DE202005012579U1

DE202005012579U1 - Elektrofilter zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom

Info

Publication number: DE202005012579U1
Application number: DE200520012579
Authority: DE
Original assignee: PENTENRIEDER FRANZ J
Current assignee: PENTENRIEDER FRANZ J
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2015-08-11

Abstract

Elektrofilter zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom,
mit wenigstens einer Sprühelektrode (1) und wenigstens einer im wesentlichen rohrförmigen Niederschlagselektrode (6), die mit einer Hochspannungsquelle (7) verbindbar sind und zwischen denen ein mit Partikeln beladenes Gas hindurchführbar ist, wobei die Sprühelektrode (1) in einem von der Hochspannungsquelle (7) erzeugten elektrostatischen Feld Ladungsträger emittiert, durch welche die Partikel aufgeladen werden, so daß sie zu der wenigstens einen Niederschlagselektrode (6) wandern,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sprühelektrode (1) aus einem rotationssymetrischen, bürstenartigen Gebilde besteht, dessen Achse zumindest annähernd mit der Längsachse der rohrförmigen Niederschlagselektrode (6) zusammenfällt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrofilter zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom, mit wenigstens einer Sprühelektrode und wenigstens einer im wesentlichen rohrförmigen Niederschlagselektrode; die mit einer Hochspannungsquelle verbindbar sind und zwischen denen ein mit Partikeln beladenes Gas hindurchführbar ist, wobei die Sprühelektrode in einem von der Hochspannungsquelle erzeugten elektrischen Feld Ladungsträger emittiert, durch welche die Partikel aufgeladen werden, so daß sie zu der wenigstens einen Niederschlagselektrode wandern.
In einem solchen Elektrofilter erfolgt die Partikelabscheidung durch die Wirkung elektrostatischer Kräfte. Die an den beiden Elektroden anliegende hohe Spannung bewirkt eine Koronaentladung. Durch diese Koronaentladung bilden sich an der Sprühelektrode Gasionen, die sich an den Partikeln anlagern, so daß diese aufgeladen werden und dann aufgrund der Coulomb-Kraft im wesentlichen quer Strömungsrichtung des Gases zu der Niederschlagselektrode transportiert so aus dem Gasstrom ausgeschieden werden.
Elektrofilter dieser Art sind seit langem bekannt und werden in großem Umfang z.B. zur Reinigung von Rauchgasen eingesetzt. Einschlägiger Stand der Technik findet sich beispielsweise in DE 102 45 902 A1 und DE 37 23 545 A1 , in denen auch der Mechanismus des Reinigungsvorgangs erläutert wird.
Bei herkömmlichen Elektrofiltern sind die Sprühelektroden häufig relativ langgestreckte Gebilde und bestehen vorzugsweise aus einem oder mehreren feinen Drähten, deren Durchmesser sehr klein ist, um einerseits die Koronaentladung zu begünstigen und andererseits eine Abscheidung von Partikeln an der Sprühelektrode zu verhindern. Solche dünnen Drähte sind relativ empfindlich und damit störanfällig. Außerdem ist ihre Halterung nicht unproblematisch, da sie zumindest an ihren beiden Ende hochspannungsfeste Durchführungen erfordern, falls man sie nicht frei hängend anordnet und an ihrem freien Ende mit einem Gewicht belastet, wobei eine solche Anordnung mit der Einschränkung verbunden ist, daß der Elektrofilter vertikal ausgerichtet sein muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und einen Elektrofilter zur Verfügung zu stellen, der einen einfacheren Aufbau besitzt als herkömmliche Elektrofilter, deshalb kostengünstig herzustellen ist, relativ robust ist und einen für den jeweils angestrebten Zweck ausreichenden Abscheidegrad aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen Elektrofilter der eingangs beschriebenen Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet, ist daß die Sprühelektrode aus einem rotationssymetrischen, bürstenartigen Gebilde besteht, dessen Achse zumindest annähernd mit der Längsachse der rohrförmigen Niederschlagselektrode zusammenfällt.
Das als Sprühelektrode dienende bürstenartige Gebilde, das vorzugsweise eine Tellerbürste mit einer im Vergleich zu ihrem Durchmesser geringen axialen Länge ist, besteht aus einer großen Vielzahl von feinen oder feinsten Drähten, deren freie Enden Spitzen bilden, die die Erzeugung einer starken Koronaentladung und damit die Abscheidewirkung des Filtern begünstigen.
Die Sprühelektrode ist vorzugsweise an dem abgewinkelten freien Ende eines in die rohrförmige Niederschlagselektrode hineinragenden Tragarms aus einem wärmefesten Isolierwerkstoff angebracht, dessen Länge im wesentlichen gleich dem Radius der rohrförmigen Abgasleitung ist, so daß das abgewinkelte freie Ende des Tragarms und damit die Sprühelektrode koaxial im Querschnitt der rohrförmigen Abgasleitung angeordnet sind. Damit bildet der Tragarm zusammen mit der an ihm angebrachten Sprühelektrode in Form der Tellerbürste ein eigenständiges Bauteil, das in die von der Niederschlagselektrode gebildeten Rohrwandung eingesetzt werden kann, so daß weitere Maßnahmen zur Halterung der Sprühelektrode entfallen können.
Der Tragarm ist vorzugsweise von einem Kanal durchdrungen, der im Bereich der Sprühelektrode in Auslaßöffnungen mündet und dessen Einlaß mit einer Luftstromquelle zur Erzeugung eines Luftstroms zum Reinigen der Sprühelektrode verbindbar ist. Dadurch können Partikel, die sich gegebenenfalls an der Sprühelektrode ablagern, mühelos entfernt werden, wobei die Gefahr einer solchen Ablagerung aufgrund der Ausbildung der Sprühelektrode als Tellerbürste allerdings vergleichsweise gering ist.
Es ist auch möglich, zwei oder mehr Elektrofilter der beschriebenen Art in der den Gasstrom führenden Rohrleitung in Kaskade anzuordnen, um einen höheren Abscheidegrad zu erzielen.
Die Erfindung betrifft auch ein Bauteil für einen Elektrofilter zum Einsetzen in eine rohrfömige Abgasleitung, das gekennzeichnet ist durch einen Tragarm, dessen Länge im wesentlichen gleich dem Radius der rohrförmigen Abgasleitung ist und an dessen freiem abgewinkeltem Ende eine als rotationssymetrisches bürstenartiges Gebilde ausgebildete Sprühelektrode befestigt ist, die aus einer Vielzahl feiner Metalldrähte besteht. Solche Bauteile können dann in Standardgrößen bereitgestellt werden, die an verschiedene Rohrwandungsdurchmesser angepaßt sind, so daß sie sich gut für die Nachrüstung bestehender Anlagen eignen.
Der Elektrofilter gemäß der Erfindung zeichnet sich durch besondere Robustheit und einen einfachen und damit kostengünstigen Aufbau aus.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der einzigen Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Ein wesentliches Merkmal des Elektrofilters gemäß der Erfindung besteht in der Ausbildung der Sprühelektrode 1 als Tellerbürste, bei der es sich um ein preiswertes handelsübliches Teil handeln kann. Diese Tellerbürste 1 ist an dem abgewinkelten freien Ende 3 eines Tragarms 2 aus einem ausreichend wärmefesten Isolierwerkstoff angebracht, der z.B. mittels einer Schraubverbindung 4, 5 in der Wandung eines von dem zu reinigenden Gas durchströmten Rohrs befestigt ist. Dieses Rohr 6 bildet in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig die Niederschlagselektrode. Der Gasstrom ist durch Pfeile 9 angedeutet. Die Länge des Tragarms 2 ist im wesentlichen gleich dem Radius der rohrförmigen Abgasleitung, so daß das abgewinkelte freie Ende 3 des Tragarms 2 und damit die Sprühelektrode 1 koaxial im Querschnitt der rohrförmigen Abgasleitung angeordnet sind.
Durch den Tragarm 2 verläuft eine elektrisch leitfähige Verbindung, über die die Sprühelektrode 1 mit einem Pol (z.B. Pluspol) einer Hochspannungsquelle 7 elektrisch verbunden ist, deren anderer Pol (z.B. Minuspol) mit der als Niederchlagselektrode fungierenden Wandung des Rohrs 6 in Verbindung steht. Der Tragarm 2 wird außerdem von einem durchgehenden Kanal 8 durchdrungen, der unterhalb der Sprühelektrode 1 in Auslaßöffnungen mündet und durch den ein Luftstrom zum Reinigen der Sprühelektrode 1 geschickt werden kann. Durch diesen Luftstrom lassen sich Partikel, die sich an der Sprühelektrode ablagern, mühelos entfernt werden, obwohl die Gefahr einer solchen Ablagerung aufgrund der Ausbildung der Sprühelektrode als Tellerbürste vergleichsweise gering ist.
Im Betrieb des Elektrofilters, wenn die Hochspannungsquelle 7 ein elektrisches Feld zwischen der Sprühelektrode 1 und der Niederschlagselektrode 6 ausbildet, findet an den feinen Drahtenden der als Tellerbürste ausgebildeten Sprühelektrode eine starke Koronaentladung statt, durch die die in dem Gasstrom enthaltenen Partikel in der bekannten Weise aufgeladen werden, so daß sie aufgrund der Coulomb-Kraft im wesentlichen quer Strömungsrichtung des Gases zu der Niederschlagselektrode wandern, an dieser anhaften und so aus dem Gasstrom ausgeschieden werden. Die an der Niederschlagselektrode haftenden Partikel können mit üblichen bekannten Mitteln entweder periodisch oder kontinuierlich ausgetragen werden.
Der vorangehend beschriebene Elektrofilter wurde an einer Verbrennungsanlage für holzartige Brennstoffe praktisch erprobt und erreichte einen Abscheidegard, der unterhalb des für derartige Anlagen behördlich festgelegten Grenzwerts lag.
Es liegt im Bereich des Könnens des einschlägigen Fachmanns, die von dem jeweiligen Einsatzzweck des Elektrofilters abhängige Dimensionierung der Teile, die Bemessung Spannung der Hochspannungsquelle usw. vorzunehmen, wie auch im Einzelfall zu entscheiden, ob die Sprühelektrode des Elektrofilters an den Pluspol oder an den Minuspol der Hochspannungsquelle anzuschließen ist, wobei sich bekanntlich bei positiver Polung der Sprühelektrode eine positive Korona ausbildet, bei der kein Ozon erzeugt und auch die Erzeugung von Stickoxiden verringert wird, während sich bei negativer Polung der Sprühelektrode eine negative Korona ausbildet, die wesentlich effektiver ist.

1: Sprühelektrode in Form einer Tellerbürste
2: Tragarm
3: Freies Ende des Tragarms 2
4,5: Schraubverbindung
6: Rohrwandung als Niederschlagselektrode
7: Hochspannungsquelle
8: Luftkanal
10: Einlaß des Luftkanals 8
11: Gasströmung

Claims

Elektrofilter zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom, mit wenigstens einer Sprühelektrode (1) und wenigstens einer im wesentlichen rohrförmigen Niederschlagselektrode (6), die mit einer Hochspannungsquelle (7) verbindbar sind und zwischen denen ein mit Partikeln beladenes Gas hindurchführbar ist, wobei die Sprühelektrode (1) in einem von der Hochspannungsquelle (7) erzeugten elektrostatischen Feld Ladungsträger emittiert, durch welche die Partikel aufgeladen werden, so daß sie zu der wenigstens einen Niederschlagselektrode (6) wandern, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektrode (1) aus einem rotationssymetrischen, bürstenartigen Gebilde besteht, dessen Achse zumindest annähernd mit der Längsachse der rohrförmigen Niederschlagselektrode (6) zusammenfällt.
Elektrofilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektrode (1) eine Tellerbürste ist, deren axiale Länge klein ist im Vergleich zu ihrer axialen Länge.
Elektrofilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektrode (1) an dem abgewinkelten freien Ende (3) eines in die rohrförmige Niederschlagselektrode (6) hineinragenden Tragarms (3) aus einem wärmefesten Isolierwerkstoff angebracht ist, dessen Länge im wesentlichen gleich dem Radius der rohrförmigen Niederschlagselektrode (6) ist, so daß das abgewinkelte freie Ende (3) des Tragarms (2) und damit die Sprühelektrode (1) koaxial im Querschnitt der rohrförmigen Niederschlagselektrode (6) angeordnet sind.
Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (3) von einem Kanal(8) durchdrungen ist, der im Bereich der Sprühelektrode (1) in Auslaßöffnungen mündet und dessen Einlaß (10) mit einer Luftstromquelle zur Erzeugung eines Luftstroms zum Reinigen der Sprühelektrode (1) verbindbar ist.
Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines höheren Abscheidegrads zwei oder mehr Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in Kaskade in der den Gasstrom führenden Rohrleitung angeordnet sind.
Bauteil für ein Elektrofilter zum Einsetzen in eine rohrförmige Abgasleitung gekennzeichnet durch einen Tragarm (3), dessen Länge im wesentlichen gleich dem Radius der rohrförmigen Niederschlagselektrode (6) ist und an dessen abgewinkeltem freiem Ende (3) eine als rotationssymetrisches bürstenartiges Gebilde ausgebildete Sprühelektrode befestigt ist, die aus einer Vielzahl feiner Metalldrähte besteht.
Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (3) von einem Kanal(8) durchdrungen ist, der im Bereich der Sprühelektrode (1) in Auslaßöffnungen mündet und dessen Einlaß (10) mit einer Luftstromquelle zur Erzeugung eines Luftstroms zum Reinigen der Sprühelektrode (1) verbindbar ist.