DE202006016244U1

DE202006016244U1 - Elektrostatische Reinigungsvorrichtung für die Rauchgase einer Feuerungsanlage

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Publication number: DE202006016244U1
Application number: DE200620016244
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2016-10-25

Abstract

Elektrostatische Reinigungsvorrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus den Rauchgasen von Feuerungsanlagen, wobei die Reinigungsvorrichtung als montierbare Baueinheit ausgebildet und in einem Rauchgasrohr in einer Öffnung eingebaut ist und die eine Kathode als Sprühelektrode zur elektrostatischen Aufladung der abzuscheidenden Partikel, eine stromab im Rauchgasrohr gelegene Anode als Abscheideelektrode zur Ablagerung der Partikel aus den Rauchgasen und einen Hochspannungs-Transformator mit Gleichrichterfunktion umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (5) als Gitterstruktur aus Metall- oder Drahtringen (12) und die Anode (6) als zylinder- oder kegelförmiges Rohrstück (13, 24) ausgebildet sind, und das die Kathode (5) und die Anode (6) im Rauchgasrohr (2) eingesetzt und über Isolatoren (7, 8) elektrisch isoliert an einer mit dem Rohrgasrohr (2) lösbar verbundenen Trägerplatte (9) gelagert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Reinigungsvorrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus den Rauchgasen von Feuerungsanlagen, wobei die Reinigungsvorrichtung als montierbare Baueinheit ausgebildet und in einem Rauchgasrohr in einer Öffnung eingebaut ist und die eine Kathode als Sprühelektrode zur elektrostatischen Aufladung der abzuscheidenden Partikel, eine stromab im Rauchgasrohr gelegene Anode als Abscheideelektrode zur Ablagerung der Partikel aus den Rauchgasen und einen Hochspannungs-Transformator mit Gleichrichterfunktion umfasst.
Eine derartige Reinigungsvorrichtung für die Rauchgase von Feuerungsanlagen ist aus der EP 1 193 445 A3 bekannt. Hierbei sollen die Rußpartikel durch Anlegen einer Gleichspannung und elektrostatische Aufladung an einer Sammelelektrode aus dem Rauchgas abgeschieden werden. Hierbei wird als Sammelelektrode ein im Rohrgas verbauter Metalldraht verwendet. Dies hat den Nachteil, dass aus dem Rauchgasstrom nicht alle Partikel sicher abgeschieden werden können.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung derart weiterzubilden, dass von den Elektroden ein flächenmäßig großer Anteil des Rauchgasstromes bzw. des Rauchgasrohres erfasst wird.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch die Ausbildung der Kathode als Gitterstruktur sowie der Anode als Rohrstück werden flächenmäßig große Bereiche des Rauchgasrohres bzw. des Rauchgasstromes abgedeckt, wodurch die Partikel in allen Abschnitten des Rauchgasstromes von den Elektroden erfasst werden. Hierdurch werden möglichst alle Partikel für die Aufladung erfasst, wodurch ein bestmöglicher Abscheidegrad mit der neuerungsgemäßen Vorrichtung erzielt wird.
Ein weiterer Vorteil besteht in dem einfachen Aufbau der Vorrichtung sowie der Lagerung an einem lösbar am Rauchgasrohr befestigten Trägerelement. Hierdurch ist ebenfalls ein nachträglicher Einbau der Vorrichtung in eine bestehende Feuerungsanlage bzw. deren Rauchgasrohr (Kamin oder Schornstein) möglich.
Gegenstand der neuerungsgemäßen Vorrichtung ist auch der Einbauort. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus der elektrostatischen Abscheidevorrichtung und der Tür (Trägerplatte) mit Rahmen.
Die gesamte Vorrichtung kann in vorhandene Reinigungsöffnungen des „Kamins" nachgerüstet bzw. eingebaut werden. Die Vorrichtung ist somit Bestandteil des Kamins bzw. des Schornsteins sowohl im Inn- als auch im Außenbereich. Dies gilt für alle Ausführungsvarianten der 1 bis 3. Des weiteren kann die Vorrichtung komplett als Komponente, z.B. an einem Edelstahlschornstein im Außenbereich eingebaut werden. Im Nachrüstfall wird dann ein Rohrstück des Schornsteins durch die in einem entsprechenden Rohrstück untergebrachte Vorrichtung ersetzt.
Bei einer Ausführung als Einbaulösung wird die im Schornstein oder Kamin vorhandene Tür innerhalb der Kaminöffnung (meistens Reinigungsöffnung) entfernt und die Vorrichtung mit Trägerplatte und Rahmen in die Öffnung eingesetzt.
Die Vorrichtung kann auch als komplette Austausch- oder Einbaukomponente für einen Kamin im Außenbereich eingesetzt werden.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Neuerung schematisch dargestellt.
Dabei zeigen:
1 Die Anordnung der Vorrichtung in einem außenliegenden aufsteigenden Rauchgasrohr oberhalb eines Rohrbodens mit einer Gitterstruktur der Kathode und einer als Rohrstück ausgeführten Anode in einem schematischen Längsschnitt;
2 Die Vorrichtung gemäß 1 im Verlauf eines Rauchgasrohres angeordnet;
3 Die Vorrichtung mit zylindrisch ausgebildeter Anodenform.
In den Fig. ist mit 1 eine elektrostatische Reinigungsvorrichtung bezeichnet, die in einem Rauchgasrohr 2 einer nicht dargestellten Feuerungsanlage eingesetzt ist. Dabei kann das Rauchgasrohr 2 gemäß 1 außen an einer Gebäudewand oder gemäß 2 in einem gebauten Kamin angeordnet sein. Ferner kann die Reinigungsvorrichtung 1 einen integralen Bestandteil des Rauchgasrohres 2 bilden oder aber als gesondertes Bauelement im Rauchgasrohr 2 eingesetzt sein.
Gemäß 1 ist die Reinigungsvorrichtung 1 in einem außenliegenden Rauchgasrohr 2 unmittelbar nach dem Anschluß an ein Abgasrohr 3 der nicht gezeigten Feuerungsanlage und oberhalb eines Rohrbodens 4 als ein gesondertes Bauelement eingesetzt.
Im Einzelnen besteht die Reinigungsvorrichtung 1 aus einer Kathode 5 und einer von dieser mit Abstand in Strömungsrichtung der Kathode 5 nachfolgenden Anode 6. Beide Elektroden 5 und 6 sind über Isolatoren 7 und 8 an einer Trägerplatte 9 als gemeinsame Halterung befestigt sind. Die Trägerplatte 9 deckt dabei eine Montageöffnung 10 am Rauchgasrohr 2 ab, an deren Rand die Trägerplatte lösbar befestigt ist.
Die Länge der Isolatoren 7 und 8 ist dabei so gewählt, dass die Kathode 5 und die Anode 6 im Verlauf der Längsmittelachse 11 des Rauchgasrohres 2 angeordnet sind.
Damit von der Kathode 5 und der Anode 6 der Rohrquerschnitt des Rauchgasrohres 2 weitgehend flächenmäßig erfasst werden kann, besteht die Kathode 5 aus einer Gitterstruktur mit mindestens einem metallischen Drahtring 12, welcher quer zur Strömungsrichtung des Rauchgases im Rauchgasrohr 2 angeordnet ist und die Anode 6 aus mindestens einem im Rauchgasrohr 2 konzentrisch angeordneten zylinderförmigen Rohrstück 13.
Zur Verbesserung der Partikelaufladung kann die Kathode 5 mit mehreren Drahtringen 12 sowie zusätzlichen von den Drahtringen abstehenden antennenartigen Spitzen 14 versehen sein.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 ist das Rohrstück 13 der Anode 6 an seinem abströmseitigen Ende kegelförmig ausgebildet. Ferner umfasst die Anode 6 noch ein weiteres innerhalb des Rohrstückes 13 konzentrisch liegendes Rohrteil 15, welches über Stege 16 am Rohrstück 13 befestigt ist.
Um eine große Oberfläche an der Anode 6 zu erreichen, können das Rohrstück 13 sowie das Rohrteil 14 zusätzlich noch mit einer strukturierten Oberfläche in Form Stacheln, Rippen oder Noppen versehen sehen sein. Hierdurch kann eine höhere Menge an Partikeln an der Anode 6 gesammelt werden.
Die elektrostatische Aufladung der Partikel aus dem Rauchgasstrom erfolgt durch Erzeugung einer gleichgerichteten Hochspannung zwischen der Kathode 5 als sogenannte Sprühelektrode und der Anode 6 als Abscheideelektrode. Diese Hochspannung wird in einer Steuerbox 17 erzeugt, die unter anderem einen Hochspannungs-Transformator enthällt, welcher an das Stromnetz angeschlossen ist oder aber welcher von einer Peltiereinheit 18 mit Spannung versorgt wird. Dabei sind beide Elektroden 5 und 6 über elektrische Leitungen 19, 20 mit der Steuerbox 17 verbunden. Dabei ist die Steuerbox 17 und die Peltiereinheit 18 als Bestandteil der Reinigungsvorrichtung 1 an Außenseite der Trägerplatte 9 befestigt. Anstelle einer Peltiereinheit 18 kann auch eine Photovoltaikanlage vorgesehen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung besitzt die Reinigungsvorrichtung 1 im Umfeld der Anode 6 zusätzlich noch eine Reinigungselektrode 21, welche stabförmig ausgebildet ist und sich in dem vom Rohrstück 13 bzw. Rohrteil 15 umfassten Rauchgasrohrquerschnitt konzentrisch erstreckt. Die Reinigungselektrode 21 ist ebenfalls über einen Isolatorarm 22 mit der Steuerbox 17 elektrisch verbunden.
Durch Anlegen einer hochfrequenten Spannung zwischen Anode 6 und Reinigungselektrode 21 können die an der Anode 6 anhaftenden Partikeln gelöst und in einem Sammelbehälter 23 am Rohrboden 4 gesammelt werden. Dieser Reinigungsvorgang kann über die Steuerbox 17 gesteuert werden und immer dann eingeleitet werden, wenn die Feuerungsanlage sich in einem feuerungsfreien Zustand befindet.
Zur Wirkungsverbesserung kann auch die Reinigungselektrode 21 mit einer strukturierten Oberfläche in Form von Rippen, Stacheln oder Noppen ausgebildet sein.
Die Ausführung der 2 unterscheidet sich von der Reinigungsvorrichtung 1 der 1 nur darin, dass die Vorrichtung im Verlauf eines in einen Kamin eingebauten Rauchgasrohres 2 angeordnet ist. Übereinstimmende Bauteile wurden deshalb in 2 mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen.
Das Reinigungsvorrichtung 1 der 3 besitzt den gleichen Aufbau wie diejenigen Vorrichtungen aus den 1 und 2, weshalb auch hier übereinstimmende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen wurden.
Abweichend von den Ausführungen der 1 und 2 enthält die Ausführung der 3 eine Anode 6, welche ausschließlich aus kreiszylindrischen Rohrstücken 24 und Rohrteilen 25 besteht. Ebenfalls ist bei dieser Ausführung die Reinigungselektrode 21 als kreiszylindrischer Rohrzapfen 26 ausgeführt.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen elektrostatischen Reinigungsvorrichtung 1 ist folgende:
Die von der Feuerungsanlage kommenden Rauchgase gelangen stromauf der Reinigungsvorrichtung 1 in das Rauchgasrohr 2; strömen dort in Richtung des Rohrendes. Auf diesem Weg gelangen die Rauchgase zu der Kathode 5. Zwischen Kathode 5 und der stromab gelegenen Anode 6 liegt ein von der Steuerbox 17 gesteuerte gleichgerichtete Hochspannung an. Die im Rauchgas enthaltenen Partikeln werden an der Kathode 5 als Sprühelektrode elektrostisch aufgeladen. Die aufgeladenen Partikel werden auf dem Weg zwischen Kathode 5 und Anode 6 beschleunigt und von der Anode 6 als Abscheideelektrode aus dem Rauchgasstrom abgefangen und an der Anodenoberfläche gesammelt.
Mit zunehmender Betriebszeit und damit zunehmender Beladung der Anode 6 nimmt deren Sammlereigenschaft ab. Von der Steuerbox 17 gesteuert wird nun während einer Unterbrechung des Feuerungsbetriebes die Reinigungselektrode 2l in Betrieb gesetzt und zwischen der Anode 6 und der Reinigungselektrode eine hochfrequente Spannung angelegt. Hierbei werden die Partikel von der Oberfläche der Anode 6 gelöst, die dann in einem außerhalb des Rauchgasstromes liegenden Sammelbehälter 23 gesammelt werden. Sobald der Feuerungsbetrieb wieder einsetzt wird auf den Abscheidebetrieb durch Anlegen einer gleichgerichteten Hochspannung zwischen Kathode 5 und Anode 6 umgeschaltet.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Elektroden 5, 6, 21 aus einer Gitterstruktur aus Metallfasern oder Drähten mit einer Maschenweite von größer 0,1mm ausgebildet sind.

Claims

Elektrostatische Reinigungsvorrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus den Rauchgasen von Feuerungsanlagen, wobei die Reinigungsvorrichtung als montierbare Baueinheit ausgebildet und in einem Rauchgasrohr in einer Öffnung eingebaut ist und die eine Kathode als Sprühelektrode zur elektrostatischen Aufladung der abzuscheidenden Partikel, eine stromab im Rauchgasrohr gelegene Anode als Abscheideelektrode zur Ablagerung der Partikel aus den Rauchgasen und einen Hochspannungs-Transformator mit Gleichrichterfunktion umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (5) als Gitterstruktur aus Metall- oder Drahtringen (12) und die Anode (6) als zylinder- oder kegelförmiges Rohrstück (13, 24) ausgebildet sind, und das die Kathode (5) und die Anode (6) im Rauchgasrohr (2) eingesetzt und über Isolatoren (7, 8) elektrisch isoliert an einer mit dem Rohrgasrohr (2) lösbar verbundenen Trägerplatte (9) gelagert sind.
Elektrostatische Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtringe (12) zusätzlich mit abstehenden antennenartigen Spitzen (14) versehen sind.
Elektrostatische Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hochspannungs-Transformator sowie eine elektrische Steuerbox (17) ebenfalls an der Trägerplatte (9) befestigt sind.
Elektrostatische Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (6) mit einer strukturierten Oberfläche in Form von Stacheln, Rippen oder Noppen ausgeführt ist.
Elektrostatische Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Umfeld der Anode (6) eine Reinigungselektrode (21) im Rauchgasrohr (2) eingesetzt ist, und dass durch Anlegen einer hochfrequenten Spannung zwischen Anode (6] und Reinigungselektrode (21) die an der Anode (6) anhaftenden Partikel gelöst und in einem Sammelbehälter (23) aufgefangen werden.
Elektrostatische Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungselektrode (21) als zylinder- oder kegelförmiger Rohrabschnitt mit glatten oder strukturierten Rohrflächen ausgebildet ist.
Elektrostatische Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (5, 6, 21) konzentrisch im Rauchgasrohr (2) angeordnet sind.
Elektrostatische Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (5, 6, 21) eine Gitterstruktur aus Metallfasern oder Drähten mit einer Maschenweite größer 0,1 mm aufweisen.
Elektrostatische Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spannung zur Versorgung der Elektroden (5, 6, 21) durch eine Peltiereinheit oder eine Photovoltaikanlage erzeugt wird.