EP3064276A2 - Heizkessel - Google Patents

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EP3064276A2
EP3064276A2 EP16155685.7A EP16155685A EP3064276A2 EP 3064276 A2 EP3064276 A2 EP 3064276A2 EP 16155685 A EP16155685 A EP 16155685A EP 3064276 A2 EP3064276 A2 EP 3064276A2
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insulator
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gas flow
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Ernst Gerlinger
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GERLINGER, RAIMUND
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    • F23J2217/10—Intercepting solids by filters
    • F23J2217/102—Intercepting solids by filters electrostatic

Definitions

  • the invention relates to a heating boiler having an electrostatic precipitator provided in an exhaust gas flow passage and comprising a discharge electrode disposed in the exhaust flow passage and a collector electrode formed by the passage walls.
  • the invention is therefore based on the object, a boiler of the type described above in such a way that the degree of separation of the electrostatic precipitator can be improved.
  • the invention achieves the stated object by providing flow plates distributed within the exhaust gas flow channel over the channel length, which flow inclined to the channel axis over the channel cross section and have the spray electrode receiving flow openings for the exhaust gases.
  • the distributed over the channel length provided flow plates cause turbulence in the exhaust stream, the relative residence time increase the exhaust gases in the electrostatic precipitator and thus improve the degree of separation.
  • the flow sheets when the flow sheets are arranged to contact the channel walls, the flow sheets themselves form a collector electrode, thereby increasing the effective electrode area for the electrostatic precipitator.
  • the loose against the exhaust gas flow channel flow plates can be applied to the channel walls Abstreifkanten and connected to a running in the direction of the channel axis actuator.
  • the scraping edges abutting the channel walls ensure electrical contact between the flow plates and the channel walls, and on the other hand, the channel walls are cleaned by relative movement of the scraping edges with respect to the channel walls when the actuating drive is actuated.
  • the actuator comprises an actuating linkage, which is connected to the flow plates in the region of the opposite, with respect to the exhaust flow upper and lower scraping edges and engages at least in the region of a scraping edge with play on the flow plates.
  • the spray electrode can be attached to a, outside the exhaust gas flow channel and attached to the actuator connected electrode holder.
  • the part of the spray electrode adjoining the electrode holder may be surrounded by a dust-repellent insulator and a cleaning device may be provided for the insulator, which is provided in the region of the actuating travel of the insulator caused by the actuating drive.
  • this cleaning device may be arranged in the region of the passage of the spray electrode through the frontal wall portion of the exhaust gas flow channel.
  • the cleaning device for the insulator from one or more fins may be formed, which surround the insulator in the region of its implementation by a channel wall.
  • a mechanical vibration unit may be provided for the spray electrode.
  • This vibrating unit can comprise, for example, an actuating arm provided in the region of the cleaning device for the insulator and an, for example, electromagnetic control for this actuating arm.
  • the control for the actuating arm is designed so that the actuating arm abuts with its one end portion of the spray electrode, which can be cleaned by this shaking.
  • a spray electrode as may be used, for example, in a heating boiler according to the invention, be formed by an electrically conductive, wound with a wire round or threaded rod, which at one end of an insulator is surrounded and wherein the wire in the region of the insulator with the round or threaded rod electrically connected and the non-isolating from the insulator part of the lower round or threaded rod is wound at a distance.
  • a boiler according to the invention comprises a Feuerungsretorte 1, an adjoining combustion zone 2 and a burn-out zone 3, which opens into a heat exchanger 4 and an exhaust gas flow channel 5.
  • the exhaust gas flow channel 5 is formed by a leading to a flue gas fan 6 riser.
  • an electrostatic precipitator comprising a discharge electrode 7 arranged in the exhaust gas flow passage 5 and a collector electrode formed by the passage walls 8 of the exhaust flow passage 5.
  • Within the exhaust gas flow channel 5 are distributed over the channel length in the longitudinal direction flow plates 9, which are inclined to the longitudinal axis of the exhaust gas flow channel 5, extend over the cross section of the exhaust gas flow channel 5 and have flow openings 10 for receiving the spray electrode 7.
  • the flow plates 9 are loose against the exhaust gas flow channel 5 and form abutting the channel walls 8 stripping edges 11, 12.
  • the flow plates 9 are connected to a running in the direction of the channel axis and an actuating linkage 13 having actuator.
  • the actuating drive and thus of the actuating linkage 12 therefore, the flow plates 9 with the scraping edges 11, 12 are moved relative to the channel walls 8 of the exhaust gas flow channel 5, so that with the help of the scraping edges 11, the channel walls 8 can be cleaned.
  • the actuating linkage 13 may be connected to the flow plates 9 in the region of the opposite, with respect to the exhaust gas flow upper scraping edges 12 and lower scraping edges 11, wherein the actuating linkage 13 at least in the region of a scraping edge 11, 12, for example, in the lower region of the scraping edge 11 with play on the flow plates 9 attacks.
  • the flow plates 9 are tilted transversely to the longitudinal axis of the exhaust gas flow channel 5 upon actuation of the actuating drive, so that the scraping edges 11 and 12 are pressed against the channel walls 8 of the exhaust gas flow channel 5.
  • the spray electrode 7 extending within the flow openings 10 for the exhaust gases may be fastened to an electrode holder 14 arranged outside the exhaust gas flow channel 5 and connected to the actuating linkage 13 of the adjustment drive.
  • the adjoining the electrode holder 14 part of the spray electrode 7 may be surrounded by a dust-repellent insulator 15, wherein the insulator 15 with its end facing away from the spray electrode 7 forms a connection for a high-voltage connection 16.
  • a cleaning device 19 may be provided in the region of the adjustment path of the insulator 15, preferably in a passage opening 18 provided in the end face 17 of the exhaust gas flow channel 5, in the region of the adjustment path.
  • This cleaning device 19 may advantageously be formed from one or more lamellae 20, the insulator 15 in the Region of the passage opening 18 of the end face 17 of the exhaust gas flow channel 5 enclose.
  • the cleaning device 19 may be provided with a vibrating unit 21, which is composed of an electromagnetic drive 22 and an actuating arm 23.
  • the actuating arm 23 strikes with its one end portion of the spray electrode 7, which can be cleaned by this shaking.
  • the spray electrode 7 may be formed by an electrically conductive, wound with a wire 24 round or threaded rod.
  • the round or threaded rod 24 spirally and at a distance surrounding wire 25 is conductively connected in the region of the insulator 15 with the round or threaded rod 24 via a connecting sleeve 26.
  • one or more spacers 27 may be provided for the wire 25 on the threaded rod.
  • the wire 25 may be formed as a square wire, wherein the edges of the square wire cause a local maximization of the electric field strength.

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Abstract

Es wird ein Heizkessel mit einem in einem Abgasströmungskanal vorgesehenen elektrostatischen Abscheider beschrieben, der eine im Abgasströmungskanal angeordnete Sprühelektrode und eine durch die Kanalwände gebildete Kollektorelektrode umfasst. Um den Abreinigungsgrad des elektrostatischen Abscheiders zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass innerhalb des Abgasströmungskanals über die Kanallänge verteilt Strömungsbleche vorgesehen sind, die sich zur Kanalachse geneigt über den Kanalquerschnitt erstrecken und die Sprühelektrode aufnehmende Strömungsöffnungen für die Abgase aufweisen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizkessel mit einem in einem Abgasströmungskanal vorgesehenen elektrostatischen Abscheider, der eine im Abgasströmungskanal angeordnete Sprühelektrode und eine durch die Kanalwände gebildete Kollektorelektrode umfasst.
  • Zur Reinigung der Abgase eines Heizkessels ist es bekannt ( DE 20 2010 016 019 U ) innerhalb eines Heizkessels im Abgasströmungskanal einen elektrostatischen Abscheider vorzusehen. Dieser elektrostatische Abscheider wird durch eine im Abgasströmungskanal angeordnete Sprühelektrode und eine durch die Kanalwände gebildete Kollektorelektrode gebildet. Nachteilig ist daran allerdings, dass zufolge der Anordnung im Heizkessel eine Abreinigung der die Kollektorelektrode bildendeten Kanalwände und der innerhalb des Abgasstromkanals verlaufenden Sprühelektrode erschwert bzw. nur mit hohem Aufwand möglich ist. Darüber hinaus ist bei einer solchen Anordnung der beiden Elektroden des elektrostatischen Abscheiders generell mit einem vergleichsweise geringen Abscheidungsgrad zu rechnen.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass der Abscheidungsgrad des elektrostatischen Abscheiders verbessert werden kann.
  • Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass innerhalb des Abgasströmungskanals über die Kanallänge verteilt Strömungsbleche vorgesehen sind, die sich zur Kanalachse geneigt über den Kanalquerschnitt erstrecken und die Sprühelektrode aufnehmende Strömungsöffnungen für die Abgase aufweisen.
  • Aufgrund dieser Maßnahmen bewirken die über die Kanallänge verteilt vorgesehenen Strömungsbleche Verwirbelungen im Abgasstrom, die relative Aufenthaltszeit der Abgase im elektrostatischen Abscheider erhöhen und somit auch den Abscheidungsgrad verbessern. Sind die Strömungsbleche so angeordnet, dass sie die Kanalwände berühren, so bilden die Strömungsbleche darüber hinaus selbst eine Kollektorelektrode, sodass sich die wirksame Elektrodenfläche für den elektrostatischen Abscheider vergrößert.
  • Um die Abreinigung des elektrostatischen Abscheiders zu ermöglichen, können die gegenüber dem Abgasströmungskanal losen Strömungsbleche an den Kanalwänden anliegende Abstreifkanten bilden und mit einem in Richtung der Kanalachse verlaufenden Stelltrieb verbunden sein. Einerseits stellen die an den Kanalwänden anliegenden Abstreifkanten einen elektrischen Kontakt zwischen den Strömungsblechen und den Kanalwänden sicher, anderseits werden bei einer Betätigung des Stelltriebes die Kanalwände durch eine Relativbewegung der Abstreifkanten gegenüber den Kanalwänden gereinigt. Besonders vorteilhafte Bedingungen für die Abreinigung der Kanalwände ergeben sich, wenn der Stelltrieb ein Betätigungsgestänge umfasst, das mit den Strömungsblechen im Bereich der einander gegenüberliegenden, bezüglich der Abgasströmung oberen und unteren Abstreifkanten verbunden ist und zumindest im Bereich einer Abstreifkante mit Spiel an den Strömungsblechen angreift. Demzufolge kommt es bei einer Betätigung des Betätigungsgestänges zu einem Kippen der Strömungsbleche und der daran ansetzenden Abstreifkanten, sodass letztere gegen die Kanalwände angedrückt werden. Dieser Effekt kann dadurch verstärkt werden, dass das Betätigungsgestänge des Stelltriebes zumindest im Bereich einer Abstreifkante sowohl mit Spiel in Richtung des Betätigungsgestänges als auch mit Spiel quer zum Betätigungsgestänge und zu den Kanalwänden an den Strömungsblechen angreift.
  • Als Voraussetzung dafür, dass gemeinsam mit den durch die Kanalwände gebildeten Kollektorelektroden auch die Sprühelektrode abgereinigt werden kann, kann die Sprühelektrode an einem, außerhalb des Abgasströmungskanals angeordneten und mit dem Stelltrieb verbundenen Elektrodenhalter befestigt sein. In diesem Zusammenhang kann der an den Elektrodenhalter anschließende Teil der Sprühelektrode von einem staubabweisenden Isolator umgeben sein und für den Isolator eine Reinigungsvorrichtung vorgesehen sein, die im Bereich des durch den Stelltrieb bedingten Stellweges des Isolators vorgesehen ist. Beispielsweise kann diese Reinigungsvorrichtung im Bereich des Durchtritts der Sprühelektrode durch den stirnseitigen Wandabschnitt des Abgasströmungskanals angeordnet sein. Bei einer Betätigung des Stelltriebes des Betätigungsgestänges wird somit nicht nur die durch die Kanalwände gebildete Kollektorelektrode über die Abstreifkanten der Strömungsbleche, sondern auch der durch die Reinigungsvorrichtung gleitende Teil des Isolators der Sprühelektrode gereinigt werden.
  • Beispielsweise kann zu diesem Zweck die Reinigungsvorrichtung für den Isolator aus ein oder mehreren Lamellen gebildet sein, die den Isolator im Bereich seiner Durchführung durch eine Kanalwand umschließen.
  • Um neben dem Isolator der Sprühelektrode auch die im Abgasströmungskanal verlaufende Sprühelektrode selbst abzureinigen, kann für die Sprühelektrode eine mechanische Rütteleinheit vorgesehen sein. Diese Rütteleinheit kann beispielsweise einen im Bereich der Reinigungsvorrichtung für den Isolator vorgesehenen Betätigungsarm und eine beispielsweise elektromagnetische Ansteuerung für diesen Betätigungsarm umfassen. Die Ansteuerung für den Betätigungsarm ist dabei so ausgelegt, dass der Betätigungsarm mit seinem einen Endabschnitt an die Sprühelektrode anschlägt, die durch dieses Rütteln gereinigt werden kann.
  • Um den Abscheidungsgrad eines elektrostatischen Abscheiders weiter zu erhöhen, kann eine Sprühelektrode, wie sie beispielsweise bei einem erfindungsgemäßen Heizkessel zum Einsatz kommen kann, durch einen elektrisch leitenden, mit einem Draht umwickelten Rund- oder Gewindestab gebildet sein, der an seinem einen Ende von einem Isolator umgeben ist und wobei der Draht im Bereich des Isolators mit dem Rund- oder Gewindestab elektrisch verbunden und um den nicht vom Isolator umgehenden Teil des unteren Rund- oder Gewindestabs mit Abstand gewickelt ist. Dadurch, dass der um den Rund- oder Gewindestab gewickelte Draht nicht direkt an diesem anliegt, sondern diesen aufgrund seiner eigenen mechanischen Stabilität mit Abstand umgibt, wird die wirksame Oberfläche der Sprühelektrode vergrößert und somit die Abreinigungsleistung verbessert.
  • Besonders vorteilhafte Abreinigungsbedingungen ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn der um den Rund- oder Gewindestab gewickelte Draht ein Vierkantdraht ist, weil es im Bereich der Kanten des Vierkantdrahtes zu einer Erhöhung der elektrischen Feldstärke kommt. Dieser Effekt ergibt sich auch beim Einsatz eines Gewindestabes als Grundelement der Sprühelektrode, weil die Kanten des Gewindeganges des Stabes ebenfalls zu einer Maximierung der elektrischen Feldstärke in deren Bereich führen.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
    • Fig. 1
    einen Schnitt eines erfindungsgemäßen Heizkessels in einer schematischen Darstellung,
    Fig. 2
    den Durchtrittsbereich der Sprühelektrode durch die stirnseitige Kanalwand des Abgasströmungskanals in einem größeren Maßstab und
    Fig. 3
    einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1, ebenfalls in einem größeren Maßstab.
  • Ein erfindungsgemäßer Heizkessel umfasst eine Feuerungsretorte 1, eine daran anschließende Verbrennungszone 2 und eine Ausbrandzone 3, die in einen Wärmetauscher 4 und einen Abgasströmungskanal 5 mündet. Der Abgasströmungskanal 5 wird durch einen zu einem Rauchgasventilator 6 führenden Steigzug gebildet. Innerhalb des Abgasströmungskanals 5 ist ein elektrostatischer Abscheider vorgesehen, der eine im Abgasströmungskanal 5 angeordnete Sprühelektrode 7 und eine durch die Kanalwände 8 des Abgasströmungskanals 5 gebildete Kollektorelektrode umfasst. Innerhalb des Abgasströmungskanals 5 sind über die Kanallänge in Längsrichtung verteilt Strömungsbleche 9 vorgesehen, die zur Längsachse des Abgasströmungskanals 5 geneigt sind, sich über den Querschnitt des Abgasströmungskanals 5 erstrecken und Strömungsöffnungen 10 zur Aufnahme der Sprühelektrode 7 aufweisen. Die Strömungsbleche 9 sind gegen den Abgasströmungskanal 5 lose und bilden an den Kanalwänden 8 anliegende Abstreifkanten 11, 12. Zur Reinigung der Kanalwände 8 sind die Strömungsbleche 9 mit einem in Richtung der Kanalachse verlaufenden und ein Betätigungsgestänge 13 aufweisenden Stelltrieb verbunden. Durch eine Betätigung des Stelltriebes und damit des Betätigungsgestänges 12 können daher die Strömungsbleche 9 mit den Abstreifkanten 11, 12 relativ zu den Kanalwänden 8 des Abgasströmungskanals 5 bewegt werden, sodass mit Hilfe der Abstreifkanten 11 die Kanalwände 8 gereinigt werden können. Um die Abstreifkanten 11 der Strömungsbleche 9 an die Kanalwände 8 anzudrücken, kann damit das Betätigungsgestänge 13 mit den Strömungsblechen 9 im Bereich der einander gegenüberliegenden, bezüglich der Abgasströmung oberen Abstreifkanten 12 und unteren Abstreifkanten 11 verbunden sein, wobei das Betätigungsgestänge 13 zumindest im Bereich einer Abstreifkante 11, 12, beispielsweise im unteren Bereich der Abstreifkante 11 mit Spiel an den Strömungsblechen 9 angreift. Zufolge dieser Maßnahme werden bei einer Betätigung des Stelltriebes die Strömungsbleche 9 quer zur Längsachse des Abgasströmungskanals 5 gekippt, sodass die Abstreifkanten 11 und 12 gegen die Kanalwände 8 des Abgasströmungskanals 5 gedrückt werden.
  • Die innerhalb der Strömungsöffnungen 10 für die Abgase verlaufende Sprühelektrode 7 kann an einem außerhalb des Abgasströmungskanals 5 angeordneten und mit dem Betätigungsgestänge 13 des Stelltriebes verbundenen Elektrodenhalter 14 befestigt sein. Der an den Elektrodenhalter 14 anschließende Teil der Sprühelektrode 7 kann von einem staubabweisenden Isolator 15 umgeben sein, wobei der Isolator 15 mit seinem der Sprühelektrode 7 abgewandten Ende einen Anschluss für eine Hochspannungsverbindung 16 bildet. Für den Isolator 15 kann im Bereich des durch den Stelltrieb bedingten Stellweges des Isolators 15, vorzugsweise in einer in der Stirnseite 17 des Abgasströmungskanals 5 vorgesehenen Durchtrittsöffnung 18, eine Reinigungsvorrichtung 19 vorgesehen sein. Diese Reinigungsvorrichtung 19 kann in vorteilhafter Weise aus ein oder mehreren Lamellen 20 gebildet sein, die den Isolator 15 im Bereich der Durchtrittsöffnung 18 der Stirnseite 17 des Abgasströmungskanals 5 umschließen. Die Reinigungsvorrichtung 19 kann mit einer Rütteleinheit 21 versehen sein, die aus einer elektromagnetischen Ansteuerung 22 und aus einem Betätigungsarm 23 aufgebaut ist. Der Betätigungsarm 23 schlägt mit seinem einen Endabschnitt an die Sprühelektrode 7 an, die durch dieses Rütteln gereinigt werden kann.
  • Um die Reinigungsleistung des erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheiders zu erhöhen, kann die Sprühelektrode 7 durch einen elektrisch leitenden, mit einem Draht 24 umwickelten Rund- oder Gewindestab gebildet sein. Der den Rund- oder Gewindestab 24 spiralförmig und mit Abstand umgebende Draht 25 ist im Bereich des Isolators 15 mit dem Rund- oder Gewindestab 24 über eine Verbindungsmuffe 26 leitend verbunden. Darüber hinaus kann auf dem Gewindestab ein- oder mehrere Abstandshalter 27 für den Draht 25 vorgesehen sein. Zur Erhöhung des Abscheidungsgrades des elektrostatischen Abscheiders kann der Draht 25 als Vierkantdraht ausgebildet sein, wobei die Kanten des Vierkantdrahtes eine lokale Maximierung der elektrischen Feldstärke bedingen.

Claims (9)

  1. Heizkessel mit einem in einem Abgasströmungskanal (5) vorgesehenen elektrostatischen Abscheider, der eine im Abgasströmungskanal (5) angeordnete Sprühelektrode (7) und eine durch die Kanalwände (8) gebildete Kollektorelektrode umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Abgasströmungskanals (5) über die Kanallänge verteilt Strömungsbleche (9) vorgesehen sind, die sich zur Kanalachse geneigt über den Kanalquerschnitt erstrecken und die Sprühelektrode (7) aufnehmende Strömungsöffnungen (10) für die Abgase aufweisen.
  2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüber dem Abgasströmungskanal (5) losen Strömungsbleche (9) an den Kanalwänden (8) anliegende Abstreifkanten (11) bilden und mit einem in Richtung der Kanalachse verlaufenden Stelltrieb verbunden sind.
  3. Heizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stelltrieb ein Betätigungsgestänge (13) umfasst, das mit den Strömungsblechen (9) im Bereich der einander gegenüberliegenden, bezüglich der Abgasströmung oberen und unteren Abstreifkanten (11, 12) verbunden ist und zumindest im Bereich einer Abstreifkante (11, 12) mit Spiel an den Strömungsblechen (9) angreift.
  4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühelektrode (7) an einem, außerhalb des Abgasströmungskanals (5) angeordneten und mit dem Stelltrieb verbundenen Elektrodenhalter (14) befestigt ist.
  5. Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der an den Elektrodenhalter (14) anschließende Teil der Sprühelektrode (7) von einem staubabweisenden Isolator (15) umgeben ist und dass für den Isolator (15) eine Reinigungsvorrichtung (19) vorgesehen ist, die im Bereich des durch den Stelltrieb bedingten Stellweges des Isolators (15) vorgesehen ist.
  6. Heizkessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (19) für den Isolator (15) aus ein oder mehreren Lamellen (20) gebildet ist, die den Isolator (15) im Bereich seiner Durchführung durch eine Kanalwand umschließen.
  7. Heizkessel nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Sprühelektrode (7) eine mechanische Rütteleinheit (21) vorgesehen ist.
  8. Sprühelektrode (7) für einen Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühelektrode (7) durch einen elektrisch leitenden, mit einem Draht (25) umwickelten Rund- oder Gewindestab (24) gebildet ist, der an seinem einen Ende von einem Isolator (15) umgeben ist und wobei der Draht (25) im Bereich des Isolators (15) mit dem Rund- oder Gewindestab (24) elektrisch verbunden und um den nicht vom Isolator (15) umgehenden Teil des unteren Rund- oder Gewindestabs (24) mit Abstand gewickelt ist.
  9. Sprühelektrode (7) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der um den Rund- oder Gewindestab (24) gewickelte Draht (25) ein Vierkantdraht ist.
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