EP1752223B1 - Elektrofilter für Abgassysteme - Google Patents
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-
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Definitions
- the invention relates to a dry electrostatic precipitator for exhaust systems, in which flows to be cleaned exhaust gas from a Anströmkanal via a diffuser in an interior of a filter housing, wherein incorporated in the interior of precipitation electrodes and spray electrodes for the separation of dust particles from the exhaust stream in a predetermined distribution and a dust collector with several , Preferably funnel-shaped bunkers in a bottom side of the housing is arranged.
- the task of the diffuser is to distribute the quantity of exhaust gas supplied from the inflow channel to the enlarged inlet surface of the filter housing interior.
- the aim is to achieve defined velocity and ash particle distributions of the exhaust gas in the interior of the filter, and to minimize those flow components that bypass the side, above or below the collecting electrodes (bypass flows). This goal should be achieved with the lowest possible pressure loss and the lowest possible construction volume of the necessary conversion measures. So far, suitable baffles were installed in the diffuser or in the filter housing immediately behind the diffuser, as well as vertical partitions in the individual bunkers to avoid Bypbibströmungen.
- Electrostatic precipitator arrangements are for example from the DE 1 557 008 A1 , of the US 4,026,683 A , of the US 2,634,818 or the GB 1 322 684 known. These have below the substantially horizontally flowed through the electric filter arrangement ash collection bunker. To allow a flow through the upper sections of the collection bunker To avoid vertical baffles are arranged in the bunker, which prevent a horizontal flow, but allow a vertical fall of the ash.
- the invention has for its object to improve the flow profiles in the filter housing and thus the efficiency of the dust particle deposition.
- the invention provides for the solution of the invention task that at least one transverse to the exhaust inflow direction slat is installed in a bunker adjacent to the diffuser obliquely to the vertical direction such that it largely uniformly impinging the exhaust gas flow at the bunker passes and approximately in a longitudinal direction of the filter (target flow direction) directs.
- at least one transverse to the exhaust inflow direction slat is installed in a bunker adjacent to the diffuser obliquely to the vertical direction such that it largely uniformly impinging the exhaust gas flow at the bunker passes and approximately in a longitudinal direction of the filter (target flow direction) directs.
- the measures according to the invention are directed primarily to the diffuser-adjacent bunker cells. These were previously the cause of the strongest deviations from the desired flow profile of the exhaust stream.
- the well-known installation of a vertical and central partition helps little; because a vertical partition inevitably causes a strong deflection of the exhaust gas flow in the vertical direction, which in turn leads to a disability of the precipitated from the collecting electrodes, falling down agglomerated particles.
- the transverse slat is installed such that the incident exhaust gas flow is deflected predominantly in the longitudinal direction of the housing interior.
- a group of mutually spaced lamellae immersed in each of the bunker cells adjacent to the diffuser This further improves the large-area deflection of the exhaust stream directed into the bunker cell in the housing longitudinal direction and creates the prerequisite for optimizing the flow profile in the electrostatic precipitator and thus increasing the separation efficiency.
- each slat has an upper edge which is at or above a bunker entry level runs. As a result, the bypass flow into the adjacent precipitation electrode field is further reduced. The height above the upper bunker edge is limited by the high-voltage components.
- a particularly simple design is characterized in that the lamellae of a group are arranged in approximately parallel planes. It is expedient if the lamellae of a group are arranged at equal mutual distances.
- the height dimensions and thus the immersion depths of the slats in the bunker are based on the distances between the sheets to each other and is preferably about twice the fin spacing.
- the height dimension of the slats is preferably so short that a flow of dust from the bunker is not hindered.
- the immersion depths of the slats in the bunker are preferably 1/4 to 1/3 of the Bunkerwandianaen.
- FIG. 1 For separating the dust particles plate-shaped collecting electrodes 5 are arranged in parallel planes which correspond to the main flow direction of the gas flowing from the diffuser 2 to the outflow hood 3 gas.
- the bottom side of the filter housing 1 is formed by a matrix of funnel-shaped bunkers 4, 4a... 4d arranged in rows and columns.
- the bunkers serve to remove the dust particles deposited in the electrostatic precipitator.
- the spray electrodes are associated with the collecting electrodes 5, in the drawing according to FIG. 1 but not shown.
- a plurality of substantially parallel slats 6 are arranged transversely to the flow direction.
- the slats 6 extend substantially parallel to the downstream bunker wall 8, that is, in the illustrated embodiment at an angle of approximately 30 ° to the vertical plane.
- Other lamellar inclination angles may be appropriate in adaptation to the profiles of the impinging exhaust gas flow, taking into account the avoidance of dust deposits on the fins.
- FIG. 2 The arrangement of a lamella group in a bunker 4 closest to the diffuser 2 is shown schematically in FIG FIG. 2 shown.
- FIG. 2 shown slats 6 extend in parallel planes.
- Each of the fins 6 projects with an upper portion above the level of bunker level 9.
- the immersion depth of the slats in the bunker 4 is selected so that the lower discharge edge 7 of each slat is arranged at a distance both to a bunker wall and to each adjacent slat.
- the adjacent front bunker wall or bunker floor thus always has a sufficiently large gap-shaped opening for unimpeded removal of the deposited dust particles which slip off on a lamella 6.
- the angle of attack of each lamella is chosen to be sufficiently steep, so that the lamella 6, similar to the bunker wall 8, can act as a chute for the dust particles.
- the collecting function of the bunker cell 4 remains practically the same as that of a bunker cell 4a without internals.
- FIG. 2 schematically a vertical section through a funnel-shaped bunker 4 is shown with a flow thread fan 10, which illustrates the advantageous effect of the fin group 6 on the flow profile in the region of the first bunker row.
- the exiting from the diffuser 2, directed into the lower region of the filter housing exhaust gas flow is deflected by the oblique slats approximately in the longitudinal direction of the filter housing. Because of this deflection, the transverse flow components are better distributed to the interior and reduces the speed differences occurring at the exhaust gas inlet into the interior. By far the greatest part of the flow now moves within the effective range of the collecting electrodes 5, so that the efficiency of the electrostatic precipitator is improved.
- the installation parameters of the lamella group 6 can be varied in many cases in coordination with the respective flow profile in the output plane of the diffuser 2.
- the number of submerged in a funnel-shaped bunker 4 slats 6, their mutual distance and / or their dimensions above and below the bunker level 9 are changed.
- the inlet-side region of the bunker 4 adjacent to the diffuser 2 is occupied by lamellae 6 which redirecting the exhaust gas flow in the longitudinal direction of the interior of the electrostatic filter.
- the individual slats 6 can also, as in FIG. 2 shown, sometimes have different distances to each other.
- slats 6 as flat sheets proves to be particularly easy to manufacture. Possible and in certain flow profiles may be appropriate but also a curved or angled course of the individual slats. For a better sliding of the dust on the sheets, a comb-shaped shape can be selected on the underside. Examples are in the Figures 3a, 3b and 3c Shown schematically at 6a, 6b and 6c.
- FIG. 4 is a plate-shaped blade 6 shown schematically, the discharge edge 7a is toothed.
- the teeth of the discharge edge facilitates in many cases the sliding and throwing the dust particles into the bunker. 4
Landscapes
- Electrostatic Separation (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft ein Trocken-Elektrofilter für Abgassysteme, bei dem zu reinigendes Abgas aus einem Anströmkanal über einen Diffusor in einen Innenraum eines Filtergehäuses einströmt, wobei im Innenraum Niederschlagselektroden und Sprühelektroden zum Abscheiden von Staubpartikeln aus dem Abgasstrom in vorgegebener Verteilung eingebaut und ein Staubsammler mit mehreren, vorzugsweise trichterförmigen Bunkern in einer Bodenseite des Gehäuses angeordnet ist.
- In derartigen Elektrofilteranordnungen kommt dem Diffusor die Aufgabe zu, die aus dem Anströmkanal zugeführte Abgasmenge auf die vergrößerte Eintrittsfläche des Filtergehäuse-Innenraums zu verteilen. Ziel ist es, definierte Geschwindigkeits- und Aschepartikelverteilungen des Abgases im Innenraum des Filters zu erreichen, und solche Strömungsanteile zu minimieren, die seitlich, ober- oder unterhalb die Niederschlagselektroden umgehen (Bypaßströmungen). Dieses Ziel soll bei möglichst geringem Druckverlust und bei möglichst geringem Bauvolumen der notwendigen Umbaumaßnahmen erreicht werden. Bisher wurden geeignete Leitbleche im Diffusor oder im Filtergehäuse unmittelbar hinter dem Diffusor eingebaut, sowie senkrechte Trennwände in den einzelnen Bunkern zur Vermeidung von Bypaßströmungen. Diese Maßnahmen führten aber nicht zu dem gewünschten Ergebnis, da der Diffusor den Abgasstrom auf den Eintrittsquerschnitt des Filtergehäuses aufweitet, wobei es vor allem an der Gehäuseunterseite durch die Konstruktion der Bunker zu erheblichen Abweichungen von dem gewünschten Geschwindigkeitsprofil und der gewünschten Aschepartikelverteilung kommt.
- Elektrofilteranordnungen sind beispielsweise aus der
DE 1 557 008 A1 , derUS 4,026,683 A , derUS 2,634,818 oder der bekannt. Diese weisen unterhalb der im wesentlichen waagerecht durchströmten Elektrofilteranordnung Aschesammelbunker auf. Um ein Durchströmen der oberen Abschnitte der Sammelbunker zu vermeiden, sind senkrechte Schikanenbleche in dem Bunker angeordnet, die ein horizontales Durchströmen verhindern, aber ein vertikales Hinabfallen der Asche ermöglichen.GB 1 322 684 - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strömungsprofile im Filtergehäuse und damit den Wirkungsgrad der Staubpartikel-Abscheidung zu verbessern.
- Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der anhand von Versuchsreihen und Simulationsrechnungen gewonnenen Erkenntnis aus, daß die durch die trichterförmigen Bunker hervorgerufenen Störungen im Strömungsprofil durch besondere Mittel im Bereich der dem Diffusor unmittelbar benachbarten ersten Bunkerreihe verbessert werden können.
- Ausgehend von einem Elektrofilter der eingangs angegebenen Art, sieht die Erfindung zur Lösung der Erfindungsaufgabe vor, daß wenigstens eine zur Abgas-Einströmrichtung quer verlaufende Lamelle in einen dem Diffusor benachbarten Bunker schräg zur Vertikalrichtung derart eingebaut ist, daß sie den auftreffenden Abgasstrom weitgehend gleichmäßig am Bunker vorbeiführt und etwa in eine Längsrichtung des Filters (Soll-Strömungsrichtung) lenkt. Dadurch werden sowohl eine Umgehung der Niederschlagselektroden als auch eine Vertikalkomponente der Abgasströmung zwischen den Niederschlagselektroden minimiert.
- Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind vor allem auf die Diffusor-benachbarten Bunkerzellen gerichtet. Diese waren bisher für die stärksten Abweichungen vom angestrebten Strömungsprofil des Abgasstromes ursächlich. Der bekannte Einbau einer vertikalen und zentralen Trennwand hilft wenig; denn eine vertikale Trennwand bewirkt unvermeidlich eine starke Umlenkung des Abgasstromes in Vertikalrichtung, was wiederum zu einer Behinderung der von den Niederschlagselektroden abgeklopften, nach unten fallenden agglomerierten Partikel führt. Bei der Erfindung wird die querverlaufende Lamelle derart eingebaut, daß der auftreffende Abgasstrom überwiegend in die Längsrichtung des Gehäuseinnenraumes umgelenkt wird.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung taucht eine Gruppe von in gegenseitigem Abstand angeordneten Lamellen in jede der dem Diffusor benachbarten Bunkerzellen ein. Dies verbessert weiter die großflächige Umlenkung des in die Bunkerzelle gerichtete Abgasstroms in Gehäuse-Längsrichtung und schafft die Voraussetzung dafür, das Strömungsprofil im Elektrofilter zu optimieren und damit den Abscheidewirkungsgrad zu erhöhen.
- In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung hat jede Lamelle eine Oberkante, die in Höhe oder oberhalb einer Bunker-Eintrittsebene verläuft. Dadurch wird die Beipaßströmung in das benachbarte Niederschlagselektrodenfeld noch weiter verringert. Die Höhe über der Bunkeroberkante ist durch die Hochspannung führenden Komponenten begrenzt.
- Eine besonders einfache Bauform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen einer Gruppe in etwa parallelen Ebenen angeordnet sind. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Lamellen einer Gruppe in gleichen gegenseitigen Abständen angeordnet sind.
- Die Höhenabmessungen und damit die Eintauchtiefen der Lamellen in den Bunker orientieren sich an den Abständen der Bleche zueinander und beträgt vorzugsweise etwa das Doppelte des Lamellenabstandes. Die Höhenabmessung der Lamellen ist vorzugsweise so kurz, daß ein Abfließen des Staubes aus dem Bunker nicht behindert wird.
- Die Eintauchtiefen der Lamellen in den Bunker betragen vorzugsweise 1/4 bis 1/3 der Bunkerwandtiefen.
- Andere Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
-
Figur 1 eine perspektivische Schemadarstellung eines Elektrofilters, wobei Deckwände und die der Blickrichtung zugewandten Seitenwände fortgelassen und eine Seitenwand einer der Blickrichtung zugewandten eintrittsseitigen Bunkerzelle teilweise weggebrochen sind. -
Figur 2 eine schematische vertikale Schnittansicht durch eine trichterförmige Bunkerzelle mit einer eingebauten Lamellengruppe und einer schematischen Darstellung der an der Lamellengruppe umgelenkten Abgasströme; -
Figuren 3a, 3b und 3c schematische Schnittansichten verschiedener alternativer Ausführungen von schräg in eine Bunkerzelle eingebauten Lamellen und -
Figur 4 eine Teildarstellung einer plattenförmigen Lamelle mit einer gezahnten Abwurfkante. - Die perspektivische Schemadarstellung eines Elektrofilters gemäß
Figur 1 ist beispielhaft für einen Filtertyp der hinsichtlich der Länge, der Anzahl der Niederschlagselektrodenfelder, der Form der An- und Abströmkanäle, der Anordnung und Ausführung von Leitblechen und Gasverteilungswänden und weiteren konstruktiven Merkmalen variieren kann. - Das in
Figur 1 dargestellte Elektrofilter hat ein Filtergehäuse 1, wenigstens einen anströmseitigen Diffusor 2 und wenigstens eine Abströmhaube 3. Zum Abscheiden der Staubpartikel sind plattenförmige Niederschlagselektroden 5 in parallelen Ebenen angeordnet, welche der Hauptströmungsrichtung des vom Diffusor 2 zur Abströmhaube 3 strömenden Gases entsprechen. Die Bodenseite des Filtergehäuses 1 wird durch eine Matrix von in Zeilen und Spalten angeordneten trichterförmigen Bunkern 4, 4a...4d gebildet. Die Bunker dienen dem Abführen der im Elektrofilter abgeschiedenen Staubpartikel. Die Sprühelektroden sind den Niederschlagselektroden 5 zugeordnet, in der Zeichnung gemäßFigur 1 aber nicht dargestellt. - In verschiedenen Bunkern sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vertikale Trennwände 16 eingebaut, die der Verminderung von Bypaßströmungen unterhalb der Niederschlagselektroden 5 dienen und damit das Strömungsprofil und den Abscheidewirkungsgrad des Elektrofilters zusätzlich verbessern.
- In den Bunkern 4 der dem Diffusor 2 benachbarten Bunkerreihe sind mehrere im wesentlichen parallel verlaufende Lamellen 6 quer zur Strömungsrichtung angeordnet. Bei den in den
Figuren 1 und2 dargestellten Ausführungsbeispielen verlaufen die Lamellen 6 im wesentlichen parallel zur abströmseitigen Bunkerwand 8, d.h. in dem dargestellten Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von ca. 30° zur Vertikalebene. Andere Lamellen-Neigungswinkel können in Anpassung an die Profile des auftreffenden Abgasstromes unter Berücksichtigung der Vermeidung von Staubablagerungen auf den Lamellen zweckmäßig sein. - Die Anordnung einer Lamellengruppe in einem dem Diffusor 2 nächst gelegenen Bunker 4 ist schematisch in
Figur 2 dargestellt. - Alle in
Figur 2 dargestellten Lamellen 6 verlaufen in parallelen Ebenen. Jede der Lamellen 6 springt mit einem oberen Abschnitt über das Niveau der Bunkerebene 9 vor. Die Eintauchtiefe der Lamellen in den Bunker 4 ist so gewählt, daß die untere Abwurfkante 7 jeder Lamelle mit Abstand sowohl zu einer Bunkerwand als auch zu jeder benachbarten Lamelle angeordnet ist. Zur benachbarten vorderen Bunkerwand bzw. zum Bunkerboden bleibt also immer eine ausreichend große spaltförmige Öffnung zum ungehinderten Abführen der abgeschiedenen und auf einer Lamelle 6 abrutschenden Staubpartikel. Der Anstellwinkel jeder Lamelle ist ausreichend steil gewählt, damit die Lamelle 6 ähnlich der Bunkerwand 8 als Schütte für die Staubpartikel wirken kann. Trotz des Einbaus der Lamellengruppe 6 bleibt die Sammelfunktion der Bunkerzelle 4 praktisch die gleiche wie diejenige einer Bunkerzelle 4a ohne Einbauten. - In
Figur 2 ist schematisch ein Vertikalschnitt durch einen trichterförmigen Bunker 4 mit einem Strömungsfadenfächer 10 dargestellt, der die vorteilhafte Wirkung der Lamellengruppe 6 auf das Strömungsprofil im Bereich der ersten Bunkerreihe veranschaulicht. Die aus dem Diffusor 2 austretende, in den unteren Bereich des Filtergehäuses gerichtete Abgasströmung wird durch die schrägen Lamellen etwa in Längsrichtung des Filtergehäuses umgelenkt. Aufgrund dieser Umlenkung werden die quergerichteten Strömungsanteile besser auf den Innenraum verteilt und die beim Abgaseintritt in den Innenraum auftretenden Geschwindigkeitsdifferenzen verringert. Der weitaus größte Teil der Strömung bewegt sich jetzt in dem Wirkungsbereich der Niederschlagselektroden 5, so daß der Wirkungsgrad des Elektrofilters verbessert wird. - Die Einbauparameter der Lamellengruppe 6 können in Abstimmung auf das jeweilige Strömungsprofil in der Ausgangsebene des Diffusors 2 vielfach variiert werden. So können die Zahl der in einen trichterförmigen Bunker 4 eintauchenden Lamellen 6, deren gegenseitiger Abstand und/oder deren Abmessungen oberhalb und unterhalb der Bunkerebene 9 geändert werden. Vorzugsweise ist vor allem der eintrittsseitige Bereich der dem Diffusor 2 benachbarten Bunker 4 mit Lamellen 6 besetzt, welche die Abgasströmung in die Längsrichtung des Innenraums des Elektrofilters umlenken. Die einzelnen Lamellen 6 können auch, wie in
Figur 2 dargestellt, teilweise unterschiedliche Abstände zueinander haben. - Die Ausbildung der Lamellen 6 als ebene Bleche erweist sich herstellungstechnisch als besonders einfach. Möglich und bei bestimmten Strömungsprofilen unter Umständen zweckmäßig ist aber auch ein geschwungener oder abgewinkelter Verlauf der einzelnen Lamellen. Für ein besseres Abgleiten des Staubes auf den Blechen kann an der Unterseite auch eine kammförmige Form gewählt werden. Beispiele sind in den
Figuren 3a, 3b und 3c mit 6a, 6b und 6c schematisch dargestellt. - In
Figur 4 ist eine plattenförmige Lamelle 6 schematisch dargestellt, deren Abwurfkante 7a gezahnt ist. Die Zahnung der Abwurfkante erleichtert in vielen Fällen das Abgleiten und Abwerfen der Staubpartikel in den Bunker 4.
Claims (12)
- Elektrofilter für Abgassysteme, bei dem zu reinigendes Abgas aus einem Anströmkanal über einen Diffusor (2) in einen Innenraum eines Filtergehäuses (1) einströmt, wobei im Innenraum Niederschlagselektroden (5) und Sprühelektroden zum Abscheiden von Staubpartikeln aus dem Abgasstrom in vorgegebener Verteilung eingebaut und ein Staubsammler mit mehreren vorzugsweise trichterförmigen Bunkern (4, 4a...4d) in einer Bodenseite des Gehäuses angeordnet ist, wobei wenigstens eine Lamelle (6) in einen dem Diffusor (2) benachbarten Bunker (4) quer zur Abgas-Einströmrichtung angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die wenigstens eine Lamelle (6) derart schräg zur Vertikalrichtung im Bunker (4) eingebaut ist, daß sie den auftreffenden Abgasstrom weitgehend gleichmäßig am Bunker (4) vorbeiführt und im wesentlichen in eine Längsrichtung des Filters, das heißt, Soll-Strömungsrichtung, lenkt. - Elektrofilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Lamelle (6) eine untere Abwurfkante (7) hat, an der eine Durchtrittsöffnung für abgeschiedene Staubpartikel gebildet ist.
- Elektrofilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von in gegenseitigem Abstand angeordneten Lamellen (6) in jeden der dem Diffusor (2) benachbarten Bunker (4) eintaucht.
- Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lamelle (6) eine Oberkante hat, die in gleicher oder größerer Höhe als eine Bunker-Eintrittsebene (9) angeordnet ist.
- Elektrofilter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (6) einer Gruppe in parallelen Ebenen angeordnet sind.
- Elektrofilter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (6) einer Gruppe in gleichen gegenseitigen Abständen angeordnet sind.
- Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefen der Lamellen (6) in den Bunker 1/4 bis 1/3 der Bunkerwandtiefe betragen.
- Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (6) durch ebene Bleche gebildet sind.
- Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenabmessung der Lamellen (6) mindestens doppelt so groß ist wie der Abstand zwischen benachbarten Lamellen.
- Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (6a, 6b, 6c) gewölbte und/oder abgewinkelte Profile haben.
- Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mehrere baugleiche Bunker (4) in einer Reihe nebeneinander dem Diffusor (2) benachbart angeordnet sind und jeder Bunker der Reihe mit einer Lamellengruppe (6) gleicher Ausbildung und Anordnung versehen ist.
- Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (6) wenigstens teilweise mit gezahnten Abwurfkanten (7a) versehen sind.
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