EP1909964A1 - Kunststoffrohr für nasselektrofilter sowie bausatz für eine abgasreinigungsanlage - Google Patents

Kunststoffrohr für nasselektrofilter sowie bausatz für eine abgasreinigungsanlage

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EP1909964A1
EP1909964A1 EP06762439A EP06762439A EP1909964A1 EP 1909964 A1 EP1909964 A1 EP 1909964A1 EP 06762439 A EP06762439 A EP 06762439A EP 06762439 A EP06762439 A EP 06762439A EP 1909964 A1 EP1909964 A1 EP 1909964A1
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EP
European Patent Office
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wet electrostatic
honeycomb
exhaust gas
tubular
electrostatic filter
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EP06762439A
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Michael Schöbel
Jörg Scholze-Starke
Lutz Kessler
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Rehau Automotive SE and Co KG
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Rehau AG and Co
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Publication date
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    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/74—Cleaning the electrodes

Definitions

  • the invention relates to a plastic pipe for wet electrostatic precipitator and a kit for an emission control system.
  • plastic pipes for use in wet electrostatic filter systems for the purification of exhaust-gas-containing exhaust air streams in power plants, chemical plants, etc. are known from the prior art.
  • wet electrostatic precipitators are preferably used for industrial waste gas purification, when dry exhaust gas cleaning is only possible to a limited extent and cooling and condensation of the waste gases are required for environmental reasons.
  • wet-type electrostatic precipitators are used if solid particles in the exhaust gas stream are to be mixed with a liquid or if the recovery of solvent-containing substances is prescribed by legislation.
  • gas scrubbers upstream or downstream of the wet electrostatic precipitator are so-called cyclone scrubbers, dynamic scrubbers or venturi scrubbers or rotary scrubbers or absorption scrubbers.
  • Continuous spraying with finely divided water droplets thus produces a uniformly distributed, droplet-like film over the entire sprayed exhaust gas volume.
  • the solid particles contained in the exhaust stream are electrostatically charged / polarized by electrodes in the E-field, and move along the electrostatic field lines to the inner surface of the wet electrostatic filter, entraining particles from the downward spray water film.
  • the particles bound in the liquid are collected in a settling tank or a so-called thickening tank and then the treated and clarified water is returned to the wet electro-filter unit.
  • the exhaust gas separation performance of a wet electrostatic precipitator is essentially determined by the physico-chemical properties of the exhaust gas particles present in the exhaust gas stream, their composition and by the respective dielectric constants of the exhaust gas particles, ie their electrical behavior in the E-field.
  • tubular or honeycomb wet electrostatic filters currently in use also permit the separation / separation of quasi-tacky, liquid or solid particles of different sizes from an exhaust gas flow.
  • the residence time of the exhaust gas flow in the electric field of the wet-electrowater filter is an important reference, since the polarization and ionization probability of the exhaust gas flow is influenced by water / liquid molecules of the spray liquid aligned in the E-FeId, also in a collision cascade , Thus, the outflow speed and the design of the exhaust gas purification line to a co-determining the efficiency of the cleaning system factor.
  • DE 533 849 A1 describes a wet electrostatic filter system with a sprinkling section, wherein the distance between non-irrigated electrodes to be sprinkled is chosen such that arcing caused by the E-field is to be avoided. This is ensured by appropriate spacing of the so-called support / support rods of the electrodes.
  • a multi-stage wet electrostatic filter consisting of a chamber, within which chamber cleaning stages are introduced, which are able to clean, for example, coke oven exhaust gases.
  • the wet electrostatic precipitators are designed according to the publications metallic.
  • EP 92 918 939 A1 describes a wet electrostatic filter arrangement which consists of a gas treatment line, a spray field, a funnel field, a collection container for the liquid and an extraction container.
  • the liquid spray field and its spatial and temporal distribution within the exhaust gas purification section is attributed an essential cleaning contribution.
  • EP 92 918 939 A1 proposes this To produce a funnel-shaped spray field, wherein the industrial waste to be purified is subjected to a treatment with different liquids in successive and in series cleaning stages / sections.
  • the entire spray field consists of different liquids or liquid mixtures, so that a fractional purification of the exhaust gas flow - adapted to the exhaust gas composition - is achieved.
  • the physico-chemical reaction kinetics of different exhaust gas molecule compositions in the exhaust stream through the respective fluid is taken into account, the temporal probability of residence of the exhaust gases in the spray field - in conjunction with the different spray liquids - is crucial for the efficiency and separation efficiency of the emission control stage.
  • the E-FeId is designed so that a group of electrodes - even with different potentials - builds up an electric field distribution along the emission control section, which arcs of potential differences are avoided as possible.
  • a high sulfur oxide content located in the exhaust gas stream can significantly reduce the breakdown voltage of a wet electrostatic filter or a wet electrostatic filter device, and thus ultimately the breakdown probability in the built-up E-field depends on the concentrations of the exhaust gas composition. If, for example, a high concentration of electrically highly polarizable components of exhaust gas - meaning exhaust components whose molecules have a high dipole or quadrupole moment - in the exhaust gas flow, the rollover probability increases with increasing electric field strength and the efficiency of the exhaust gas purification path is reduced in terms of achievable emission control quality.
  • Wet electrostatic filter assemblies are usually equipped with a series of vertical tubes through which the exhaust stream of an industrial plant to be cleaned flows.
  • electrodes are suspended or attached in such a way that particles in the exhaust gas flow are electrostatically charged.
  • the polarized and charged exhaust particulates are attracted to the inner wall of the tube, in the sense of an electrostatic cylinder capacitor, with the inner surfaces constantly flushed with water and the exhaust gas containing water subsequently drained into a collection tank called a settling tank, thereby reducing particles to a size be removed from the exhaust stream of about 1 micron.
  • the purified water is returned to the circulation, whereby a continuous interior wall wetting or réellewandberieselung the wet electrostatic precipitator takes place with the purified water.
  • the quality of an emission control system is also characterized by the purification of particles in the exhaust gas stream with a size of less than one micron particle size.
  • the low energy consumption, the low operating costs with high exhaust gas throughput per hour as well as a high plant availability are further decisive economic parameters for the operation of such a plant.
  • a high degree of separation or separation of pollutant particles contained in the exhaust stream advantageously and permanently determines the environmental impact of the respective emission control system and is to be seen in connection with the global exhaust gas reduction strategy.
  • the exhaust gas carried from the dryer is cooled in a piping system by injecting water to the saturation point and then passes into a filter device, wherein the exhaust gas to be cleaned is expanded over the entire cross section. In the subsequent gas scrubber process, dust and gaseous organic compounds are separated.
  • the pre-dried exhaust gas - so-called "dryer exhaust gas” - then flows into the wet electrostatic precipitator, which consists for example of different high-voltage field arrangements and is equipped centrally with electrodes arranged in the wet electrostatic filter.
  • the particles and aerosols still contained in the exhaust gas stream in this process are likewise denoted by the E FeId negatively charged or polarized and move along the field lines towards the honeycomb or tubular inner surface of the wet electrostatic filter, which undergoes a surface cleaning or particle removal by a periodic or continuous Wasserbe Togetherung or Wassbesprayung
  • the exhaust gas flow is through a flap device on the respective operating wet electrostatic precipitator half out. This allows targeted sections of the interior surfaces of wet electrostatic precipitators to be cleaned of adsorbed particles during operation of the emission control system.
  • the object of the invention is to provide a tubular or honeycomb-shaped wet electrostatic precipitator, in which a particle agglomeration and deposition in the long-term operation of the exhaust gas purification system is reduced, the E-FeId stabilized and electrical flashovers are prevented.
  • an electrically conductive non-stick coating or anti-adhesion layer on the wet electrostatic filter inside.
  • the tubular or honeycomb wet electrostatic filter is coated on its inside.
  • This layer can also consist of a multi-layer / multi-layer layer sequence - in the sense of a sandwich layer - of different coatings and with an anti-adhesion coating applied thereto and with matched dielectric values or volume resistance values.
  • the matching of the dielectric values of the applied coating materials on the inner surface of the wet electrostatic filter advantageously results in electric field stabilization at high exhaust gas volume flow rates and at different polar exhaust particles, thereby improving the separation efficiency of the particles to be filtered out of the exhaust gas flow.
  • the electroconductive non-stick coating or non-stick layer may also be applied as a sandwich-like layer on the inner surface of the wet electrostatic filter. For this it is necessary to make an adjustment of the materials and fillers and the resulting dielectric constant.
  • the electrical field behavior is improved by a gradient in the filler composition, starting from the electrically conductive non-stick layer / coating directly facing the inside and the exhaust gas stream, toward the base body of the tubular or honeycomb wet electrostatic filter.
  • Suitable plastic material for the electrically conductive non-stick coating or layer are polyethylene (PE) and / or polypropylene (PP) and / or polystyrene (PS) having a filler content of from 5 to 35% by weight of carbon black according to the invention, and also PVC having a filler content of 5 to 35% by weight of carbon black and / or polyoxymethylene (POM) having a filler content of 5 to 35% by weight of carbon black.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PS polystyrene
  • PVC polystyrene
  • POM polyoxymethylene
  • polyamide compounds such as PA 66 with a filler content of 5 to 20% by weight with metal fibers and a metal fiber length of 0.01 mm to 5 mm are also suitable.
  • PA polyamide compounds
  • PC polycarbonates
  • metal fibers consisting of steel and / or copper and / or lead and / or brass as well as non-ferrous metal compounds with said metal fiber lengths can be used as fiber-containing fillers.
  • fillers consisting of carbon-containing fibers with a filler content of 10 to 40% by weight are also usable according to the invention.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PEI polyetherimide
  • an increased electrical breakdown / flashover resistance of the wet electrostatic precipitator in an exhaust gas purification system in the operating state is thus achieved and the plant availability of the exhaust gas purification system for the operator is increased.
  • the filler content of the electrically conductive polymeric inner layers of the wet electrostatic precipitators is set according to the invention to specific volume resistivity values in the range of 7 to 10 -2 ⁇ cm.
  • the so-coated and filler-containing tubular or honeycomb-shaped wet electrostatic precipitators showed in experiments that exhaust gas particles in the size of 0.3 ⁇ m to 1 ⁇ m can be easily separated or cleaned from the exhaust gas flow.
  • dielectric ratios ie dielectric: exhaust gas composition, liquid and wet electrostatic filter
  • the invention further teaches to use a tube-shaped or honeycomb-shaped wet electrostatic filter bundle - hereinafter referred to as a kit - consisting of a plurality of tubular or honeycomb wet-type filter media according to claim 13.
  • Conceivable in this context of the invention are tubular or honeycomb-shaped wet electrostatic filter assemblies which are composed of, for example, alternating, electrically conductive, non-stick coating materials and filler contents according to claims 4 to 10. This can be adapted to the exhaust gas to be cleaned in the exhaust stream, achieve an optimized cleaning arrangement by means of the wet electrostatic precipitator.
  • wet electrostatic precipitators within a tubular or honeycomb wet electrostatic filter kit along the exhaust flow direction sections of different filler contents and polymeric materials may be, so that the exhaust gas purification of different flue gas particles in the flue gas - In the sense of a selective filter section - along the inner surface of the wet electrostatic filter takes place.
  • An exhaust gas purification system for improving the exhaust gas particulate removal from industrial waste gases therefore consists of at least two wet electrostatic filter kits, whereby several wet electrostatic filter kits can be arranged one behind the other within the exhaust gas purification system - in the sense of an exhaust gas purification section or can be arranged parallel to one another in the upstream directional division of the exhaust gas flow.
  • Figure 1a schematically shows a tubular wet electrostatic filter with an electrically conductive non-stick coating or anti-adhesion layer applied to the wet electrostatic filter inside;
  • Figure 1 b shows a schematic representation of a honeycomb wet electrostatic filter with an electrically conductive non-stick coating or anti-adhesion layer applied to the wet electrostatic filter inside;
  • FIG. 1c, d show a schematic representation of a tubular (FIG. 1c) and honeycomb-shaped (FIG. 1d) wet electrostatic filter with a plurality of electrically conductive non-stick coatings or non-adherent layers on the wet electro-filter interior side;
  • FIG. 2a shows a bundle arrangement of a plurality of tubular wet electrostatic filters according to FIG. 1a or FIG. 1c introduced into an exhaust gas flow (G);
  • Figure 2b shows a bundle arrangement of a plurality of honeycomb-shaped wet electrostatic filters according to Figure 1 b or Figure 1c introduced into an exhaust gas stream (G);
  • FIG. 1a and 1b show a schematic representation of a tubular or honeycomb-shaped wet electrostatic filter (1a, 1b) coated with only an electrically conductive non-stick coating or anti-adhesion layer (2a, 2b) applied on the wet electro-filter inside (3a, 3b) by means of coextrusion and in each case in an exhaust gas stream (G) of an emission control system (A), not shown, is located.
  • the wet electrostatic precipitator (1a, 1b) in this case is at a negative potential in relation to an electrode (also not shown further in the interior of the wet electrostatic filter), which may for example be a spray or rod-shaped electrode and forms an E-field (E) ,
  • An adaptation of the material and filler-related dielectric constant ( ⁇ ) of the wet electrostatic filter inner surface (3a, 3b) to the dielectric: exhaust gas and irrigation fluid is achieved by at least one electrically conductive anti-adhesion layer or anti-adhesion coating (2a, 2b), so that flashovers as a result of particle deposits on the Interior surface of the wet electrostatic precipitator are avoided and at the same time an improved purification of the industrial exhaust gases (G) in the particle size range of 1 .mu.m to 0.3 .mu.m.
  • a plastic material such as polyethylene (PE) and / or polypropylene (PP) and / or polystyrene (PS) with a carbon black-containing filler content (5) of 5 to 35% is used to produce the electrically conductive non-stick coating or non-adhesive layer (2a, 2b).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PS polystyrene
  • Parts by weight and a PVC and / or polyoxymethylene (POM) having a filler content of 5 to 35% by weight of carbon black Parts by weight and a PVC and / or polyoxymethylene (POM) having a filler content of 5 to 35% by weight of carbon black.
  • plastic materials such as polyamide compounds (PA.PA66) having a filler content (5) of 5 to 20% of metal fibers are usable for forming the electroconductive non-stick coating or anti-adhesion layer (2a, 2b).
  • the metal fiber lengths shown in detail in none of the figures are in the range of 0.05 mm to 5 mm.
  • PC polycarbonates
  • the metal fibers consist of steel and / or copper and / or lead and / or brass as well as non-ferrous metal compounds. Foamed metal compounds are also conceivable in the anti-adhesion layer / coating (2a, 2b) of a wet electrostatic filter (1a, 1b) according to the invention, manufactured by the coextrusion method.
  • carbonaceous fibers having a filler content (5) of 10 to 40% by weight in an anti-adhesion layer / coating (2a, 2b) consisting of polycarbonate (PC) and / or polyamide compound (PA) have been improved to improve the dielectric ratios Wet electrostatic filter (1a, 1 b) introduced and examined.
  • Plastic materials such as polyethylene terephthalate (PET) and / or polybutylene terephthalate (PBT) and / or polyphenylene sulfide (PPS) and / or polyetherimide (PEI) have also been used with carbonaceous fiber components to provide the electrically conductive anti-adhesion layer / coating (2a, 2b) , wherein a filler content (5) of 30 to 40% has been found to be advantageous.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PEI polyetherimide
  • 1c and 1d show a schematic representation of a tubular (1 a) or a honeycomb (1 b) wet electrostatic filter having a multilayer construction and, in this embodiment, coated with, for example, three electrically conductive anti-adhesion layers (2 a, 2 b) which are provided on the wet electrostatic filter inner side (3 a , 3b) are applied in the co-extrusion process.
  • This arrangement is located in the manner shown in an exhaust gas flow (G), not shown exhaust emission control system (A). Therefore, components corresponding to those already explained above bear the same reference numerals and will not be described again in detail.
  • the electrically conductive non-stick layers / coatings (2a, 2b) can be filled with the filler contents (5) given in each case in the manner of a sandwich, in the sense of a layer sequence of different plastic material.
  • a so-called gradient layer (GS) has proved to be advantageous.
  • a higher filler content (5) is used on the side of the wet electrophotrochemical filter (1a, 1b) facing the exhaust gas flow (G), wherein the tubular or tubular wall center (M) of the wet electrostatic precipitator (1a, 1b) is a decreasing Weight fraction of the filler material (5) is used and adjusted produced by the coextrusion process.
  • M tubular or tubular wall center of the wet electrostatic precipitator (1a, 1b)
  • Weight fraction of the filler material (5) is used and adjusted produced by the coextrusion process.
  • a reduction of the adhesion of the exhaust gas particles in the exhaust gas flow (G) to the inner wall (3a, 3b) of the wet electrostatic precipitator (1a, 1b) has also been achieved in experiments.
  • the gradient-like layer structure provides a good adaptation to the dielectric conditions ( ⁇ ) in the exhaust gas flow (G) and thus leads to a homogeneous electric field line stability in continuous
  • the volume resistances which are in the range of 7 to 10-2 ⁇ cm, adapted to the in the exhaust stream (G ) are preset in the production of the wet electrostatic filter (1a, 1b), that is, for example, a targeted use for specific industrial emissions from coking plants, chemical plants, etc. can be achieved.
  • FIGS. 2a and 2b a bundle arrangement - in the sense of a kit (6a, 6b) - consisting of several, at least two tubular or honeycomb-shaped wet electrostatic precipitators (1a, 1b) in an exhaust gas flow (G) of a not shown exhaust gas purification system (A) according to one of claims 1 to 12.
  • the wet electrostatic filters (1a, 1b) are made of alternating materials and fillers (5) with the respective filler contents according to one of claims 4 to 10 and are arranged in an exhaust gas purification system (A).
  • A exhaust gas purification system
  • sections (6a, 6b) with different fillers (5) and filler proportions have been investigated.
  • good anti-adhesion properties of the inner surface (3a, 3b) of the wet electrostatic precipitators (1a, 1b) were also obtained.
  • an exhaust gas purification system (A) with a plurality of wet electrostatic filter kits (6a, 6b) has been arranged in cascade, whereby a high separation capacity of the exhaust gas particles (G) in the range of 0.3 to 1 ⁇ m has been achieved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kunststoffrohr für Nasselektrofilter sowie einen Bausatz für eine Abgasreinigungsanlage.

Description

Kunststoffrohr für Nasselektrofilter sowie Bausatz für eine Abgasreinigungsanlage
Die Erfindung betrifft ein Kunststoffrohr für Nasselektrofilter sowie einen Bausatz für eine Abgasreinigungsanlage.
Aus dem Stand der Technik sind Kunststoffrohre für den Einsatz in Nasselektrofilteranla- gen für die Reinigung von abgashaltigen Abluftströmen in Kraftwerken, Chemieanlagen etc bekannt. Insbesondere werden Nasselektrofilter vorzugsweise für die industrielle Abgasreinigung verwendet, wenn eine trockene Abgasreinigung nur eingeschränkt möglich und eine Kühlung sowie Kondensation der Abgase aus Umweltschutzgründen erforderlich ist. Weiterhin werden Nasselektrofilter verwendet, wenn Feststoffpartikel im Abgasstrom mit einer Flüssigkeit vermischt werden sollen oder wenn die Rückgewinnung von lösungsmittelhalti- gen Stoffen durch die Gesetzgebung vorgeschrieben ist.
Entscheidende technische Parameter für die Auslegung von Nasselektrofiltern in Abgasreinigungsanlagen sind: die Zusammensetzung der Abgase, der Gehalt von Schadstoffen im Abgasstrom, die Abgasmenge, der Abgasdruck, die Abgastemperatur sowie die Feuchtigkeit der Abgase und die im Abgasstrom enthaltene Partikelgrößen- oder Aerosolgrößenverteilung sowie der geforderte Grad der Partikelabscheidung.
Von Bedeutung hinsichtlich der Reinigungswirkung einer Anlage ist daher auch, inwieweit Gaswäscher der Nasselektrofilteranlage vor- oder nachgeschaltet werden. Als Gaswäscher werden so genannte Zyklonwäscher, Dynamikwäscher oder Venturiwäscher verwendet beziehungsweise Rotationswäscher oder Absorptionswäscher.
Aus dem Stand der Technik sind auch Nasselektrofilter in Abgasreinigungsanlagen mit unterschiedlichen Spraytechniken bekannt, wobei die zu reinigenden Abgase vor dem Eintritt in das elektrostatische Feld (im Folgenden E-FeId genannt) mittels einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, durch Kanalspray- oder Einlasssprayverfahren vollständig gesättigt werden.
Ein kontinuierliches Besprayen mit fein aufgeteilten Wassertröpfchen erzeugt somit einen gleichmäßig verteilten, tröpfchenartigen Film über das gesamte besprühte Abgasvolumen. Gleichzeitig werden die im Abgasstrom enthaltenen Festkörperpartikel durch Elektroden elektrostatisch im E-FeId aufgeladen/polarisiert und bewegen sich entlang der elektrostatischen Feldlinien zu der Innenoberfläche des Nasselektrofilters, wobei Partikel von dem abwärts laufenden Spraywasserfilm mitgerissen werden. Die in der Flüssigkeit gebundenen Partikel werden in einem Setztank oder einem so genannten Eindickungsbehälter aufgefangen und anschließend das aufbereitete und geklärte Wasser wieder in die Nasselektro- filteranlage zurückgeführt. Durch diesen Reinigungsvorgang können mikroskopische Partikel kleiner 2 μm Größe mit hoher Effizienz aus dem Abgasstrom entfernt werden und das kontinuierliche Wasserbesprühen reduziert die Partikelablagerung/-ansammlung auf der Innenoberfläche der Nasselektrofilter.
Die Abgastrennleistung einer Nasselektrofilteranlage wird im Wesentlichen durch die physikalisch-chemischen Eigenschaften der im Abgasstrom befindlichen Abgaspartikel, deren Zusammensetzung sowie durch die jeweilige Dielektrizitätskonstanten der Abgaspartikel, das heißt deren elektrisches Verhalten im E-FeId, bestimmt.
Die zurzeit zum Einsatz kommenden, röhr- oder wabenförmigen Nasselektrofilter gestatten auch die Abscheidung/Trennung von quasi-klebrigen, flüssigen oder festen Partikeln unterschiedlicher Größe aus einem Abgasstrom.
An die Werkstoffe derartiger Nasselektrofilter werden hohe technische Anforderungen hinsichtlich der chemischen und thermischen Beständigkeit sowie der Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Hochspannungsfeld und damit möglicher elektrischer Überschläge gestellt. Bekannt sind abgekantete PVC-beschichtete Bleche, die zu sechseckigen Wabenstrukturen zusammengefasst, mit Kunststoff innenseitig ausgekleidet und formstabil verklebt sind. Im Falle von elektrischen Überschlägen infolge von Innenwandverunreinigungen bzw. Abgaspartikelagglomerationen auf der Innenwand, weisen diese aus PVC bestehenden Kunststoff röhre starke Verbrennungs- oder Hot-Spot-Gebiete auf. Demgegenüber werden im Stand der Technik Polypropylenrohre für Nasselektrofilteranlagen diskutiert, die zwar den Nachteil haben, dass keine preiswerte und stabile Verklebetechnik zur Herstellung einer wabenförmigen Nasselektrofilteranordnung verfügbar ist, jedoch Polypropylen ein verbessertes elektrisches Durchschlagsverhalten aufweist. Grundsätzlich ist die Aufenthaltszeit des Abgasstroms im elektrischen Feld der Nasselekt- rofilteranlage eine wichtige Bezugsgröße, da dadurch die Polarisations- und lonisations- wahrscheinlichkeit des Abgasstroms durch im E-FeId ausgerichtete Wasser-/Flüssigkeits- moleküle der Sprayflüssigkeit - auch in einer Stoßkaskade - beeinflusst wird. Damit wird die Ausströmungsgeschwindigkeit und die Auslegung der Abgasreinigungsstrecke zu einem die Effizienz der Reinigungsanlage mitbestimmenden Faktor.
Prinzipiell unterscheidet man im Stand der Technik drei Arten der Abgasreinigung mittels Elektroden und dem dadurch aufgebauten E-FeId:
1. die Zerstäubung einer Flüssigkeit an oder in der Umgebung einer Hochspannungselektrode, die auf einem mehrere Kiloelektronenvolt liegendem Potential liegt, so dass die Flüssigkeitströpfchen durch das E-FeId in der Umgebung der Elektrode ionisiert und polarisiert werden;
2. die Zerstäubung einer Flüssigkeit an einer Elektrode, die auf Erdpotential liegt, wobei die Flüssigkeit durch ein Kanalsystem zur Elektrodenspitze geleitet wird und sich die Nasselektrofilterwand auf einem negativen Potential befindet und
3. die Zerstäubung einer Flüssigkeit in einer Zwei-Elektroden-Anordnung - mit einer Hochspannungselektrode und einer Erdungselektrode - und dessen aufgebautem E-FeId in einem abgestuften Potential.
Die DE 533 849 A1 beschreibt eine Nasselektrofilteranlage mit einer Berieselungsstrecke, wobei der Abstand zwischen nicht berieselten zu berieselten Elektroden so gewählt ist, dass durch das E-FeId bedingte Überschläge vermieden werden sollen. Dies wird durch entsprechende Beabstandung der so genannten Trag-/Haltestangen der Elektroden gewährleistet. Aus der DE 574 079 A1 entnimmt man einen mehrstufigen Nasselektrofilter, bestehend aus einer Kammer, wobei innerhalb dieser Kammer Reinigungsstufen eingebracht sind, die beispielsweise Kokereiabgase zu reinigen vermögen. Die Nasselektrofilter sind gemäß der Offenlegungsschriften metallisch ausgeführt.
Die EP 92 918 939 A1 beschreibt eine Nasselektrofilteranordnung, die aus einer Gasbehandlungslinie, einem Sprühnebelfeld, einem Trichterfeld, einem Sammelbehältnis für die Flüssigkeit und einem Extraktionsbehälter besteht. Dabei wird dem Flüssigkeitssprühnebel- feld und dessen räumliche sowie zeitliche Verteilung innerhalb der Abgasreinigungsstrecke ein wesentlicher Reinigungsbeitrag zugesprochen. Die EP 92 918 939 A1 schlägt hierzu vor, ein trichterförmiges Sprühnebelfeld zu erzeugen, wobei das zu reinigende industrielle Abgas in aufeinander folgenden und in Reihe liegenden Reinigungsstufen/-abschnitten einer Behandlung mit unterschiedlichen Flüssigkeiten unterzogen wird.
Das heißt, dass gesamte Sprühnebelfeld besteht aus unterschiedlichen Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsgemischen, so dass eine fraktionierte Reinigung des Abgasstroms - angepasst an die Abgaszusammensetzung - erreicht wird. Damit wird die physikalisch-chemische Reaktionskinetik der unterschiedlichsten Abgasmolekülzusammensetzungen im Abgasstrom durch die jeweilige Flüssigkeit berücksichtigt, wobei die zeitliche Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Abgase im Sprühfeld - in Verbindung mit den unterschiedlichen Sprühflüssigkeiten - für den Wirkungs- und Trennungsgrad der Abgasreinigungsstufe entscheidend ist. Das E-FeId ist dabei so ausgebildet, dass eine Gruppe von Elektroden - auch mit unterschiedlichen Potentialen - eine elektrische Feldverteilung entlang der Abgasreinigungsstrecke aufbaut, wodurch Überschläge durch räumliche Potentialunterschiede möglichst vermieden werden. Allerdings ist bekannt, dass zum Beispiel ein im Abgasstrom befindlicher hoher Schwefeloxidgehalt die Durchschlagsspannung eines Nasselektrofilters bzw. einer Nasselektrofiltervorrichtung wesentlich herabsetzen kann und so letztendlich die Durchschlagswahrscheinlichkeit im aufgebauten E-FeId von den Konzentrationen der Abgaszusammensetzung abhängig wird. Befindet sich beispielsweise eine hohe Konzentrationen von elektrisch stark polarisierbaren Abgasanteilen - gemeint sind Abgasanteile, deren Moleküle ein hohes Dipol- oder Quadru- polmoment besitzen - im Abgasstrom, so wird die Überschlagswahrscheinlichkeit mit größer werdender elektrischer Feldstärke höher und der Wirkungsgrad der Abgasreinigungsstrecke reduziert sich hinsichtlich der erzielbaren Abgasreinigungsqualität.
Die DE 299 20 576 U1 beschreibt einen Nasselektrofilter zum Abscheiden von Schwefeloxiden und schwefelhaltiger Stäube, wobei eine Vielzahl von lang gestreckten und parallel verlaufenden Filterzellen - aus Kunststoff röhren bestehend - verwendet wird, die bündelweise zu einer Wabenstruktur zusammengefasst bzw. angeordnet sind.
Aus der DE 202 09 172 U 1 entnimmt man eine Rohrbündelaufnahmevorrichtung für Nasselektrofilter, wobei die Niederschlagsrohre in Kunststoff ausgeführt und im oberen Bereich mit einer das Rohrbündel halternden Trageplatte verbunden sind. Damit wird ein verbesserter Einbau der Nasselektrofilteranordnung in ein Einpassgehäuse einer Abgasreinigungsanlage erreicht.
- A - Die DE 299 24 343 U1 beschreibt Tragmanschetten für die Bündelhalterung von Nass- elektrofilterrohren in ausgewählten und bevorzugten Lageabschnitten, die entlang der Abgasreinigungsstrecke anbringbar sind.
Aus der DE 94 21 801 U1 entnimmt man wabenförmige Hohlkörper aus Kunststoff, vorzugsweise Polyolefinen, die sich zur Bildung der Wabenstruktur für eine Nasselektrofilter- anordnung sehr gut zusammenschweißen lassen.
Nasselektrofilteranordnungen sind üblicherweise mit einer Reihe von vertikalen Rohren ausgestattet, durch die der zu reinigende Abgasstrom einer Industrieanlage strömt. In der jeweiligen Rohrmitte sind Elektroden so aufgehängt beziehungsweise angebracht, dass Partikel im Abgasstrom elektrostatisch aufgeladen werden. Die polarisierten und aufgeladenen Abgaspartikel werden von der Innenwand des Rohrs - im Sinne eines elektrostatischen Zylinderkondensators - angezogen, wobei die Innenoberflächen ständig mit Wasser bespült werden und das abgaspartikelhaltige Wasser anschließend in einen Sammeltank abläuft, der als Setztank bezeichnet wird, wodurch Partikel bis zu einer Größe von ca. 1 μm aus dem Abgasstrom entfernt werden. Anschließend wird nach einer Wasserreinigungsstufe das aufgereinigte Wasser in den Kreislauf zurückgeführt, wodurch eine kontinuierliche Innenwandbenetzung oder Innenwandberieselung der Nasselektrofilter mit dem gereinigten Wasser erfolgt.
Dies vermindert die Ansammlung von auf der Innenwand haftenden Partikeln im Nasselektrofilter, die bekanntermaßen Einfluss auf den gewünschten Abgasreinigungsgrad haben und die Lebensdauer der Filteranlage nachhaltig beeinflussen.
Die Qualität einer Abgasreinigungsanlage zeichnet sich auch durch die Reinigung von Partikeln im Abgasstrom mit einer Größe von kleiner als einem Mikrometer Partikelgröße aus. Der niedrige Energieverbrauch , die geringen Betriebskosten bei hohem Abgasdurchsatz pro Stunde sowie eine hohe Anlagenverfügbarkeit sind weitere entscheidende Wirtschaftlichkeitsgrößen für den Betrieb einer solchen Anlage.
Durch Zugabe von zusätzlichen flüssigen, chemischen Zusätzen zum Spraywasser, können auch schwer aus dem Abgasstrom zu trennende Partikelabgasschadstoffe oder Aerosole mittels der Spraytechnik entlang der Innenoberfläche des Nasselektrofilters gereinigt werden. Dabei verändern die eingebrachten chemischen Flüssigkeitszusätze in der Sprayflüssigkeit gesamthaft das dielektrische Verhalten der Elektrofilter. Mittels dieser Abgasreini- gungstechnik lassen sich so eine Reihe von zusätzlichen Abgasinhaltsstoffen abscheiden und der Abgasstrom kann beispielsweise von Geruchsemissionen befreit werden. Das heißt, es lassen sich auch teer- oder harzhaltige Substanzen, Aerosole und nur teilweise wasserlösliche Verbindungen aus dem Abgasstrom entfernen.
Die Betreiber solcher Elektrofilteranlagen sind grundsätzlich an einer hohen zeitlichen Verfügbarkeit - auch bei schwankenden Prozessbedingungen - interessiert. Ein hoher Abscheide- oder Trennungsgrad von im Abgasstrom enthaltenen Schadstoffpartikeln bestimmt vorteilhaft und nachhaltig den Umwelteinfluss der jeweiligen Abgasreinigungsanlage und ist im Zusammenhang mit der globalen Abgasreduktionsstrategie zu sehen. In einigen Nasselektrofilteranlagen wird daher das vom Trockner aus geführte Abgas in einem Rohrleitungssystem durch Eindüsen von Wasser bis zum Sättigungspunkt abgekühlt und gelangt anschließend in eine Filtereinrichtung, wobei das zu reinigende Abgas über den gesamten Querschnitt entspannt wird. Im sich anschließenden Gaswäscherprozess werden staub- und gasförmige organische Verbindungen abgeschieden. Das dazu vorgetrocknete Abgas - so genanntes „Trocknerabgas" - strömt danach in den Nasselektrofilter, der beispielsweise aus unterschiedlichen Hochspannungsfeldanordnungen besteht und zentrisch mit im Nasselektrofilter angeordneten Elektroden bestückt ist. Die bei diesem Verfahren noch im Abgasstrom enthaltenen Partikel und Aerosole werden ebenfalls durch das E-FeId negativ aufgeladen beziehungsweise polarisiert und bewegen sich entlang der Feldlinien hin zu der waben- oder rohrförmigen Innenoberfläche des Nass- elektrofilters, der durch eine periodische oder kontinuierliche Wasserbespülung oder Was- serbesprayung eine Oberflächenreinigung und damit Partikelabtrag erfährt. Durch die Aufteilung des Hochspannungssystems in beispielsweise zwei elektrische Feldbereiche mit jeweiligen elektrischen Feldzonen, ist die Wasserbespülung von nur einer Hälfte der Innenoberfläche eines Nasselektrofilters möglich. Der Abgasstrom wird dazu durch eine Klappenvorrichtung über die jeweils in Betrieb befindliche Nasselektrofilterhälfte geführt. Damit lassen sich gezielte Abschnitte der Innenoberflächen von Nasselektrofiltern von adsorbierten Partikeln während des Betriebs der Abgasreinigungsanlage reinigen.
Aus dem Stand der Technik sind auch mehrstufige Ausführungen der Nasselektrofilter in Abgasreinigungsanlagen bekannt, die als Abgasreinigungstrennstufen oder Abgasreinigungskaskaden hintereinander angeordnet, zu einem hohen Reinigungsgrad, bei gleichzeitig hohem Abgasdurchsatz führen. Nachteilig ist, dass bei den beschriebenen Verfahren im Betrieb zusätzliche Wartungs- und Reinigungsarbeiten anfallen, die durch großflächige Partikelagglomerationen an der Innenoberfläche der Nasselektrofilter einer Abgasreinigungsanlage bedingt sind und teilweise manuell entfernt werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen röhr- oder wabenförmigen Nasselektrofilter anzugeben, bei dem eine Partikelagglomeration und -ablagerung im Langzeitbetrieb der Abgasreinigungsanlage reduziert wird, das E-FeId stabilisiert und elektrische Überschläge verhindert werden.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht aus den kennzeichnenden Merkmalen gemäß Anspruch 1. Weiterhin wird ein Bausatz zur Lösung der Aufgabe nach Anspruch 14 angegeben sowie eine Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 18. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine elektrisch leitfähige Antihaftungsbeschichtung oder Antihaftungsschicht auf der Nasselektrofilterinnenseite vorzusehen. Dazu wird der röhr- oder wabenförmige Nasselektrofilter auf seiner Innenseite beschichtet. Diese Schicht kann auch aus einer mehrlagigen/mehrschichtigen Schichtfolge - im Sinne einer Sandwichschicht - aus unterschiedlichen Beschichtungen und mit einer darauf aufgebrachten Antihaftungsbeschichtung und mit aufeinander abgestimmten Dielektrizitätswerten oder Durchgangswiderstandswerten bestehen.
Die Abstimmung der Dielektrizitätswerte der aufgebrachten Beschichtungsmaterialien auf der Innenoberfläche des Nasselektrofilters ergeben vorteilhaft eine elektrische Feldstabilisierung bei hohem Abgasvolumendurchsatz und bei unterschiedlich polaren Abgaspartikeln, wodurch die Trennleistung der aus dem Abgasstrom herauszufilternden Partikel verbessert wird. Die elektrisch leitfähige Antihaftungsbeschichtung oder Antihaftungsschicht kann dazu auch als eine sandwichartige Schicht auf der Innenoberfläche des Nasselektrofilters aufgebracht sein. Dazu ist es erforderlich, eine Anpassung der Materialien und Füllstoffe sowie der dadurch sich ergebenden Dielektrizitätszahl vorzunehmen. Erfindungsgemäß wurde weiterhin erkannt, dass das elektrische Feldverhalten durch einen Gradienten in der Füllstoffzusammensetzung, ausgehend von der innenliegenden und dem Abgasstrom direkt zugewandten elektrisch leitfähigen Antihaftungsschicht/-beschichtung, hin zum Basiskörper des röhr- oder wabenförmigen Nasselektrofilters verbessert wird. Durch diese Maßnahme werden elektrische Durchschläge beziehungsweise Überschläge im Betrieb der Nasselektrofilteranlage bei hohen elektrischen Feldstärken vorteilhaft vermieden.
Als Kunststoffmaterial für die elektrisch leitfähige Antihaftungsbeschichtung oder -Schicht kommen Polyethylen (PE) und/oder Polypropylen (PP) und/oder Polystyrol (PS) mit einem Füllstoffgehalt von 5 bis 35% Gewichtsanteilen Ruß erfindungsgemäß in Betracht, sowie PVC mit einem Füllstoffgehalt von 5 bis 35% Gewichtsanteilen Ruß und/oder Polyoxy- methylen (POM) mit einem Füllstoffgehalt von 5 bis zu 35% Gewichtsanteilen Ruß.
Auch sind Polyamidverbindungen (PA) wie PA 66 mit einem Füllstoffgehalt von 5 bis 20% Gewichtsanteilen mit Metallfasern und einer Metallfaserlänge von 0,01 mm bis 5 mm ebenfalls geeignet. Gleiches gilt für Polycarbonate (PC) mit Metallfaseranteilen von 5 bis 20% Gewichtsanteilen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können Metallfasern bestehend aus Stahl und/oder Kupfer und/oder Blei und/oder Messing sowie aus Buntmetallverbindungen mit den genannten Metallfaserlängen als faserhaltige Füllstoffe verwendet werden.
Hinsichtlich der elektrisch leitfähigen Antihaftungsbeschichtung oder -schicht aus Polycar- bonaten (PC) und/oder Polyamidverbindungen (PA) sind auch Füllstoffe bestehend aus kohlenstoffhaltigen Fasern mit einem Füllstoffgehalt von 10 bis 40% Gewichtsanteilen erfindungsgemäß verwendbar.
Weiterhin wurde erkannt, dass Polyethylenterephthalat (PET) und/oder Polybutylente- rephthalat (PBT) und/oder Polyphenylensulfid (PPS) und/oder Polyetherimid (PEI) dotiert mit kohlenstoffhaltigen Faserbestandteilen und einem Gewichtsanteil von 30 bis 40 % , die Partikelhaftung auf der Innenoberfläche der Nasselektrofilter ebenfalls reduziert und die elektrische Durchschlagsfeldstärke vorteilhaft erhöht.
Versuche mit dem polymeren Werkstoff Polyvinylchlorid (PVC) und Polyamid 66 (PA66) als elektrisch leitfähige Antihaftungsbeschichtung oder Antihaftungsschicht, gefüllt mit einem Polyanilin-haltigen Füllstoff und Gewichtsanteilen im Bereich von 20 bis 40%, zeigten ebenfalls eine Reduktion der Partikelhaftung entlang der Innenoberfläche der Nasselektrofilter.
Die vorgenannten polymeren Beschichtungswerkstoffe mit den Füllstoffen und Füllstoffgehalten führten gesamthaft zu einer stark reduzierten Partikelhaftung der damit innen- beschichteten Nasselektrofilter bei anliegenden unterschiedlichen elektrischen Feldstärken in einer Erprobungsstrecke der Nasselektrofilteranlage.
Vorteilhaft wird eine erhöhte elektrische Durch-/Überschlagsfestigkeit der Nasselektrofilter in einer Abgasreinigungsanlage im Betriebszustand somit erreicht und die Anlagenverfügbarkeit der Abgasreinigungsanlage für den Betreiber erhöht.
Der Füllstoffgehalt der elektrisch leitfähigen polymeren Innenschichten der Nasselektrofilter wird erfindungsgemäß auf spezifische Durchgangswiderstandswerte im Bereich von 7 bis 10-2 Ω cm eingestellt. Die so innenbeschichteten und füllstoffhaltigen röhr- oder wabenför- migen Nasselektrofilter zeigten in Versuchen, dass Abgaspartikel in der Größe von 0,3 μm bis 1 μm aus dem Abgasstrom gut trennbar bzw. reinigbar sind.
Im Falle eines mehrschichtigen Aufbaus der Innenoberfläche eines Nasselektrofilters, d. h. einem im Co-Extrusionsverfahren hergestellten röhr- oder wabenförmigen Nasselektrofilters, wurde weiterhin erkannt, dass ein Gradient im Füllstoffgehalt in den angegebenen prozentualen Gewichtsanteilen der jeweiligen Füllstoffe und der jeweils verwendeten Kunststoffmaterialien vorteilhaft ist. Hierzu wird ein höherer Füllstoffgehalt an der dem Abgasstrom zugewandten Innenseite eingestellt und hin zur rohr-/wabenförmigen Wandungsmitte ein abnehmender Füllstoffgehalt. Dadurch wird die Haftungsfähigkeit von Abgaspartikeln auf der Innenoberfläche eines röhr- oder wabenförmigen Nasselektrofilters ebenfalls reduziert. Das heißt, dass der Partikelabscheidegrad unterschiedlicher, industrieller Abgaszusammensetzungen innerhalb einer Abgasreinigungsanlage somit wesentlich gesteigert wird und Partikel mit einer Größe von kleiner 1 μm aus dem Abgasstrom gefiltert werden.
Die geometrische Anordnung/Auslegung der elektrischen Leiter zur Bildung des E-Feldes innerhalb der Nasselektrofilter beeinflusst bekanntermaßen nur geringfügig den Partikelabscheidegrad.
Durch den erfindungsgemäß eingestellten Füllstoffgradienten in der jeweiligen elektrisch leitfähigen Antihaftungsschicht - auch in einer mehrschichtigen (Sandwich-) Schichtstruktur - wird vorteilhaft erreicht, dass eine Anpassung der Dielektrikumsverhältnisse (d.h. Dielektrikum: Abgaszusammensetzung, Flüssigkeit und Nasselektrofilter) mit der beschichteten, waben- oder rohrförmigen Innenoberfläche eines Nasselektrofilters geschaffen wird. Durch den erfindungsgemäßen Füllstoffanteil in der jeweiligen polymeren Materialkombination wird somit das Dielektrikum einstellbar und führt zu einer homogenen elektrischen Feldlinienstabilität der Nasselektrofilter im Betrieb. Gerade das zeitliche Abgasströmungsverhalten - bedingt durch beispielsweise pulsierende Abgasströme im quasi-stationären Strömungsbereich - erfordert die Verbesserung der Stabilität und Dichte des E-Feldes für eine effektive Partikelreinigung im Abgasstrom. In einer weiteren Ausführungsform wurden mehrschichtige Nasselektrofilter bestehend aus einem Polymermaterial und Füllstoffanteilen gemäß der Ansprüche 4 bis 10 vorteilhaft in diesem Erfindungszusammenhang erkannt.
Die Erfindung lehrt weiter, ein röhr- oder wabenförmiges Nasselektrofilterbündel - im Folgenden Bausatz genannt - bestehend aus mehreren röhr- oder wabenförmigen Nasselekt- rofiltern gemäß Anspruch 13 zu verwenden. Denkbar in diesem Erfindungszusammenhang sind röhr- oder wabenförmige Nasselektrofilterbausätze, die aus beispielsweise alternierenden, elektrisch leitfähigen Antihaftungsbeschichtungsmaterialien und Füllstoffgehalten gemäß der Ansprüche 4 bis 10 zusammengesetzt sind. Damit lässt sich, angepasst an das zu reinigende Abgas im Abgasstrom, eine optimierte Reinigungsanordnung mittels der Nasselektrofilter erreichen.
Für spezifische Anwendungen, wie beispielsweise der zusätzlichen Geruchsreinigung von Abgasen, wurde vorteilhaft erkannt, dass die Nasselektrofilter innerhalb eines röhr- oder wabenförmigen Nasselektrofilterbausatzes entlang der Abgasströmungsrichtung abschnittsweise aus Bereichen unterschiedlicher Füllstoffgehalte und polymerer Materialien bestehen können, so dass die Abgasreinigung von im Rauchgas befindlichen unterschiedlichen Rauchgaspartikeln - im Sinne eines selektiven Filterabschnittes - entlang der Innenoberfläche des Nasselektrofilters erfolgt.
Eine Abgasreinigungsanlage zur Verbesserung der Abgaspartikelreinigung von Industrieabgasen besteht daher aus mindestens zwei Nasselektrofilterbausätzen, wobei mehrere Nasselektrofilterbausätze innerhalb der Abgasreinigungsanlage hintereinander - im Sinne einer Abgasreinigungsstrecke - angeordnet sein können oder bei vorgeschalteter Richtungsteilung des Abgasstroms, auch parallel zueinander angeordnet werden können.
Die Erfindung wird anhand der nachstehend aufgeführten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt: Figur 1a in schematischer Darstellung einen rohrförmigen Nasselektrofilter mit einer elektrisch leitfähigen Antihaftungsbeschichtung oder Antihaftungsschicht auf der Nasselektrofilterinnenseite aufgebracht;
Figur 1 b in schematischer Darstellung einen wabenförmigen Nasselektrofilter mit einer elektrisch leitfähigen Antihaftungsbeschichtung oder Antihaftungsschicht auf der Nasselektrofilterinnenseite aufgebracht;
Figur 1c,d in schematischer Darstellung einen rohrförmigen (Figur 1c) und wabenförmigen (Figur 1d) Nasselektrofilter mit mehreren elektrisch leitfähigen Antihaf- tungsbeschichtungen oder Antihaftungsschichten auf der Nasselektrofilterinnenseite aufgebracht;
Figur 2a eine Bündelanordnung von mehreren rohrförmigen Nasselektrofiltern gemäß Figur 1a oder Figur 1c eingebracht in einen Abgasstrom (G);
Figur 2b eine Bündelanordnung von mehreren wabenförmigen Nasselektrofiltern gemäß Figur 1 b oder Figur 1c eingebracht in einen Abgasstrom (G);
Figur 1a und 1 b zeigen in schematischer Darstellung einen rohrförmigen beziehungsweise wabenförmigen Nasselektrofilter (1a, 1 b) mit nur einer elektrisch leitfähigen Antihaftungsbeschichtung oder Antihaftungsschicht (2a, 2b) beschichtet, die auf der Nasselektrofilterinnenseite (3a, 3b) mittels Co-Extrusionsverfahren aufgebracht ist und sich jeweils in einem Abgasstrom (G) einer nicht weiter dargestellten Abgasreinigungsanlage (A) befindet. Der Nasselektrofilter (1a, 1 b) liegt in diesem Fall auf einem negativen Potential gegenüber einer ebenfalls nicht weiter dargestellten, aber im Innenraum der Nasselektrofilters angeordneten Elektrode, die beispielsweise eine Sprüh- oder stabförmige Elektrode sein kann und ein E-FeId (E) ausbildet.
Durch mindestens eine elektrisch leitfähige Antihaftungsschicht oder Antihaftungsbeschichtung (2a, 2b) wird eine Anpassung der Material und Füllstoff bedingten Dielektrizitätszahl (ε) der Nasselektrofilterinnenoberfläche (3a, 3b) an das Dielektrikum: Abgas und Berieselungsflüssigkeit erreicht, so dass vorteilhaft Überschläge infolge von Partikelanlagerungen an der Innenoberfläche des Nasselektrofilters vermieden werden und gleichzeitig eine verbesserte Reinigung der industriellen Abgase (G) im Partikelgrößenbereich von 1 μm bis 0,3 μm erfolgt. Zur Erzeugung der elektrisch leitfähigen Antihaftungsbeschichtung oder Antihaftungs- schicht (2a, 2b) wird ein Kunststoffmaterial wie Polyethylen (PE) und/oder Polypropylen (PP) und/oder Polystyrol (PS) mit einem Ruß enthaltenden Füllstoffgehalt (5) von 5 bis 35% Gewichtsanteilen verwendet sowie ein PVC und/oder Polyoxymethylen (POM) mit einem Füllstoffgehalt von 5 bis zu 35% Gewichtsanteilen Ruß.
Auch sind Kunststoffmaterialien wie Polyamidverbindungen (PA.PA66) mit einem Füllstoffgehalt (5) von 5 bis 20% aus Metallfasern bestehend, zur Ausbildung der elektrisch leitfähigen Antihaftungsbeschichtung oder Antifhaftungsschicht (2a, 2b) verwendbar. Die in keiner der Figuren näher dargestellten Metallfaserlängen liegen im Bereich von 0,05 mm bis 5 mm.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wurde erkannt, dass auch Polycarbonate (PC) mit Metallfaseranteilen von 5 bis 20% Gewichtsanteilen als Füllstoff (5) zur Bildung der elektrisch leitfähigen Antihaftungsschicht/-beschichtung (2a, 2b) verwendet werden können.
Die Metallfasern bestehen aus Stahl und/oder Kupfer und/oder Blei und/oder Messing sowie aus Buntmetallverbindungen. Auch sind geschäumte Metallverbindungen in der Anti- haftungsschicht/-beschichtung (2a, 2b) eines erfindungsgemäßen Nasselektrofilters (1a, 1 b), gefertigt im Co-Extrusionsverfahren denkbar.
Weiterhin wurden auch kohlenstoffhaltige Fasern, mit einem Füllstoffgehalt (5) von 10 bis 40% Gewichtsanteilen in eine aus Polycarbonat (PC) und/oder aus Polyamidverbindung (PA) bestehende Antihaftungsschicht/-beschichtung (2a, 2b) zur Verbesserung der Di- elektrizitätsverhältnisse im Nasselektrofilter (1a, 1 b) eingebracht und untersucht. Kunststoffmaterialien wie Polyethylenterephthalat (PET) und/oder Polybutylenterephthalat (PBT) und/oder Polyphenylensulfid (PPS) und/oder Polyetherimid (PEI) wurden ebenfalls mit kohlenstoffhaltigen Faserbestandteilen für die Schaffung der elektrisch leitfähigen Anti- haftungsschicht/-beschichtung (2a,2b) verwendet, wobei ein Füllstoffanteil (5) von 30 bis 40% als vorteilhaft erkannt wurde.
Figur 1c und 1d zeigen in schematischer Darstellung einen rohrförmigen (1a) beziehungsweise einen wabenförmigen (1 b) Nasselektrofilter mit einem mehrschichtigen Aufbau und in diesem Ausführungsbeispiel mit beispielsweise drei elektrisch leitfähigen Antihaftungs- schichten (2a, 2b) beschichtet, die auf der Nasselektrofilterinnenseite (3a, 3b) im Co- Extrusionsverfahren aufgebracht sind. Diese Anordnung befindet sich in der dargestellten Weise in einem Abgasstrom (G), einer nicht weiter abgebildeten Abgasreinigungsanlage (A). Von daher tragen Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon erläutert wurden, die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals im Einzelnen beschrieben.
Die elektrisch leitfähigen Antihaftungsschichten/-beschichtungen (2a, 2b) können sand- wich-artig - im Sinne einer Schichtfolge unterschiedlichen Kunststoffmaterials - mit den jeweils angegebenen Füllstoffgehalten (5) gefüllt sein.
Als vorteilhaft hat sich eine so genannte Gradientenschicht (GS) erwiesen. Hierzu wird ein höherer Füllstoffgehalt (5) an der dem Abgasstrom (G) zugewandten Seite des Nasselekt- rofilters (1a, 1 b) verwendet , wobei zur röhr- oder wabenförmigen Wandungsmitte (M) des Nasselektrofilters (1 a, 1 b) ein abnehmender Gewichtsanteil des Füllstoffmaterials (5) verwendet und im Coextrusionsverfahren hergestellt eingestellt wird. Dadurch wurde ebenfalls eine Reduktion der Haftung der im Abgasstrom (G) befindlichen Abgaspartikel auf der Innenwand (3a, 3b) des Nasselektrofilters (1a, 1 b) in Experimenten erreicht. Der gradientenartige Schichtaufbau schafft eine gute Anpassung an die dielektrischen Verhältnisse (ε) im Abgasstrom (G) und führt so zu einer homogenen elektrischen Feldlinienstabilität im Dauerbetrieb der Abgasreinigungsanlage.
Im Falle einer mehrschichtigen, aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien bestehenden Antihaftungsschicht (2a, 2b) und mit den jeweiligen Füllstoffen (5) und Füllstoffgehalten, können die Durchgangswiderstände, die im Bereich von 7 bis 10-2 Ω cm liegen, angepasst an die im Abgasstrom (G) befindlichen Abgaspartikel bei der Herstellung der Nasselektrofil- ter (1a, 1 b) voreingestellt werden, das heißt zum Beispiel ein gezielter Einsatz für spezifische Industrieabgase aus Kokereien, chemischen Anlagen etc erreicht werden.
Gesamthaft sind in Experimenten mit den vorgenannten Kunststoffmaterialien und den jeweils angegebenen Füllstoffen (5) und Füllstoffgehalten sowie Zusammensetzungen (Faser, Metallschäume) für die Antihaftungsbeschichtung/-schicht (2a, 2b) Verminderungen der Partikelhaftung auf der Innenoberfläche (3a, 3b) eines Nasselektrofilters (2a, 2b) erzielt worden, wobei gleichzeitig die elektrische Durch-/Überschlagsfestigkeit einer in Betrieb befindlichen Abgasreinigungsanlage (A) vorteilhaft erhöht wird und damit zu Kosteneinsparungen für den Betreiber führt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird in den Figuren 2a und 2b eine Bündelanordnung - im Sinne eines Bausatzes (6a, 6b) - bestehend aus mehreren, mindestens zwei rohr- oder wabenförmigen Nasselektrofiltern (1a, 1b) in einem Abgasstrom (G) einer nicht weiter abgebildeten Abgasreinigungsanlage (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dargestellt.
Von daher tragen Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon erläutert wurden, die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals im Einzelnen beschrieben. Die Nasselektrofilter (1a, 1 b) bestehen aus alternierenden Materialien und Füllstoffen (5) mit den jeweiligen Füllstoffgehalten nach einem der Ansprüche 4 bis 10 und sind in einer Abgasreinigungsanlage (A) angeordnet. Hierzu sind auch Abschnitte (6a, 6b) mit unterschiedlichen Füllstoffen (5) und Füllstoffanteilen untersucht worden. Experimentell ergaben sich ebenfalls gute Antihaftungseigenschaften der Innenoberfläche (3a, 3b) der Nasselektrofilter (1a, 1b). Weiterhin konnten auch selektiv wirkende Abgasreinigungsstufen für Industrieabgase (G) unterschiedlichster Zusammensetzung geschaffen werden. Vorteilhaft wurde eine Abgasreinigungsanlage (A) mit mehreren Nasselektrofilterbausätzen (6a, 6b) kaskadenförmig hintereinander angeordnet, wodurch ein hohes Trennvermögen der im Abgasstrom (G) befindlichen Abgaspartikel mit einer Größenordnung im Bereich von 0,3 bis 1 μm erreicht wurde.
Auch sind parallel zueinander angeordnete Nasselektrofilterbausätze (6a, 6b) in einer Abgasreinigungsanlage (A) denkbar, insbesondere wenn der Abgasstrom in einem vorgeschalteten Abgasteiler geführt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Rohr- oder wabenförmige Nasselektrofilter (1 a, 1 b), insbesondere für die Abscheidung von Partikeln aus Abgasen oder Abgasgemischen (G) dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch leitfähige Antihaftungsbeschichtung oder Antihaftungsschicht (2a, 2b) auf der Nasselektrofilterinnenseite (3a, 3b) vorgesehen ist.
2. Rohr- oder wabenförmige Nasselektrofilter (1a, 1b) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Antihaftungsbeschichtung oder Antihaftungsschicht (2a, 2b) aus einer mehrschichtigen Schichtfolge mit aufeinander abgestimmten Dielektrizitätswerten (ε) und/oder Durchgangswiderstandswerten (R) besteht.
3. Rohr- oder wabenförmige Nasselektrofilter (1a, 1b) nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Antihaftungsbeschichtung oder Antihaftungsschicht (2a, 2b) auf einer mehrschichtigen Schichtfolge mit aufeinander abgestimmten Dielektrizitätswerten (ε) oder Durchgangswiderstandswerten (R) einen Gradienten von der Antihaftungsbeschichtung/Antihaftungsschicht (2a, 2b) hin zum rohr- oder wabenförmigen Nasselektrofilterkörper aufweist.
4. Rohr- oder wabenförmige Nasselektrofilter (1a, 1 b) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch leitfähige Antihaftungsbeschichtung oder Antihaftungsschicht (2a, 2b) aus einem Polyethylen (PE) und/oder einem Polypropylen (PP) und/oder einem Polystyrol (PS) und/oder einem PVC und/oder einem Polyoxymethylen (POM) besteht und mit einem Rußgehalt von 5 bis 35 % Gewichtsanteilen gefüllt ist.
5. Rohr- oder wabenförmige Nasselektrofilter (1a, 1 b) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch leitfähige Antihaftungsbeschichtung oder Antihaftungsschicht (2a, 2b) aus einer Polyamidverbindungen (PA), insbesondere PA66, und/oder einem Polycarbonat (PC) besteht und mit Metallfasern von 5 bis 20 % Gewichtsanteilen gefüllt ist.
6. Rohr- oder wabenförmige Nasselektrofilter (1a, 1 b) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfasern aus Stahl und/oder Kupfer und/oder Blei und/oder Messing und/oder Buntmetallverbindungen bestehen.
7. Rohr- oder wabenförmige Nasselektrofilter (1a, 1 b) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfaserlängen im Bereich von 0,05 mm bis 5 mm liegen.
8. Rohr- oder wabenförmige Nasselektrofilter (1a, 1 b) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch leitfähige Antihaftungsbeschichtung oder Antihaf- tungsschicht (2a, 2b) aus einem Polycarbonat (PC) und/oder einer Polyamidverbindung (PA, PA66) besteht und mit kohlstoffhaltigen Fasern von 10 bis 40 % Gewichtsanteilen gefüllt ist.
9. Rohr- oder wabenförmige Nasselektrofilter (1a, 1b) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch leitfähige Antihaftungsbeschichtung oder Antihaf- tungsschicht (2a, 2b) aus einem Polyethylenterephthalat (PET) und/oder einem PoIy- butylenterephthalat (PBT) und/oder einem Polyphenylensulfid (PPS) und/oder einem Polyetherimid (PEI) besteht und mit einem kohlstoffhaltigen Füllstoff von 30 bis 40 % Gewichtsanteilen gefüllt ist.
10. Rohr- oder wabenförmige Nasselektrofilter (1a, 1 b) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch leitfähige Antihaftungsbeschichtung oder Antihaf- tungsschicht (2a, 2b) aus einem PVC und/oder einem Polyamid (PA, PA66) besteht und mit einem Polyanilin-haltigen Füllstoff von 20 bis 40 % Gewichtsanteilen gefüllt ist.
11. Rohr- oder wabenförmige Nasselektrofilter (1a, 1b) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein spezifischer Durchgangswiderstand (R) im Bereich von 7 bis 10 -2 Ωcm mit den Füllstoffen nach einem der Ansprüche 4 bis 10 gefüllt entlang der Oberfläche der Antihaftungsbeschichtung oder Antihaftungsschicht (2a, 2b) hin zum Abgasstrom (G) eingestellt ist.
12. Rohr- oder wabenförmige Nasselektrofilter (1a, 1 b) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gradient im Bereich des Durchgangswiderstands (R) gemäß Anspruch 1 1 die Haftungsfähigkeit von Abgaspartikeln auf der rohr- oder wabenförmigen Innenoberfläche (3a, 3b) eines Nasselektrofilters (1a, 1 b) im Abgasstrom (G) reduziert.
13. Bausatz (6a, 6b) für eine Nasselektrofilteranlage bestehend aus mindestens zwei rohr- und/oder wabenförmigen Nasselektrofiltem (1a, 1 b) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Bausatz (6a, 6b) für eine Nasselektrofilteranlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei röhr- und/oder wabenförmige Nasselektrofilter (1a, 1 b) aus alternierenden Materialien und Füllstoffanteilen nach einem der Ansprüche 4 bis 10 in einer Abgasreinigungsanlage (A) angeordnet sind.
15. Bausatz (6a, 6b) für eine Nasselektrofilteranlage nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere röhr- und/oder wabenförmige Nasselektrofilter (1a, 1b) entlang des zu reinigenden Abgasstroms (G) abschnittsweise unterschiedliche Füllstoffe (5) und/oder Füllstoffgehalte aufweisen.
16. Bausatz (6a, 6b) für eine Nasselektrofilteranlage nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine selektive Reinigung der im Abgasstrom (G) befindlichen Rauchgaspartikel entlang der Innenoberfläche (3a, 3b) der Nasselektrofilter (1a, 1b) erfolgt.
17. Abgasreinigungsanlage (A) bestehend aus mindestens einem Bausatz (6a, 6b) nach einem der Ansprüche 13 bis 16 zur Reinigung von mit Abgaspartikeln belasteten Industrieabgasen (G).
18. Abgasreinigungsanlage (A) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Nasselektrofilterbausätze (6a, 6b) kaskadenförmig hintereinander angeordnet sind.
19. Abgasreinigungsanlage (A) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer vorgeschalteten Teilung des Abgasstroms (G) parallel zueinander angeordnete Nasselektrofilterbausätze (6a, 6b) angeordnet sind.
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