DE2810735C2 - Elektrische Gasreinigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische GasreinigungsvorrichtunggemäßOberbegriff des Hauptanspruches.

Eine solche elektrische Gasreinigungsvorrichtiing ist aus der US-PS 39 88 131 bekannt. Bei dieser Vorrichtune wird in einem im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden und aus nichtleitendem Material gebildeten Gehäuse mit einem Gebläse ein Gasstrom erzeugt, welcher zuerst durch einen am Einlaß vorgesehenen Vorfilter und dann in einen lonisierungsraum tritt, in welchem eine Reihe von Elektroden vorgesehen sind. Im Anschluß an den Vorfilter ist ein chemischer Filter vorgesehen, durch welchen der Gasstrom tritt, um anschließend über das Gebläse und eine Auslaßöffnung ausgestoßen zu werden. Ein Schutzgitter an dem Vorfilter, geerdete Elektrodenplatten und diesen zugeordnete Entladungsdrähte bilden eine Entladungszelle, in welcher die Schmutzpartikel des durchströmenden Gases negativ aufgeladen werden, so daß sie elektrisch abgeschieden werden können. Bei dieser bekannten Gasreinigungsvorrichtung ist nachteilig, daß die. Entladungsdrähte ständig dem verschmutzten Gas ausgesetzt sind, wobei sich der Schmutz an ihnen ablagert. so daß ihr Wirkungsgrad beim Auffangen von Schmutzteilchen abnimmt. Es muß daher sehr oft eine Reinigung der Drähte und der Elektrodenplatten vorgenommen werden, was in einem Haushalt beschwerlich und nachteilig ist, da die relativ dünnen Drähte leicht brechen.

Aus der US-PS 33 31 192 ist ein Elektroabscheider bekannt, bei welchem mit Hilfe von einer in seinem Inneren versprühten Flüssigkeit unerwünschte Verschmutzungen aus Gasen entfernt werden. Am Einlaß dieses Elekiroabscheiders sind quer zur Gasstromrichtung eine Reihe von lonisierungselektroden und Gegenelektroden jeweils abwechelnd als lonisierungsvorrichtung angeordnet. Schmutzpartikel des durch den Einlaß hindurchgeführten Gases werden zwischen diesen Elektroden aufgeladen. Der Elektroabscheider hat ferner eine seitlich liegende Sprühkammer, deren öffnung ins Innere des Elektroabscheiders weist und weiche an ihrem Grunde Sprühköpfe besitzt, aus welchen eine Flüssigkeit in das Innere des Elektroabscheiders gesprüht wird. Außerdem ist am dem Innenraum des Elektroabscheiders zuweisenden Ende der Sprühkammer eine lonisierungsvorrichtung vorgesehen, welche die zwischen ihnen hindurchgesprühten Flüssigkeitsteilchen ionisiert. Die Elektroden der Gas-Ionisierungsvorrichtung werden auch bei diesem Elektroabscheider von dem verschmutzten Gas umströmt, wodurch eine bedeutende Verschmutzungsgefahr für die Elektroden gegeben ist, so daß der Wirkungsgrad der Elektroden schnell abfällt und eine periodisch oft zu wiederholende Reinigung erforderlich wird.

Aus der DE-PS 8 33 798 ist eine Gasreinigungsvorrichtung bekannt, bei der dem zu reinigenden Gasstrom Ionen einer Polarität unmittelbar vor Eintritt des Gases in einen Elektroabscheider zugemischt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel dieser bekannten Vorrichtung werden die Ionen direkt im Staubgasstrom erzeugt. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der bekannten Vorrichtung werden die Ionen in einer Bypass-Leitung, die hinter dem Elektroabscheider abzweigt und vor dem Elektroabscheider in den Staubgasstrom mündet, erzeugt und über das Trägergas in der Bypass-Leitung dem Staubgasstrom zugemischt. Bei dieser bekannten Vorrichtung hat nicht nur das erste Ausführungsbeispiel, bei dem die lonisierungsvorrichtung von dem Staubgas umspült wird, die erwähnten Nachteile der Verschmutzungsgefahr, sondern auch das zweite Ausführungsbeispiel, weil auch hier die lonisierungsvorrichtung von Gas durchspült wird. Das Gas ist zwar durch den Elektroabscheider vorgereinigt, es läßt sich jedoch nicht vermeiden, daß die lonisierungsvorrichtung verschmutzt. Prinzipiell ist diese Verschmutzungsgefahr

immer dann gegeben, wenn eine Gasströmung durch die Ionisierungsvorrichtung hindurchgeht.

Weiterhin ist aus der DE-AS 21 51 220 eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufladen und Abscheiden von Masseteilchen bekannt, bei der ein Plasmagenerator zur Erzeugung von Ionen verwendet wird. Die im Plasmagenerator erzeugten Ionen werden über einen Trägergasstrom in den Strom der zu reinigenden Luft eingeleitet Auch in diesem Fall wird daher die lonisierungsvorrk/iicung von Gas durchspült Man muß daher entweder besonders reines Gas als Trägermedium für die Ionen verwenden oder es besteht die mehrfach erwähnte Verschmutzungsgefahr.

Schließlich ist noch aus der US-PS 37 33 784 ein Elektroabscheider bekannt, dessen lonisierungsvorrichtung in einer mit dem Innenraum des Elektroabscheiders zusammenhängenden, getrennten Kammer untergebracht ist. Diese Kammer bildet aber einen Teil des Gaseintrittes, so daß auch hier die lonisierungsvorrichtung im Staubgasstrom vorgesehen ist

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Gasreinigungsvorrichtung dadurch zu verbessern, daß die Ablagerung von Schmutzteilchen an den wesentlichen Teilen der lonisierungsvorrichtung vermieden wird, so daß die Vorrichtung nicht mehr so häufig gewartet werden muß.

Dazu ist die erfindungsgemäße Gasreinigungsvorrichtung in der in dem Hauptanspruch gekennzeichneten Weise ausgebildet, während vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung in den Unteransprüchen gekennzeichnet sind.

Da bei der erfindungsgemäßen Gasreinigungsvorrichtung das Staubgas nicht mehr an den Elektroden der lonisierungsvorrichtung vorbeistreicht, und da die lonisierungsvorrichtung auch nicht von einer Gasströmung durchflossen wird, können sich die in der Gasströmung enthaltenen Sckmutzteilchen auch nicht auf den Elektroden der Ionisierungsvorrichtung absetzen, so daß der anfängliche Wirkungsgrad beim Erzeugen der Ionen über einen langen Zeitraum erhalten bleibt. Die Wartungsintervalle können stark herabgesetzt werden. Die Ionen werden aus der lonisierungsvorrichtung ohne Trägergasströmung in die Strömung der verunreinigten Luft eingeführt, so daß die lonisierungsvorrichtung nicht einmal von einem Trägergas durchströmt werden muß. Die Möglichkeit, die Ionen auf diese Weise in den Staubgasstrom -innzuführen, ist insofern überraschend, als bei einer Coronaentladung das elektrische Feld zum Beschleunigen der Ionen im wesentlichen zwischen den Elektroden besteht Mit anderen Worten steht lediglich das Streufeld zur Verfügung, um die Ionen aus der Kammer der lonisierungsvorrichtung heraus in den Staubgasstrom zu transportieren. Nach dem Stand der Technik wurde für diesen lonentransport immer ein Trägergas verwendet, weil die erfindungsgemäße Lösung nicht gesehen oder nicht für funktionsfähig gehalten wurde.

Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittansicht durch eine elektrische Gasreinigungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

F i g. 2 eine schematische Darstellung, in welcher der Verlauf der elektrischen Feldlinien zwischen einer Ionisierungselektrode 7 und einer Gegenelektrode 8 gezeigt ist; und

F i g. 3 bis 9 schematische Schnittansichten durch weitere elektrische Gasreinigungsvorrichtungen.

In der folgenden Beschreibung bezieht sich die Bezeichnung »Staubgas« auf schmutzige Luft oder Gas mit Verunreinigungen, und das Wort »Staub« umfaßt sowohl Wasserdämpfe als auch verschiedene öldämpfe und Fette oder winzige Rauchteikhen. Das zu behandelnde Gas kann neben Luft von unterschiedlichen Gassorten aus Monogasen oder Gasgemischen gebildet sein. Die Bezeichnung »Gas« umfaßt daher auch unterschiedliche Gassorten.

In der F i g. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispie! der Erfindung dargestellt Das Staubgas wird am Einlaß 2 eines Gehäuses 1 einer elektrischen Gasreinigungsvorrichtung eingesaugt Das gereinigte Gas tritt am Auslaß 3 des Gehäuses 1 aus. Zwischen dem Einlaß 2 und dem Auslaß 3 wird eine Gasströmungsbahn 4 gebildet, durch welche das Gas mittels eines Gebläses 5 hindurchgefördert wird. Außerhalb der Gasströmungsbahn 4, jedoch mit dieser in Verbindung stehend, ist eine Ionisierungsvorrichtung 6 zur Erzeugung eines Ionenschauers angeordnet Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Ionisierungsvorrichtung 6 Elektroden auf, die in einer Kammer angeordnet sind, welche einem in der Gasströmungsbahn 4 angeordneten Ionisierungsraum 40 gegenüberliegt Die Entladungselektroden sind wenigstens von einer Ionisierungselektrode 7 aus einem dünnen Metalldraht und wenigstens einer Gegenelektrode 8 aus einer Metallstange gebildet, wobei beide Elektroden in der Breitseiteneinrichtung der Gasströmungsbahn 4 angeordnet sind.
Die Elektroden 7 und 8 verlaufen nämlich in senkrechter Richtung zur Zeichenebene. Die Ionisierungselektrode 7 besteht aus einem dünnen Metalldraht, an welchem eine Hochspannung, z. B. bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel eine positive Hochspannung von einer Hochspannungsquelle Γ anliegt. In breitseitiger Richtung zu dem in dem Ionisierungsraum 40 strömenden Gasstrom ist eine Gegenelektrode 8, die größere Abmessungen besitzt als die Ionisierungselektrode 7, in einem bestimmten Abstand seitlich zu dieser angeordnet, wobei die Gegenelektrode 8 einen größeren Abstand von dem Ionisierungsraum 40 als die Ionisierungselektrode 7 aufweist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gegenelektrode 8 geerdet.

Der Grund, daß beide Elektroden 7 und 8 in breitseitiger Richtung zur Gasströmung verlaufen, wie dies oben beschrieben wurde, besteht darin, daß der Ionenschauer breit sein soll, damil er die gesamte Breite des Gasstromes übergreift.
In der Gasströmungsbahn 4 ist stromab von dem lonisierungsraum 40 ein dielektrischer Filter 9 an einer Stelle angeordnet, an welcher der Entladeeffekt durch den lonenschauer klein ist

Der dielektrische Filter 9 besteht aus einem nicht gewebten Stoffstück aus z. B. Polyester und ist durch einen Metallnetzträger geerdet, welcher an der Rückseite des Filters befestigt ist. Der dielektrische Filter 9 bildet den Staubauffängerteil. Da der Filter ebenso wie die Gegenelektrode 8 geerdet ist, wird der Staub, welcher durch den Kationenschauer innerhalb des Staubgases positiv aufgeladen wurde, von dem dielektrischen Filter 9 aufgefangen. Gemäß einem modifizierten AusführungsbeispH kann die Gegenelektrode 8 durch eine Preßverformung eines Metallstreifens hergestellt weiden, so daß ein oder mehrere parallele vorstehende Streifen gebil-

t>5 det werden (F i g. 3). Das gereinigte Gas wird mittels des Gebläses 5 am Auslaß 3 abgeführt.

Die Ionisation innerhalb der lonisierungsvorrichtung 6 kann folgendermaßen erklärt werden: Wenn zwischen

der Ionisierungselektrode 7 und der Gegenelektrode 8 eine Hochspannung anliegt, die hoch genug ist, um eine Coronaentladung zu erzeugen, dann werden durch die Elektroden 7 und 8 elektrische Feldlinien erzeugt, die in der F i g. 2 gezeigt sind. Sie divergieren von der Ionisierungselektrode 7 in entgegengesetzter Richtung zur Gegenelektrode 8. Die Kationen, die in der Nähe der Ionisierungselektrode 7 durch die Coronaentladung erzeugt werden, werden dann in Richtungen entlang den elektrischen Feldlinien beschleunigt, und infolgedessen fließen die Ionen wie ein Schauer in den Ionisierungsraum 40. Auf diese Weise werden die Staubteilchen in der verunreinigten Gasströmung im Ionisierungsraum 40 durch den Ionenschauer aufgeladen, so daß sie positive Ladungen besitzen.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird somit ein elektrisches Feld mit divergierenden elektrischen Feldlinien eingesetzt, welche von der Ionisierungselektrode 7 in entgegengesetzter Richtung zur Gegenelektrode 8 ausgehen, so daß der Staub durch den lonenschauer aufgeladen wird, welcher quer zur Gasströmungsbahn verläuft. Es ist daher nicht notwendig, daß das Gas zwischen der Ionisierungselektrode und der Gegenelektrode hindurchströmt, so daß der Abstand zwischen ihnen und ihre Gestalt frei gewählt werden können. Der Abstand ist so bemessen, daß die elektrische Kraft, d. h. die Entladungsleistung, für die ausgelegte Konstruktion befriedigend ist.

Durch die Verwendung einer Elektrode 110 wird eine übermäßige Raumladung ohne weiteres vermieden (Fig.4). Die wie ein Sieb ausgebildete Elektrode 110 muß nicht den gesamten Querschnitt der Gasströmungsbahn überdecken, da es reicht, wenn die überschüssigen Ionen aufgefangen werden. Ein Metallsieb oder Netz mit großen Maschen ist besonders geeignet, da kein Druckverlust auftritt. Wenn die Maschen des Metallsiebes zu klein sind, dann verlieren die aufgeladenen Staubteilchen ihre Ladungen, so daß die Staubauffangwirkung zu stark verringert wird.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel kann bei einer ziemlich einfachen Konstruktion der Entladungsstrom dadurch stabilisiert werden, daß zwischen den Elektroden eine niedrigere Spannung als bei herkömmlichen Vorrichtungen verwendet wird, ohne daß die Leistung wesentlich verringert wird und ohne daß ein wesentlicher Druckverlust in der Gasströmung auftritt.

Die F i g. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem eine einen Gasdurchtritt ermöglichende Elektrode 110', wie z. B. ein grobes Metallsieb, Verwendung findet, welches nur im unteren Bereich der Gasströmungsbahn 4 angeordnet ist Die Entladungsleistung wird durch die Wirkung der Elektrode 110' vergrößert, indem die Ionen zur Elektrode 110' gezogen werden und dadurch die Ionendichte selbst an einer von der Ionisierungselektrode 7 entfernt liegenden Stelle nicht so schnell abnimmt Auf diese Weise reicht der lonenschauer genügend weit zum unteren Teil der Gasströmungsbahn 4.

Bei einem weiteren in der F i g. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine einen Gasdurchtritt ermöglichende Elektrode 110" an der Eintrittsseite der Gasströmungsbahn 4 angeordnet Durch diese Konstruktion ist eine Sicherheitsmaßnahme getroffen worden. Falls eine Metallstange oder irgend etwas Ähnliches zufälligerweise in den Hochspannungsteil der Ionisierungsvorrichtung 6 gelangen sollte, dann ist die Stange notwendigerweise geerdet, so daß die Hochspannungsquelle kurzgeschlossen wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die divergierenden elektrischen Feldlinien der lonisierungsvorrichtung 6 in Richtung stromauf zur Gasströmung gebündelt werden. Es kann daher die Zeitdauer von dem Augenblick an, in welchem das eintretende Gas mit dem lonenschauer gemischt wird, bis zu dem Augenblick, bei welchem das gemischte Gas den Filter 9 erreicht, verlängert werden. Infolgedessen kann die Entladungsleistung verbessert werden.

Die den Durchtritt des Gases ermöglichende Elektrode braucht nicht den ganzen Querschnitt zu übergreifen. Sie kann ebenso wie die Elektrode 110' nach F i g. 5 nur im unteren Teil angeordnet sein.

In der F i g. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem anstelle der den Gasdurchtritt ermögiichenden Elektroden gemäß den verschiedenen vorbeschriebenen Beispielen nach den F i g. 4, 5 und 6 eine Plattenelektrode 310 Verwendung findet, wie z. B. eine von einer Metallplatte gebildete Elektrode, welche am Boden einer Gasströmungsbahn 4 angeordnet ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel tritt die Problematik der Störung des Gasstroms innerhalb der Gasströmungsbahn 4 überhaupt nicht auf.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 8 ist ein Bypass 411 vorgesehen, der für das gereinigte Gas dient und einen Teil des Auslasses 3 mit einem Gasströmungsauslaß 412 verbindet, welcher in der Wandung der lonisierungsvorrichtung 6 angeordnet ist. Ein Teil des gereinigten austretenden Gases, welches durch den dielektrischen Filter 9 hindurchgetreten ist, wird in den Bypass 411 eingeleitet, so daß die Gegenelektrode 8 und die Ionisierungselektrode 7 angeblasen werden. Das Staubgas wird mit den Ionen berieselt, so daß die Staubteilchen durch die von der lonisierungsvorrichtung 6 kommenden Ionen aufgeladen werden, und die aufgeladenen Staubteilchen werden durch den dielektrischen Filter 9 entfernt, so daß gereinigtes Gas am Auslaß 3 ausgeblasen wird. Ein Teil des durch den dielektrischen Filter 9 geleiteten gereinigten Gases wird durch den Bypass 411 zur lonisierungsvorrichtung 6 und dann zur Luftströmungsbahn 4 geleitet.

Auf diese Weise wird eine Gasströmung erzeugt, welche von der Wandung der lonisierungsvorrichtung 6 zur Gasströmungsbahn 4 gerichtet ist

Diese Strömung gereinigten Gases überstreicht die Ionisierungselektrode 7 und die Gegenelektrode 8, so daß die Staubluft innerhalb der Gasströmungsbahn 4 daran gehindert wird, die sich in der lonisierungsvorrichtung 6 befindlichen Elektroden zu berühren, wodurch gleichfalls erreicht wird, daß sich der Staub auf

so der Ionisierungselektrode 7 nicht absetzen kann.

Bei dem in der F i g. 9 gezeigten Ausführup.gsbeispiel wird als Gegenelektrode 513 eine den Durchtritt des Gases ermöglichende Elektrode, wie z. B. ein Metallsieb verwendet Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das gereinigte Gas durch einen Bypass 411 geleitet und im Gesamtbereich der Gegenelektrode 513 ausgeblasen, so daß nahezu der gesamte Raum der !onisierungsvorrichtung 6 mit gereinigtem Gas gefüllt ist

Zur Erzeugung des vorbeschriebenen Ionenschauers können sowohl eine Kationen-Ionisierungsvorrichtung als auch eine Anionen-Ionisierungsvorrichtung Verwendung finden. Außerdem können wechselnde Schauer von Anionen und Kationen verwendet werden, indem z. B. eine Gleichstromhochspannungsquelle mit einer relativ niedrigen Frequenz eingesetzt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elektrische Gasreinigungsvorrichtung mit einem Ionisierungsraum, in dem eine über eine Hoch-Spannungsquelle gespeiste, eine Coronaentladung erzeugende Ionisierungselektrode und eine Gegenelektrode vorgesehen sind und mit einem stromab des Ionisierungsraumes gelegenen Filter, an dem die Spannung einer Elektrode der lonisierungsvorrichtung anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die !onisierungsvorrichtung (6) in einer außerhalb des Ionisierungsraumes (40) und außerhalb der Strömungsbahn (4) des verunreinigten, als Trägermedium für die elektrisch geladenen Teilchen die- is nenden Gases sich befindenden Kammer angeordnet ist, daß die Kammer benachbart zum Ionisierungsraum und mit diesem unmittelbar in Verbindung stehend vorgesehen ist und daß die Ionisierungselektrode (7) näher am Ionisierungsraum als die Gegenelektrode (8) angeordnet ist

2. Elektrische Gasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gegenelektroden (8) vorgesehen sind.

3. Elektrische Gasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Gasdurchtritt ermöglichende, geerdete Elektrode (HO') in dem Ionisierungsraum (40) angeordnet ist.

4. Elektrische Gasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gasdurchtritt ermöglichende Elektrode (HO') teilweise in den Strömungsbahnquerschnitt eingreift, wobei sie an einer von der lonisierungsvorrichtung (6) am weitesten entfernt liegenden Stelle des Querschnittes angeordnet ist.

5. Elektrische Gasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gasdurchtritt ermöglichende Elektrode (HO') in dem lonisierungsraum (40) an einer näher zuvn Gaseinlaß (2) gelegenen Stelle angeordnet ist.

6. Elektrische Gasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gasdurchtritt ermöglichende Elektrode (110,110') in dem Ionisierungsraum (40) an einer näher zu dem Filter (9) gelegenen Stelle angeordnet ist.

7. Elektrische Gasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Elektrode (310) an einer Wand oder am Boden des lonisierungsraumes (40) angeordnet ist, welche, beziehungsweise welcher am weitesten von der Ionisierungsvorrichtung (6) entfernt ist.

8. Elektrische Gasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bypass (411) vorgesehen ist, welcher einen Teil des gereinigten austretenden Gases zu der lonisierungsvorrichtung (6) zurückleitet.

9. Elektrische Gasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (513) von einem den Gasdurchtritt ermöglichenden Sieb gebildet ist. eo