-
Rauchgasemissions-Kontrollsystem Die Erfindung betrifft allgemein
ein Verfahren sowie ein Gerät zur Kontrolle und Steuerung gasförmiger Verunreinigungen.
Genauer gesagt, liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Technik,
bei dem auf den Abgasstrom eines Verbrennungssystems, welcher Abgasstrom SOx- und
NOx-Emissionen enthält, so eingewirkt wird, daß die SOx- und NOx-Anteile in ein
thermodynamisch stabiles und weniger schädliches Abgasprodukt umgewandelt werden,
welches Produkt dann leicht gesammelt und beseitigt werden kann.
-
Es sind bereits zahlreiche technische Verfahren bekannt, um Luftverunreinigungen
zu begrenzen und zu kontrollieren. Beispiele derartiger Verfahren umfassen Trägheitstrennung,
Waschen, Filtrieren, elektrostatische Niederschlagung, Elektro-Fotoionisation mittels
Elektronenstrahlbestrahlung sowie Katalyse. Zyklonseparatoren, die eine abrupte
Richtungsänderung von schnell
strömenden Gasströmungen er-zeugen,
bewirken eine Trennung der mitgerissenen Feststoffe durch die Differenz in den Trägheitskräften,
die auf derartige Feststoffe wirken, im Vergleich zu dem mitreißenden Gas. Zyklone
haben den Vorteil der Einfachheit der Konstruktion, der hohen Kapazität und der
leichten Wartbarkeit. Jedoch sind derartige Trägheitstrenneinrichtungen, bestenfalls,
nur wirksam zum Herausziehen von relativ großen Teilchen aus dem mitreißenden Gas,
und natürlich sind diese Einrichtungen vollständig unfähig, verunreinigende Gase
abzutrennen, die in dem Hauptkörper des behandelten Gases oder der behandelten Luft
vorhanden sind. Andererseits hat das Waschen oder das Reagieren eines Gases durch
Kontaktieren dieses Gases mit einem feinen Sprühnebel einer Flüssigkeit, wie Wasser
oder chemischer Aufschlämmungen, den Vorteil der verhältnismäßig niedrigen Ausrüstungskosten.
Jedoch gibt es betriebsmäßige Nachteile bei den Waschern, einschließlich der Handhabung
der sich ergebenden Aufschlämmung oder des Schlammes, die Korrosion der Geräte sowie
Probleme hinsichtlich mikrobiologischen Wachstums. In den meisten Fällen sind in
der Praxis derartige Einrichtungen begrenzt auf die Entfernung von verhältnismäßig
groben Teilchen aus einem Gas, und irgendeine Trennung der gasförmigen Verunreinigung
S02 ist abhängig von der relativen Löslichkeit der Verunreinigungskomponente und
der Hauptgaskomponente in dem Wasser oder der anderen Flüssigkeit. Katalytische
Betten werden weiterhin angewendet, um verschiedene gasförmige Systeme zu behandeln.
Jedoch sind Betten sehr spezifisch hinsichtlich des Reaktionsmittels und des komplementären
Katalysators, sie erfordern genaue Temperatursteuerung und sie sind extrem empflindlich
gegenüber Giften. Beide gasförmigen Bestandteile und die Feststoffteilchen neigen
dazu, den Katalysator zu vergiften und die katalytische Aktivität dadurch zu reduzieren.
-
Elektrostatischer Niederschlag wird in weitem Umfang angewendet, und
trotz der hohen Anfangskosten für die Ausrüstung und trotz der hohen Betriebskosten
mag dieses System das einzige praktische Verfahren darstellen, bei dem annehmbar
niedrige Pegel hinsichtlich fester, in Luft schwebender Teilchen in Gas- oder Luftströmungen,
die an die Atmosphäre abgegeben werden, erreichbar sind. Das verwendete Verfahren
umfaßt naturgemäß die Anwendung von hohen Spannungen an Elektrodenanordnungen, so
daß das Gas nahe der Elektroden ionisiert wird und die in dem Gas suspendierten
Teilchen aus der Berührung mit den Gasionen eine Ladung erhalten. Derartige geladene
Teilchen wandern dann von dem Kontakt mit den Gasionen zu einer Elektrode von entgegengesetzter
Ladung und die geladenen Teilchen heften sich an die Elektroden, während das Gas
über die Elektrodenanordnung hinwegströmt. Die Entfernung der angesammelten festen
Teilchen wird in den meisten Fällen durch mechanisches Vibrieren der Elektroden
erreicht, um die Kuchen von gesammeltem Staub in einen Sammelbehälter zu entladen.
Obwohl das System vielseitig und wirksam bei der Entfernung von kleinen festen Teilchen
aus der Atmosphäre ist, ergeben sich doch dann, wenn die Teilchengröße extrem klein
ist, einige ernsthafte Probleme, von welchen Problemen das bedeutsamste in der Tatsache
liegt, daß nur teilchenförmiges Material ausgeschieden werden kann. Zusätzlich verhindern
die physikalischen und elektrischen Eigenschaften von einigen teilchenförmigen Materialien,
daß diese wirksam durch eine elektrostatische Niederschlageinrichtung gesammelt
werden. Elektronenstrahlbestrahlungssysteme haben zahlreiche Hauptnachteile, einschließlich
den der Verwendung von Elektronen hoher Energie ( 500 KeV), weitere Probleme liegen
in dem Erfordernis eines bruchempfindlichen Strahl fensters, mit dem dem Elektronenstrahl
ermöglicht wird, in die Gasleitung einzutreten,
und auch in der
Notwendigkeit eines teueren Elektronenstrahlbeschleunigers außerhalb der Gasleitung
sowie auch in der Notwendigkeit, eine Abschirmung vorzusehen, um einen Schutz gegenüber
Röntgenstrahlen zu liefern, die von dem Beschleuniger erzeugt werden. Elektro-Fotoionisation
beeinflußt die Entfernung von Verunreinigungen mittels der kombinierten Wirkung
eines intensiven elektrischen Feldes und einer elektromagnetischen Strahlung auf
die Gasströmung, wobei die elektrostatische Niederschlagung von festen Verunreinigungen
und die elektrochemische und fotochemische Umwandlung von gasförmigen Verunreinigungen
in elementare oder nicht verunreinigende Form stattfindet. Das Feld wird durch entgesetzt
aufgeladene Elektroden induziert, die die teilchenförmigen sowie die gasförmigen
Verunreinigungen veranlassen, in einen Zustand oder in eine Bedingung angeregt zu
werden, die einen Dunkelstromfluß und/oder eine Glühentladung zwischen den Elektroden
verursacht. Gleichzeitig mit einer derartigen Hochspannungsanregung wird die Gasströmung
einer elektromagnetischen Strahlung im Ultra-Violettbereich ausgesetzt, um Fotoionisation
zu erzeugen, die die elektrochemische und die fotochemische Umwandlung aufrechterhält.
Gegenwärtig - mit Ausnahme des von einem Elektronenstrahl angetriebenen Systems
- beseitigen alle vorgenannten Systeme nur eine der Hauptgruppen von gasförmigen
SO2/NOx-Bestandteilen, wobei jedes Verfahren eine Serienoperation erfordert.
-
Es gibt zahlreiche bekannt gewordene Patente und Veröffentlichungen,
die auf die Entfernung von teilchenförmigem Material gerichtet sind, wie beispielsweise
Staubteilchen aus einem Raum, der Gas oder Luft enthält.
-
Die US-Patentschrift 3 917 470 handelt von einer elektrostatischen
Niederschlageinrichtung, die einen optischen,
elektrostatischen
Generator verwendet. Die Anordnung umfaßt eine Sammelelektrode, die typischerweise
eine flüssige Oberfläche besitzt. Das US-Patent 3 979 193 lehrt ein Gerät für die
Steuerung der Menge von verunreinigenden Substanzen innerhalb des Abgases einer
internen Verbrennungskraftmaschine, wobei die Abgase durch eine Kammer durchtreten,
in der eine Korona-Entladung erzeugt wird.
-
Die US-Patentschrift 3 869 302 beschreibt, wie NOX-SO2-haltige Gase
einer Bestrahlung mit einer ionisierenden Strahlung von ultra-violettem Licht ausgesetzt
werden.
-
Der Prozeß erfordert die Verwendung einer Elektronenstrahleinheit.
In der gleichen Richtung liegen die Veröffentlichungen "Radiation Phys. Chem.",
Vol. 24, Nr.
-
1, 1984, Seiten 117-127 und Seiten 129-143 (Shui et al. bzw. Feldman
et al.), welche Druckschriften sich mit der Verwendung von Elektronenstrahleinheiten
bei der Abgasbehandlung zur Entfernung von NOX und SO2 beschäftigen.
-
Diese bekannten Anordnungen verwenden Spannungsversorgungseinrichtungen
für unerwünscht hohe Spannungen, beispielsweise solche für 6KV, die im Betrieb und
bei der Wartung kompliziert sind und die trotzdem nicht vollständig zuverlässig
arbeiten, da sie einen Mangel an Einfachheit aufweisen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches, billiges und wirksame
s System für die gleichzeitige Entfernung von gasförmigen NOx- und SOx-Bestandteilen
aus einem Hauptstrom aus Gas in einem einzigen Prozeßreaktor zu liefern, indem die
gasförmigen Bestandteile in nicht gasförmige Produkte, wie Feststoffe, umgesetzt
werden.
-
Aufgabe der Erfindung ist es außerdem, ein Emissionssteuersystem zur
Umsetzung und Entfernung von gasförmigen Verunreinigungen bei Anwendungen großen
Ausmaßes zu
liefern, wie beispielsweise bei Verbrennungseinrichtungen
für fossile Brennstoffe und dgl.
-
Die vorliegende Erfindung umfaßt in ihrer allgemeineren Form ein Verfahren
zur Umsetzung und zur Entfernung von ausgewählten gasförmigen Verunreinigungen aus
einem Abgas, das durch ein Verbrennungsgerät erzeugt wird, indem die gasförmigen
Verunreinigungen in nicht gasförmige Produkte umgesetzt werden, wobei das Verfahren
folgendes umfaßt: Verwendung eines Umsetzungsreaktors in Verbindung mit dem Verbrennungsgerät,
welcher im Weg für das Abgas derart angeordnet ist, daß das erzeugte Abgas auf diese
Weise durch den Reaktor zirkuliert, wobei der Reaktor elektronische Anodeneinrichtungen
und Kathodeneinrichtungen umfaßt, die von den Anodeneinrichtungen einen Abstand
aufweisen, wobei die Kathode und die Anode innerhalb des Reaktors so angeordnet
sind, daß sie mit dem Abgas, das durch sie hindurchgeführt wird, einen wesentlichen
Kontakt bekommen, und durch Lieferung eines vorbestimmten Gleichstrompotentials
zwischen den Kathodeneinrichtungen und den Anodeneinrichtungen, das eine gleichförmig
stabile Glimmentladung in dem Abgas bewirkt und ausgewählte gasförmige Verunreinigungen
durch selektive elektronische Aktivierung und Reaktion umsetzt und eine chemische
Modifikation der gasförmigen Verunreinigungen zu thermodynamisch stabilen festen
Stoffen bewirkt, die abgeschieden und beseitigt werden können.
-
Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform wird ein Umsetzungsreaktor
sowie ein Verfahren zur Verwendung in dem Schornstein oder in den Abgasleitungen
eines Verbrennungssystems für fossile Brennstoffe beschrieben, mit denen SOx- und
NOx -Emissionen eliminiert oder doch im wesentlichen umgesetzt werden zu entfernbaren
Feststoffen.
Das Verfahren umfaßt die Aufrechterhaltung einer elektrisch
betriebenen stabilen Glimmentladung zwischen getrennten, mit einem Widerstand belasteten
Stiften und gegenüberliegenden ebenen Elektroden oder koaxial angeordneten Elektroden.
Der Umsetzungsreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung aktiviert elektronisch und
modifiziert chemisch die ausgewählten Verunreinigungen, um ein thermodynamisch stabiles
festes Produkt zu liefern. Dieses feste Produkt kann dann mit herkömmlichen, zur
Verfügung stehenden Verfahren für die Entfernung von teilchenförmigen Produkten
entfernt werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
-
Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gerätes für die
gleichzeitige Entfernung von NOX- und SO2-Bestandteilen aus Schornsteingasemissionen,
wobei die erfindungsgemäßen Lehren angewendet werden; Fig. 2 eine in gewisser Hinsicht
schematische Wiedergabe einer Seitenansicht der Emissionssteuerungseinrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung, angeordnet in dem Abgasstrom, der gesteuert werden soll;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine Emissionssteuerungseinrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung, angewendet in einer modularen Ausführungsform;
Fig.
4A, 4B, 4C und 4D in gewisser Hinsicht schematische Wiedergaben von Beispielen zahlreicher
Modulen, die in der Emissionssteuerungseinrichtung gemäß Fig. 3 angewendet werden
können, wobei alle gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ausgeführt sind;
Fig. 5 eine etwas schematisierte Seitendarstellung einer anderen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Emissionssteuerungseinrichtung, angeordnet in dem Abgasstrom
eines Verbrennungsgerätes.
-
Die Anwendung und die allgemeine Anordnung eines erfindungsgemäßen
Schornsteingas-Emissionssteuerungssystems kann zunächst anhand der schematischen
Darstellung des Gasstromrohrnetzwerkes der Fig. 1 verstanden werden. Die Erfindung
stellt ein elektrisch angetriebenes Glimmentladungssystem dar, das in einer solchen
Weise angeordnet ist, daß die Energie der Elektronen der Glimmentladungssysteme
mit dem zu entgiftenden Gasstrom wirksam verkoppelt ist. Die durchschnittliche Elektronenenergie
ist 5 eV und paßt sich daher enger an die Bindungsenergien von einfachen chemischen
Einrichtungen an. Die Abgasströmung fließt durch das Glimmentladungsvolumen, wo
elektronisch aktivierte Bestandteile erzeugt werden. Die halbe Lebensdauer (Lebensdauer-Halbwertszeit)
dieser Bestandteile mag oberhalb von 5 ms liegen, was bei Strömungsgeschwindigkeiten
von mehr als 80 Fuß pro Sekunde das Reaktionsvolumen über die tatsächlichen physikalischen
Abmessungen der Glimmentladungseinrichtungen ausdehnen wird.
-
Das Gerät, das in Fig. 1 schematisch erläutert ist, umfaßt eine Brennstoffversorgung
11, die mit Hilfe von
Pumpeneinrichtungen 15 über Leitung 17 in
eine Verbrennungseinrichtung 13 eingeführt ist. Die Verbrennungseinrichtung 13 ist
ein herkömmlicher Brenner von der Bauart, die mit einer durch fossilen Brennstoff
angetriebenen elektrischen Leistungserzeugungsanlage oder dgl. versorgt ist. Die
Abgase der Verbrennungseinrichtung 13 werden durch Leitungseinrichtungen 21 zu einem
Umsetzungsreaktor oder Glimmentladungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung geführt,
allgemein angedeutet durch die Bezugszahl 19. Typischerweise ist ein erstes Staubsammelsystem
23 von herkömmlicher Bauart zwischen dem Glimmentladungssystem 19 und der Verbrennungseinrichtung
13 angeordnet. Das erste Staubsammelsystem 23 umfaßt einen Staubbeutel 25, Steuerventile
27 und eine Nebenschlußleitung 29. Eine Lüftereinrichtung 31 ist zusammen mit Leitungseinrichtungen
21 vorgesehen, um den Betrieb des Staubsammelsystems 23 zu unterstützen und um den
gewünschten Abgasstrom durch das Glimmentladungssystem 19 aufrechtzuerhalten.
-
Der Betrieb des Glimmentladungsystems 19 sei nun in größeren Einzelheiten
weiter unten beschrieben. Nachdem jedoch das Abgas in dem Entladungssystem behandelt
wurde, wird das behandelte Abgas durch Leitungseinrichtung 31 zu einer oder mehreren
Sammeleinrichtungen 33 und 35 für teilchenförmiges Produkt geleitet. Eine der Sammeleinrichtungen
35 für Teilchen kann in eine Rückführungsschleife durch Leitungseinrichtungen 37
und Blaseinrichtungen 39 hindurch angeschlossen sein, um so das behandelte Abgas
zurück zu dem Glimmentladungssystem 19 zu führen. Das schließlich behandelte Abgas
wird durch Leitungseinrichtungen 41 und Blaseinrichtungen 43 hindurch in einen Abgasschornstein
45 zur Abgabe an die freie Atmosphäre geleitet. Eine SO2- und/oder NOx-Gasanalysatoreinrichtung
47 kann mit den Abgasleitungseinrichtungen in Verbindung stehen, wie bei 49, um
den
Ausgang des behandelten Abgases von dem Glimmentladungssystem
19 zu überwachen.
-
Der Reaktor 19 umfaßt im Abstand angeordnete Elektroden 51, 53, die
innerhalb des Reaktors angeordnet sind, wobei das zirkulierende Gas zwischen einer
elektrisch geerdeten, plattenartigen Anode 51 und einer Kathodenanordnung von stiftartigen
Elektroden 53 hindurchströmt, die vorzugsweise außerhalb des Reaktors jeweils mit
einem Widerstand belastet sind und an eine Hochspannungsgleichstromquelle 55 angeschlossen
sind. Jedoch können zahlreiche Stifte, wie dargestellt, so angeordnet sein, daß
sie von einer einzigen Ballasteinrichtung betrieben werden. Die Anzahl der stiftartigen
Elektroden 53 und ihr Abstand in der Anordnung, wie auch das angelegte Potential
und die Belastung werden so festgelegt, daß eine gleichförmige Glimmentladung in
dem Gas aufrechterhalten wird, das zwischen der Anode und Kathodenanordnung entlang
dem Bewegungsweg der Luft durch den Reaktor fließt. Vorzugsweise ist die Entfernung
zwischen jeder -stiftartigen Elektrode und der plattenartigen Anode im wesentlichen
gleich.
-
Die typische chemische Verunreinigung wird elektronisch aktiviert
infolge der Glimmentladung, die in dem strömenden Gas erzeugt wird, welches die
Verunreinigung umfaßt. Das angelegte Gleichstromfeld über den Elektroden dient dazu,
die Glimmentladung zu bilden, welche eine Aktivierung der permanenten Luftbestandteile
wie auch der Verunreinigungen bewirkt, welche Verunreinigungen dann innerhalb des
Glimmentladungsreaktors chemisch modifiziert oder geändert werden, um so die Verunreinigung
harmlos werden zu lassen, oder sie leichter durch Filtration abtrennbar zu machen.
-
Die Durchschnittsenergie der Elektronen in der gleichförmigen
Glimmentladung,
die zwischen den Elektroden erzeugt wird, ist derartig, daß sie die elektronische
Aktivierung der Verunreinigungen wirksam werden läßt, um so die gewünschte chemische
Änderung zu begünstigen. Das ausgestoßene Gas, das die Verunreinigungen enthält,
wird gezwungen, durch den Glimmentladungsreaktor mit einer solchen Strömungsrate
hindurchzufließen, daß die Bildung eines Lichtbogens zwischen den Mach-Zahl-Elektroden
verhindert wird, wobei die Durchströmungsrate im wesentlichen im Bereich von einer
Mach-Zahl von etwa 0,5 bis 1 liegt. Je höher die Geschwindigkeit oder Strömungsrate
des Abgases, desto höher ist der Glimmentladungsstrom und der Leistungseingang ohne
Lichtbogendurchbruch. Je höher der Leistungeingang, desto größer ist die Emissionssteuerfähigkeit
des Reaktors. Der Gasdruck innerhalb des Glimmentladungsreaktors liegt bei ungefähr
atmosphärischem Druck oder sogar bei einem Druck, der etwas höher ist. Der sich
ergebende Wert E/N für diese Bedingung reicht von 50 bis 100 Td.
-
Eine Einrichtung 59, z. B. ein Sieb oder ein ähnliches Element zur
Erhöhung der Turbulenz des Gases, das in den Glimmentladungsreaktor einfließt, kann
an dem Reaktoreingang eingeschlossen sein, wobei Einrichtungen wie ein Sieb oder
andere Einrichtungen die Gasturbulenz erhöhen und dadurch die Möglichkeit geben,
den Glimmentladungsleistungseingang zur noch wirkungsvolleren elektronischen Aktivierung
unter Verhinderung der Lichtbogenbildung zu erhöhen.
-
Das über den Elektroden des Glimmentladungsreaktors angelegte elektrische
Feld ist derartig, daß eine wirksame elektronische Aktivierung der Verunreinigungen
erhalten wird, mit einem typischen Feldgradienten von etwa 7 bis 20 kV pro Zentimeter,
im allgemeinen größer als 1 kV pro Zentimeter, wobei die obere Grenze der
elektrische
Feldgradient ist, bei dem Lichtbogenbildung auftritt. Diese Grenze ist abhängig
von der Gasströmungszusammensetzung und von der Geschwindigkeit des Gases.
-
Im allgemeinen können die Parameter von Gasströmung und elektrischer
Feldstärke verändert werden, während der Betrieb in dem Glimmentladungsbereich aufrechterhalten
wird. Dies ermöglicht einen hoch wirksamen Leistungseingang für die Glimmentladung
sowie eine elektronische Aktivierung, die zu der gleichzeitigen Reduzierung oder
Beseitung von NOX und SOx in den Bestandteilen aus dem Abgas führt.
-
Betrachtet man Fig. 2, so erkennt man eine Anordnung von Elektroden
51 und 53, wobei eine stabile Glimmentladung zwischen einzelnen mit Ballast versehenen
Stiften und ebenen gegenüberliegenden Elektroden aufrechterhalten wird. Der Umsetzungsreaktor
19 ist innerhalb des Abgasschornsteins oder der Abgasleitungen angeordnet, wo das
Abgas gezwungen wird, das Entladungsvolumen bei nahezu atmosphärischem Druck und
erhöhter Geschwindigkeit zu betreten. Es hat sich gezeigt, daß erhöhte Geschwindigkeit
den Entladungsstrompegel erhöht, bevor ein Durchbruch oder Lichtbogenbildung auftritt.
Die Elektrodenform und die physikalische Anordnung der Elektroden zueinander kann
benutzt werden, um eine erhöhte Geschwindigkeit innerhalb des Rohres zu erhalten.
Die Draufsicht gemäß Fig. 2 stellt eine vorzugsweise Ausführungsform des hier beschriebenen
Umsetzungsreaktors innerhalb eines kreisförmigen Rohrgliedes 61 dar. Eine erste
ebene Elektrode 51a ist um die innere Wand eines Rohrgliedes 61 umfangsmäßig herum
angeordnet, und eine zweite ebene Elektrode 51b ist innerhalb des Rohrgliedes zentral
angeordnet.
-
Stiftelektroden 53 sind im wesentlichen umfangsmäßig zwischen den
ebenen Elektroden 51a und 51b angeordnet. Es
ist zu erkennen, daß,
wie Fig. 3 zeigt, der elektrochemische Reaktor 19 als eine Vielzahl von einzelnen
Modulen 71 aufgebaut werden kann, so daß Vielfach-Modul-Installationen angewendet
werden können, um die Emissionen für verschiedene Schornsteingrößen und Schornsteinformen
in geeigneter Weise zu reduzieren. Fig.
-
4a, b und c repräsentieren beispielhaft Stiftelektrodenmodulen 71a,
71b bzw. 71c, mit jeweils eigenen Konfigurationen der Stiftelektrodenanordnung,
wie bei 73a, 73b und 73c relativ zur ebenen Elektrode 75a, 75b bzw. 75c.
-
Wie weiter oben angedeutet, ist die Anordnung der Stiftelektroden
eine der Faktoren, die zu der Betriebsfähigkeit des elektrochemischen Reaktors gemäß
der Erfindung beitragen.
-
Bei der Ausführungsform der Fig. 4d umfassen die Reaktorelektroden
eine zylindrische Anode 75d, die entlang der Richtung des Luftstromes ausgerichtet
ist, mit einem Kathodenstift 73d, der sich längs der Longitudinalachse der zylindrischen
Anode erstreckt, wie am zylindrischen Anodeneinlaßende. Eine Vielzahl von mit einem
Ballast versehenen Kathodenstiften können im Abstand zueinander entlang der Längsrichtung
der zylindrischen Anode angeordnet werden, wobei jeder Kathodenstift entlang der
Anoden-Longitudinalachse endet. Eine Vielzahl von ineinander verschachtelten zylindrischen
Anoden können mit Kathodenstiften versehen werden, die jeder Anode entlang der entsprechenden
zylindrischen Anodenlängsachse zugeordnet sind.
-
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht eines Rohrgliedes, innerhalb dem eine
alternative Elektrodenkonfiguration angeordnet ist. Die ebenen Elektroden 51 sind
auf beiden Seiten der Stiftelektroden 53 angeordnet, um so einen Abgasströmungsweg
65 zu liefern, in dem wesentlicher und verlängerter Kontakt innerhalb des Glimmentladungsbereiches
der
Elektroden bewirkt wird. Diese alternative Ausführungsform ist auch für modularartige
Anwendung geeignet, wie weiter oben erläutert.
-
Das Schornsteingas-Emissionssteuerungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn man eine theoretische Beschreibung
der Abgasphysik und der Abgaschemiekinetik berücksichtigt, die während der Verunreinigungssteuerung
stattfindet.
-
Numerische Lösungen wurden für die Boltzmann-Gleichung gefunden, um
einen Glimmentladungsbetrieb in Luft zu beschreiben. Die Vorhersagen für die Kanalisierung
der elektrischen Energie sind wie folgt: Vibrationsanregung von N2 44 % Elektronische
Anregung von N2 42 % Elektronische Anregung von °2 13 % Ionisation 0,25 % Andere
Verluste 0,75 % Dies zeigt, daß 55 % der elektrischen Energie kanalisiert wird,
um elektronisch angeregtes N2 und °2 zu erzeugen, die dann freie Radikale wie 0
und N erzeugen können.
-
Die Minderbestandteile SOx und NOX können innerhalb des Entladungsstromes
durch primäre elektronische Wechselwirkung oder durch Reaktionen oder Kollisionen
mit den Hauptbestandteilen reagiert werden. Dieser letzt genannte Weg könnte höhere
Ausbeute für die Produkte liefern, einschließlich SOx und NOx, insbesondere dann,
wenn die Kettenreaktionen steuerend sind. Aus diesem Grunde wurde ein vereinfachter
Lösungsweg gewählt, um zu einem Reaktionsmechanismus zu kommen. Reaktionen mit freien
Teilchen könnten mit nur diesen ausgewählten Teilchen berücksichtigt werden, für
die die experimentell bestimmte
Reaktionsratenkonstanten zur Verfügung
stehen. Es werden keine Kettenreaktionsschritte angenommen. Der kinetische Mechanismus
ist der folgende: 02* + 20 (1) o + 202 -> 03 + 02 (2) O + 03 -> 202 (3) 20
+ 02 + 202 (4) N2* -> 2N (5) N + 02 + O + NO (6) 2NO + 02 i 2N02 (7) 0 + 2S02
+ S03 + SO2 (8) S02* + SO2 + S03 + SO (9) SO + S03 + 2S02 (10) SO + 03 + SO2 + 02
(11) 2N02 + 03 + N205 + 02 (12) N205 + 2S03 -> (NO2)2S2O7 (13) 2S02 + 3NO2 9
(N0)2S207 + NO (14) Was beschrieben wurde, ist ein System, das installiert werden
kann in dem Schornstein oder in dem Abgasrohr eines fossilen Brennstoff verbrennenden
Systems, um so 50x und NOx-Verunreinigungen im Abgas zu eliminieren oder wesentlich
zu reduzieren. Das System umfaßt eine elektrisch betriebene stabile Glimmentladung,
die zwischen getrennten, mit Widerständen belasteten Stiften und einer gegenüberliegenden
Ebene aufrechterhalten wird.
-
Identifizierung von Bezugzahlen, die in den Zeichnungen benutzt werden
Legende Bezugszahl Figur Brennstoff 11 1 Brenner 13 1 Staubkollektor 25 1 Staubkollektor
33 1 Staubkollektor 35 1 Analysator 47 1 Quelle 55 1