DE102009030803A1 - Electrostatic separator for flue gas cleaning with an electric blocking field - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrostatischen Abscheider zur Reinigung von Rauchgasen, wie sie zum Beispiel in Verbrennungskammern, Holzöfen oder anderen Holzverbrennungsanlagen anfallen. Elektrostatische Abscheider umfassen eine Hochspannungsversorgung und einen Hochspannungsisolator, der durch Ruß- und Aschepartikelablagerungen verschmutzt. Zur Verminderung der Verschmutzung wird ein elektrostatischer Abscheider vorgeschlagen, bei dem der Hochspannungsisolator von dem zu reinigenden Rauchgas durch ein elektrisches Sperrfeld abgeschirmt ist. In diesem Sperrfeld werden die in dem Rauchgas enthaltenen Partikel elektrisch geladen und auf der auf Bezugspotential liegenden Oberfläche abgeschieden und elektrisch neutralisiert. Dadurch werden Ruß- und Aschepartikelablagerungen auf dem Isolator stark vermindert und die Reinigungsintervalle zur Vermeidung von Spannungsüberschlägen aufgrund dieser Ablagerungen werden erhöht.The present invention relates to an electrostatic precipitator for cleaning flue gases such as those that occur in combustion chambers, wood stoves or other wood burning plants. Electrostatic precipitators include a high voltage supply and a high voltage insulator that is contaminated with soot and ash particle buildup. To reduce pollution, an electrostatic separator is proposed in which the high-voltage insulator is shielded from the flue gas to be cleaned by an electrical blocking field. In this blocking field, the particles contained in the flue gas are electrically charged and deposited on the surface at reference potential and electrically neutralized. As a result, soot and ash particle deposits on the insulator are greatly reduced and the cleaning intervals to avoid voltage flashovers due to these deposits are increased.
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Abscheider zur Reinigung von Rauchgasen, wie sie zum Beispiel in Verbrennungskammern, Holzöfen oder anderen Holzverbrennungsanlagen anfallen.The The invention relates to an electrostatic precipitator for cleaning of flue gases, such as in combustion chambers, wood stoves or incurred by other wood burning plants.
Elektrostatische Abscheider werden ganz allgemein zur Reinigung von Rauchgas durch Partikelabscheidung eingesetzt. Das zu reinigende Rauchgas wird in den elektrostatischen Abscheider eingeleitet, der eine Ionisierungsstufe, zur elektrischen Ladung der Partikel, und eine Kollektorstufe, zum Abscheiden der geladenen Partikel, umfasst. In der Ionisierungsstufe strömt das zu reinigende Gas durch das elektrische Feld zwischen einer Hochspannungselektrode und einer auf einem Bezugspotential, meist Erdpotential, liegenden Elektrode, in dem die im Rauchgas enthaltenen Partikel über Koronaentladung an der Hochspannungselektrode elektrisch geladen werden. Beim anschließenden Durchströmen der Kollektorstufe werden die Partikel dort auf der auf Bezugspotential liegenden Oberfläche abgeschieden und elektrisch neutralisiert.electrostatic Separators are generally used to clean flue gas Particle deposition used. The flue gas to be cleaned is introduced into the electrostatic precipitator, which has an ionization stage, for the electric charge of the particles, and a collector stage, for Depositing the charged particles, includes. In the ionization stage the gas to be purified flows through the electric field between a high voltage electrode and one at a reference potential, mostly ground potential, lying electrode in which the flue gas contained particles via corona discharge at the high voltage electrode electrically getting charged. During the subsequent flow through the collector stage, the particles are there on the reference potential lying surface and electrically neutralized.
Der
Mechanismus der Abscheidung über Raumladung ist aus: „
Eine Reihe von Schriften beschreibt elektrostatische Abscheideanlagen, die zum Einbau in Rauchgasrohre vorgesehen sind.A Series of writings describing electrostatic precipitators, which are intended for installation in flue gas pipes.
Die
Ein weiterer Nachteil der bekannten elektrostatischen Abscheideanlagen ist die Verschmutzung des Hochspannungsisolators, der in die vom Gas durchströmte Kammer hineinragt, mit Partikeln aus z. B. Flugasche oder Ruß die in dem zu reinigenden Rauchgas enthalten sind. Dadurch kommt es zu Spannungsüberschlägen, die Effizienz des elektrostatischen Abscheiders verringern.One Another disadvantage of the known electrostatic precipitator is the pollution of the high voltage insulator, which is in the of the Gas-permeated chamber protrudes, with particles of z. B. Fly ash or soot contained in the flue gas to be cleaned are. This leads to voltage flashovers, reduce the efficiency of the electrostatic precipitator.
Ausgehend davon ist die Aufgabe der Erfindung die genannten Nachteile zu vermeiden und einen elektrostatischen Abscheider anzugeben, der eine effiziente Rauchgasreinigung bei verlängerter Betriebsdauer sichert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Verkürzung der Ausfallzeiten für Reinigungsarbeiten.outgoing It is the object of the invention to avoid the disadvantages mentioned and to provide an electrostatic precipitator that is efficient Flue gas cleaning ensures a longer service life. Another object of the invention is to shorten the Downtime for cleaning work.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung an.Solved This object is achieved by a device with the features Claim 1. The dependent claims give advantageous embodiments of Device on.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein elektrostatischer Abscheider vorgeschlagen, bei dem der Hochspannungsisolator von dem zu reinigenden Rauchgas durch ein elektrisches Sperrfeld abgeschirmt ist. Dadurch werden Ruß- und Aschepartikelablagerungen auf dem Isolator stark vermindert und die Reinigungsintervalle zur Vermeidung von Spannungsüberschlägen aufgrund dieser Ablagerungen werden erhöht.to The solution to the problem becomes an electrostatic precipitator proposed in which the high-voltage insulator of the flue gas to be cleaned is shielded by an electric blocking field. This will be Soot and ash particle deposits on the insulator hard reduced and the cleaning intervals to avoid flashovers due to these deposits are increased.
Zur Abschirmung des Hochspannungsisolators ist eine Abschirmelektrode axialradial zu einem Mitteln zum elektrischen Laden von Partikeln angeordnet. Diese Mittel bestehen vorzugsweise aus einem mit einer Hochspannung beaufschlagbaren Element, das auch als Hochspannungselektrode bezeichnet wird. Die Abschirmelektrode ist vorzugsweise rohrförmig ausgestaltet, wobei die Form des Querschnitts an die Bauform der umgebenden Elemente angepasst werden kann. Bei einer Beaufschlagung der Hochspannungselektrode mit einer Hochspannung bildet sich ein elektrisches Feld zwischen der Hochspannungselektrode und der Abschirmelektrode aus. Entscheidend für die Stärke des elektrischen Feldes ist die Größe des Spaltes zwischen der Hochspannungselektrode und der Abschirmelektrode. Durch radiale Verdickungen an der Hochspannungselektrode kann der Spalt, der vorzugsweise die Form eines Ringspaltes aufweist, verringert werden und die elektrische Feldstärke in diesem Bereich wird erhöht. Das elektrische Feld mit erhöhter Feldstärke wirkt als zusätzliche Barriere für das partikelbeladene Rauchgas. Ein Teil des Rauchgases strömt in diesen Bereich, wobei die sich in dem Rauchgas befindenden Partikel elektrisch geladen werden und beim weiteren Durchströmen des Rauchgases durch das elektrische Feld, kommt es zu einer Krafteinwirkung auf die im Rauchgas enthaltenen Partikel (elektrische Ladungsträger), wobei sich die elektrischen Ladungsträger an der inneren Wand der Abschirmelektrode abscheiden.To shield the high-voltage insulator, a shielding electrode is arranged axially radially to a means for electrically charging particles. These means preferably consist of an element that can be acted upon by a high voltage, which is also referred to as a high-voltage electrode. The shielding electrode is preferably designed tubular, wherein the shape of the cross section can be adapted to the design of the surrounding elements. Upon application of high voltage to the high voltage electrode, an electric field is formed between the high voltage electrode and the shield electrode. Decisive for the strength of the electric field is the size of the gap between the high voltage electrode and the shielding electrode. By radial thickening on the high voltage electrode, the gap, which preferably has the shape of an annular gap can be reduced and the electric field strength in this area is increased. The electric field with increased field strength acts as an additional barrier for the particle-laden flue gas. A portion of the flue gas flows into this area, wherein the particles located in the flue gas are electrically charged and the further passage of the flue gas through the electric field, there is a force on the particles contained in the flue gas (electric Charge carriers), wherein the electrical charge carriers are deposited on the inner wall of the shielding electrode.
Durch eine geeignete Wahl des äußeren Durchmessers der radialen Verdickung, die als Sperrfeldelektrode bezeichnet wird, an der Hochspannungselektrode im Zusammenspiel mit dem inneren Durchmesser der Abschirmelektrode wird eine Feldstärke erzeugt, die eine verstärkte Abscheidung von geladenen Partikeln auf der auf Bezugspotential liegenden Abschirmelektrode zur Folge hat, jedoch keine Koronaentladung.By a suitable choice of the outer diameter of radial thickening, which is called a blocking field electrode, at the high voltage electrode in interaction with the inner diameter the shielding electrode is generated a field strength, the an increased deposition of charged particles the shielding electrode lying at reference potential results in but no corona discharge.
In einer Ausgestaltungsform des elektrostatischen Abscheiders ist neben der Sperrfeldelektrode mindestens eine weitere radiale Verdickung an dem aus der Abschirmelektrode herausragenden Ende der Hochspannungselektrode angebracht. Der Durchmesser der Sperrfeldelektrode kann sich dabei vom Durchmesser der weiteren radialen Verdickungen unterscheiden. In diesem Fall wird bei Beaufschlagung der Hochspannungselektrode, neben dem elektrischen Feld zwischen der Sperrfeldelektrode und der Abschirmelektrode, ein weiteres elektrisches Feldes zwischen der radialen Verdickung außerhalb der Abschirmelektrode und der Wand des elektrostatischen Abscheiders ausgebildet, da diese Wand auf einem Bezugspotential, meist Erdpotential, liegt.In an embodiment of the electrostatic precipitator is next the blocking field electrode at least one further radial thickening at the end of the high voltage electrode protruding from the shield electrode appropriate. The diameter of the Sperrfeldelektrode can thereby from the Distinguish diameter of the other radial thickening. In In this case, when the high-voltage electrode is acted upon, in addition to the electric field between the Sperrfeldelektrode and the shielding electrode, another electric field between the radial thickening outside the shielding electrode and the wall of the electrostatic precipitator formed as these Wall on a reference potential, usually ground potential, is located.
Eine weitere Ausgestaltungsform umfasst eine Sperrfeldelektrode, die aus der Abschirmelektrode herausragt. In diesem Fall wird bei Beaufschlagung der Hochspannungselektrode mit einer Hochspannung, neben dem elektrischen Feld zwischen der Sperrfeldelektrode und der Abschirmelektrode, ein weiteres elektrisches Feld zwischen derselben Sperrfeldelektrode und der Wand des elektrostatischen Abscheiders ausgebildet.A Another embodiment comprises a blocking field electrode, the protrudes from the shielding electrode. In this case will be on admission the high voltage electrode with a high voltage, in addition to the electrical Field between the Sperrfeldelektrode and the shield, a another electric field between the same Sperrfeldelektrode and the wall of the electrostatic precipitator is formed.
In einer besonders bevorzugten Ausführform umfasst die Hochspannungselektrode an ihrem weiten Ende eine Koronaelektrode, die zusätzlich zu der Sperrfeldelektrode angeordnet ist. Ein Teil des Rauchgases umströmt diese Koronaelektrode und die im Rauchgas enthaltenen Partikel werden an dieser Koronaelektrode über Koronaentladung an der Hochspannungselektrode elektrisch geladen und auf der auf Bezugspotential liegenden Oberfläche abgeschieden und elektrisch neutralisiert. Das gereinigte Gas strömt durch den Reingasaustritt aus dem elektrostatischen Abscheider.In a particularly preferred embodiment comprises the high voltage electrode at its far end a corona electrode, in addition is arranged to the blocking field electrode. Part of the flue gas flows around this corona electrode and those contained in the flue gas Particles become corona discharge at this corona electrode electrically charged at the high voltage electrode and on the Reference potential lying surface deposited and electrically neutralized. The purified gas flows through the clean gas outlet from the electrostatic precipitator.
Die
Erfindung wird mit einem Ausführungsbeispiel anhand der
Der
elektrostatische Abscheider umfasst eine rohrförmige Abscheidekammer
Eine
Hochspannungselektrode
In
der in
Die
Abschirmelektrode
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Abscheidekammerdeposition
- 22
- Einlassöffnung für Rauchgaseintrittinlet port for smoke gas inlet
- 33
- Öffnung für Reingasautrittopening for clean gaso-ride
- 44
- HochspannungsisolatorHigh-voltage insulator
- 55
- Ringförmiges Element, Auflagerannular Element, support
- 66
- HochspannungselektrodeHigh-voltage electrode
- 77
- Kabelelectric wire
- 88th
- Öffnungskanalopening channel
- 99
- Radiale Verdickungradial thickening
- 1010
- Koronaelektrodecorona electrode
- 1111
- Abschirmelektrodeshield
- 1212
- SperrfeldelektrodeBlocking field electrode
- 1313
- Deckelcover
- 1414
- Bodenground
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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