatische Abscheider für vorzugsweise mengenmäßig kleinere Holzverbrennungsprozesse wie in Privathaushalten besteht aus einem Gehäuse mit Rauchgaseinstritt und Reingasaustritt, einem rohrförmigen Nicht-Korona-Agglomerator und unipolarem Korona-Entlader, einem rohrförmigen Kollektor mit einer eingebauten Drahtbürste zur Reinigung und einem Schacht/Behälter zum Auffangen ausscheidender/abgelagerter Partikel. Beide rohrförmigen Baugruppen, der Agglomerator mit Korona-Entlader und der Kollektor stehen vertikal auf diesem Schacht, der beide als Bestandteil des Strömungskanals verbindet. Der Strömungskanal für das zu prozessierende Rauchgas im elektrostatischen Abscheider ist, thermisch isoliert, in einem Gehäuse verpackt.The object is achieved by the electrostatic precipitator according to the characterizing features of
Der elektrostatische Abscheider, sowohl geeignet für die Reinigung von Rauchgasen aus Holzverbrennungsöfen als auch für die Reinigung von Abgasen aus stationären Dieselmotoren, kennzeichnet nach Anspruch 1 folgende Merkmale:
Der Abscheider hat in seinem Gehäuse mindestens einen Rauchgaseintritt und mindestens einen Reingasaustritt.The electrostatic precipitator, suitable both for the purification of flue gases from wood combustion stoves and for the purification of exhaust gases from stationary diesel engines, according to claim 1 the following features:
The separator has at least one flue gas inlet and at least one clean gas outlet in its housing.
Der Strömungskanal führt vertikal nach unten als rohrförmiger erster Strömungskanalabschnitt mit einem Nicht-Korona-Agglomerator, gefolgt von einem unipolaren Korona-Entlader, der in einen abgedeckten Schacht/Behälter als Strömungskanalbestandteil zum Auffangen ausgeschiedener Rußpartikel mündet.The flow channel leads vertically downwardly as a tubular first flow channel section with a non-corona agglomerator, followed by a unipolar corona discharger which opens into a covered well / vessel as a flow channel component for trapping excreted particulate matter.
Aus diesem abgedeckten Schacht führt gasstromabwärts, aber vertikal nach oben der zweite rohrförmige Strömungskanalabschnitt, der in einen Reingasaustritt mündet. Dieser zweite rohrförmige Strömungskanalabschnitt ist der Kollektor für die aus dem Gastrom ausscheidenden Partikel, er ist mit einer drehbaren, wendelförmigen Bürste ausgestattet, mit der die an der Rohrinnenwand abgelagerten Partikel ständig oder periodisch oder nach Bedarf durch Drehen nach unten abgebürstet werden kann. Zur Reinigung dieser Bürste beim Abbürstprozess befindet sich längs der Innenwand mindestens eine Abstreifschiene, über die die Bürste beim axialen Drehen im Rohr streift und auf ihr lagernde Partikel dabei abgeschüttelt oder abgeschleudert werden.From this covered shaft leads downstream, but vertically upward, the second tubular flow channel section, which opens into a clean gas outlet. This second tubular flow channel section is the collector for the exiting from the gas stream particles, it is equipped with a rotatable, helical brush, with which the particles deposited on the pipe inner wall can be brushed off constantly or periodically or as needed by turning down. To clean this brush during the brushing process, there is at least one scraper rail along the inner wall, over which the brush rubs in the pipe during axial rotation and is thereby shaken off or spun onto the particles that are stored thereon.
Der Nicht-Korona-Agglomerator mit seinem gasstromabwärts folgenden Korona-Entlader besteht aus einer von erben aus einem nicht im Strömungsweg stehenden Isolatorgehäuse in den ersten Strömungskanalabschnitt zentral ragenden, stabförmigen Hoch spannungselektrode, die in ihrem mittleren im Strömungskanal exponierten Bereich von einer Ablenkungselektrode ummantelt ist und gasstromabwärts in ihrem freien Endbereich eine dünne Korona-Entladungselektrode zentral exponiert hat.The non-corona agglomerator with its corona discharger downstream of the gas consists of one of heirs of an out of the flow path insulator housing in the first flow channel section centrally projecting, rod-shaped high voltage electrode, which is coated in its middle exposed in the flow channel region of a deflection electrode and Downstream of the gas, a thin corona discharge electrode has been centrally exposed in its free end region.
Die wendelförmige Bürste sitzt nach Anspruch 2 auf einer zentral exponierten Antriebswelle, die mit ihrem einen Ende oben außerhalb des Strömungsweges in eine Antriebsvorrichtung eingespannt und mit ihrem andern Ende zentral drehbar gelagert ist. Die Antriebsvorrichtung kann eine Handkurbel oder ein Drehmotor sein.The helical brush sits according to
Nach Anspruch 3 ist der Schacht, der Partikelbehälter, Bestandteil des Strömungskanals im Abscheider. Er sitzt an der tiefsten Stelle des Strömungskanals im Abscheider. In ihn mündet vertikal von oben der rohrförmige Nicht-Korona-Agglomerator mit stromabwärts folgendem Korona-Entlader. Aus ihm steigt vertikal nach oben der rohrförmige Kollektor mit eingebauter Wendelbürste. In seinem tiefsten Bereich hat der Schacht einen Zutritt, durch den abgeschiedene und angesammelte Partikel herausgenommen werden können (Anspruch 4).According to
Der gesamte Strömungskanal im Abscheider, das Rohr des Nicht-Korona-Agglomerators und Korona-Entladers, der Schacht und das Rohr des Kollektors, liegen nach Anspruch 5 auf einem elektrischen Bezugspotential, meist Erdpotential. Im letzteren Fall werden auf der Innenwand des Strömungskanals abgelagerte und noch geladene Partikel elektrisch neutralisiert.The entire flow channel in the separator, the tube of the non-corona agglomerator and corona discharger, the shaft and the tube of the collector are according to
Nach Anspruch 6 kann es zweckmäßig sein, dass der Agglomerator und Korona-Entlader strömungsmäßig in einen ersten Schachtabschnitt mündet, von dem es dann nach unten zu einem überbrückenden, zweiten Schachtbereich, dem eigentlichen Schacht, weitergeht, aus dem es dann zum weiteren, dritten Schachtbereich geht. Der dritte Schachtbereich ist ähnlich ausgeführt wie der erste. Von dem dritten Schachtbereich geht es vertikal nach oben in den Kollektor. Insgesamt hat der Schacht, der Behälter für ausgeschiedene, abgeschiedene und aufgesammelte Partikel, einen Eintrittsbereich und einen Austrittsbereich der Prozessgasströmung.According to
Mit dem elektrostatischen Abscheider werden feine Partikel aus Verbrennungsabgasen effektiv aus- und abgeschieden.The electrostatic precipitator effectively removes and separates fine particles from combustion exhaust gases.
Der elektrostatische Abscheider hat entlang seines Strömungsweges einen geringen Druckabfall und geringe Betriebskosten. Sein technischer Aufbau ist einfach und robust. Er ist einfach zu warten und zu reinigen.The electrostatic precipitator has a low pressure drop along its flow path and low operating costs. Its technical structure is simple and robust. He is easy to maintain and clean.
Die Baugröße des elektrostatischen Abscheiders ist begrenzt und nimmt wenig Raum ein. Die Investitionskosten beim Einbau in eine Heizungsanlage oder stationäre Dieselmotoranlage oder die Kosten für Nachrüstung einer solchen sind gering.The size of the electrostatic precipitator is limited and takes up little space. The investment costs for installation in a heating system or stationary diesel engine plant or the cost of retrofitting such are low.
Im Folgenden werden zwei beispielhafte Ausführungen des elektrostatischen Abscheiders vorgestellt und die Konstruktion anhand der Zeichnung beschrieben.In the following two exemplary embodiments of the electrostatic precipitator are presented and the construction described with reference to the drawing.
Das Bauprinzip, die Struktur des elektrostatischen Abscheiders ist im Schnitt in
Die Hochspannungselektrode
Gasstromabwärts im unteren freien Endbereich der Hochspannungselektrode
- – die frei exponierte Hochspannungselektrode
7 bildet mit der radial gegenüber liegenden Innenwand des Rohres7 Spaltbereiche mit der größten Spaltweite und damit niedrigen elektrischen Feld im Falle angelegter Hochspannung; - – die an ihren exponierten Bereichen nicht scharfkantige Ablenkungselektrode
8 bildet mit der radial gegenüber liegenden Innenwand des Rohres7 einen Spaltbereich mit mittlerer, noch nicht eine Korona erzeugender elektrischer Feldstärke; - – die Korona-Entladungs-
Elektrode 9 bildet mit der radial gegenüber liegenden Innenwand des Rohres7 einen Spaltbereich mit hoher, koronaerzeugender elektrischer Feldstärke.
- - The exposed
high voltage electrode 7 forms with the radially opposite inner wall of thetube 7 Gap areas with the largest gap width and thus low electric field in the case of applied high voltage; - - The non-sharp deflection electrode at their exposed areas
8th forms with the radially opposite inner wall of the tube7 a gap region with mean, not yet a corona generating electric field strength; - - the
corona discharge electrode 9 forms with the radially opposite inner wall of the tube7 a gap region with high, corona-generating electric field strength.
Der rohrförmige Kollektor
Diese Anordnung ermöglicht einen leichten Zugang zu dem jeweils abgedeckten Rohr
Der Agglomerator/Korona-Entlader
Für Reinigungszwecke kann der Schacht
Sollen auch größere anfallende Rauchgasvolumina prozessiert werden, kann der einfache elektrostatische Abscheider gemäß den
Der Prozess im elektrostatischen Abscheider läuft folgendermaßen ab:
Das mit Partikel beladene Abgas aus einer Verbrennungsanwendung gelangt in den elektrostatischen Abscheider
The particulate laden exhaust gas from a combustion application enters the
Das partikelbefreite Gas, das Reingas, strömt im Kollektor
Während des Betriebs des elektrostatischen Abscheiders können sich an den Innenwänden der beiden Rohre
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