JP2004534651A

JP2004534651A - ガスの静電気式の浄化のための装置並びに該装置の運転のための方法

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Publication number: JP2004534651A
Application number: JP2003513701A
Authority: JP
Inventors: ボロガアンドレイ; ヴェッシャートーマス; パウアハンス−ルドルフ; バウマンヴェルナー
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: US6858064B2; EP1404453A1; WO2003008104A1; JP4217612B2; ATE519541T1; EP1404453B1; DE10132582C1; US20040139853A1

Abstract

ガスの浄化のための装置が、３つの区分から成っており：１．水分飽和された粗ガスのためのイオン化及び主浄化区分が汚れ粒子のためのイオン化装置に続く空間電荷区域であり、２．追加浄化区分が接地された中空電極の区域であり、３．フィルター装置での最終浄化があり、この後に、クリーンガスが下流の大気へ放出される。粒子のイオン化がコロナ放電で行われる。３つの区分から生じる分離された粒子が補集されて、浄化され次いでガス浄化プレセスに再び供給される。管間の中間室を循環されて加熱された冷却媒体が、保持部、ひいては少なくとも１つの高電圧案内部の絶縁のための遮断ガスの加熱のために用いられる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばごみ焼却、冶金過程、化学過程に際して、特に工場で発生する固体若しくは液体の粒子を含む産業上のガスの浄化のための方法及び装置に関する。
【０００２】
特にサブミクロン粒子を含むガスの濾過は、緊急の切実な問題である。従来の装置によるガス浄化の効率は低く不十分なものである。
【０００３】
ガスのサブミクロン粒子の除塵は高いガス速度を必要とし、例えば旋回流若しくは渦流による遠心力を活用する吸塵装置を用いて行われ、著しいエネルギー消費を伴う。静電気による分離においては、電場の数若しくは高圧電極若しくは接地された電極の長さが増大することになる。このことは粒子の静電気電荷のためのエネルギー消費を増大させ、ガス浄化装置の構造を大きくすることになる。加湿式の分離においては、サブミクロン粒子の捕集のために噴霧液容積を増大することになり、かつ水滴とガス流との間の高い相対速度を必要とする。
【０００４】
サブミクロン粒子の捕集のために種々の微細孔フィルター、例えばセラミック、濾過袋若しくは濾紙などが用いられる（米国特許第４０２９４８２号明細書、米国特許第３９９９９６４号明細書、参照）。このような多くの手段の効率はガス流の低い速度によって制限されている。多くの手段では、サブミクロン粒子の捕集が高い圧力差（圧力勾配）を生ぜしめ、このような圧力差はエネルギー消費を増大させることになる。さらに、空気パルスによるフィルターの周期的若しくは連続的な浄化する必要がある。
【０００５】
サブミクロン粒子の捕集はガスを水蒸気で飽和することによって改善される。粒子における水蒸気凝縮、電場での粒子電荷及びガス流による放電が、例えば米国特許第４２２２７４８号明細書、フランス国特許出願公開第２４８３２５９号明細書、ドイツ国特許出願公開第２２３５５３１号明細書、若しくはカナダ国特許出願公開第２００１９９０号明細書に記載してある。
【０００６】
公知の技術手段には種々の欠点があり：
粒子の電荷にとって電極間スペース内でのコロナ放電のための電極の長い装置が用いられる。このような電極機構は高圧を必要として、電荷区域内に電場の不均質な分布しか生ぜしめない。従って、電極間スペースのすべての箇所でのガス内の粒子の有効な電荷が保証されない。
【０００７】
イオン化装置も粒子の電荷のために同様に用いられる。この場合には、必要とされる多数のイオン化装置がガス浄化装置を煩雑にしている。このような高圧イオン化装置は大量の圧縮空気を必要として、従って運転に多くのエネルギーを使用するものである。
【０００８】
水洗浄式のフィルター若しくは吸収装置の使用は、スプレーのための大量の水を必要とし、かつガス浄化装置内の圧力差を増大するものである。
【０００９】
本発明の課題は、ガス浄化のための装置を提供して、該装置によって浄化方法が著しく高い効率で実施できるようにすることである。
【００１０】
前記課題は、請求項１に記載の構成を有するガス浄化装置によって、かつ請求項１０に記載の方法によって解決される。
【００１１】
本発明に基づく装置は、互いにつながっている３つの構成ユニットから成っており、該構成ユニットがガス管路内の技術的に適切な箇所に、それもガスの流れ方向で次のように組み込まれ：
第１の管区分１内にコロナ放電のための静電気式の電荷ユニット若しくは電荷装置が組み込まれており、続く空間内に空間電荷領域が形成され、該空間電荷領域から同名に電荷された粒子が熱的な運動及び電荷反発によって管区分１の内壁へ押されて、そこで中性化され、
続いて第２の管区分２において、前記空間電荷容積から到来するガスが、接地された電極のユニット内で存在する電荷された粒子を分離され、かつ堆積された該粒子が放電され、次いで第３の管区分３内にフィルター装置が配置されており、まだ残留粒子を含むガスが、該フィルター装置内で該残留粒子から完全に解放されて、次いで大気へ放出される。
【００１２】
第１の管区分１内に組み込まれた静電気式の荷電ユニットが流れ方向で次のように形成されており：
周囲にガス管路の内壁に沿って、まずコレクター１１０がガス管路の内壁を流れ下る凝縮水の捕集のために配置されている。次いで、ガス管路の内径の横断面にわたって延びていて接地された電極をプレートの形で配置してあり、該電極が、前記横断面にわたって均一に分配されてガス管路の軸線に対して平行なパーフォレーション若しくはノズルを有している。各ノズルが流れ方向で所定のプレート厚さにわたってまず円錐形に縮小して、次いでリング領域へ移行し、次いで円錐形に拡大している。続いてガス管路の内径の横断面にわたって高圧電極格子１１２が配置されており、該格子に流れ方向と逆向きに電極１１３を装着してあり、該電極が自由な端部に尖端を有していて各ノズル内に突入している。該電極は一方では個別に軸線方向に、即ち所属の管区分の軸線に対して平行に調節可能であり、かつ他方では全体的に格子１１２と一緒に横方向及び軸線方向に調節可能である。高圧格子１１２は、少なくとも１つの貫通案内部を介して所定位置に保持されている。
【００１３】
第２の管区分２内に組み込まれていてかつ接地された電極２１２から成るユニットが次のように形成されており：
該接地された電極２１２のユニットが管区分２を満たす管の管束であり、該管束の管の縦軸線が管区分２の軸線に対して平行に位置している。該管は導電性の材料若しくは非導電性でガス不活性の材料から成っている。管は互いに接触していない。各管は両方の端面で各穴あきプレートによって、かつ該穴あきプレート間で少なくとも１つの穴あきプレートによって互いに間隔を置いて所定の位置に保持されている。管束が管区分２によって直接に取り囲まれている。両方の端面プレートの穴パターンが管束の横断面と合致している。端面プレートの穴は、管束の管の内径と同じ直径を有している。端面プレート間に配置された少なくとも１つのプレートは同じ穴パターンを有しているものの、穴は管の外径に相当する直径を有している。さらに端面プレート間の単数若しくは複数のプレートは縁部に、管区分内壁２と接触しない領域を有しており、従って該領域によってつながった１つの室部分若しくは室系が形成されている。外側に位置する両方の室がそれぞれ、管区分２の壁内に配置された各接続片を介して冷却媒体回路に接続されている。これによって管束が、冷却媒体と粒子の混在するガスとを接触させることなく冷却可能である。
【００１４】
管束２１２が下流側の端面で導電性の支持体若しくは格子２１１に支えられており、支持体若しくは格子が環状ブラケット若しくは環状突出部２１０を管区分２の壁に導電可能に取り付けられている。
【００１５】
管路壁２から内部へ導かれた水管路が管束２１２の上流側の端面の中央部に向けられている。水管路の端部にスプレーヘッド２２０を取り付けてあり、該スプレーヘッドがスプレーヘッドのスプレー軸線を管路２の軸線と合致させた状態で、管路の横断面に渡り広がり接地された後続の電極２１２のユニットの端面に対して距離を置いて位置しており、これによって周期的なスプレーに際して電極装置の前記端面が水のスプレー円錐体によって完全に覆われ、即ち捕らえられる。該スプレー水２２１によって管２１２の内壁が洗浄されて、堆積していた粒子が洗い流され、かつ湿度若しくは湿り並びに生じた導電性に基づき電気的に中性化されて、出口接続片２３２を介して部分的に排出される。
【００１６】
下流側に続く第３の管区分３内に、流過するガスの濾過のためのユニットが組み込まれている。該管区分内にまず、１つの管路を設けてあり該管路が管区分３の壁から軸線まで延びて、次いで流れ方向に折れ曲がり、かつ軸線に沿って、フィルタによって円筒形に画成された室内に突入している。軸線方向の管部分が１つのカバー３１１を貫通しており、該カバーはフィルターの上流側の端面に取り付けられていて、ガス流が濾過されることなくフィルターの内部へ入り込むことを防止している。該管路の端部領域に、円筒形のフィルター装置の内壁全体へのスプレーのための少なくとも１つのスプレーヘッド３２２が配置されている。
【００１７】
フィルターカバー３１１，３１２が同心的な２つの部分から成っていて、組み込み状態で環状のパン３２４を形成しており、該パンの開口部がガス流に向けられている。該パン内に、該パンの上流側に位置する管区分２からの水滴が受け止められて、接続片３１９を介して排出される。
【００１８】
フィルター装置が管状のフレーム、若しくはケーシング、若しくは保持器３２３から成っており、該フレーム、若しくはケーシング、若しくは保持器の外周に本来のフィルターとしての多孔性の材料が装着されている。
【００１９】
管区分３の内壁とフィルター装置の外壁との間に、環状の空間スペースが形成されており、該空間スペース内を、まだ粒子の混在したガスが流過するようになっている。
【００２０】
フィルター装置が該フィルター装置の下流側の端面で、管区分３の壁に設けられた環状の突出部３１４に装着されており、該突出部が同時にスプレー水３２０の一部分の受け止めのための環状のパンを形成しており、該スプレー水が管区分３の壁に設けられた接続片３１７を介して排出される。フィルターがカバーと一緒に、下流側のブラケット若しくは突出部３１４と上流側のブラケット若しくは突出部３１３との間に締め込まれている。フィルターを通されて粒子から解放されたガスが、浄化されたガスとして管区分の下流側の底部の開口を通って下流の外部、即ち大気へ流出する。
【００２１】
請求項２に記載の構成は、請求項１に記載の構成に対して第２の区分で異なっている。該構成では管束が導電性若しくは非導電性の材料から成る接地された電極２１２、即ち管区分２の横断面を満たす互いに平行な管２１２の管束によって形成されており、該管束の管は無秩序であり、即ち互いに接触したり、接触しなかったりしている。このような管束が、接地された支持体若しくは格子２１１に載せられて、そこで位置決めして固定されている。請求項１の構成とは逆に、個別の管壁は両側で流過され、即ちさらに追加的に浄化すべきガスが個別の管内をも、管の外周に沿っても流れることになる。これによって、粒子のための堆積面及び電気的な中立化が著しく、請求項１の管区分２の構成の二倍にも達する。管２１２の間には冷却媒体は供給されず、それというのは冷却媒体の循環のための室が形成されていないからである。管が外側と内側とで機械的に異なって負荷されることはなく、従って著しく薄くされ得る。管２１２の壁厚さｄwsを管の直径Ｄ2に関連して０．０１Ｄ2＜ｄws＜０．１Ｄ2の範囲に保つと十分である。
【００２２】
請求項３乃至９に有利な手段が示してあり：
高圧格子１１２が１つの貫通案内部１１７を介して、若しくは管区分の周囲に均一に分配された複数の貫通案内部１１７を介して高圧源に接続されている（請求項３）。１つの貫通案内部若しくは複数の貫通案内部が絶縁作用の維持のために遮断ガス１１６によって貫流されるようになっている（請求項４）。
【００２３】
接地された電極２１２のセット若しくはユニットを成す管２１２の外面及び／又は内面が拡大されて、一方で効果的な冷却を行い、他方で大きな堆積面を形成している（請求項５、６及び７）。
【００２４】
ガス流内を連行される汚れの効果的な分離のために、管内に螺旋状の装置を組み込んであり、該装置がガス流に旋回運動若しくは螺旋運動を生ぜしめ、これによって遠心力が生ぜしめられる（請求項８）。
【００２５】
接地された電極の底部で支持体を介して部分的に縁部に達した排水が、同じく放出されて、かつ浄化のために供給されるようになっている（請求項９）。
【００２６】
請求項１０に記載の方法は次のような段階で行われ：
ガスを装置内へ導入する前に、該ガスが冷却されかつ水蒸気で飽和される。
ガス流４が凝縮水コレクター１１０を介して、それぞれ狭い中間区分を有するノズルを備えて接地されたプレート１１１を通って、ノズルの円錐形に広がる出口領域で、該ノズル出口と該出口内へ突入する高圧電極尖端１２２とによって形成された電極中間室内に流入して膨張し、該電極中間室内でエールゾル粒子が静電気によって電荷される。ガス流内の電荷されたエールゾル粒子の一部分が、ガス流の引き続く領域での空間電荷の作用下で、電荷された粒子と該領域の内壁における電荷されたエールゾル堆積物との間の静電気の反発力によって放電される。
【００２７】
ガス流が、接地された中空の電極内を通されて、電荷されたエーロゾルが該電極の表面に堆積される。次いでガス流が管状のフィルター装置と管路の壁との間の環状領域内に導かれて、フィルターの多孔性の材料を通して押し出され、その際に、電荷された粒子がフルター材料に依存してフィルター材料に程度の差こそあれ完全に堆積若しくは付着される。このようにして浄化されたガスが下流の大気内へ放出される。フィルター装置が、連続的若しくは周期的に内部でのスプレーヘッドからの吹き付けによって洗浄され、即ちフィルター織物に付着した粒子がスプレー水で洗い出される。
【００２８】
付加的な段階として、ガス流が管束内へ流入する前に、該管束が上流側から水をスプレーされる（請求項１１）。
【００２９】
管束の管を通って流れるガス流が、管束内中間室を通って流れる冷却媒体によって冷却され、かつ、各管内壁上に堆積されている電荷された粒子が、管束の管の内壁へ上流側から給水することによって除去される。ガス流に管内で螺旋状の装置によって旋回運動若しくは回転運動を与えることによって、連行されれている粒子が付加的に遠心力によって外側へ、ひいては管の内壁へ押されて、堆積させられ、電気的に中性化され、次いで洗い流される（請求項１３）。
【００３０】
有効なガス浄化が、接地された電極の洗浄のために水を連続的にスプレーすることなしに、低い圧力差及び静電気電荷のための少ないエネルギー消費で達成され、この場合、連続的なスプレーが容易に中止される。
【００３１】
装置のモジュール式の構成原理及び小さい構成寸法は、装置を既存のガス洗浄装置の改良のために使用して、サブミクロン粒子のガス洗浄の効率を高めることに役立つ。構成部材が洗浄すべきガスに関して耐腐食性の軽い材料から製造されている。
【００３２】
スプレー水若しくは汚れ水の再循環は、排水若しくは下水設備に対する排水の問題を解決し、排水を著しくわずかな量に削減するものである。
【００３３】
接地された電極若しくはプレートの端面にわたって分配されて入口を円錐形に縮小されかつ出口を円錐形に拡大されたノズルは、凝縮水をともなう飽和されたガスの加速及び膨張の効果を生ぜしめ、従って帯電された運動の小さい粒子の大きさ及び数が増大される。これによって、空間電荷区域の電荷容積密度が高くなり、装置の接地された構成部材へのガス流による粒子の放電が保証される。
【００３４】
要約すると、本発明の装置及び該装置の運転の方法によって次の利点が得られ：
装置がモジュール式に形成されており、
装置の寸法及び重量が小さく、
構成部材が粗ガス若しくは汚れたガスに対して耐腐食性の材料から成っており、
サブミクロン粒子のガスの効果的な浄化、
ガス内に存在する粒子の静電気電荷のためのエネルギー消費が低く、
装置内の圧力差が小さく、
電極及びフィルターの洗浄のための水の持続的なスプレーが不要であり、
装置の３つの管区分からの補集された排水が浄水されて、再び装置の運転に利用される。
【００３５】
次に装置の有利な実施例を図面に示して詳細に説明する。
【００３６】
管束２１２の流れ側に向けられた端面が、電荷装置の高圧電極１１２から、接地された電極若しくはプレートの直径Ｄの１．５乃至５倍の距離を有している。ガス管路１、２若しくは３の内径Ｄは大部分の領域で０．１と１０ｍ／secとの間、有利には０．５と２ｍ／secとの間の速度を可能にするようになっている。このことは流体工学によって周知である。従って、寸法は処理量及び速度に依存して規定される。接地された電極２１２、即ち管２１２の長さは所定のパラメータＤから次のように規定され：
０．５Ｄ＜Ｌ＜５Ｄ。
【００３７】
ガスの静電気浄化のための装置が図１の実施例では流れ方向で見て、電荷装置１を備えた第１の管区分１、１つの束の管２１２によって形成された続く管区分２及び、フィルタ装置を備えた第３の管区分３から成っている。ガス流が、負荷された祖ガスの、第１の管区分１の始端部での流入を矢印４によって示され、浄化されたガスの、第３の管区分３の出口での流出を矢印５によって示されている。管区分１，２，３が図示の実施例では円形の横断面を有しているものの、方形の横断面で実施されてよい。
【００３８】
装置内への入口で、それも静電気式の電荷装置１の上流側で内壁に、リング状のコレクター１１０が、管路供給部に沿って流れ下る凝縮水の捕集のための、ひいては後続の静電気式の電荷装置の保護のために装着されている。捕集された凝縮水が、接続部１１８を介して再処理のために導出される。
【００３９】
電荷装置１の接地された電極１１１が、導電性材料、例えば黒鉛若しくは機械的に適当な耐食性の金属、例えば高級鋼から成る管区分１の内径にわたって延びるプレートである。プレートが管区分１の横断面にわたって均一に分配されたノズルを備えていて、流れ方向で見て次のような構造部分を有しており：
円錐形に縮小する入口１２０、円筒形の圧縮区域、胴部、次いで円錐形に拡大する出口１２１である。３つの各構造部分、即ち入口、胴部、及び出口は互いに連続して連なっていて、入口と出口とが互いに同じ長さで若しくは異なる長さであり、ここでは入口が短くなっている。ノズルの数及び直径が、処理プロセスの条件、浄化すべきガスの体積、エールゾルの効果的な荷電のための条件、電荷装置１内の最小の圧力勾配に依存している。同様の出力の別のノズル形状も同じく適している。
【００４０】
高圧で負荷可能な格子１１２が続いていて、管区分１の横断面にわたって延びている。格子は１つの貫通案内部１１５若しくは周囲に分配された複数の貫通案内部１１５に保持されており、該貫通案内部を介して格子１１２が横方向へ限定的に移動させられ得るようになっている。該貫通案内部のうちの１つが、外側の給電網装置（図示せず）と格子１１２との間の高圧接続部として用いられている。すべての貫通案内部１１５は接続片１１を介して遮断ガス１１６を供給されて、内部への貫通案内部の貫通部に電気的に一定に規定された状態を生ぜしめるようになっている。遮断ガス１１６は通常は温度調節されているものの、必須ではない。
【００４１】
高圧格子１１２は粗い目であり、少なくとも結合点が接地されたベースプレートのノズル装置のパターン内にあり、ノズルと合致する結合点に電極１２２がねじ固定されてガス流と逆向きに突出している。各電極１１３が自由な先端１２２でノズルの出口１２１内に突入している。電極格子１１２は装着された電極１１３を含めて、軸線方向及び横方向に移動可能若しくは調節可能である（図１乃至図４、参照）。電子格子は前放電電圧の高さ及び電極間室の領域内の流れ密度を規定しており、該領域で粒子電荷が生じる。高圧を最小に印加した状態での最小の流れ密度は、ノズルの断面内での電極１１３の先端１２２の位置に依存している。ノズルの円錐形の出口１２１内での電極先端１２２の軸線方向の位置が個別の調整可能である（図２、参照）。電極格子１１２の下流側に、イオン化された粒子／エーロゾルによって形成された空間電荷容積を接続してあり、該空間電荷容積が長手方向で高圧格子１１２から管区分２の周壁に設けられた横壁部分まで延びている。
【００４２】
管束から成る接地された電極２１２を備えた管区分２（図１の中央部及び図５の装置２、参照）が、格子１１２から下流側へ１．５乃至５Ｄの距離を置いて組み込まれており、この場合にＤはガス管路１，２，３の内径及び、接地された電極１１１の前に述べた寸法パラメータである。接地された管束２１２の配置のための１つの実施例が、図５の下方部分に示してある。管２１２の内径は管内に層状のガス流を生ぜしめるようになっている。管２１２、並びに管区分１乃至３の壁が導電性の材料、例えば黒鉛、若しくはプロセスにとって不活性の高級鋼、VA、或いは非導電性の材料、例えばPP、PVC、PVDF、GFKから成っていてよく、かつ剛性若しくはフレキシブルであってよい。管形電極２１２の数量及び直径は、電荷された粒子の電極内壁２１２への有効な堆積を保証しかつ管装置内の最小の圧力差を維持するための条件に依存している。
【００４３】
管２１２の束が、管２１２の内径と同じ寸法の穴を有する２つの穴あきプレート２１３間に締め付けられていて、各管に自由な貫通路を生ぜしめるようになっている。さらにここでは管束２１２が、管２１２の外径と同じ寸法の穴を有する別の３つの穴あきプレート２２２を貫通している。３つの穴あきプレート２２２は外側の両方の穴あきプレート間に等間隔で位置決めされていて、縁部領域の所定の箇所に１つの凹み部を有しており、これによって外側の両方の穴あきプレート２１３間に１つの室部分が形成され、該室部分を冷却媒体が蛇行状に流過させられる。外側の両方の室が、管区分２の壁にそれぞれ接続片２１５，２１７を有しており、該接続片を通して導入及び導出されて、管２１２の外壁から熱を受け取る。このような冷却がガス浄化の効果を高める。冷却媒体として気体、例えば周囲温度の空気を用いると、熱せられた排気２１６が絶縁空気若しくは遮断空気として役立てられ得る。
【００４４】
穴あきプレート２１３，２２２を備えた管束２１２が下流側の端面で支持体２１１に載せられており、該支持体が図示の実施例では互いに網状に延びる金属ワイヤから成る格子である。該装置全体がアース電位にあり、若しくは接地されている。
【００４５】
管区分２内の帯電した粒子の放電の作用を高めるために、ガス流が回転させられる。ここではガス流は各管２１２内に組み込まれた螺旋体２２９によって螺旋運動若しくは渦巻き運動させられる（図６、参照）。螺旋体２９９がここではそれぞれロッド２３０によって軸線方向で保持されている。
【００４６】
スプレーヘッド２２０が電荷ユニット１と接地電極２１２のユニット２との間のガス案内部に組み込まれている。スプレーヘッドは、スプレー水円錐が管束２１２の上流側の端面若しくはそこの穴あきプレート２１３を完全に覆うように配置されている。所定間隔での若しくは周期的な水スプレーがガス温度を低下させて、接地された管２１２の内側の表面の湿し及び浄化を保証し、その結果、帯電したエールゾル粒子の捕集を改善する。スプレーのための水が接続片２１９を介して管路によって供給され、該管路の端部にスプレーヘッド２２０が組み付けられている。もちろんスプレーは連続的に行われてよい。
【００４７】
図５の左側の装置１が、管束の冷却なしにガスの追加浄化のための構造部分を示しており、装置２内に設けられた流れ室が存在しておらず、従って管が両側、即ち内側と外側を、空間電荷区域から到来する追加浄化すべきガスによって流過され、まだ存在する帯電した粒子がほぼ完全に堆積して、電気的に中性化される。装置１では管２１２が互いに接触していてよい。装置２では、管は、流れ室を形成してすべての管の周囲を洗うために互いに接触していてはならないものの、冷却媒体の流れを可能できる程度に互いに著しく接近していてよい。
【００４８】
下流側で管区分３内にフィルター装置が組み込まれている。本来のフィルター部材３１０が多孔性の材料から成っており、該多孔性の材料が管状の導電性の格子ケーシングをスリーブ状に取り囲んでいる。フィルター保持器３２３の外径が管区分３の壁の内径よりも小さくなっており、従って、リング状の中間室が形成されている。多孔性のフィルター部材３１０を含む格子ケーシング３２３の上流側の端面に、中央の開いたフィルターカバー３１１を配置してあり、該フィルターカバーが該端面と同一面を成していて環状のパン（槽）を形成している。フィルターカバー３１１は中央をカバー３１２で閉鎖されており、該カバーの中央を、管区分３の壁内の接続片３２１から到来する水供給管路が貫通している。ガス流及び格子２１１からの水滴がフィルターカバーに受け止められて、管区分３の接続片３１９を介して若しくは管区分３の周囲に均一に設けられた接続片を介して導出される。
【００４９】
フィルター保持器３２３はフィルター周壁３１０を含めて、リング３１５上に装着されていて、該リングの環状のカラー部若しくは突出部３１４と管区分３の出口で該管区分の内壁とによって該内壁に沿って形成された環状パン内に配置されている。前記突出部及び、カバー３１２から延びて周囲に均一に分配された少なくとも３つの突出部３１３のための支え部によって、本来のフィルター装置がまとめられて、位置決めされる。管区分３内のこのようなフィルター構造によって、ガス流がもっぱら環状の中間室を介してフィルター部材３１０を通って流過し、フィルター部材内に粒子を捕集して堆積させて、これによって浄化された状態で格子ケーシングの内部から出口へ環状の突出部を経て流出する。
【００５０】
軸線に沿って延びる導管の端部区分のスプレーヘッドから流出する水がフィルターの内壁に吹き付けられて、内壁に付着した粒子を洗い流し、該粒子が濾過液として環状のパン内に捕集される。濾過液が濾過液出口３１７を介して排出される。
【００５１】
電気的な分布図に示してあるように、電荷装置電流Ｉladeが、ここでは黒鉛から成る接地された電極１１１を介して流れるイオン化電流Ｉerde、管区分１の電荷区域からの主分離のための中立化された電流Ｉaerosol I、管セット２１２内での追加分離のための中立化された電流Ｉaerosol II、及びフィルター３１０／３２３内での最終分離のための中立化された電流Ｉaerosol IIIに分割され、即ち（図１、参照）、
Ｉlade＝Ｉerde＋Ｉaerosol I＋Ｉaerosol II＋Ｉaerosol III 。
装置内の電気的な接触が良好に行われて、浄化を効率的に維持しかつ装置自体を安全に保たれねばならない。
【００５２】
フィルタケーシング３２３は円筒形でも方形でもよい。他の幾何学形状も効果を損なわないかぎりにおいて使用可能である。液体及び／又は固体のサブミクロン粒子を含むガスの静電気式の浄化のための装置は、浄化されて捕集された排水の浄化及び再使用のための装置から供給を受けるようになっていてよい。排水浄化のためのこのような装置は標準装備を含んでいる。該装置は図１には示されていない。ガス管路はリング状若しくは方形の横断面を有していてよい。他の幾何学形状も、効果的な機能を生ぜしめるかぎりにおいて用いられる。
【００５３】
実験が、装填量３６ｋｇ／ｈの木材を燃焼させて得られた３２０ｍN3／ｈの量のガスで行われた。ガス流が、冷却されかつ水蒸気で飽和されて、次いで５０℃で静電気式の浄化のための装置内に導入される。粒子・質量濃度が４０〜６０ｍｇ／ｍ3である。上流及び下流のガス流内の粒子濃度のグラフは、ガス浄化装置の使用によってガス流内のサブミクロン粒子濃度の著しい減少が、それも９５〜９９％で達成されることを示している。効果が、粒子帯電のための低いエネルギー消費、即ちほぼ３０〜５０Ｗ、最小の圧力差、即ち＜３００Pa、及び絶縁空気送風出力１５Ｗにある。印加された電圧の極性は負であった。装置の輪郭寸法は高さが１２００ｍｍで、内径が３６０ｍｍである。実験中は水を付加的にガス流内へスプレーすることはなかった。装置の接地された電極のセルフクリーニングが生じていた。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】装置全体の断面図
【図２】電荷装置を備えた管区分を示す図
【図３】接地された電極のパーフォレーション若しくはノズルを示す図
【図４】電荷装置の高圧電極を示す図
【図５】接地された中空電極を備えた管区分を２つの構造で示す図
【図６】接地された電極の例を示す図
【図７】入口及び出口での粒子の濃度分布の実験で得られた経過を示す図
【符号の説明】
【００５５】
１管区分：
１１０コレクター、１１１電極、プレート、１１２高圧電極、１１３電極、１１４貫通案内部、１１５高圧、１１６遮断ガス、１１７接続片、１１８接続片、１１９排水、１２０ノズル、円錐状の部分、１２１ノズル、円錐状の部分、１２２電極尖端、１２３調節ねじ、１２４保持アーム、１２５突出部、張り出し部、１２６壁、
２管区分：
２１０突出部、２１１支持体、格子、２１２電極、管、２１３端面プレート、２１４冷却媒体、２１５接続片、２１６冷却媒体、２１７接続片、２１８スプレー水、２１９接続片、２２０スプレーヘッド、２２１スプレー噴流、２２２穴あきプレート、２２３内壁、２２４外壁、２２５ガス流、２２６管壁、２２７流れ室、２２８平面、２９９螺旋体、つる巻体、２３０軸、２３１排水、２３２接続片、
３管区分：
３１０部材、フィルター、３１１カバー、３１２カバー、３１３突出部、３１４突出部、３１５リング、フィルター底部、３１６排水、３１７接続片、３１８排水、３１９接続片、３２０スプレー水、３２１接続片、３２２スプレーヘッド、３２３フレーム、格子、３２４パン
４粗ガス、粗ガス入口、
５クリーンガス、クリーンガス出口

Claims

ガスの静電気式の浄化のための装置であって、流れ方向で、
Ａ）第１の管区分（１）内に組み込まれたコロナ放電のための静電気式の電荷ユニット若しくは電荷装置を有しており、電荷ユニット若しくは電荷装置を、電荷された粗ガス（４）が流過して、主浄化のための空間電荷容積を形成しており、
Ｂ）続いて第２の管区分（２）内に配置されていて追加浄化のための接地された電極群から成るユニットを有しており、
Ｃ）続いて第３の管区分（３）内に配置されていて流過するガスの濾過による最終浄化のためのユニットを有しており、
第１の管区分（１）内に組み込まれた静電気式の荷電ユニットが流れ方向で次のように形成されており：
ガス管路の内壁に沿ってリング状に、コレクター（１１０）がガス管路の上流側に位置する内壁からの凝縮水の捕集のために配置されており、
ガス管路の内径の横断面にわたって、接地された電極（１１１）を配置してあり、該電極が、前記横断面の中央の領域にわたって均一に若しくは管区分の軸線に対して回転対称的に分配されていて、前記軸線に対して平行な貫通部若しくはノズルを有しており、該貫通部若しくはノズルがそれぞれ流れ方向で円錐形に縮小する区分、これに続いて円形リング状の区分、及びこれに続いて円錐形に拡大する区分を有しており、
周囲に均一に分配された少なくとも３つの貫通案内部（１２４）を介して保持された状態で、前記接地の電極（１１１）に対して平行にかつ中央に高圧負荷可能な格子（１１２）が配置されており、該格子の結合点に、尖端を有する電極（１１３）を軸線方向調節可能に前記パーフォレーション若しくはノズルのパターンで配置してあり、該電極がガス管路の軸線に対して平行に向けられており、該電極の尖端（１２２）が流れ方向と逆向きにそれぞれ、各パーフォレーション若しくはノズルの円錐形に開く部分（１２１）内に突入しており、続いて管区分（１）内に所定の容積が空間電荷のための金属性の周壁によって形成されており、該容積から電荷された汚れが前記周壁に堆積されるようになっており、
第２の管区分（２）内に組み込まれていてかつ接地された電極（２１２）から成るユニットが次のように形成されており：
該接地された電極（２１２）のユニットが、互いに接触することのない複数の管（２１２）の管束から成っており、該管（２１２）の軸線が互いに平行にかつ該管区分（２）の軸線に対して平行に延びており、
管束（２１２）のパーフォレーションパターンでパーフォレーションされた各カバープレート（２１３）が、それぞれ管束の上流側及び下流側の端面に取り付けられており、これによって各管（２１２）が該管（２１２）の内径に相当する自由な入口及び出口を有しており、
該管束（２１２）が前記両方のカバープレート（２１３）間の等間隔の箇所で、管束（２１２）のパーフォレーションパターンに相応してパーフォレーションされた少なくとも１つのプレート（２２２）を貫通し、これによって少なくとも２つの室を形成してあり、該室が互いに相互の連通部を有しており、両方のカバープレート（２１３）によって画成された両方の室内で該管区分の壁に、管（２１２）を冷却する冷却媒体（２１４，２１６）の導入若しくは導出のための接続片（２１５，２１７）が取り付けられており、
該管区分（２）の内壁に設けられた突出部（２１０）上に、接地された流過可能な支持体若しくは接地された流過可能な格子（２１１）を固定してあり、支持体若しくは格子上に管（２１２）から成る管束が載設されており、
前記接地された流過可能な支持体が、管（２１２）からの排水を部分的に１つの接続片（２３２）若しくは管区分（２）の周囲に均一に分配された少なくとも２つの接続片（２３２）を介して排出するようになっており、
接地された電極（２１２）のユニットの上流側の端面が、電荷ユニット（１）から接地された電極（１１１）の直径Ｄの１．５乃至５倍の距離を有しており、
上流側で、即ち管（２１２）の管束の前で管路壁から延びる管が管区分（２）の中央部へ突入しており、該管の端部にスプレーヘッド（２２０）を配置してあり、該スプレーヘッドがスプレーヘッドのスプレー軸線を該管路（２）の軸線と合致させた状態で、接地された後続の電極（２１２）のユニットの端面に対して距離を置いて位置しており、これによってスプレー噴流が管束の上流側の端面を完全に覆って、管（２１２）の内壁から堆積された汚れを洗い流すようになっており、
第３の管区分（３）内に組み込まれていて流過するガスの濾過のためのユニットが次のように形成されており：
１つの管路が管区分（３）の壁から内部へ延びて、次いで軸線上で折れ曲がり、かつ上流側のフィルターカバー（３１１，３１２）の構成部分（３１２）を貫通して、フィルター装置の内部領域内に突入しており、該管路の端部領域に、ガス入口からのフィルター装置の内壁へのスプレーのための少なくとも１つのスプレーヘッド（３２２）が配置されており、前記フィルターカバー（３１１，３１２）が組み込み状態で環状のパンを形成しており、該パンの開口部がガス流に向けられており、
前記フィルター装置が管状のフレーム、若しくはケーシング、若しくは保持器（３２３）を有しており、該フレーム、若しくはケーシング、若しくは保持器の外周に多孔性の材料がフィルターとして装着されており、管区分（３）の内壁とフィルター（３１０）の外壁との間に環状の空間スペースが形成されており、該空間スペース内をガスが流過して、残りの汚れを完全に堆積させるようになっており、
前記フィルター装置が該フィルター装置の下流側の端面で、管区分（３）の壁に設けられた環状の突出部（３１４）に装着されており、該突出部がスプレー水（３２０）の一部分の受け止めのための環状のパンを形成しており、該スプレー水が管区分（３）の壁に設けられた接続片を介して導出されるようになっており、
フィルター装置（３１０，３２３）がフィルターカバー（３１１，３１２）を含めて、下流側の突出部（３１４）と上流側の突出部（３１３）との間に締め込まれていることを特徴とする、ガスの静電気式の浄化のための装置。
ガスの静電気式の浄化のための装置であって、流れ方向で、
Ａ）第１の管区分（１）内に組み込まれたコロナ放電のための静電気式の電荷ユニット若しくは電荷装置を有しており、電荷ユニット若しくは電荷装置を、電荷された粗ガス（４）が流過して、主浄化のための空間電荷容積を形成しており、
Ｂ）続いて第２の管区分（２）内に配置されていて追加浄化のための接地された電極群から成るユニットを有しており、
Ｃ）続いて第３の管区分（３）内に配置されていて流過するガスの濾過による最終浄化のためのユニットを有しており、
第１の管区分（１）内に組み込まれた静電気式の荷電ユニットが流れ方向で次のように形成されており：
ガス管路の内壁に沿ってリング状に、コレクター（１１０）がガス管路の上流側に位置する内壁からの凝縮水の捕集のために配置されており、
ガス管路の内径の横断面にわたって、接地された電極（１１１）を配置してあり、該電極が、前記横断面の中央の領域にわたって均一に若しくは管区分の軸線に対して回転対称的に分配されていて、前記軸線に対して平行な貫通部若しくはノズルを有しており、該貫通部若しくはノズルがそれぞれ流れ方向で円錐形に縮小する区分、これに続いて円形リング状の区分、及びこれに続いて円錐形に拡大する区分を有しており、
周囲に均一に分配された少なくとも３つの貫通案内部（１２４）を介して保持された状態で、前記接地の電極（１１１）に対して平行にかつ中央に高圧負荷可能な格子（１１２）が配置されており、該格子の結合点に、尖端を有する電極（１１３）を軸線方向調節可能に前記パーフォレーション若しくはノズルのパターンで配置してあり、該電極がガス管路の軸線に対して平行に向けられており、該電極の尖端（１２２）が流れ方向と逆向きにそれぞれ、各パーフォレーション若しくはノズルの円錐形に開く部分（１２１）内に突入しており、続いて管区分（１）内に所定の容積が空間電荷のための金属性の周壁によって形成されており、該容積から電荷された汚れが前記周壁に堆積されるようになっており、
第２の管区分（２）内に組み込まれていてかつ接地された電極（２１２）から成るユニットが次のように形成されており：
該接地された電極（２１２）のユニットが、互いに接触することなくかつ互いに平行に無秩序に配置された複数の管（２１２）の管束から成っており、該管（２１２）が、接地された流過可能な支持体若しくは格子（２１１）に載設されてかつ位置決めして固定されており、
該接地された流過可能な支持体が、管（２１２）からの排水を部分的に１つの接続片（２３２）若しくは管区分（２）の周囲に均一に分配された少なくとも２つの接続片（２３２）を介して排出するようになっており、管（２１２）の壁厚さｄwsが内側及び外側の均一な負荷に基づき管直径Ｄ2に関連して薄く、０．０１Ｄ2＜ｄws＜０．１Ｄ2の範囲であり、
接地された電極（２１２）のユニットの上流側の端面が、電荷ユニットから接地された電極（１１１）の直径Ｄの１．５乃至５倍の距離を有しており、
上流側で、即ち管（２１２）の管束の前で管路壁から延びる管が管区分（２）の中央部へ突入しており、該管の端部にスプレーヘッド（２２０）を配置してあり、該スプレーヘッドがスプレーヘッドのスプレー軸線を該管路（２）の軸線と合致させた状態で、接地された後続の電極（２１２）のユニットの端面に対して距離を置いて位置しており、これによってスプレー噴流が管束の上流側の端面を完全に覆って、管（２１２）の内壁から堆積された汚れを洗い流すようになっており、
第３の管区分（３）内に組み込まれていて流過するガスの濾過のためのユニットが次のように形成されており：
１つの管路が管区分（３）の壁から内部へ延びて、次いで軸線上で折れ曲がり、かつ上流側のフィルターカバー（３１１，３１２）の構成部分（３１２）を貫通して、フィルター装置の内部領域内に突入しており、該管路の端部領域に、ガス入口からのフィルター装置の内壁へのスプレーのための少なくとも１つのスプレーヘッド（３２２）が配置されており、前記フィルターカバー（３１１，３１２）が組み込み状態で環状のパンを形成しており、該パンの開口部がガス流に向けられており、
前記フィルター装置が管状のフレーム、若しくはケーシング、若しくは保持器（３２３）を有しており、該フレーム、若しくはケーシング、若しくは保持器の外周に多孔性の材料がフィルターとして装着されており、管区分（３）の内壁とフィルター（３１０）の外壁との間に環状の空間スペースが形成されており、該空間スペース内をガスが流過して、残りの汚れを完全に堆積させるようになっており、
前記フィルター装置が該フィルター装置の下流側の端面で、管区分（３）の壁に設けられた環状の突出部（３１４）に装着されており、該突出部がスプレー水（３２０）の一部分の受け止めのための環状のパンを形成しており、該スプレー水が管区分（３）の壁に設けられた接続片を介して導出されるようになっており、
フィルター装置（３１０，３２３）がフィルターカバー（３１１，３１２）を含めて、下流側の突出部（３１４）と上流側の突出部（３１３）との間に締め込まれていることを特徴とする、ガスの静電気式の浄化のための装置。
高圧負荷可能な格子（１１２）が該格子のための貫通案内部（１２４）を介して該格子の平面内で調節可能でかつ該平面に対して垂直に調節可能であり、貫通案内部（１２４）が絶縁作用を保証するためにガス接続片（１１７）を介して遮断ガス（１１６）を供給されるようになっている請求項１又は２記載の装置。
格子が少なくとも１つの貫通案内部（１２４）を介して高圧源に接続されている請求項３記載の装置。
管（２１２）が金属性若しくは非金属性の材料から成っており、電極（２１２）のユニットを成す該管の表面が外側及び／内側で拡大されている請求項４記載の装置。
管（２１２）が波形管である請求項５記載の装置。
室空間内で管の外周に、熱電導性の良好なリングプレートが被せはめられている請求項５記載の装置。
管（２１２）内に流れ方向転向のための装置（２２９）を組み込んであり、該装置がガス流に螺旋運動を与えるようになっている請求項１又は３から７のいずれか１項記載の装置。
管束内で加熱された冷却媒体（２１６）の出口の接続片（２１７）から管路が遮断ガスの貯蔵部に通じている請求項１又は３から８のいずれか１項記載の装置。
請求項１から９のいずれか１項記載の装置を用いてガスを静電的に浄化するための方法であって、次のステップから成っており：
Ａ）ガスを装置内へ導入する前に、該ガスが冷却されかつ水蒸気で飽和され、
Ｂ）ガス流（４）が凝縮水コレクター（１１０）を介して、それぞれ狭い中間区分を有するノズルを備えて接地されたプレート（１１１）を通って、ノズルの円錐形に広がる出口領域で、該ノズル出口と該出口内へ突入する高圧電極尖端（１２２）とによって形成された電極中間室内に流入して膨張し、該電極中間室内でコロナ放電によってガス流内の連行されたエールゾル粒子に静電気を電荷し、該エールゾル粒子が高圧負荷可能な電極（１１２）から下流側の容積を空間電荷として満たし、該容積内で同名に電荷された粒子の静電気の反発力及び熱的な運動に基づき該粒子が、湿しによって導電可能な接地された外周内壁（２）に中性化されて堆積され、
Ｃ）続いてガス流が、接地された支持体若しくは格子（２１１）に装着されてアース電位にある管束を通して導かれ、該管束の管（２１２）の内壁に、ガス流内に残留していて静電電荷された粒子が堆積され、
管束（２１２）が端面の各１つのプレート、該プレート間の少なくとも１つの支持プレート、及び管区分（２）の隣接の壁と一緒に、冷却媒体（２１４／２１６）によって貫流される室部分を形成しており、該室部分が管（２１２）の外壁から熱を受け取るようになっており、
続いてガス流が管状のフィルター装置（３１０／３２３）と管区分（３）の壁との間の環状領域内に導かれて、かつ該フィルターの多孔性の材料（３１０）を流過し、その際に、ガス流内にまだ残留する粒子が完全に多孔性の材料に付着され、かつ、フィルターの内面への、スプレーヘッド（３２２）による連続的若しくは周期的なスプレーに基づき、フィルターから洗い出されて、フィルターを支持するリング状のパン（３１４）内に捕集され、次いで該パンに接続された接続片（３１７）を介して導出され、かつ浄化されて電気的に中立なガス（５）がフィルターの底部の中央の開口を通して下流の大気内へ放出されることを特徴とする、ガスの静電気式の浄化用の装置の運転のための方法。
管束（２１２）の上流側の穴あきの端面プレートが、管内壁の洗浄のために、該端面プレートの上流に配置されたスプレーヘッド（２２０）を介して周期的に水をスプレーされる請求項１０記載の方法。
管束の管を通って流れるガス流が、管束内中間室を通って流れる冷却媒体によって冷却されて、電荷された粒子が管内壁に堆積され、次いで放電される請求項１１記載の方法。
ガス流が管（２１２）内で組み込まれた螺旋状の装置（２２９）によって回転運動させられ、連行された粒子が流渦中に遠心力を受け、該遠心力が粒子を管（２１２）の内壁へ移動させて堆積させ、このために管束が支持体（２１１）を介して接地されていて電気的に中立化されている請求項１２記載の方法。
加熱されて導出された冷却媒体（２１６）が管路を介して遮断ガスの貯蔵部へ導かれ、かつ貯蔵部内の熱交換器によって加熱され、若しくは導出された冷却媒体がガス状である場合には直接に遮断ガスとして用いられる請求項１３記載の方法。
請求項２から４のいずれか１項記載の装置を用いてガスを静電的に浄化するための方法であって、次のステップから成っており：
Ａ）ガスを装置内へ導入する前に、該ガスが冷却されかつ水蒸気で飽和され、
Ｂ）ガス流（４）が凝縮水コレクター（１１０）を介して、それぞれ狭い中間区分を有するノズルを備えて接地されたプレート（１１１）を通って、ノズルの円錐形に広がる出口で、該ノズル出口と該出口内へ突入する高圧電極尖端（１２２）とによって形成された電極中間室内に流入して膨張し、該電極中間室内でコロナ放電によってガス流内の連行されたエールゾル粒子に静電気を電荷し、該エールゾル粒子が高圧負荷可能な電極（１１２）から下流側の容積を空間電荷として満たし、該容積内で同名に電荷された粒子の静電気による分離及び熱的な運動に基づき該粒子が、湿しによって導電可能な接地された外周内壁（２）に中性化されて堆積され、
続いてガス流が、接地された支持体若しくは格子（２１１）に装着されてアース電位にある管束を通して導かれ、該管束の管（２１２）の内壁及び外壁に、ガス流内に残留していて静電電荷された粒子が堆積されて、中性化されかつ洗い流されるようになっており、
続いてガス流が管状のフィルター装置（３１０／３２３）と管区分（３）の壁との間の環状領域内に導かれて、かつ該フィルターの多孔性の材料（３１０）を流過し、この場合に、ガス流内にまだ残留する粒子が完全に多孔性の材料に堆積され、かつ、フィルターの内面への、スプレーヘッド（３２２）による連続的若しくは周期的なスプレーに基づき、フィルターから洗い流されて、フィルターを支持するリング状のパン（３１４）内に捕集され、次いで該パンに接続された接続片（３１７）を介して導出され、かつ浄化されて電気的に中立なガス（５）がフィルターの底部の中央の開口を通して下流の大気内へ放出されることを特徴とする、ガスの静電気式の浄化用の装置の運転のための方法。