DE102009023522B4

DE102009023522B4 - Electrostatic separator with particle repellent and heating system

Info

Publication number: DE102009023522B4
Application number: DE102009023522A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Steiner; Hans Christian Krahl; Tania Gonzalez Baquet; Thomas Weil; Uwe Limbeck; Datong Wu; Paul Mielcarek; Tobias Mildenstein; Ulrike Mock; Ingo Zeitler; Andreas Jennerjahn; Oliver Bachmann; Jürgen Hilzinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-05-30
Filing date: 2009-05-30
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2029-05-31
Also published as: EP2256411B1; DE102009023522A1; EP2256411A3; EP2256411A2

Abstract

Elektrostatischer Abscheider (1) für eine Abgasleitung (2) einer Abgasreinigungsanlage, mit einem Strömungskanal (3) mit einer Kanalwandung (4) und einem Kanalinneren (5), durch welchen ein partikelbeinhaltendes Abgas (P) in einer Strömungsrichtung strömt, und einer sich in dem Kanalinneren (5) im Wesentlichen in Strömungsrichtung (P) erstreckenden Elektrode (6), zur Bildung eines elektrischen Feldes zwischen der Elektrode (6) und der Kanalwandung (4), dadurch gekennzeichnet, dass weiter mindestens ein Partikelabweisemittel (9) umfasst ist, welches verhindert, dass sich Partikel des Abgases (P) an der Kanalwandung (4) ablagern, dass mindestens ein Partikelabweisemittel (9) als separates thermisch induziertes Bewegungselement (9a) in Form eines Bimetalls (11) ausgebildet ist, dass das Bewegungselement (9a) zur Kontaktierung von an der Kanalwandung (4) anhaftenden Partikeln ausgebildet ist, um bei einer Bewegung des Bewegungselements (9a) zumindest teilweise die Partikel von der Kanalwandung (4) zu lösen, und dass das Bewegungselement (9a) als an der Kanalwandung (4) angeordnetes und diese zumindest teilweise kontaktierendes Schnappelement (11) ausgebildet ist, welches thermisch induziert bei Aktivierung von einer stabilen Position in eine andere stabile Position umschnappt, um eine Ablagerung von Partikeln an der Kanalwandung (4) zu verhindern.An electrostatic precipitator (1) for an exhaust pipe (2) of an exhaust gas purifying plant, comprising a flow channel (3) having a channel wall (4) and a channel interior (5) through which a particulate containing exhaust gas (P) flows in a flow direction, and one in the channel interior (5) substantially in the flow direction (P) extending electrode (6), for forming an electric field between the electrode (6) and the channel wall (4), characterized in that further comprises at least one Partikelabweisemittel (9) is included, which prevents particles of the exhaust gas (P) from depositing on the channel wall (4), that at least one particle repelling means (9) is designed as a separate thermally induced movement element (9a) in the form of a bimetal (11), that the movement element (9a) is formed for contacting of the channel wall (4) adhering particles to at least partially the particles of the Kan at a movement of the moving member (9a) alwandung (4) to solve, and that the moving element (9a) as on the channel wall (4) arranged and this at least partially contacting snap element (11) is formed which snaps thermally induced when activated from a stable position to another stable position, to prevent deposition of particles on the channel wall (4).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Abscheider, insbesondere für eine Abgasleitung einer Abgasreinigungsanlage, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an electrostatic precipitator, in particular for an exhaust pipe of an exhaust gas purification system, according to the preamble of claim 1.

Weiter betrifft die Erfindung ein Heizungssystem zur Erzeugung von Energie mittels Verbrennen von einem Energieträger mit einem elektrostatischen Abscheider nach Anspruch 9.Furthermore, the invention relates to a heating system for generating energy by means of combustion of an energy carrier with an electrostatic precipitator according to claim 9.

Aufgrund der Emissionen von Heizungsanlagen und globaler Bemühungen, derartige Emissionen zu reduzieren – siehe zum Beispiel das Kyoto-Abkommen – werden bei Heizungsanlagen entsprechende Abgasreinigungsanlagen verwendet. Diese sollen insbesondere die schädlichen Stoffe und Partikel aus Abgasen herausfiltern, sodass das verbleibende, gereinigte Abgas bedenkenlos an die Umwelt abgegeben werden kann. Insbesondere werden derartige Abgasreinigungsanlagen bei Biomasse-Heizanlagen eingesetzt, bei denen neben ansonsten ökonomischen und ökologischen Vorteilen eine erhöhte Emission an Schadstoffen in den Abgasen auftreten kann. Gerade die relativ hohe Emission an Feinstaub als ein Schadstoffanteil ist bei Biomasse-Heizungsanlagen ein Problem.Due to emissions from heating systems and global efforts to reduce such emissions - see, for example, the Kyoto Protocol - heating systems use appropriate emission control systems. These are in particular to filter out the harmful substances and particles from exhaust gases, so that the remaining, purified exhaust gas can safely be released to the environment. In particular, such emission control systems are used in biomass heating systems, where in addition to otherwise economic and environmental benefits increased emissions of pollutants in the exhaust gases can occur. Especially the relatively high emission of particulate matter as a pollutant component is a problem in biomass heating systems.

Aus der EP 1 193 445 A2 ist eine Abgasreinigungsanlage bekannt, welche für Biomasse-Heizungsanlagen zur Verringerung von Feinstaubemission verwendet wird. Die dort beschriebene Vorrichtung ist in einen Rauchgaskanal einbaubar und weist hierzu einen Deckel auf, der gasdicht auf eine zugehörige Öffnung an einem Rauchgaskanal aufsetzbar ist. An der Innenseite des Deckels ist über eine isolierende Halterung eine Sprühelektrode, zum Beispiel in Form eines gespannten Stabes, gehalten. Ein Hochspannungs-Transformator mit Gleichrichterfunktion erlaubt den Aufbau einer hohen Gleichspannung zwischen dem Draht und dem Deckel, welcher elektrisch leitend mit dem Ofenrohr verbunden ist, sodass dieses als Kollektorelektrode wirkt.From the EP 1 193 445 A2 An emission control system is known, which is used for biomass heating systems to reduce particulate matter emission. The device described therein can be installed in a flue gas channel and for this purpose has a lid which can be placed gas-tight on an associated opening on a flue gas channel. On the inside of the lid, a spray electrode, for example in the form of a tensioned rod, is held over an insulating holder. A high-voltage transformer with rectifier function allows the construction of a high DC voltage between the wire and the lid, which is electrically connected to the furnace tube, so that it acts as a collector electrode.

Ein derartiger Elektrofilter mit Sprühelektrode und Kollektorelektrode ist auch als elektrostatischer Abscheider bekannt. Dieser wird zur Abgasreinigung in einer Abgasleitung einer Heizungsanlage eingesetzt. Dabei wird durch die Sprühelektrode, welche etwa mittig durch die Abgasleitung verläuft und deshalb auch als Mittelelektrode bezeichnet wird, und eine umgebende Mantelfläche der Abgasleitung ein Kondensator gebildet, der bei einer zylinderrohrförmigen Ausbildung der Abgasleitung auch als Zylinderkondensator bezeichnet wird. Die Sprüh- oder Mittelelektrode weist in der Regel einen kreisförmigen Querschnitt in Strömungsrichtung des Abgases auf, wobei der Durchmesser des Querschnitts oder auch der Krümmungsradius im Allgemeinen relativ klein ausgebildet ist (zum Beispiel kleiner als 0,4 mm). Um nun die Schadstoffe, genauer die nicht an die Umwelt abzugebenden Partikel, des Abgases aus dem Abgasstrom abzuscheiden, wird durch die Mittelelektrode und die durch de Mantelfläche gebildete Kollektorelektrode ein quer zur Strömungsrichtung verlaufendes Feld mit Feldlinien von der Mittelelektrode zur Kollektorelektrode gebildet. Hierzu wird an die Mittelelektrode eine Hochspannung angelegt, zum Beispiel in dem Bereich von 15 kV. Dadurch bildet sich eine Corona-Entladung aus, durch welche die in dem Abgas durch das Feld strömenden Partikel unipolar aufgeladen werden. Aufgrund dieser Aufladung wandern die meisten der Partikel durch die elektrostatischen Coulomb-Kräfte zur Innenwand der Abgasleitung, welche als Kollektorelektrode dient.Such an electrostatic filter with a spray electrode and a collector electrode is also known as an electrostatic precipitator. This is used for exhaust gas purification in an exhaust pipe of a heating system. In this case, a capacitor is formed by the spray, which runs approximately centrally through the exhaust pipe and therefore also referred to as the center electrode, and a peripheral surface of the exhaust pipe, which is also referred to as a cylindrical capacitor in a cylindrical tube-shaped design of the exhaust pipe. The spray or center electrode generally has a circular cross section in the flow direction of the exhaust gas, wherein the diameter of the cross section or the radius of curvature is generally formed relatively small (for example, less than 0.4 mm). In order now to deposit the pollutants, more precisely the particles not to be discharged to the environment, of the exhaust gas from the exhaust gas flow, a field extending transversely to the flow direction is formed by the center electrode and the collector electrode formed by the lateral surface with field lines from the center electrode to the collector electrode. For this purpose, a high voltage is applied to the center electrode, for example in the range of 15 kV. As a result, a corona discharge is formed, through which the particles flowing through the field in the exhaust gas are charged in a unipolar manner. Due to this charge, most of the particles migrate through the electrostatic Coulomb forces to the inner wall of the exhaust pipe, which serves as a collector electrode.

Wie oben bereits erwähnt, werden die Partikel durch die entlang der Oberfläche der Elektrode sich ausbildende Corona-Entladung elektrostatisch aufgeladen. Dies geschieht auf molekularer Ebene durch folgenden Prozess: Liegt die Elektrode z. B. gegenüber dem Abgasrohr auf negativer Hochspannung, so wird eine große Anzahl von Gasmolekülen negativ aufgeladen. Sie bewegen sich im von der Elektrode sowie dem Abgasrohr aufgespannten elektrischen Feld in Richtung des Abgasrohres. Treffen diese auf ihrem Weg durch das Abgasrohr auf elektrisch neutrale Partikel, so bleiben sie an diesen haften und laden die bis dahin neutralen Partikel ebenfalls negativ auf. Die geladenen Partikel strömen getrieben durch elektrostatische Ablenkungskräfte zur Innenwand des Abgasrohres. Hier bleiben die Teilchen haften, verlieren ihre Ladung und werden sicher aus dem Abgasstrom entfernt. Dies ist der Kernprozess eines elektrostatischen Abscheiders und führt je nach Geometrie, Höhe des Corona-Stroms, Elektrodenform etc. zu Abscheideraten bis etwa über 90%. Dieser Kernprozess kann durch folgende Effekte gestört werden:
Bei der Verbrennung entstehen bipolar geladene Partikel. Mittels Boltzmann-Verteilung kann der Anteil einfach bzw. mehrfach geladener Partikel abgeschätzt werden. Die Verteilung ist symmetrisch, d. h., es entstehen gleich viele positive wie negativ geladene Partikel. Für Bedingungen, wie sie im Abgas von Biomasse-Heizungen vorliegen, tragen zwischen 15 und 20% der Partikel eine elektrische Elementarladung. Die Anzahl geladener Partikel wird durch Koagulation zwar um ca. 10% pro Sekunde reduziert, dennoch liegen am Ort des elektrostatischen Abscheiders (entspricht ca. ein bis zwei Sekunden Flugzeit der Partikel vom Ort der Verbrennung) noch über 10% geladener Partikel vor. Gelangen die geladenen Partikel nun in die Nähe der auf negative Hochspannung liegenden Elektrode der Aufladeeinheit (Einheit Abgasrohr, Elektrode), so werden die negativen Partikel von der Elektrode weg in Richtung Abgasrohrinnenseite strömen. Die positiven Partikel strömen dagegen auf die Elektrode zu. Hiervon wird ein Teil beim Durchströmen der Aufladeeinheit neutralisiert bzw. negativ umgeladen, der Rest der Partikel gelangt jedoch zur Elektrode und lagert sich dort ab. Über die Betriebsdauer kommt es deshalb zu Funktionseinschränkungen des elektrostatischen Abweisers. Denn der auf der Elektrode abgelagerte Feinstaub verhindert lokal die Ausbildung der Corona. Dadurch verschlechtert sich die elektrische Aufladung der Partikel. Die Abscheideeffizienz des Systems wird degradiert. Zudem existiert in unmittelbarer Nähe der Corona (in einem Radius wenige Millimeter um die Elektrode) ein bipolares Ladungsgebiet. Elektrisch neutrale Partikel, welche dieses Gebiet durchströmen, können auch von einer negativen Elektrode positiv aufgeladen werden. Sie strömen dann auf die Elektrode zu. Ein Teil wird durch die Corona neutralisiert bzw. negativ umgeladen, ein kleiner Rest gelangt jedoch zur Elektrode und lagert sich ebenfalls dort ab.As mentioned above, the particles are electrostatically charged by the corona discharge which forms along the surface of the electrode. This is done at the molecular level by the following process: Is the electrode z. B. compared to the exhaust pipe to negative high voltage, so a large number of gas molecules is negatively charged. They move in the electric field applied by the electrode and the exhaust pipe in the direction of the exhaust pipe. If these meet on their way through the exhaust pipe to electrically neutral particles, they stick to these and charge the previously neutral particles also negative. The charged particles flow driven by electrostatic deflection forces to the inner wall of the exhaust pipe. Here the particles stick, lose their charge and are safely removed from the exhaust stream. This is the core process of an electrostatic precipitator and, depending on the geometry, height of the corona current, electrode shape, etc., leads to deposition rates of up to more than 90%. This core process can be disturbed by the following effects:
Burning produces bipolar charged particles. By means of Boltzmann distribution, the proportion of single or multiply charged particles can be estimated. The distribution is symmetrical, ie, there are the same number of positive and negative charged particles. For conditions such as those present in the exhaust gas of biomass heating systems, between 15 and 20% of the particles carry an elementary electric charge. Although the number of charged particles is reduced by approx. 10% per second due to coagulation, there are still more than 10% charged particles at the electrostatic precipitator (corresponding to about one to two seconds of particle flying time from the place of combustion). Now get the charged particles in the vicinity of the lying on negative high voltage electrode of the charger (unit exhaust pipe, electrode), the negative particles will flow away from the electrode towards the exhaust pipe inside. The positive particles, on the other hand, flow towards the electrode. This will be a part as it flows through the charger neutralized or negatively reloaded, the rest of the particles but reaches the electrode and deposits there. Over the service life it comes therefore to function restrictions of the electrostatic deflector. Because the fine dust deposited on the electrode locally prevents the formation of the corona. As a result, the electrical charge of the particles deteriorates. The deposition efficiency of the system is degraded. In addition, in the immediate vicinity of the corona (within a radius of a few millimeters around the electrode) there is a bipolar charge area. Electrically neutral particles which flow through this area can also be positively charged by a negative electrode. They then flow to the electrode. One part is neutralized or negatively charged by the corona, but a small remainder reaches the electrode and also deposits there.

Die DE 439 693 A offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zur elektrischen Reinigung von Gasen. Dabei wird die Temperatur eines zu reinigenden Gases in einer elektrischen Niederschlagseinrichtung durch eine in den Gasstrom eingeschaltete wärmeempfindliche Vorrichtung selbsttätig geregelt, indem ein Bimetallstreifen bei Wärmeabnahme oder Wärmezunahme entsprechende Kontakte schließt und dadurch Erhitzungs- oder Abkühlungsvorrichtungen einschaltet.The DE 439 693 A discloses a method and apparatus for the electrical purification of gases. In this case, the temperature of a gas to be cleaned in an electrical precipitation device is automatically controlled by a switched-on in the gas stream heat-sensitive device by a bimetallic strip closes upon heat absorption or heat increase corresponding contacts and thereby turns on heating or cooling devices.

Aus der US 3 606 733 A geht ein elektrostatischer Filter hervor, der mittels eines Ionisationsmittels Staubpartikel eines Gasstroms auflädt und an Kollektorelementen abscheidet. Unter dem Gewicht des abgeschiedenen Staubs verbiegen sich die Kollektorelemente und lösen einen Mechanismus zu ihrem Abreinigen aus.From the US Pat. No. 3,606,733 An electrostatic filter emerges which charges dust particles of a gas stream by means of an ionizing agent and deposits them on collector elements. Under the weight of the deposited dust, the collector elements bend and trigger a mechanism for their cleaning.

Die WO 2005/016542 A1 zeigt einen Apparat zum Abscheiden von Partikeln aus Luft oder Abgas, z. B. für häusliche Festbrennstofföfen, mit einer ersten Elektrode an einer zylindrischen Wand und einer zweiten zentral angeordneten Elektrode, wobei an die beiden Elektroden eine elektrische Spannung angelegt wird. Ein Temperaturaufnehmer schaltet die Spannungsversorgung ein, wenn die Temperatur des Luft- oder Abgasstroms einen vorbestimmten Wert überschreitet, und schaltet die Spannungsversorgung aus, wenn die Temperatur den vorbestimmten Wert unterschreitet. Liegt die Temperatur über dem vorbestimmten Wert, erfolt eine Abscheidung des Staubs, der sich im Bereich der ersten Elektrode sammelt.The WO 2005/016542 A1 shows an apparatus for separating particles from air or exhaust gas, for. B. for domestic solid fuel stoves, with a first electrode on a cylindrical wall and a second centrally disposed electrode, wherein an electrical voltage is applied to the two electrodes. A temperature picker turns on the power supply when the temperature of the air or exhaust gas flow exceeds a predetermined value, and turns off the power supply when the temperature falls below the predetermined value. If the temperature is above the predetermined value, a deposition of the dust, which collects in the region of the first electrode, takes place.

In der JP 57-187050 A wird ein elektrostatischer Filter zum Abscheiden von Staubpartikeln aus einem Abgasstrom vorgeschlagen, bei dem ein zentraler Elektrodendraht zur Erhaltung hoher Abscheideeffizienz unter Zugspannung gehalten wird. Hierzu dient ein Federelement, das eine thermische Ausdehnung des Elektrodendrahts, die sich im Betrieb unter Einfluss der Abgastemperatur ergibt, kompensiert und so die Zugspannung im Elektrodendraht konstant hält. Das Federelement besteht aus einem Bimetallelement, das sich unter Einfluss der Abgastemperatur verformt.In the JP 57-187050 A For example, there is proposed an electrostatic filter for separating dust particles from an exhaust stream in which a central electrode wire is held under tension to obtain high separation efficiency. For this purpose, a spring element, which compensates a thermal expansion of the electrode wire, which results in operation under the influence of the exhaust gas temperature, and thus keeps the tension in the electrode wire constant. The spring element consists of a bimetal element, which deforms under the influence of the exhaust gas temperature.

Nachteilig an den elektrostatischen Abscheidern gemäß dem Stand der Technik ist, dass es nach einer längeren Betriebszeit zu einer kontinuierlichen Degradation des Corona-Stroms bei konstanter Hochspannung kommt. Dadurch sinkt die Aufladeeffizienz der Elektrode, was wiederum die Abscheideleistung des gesamten Systems verringert.A disadvantage of the electrostatic precipitators according to the prior art is that it comes after a longer period of operation to a continuous degradation of the corona current at a constant high voltage. As a result, the charging efficiency of the electrode decreases, which in turn reduces the separation efficiency of the entire system.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrostatischen Abscheider zu schaffen, der diesen Nachteil überwindet und der insbesondere eine Ablagerung von Partikeln auf der Elektrode verhindert oder reduziert, um die Funktionsdauer des elektrostatischen Abscheiders zu erhöhen.The invention has for its object to provide an electrostatic precipitator, which overcomes this disadvantage and in particular prevents or reduces the deposition of particles on the electrode to increase the service life of the electrostatic precipitator.

Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Heizungssystem mit einem erfindungsgemäßen Abscheider zu schaffen, das eine zuverlässige Abgasreinigung garantiert.Further, the invention has for its object to provide a heating system with a separator according to the invention, which guarantees reliable exhaust gas purification.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Gegenstände mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This is achieved by the objects with the features of claim 1 and claim 9. Advantageous developments can be found in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße elektrostatische Abscheider ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem elektrostatischen Abscheider, insbesondere für eine Abgasleitung einer Abgasreinigungsanlage, mit einem Strömungskanal mit einer Kanalwandung und einem Kanalinneren, durch welchen ein partikelbeinhaltendes Abgas in einer Strömungsrichtung strömt, und einer sich in dem Kanalinneren im Wesentlichen in Strömungsrichtung erstreckenden Elektrode, zur Bildung eines elektrischen Feldes zwischen Elektrode und der Kanalwandung, vorgesehen ist, dass weiter mindestens ein Partikelabweisemittel umfasst ist, welches verhindert, dass sich Partikel des Abgases an der Kanalwandung ablagern, insbesondere dauerhaft ablagern. Mindestens ein Partikelabweisemittel ist als separates thermisch induziertes Bewegungselement in Form eines Bimetalls zur Kontaktierung von an der Kanalwandung anhaftenden Partikeln ausgebildet, welches durch Wärme bewegt wird, um bei einer Bewegung des Bewegungselements zumindest teilweise die Partikel von der Kanalwandung zu lösen. Dazu ist das Bewegungselement als an der Kanalwandung angeordnetes und diese zumindest teilweise kontaktierendes Schnappelement ausgebildet, welches thermisch induziert bei Aktivierung von einer stabilen Position in eine andere stabile Position umschnappt, um eine Ablagerung von Partikeln an der Kanalwandung zu verhindern. Das Partikelabweisemittel verhindert oder reduziert wirksam zumindest ein Ablagern von Partikeln an der Kanalwandung. Darüber hinaus kann das Partikelabweisemittel das Ablagern von Partikeln an weiteren Komponenten des elektrostatischen Abscheiders wirksam reduzieren.The electrostatic precipitator according to the invention is characterized in that in the electrostatic precipitator, in particular for an exhaust pipe of an exhaust gas purification system, with a flow channel having a channel wall and a channel interior, through which flows a particle-containing exhaust gas in a flow direction, and in the channel interior substantially in Flow direction extending electrode, for forming an electric field between the electrode and the channel wall, is provided that further comprises at least one Partikelabweisemittel is included, which prevents particles of the exhaust gas deposited on the channel wall, in particular permanently deposit. At least one particle-repelling agent is designed as a separate thermally induced moving element in the form of a bimetal for contacting particles adhering to the channel wall, which is moved by heat in order to at least partially detach the particles from the channel wall during a movement of the moving element. For this purpose, the movement element is designed as a snap element arranged on the channel wall and at least partially contacting it, which thermally induces upon activation from a stable position into one another stable position snaps around to prevent deposition of particles on the channel wall. The particle-repelling agent effectively prevents or reduces at least deposition of particles on the channel wall. In addition, the particle repelling agent can effectively reduce the deposition of particulates on other components of the electrostatic precipitator.

In einer Ausführungsform ist das Partikelabweisemittel eine separate Einheit, welche eine Bewegung relativ zu der Kanalwandung ausführt und bevorzugt die Kanalwandung bei einer Bewegung kontaktiert.In one embodiment, the particle repelling means is a separate unit which makes a movement relative to the channel wall and preferably contacts the channel wall in one movement.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Bewegungselement ein geformtes Bimetall umfasst. An das Bimetall können weitere Elemente gekoppelt sein, die durch das Bimetall angetrieben werden. Somit ist eine Bewegung weiterer Elemente oder Mechanismen durch das Bimetall bei Zu- bzw. Abfuhr von Wärme initiiert.In a further embodiment it is provided that the movement element comprises a shaped bimetal. To the bimetal further elements can be coupled, which are driven by the bimetal. Thus, a movement of other elements or mechanisms is initiated by the bimetal in supply and removal of heat.

Durch das Umschnappen des Bewegungselements werden anhaftende Partikel von der Kanalwandung abgeklopft.By snapping the moving element adhering particles are knocked off the channel wall.

Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass das Bewegungselement zumindest teilweise spiralförmig nach Art einer Spiralfeder ausgebildet ist. Das Bewegungselement kann verschiedene Formen aufweisen. Es können mehrere Abschnitte des Bewegungselements als unterschiedliche Bimetalle ausgebildet sein. Das Bimetall kann in verschiedenen Formen vorgeprägt sein, beispielsweise serpentinenartig, wellenförmig, sägezahnwellenförmig etc., um entsprechende Deformationen zu realisieren.An embodiment provides that the movement element is formed at least partially spirally in the manner of a spiral spring. The moving element may have various shapes. It can be formed as different bimetals several sections of the moving element. The bimetal can be pre-stamped in various forms, for example, serpentine, wavy, sawtooth wave, etc., to realize corresponding deformations.

Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass mindestens ein Partikelabweisemittel eine Partikelantihaftbeschichtung aufweist, welche ein dauerhaftes Anhaften von Partikeln an dem Partikelabweisemittel und/oder der Kanalwandung durch Verminderung von Haftparametern verhindert.Yet another embodiment provides that at least one particle-repelling agent has a particle non-stick coating which prevents permanent adhesion of particles to the particle-repelling agent and / or the channel wall by reducing adhesive parameters.

Weiter sieht ein anderes Ausführungsbeispiel vor, dass eine Schutzvorrichtung vorgesehen ist, welche verhindert, dass herabfallende Partikel Beschädigungen an dem elektrostatischen Abscheider hervorrufen.Furthermore, another embodiment provides that a protective device is provided which prevents falling particles cause damage to the electrostatic precipitator.

Das erfindungsgemäße Heizungssystem zur Erzeugung von Energie mittels Verbrennen von einem Energieträger wie Biomasse ist dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Feinstaub emittierenden Heizungsanlage wie eine Biomasse-Heizungsanlage zum Verbrennen des Energieträgers aufweist, wobei partikelbeinhaltende Abgase entstehen, und ein erfindungsgemäßer elektrostatisches Abscheider vorgesehen ist.The heating system according to the invention for generating energy by burning an energy source such as biomass is characterized in that it has a particulate matter emitting heating system such as a biomass heating system for burning the energy carrier, wherein particle-containing exhaust gases, and an inventive electrostatic precipitator is provided.

Mit dem erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheider und dem erfindungsgemäßen Heizungssystem werden insbesondere die folgenden Vorteile realisiert:
Eine Vermeidung bzw. Reduzierung von Feinstaubablagerungen auf der Elektrode wird realisiert. Das System kann zuverlässig durch Bewegen der Partikelabweisemittel relativ zu der Kanalwandung entlang der Kanalwandung von Feinstaublagerungen befreit werden.With the electrostatic precipitator according to the invention and the heating system according to the invention, the following advantages are realized in particular:
An avoidance or reduction of fine dust deposits on the electrode is realized. The system can be relieved of fine dust deposits reliably by moving the Partikelabweisemittel relative to the channel wall along the channel wall.

Durch die thermisch induzierte Bewegung des Bimetalls wird eine schnappende bzw. schlagende Bewegung realisiert, die insbesondere durch eine entsprechende Vorprägung des Bimetalls oder des Bimetallstreifens erzielt wird. Durch die Vorprägung bleibt bei Erwärmung zuerst die Form des Bimetalls konstant bis die Wärmeenergie ausreicht, um die durch Vorprägung gehemmte Verformung einzuleiten (Knackfrosch-Effekt). Die anschließende Bewegung weist dann eine hohe Beschleunigung auf, welche zum Entfernen von Partikeln genutzt wird. Umgekehrt wird auch bei Abkühlung nach Abschalten der Heizanlage durch Überspringen der Vorprägung eine schnappende Bewegung ausgelöst. Dies kann beispielsweise durch eine konvexe/konkave Prägung einer Bimetallscheibe erreicht werden. Beim Anheizen bzw. Ausschalten des Ofens durchläuft das Bimetall den Temperaturbereich der schnappenden Verformung. In einer Ausgestaltung ist eine Serie von Vorprägungen für die Partikelabweisemittel vorgesehen, welche dann zum Beispiel zickzackförmig ausgebildet sind. Bei jedem Start und Stopp des Ofens wird der leicht anhaftende Feinstaub von der Kanalwandung abgeschüttelt. Die Vorprägung ist so zu dimensionieren, dass immer ein entpsrechender Abstand zum umgebenden Ofenrohr eingehalten wird. Weiter ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Verformung des Bimetalls vorteilhaft eine Art Hammerwerk betätigt, welches die Kanalwandung bei Einschalten bzw. Ausschalten des Ofens einmalig anschlägt und von Staubablagerungen befreit. Zum leichteren Entfernen anhaftender Verschmutzungen ist in einer Ausführungsform alternativ oder zusätzlich die Kanalwandung oder auch das Partikelabweisemittel mit einer Antihaftschicht versehen, z. B. mit Polyorganosiloxanen, Polysiloxanen, Hybridmaterialien aus anorganischen und organischen Polymeren sowie Beschichtungsmaterialien, welche Antihaftpartikel enthalten. Eine entsprechende Dotierung der Silizium-Sauerstoffverbindung gewährleistet eine für den Einsatz als Sprühelektrode ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit bzw. Plasmabeständigkeit. Durch die mechanische Abreinigung durch mindestens ein Bimetall können die Staubanlagerungen an der Kanalwandung periodisch abgeschüttelt werden. Diese Option verbraucht keine zusätzliche Energie, da das Bimetall durch die beim einschalten bzw. Ausschalten des Ofens erzeugte Temperaturänderung aktiviert wird.By the thermally induced movement of the bimetal a snapping or beating motion is realized, which is achieved in particular by a corresponding pre-stamping of the bimetallic strip or the bimetallic strip. Due to the pre-embossment, the shape of the bimetal first remains constant until the heat energy is sufficient to initiate the deformation inhibited by pre-embossing (snap-click effect). The subsequent movement then has a high acceleration, which is used to remove particles. Conversely, even when cooling down after switching off the heating system by jumping the pre-stamping a snapping motion triggered. This can be achieved for example by a convex / concave embossing of a bimetal disc. When heating or switching off the furnace, the bimetal passes through the temperature range of the snapping deformation. In one embodiment, a series of knockouts is provided for the particle-repelling means, which are then zigzag-shaped, for example. Each time the stove is started and stopped, the slightly adhering fine dust is shaken off the duct wall. The pre-embossing is to be dimensioned so that a corresponding distance to the surrounding stovepipe is always maintained. Further, it is provided in one embodiment that the deformation of the bimetal advantageously operates a kind of hammer mechanism, which once strikes the channel wall when switching on and off of the furnace and freed from dust deposits. To facilitate removal of adhering contaminants, in one embodiment, alternatively or additionally, the channel wall or the particle repelling agent is provided with an anti-adhesion layer, for. As with polyorganosiloxanes, polysiloxanes, hybrid materials of inorganic and organic polymers and coating materials containing non-stick particles. A corresponding doping of the silicon-oxygen compound ensures a sufficient for use as a discharge electrode high electrical conductivity or plasma resistance. Due to the mechanical cleaning by at least one bimetal dust deposits on the channel wall can be shaken off periodically. This option does not consume any extra energy as the bimetal is activated by the temperature change generated when the stove is turned on or off.

Wird die aus Elektrode, Elektrodenzuführung und ggf. Isolation gebildete Aufladeinheit dicht hinter der Heizungsanlage verbaut, können sich aufgrund des heißen Abgases Temperaturen zwischen 200°C (Holzpellet-Heizanlagen) und 400°C (Scheitholzanlagen) einstellen. Außerdem bestehen die emittierten Staubpartikel (vor allen im Fall der Scheitholzverbrennung) aus einem großen Anteil von Kohlenstoff und sind deshalb brennbar. Unter diese Bedingungen liegt es nahe, die thermische Oxidation als Regenerationsmechanismus der Aufladeeinheit vorzusehen. Dieser Abbrand wird gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel durch eine geeignete Beschichtung der Innenwand der Aufladeeinheit katalytisch unterstützt. Dies würde sich in einer tieferen Entzündungstemperatur des Rußes manifestieren (ohne katalytische Unterstützung erst bei ca. 600°C). Falls der katalytische Effekt der Beschichtung nicht ausreicht, könnte der thermische Abbrand der Staubablagerungen extern gezündet werden, z. B. mit einer am Abgasrohr angebrachten Heizspirale. Hier muss jedoch durch geeignete Maßnahmen (z. B. temperaturgesteuerte Abgasklappen) ein kontrollierter Rußabbrand gewährleistet werden. Das Abgassystem könnte sonst thermisch überlastet werden. If the charging unit formed from the electrode, electrode feed and possibly insulation is installed close behind the heating system, temperatures between 200 ° C (wood pellet heating systems) and 400 ° C (firewood systems) may occur due to the hot exhaust gas. In addition, the emitted dust particles (especially in the case of firewood combustion) consist of a large proportion of carbon and are therefore combustible. Under these conditions, it makes sense to provide the thermal oxidation as a regeneration mechanism of the charger. This burnup is supported catalytically according to a further embodiment by a suitable coating of the inner wall of the charging unit. This would manifest itself in a lower ignition temperature of the soot (without catalytic support only at about 600 ° C). If the catalytic effect of the coating is insufficient, the thermal burn-up of the dust deposits could be ignited externally, e.g. B. with a mounted on the exhaust pipe heating coil. Here, however, suitable measures (eg temperature-controlled exhaust gas flaps) must ensure controlled soot burn-off. Otherwise, the exhaust system could be thermally overloaded.

Die Zeichnungen stellen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und zeigen in den Figuren:The drawings illustrate several embodiments of the invention and show in the figures:

1 schematisch teilweise einen Längsquerschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizungssystems mit elektrostatischem Abscheider, 1 schematically partially a longitudinal cross section through an embodiment of a heating system according to the invention with electrostatic precipitator,

2 schematisch teilweise einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizungssystems mit elektrostatischem Abscheider, 2 schematically partially a longitudinal section through a further embodiment of a heating system according to the invention with electrostatic precipitator,

3 schematisch teilweise einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizungssystems mit elektrostatischem Abscheider, 3 schematically partially a longitudinal section through a further embodiment of a heating system according to the invention with electrostatic precipitator,

4 schematisch in zwei Längsschnitten und einer Draufsicht eine Detailansicht eines bistabilen Bewegungselements, 4 schematically in two longitudinal sections and a plan view a detailed view of a bistable moving element,

5 schematisch in zwei Längsschnitten zwei unterschiedliche Ausführungsformen der Bewegungselemente, 5 schematically in two longitudinal sections two different embodiments of the movement elements,

6 schematisch in zwei Draufsichten eine Ausführungsform eines spiralförmigen Bewegungselements in einem kalten und einem erwärmten Zustand und 6 schematically in two plan views an embodiment of a helical moving element in a cold and a heated state and

7 schematisch in zwei Längsschnitten die Anordnung zweier schraubenförmiger Bewegungselemente in einem kalten und einem erwärmten Zustand. 7 schematically in two longitudinal sections the arrangement of two helical moving elements in a cold and a heated state.

1 zeigt schematisch einen Längsquerschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizungssystems 100 mit elektrostatischem Abscheider 1. Das Heizungssystem 100 ist zur Erzeugung von Energie mittels Verbrennen von einem Energieträger wie Biomasse ausgebildet und umfasst neben dem elektrostatischen Abscheider 1 eine Heizungsanlage 110. Die Heizungsanlage 110 ist als eine Feinstaub emittierende Heizungsanlage wie eine Biomasse-Heizungsanlage zum Verbrennen eines entsprechenden Biomasse-Energieträgers ausgebildet. Bei dieser Verbrennung entstehen partikelbeinhaltende Abgase, die durch ein Abgasrohr oder eine Abgasleitung 2 ausgestoßen werden. Der elektrostatische Abscheider 1 ist in der Abgasleitung 2 einer hier nicht weiter dargestellten Abgasreinigungsanlage angeordnet und umfasst einen Strömungskanal 3. Der Strömungskanal 3 ist als rohrförmiger Abschnitt der Abgasleitung 2 ausgebildet und umfasst eine Kanalwandung 4 und ein Kanalinneres 5. Durch den Strömungskanal 3 strömt das hier durch Pfeile P dargestellte, partikelbeinhaltende Abgas in die ebenfalls durch die Pfeile P dargestellte Strömungsrichtung. Im Inneren des Strömungskanals 3 erstreckt sich in Strömungsrichtung P eine Elektrode 6, die auch als Mittelelektrode, Sprühelektrode oder Coronaelektrode bezeichnet wird. Der Strömungskanal 3 ist bevorzugt im Querschnitt in Strömungsrichtung P rotationssymmetrisch um eine Mittelachse (hier nicht dargestellt) ausgebildet. Die Elektrode 6 erstreckt sich im Wesentlichen entlang dieser Mittelachse. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Abgasleitung 3 einen etwa rechtwinklig ausgebildeten Knick auf. Die Elektrode 6 ist in 1 in dem hier horizontal dargestellten Abschnitt der Abgasleitung 3 ausgebildet. Gespeist wird die Elektrode 6 über eine Elektrodenzuführung 7, welche mit einem Isolator 8 ummantelt ist. Zusammen mit der Kanalwandung 4 bildet die Elektrode 6 eine Aufladeeinheit, in welcher Partikel elektrisch aufgeladen werden können. Hierzu bildet die Elektrode 6 mit der Kanalwandung 4 unter Anlegen einer Hochspannung ein elektrisches Feld aus, dessen Feldlininen im Wesentlichen radial zu der Elektrode 6 bzw. der Kanalwandung 4 verlaufen, im Wesentlichen quer, genauer rechtwinklig, zur Strömungsrichtung P. 1 schematically shows a longitudinal cross-section through an embodiment of a heating system according to the invention 100 with electrostatic precipitator 1 , The heating system 100 is designed to generate energy by burning from an energy source such as biomass and includes in addition to the electrostatic precipitator 1 a heating system 110 , The heating system 110 is designed as a particulate matter emitting heating system such as a biomass heating system for burning a corresponding biomass energy source. In this combustion, particle-containing exhaust gases are formed by an exhaust pipe or an exhaust pipe 2 be ejected. The electrostatic precipitator 1 is in the exhaust pipe 2 arranged an exhaust emission control system not shown here and includes a flow channel 3 , The flow channel 3 is as a tubular portion of the exhaust pipe 2 formed and includes a channel wall 4 and a channel inside 5 , Through the flow channel 3 the particle-containing exhaust gas shown here by arrows P flows in the direction of flow likewise represented by the arrows P. Inside the flow channel 3 extends in the flow direction P an electrode 6 , which is also referred to as a center electrode, spray electrode or corona electrode. The flow channel 3 is preferably in the cross-section in the flow direction P rotationally symmetrical about a central axis (not shown here) is formed. The electrode 6 extends substantially along this central axis. In the illustrated embodiment, the exhaust pipe 3 an approximately right-angled kink. The electrode 6 is in 1 in the horizontal section of the exhaust pipe shown here 3 educated. The electrode is fed 6 via an electrode feed 7 , which with an insulator 8th is sheathed. Together with the duct wall 4 forms the electrode 6 a charger in which particles can be charged electrically. For this purpose, the electrode forms 6 with the duct wall 4 under application of a high voltage, an electric field whose field lines substantially radially to the electrode 6 or the channel wall 4 run, substantially transversely, more precisely at right angles, to the flow direction P.

Im Bereich der Elektrode 6 lagert sich abhängig von den Strömungsverhältnissen nur ein kleiner Teil der abzuscheidenden Staubpartikel ab. Der verbleibende Teil wird stromabwärts abgeschieden. Das hier zur Ablagerung notwendige elektrische Feld wird durch die Partikel selbst gebildet. Sie stellen eine Ladungswolke aus unipolar geladenen Teilchen dar, welche durch Abstoßungskräfte an die Kanalwandung 4 strömen. Die sich bildende Feinstaubschicht S kann sich in Abhängigkeit von Volumenstrom, Partikelkonzentration, Durchmesser des Abgasrohres etc. bis zu mehreren Metern stromabwärts des beschriebenen Filters erstrecken. Der Betrieb des Heizungssystems 100 kann durch eine zu dicke Feinstaubschicht beeinträchtigt werden. Im Bereich der Elektrode 6 liegt ein etwa gleichmäßiges Schichtdickenwachstum vor. Stromabwärts der Elektrode 6 leigt mit zunehmendem Abstand eine exponentielle Abnahme der Schichtdicke vor. Das Profil dieser Schicht S kann unter realen Bedingungen durch strömungsbedingte Verfrachtungen, veränderte Ablagerungscharakteristik sowie erhöhten elektrischen Widerstand für abfließende elektrische Ladungen etc. verflacht werden. Die über die Betriebszeit anwachsende Feinstaubschicht an der Innenwand des Abgasrohres führt mit der Zeit zu einer Verengung des Abgasrohrsquerschnitts. Dies führt zu einer Verschlechterung des Abgaszugs und kann damit auf die Verbrennungsbedingungen rückwirken. Im Falle von Scheitholzanlagen mit einem hohen Kohlenstoffanteil der emittierten Partikeln besteht die Gefahr eines Kaminbrandes. Um ein Anhafter der Partikel zu vermeiden oder zu reduzieren, umfasst der elektrostatische Abscheider 1 in der dargestellten Ausführungsform in 1 ein Partikelabweisemittel 9, welches hier nur schemtisch dargestellt ist und in der weiteren Figurenbeschreibung ausführlicher dargestellt wird.In the area of the electrode 6 Depending on the flow conditions, only a small part of the dust particles to be separated deposits. The remaining part is deposited downstream. The electric field required for deposition here is formed by the particles themselves. They represent a charge cloud of unipolar charged particles, which by repulsion forces on the channel wall 4 stream. The fine dust layer S that forms can vary depending on the volume flow, Particle concentration, diameter of the exhaust pipe, etc. extend up to several meters downstream of the described filter. Operation of the heating system 100 can be affected by too thick a fine dust layer. In the area of the electrode 6 there is an approximately uniform layer thickness growth. Downstream of the electrode 6 With increasing distance, an exponential decrease of the layer thickness occurs. The profile of this layer S can be flattened under real conditions by flow-related transports, changed deposition characteristics and increased electrical resistance for outgoing electrical charges, etc. The over the operating time growing fine dust layer on the inner wall of the exhaust pipe leads over time to a narrowing of the exhaust pipe cross-section. This leads to a deterioration of the exhaust train and can thus react to the combustion conditions. In the case of firewood plants with a high carbon content of the emitted particles there is a risk of a chimney fire. To avoid or reduce adherence of the particles, the electrostatic precipitator is included 1 in the illustrated embodiment 1 a particle repellent 9 , which is shown here only schematically and is shown in more detail in the further description of the figures.

2 zeigt schematisch teilweise einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizungssystems 100 mit elektrostatischem Abscheider 1. Gleiche oder ähnliche Teile werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine detaillierte Beschreibung bereits beschriebener Bauteile entfällt. 2 shows schematically partially a longitudinal section through a further embodiment of a heating system according to the invention 100 with electrostatic precipitator 1 , Identical or similar parts are identified by the same reference numerals. A detailed description of already described components is eliminated.

Das Ausführungsbeispiel nach 2 ist vom Prinzip gleich aufgebaut wie die Ausführungsform nach 1, unterscheidet sich lediglich durch die Ausführung des Partikelabweisemittels 9 und eine Auffangvorrichtung 10 für abgeklopfte oder abfallende Partikel. Der elektrostatische Abscheider 1 ist in der Abgasleitung 2 angeordnet und umfasst den Strömungskanal 3. Der Strömungskanal 3 ist als rohrförmiger Abschnitt der Abgasleitung 2 ausgebildet und umfasst die Kanalwandung 4 und das Kanalinnere 5. Durch den Strömungskanal 3 strömt das partikelbeinhaltende Abgas P in die entsprechende Strömungsrichtung. Im Inneren des Strömungskanals 3 erstreckt sich in Strömungsrichtung die Elektrode 6. Gespeist wird die Elektrode 6 über die Elektrodenzuführung 7, welche mit dem Isolator 8 ummantelt ist. Aufgrund der vorhandenen Partikelabweisemittel 9 ist an der Kanalwandung 4, wie dargestellt, keine Partikelschicht S abgelagert.The embodiment according to 2 is based on the same principle as the embodiment according to 1 , differs only by the execution of the particle repelling agent 9 and a catcher 10 for knocked or falling particles. The electrostatic precipitator 1 is in the exhaust pipe 2 arranged and includes the flow channel 3 , The flow channel 3 is as a tubular portion of the exhaust pipe 2 formed and includes the channel wall 4 and the channel interior 5 , Through the flow channel 3 the particle-containing exhaust gas P flows in the corresponding flow direction. Inside the flow channel 3 extends in the flow direction of the electrode 6 , The electrode is fed 6 via the electrode feed 7 which with the insulator 8th is sheathed. Due to the presence of particle repellents 9 is on the canal wall 4 , as shown, no particulate layer S deposited.

Vorliegend ist das Partikelabweisemittel 9 als Bewegungselement 9a ausgebildet, welches als thermisch induziertes Bewegungselement in Form eines Bimetalls 11 ausgebildet ist. Bei einer entsprechenden Wärmezu- oder -abfuhr bewegt sich das Bimetall 11 entsprechend von einer bistabilen Position in eine andere bistabile Position. Das Bewegungselement 9a ist benachbart zu der Kanalwandung 4 ausgebildet und kontaktiert diese zumindest teilweise. Durch die Bewegung und die damit verbundene Schwingung werden an der Kanalwandung 4 anhaftende Partikel mechanisch entfernt oder ein Anhaften verhindert oder reduziert.Present is the particle repellent 9 as a movement element 9a formed, which as a thermally induced moving element in the form of a bimetal 11 is trained. With a corresponding heat supply or removal, the bimetal moves 11 correspondingly from one bistable position to another bistable position. The movement element 9a is adjacent to the duct wall 4 trained and contacted this at least partially. Through the movement and the associated vibration are at the channel wall 4 mechanically removes adhering particles or prevents or reduces adhesion.

Das Bimetall 11 kann als Bimetallstreifen ausgebildet sein. Bimetallstreifen bestehen aus zwei Schichten unterschiedlicher Metalle, welche miteinander verbunden sind und unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, wodurch sich das Bimetall bei einer bestimmten Temperaturänderung verformt. Diese Charakteristik wird durch die hier dargestellte Ausführungsform zur periodischen passiven Abreinigung des Abgasrohrs einer Biomasse-Heizungsanlage ausgenutzt. Abfallende Partikel werden gemäß der Ausführungsform nach 2 in der Auffangvorrichtung 10, die beispielsweise als Aschekiste oder dergleichen ausgebildet sein kann, aufgefangen und können über diese entsorgt werden. Die abgeschüttelte herab fallende Feinstaubschicht wird größtenteils vom strömenden Abgasstrom nicht mitgerissen, da die Partikel aufgrund ihrer Größe, die im mm-Bereich liegt, nicht mehr schweben. Sollten dennoch einige wenige das Abgassystem verlassen, so sind sie nicht mehr lungengängig und stellen daher für den Menschen keine Gefahr dar. Um die Elektrode 6 vor den herabfallenden Partikeln zu schützen, ist diese in dem Ausführungsbeispiel nach 2 in einem horizontalen Teil des Abgasrohrs angeordnet. Die Partikelabweisemittel 9 sind dagegen in dem daran anschließenden vertikalen Teil des Abgasrohres angeordnet, sodass die abfallenden Partikel nicht die Elektrode 6 beim Herabfallen treffen können. Die Elektrode 6 ist in der Abgasleitung so zu verbauen, dass sie nicht von abgeschüttelten Ablagerungen getroffen werden kann. In einer alternativen Ausführungsform können die Bauteile wie Elektrode 6, HV-Durchführung 7, etc abgeschirmt bzw. „überdacht” werden, wie dies in 3 dargestellt ist.The bimetal 11 can be designed as a bimetallic strip. Bimetal strips consist of two layers of different metals, which are connected to each other and have different thermal expansion coefficients, whereby the bimetal deforms at a certain temperature change. This characteristic is exploited by the embodiment shown here for the periodic passive cleaning of the exhaust pipe of a biomass heating system. Waste particles become according to the embodiment according to 2 in the collecting device 10 , which may be formed, for example, as ash crate or the like, collected and can be disposed of about this. The shaken down falling particulate layer is for the most part not entrained by the flowing exhaust gas flow, since the particles no longer float due to their size, which is in the mm range. Nevertheless, if a few leave the exhaust system, they are no longer respirable and therefore pose no danger to humans. To the electrode 6 To protect against the falling particles, this is in the embodiment according to 2 arranged in a horizontal part of the exhaust pipe. The particle repellent 9 on the other hand are arranged in the adjoining vertical part of the exhaust pipe, so that the falling particles are not the electrode 6 fall down. The electrode 6 is to be installed in the flue pipe so that it can not be struck by shaken deposits. In an alternative embodiment, the components such as electrode 6 , HV implementation 7 , etc are shielded or "roofed over", as in 3 is shown.

3 zeigt schematisch teilweise einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizungssystems 100 mit elektrostatischem Abscheider 1. Die Elektrode 6 mit Elektrodenzuführung 7 und Isolator 8 ist hier an einem vertikalen Abschnitt des Abgasrohrs angeordnet. Um zu vermeiden, dass die abgeschüttelten Staubablagerungen eine Verschmutzung der Elektrode 6 und/oder der HV-Durchführung 7 hervorrufen, weist die Ausführungsform nach 3 zusätzlich eine Abschirmeinheit 12 auf. Die Abschirmeinheit 12 ist so ausgebildet, dass die Elektrode 6, die Elektrodenzuführung 7 und/oder der Isolator 8 vor herabfallenden Partikeln geschützt ist/sind. 3 shows schematically partially a longitudinal section through a further embodiment of a heating system according to the invention 100 with electrostatic precipitator 1 , The electrode 6 with electrode feed 7 and insulator 8th is here arranged on a vertical portion of the exhaust pipe. To avoid that the shaken-off dust deposits contamination of the electrode 6 and / or the HV implementation 7 cause the embodiment according to 3 in addition a shielding unit 12 on. The shielding unit 12 is designed so that the electrode 6 , the electrode feed 7 and / or the insulator 8th is protected from falling particles.

Im Übrigen sind die Ausführungsformen nach 2 und 3 im Wesentlichen baugleich ausgeführt. Incidentally, the embodiments are according to 2 and 3 essentially identical.

4 zeigt schematisch in zwei Längsschnitten und einer Draufsicht eine Detailansicht eines bistabilen Bewegungselements 9a. In 4 sind beispielhaft vier Bewegungselemente 9a vorgesehen, von denen in dem Längsschnitt jeweils nur zwei dargestellt sind. Die Bewegungselemente 9a sind an einem vertikalen Abschnitt des Abgasrohres an der Kanalwandung 4 ausgebildet. In dem linken Längsschnitt sind die Bewegungselemente 9a in einer ersten stabilen Position bei niedrigen Temperaturen dargestellt. In dem rechts daneben dargestellten Längsschnitt sind die Bewegungselemente 9a in einem erwärmten Zustand in einer zweiten stabilen Position dargestellt. In der Draufsicht sind die vier Bewegungselemente 9a zu erkennen, wobei diese etwa paarweise gegenüberliegend angeordnet sind. Die Bewegungselemente 9a sind als Bimetall 11 mit bimetallischer Charakteristik ausgebildet. Diese Charakteristik wird durch die dargestellten Bauausführungen zur periodischen passiven Abreinigung des Abgasrohrs ausgenutzt. Die Bimetalle 11 sind so ausgebildet, dass der Temperaturbereich, in welchem das jeweilige Bimetall aktiviert wird, bei Einschalten bzw. Ausschalten der entsprechenden Heizungsanlage 110 durchlaufen wird. Diese Vorgänge führen zu einer Temperaturänderung der Abgasrohrumgebung von 150–200 K, das heißt einer Temperaturdifferenz zwischen Abgas und Umgebungsluft. Damit die thermisch induzierte Bewegung des Bimetalls 11 eine schnappende, bzw. schlagende Form aufweist, ist bevorzugt eine Vorprägung vorgesehen. Dadurch bleibt bei Erwärmung zuerst die Form des Bimetalls 11 konstant bis die einwirkende Wärmeenergie ausreicht, um die durch Vorprägung gehemmte Verformung einzuleiten, was auch als Knackfrosch-Effekt bezeichnet wird. Die anschließende Bewegung des Bimetalls 11 weist dann eine hohe Beschleunigung auf. Umgekehrt wird auch bei Abkühlung nach Abschalten der Heizanlage durch Überspringen der Vorprägung eine schnappende Bewegung ausgelöst. Dies kann praktischerweise durch eine konvexe/konkave Prägung von Bimetallsstreifen erreicht werden, wie sie z. B. in automatisch rückstellenden Thermoschutz-Schaltern verbaut werden. Vorzugsweise sind mehrere von derartigen Bimetallstreifen an der Kanalwandung 4 der Abgasleitung als bistabile schnappende Elemente angebracht, z. B. als breite längliche Streifen entlang der Kanalwandung 4, wie in den 2–4 schematisch dargestellt. Die Bimetalle 11 sind in einer Ausführungsform zueinander unterschiedlich ausgebildet. Grundsätzlich ist die Form der Bimetalle 11 frei wählbar. In 5 sind beispielsweise unterschiedliche Ausführungsformen der Bimetalle 11 ausgeführt. 4 shows schematically in two longitudinal sections and a plan view of a detailed view of a bistable moving element 9a , In 4 are exemplary four movement elements 9a provided, of which only two are shown in the longitudinal section. The movement elements 9a are at a vertical portion of the exhaust pipe at the duct wall 4 educated. In the left longitudinal section are the movement elements 9a shown in a first stable position at low temperatures. In the longitudinal section shown to the right are the movement elements 9a shown in a heated state in a second stable position. In the plan view, the four movement elements 9a to recognize, which are arranged approximately in pairs opposite one another. The movement elements 9a are as bimetal 11 formed with bimetallic characteristics. This characteristic is exploited by the illustrated construction versions for the periodic passive cleaning of the exhaust pipe. The bimetals 11 are designed so that the temperature range in which the respective bimetal is activated when switching on or off the corresponding heating system 110 is going through. These processes lead to a temperature change of the exhaust pipe environment of 150-200 K, that is, a temperature difference between exhaust gas and ambient air. Thus the thermally induced movement of the bimetal 11 has a snapping, or beating shape, a pre-embossing is preferably provided. This leaves when heated first the shape of the bimetal 11 constant until the applied heat energy is sufficient to initiate the deformation inhibited by stamping, which is also known as the crackpot frog effect. The subsequent movement of the bimetal 11 then has a high acceleration. Conversely, even when cooling down after switching off the heating system by jumping the pre-stamping a snapping motion triggered. This can be conveniently achieved by a convex / concave embossment of bimetallic strips, as z. B. be installed in automatically resetting thermal protection switches. Preferably, a plurality of such bimetallic strip on the channel wall 4 the exhaust pipe attached as a bistable snap elements, z. B. as a wide elongated strip along the channel wall 4 as in the 2 - 4 shown schematically. The bimetals 11 are formed differently from one another in one embodiment. Basically, the shape of the bimetals 11 freely selectable. In 5 For example, different embodiments of the bimetals 11 executed.

5 zeigt schematisch in zwei Längsschnitten zwei unterschiedliche Ausführungsformen der Bewegungselemente 9a. Die Bewegungselemente 9a sind als Bimetalle 11 mit schnappender Eigenschaft ausgebildet. Im Unterschied zu der Ausführungsform der Bimetalle 11 in 4 sind hier die schnappenden Elemente als kleine quadratische oder kreisförmige Bleche ausgeführt. Diese sind auf der Innenseite der Kanalwandung 4 verteilt. Beim Anheizen bzw. Ausschalten der Heizungsanlage 110 durchläuft das Bimetall 11 den Temperaturbereich für eine schnappende Verformung. Bei jedem Start und Stopp der Heizungsanlage 110 wird der anhaftende Feinstaub von der Innenfläche des Abgasrohres abgeschüttelt. 5 shows schematically in two longitudinal sections two different embodiments of the moving elements 9a , The movement elements 9a are as bimetals 11 formed with snapping property. In contrast to the embodiment of the bimetals 11 in 4 Here are the snapping elements designed as small square or circular sheets. These are on the inside of the sewer wall 4 distributed. When heating or switching off the heating system 110 passes through the bimetal 11 the temperature range for a snapping deformation. Every time the heating system starts and stops 110 the adhering fine dust is shaken off from the inner surface of the exhaust pipe.

Um ein Anhaften von Partikeln an den Bimetallen 11 bzw. den Partikelabweisemitteln 9 zu verringern, können diese mit einer Partikelantihaftbeschichtung beschichtet sein, die hier nicht dargestellt ist. Hierdurch fallen anhaftende Partikel von den Bimetallen 11 ab oder haften erst gar nicht an. Eine Partikelantihaftbeschichtung kann beispielsweise Materialien wie Polyorganosiloxane, Polysiloxane, Hybridmaterialien aus anorganischen und organischen Polymeren sowie Beschichtungsmeterialien, welche Antihaftpartikel enthalten, umfassen.To adhere particles to the bimetals 11 or the Partikelabweisemitteln 9 to reduce, they may be coated with a particle non-stick coating, which is not shown here. As a result, adhering particles fall from the bimetals 11 or do not adhere at all. A particle non-stick coating may include, for example, materials such as polyorganosiloxanes, polysiloxanes, hybrid materials of inorganic and organic polymers, and coating materials containing non-stick particles.

6 zeigt schematisch in zwei Draufsichten eine Ausführungsform eines als spiralförmiges Bewegungselement 9a ausgebildeten Partikelabweisemittels 9 in einem kalten und einem erwärmten Zustand. Die in 6 dargestellte Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass eine Temperaturänderung an einer Bimetallspirale 12 oder mehreren Bimetallspiralen 12 eine drehende Bewegung induziert. Eine oder mehrere Bimetallspirale(n) 12 sind hierzu im freien Querschnitt des Abgasrohres an der Kanalwandung 4 untergebracht. Das Zentrum der Bimetallspiralen 12 ist bevorzugt kraftschlüssig mit dem Abgasrohr verbunden. Durch Temperaturänderungen beim Anheizen, Abkühlen bzw. dynamischen Betrieb des Heizungssystems 100 wird am freien äußeren Ende der Bimetallspirale 12 eine langsame Bewegung entlang der Innenseite der Kanalwandung 4 aufgeprägt. Die Bimetallspiralen 12 sind so dimensioniert, dass ihre Enden beim Durchlaufen des für die Heizanlage 110 typischen Temperaturbereichs, in der Regel zwischen beispielsweise 20°C bis 250°C, etwa eine Umdrehung um einen Spiralmittelpunkt ausführen. Werden die freien Enden mehrerer aufeinander folgender Bimetallspiralen 12 mit einem Draht bzw. Flachmaterial von geeigneter Geometrie verbunden und/oder eventuell ergänzend mit einer Bürste 13 versehen, so überstreicht dieses bei einer Temperaturänderung die Innenseite der Kanalwandung 4, wie in 6 in den beiden Abbildungen schematisch dargestellt. Dadurch wird eine dort anhaftende Feinstaubschicht S abgestreift und fällt bei bevorzugter vertikaler Orientierung des Abgasrohres nach unten in eine geeignete Auffangvorrichtung 10. Die Bimetallspiralen 12 erfahren bei unterschiedlicher Einbaulage in dem Abgasrohr je nach Abstand von der Heizungsanlage 110 unterschiedliche Temperaturänderungen. Deshalb verfügen die Bimetallspiralen über unterschiedliche, geeignet angepasste Ausdehnungskoeffizienten. Damit überstreichen ihre freien Enden beim Anheizen bzw. Abkühlen ungefähr denselben Weg entlang der Innenseite der Kanalwandung 4 trotz unterschiedlicher Temperaturänderungen. Die Bimetallspirale 12 kann in einer Ebene ausgebildet sein. Alternativ kann die Bimetallspirale 12 schraubenförmige auslängbar ausgebildet sein, wie beispielsweise das Bewegungselement 9a in der nächsten 7. 6 shows schematically in two plan views an embodiment of a spiral motion element 9a Trained Partikelabweisemittels 9 in a cold and a heated state. In the 6 illustrated embodiment is designed such that a temperature change on a bimetallic spiral 12 or more bimetallic spirals 12 induces a rotating movement. One or more bimetallic spiral (s) 12 are for this purpose in the free cross section of the exhaust pipe to the channel wall 4 accommodated. The center of bimetallic spirals 12 is preferably non-positively connected to the exhaust pipe. By temperature changes during heating, cooling or dynamic operation of the heating system 100 becomes at the free outer end of the Bimetallspirale 12 a slow movement along the inside of the duct wall 4 impressed. The bimetallic spirals 12 are sized so that their ends when passing through for the heating system 110 typical temperature range, typically between, for example, 20 ° C to 250 ° C, perform about one revolution about a spiral center. Be the free ends of several consecutive Bimetallspiralen 12 connected with a wire or flat material of suitable geometry and / or possibly supplementing with a brush 13 provided, it covers the inside of the channel wall at a temperature change 4 , as in 6 shown schematically in the two figures. As a result, a fine dust layer S adhering there is stripped off and falls in a preferred vertical orientation of the exhaust pipe down into a suitable collecting device 10 , The bimetallic spirals 12 experienced with different mounting position in the exhaust pipe depending on the distance from the heating system 110 different temperature changes. Therefore, the bimetallic spirals have different, suitably adapted expansion coefficients. Thus, their free ends during heating or cooling paint approximately the same way along the inside of the channel wall 4 despite different temperature changes. The bimetallic spiral 12 can be formed in a plane. Alternatively, the bimetallic spiral 12 helical auslängbar be formed, such as the moving element 9a in the next 7 ,

7 zeigt schematisch in zwei Längsschnitten die Anordnung zweier schraubenförmiger Bewegungselemente 9a in einem kalten und einem erwärmten Zustand. In der weiteren Ausführungsform nach 7 ist vorgesehen, dass die Temperaturänderung eine axiale Ausdehnung eines als Bimetall-Zylinderfeder ausgebildeten Bewegungsmittel 9a induziert. Ein Umfang der Bimetall-Zylinderfeder schmiegt sich an die Innenseite der Kanalwandung 4 an, wobei ein Ende der Bimetall-Zylinderfeder kraftschlüssig mit dem Abgasrohr verbunden ist. Eine Ganghöhe der Bimetall-Zylinderfeder ist so eingestellt, dass die thermische Ausdehnung beim Anheizen des Heizungssystems 100 oder der Heizungsanlage 110 die Bimetall-Zylinderfeder um etwa eine Ganghöhe ausdehnt. Damit ist gewährleistet, dass die gesamte Innenfläche der Kanalwandung 4 im Bereich der Bimetall-Zylinderfeder überstrichen und abgereinigt wird. Die dort anhaftende Feinstaubschicht S wird somit abgestreift und fällt bei bevorzugter vertikaler Orientierung des Abgasrohres nach unten in eine geeignete Auffangvorrichtung 10. Die Bimetall-Zylinderfeder ist in einer Ausführungsform auch noch mit weiteren Bauelementen versehen, welche das Abreinigen bei kleinerer Reibung garantieren, z. B. mit Bürstelementen 13 oder Ähnlichem. 7 shows schematically in two longitudinal sections the arrangement of two helical moving elements 9a in a cold and a heated state. In the further embodiment according to 7 it is provided that the temperature change an axial extension of a bimetallic cylinder spring formed as a movement means 9a induced. A circumference of the bimetallic cylinder spring nestles against the inside of the duct wall 4 on, wherein one end of the bimetallic cylinder spring is non-positively connected to the exhaust pipe. A pitch of the bimetallic cylinder spring is set so that the thermal expansion when heating the heating system 100 or the heating system 110 the bimetal cylinder spring expands by about one pitch. This ensures that the entire inner surface of the channel wall 4 coated and cleaned in the area of the bimetallic cylinder spring. The there adhering fine dust layer S is thus stripped and falls in a preferred vertical orientation of the exhaust pipe down into a suitable collecting device 10 , The bimetallic cylinder spring is also provided in one embodiment with other components, which guarantee the cleaning at a lower friction, z. B. with brushing elements 13 or similar.

Claims

Electrostatic separator ( 1 ) for an exhaust pipe ( 2 ) of an emission control system, with a flow channel ( 3 ) with a channel wall ( 4 ) and a channel interior ( 5 ), through which a particle-containing exhaust gas (P) flows in a flow direction, and in the channel interior ( 5 ) substantially in the flow direction (P) extending electrode ( 6 ), to form an electric field between the electrode ( 6 ) and the channel wall ( 4 ), characterized in that further comprises at least one particle repellent ( 9 ), which prevents particles of the exhaust gas (P) at the channel wall ( 4 ) that at least one particle repellent ( 9 ) as a separate thermally induced moving element ( 9a ) in the form of a bimetal ( 11 ) is formed, that the movement element ( 9a ) for contacting at the channel wall ( 4 ) adherent particles is formed in order to move during movement of the movement element ( 9a ) at least partially the particles from the channel wall ( 4 ), and that the movement element ( 9a ) as at the channel wall ( 4 ) arranged and this at least partially contacting snap element ( 11 ) which thermally induces upon activation from a stable position to another stable position snaps around to a deposition of particles on the channel wall ( 4 ) to prevent.

Electrostatic separator ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the movement element at least partially spirally in the manner of a spiral spring ( 12 ) is trained.

Electrostatic separator ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that at least one particle repelling agent ( 9 ) has a particle non-stick coating which permanently adhere particles to the particle repelling means and / or the channel wall ( 4 ) prevented by reducing adhesion parameters.

Electrostatic separator ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a protective device ( 13 ), which prevents falling particles from damaging the electrostatic precipitator ( 1 ) cause.

Heating system for generating energy by burning of an energy source such as biomass with a particulate matter emitting heating system such as a biomass heating system for burning the energy carrier, wherein particulate exhaust gases are formed, and an electrostatic precipitator ( 1 ) according to one of the preceding claims 1 to 4.