EP2189223A1 - Nass abreinigender Elektrofilter zur Abgasreinigung sowie ein hierfür geeignetes Verfahren - Google Patents

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EP2189223A1
EP2189223A1 EP08020223A EP08020223A EP2189223A1 EP 2189223 A1 EP2189223 A1 EP 2189223A1 EP 08020223 A EP08020223 A EP 08020223A EP 08020223 A EP08020223 A EP 08020223A EP 2189223 A1 EP2189223 A1 EP 2189223A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
exhaust gas
filling
particles
cleaning liquid
electrostatic precipitator
Prior art date
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Ceased
Application number
EP08020223A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias BÖHM
Hermann Kuhrmann
Julius Rawe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westfaelische Hochschule Gelsenkirchen Bocholt R
Original Assignee
Fachhochschule Gelsenkirchen
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Filing date
Publication date
Application filed by Fachhochschule Gelsenkirchen filed Critical Fachhochschule Gelsenkirchen
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Priority to AU2009317678A priority patent/AU2009317678B2/en
Priority to PCT/DE2009/001661 priority patent/WO2010057488A1/de
Priority to US12/998,688 priority patent/US9321056B2/en
Priority to DE112009003254T priority patent/DE112009003254A5/de
Priority to CA2744038A priority patent/CA2744038C/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/74—Cleaning the electrodes
    • B03C3/78—Cleaning the electrodes by washing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/01—Pretreatment of the gases prior to electrostatic precipitation
    • B03C3/014—Addition of water; Heat exchange, e.g. by condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/12—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by separation of ionising and collecting stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/16—Plant or installations having external electricity supply wet type

Definitions

  • the invention relates to a wet-cleaning electrostatic precipitator for exhaust gas purification according to the preamble of claim 1 and a method suitable for this purpose according to the preamble of claim 21.
  • the invention relates to an electrostatic, wet-cleaning electrostatic precipitator for exhaust gas purification and / or heat recovery according to claim 1 and to a method for exhaust gas purification and / or heat recovery by means of a wet scrubbing electrostatic precipitator for any application - especially for the flue gases of biomass furnaces.
  • exhaust gas purification here is understood both the reduction of particulate as well as gas and odor emissions.
  • scrubbers have been used as wet scrubbers for particulate emissions.
  • Their design principle is based on the inertia of the dust particles to be removed in the exhaust stream, which can not follow the flow of spray droplets in the spray field of the exhaust gas flow, impact the droplets and be deposited with them. This justifies that wet scrubbers only cause the deposition of coarser dust particles up to about 0.5 ⁇ m. Smaller dust particles can no longer be effectively separated due to the low mass inertia of the dust particles, since they follow the gaseous fluid flow and thus are not subject to any interactions with the liquid droplets produced in the scrubber.
  • dry electrostatic precipitators are able to deposit even the finest dust particles smaller than 100 nm with up to 99% effectiveness.
  • the deposition principle is based on a corona-tip discharge and the subsequent particle charging, so that the negatively charged particles can be deposited on a grounded precipitation electrode.
  • Typical designs are tube or plate electrostatic precipitator z. B. in power plants.
  • dry electrostatic working separator have some disadvantages. These are on the one hand design and size. However, they must be mechanically cleaned, which either has an interruption in the operation of the separator and thus possibly an entire system according to or simultaneously causes emissions of the fluidized dust particles deposited during cleaning. Unlike wet scrubbers, they can not recover energy from the flue gases. Likewise, flashovers from the high voltage electrode can cause ignition and explosions of the flue gas. Other disadvantages are frequent cleaning intervals and, in particular for smaller systems, the need for partial manual cleaning by the operator or the chimney sweep.
  • wet electrostatic precipitators are known. The mechanical cleaning is eliminated. Instead, it is done by spraying the collecting electrode with water.
  • wet electrostatic precipitators have disadvantages in terms of design and size and are technically complex, resulting in high costs. Also, a condensation of pollutants contained in the exhaust gas, which adjusts an accumulation of the pollutants in the circulating water, otherwise there is a high water demand.
  • a wet scrubber developed by the Japanese company Mitsubishi called MDDS Mitsubishi Di-Electric Droplet Scrubber
  • MDDS Mitsubishi Di-Electric Droplet Scrubber
  • the particulate-laden exhaust gas is pre-charged before entering the actual deposition chamber and passed through a scrubber field. It then passes through a chamber similar to a plate capacitor, with one side of the chamber at high voltage, the other at ground / ground potential. As a result, a homogeneous electric field is generated between the plates, whereby the water molecules (dipoles) align.
  • fabric filters are also known.
  • the surface metal, textile, cellulose
  • the cleaning is done mechanically or pneumatically.
  • Fabric filters require a lot of space, the cleaning releases dust, furthermore results in a very high pressure loss, therefore a high additional fan power is necessary to remove the exhaust gases.
  • a separation of the dust particles is also solved by cyclones.
  • the coarser dust is separated by the inertia of the dust particles, however, no particulate matter separation takes place and a higher blower output is required.
  • Object of the present invention is therefore to reduce the dust emissions of exhaust gases of any kind and in particular of solid fuel firing, while ensuring a long-term stable operation of the corresponding system.
  • the invention relates to a generic electrostatic precipitator for exhaust gas purification and / or heat recovery, in particular also for exhaust gas purification for the exhaust gases of biomass furnaces, in which the electrostatic precipitator has a separation chamber through which the exhaust gas is passed, wherein in the region of the deposition chamber or adjacent to the deposition chamber is arranged a charging device for the electrostatic charging of particles located in the exhaust gas.
  • Such an electrostatic precipitator is developed further by arranging in the region of the deposition chamber an electrostatically charged or grounded separating device having a surface which is large in relation to its volume for interaction with the particles which flow through the particles charged electrostatically by the charging device, wherein a cleaning liquid dispenser sprays the region of the separator at least periodically, and the cleaning liquid cleans the particles deposited on the surface of the separator.
  • a cleaning liquid dispenser sprays the region of the separator at least periodically, and the cleaning liquid cleans the particles deposited on the surface of the separator.
  • the electrostatic precipitator according to the invention can be used for the purification of any gas streams that carry small particles of any kind, which may be disadvantageous for the further processing of the gas stream or the discharge of the gas stream into the environment. To simplify matters, this always refers to exhaust gas and particles, if such a gas stream or corresponding particles are meant, whereby exhaust gas not only circumscribes the exhaust gas of a combustion process or the like.
  • the electrostatic precipitator electrically charges the particles in the exhaust gas by means of corona discharge. Advantages of the electrostatic precipitator according to the invention here are in particular a simple structure and a compact design, a low power consumption and a low consumption of cleaning fluid with high cleaning performance. Likewise, owing to the low flow resistance, it is possible to achieve a high volumetric flow rate with simultaneously high particulate matter precipitation.
  • the separation device has a filling of electrostatically chargeable components, between which the exhaust gas can pass through and can deliver its previously electrostatically charged particles.
  • a charge of electrostatically chargeable components particularly with a large volume-to-volume interaction surface with the particles, allows for a high degree of particulate matter separation by the repeated interaction of each particle with the large surface area as the charge passes through each Particles often enough opportunity to attach to this surface.
  • a particularly large surface of the filling can be achieved if the filling is formed from a heap of geometrically indeterminate shaped individual components of the filling. Such a heap of geometrically indeterminate shaped individual components usually forms a large surface in itself.
  • the filling can be configured in that the filling has metallic chips, in particular turnings or the like, or metallic wool or the like.
  • metallic chips such as cuttings, shavings or the like usually have a very irregularly shaped geometry and can be compactly stored in the filling only while keeping appropriate channels and open areas.
  • these metallic chips or metallic wools are inherently electrically conductive, so that an electric potential applied from the outside to the filling inevitably spreads over the entire filling.
  • metallic chips or metallic wool are very inexpensive to obtain, since this is usually waste products such as from the production areas of metal workshops or the like, and these materials incurred there in large quantities.
  • the filling according to the invention can be produced very inexpensively and thus the operation of the electrostatic precipitator is less expensive.
  • electrostatically chargeable parts preferably from electrostatically chargeable plastic bodies or the like.
  • electrostatically chargeable parts may be shaped irregularly, for example, in their geometry and thus attach to each other only while keeping appropriate channels in the filling, at the same time made about plastic and made electrically conductive parts can be made very inexpensively.
  • the filling of metallic and / or electrostatically chargeable plates or bodies is formed geometrically determined shape.
  • Such electrostatically chargeable plates or body geometrically determined form are arranged in a likewise geometrically determined arrangement to each other within the separator, in a further embodiment, the plates or bodies are arranged in the separator so that they form between them a plurality of channels for the passage of the exhaust gas in which the electrostatically charged particles of the exhaust gas can attach to the counter-electrostatically charged plates or bodies.
  • the cleaning of such plates or body geometric shape by the cleaning liquid is also particularly easy, since the cleaning liquid can easily move through the geometric arrangement of the plates or body.
  • the filling and / or the separating device is independent of the rest of the electrostatic filter, such as when the filling and / or the separating device in the form of a replaceable in its entirety unit, preferably a cartridge or the like.
  • the filling can be either completely renewed or simply perform a cleaning, without the filling from the separator must be removed gradually and also gradually reintroduced accordingly.
  • the change or the cleaning of the filling can be significantly accelerated.
  • the filling fills the entire passage cross section of the deposition chamber and the entire exhaust gas flows through the filling.
  • a flow around the filling without purification of the exhaust gas flow is reliably excluded from the particles and the quality of the cleaning of the exhaust gas flow overall guaranteed.
  • the charging device is arranged in the flow direction in front of the deposition chamber or in the flow direction within the deposition chamber in front of the separation device.
  • a number of nozzles are arranged in the deposition chamber such that the cleaning liquid is sprayed onto the separation device in the form of spray jets or in the form of a mist.
  • spraying the cleaning liquid in the form of sprays or spray a particularly good distribution of the cleaning liquid over the entire volume of the separator and thus the filling can be achieved, so that each part of the surface of the filling or the separator comes into contact with the cleaning liquid and thus the deposited there particles of the exhaust gas can be cleaned.
  • the cleaning using the cleaning liquid can preferably be carried out fully automatically periodically by one or more spray scrubbers.
  • the cleaning liquid after spraying moisten substantially all the individual components of the filling and solve there accumulated particles of the exhaust gas and dissipate.
  • the sprayed onto the separation device cleaning liquid moves under the influence of gravity through the channels of the filling to the lower end of the separator and exits there again from the filling.
  • the cleaning liquid wets almost the entire surface of the filling and thereby takes all accumulated particles from the exhaust gas flow with it. This makes it possible to achieve a simple, inexpensive and nevertheless very effective cleaning of the separating device or the filling.
  • the charging device is arranged downstream of the nozzles in the flow direction within the deposition chamber.
  • the charging device can be simultaneously and continuously cleaned by the cleaning fluid discharged from the nozzles, so that no incrustations can form on the charging device and also the use of a ceramic supply line to the charging device would be possible.
  • the materials of the filling for cleaning aggressive exhaust gases are designed such that the filling consists of an electrochemically more noble material than the rest of the separator and therefore acts as a sacrificial anode. This prevents that the deposition chamber or the shell of the separator is corroded by aggressive components from the exhaust gases over time or even dissolved, since the filling acts as a sacrificial anode, but this does not adversely affect the replacement of the filling.
  • a heat exchanger is arranged, in which the temperature of the exhaust gas is lowered and / or a portion of the amount of heat contained in the exhaust gas is recovered.
  • the exhaust gas temperature can be lowered by upstream or downstream of a heat exchanger and thus a part of the energy can be recovered from the exhaust gas.
  • this can be minimized by the amount of liquid sprayed and excessive evaporation of the cleaning liquid can be avoided if the arrangement of the heat exchanger before entering the deposition chamber or the separator takes place.
  • the separation device can be made retrofittable not only for new plants but also for existing exhaust systems.
  • the invention further relates to a method for exhaust gas purification and / or heat recovery, in particular also for exhaust gas purification for the exhaust gases of biomass furnaces, in which an electrostatic precipitator has a separation chamber through which the exhaust gas is passed, wherein in the region of the deposition chamber or adjacent to the deposition chamber a charging device for the electrostatic charging of particles located in the exhaust gas is arranged.
  • the particles charged electrostatically by the charging device can be conducted through a region of the deposition chamber in which a deposition device electrostatically charged or earthed against the charge of the particles is arranged, the region of the separation device being sprayed at least periodically by sprayed-on cleaning liquid and those on the surface of the precipitation device Abborge worn accumulated particles are cleaned.
  • the cleaning liquid is collected after passing through the separation device or is introduced into the sewage network with little contamination when using water as a cleaning liquid.
  • the cleaning liquid is collected and cleaned after passing through the separator or also reused, for example.
  • the used cleaning fluid such as water can either be discharged directly into the sewer or collected and disposed of. This eliminates the need for other dry electrostatic filters periodic cleaning and disposal of dust.
  • the cleaning liquid is discharged together with the particles dissolved in it from the electrostatic precipitator and either collected and disposed of, or treated and discharged into the sewage network, or introduced at lower load directly into the sewage network.
  • the spraying of the cleaning liquid takes place in the flow direction of the exhaust gas through the filling.
  • Another conceivable embodiment provides that the spraying of the cleaning liquid against the flow direction of the exhaust gas takes place through the filling. This makes it possible to achieve an additional countercurrent effect.
  • the spraying of the cleaning liquid takes place in the crossflow or transversely to the flow direction of the exhaust gas through the filling.
  • FIG. 1 is shown in a systematic representation of the basic structure of the inventive electrostatic precipitator 1, wherein the FIGS. 2 to 4 corresponding variants of the electrostatic precipitator 1 according to FIG. 1 represent.
  • the same part numbers designate the same components here.
  • the electrostatic filter 1 according to FIG. 1 consists essentially of two separate, connected via an overflow 14 chambers, wherein in the direction of flow in the front chamber 11, a heat exchanger 7 is indicated, can be coupled with the corresponding amounts of heat from the exhaust stream.
  • This heat exchanger 7 may, but need not be provided in the inventive electrostatic precipitator 1, as for example from FIG. 3 becomes recognizable.
  • an electrode 6 is indicated in the region of the overflow channel 14 with which particles present in the exhaust gas stream are electrostatically charged before they enter the deposition chamber 2 in the region of the separator 12 and described there later Way to be deposited.
  • the electrostatic filter 1 according to FIG. 1 the flow of exhaust gas after entering the inlet 9 is deflected several times before the exhaust gas flow reaches the area of the separator 12.
  • a separation device 12 is arranged from a filling 3 such that it fills the entire flow cross section in the separation chamber 2 and the exhaust gas flow must inevitably pass through the separation device 12.
  • the filling of the separating device 12 may in this case for example consist of a dense packing of chips or wool of metallic materials or the like, between which corresponding flow channels remain open and thus the exhaust gas flow through the filling 3 can pass as a whole.
  • the particles After charging the particles of the exhaust stream through the electrode 6, the particles have changed so that they can attach to the shavings of the filling 3 at a grounding of the filling 3 or at the same polarity of the filling 3 to the polarity of the particles and are held there due to electrical forces of attraction.
  • the filling 3 acts as a kind of filter for the particles of the exhaust stream, due to their electrical charge and the flow through the exhaust stream, which are collected and retained substantially within the filling 3.
  • a nozzle 5 is arranged above the filling 3 of the separator 12 such that it emits a cleaning liquid such as water in the form of a spray field 4 in the direction of the separator 12 and this cleaning liquid by gravity through the filling 3 of the separator 12 therethrough flows and at the bottom of the separator 12 exits again.
  • the cleaning liquid will wash off the particles retained in the filling 3 from the filling 3 and thus clean the filling 3 and wash away the particles via the channels between the chips of the filling 3, for example.
  • the cleaning liquid flows into the lower region of the electrostatic precipitator 1 and can exit the electrostatic precipitator 1 via the outlets 8.
  • the cleaning liquid for example, collected again and cleaned again the nozzle 5 are supplied, it is also conceivable, for example when using water as a cleaning liquid to supply the cleaning fluid directly or after cleaning of the particles to the sewer system.
  • the purified exhaust gas flow exits in the flow direction 11 from the outlet 10 again.
  • FIG. 2 is a modification of the electrostatic precipitator 1 of FIG. 1 shown in that the flow direction 11 of the exhaust gas flow through the electrostatic precipitator 1 is reversed and the exhaust gas flow in the direction of the spray action of the nozzle for the spray field 4, the separator 12 passes. Otherwise, the function of the electrostatic precipitator 1 remains as already described.
  • FIG. 3 is a modification of the electrostatic precipitator 1 of FIG. 1 shown in that the electrostatic precipitator 1 is formed without a heat exchanger 7 and therefore consists essentially only of the separation chamber 12 with the deposition device 12 disposed therein. Again, the function is analogous to the rear in the flow direction 11 of the electrostatic precipitator 1 of FIG. 1 ,
  • FIG. 4 is a modification of the electrostatic precipitator 1 of FIG. 1 to see that the filling 3 of the separator 12 is no longer made of geometrically indeterminate components such as chips, but consists of a parallel arrangement of individual plates 13 which leave between them correspondingly narrow channels for the passage of the gas stream of the exhaust gas open.
  • the plates 13 are electrically charged or grounded analogous to the chips of the filling 3 and interact in the manner already described with the particles of the exhaust gas. Due to the large surface of the plates 13, a corresponding number of particles on the surfaces of the plates 13 when passing through the separator 12 of the FIG. 4 deposit and be cleaned again in the manner already described by the spray field 4.

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  • Electrostatic Separation (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektrofilter (1) zur Abgasreinigung und/oder Wärmerückgewinnung, insbesondere auch zur Abgasreinigung für die Abgase von Biomasse-Feuerungen, bei dem der Elektrofilter (1) eine Abscheidekammer (2) aufweist, durch die das Abgas geleitet wird, wobei im Bereich der Abscheidekammer (2) oder angrenzend an die Abscheidekammer (2) eine Aufladeeinrichtung (6) zur elektrostatischen Aufladung von in dem Abgas befindlichen Partikeln angeordnet ist. In einem derartigen Elektrofilter (1) ist im Bereich der Abscheidekammer (2) eine entgegen der Ladung der Partikel elektrostatisch aufgeladene oder geerdete Abscheideeinrichtung (12) mit einer im Verhältnis zu ihrem Volumen großen Oberfläche zur Wechselwirkung mit den Partikeln angeordnet, die die von der Aufladeeinrichtung (6) elektrostatisch aufgeladenen Partikel durchströmen, wobei eine Abgabeeinrichtung (5) für Reinigungsflüssigkeit den Bereich der Abscheideeinrichtung (12) zumindest periodisch besprüht und die Reinigungsflüssigkeit die an der Oberfläche der Abscheideeinrichtung (12) angelagerten Partikel abreinigt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen nass abreinigenden Elektrofilter zur Abgasreinigung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein hierfür geeignetes Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 21.
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrostatischen, nass abreinigenden Elektrofilter zur Abgasreinigung und/oder Wärmerückgewinnung gemäß Anspruch 1 sowie auf ein Verfahren zur Abgasreinigung und/oder Wärmerückgewinnung mittels eines nass abreinigenden Elektrofilters für beliebige Anwendungsfälle - insbesondere auch für die Rauchgase von Biomasse-Feuerungen. Unter Abgasreinigung wird hier sowohl die Minderung von partikel- als auch gas- und geruchsförmigen Emissionen verstanden.
  • Die anhaltende Feinstaubdiskussion hat bewirkt, dass der Gesetzgeber eine Verschärfung der Anforderungen an die Emissionen beabsichtigt. Dabei steht insbesondere die Minderung der Fein- und Feinststaubemissionen zur Debatte.
  • Schon seit langem werden sogenannte Wäscher als Nassabscheider für partikelförmige Emissionen verwendet. Ihr Konstruktionsprinzip beruht auf der Massenträgheit der zu entfernenden Staubpartikel im Abgasstrom, die beim Umströmen der eingesprühten Wassertropfen im Sprühfeld der Abgasströmung nicht folgen können, auf die Tröpfchen aufprallen und mit ihnen abgeschieden werden. Dies begründet, dass Nassabscheider nur die Abscheidung gröberer Staubpartikel bis ca. 0,5 µm bewirken. Kleinere Staubpartikel können aufgrund der geringen Massenträgheit der Staubpartikel nicht mehr effektiv abgeschieden werden, da sie der gasförmigen Fluidströmung folgen und somit keine Wechselwirkungen mit den im Wäscher erzeugten Flüssigkeitströpfchen unterliegen.
  • Aktuelle Veröffentlichungen belegen jedoch, dass das Maximum der Feinstaubemissionen z.B. von Holzfeuerungen bei einem mittleren aerodynamischen Durchmesser von unter 0,5 µm liegt. So liegt zum Beispiel das Maximum der Feinstaubemissionen von Holzpellets-Feuerungen bei unter 100 nm, also im Feinststaubbereich. Theoretisch können Nassabscheider demnach keine Feinststaub-Minderung bewirken.
  • Demgegenüber sind trockene elektrostatische Abscheider in der Lage, auch feinste Staubpartikel kleiner als 100 nm mit bis zu 99% Effektivität abzuscheiden. Das Abscheideprinzip beruht auf einer Korona-Spitzenentladung und der daraus folgenden Partikelaufladung, so dass die negativ aufgeladenen Partikel an einer geerdeten Niederschlagselektrode abgeschieden werden können. Übliche Bauformen sind Rohr- oder Plattenelektrofilter z. B. bei Kraftwerken. Derartige trocken elektrostatisch arbeitende Abscheider weisen jedoch einige Nachteile auf. Dies sind zum einen Bauform und Baugröße. Sie müssen allerdings mechanisch abgereinigt werden, was entweder eine Unterbrechung des Betriebes des Abscheiders und damit ggf. einer gesamten Anlage zufolge hat oder gleichzeitig Emissionen der aufgewirbelten abgeschiedenen Staubpartikel während der Abreinigung hervorruft. Sie können im Gegensatz zu Nassabscheidern keine Energie aus den Rauchgasen rückgewinnen. Ebenso können Funkenüberschläge von der Hochspannungselektrode Entzündungen und Explosionen des Rauchgases zur Folge haben. Weitere Nachteile sind häufige Abreinigungsintervalle sowie insbesondere für kleinere Anlagen die Notwendigkeit teilweise manueller Reinigung durch den Betreiber oder den Schornsteinfeger.
  • Darüber hinaus sind auch Nass-Elektrofilter bekannt. Die mechanische Abreinigung entfällt. Sie erfolgt stattdessen durch ein Besprühen der Niederschlagselektrode mit Wasser. Allerdings haben auch diese Nass-Elektrofilter Nachteile in Bezug auf Bauform und Baugröße und sind technisch aufwendig aufgebaut, woraus hohe Kosten resultieren. Auch erfolgt eine Kondensation von im Abgas enthaltenen Schadstoffen, wodurch sich eine Anreicherung von den Schadstoffen im Umlaufwasser einstellt, ansonsten entsteht ein hoher Wasserbedarf.
  • Ein von der japanischen Firma Mitsubishi entwickelter Nassabscheider namens MDDS (Mitsubishi Di-Electric Droplet Scrubber) kombiniert dagegen eine elektrostatische Abscheidung mit einer Nasswäsche, wobei diese in dem dargelegten Verfahren den Dipolcharakter des Wassers nutzt. Das partikelbeladene Abgas wird vor Eintritt in die eigentliche Abscheidekammer voraufgeladen und durch ein Wäscherfeld geleitet. Anschließend durchströmt es eine einem Plattenkondensator ähnliche Kammer, wobei eine Seite der Kammer auf Hochspannung, die andere auf Masse/Erdpotential liegt. Hierdurch wird zwischen den Platten ein homogenes elektrisches Feld erzeugt, wodurch sich die Wassermoleküle (Dipole) ausrichten. Zwischen den sich in der Kammer befindlichen Wassertropfen bilden sich aufgrund dessen ebenfalls elektrische Felder aus, weswegen Staubteilchen und andere im Abgasstrom befindliche Verunreinigungen, die sich zwischen den Wassertropfen befinden, zu den Tropfen hin beschleunigt werden. Dieses Verfahren erlaubt Abscheideraten von 90-99%. Nachteile an diesem Verfahren resultieren aus Bauform und Baugröße sowie daraus, dass man mit diesem Verfahren ohne hohen technischen Aufwand nicht bereits bestehende Wäscher nachrüsten kann.
  • Weiterhin sind auch Gewebefilter bekannt. Bei diesen Filtern ist die Oberfläche (Metall-, Textil-, Zellulosegewebe) so feinporig, dass die Staubpartikel zurückgehalten werden. Die Abreinigung erfolgt mechanisch oder pneumatisch. Gewebefilter benötigen viel Platz, die Abreinigung setzt Staub frei, weiterhin ergibt sich ein sehr hoher Druckverlust, daher ist eine hohe zusätzliche Gebläseleistung zur Abführung der Abgase nötig.
  • Ebenfalls wird eine Abscheidung der Staubpartikel auch durch Zyklone gelöst. Bei den Zyklonen wird der gröbere Staub durch die Trägheit der Staubpartikel abgeschieden, allerdings erfolgt keine Feinstaubabscheidung und es wird eine höhere Gebläseleistung benötigt.
  • Bei ebenfalls bekannten sog. Kondensationsabscheider erfolgt eine geringe Staubabscheidung, die noch dazu abhängig vom Brennstoffwassergehalt und von den Rücklauftemperaturen abhängig ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Staubemissionen von Abgasen jeglicher Art und insbesondere von Feststofffeuerungen zu reduzieren und dabei einen langzeitstabilen Betrieb der entsprechenden Anlage zu gewährleisten.
  • Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich des nass abreinigenden Elektrofilters aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung geht aus von einem gattungsgemäßen Elektrofilter zur Abgasreinigung und/oder Wärmerückgewinnung, insbesondere auch zur Abgasreinigung für die Abgase von Biomasse-Feuerungen, bei dem der Elektrofilter eine Abscheidekammer aufweist, durch die das Abgas geleitet wird, wobei im Bereich der Abscheidekammer oder angrenzend an die Abscheidekammer eine Aufladeeinrichtung zur elektrostatischen Aufladung von in dem Abgas befindlichen Partikeln angeordnet ist. Ein derartiger Elektrofilter wird dadurch weiterentwickelt, dass im Bereich der Abscheidekammer eine entgegen der Ladung der Partikel elektrostatisch aufgeladene oder geerdete Abscheideeinrichtung mit einer im Verhältnis zu ihrem Volumen großen Oberfläche zur Wechselwirkung mit den Partikeln angeordnet ist, die die von der Aufladeeinrichtung elektrostatisch aufgeladenen Partikel durchströmen, wobei eine Abgabeeinrichtung für Reinigungsflüssigkeit den Bereich der Abscheideeinrichtung zumindest periodisch besprüht und die Reinigungsflüssigkeit die an der Oberfläche der Abscheideeinrichtung angelagerten Partikel abreinigt. Eine derartige Kombination von Abscheideeinrichtung mit einer großen Oberfläche zur Wechselwirkung mit den Partikeln, einer Abgabeeinrichtung zur feuchten Abreinigung der Partikel von der Oberfläche der Abscheideeinrichtung sowie der elektrostatischen Aufladung der Partikel vor dem Durchtreten der Abscheideeinrichtung ermöglicht eine im wesentlichen automatische und auch über einen längeren Zeitraum zuverlässige Betriebsweise des Elektrofilters, auch bei einem hohen Grad an Reinigung von unerwünschten Partikeln. Der erfindungsgemäße Elektrofilter kann dabei zur Reinigung jeglicher Gasströme genutzt werden, die kleine Partikel jeglicher Art mit sich führen, die für die weitere Verarbeitung des Gasstromes oder auch das Ablassen des Gasstromes in die Umwelt von Nachteil sein können. Vereinfachend wird hierbei immer von Abgas und von Partikeln gesprochen, wenn ein derartiger Gasstrom oder entsprechende Partikel gemeint sind, wobei Abgas nicht nur das Abgas eines Verbrennungsprozesses oder dergleichen umschreibt. Der Elektrofilter lädt die Partikel im Abgas dabei mittels Koronaentladung elektrisch auf. Vorteile des erfindungsgemäßen Elektrofilters sind hierbei insbesondere ein einfacher Aufbau sowie eine kompakte Bauweise, ein geringer Strombedarf sowie ein geringer Verbrauch an Reinigungsflüssigkeit bei hoher Reinigungsleistung. Ebenfalls kann durch den geringen Strömungswiderstand ein hoher Volumenstrom bei gleichzeitig hoher Feinststaubabscheidung erreicht werden.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Abscheideeinrichtung eine Füllung aus elektrostatisch aufladbaren Bestandteilen aufweist, zwischen denen das Abgas hindurch treten und seine vorher elektrostatisch aufgeladenen Partikel abgeben kann. Eine derartige Füllung aus elektrostatisch aufladbaren Bestandteilen, insbesondere mit einer im Verhältnis zu ihrem Volumen großen Oberfläche zur Wechselwirkung mit den Partikel, ermöglicht einen hohen Grad an Abscheidung des Feinststaubes, da durch das wiederholte Wechselwirken jedes Partikels mit der großen Oberfläche beim Durchtreten der Füllung für jeden Partikel oft genug Gelegenheit besteht, sich an dieser Oberfläche anzulagern. Eine besonders große Oberfläche der Füllung lässt sich dann erreichen, wenn die Füllung aus einem Haufwerk geometrisch unbestimmt geformter Einzelbestandteile der Füllung gebildet ist. Ein derartiges Haufwerk aus geometrisch unbestimmt geformten Einzelbestandteilen bildet in der Regel für sich schon eine große Oberfläche. Durch die ebenfalls geometrisch unbestimmte Zuordnung der Einzelbestandteile zueinander ergeben sich viele Strömungskanäle zwischen den Einzelbestandteilen, in denen das Abgas immer wieder umgelenkt wird und zusätzlich eine entsprechende Verbesserung der Wechselwirkung der Partikel des Abgases mit der Oberfläche der Einzelbestandteile erreicht wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einzelbestandteile des Haufwerks in einem derartigen Zustand aneinander grenzen, dass sich eine extern an die Abscheideeinrichtung angelegte elektrostatische Aufladung oder Erdung über das ganze Haufwerk verteilt und im wesentlichen alle Einzelbestandteile der Füllung elektrostatisch aufgeladen oder geerdet sind. Hierdurch kann durch den Kontakt jedes Einzelbestandteils mit benachbart angeordneten weiteren Einzelbestandteilen der Füllung die elektrische Ladung oder die Änderung einfach in die Füllung eingekoppelt werden, indem von außen eine entsprechende Kontaktierung erfolgt und sich das elektrische Potenzial über die elektrisch leitenden Einzelbestandteile über die gesamte Füllung hin ausbreitet.
  • Besonders vorteilhaft kann die Füllung dadurch ausgestaltet werden, dass die Füllung metallische Späne, insbesondere Drehspäne oder dgl., oder metallische Wollen oder dgl. aufweist. Derartige metallische Späne wie etwa Drehspäne, Hobelspäne oder dergleichen weisen üblicherweise eine sehr unregelmäßig geformte Geometrie auf und können in der Füllung nur unter Offenhalten entsprechender Kanäle und Freibereiche kompakt gelagert werden. Gleichzeitig sind diese metallischen Späne oder metallischen Wollen von sich aus elektrisch leitend, so dass sich ein von außen an die Füllung angelegtes elektrisches Potenzial zwangsläufig über die gesamte Füllung ausbreitet. Weiterhin sind derartige metallische Späne oder metallische Wollen sehr kostengünstig zu beziehen, da es sich hierbei üblicherweise um Abfallprodukte etwa aus dem Fertigungsbereichen von Metallwerkstätten oder dergleichen handelt und diese Materialien dort in großer Menge anfallen. Hierdurch lässt sich die erfindungsgemäße Füllung sehr kostengünstig erstellen und damit ist die Betriebsweise des Elektrofilters wenig kostenintensiv.
  • In einer anderen Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Füllung aus einer Schüttung aus elektrostatisch aufladbaren Teilen, vorzugsweise aus elektrostatisch aufladbaren Kunststoffkörpern oder dgl. gebildet ist. Derartige elektrostatisch aufladbare Teile können beispielsweise in ihrer Geometrie unregelmäßig geformt sein und sich damit nur unter Offenhalten entsprechender Kanäle in der Füllung aneinander anlagern, gleichzeitig können etwa aus Kunststoff gebildete und elektrisch leitfähig gemachte Teile sehr kostengünstig hergestellt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass die Füllung aus metallischen und/oder elektrostatisch aufladbaren Platten oder Körpern geometrisch bestimmter Form gebildet ist. Derartige elektrostatisch aufladbare Platten oder Körper geometrisch bestimmter Form werden dabei in ebenfalls geometrisch bestimmter Anordnung zueinander innerhalb der Abscheideeinrichtung angeordnet, wobei in weiterer Ausgestaltung die Platten oder Körper derart in der Abscheideeinrichtung angeordnet sind, dass sie zwischen sich eine Vielzahl von Kanälen zum Durchtritt des Abgases bilden, in denen sich die elektrostatisch geladenen Partikel des Abgases an den gegengleich elektrostatisch geladenen Platten oder Körpern anlagern können. Hierdurch lässt sich ebenfalls eine sehr hohe Oberfläche zur Wechselwirkung mit den Partikeln des Abgases erreichen und damit eine hohe Abscheidungsrate der Partikel aus dem Abgas. Die Reinigung derartiger Platten oder Körper geometrisch bestimmter Form durch die Reinigungsflüssigkeit ist ebenfalls besonders einfach möglich, da sich die Reinigungsflüssigkeit einfach durch die geometrische Anordnung der Platten oder Körper hindurch bewegen kann.
  • Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Füllung und/oder die Abscheideeinrichtung unabhängig von dem Rest des Elektrofilters erneuerbar ist, etwa wenn die Füllung und/oder die Abscheideeinrichtung in Form einer in ihrer Gesamtheit austauschbaren Einheit, vorzugsweise einer Patrone oder dgl. in die Abscheidekammer eingebracht werden kann. Hierdurch lässt sich die Füllung entweder komplett erneuern oder einfach einer Reinigung zuführen, ohne dass die Füllung aus der Abscheideeinrichtung nach und nach entfernt und auch entsprechend nach und nach wieder eingeführt werden muss. Hierdurch kann der Wechsel beziehungsweise die Reinigung der Füllung wesentlich beschleunigt werden.
  • Von Wichtigkeit ist es insbesondere, dass die Füllung den gesamten Durchtrittsquerschnitt der Abscheidekammer ausfüllt und das gesamte Abgas durch die Füllung strömt. Hierdurch ist eine Umströmung der Füllung ohne Reinigung des Abgasstroms von den Partikeln sicher ausgeschlossen und die Güte der Reinigung des Abgasstromes insgesamt gewährleistet.
  • Weiterhin ist es denkbar, dass die Aufladeeinrichtung in Strömungsrichtung vor der Abscheidekammer oder auch in Strömungsrichtung innerhalb der Abscheidekammer vor der Abscheideeinrichtung angeordnet ist. Hierdurch werden die Partikel des Abgasstromes frühzeitig vor dem Durchströmen durch die Abscheideeinrichtung elektrisch oder elektrostatisch aufgeladen, so dass die Partikel besonders gut durch die gegengleich geladene oder geerdete Oberfläche der Abscheideeinrichtung eingefangen werden können.
  • Von Vorteil ist es weiterhin, wenn eine Anzahl von Düsen derart in der Abscheidekammer angeordnet ist, dass die Reinigungsflüssigkeit in Form von Sprühstrahlen oder nebelartig auf die Abscheideeinrichtung aufgesprüht wird. Durch das Einsprühen der Reinigungsflüssigkeit in Form von Sprühstrahlen oder Sprühnebel lässt sich eine besonders gute Verteilung der Reinigungsflüssigkeit über das ganze Volumen der Abscheideeinrichtung und damit der Füllung erreichen, so dass jeder Teil der Oberfläche der Füllung beziehungsweise der Abscheideeinrichtung mit der Reinigungsflüssigkeit in Kontakt kommt und damit die dort angelagerten Partikel des Abgases abgereinigt werden können. Die Abreinigung mithilfe der Reinigungsflüssigkeit kann dabei vorzugsweise vollautomatisch periodisch durch einen oder mehrere Sprühwäscher erfolgen. Hierbei kann in weiterer Ausgestaltung die Reinigungsflüssigkeit nach dem Aufsprühen, vorzugsweise unter Schwerkrafteinfluss, im wesentlichen alle Einzelbestandteile der Füllung benetzen und dort angelagerte Partikel des Abgases lösen und abführen. Die auf die Abscheideeinrichtung aufgesprühte Reinigungsflüssigkeit bewegt sich dabei unter Schwerkrafteinfluss durch die Kanäle der Füllung bis zum unteren Ende der Abscheideeinrichtung und tritt dort wieder aus der Füllung aus. Auf diesem Weg benetzt die Reinigungsflüssigkeit nahezu die gesamte Oberfläche der Füllung und nimmt dabei alle angelagerten Partikel aus dem Abgasstrom mit sich. Damit lässt sich eine einfache, kostengünstige und gleichwohl sehr effektive Reinigung der Abscheideeinrichtung beziehungsweise der Füllung erreichen.
  • Ebenfalls ist es denkbar, dass die Aufladeeinrichtung in Strömungsrichtung innerhalb der Abscheidekammer hinter den Düsen angeordnet ist. Hierdurch kann die Aufladeeinrichtung durch die von den Düsen abgegebene Reinigungsflüssigkeit gleichzeitig und laufend mit abgereinigt werden, so dass sich keine Verkrustungen an der Aufladeeinrichtung bilden können und auch der Einsatz einer Keramik-Zuleitung zu der Aufladeeinrichtung möglich würde.
  • Je nach der Art des Abgases kann es von Vorteil sein, wenn die Materialien der Füllung zur Reinigung von aggressiven Abgasen derart ausgestaltet sind, dass die Füllung aus einem elektrochemisch unedleren Material als der Rest der Abscheideeinrichtung besteht und daher als Opferanode wirkt. Hierdurch wird verhindert, dass die Abscheidekammer oder die Hülle der Abscheideeinrichtung durch aggressive Bestandteile aus den Abgasen mit der Zeit korrodiert oder sogar aufgelöst wird, da die Füllung als Opferanode wirkt, dies sich durch den Austausch der Füllung aber nicht nachteilig auswirkt.
  • Denkbar ist es weiterhin, dass vor und/oder nach dem Eintritt in die Abscheidekammer ein Wärmetauscher angeordnet ist, in dem die Temperatur des Abgases gesenkt und/oder ein Teil der in dem Abgas enthaltenen Wärmemenge zurückgewonnen wird. Insbesondere bei hohen Abgastemperaturen kann durch Vorschalten oder auch Nachschalten eines Wärmetauschers die Abgastemperatur gesenkt und damit ein Teil der Energie aus dem Abgas zurückgewonnen werden. Zudem kann dadurch die Menge an eingesprühter Flüssigkeit minimiert und eine zu starke Verdunstung der Reinigungsflüssigkeit vermieden werden, wenn die Anordnung des Wärmetauschers vor dem Eintritt in die Abscheidekammer oder die Abscheideeinrichtung erfolgt.
  • Weiter es ist von Vorteil, dass die Abscheideeinrichtung nicht nur für Neuanlagen, sondern auch für bestehende Abgasanlagen nachrüstbar gestaltet werden kann.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Abgasreinigung und/oder Wärmerückgewinnung, insbesondere auch zur Abgasreinigung für die Abgase von Biomasse-Feuerungen, bei dem ein Elektrofilter eine Abscheidekammer aufweist, durch die das Abgas geleitet wird, wobei im Bereich der Abscheidekammer oder angrenzend an die Abscheidekammer eine Aufladeeinrichtung zur elektrostatischen Aufladung von in dem Abgas befindlichen Partikeln angeordnet ist. Hierbei können die von der Aufladeeinrichtung elektrostatisch aufgeladenen Partikel durch einen Bereich der Abscheidekammer geleitet werden, in dem eine entgegen der Ladung der Partikel elektrostatisch aufgeladene oder geerdete Abscheideeinrichtung angeordnet ist, wobei der Bereich der Abscheideeinrichtung zumindest periodisch durch eingesprühte Reinigungsflüssigkeit besprüht und die an der Oberfläche der Abscheideeinrichtung angelagerten Partikel abgereinigt werden.
  • Von Vorteil ist es insbesondere, wenn die Reinigungsflüssigkeit nach dem Durchtreten der Abscheideeinrichtung aufgefangen oder bei geringer Verschmutzung beim Einsatz von Wasser als Reinigungsflüssigkeit in das Abwassernetz eingeleitet wird. In einer anderen Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass die Reinigungsflüssigkeit nach dem Durchtreten der Abscheideeinrichtung aufgefangen und gereinigt oder auch beispielsweise wiederverwendet wird. Je nach Verschmutzungsgrad kann die genutzte Reinigungsflüssigkeit wie etwa Wasser entweder unmittelbar in die Kanalisation eingeleitet oder aber gesammelt und entsorgt werden. Damit entfällt die bei sonstigen trockenen Elektrofiltern erforderliche periodische Reinigung und Entsorgung des Staubes. Die Reinigungsflüssigkeit wird zusammen mit den in ihr gelösten Partikeln aus dem Elektrofilter abgelassen und entweder gesammelt und entsorgt, oder aufbereitet und ins Abwassernetz eingeleitet, oder bei geringerer Belastung auch direkt ins Abwassernetz eingeleitet.
  • Denkbar ist es in einer ersten Ausgestaltung, dass das Einsprühen der Reinigungsflüssigkeit in Strömungsrichtung des Abgases durch die Füllung erfolgt. Eine andere denkbare Ausgestaltung sieht vor, dass das Einsprühen der Reinigungsflüssigkeit gegen die Strömungsrichtung des Abgases durch die Füllung erfolgt. Hierdurch lässt sich ein zusätzlicher Gegenstromeffekt erzielen. Ebenfalls ist es denkbar, dass das Einsprühen der Reinigungsflüssigkeit im Kreuzstrom oder auch quer zur Strömungsrichtung des Abgases durch die Füllung erfolgt.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektrofilters zeigt die Zeichnung.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    - eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Elektrofilters mit einem vorgeschalteten Wärmetauscher und aus Spänen bestehenden Füllung im Gegenstrom,
    Figur 2
    - eine Variante des Elektrofilters gemäß Figur 1 mit gegenläufiger Durchströmungsrichtung,
    Figur 3
    - eine Variante des Elektrofilters gemäß Figur 1 ohne vorgeschalteten Wärmetauscher,
    Figur 4
    - eine Variante des Elektrofilters gemäß Figur 1 mit einer aus Platten bestehenden Ausgestaltung der Füllung.
  • In der Figur 1 ist in einer systematischen Darstellung der grundsätzliche Aufbau des erfindungsgemäßen Elektrofilters 1 dargestellt, wobei die Figuren 2 bis 4 entsprechende Varianten des Elektrofilters 1 gemäß Figur 1 darstellen. Gleiche Sachnummern bezeichnen hierbei gleiche Bauteile.
  • Der Elektrofilter 1 gemäß Figur 1 besteht im wesentlichen aus zwei voneinander getrennten, über einen Überströmkanal 14 verbundenen Kammern, wobei in der in Strömungsrichtung 11 vorderen Kammer ein Wärmetauscher 7 angedeutet ist, mit dem aus dem Abgasstrom entsprechende Wärmemengen ausgekoppelt werden können. Dieser Wärmetauscher 7 kann, muss aber nicht bei dem erfindungsgemäßen Elektrofilter 1 vorgesehen sein, wie dies beispielsweise aus der Figur 3 erkennbar wird.
  • Nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 7 in Strömungsrichtung 11 ist im Bereich des Überströmkanals 14 eine Elektrode 6 angedeutet, mit der in dem Abgasstrom vorhandene Partikel elektrostatisch aufgeladen werden, bevor sie in der Abscheidekammer 2 in den Bereich der Abscheideeinrichtung 12 eintreten und dort in noch nachstehend beschriebener Weise abgeschieden werden. Bei dem Elektrofilter 1 gemäß Figur 1 wird der Strom des Abgases nach dem Eintreten in den Einlass 9 mehrfach umgelenkt, bevor der Abgasstrom in den Bereich der Abscheideeinrichtung 12 gelangt. Selbstverständlich ist hier auch eine direktere Führung des Abgasstromes ohne diese Umlenkungen denkbar, wie dies ebenfalls aus der Figur 3 zu erkennen ist.
  • Im Bereich der Abscheidekammer 2 ist eine Abscheideeinrichtung 12 aus einer Füllung 3 derart angeordnet, dass sie den gesamten Strömungsquerschnitt in der Abscheidekammer 2 ausfüllt und der Abgasstrom zwangsläufig durch die Abscheideeinrichtung 12 durchtreten muss. Die Füllung der Abscheideeinrichtung 12 kann hierbei beispielsweise aus einer dichten Packung von Spänen oder Wollen aus metallischen Werkstoffen oder dergleichen bestehen, zwischen denen entsprechende Strömungskanäle offen bleiben und damit der Abgasstrom durch die Füllung 3 insgesamt hindurchtreten kann. Nach dem Aufladen der Partikel des Abgasstromes durch die Elektrode 6 haben sich die Partikel derart verändert, dass sie sich bei einer Erdung der Füllung 3 oder bei einer gegengleichen Polarität der Füllung 3 zu der Polarität der Partikel an die Späne der Füllung 3 anlagern können und dort aufgrund elektrischer Anziehungskräfte festgehalten werden. Somit wirkt die Füllung 3 aufgrund ihrer elektrischen Ladung und der Durchströmung des Abgasstromes wie eine Art Filter für die Partikel des Abgasstromes, die im wesentlichen innerhalb der Füllung 3 aufgefangen und zurückgehalten werden.
  • Würde sich beim Betrieb des Elektrofilters 1 diese Durchströmung der Füllung 3 über einen gewissen Zeitraum hin fortsetzen, so würde die Füllung 3 sich mit der Zeit zusetzen und nicht mehr durchlässig sein. Zur Vermeidung dieses Effektes wird oberhalb der Füllung 3 der Abscheideeinrichtung 12 eine Düse 5 derart angeordnet, dass sie eine Reinigungsflüssigkeit wie etwa Wasser in Form eines Sprühfeldes 4 in Richtung auf die Abscheideeinrichtung 12 abgibt und diese Reinigungsflüssigkeit unter Schwerkraftwirkung durch die Füllung 3 der Abscheideeinrichtung 12 hindurch fließt und am unteren Ende der Abscheideeinrichtung 12 wieder austritt. Auf dem Weg durch die Füllung 3 wird die Reinigungsflüssigkeit die in der Füllung 3 zurückgehaltenen Partikel von der Füllung 3 abwaschen und damit die Füllung 3 abreinigen und die Partikel über die Kanäle zwischen den zum Beispiel Spänen der Füllung 3 mit sich fortschwemmen. Nach dem Austreten aus der Füllung 3 fließt die Reinigungsflüssigkeit in den unteren Bereich des Elektrofilters 1 und kann über die Abläufe 8 aus dem Elektrofilter 1 austreten. Hier kann die Reinigungsflüssigkeit beispielsweise wieder aufgefangen und gereinigt wieder der Düse 5 zugeführt werden, ebenfalls ist es denkbar, etwa bei Verwendung von Wasser als Reinigungsflüssigkeit die Reinigungsflüssigkeit direkt oder nach einer Abreinigung der Partikel dem Abwassersystem zuzuführen.
  • Nach dem Durchtreten der Abscheideeinrichtung 12 und des Sprühfeldes 4, in dem noch einmal eine gewisse Restreinigung des Abgasstromes von verbliebenen Partikeln erfolgen wird, tritt der gereinigte Abgasstrom in Strömungsrichtung 11 aus dem Auslass 10 wieder aus.
  • In Figur 2 ist eine Modifikation des Elektrofilters 1 der Figur 1 insofern dargestellt, dass die Durchströmungsrichtung 11 des Abgasstromes durch den Elektrofilter 1 umgekehrt verläuft und der Abgasstrom in Richtung der Sprühwirkung der Düse für das Sprühfeld 4 die Abscheideeinrichtung 12 durchtritt. Ansonsten bleibt die Funktion des Elektrofilters 1 wie schon beschrieben.
  • In Figur 3 ist eine Modifikation des Elektrofilters 1 der Figur 1 insofern dargestellt, dass der Elektrofilter 1 ohne einen Wärmetauscher 7 ausgebildet ist und daher im wesentlichen nur aus der Abscheidekammer 12 mit der darin angeordneten Abscheideeinrichtung 12 besteht. Auch hier ist die Funktion analog zu dem in Strömungsrichtung 11 hinteren Teil des Elektrofilters 1 der Figur 1.
  • In Figur 4 ist eine Modifikation des Elektrofilters 1 der Figur 1 insofern zu erkennen, dass die Füllung 3 der Abscheideeinrichtung 12 nicht mehr aus geometrisch unbestimmten Bestandteilen wie etwa Spänen besteht, sondern aus einer parallelen Anordnung von einzelnen Platten 13 besteht, die zwischen sich entsprechend schmale Kanäle zum Durchtreten des Gasstromes des Abgases offen lassen. Hierbei sind die Platten 13 analog zu den Spänen der Füllung 3 elektrisch geladen oder geerdet und wechselwirken in schon beschriebener Weise mit den Partikeln des Abgases. Durch die große Oberfläche der Platten 13 können sich entsprechend viele Partikel auf den Oberflächen der Platten 13 beim Durchtreten der Abscheideeinrichtung 12 der Figur 4 ablagern und in schon beschriebener Weise durch das Sprühfeld 4 wieder abgereinigt werden.
    • Sachnummernliste
    • 1
    - Elektrofilter
    2
    - Abscheidekammer
    3
    - Füllung
    4
    - Sprühfeld
    5
    - Düse
    6
    - Elektrode
    7
    - Wärmetauscher
    8
    - Ablauf
    9
    - Einlass
    10
    - Auslass
    11
    - Strömungsrichtung
    12
    - Abscheideeinrichtung
    13
    - Platten
    14
    - Überströmkanal

Claims (31)

  1. Elektrofilter (1) zur Abgasreinigung und/oder Wärmerückgewinnung, insbesondere auch zur Abgasreinigung für die Abgase von Biomasse-Feuerungen, bei dem der Elektrofilter (1) eine Abscheidekammer (2) aufweist, durch die das Abgas geleitet wird, wobei im Bereich der Abscheidekammer (2) oder angrenzend an die Abscheidekammer (2) eine Aufladeeinrichtung (6) zur elektrostatischen Aufladung von in dem Abgas befindlichen Partikeln angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Bereich der Abscheidekammer (2) eine entgegen der Ladung der Partikel elektrostatisch aufgeladene oder geerdete Abscheideeinrichtung (12) mit einer im Verhältnis zu ihrem Volumen großen Oberfläche zur Wechselwirkung mit den Partikeln angeordnet ist, die die von der Aufladeeinrichtung (6) elektrostatisch aufgeladenen Partikel durchströmen, wobei eine Abgabeeinrichtung (5) für Reinigungsflüssigkeit den Bereich der Abscheideeinrichtung (12) zumindest periodisch besprüht und die Reinigungsflüssigkeit die an der Oberfläche der Abscheideeinrichtung (12) angelagerten Partikel abreinigt.
  2. Elektrofilter (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideeinrichtung (12) eine Füllung (3) aus elektrostatisch aufladbaren Bestandteilen aufweist, zwischen denen das Abgas hindurch treten und seine vorher elektrostatisch aufgeladenen Partikel abgeben kann.
  3. Elektrofilter (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (3) eine im Verhältnis zu ihrem Volumen große Oberfläche zur Wechselwirkung mit den Partikeln aufweist.
  4. Elektrofilter (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (3) aus einem Haufwerk geometrisch unbestimmt geformter Einzelbestandteile der Füllung (3) gebildet ist.
  5. Elektrofilter (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelbestandteile des Haufwerks in einem derartigen Zustand aneinander grenzen, dass sich eine extern an die Abscheideeinrichtung (12) angelegte elektrostatische Aufladung oder Erdung über das ganze Haufwerk verteilt und im wesentlichen alle Einzelbestandteile der Füllung (3) elektrostatisch aufgeladen oder geerdet sind.
  6. Elektrofilter (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (3) metallische Späne, insbesondere Drehspäne oder dgl., oder metallische Wollen oder dgl. aufweist.
  7. Elektrofilter (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (3) aus einer Schüttung aus elektrostatisch aufladbaren Teilen, vorzugsweise aus elektrostatisch aufladbaren Kunststoffkörpern oder dgl. gebildet ist.
  8. Elektrofilter (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (1) aus metallischen und/oder elektrostatisch aufladbaren Platten (13) oder Körpern geometrisch bestimmter Form gebildet ist.
  9. Elektrofilter (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (13) oder Körper derart in der Abscheideeinrichtung (12) angeordnet sind, dass sie zwischen sich eine Vielzahl von Kanälen zum Durchtritt des Abgases bilden, in denen sich die elektrostatisch geladenen Partikel des Abgases an den gegengleich elektrostatisch geladenen Platten (13) oder Körpern anlagern können.
  10. Elektrofilter (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (3) und/oder die Abscheideeinrichtung (12) unabhängig von dem Rest des Elektrofilters (1) erneuerbar ist.
  11. Elektrofilter (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (3) und/oder die Abscheideeinrichtung (12) in Form einer in ihrer Gesamtheit austauschbaren Einheit, vorzugsweise einer Patrone oder dgl. in die Abscheidekammer (2) einbringbar ist.
  12. Elektrofilter (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (3) den gesamten Durchtrittsquerschnitt der Abscheidekammer (2) ausfüllt und das gesamte Abgas durch die Füllung (3) strömt.
  13. Elektrofilter (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinrichtung (6) in Strömungsrichtung (11) vor der Abscheidekammer (2) angeordnet ist.
  14. Elektrofilter (1) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinrichtung (6) in Strömungsrichtung (11) innerhalb der Abscheidekammer (2) vor der Abscheideeinrichtung (12) angeordnet ist.
  15. Elektrofilter (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Düsen (5) derart in der Abscheidekammer (2) angeordnet ist, dass die Reinigungsflüssigkeit in Form von Sprühstrahlen (4) oder nebelartig auf die Abscheideeinrichtung (12) aufgesprüht wird.
  16. Elektrofilter (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinrichtung (6) in Strömungsrichtung (11) innerhalb der Abscheidekammer (2) hinter den Düsen (5) angeordnet ist.
  17. Elektrofilter (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsflüssigkeit nach dem Aufsprühen, vorzugsweise unter Schwerkrafteinfluss, im wesentlichen alle Einzelbestandteile der Füllung (3) benetzt und dort angelagerte Partikel des Abgases löst und abführt.
  18. Elektrofilter (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien der Füllung (3) zur Reinigung von aggressiven Abgasen derart ausgestaltet sind, dass die Füllung (3) aus einem elektrochemisch unedleren Material als der Rest der Abscheideeinrichtung (12) besteht und daher als Opferanode wirkt.
  19. Elektrofilter (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach dem Eintritt in die Abscheidekammer (2) ein Wärmetauscher (7) angeordnet ist, in dem die Temperatur des Abgases gesenkt und/oder ein Teil der in dem Abgas enthaltenen Wärmemenge zurückgewonnen wird.
  20. Elektrofilter (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideeinrichtung (12) für bestehende Abgasanlagen nachrüstbar gestaltet ist.
  21. Verfahren zur Abgasreinigung und/oder Wärmerückgewinnung, insbesondere auch zur Abgasreinigung für die Abgase von Biomasse-Feuerungen, bei dem ein Elektrofilter (1) eine Abscheidekammer (2) aufweist, durch die das Abgas geleitet wird, wobei im Bereich der Abscheidekammer (2) oder angrenzend an die Abscheidekammer (2) eine Aufladeeinrichtung (6) zur elektrostatischen Aufladung von in dem Abgas befindlichen Partikeln angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die von der Aufladeeinrichtung (6) elektrostatisch aufgeladenen Partikel durch einen Bereich der Abscheidekammer (2) geleitet werden, in dem eine entgegen der Ladung der Partikel elektrostatisch aufgeladene oder geerdete Abscheideeinrichtung (12) angeordnet ist, wobei der Bereich der Abscheideeinrichtung (12) zumindest periodisch durch eingesprühte Reinigungsflüssigkeit besprüht und die an der Oberfläche der Abscheideeinrichtung (12) angelagerten Partikel abgereinigt werden.
  22. Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsflüssigkeit nach dem Durchtreten der Abscheideeinrichtung (12) aufgefangen wird.
  23. Verfahren gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsflüssigkeit in das Abwassernetz eingeleitet wird.
  24. Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsflüssigkeit nach dem Durchtreten der Abscheideeinrichtung (12) aufgefangen und gereinigt wird.
  25. Verfahren gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsflüssigkeit wiederverwendet wird.
  26. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung der Füllung (3) automatisch zeitgesteuert erfolgt.
  27. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass als Reinigungsflüssigkeit Wasser verwendet wird.
  28. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsprühen der Reinigungsflüssigkeit in Strömungsrichtung (11) des Abgases durch die Füllung (3) erfolgt.
  29. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsprühen der Reinigungsflüssigkeit gegen die Strömungsrichtung (11) des Abgases durch die Füllung (3) erfolgt.
  30. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsprühen der Reinigungsflüssigkeit im Kreuzstrom oder im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung (11) des Abgases durch die Füllung (3) erfolgt.
  31. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas vor und/oder nach dem Eintritt in die Abscheidekammer (2) einen Wärmetauscher (7) durchläuft, in dem die Abgastemperatur gesenkt und/oder ein Teil der in dem Abgas enthaltenen Wärmemenge zurückgewonnen wird.
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