DE102006032103A1

DE102006032103A1 - Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen

Info

Publication number: DE102006032103A1
Application number: DE200610032103
Authority: DE
Inventors: Hans Link
Original assignee: Siemens Schweiz AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-24

Abstract

Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen, aufweisend eine Ionisierungseinrichtung (1), die mit zwei konzentrisch angeordneten Elektroden (2, 3) verbunden ist, wobei eine Elektrode positiv und die andere Elektrode negativ geladen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2, 3) die Form von Hohlzylindern mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen, wobei der die negative Elektrode bildende Hohlzylinder (3) Öffnungen (4) aufweist, durch die das zu reinigende Abgas strömt, wobei die im Abgas befindlichen Partikel von der negativen Elektrode (2) ionisiert werden und die ionisierten Partikel von der positiven Elektrode (2) eingefangen werden, wobei die Partikel sich auf der dem Abgas zugewandten Oberfläche des positiv geladenen Hohlzylinders (3) ablagern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen, welche eine Ionisierungseinrichtung aufweist, die mit zwei konzentrisch angeordneten Elektroden verbunden ist, wobei eine Elektrode positiv und die andere Elektrode negativ geladen ist.
Eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 42 24 172 C2 bekannt. Die darin beschriebene Ionisierungseinrichtung dient zum Transport von im Rohgas befindlichen Polymeren zu einem beheizbaren Metallgewebe, welches auf einem hitzebeständigen Träger angeordnet ist. Der Träger erfüllt auch die Funktion eines Filters, der aus porösem, elektrisch isolierendem Material besteht. Die innere Oberfläche des Trägermaterials und des beheizbaren Metallgewebes sind mit einer katalytisch wirksamen Schicht versehen, wodurch die im Rohgas enthaltenen Schadstoffe thermokatalytisch abgebaut werden können.
Obwohl die bekannte Gasreinigungsvorrichtung aufgrund der kompakten Bauweise sich prinzipiell zum Nachrüsten bestehender Anlagen eignet, ist diese jedoch auf Grund des notwendigen beheizbaren Metallgewebes, und eines dafür speziell vorgesehenen Trägers, technisch aufwendig.
In modernen Gas- und Ölgebläsebrennern werden zunehmend Abgassensoren installiert, um den verschärften Emissionsanforderungen gerecht zu werden. Diese Sensoren basieren auf elektrochemischen, physikalischen oder optischen Messprinzipien. Diesen ist gemeinsam, dass die in Abgasen von fossilen Brennstoffen enthaltenen Schmutzpartikel beziehungsweise Schadstoffpartikel die Messeigenschaften der Sensoren in unerwünschter Weise beeinträchtigen.
Bei den heute in der Heizungstechnik üblichen Methoden zur Überwachung der Abgaswerte sind die Sensoren in den Abgaswegen des Brenner- beziehungsweise des Kesselsystems angeordnet. Die Abgase weisen, insbesondere bei mit Leicht- beziehungsweise mit Schweröl betriebenen Brennern, häufig Staubpartikel, Russpartikel oder sonstige Schadstoffpartikel auf, die sich in den Abgaskanälen und auf den Abgassensoren ablagern.
Diese unerwünschten Ablagerungen werden im Zuge der turnusmäßigen Kessel- und Kaminreinigungen entfernt, um auch über Jahre hinaus einen störungsfreien Betrieb der Heizungsanlage zu gewährleisten. Die in den Abgaswegen der Heizungsanlagen installierten Abgassensoren können – sofern diese zugänglich sind – nicht ohne weiteres gereinigt werden, da die Ablagerungen auf den Sensoren diese nicht nur überziehen, sondern auch in diese eindringen und im ungünstigsten Fall die Sensoren sogar beschädigen können.
Es ist bekannt, dass sich Abgase von Kohlekraftwerken durch Elektrofilter reinigen lassen. Die Wirkungsweise dieser Filtereinrichtungen beruht darauf, dass die staub- beziehungsweise aerosolbelasteten Abgase über eine negative Ionisationsstrecke elektrisch geladen werden, wobei die im Abgas enthaltenen geladenen Teilchen von einer positiv geladenen Platte eingefangen werden. Die bei Kohlekraftwerken eingesetzten Filtereinrichtungen sind jedoch recht gross und sind daher für die Installation in Heizungsanlagen nicht verwendbar.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen in einer Heizungsanlage vorzuschlagen, welche unter Vermeidung der eingangs genannten Nachteile mit geringem technischem Aufwand installiert werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen vorzuschlagen, welche die zur Abgasmessung in Heizungsanlagen verwendeten Sensoren gegen die im Abgas enthaltenen Schmutz- beziehungsweise Schadstoffpartikel schützt.
Die Aufgaben werden erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen mit den Merkmalen gemäss dem Patentanspruch 1 und der Verwendung der Vorrichtung nach Patentanspruch 5 gelöst.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektroden die Form von Hohlzylindern mit unterschiedlichen Durchmessern haben, wobei der die negative Elektrode bildende Hohlzylinder Öffnungen aufweist, durch die das zu reinigende Abgas strömt, wodurch im Abgas befindliche Schmutz- beziehungsweise Schadstoffpartikel ionisiert werden.
Die ionisierten Schmutz- beziehungsweise Schadstoffpartikel werden an einem im Abgasweg einer Heizungsanlage angeordneten Sensor vorbei einer positiv geladenen Elektrode zugeführt, welche die ionisierten Partikel sammelt. Die Partikel lagern sich während des Betriebs der Heizungsanlage auf der dem Abgas zugewandten äusseren Oberfläche des die positive Elektrode bildenden Hohlzylinders ab.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann bei einer Neuinstallation zur Reinigung der Abgase in einer Heizungsanlage oder auch bei einer Nachrüstung einer bestehenden Heizungsanlage zum Einsatz kommen.
Da bei der erfindungsgemässe Vorrichtung die Schmutz- beziehungsweise Schadstoffpartikel elektrisch negativ geladen und einer positiv geladenen Sammelelektrode zugeführt werden, wird ein im Inneren der Sammelelektrode angeordneter Abgassensor durch diese gegen die im Abgas befindlichen Partikel wirksam geschützt. Vorzugsweise ist die Sammelelektrode, auf der sich die im Abgas befindlichen Partikel beziehungsweise Schadstoffe ablagern so ausgebildet, dass diese von einer Wartungsperson zur Reinigung leicht herausnehmbar ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat den Vorteil, dass durch die Abschirmung des Sensors gegenüber den im Abgas befindlichen Schmutz- beziehungsweise Schadstoffpartikeln die Standzeit und die Lebensdauer des Abgassensors erhöht werden kann. Dadurch können Heizungsanlagen mit höher belasteten Abgasen, zum Beispiel Schwerölfeuerungen, mit In-situ-Sonden zur Abgasmessung betrieben werden.
Die Abschirmung des Abgassensors durch die den Sensor umgebende Sammelelektrode verhindert, dass die Messung durch auf dem Sensor abgelagerte Partikel verfälscht wird. Dadurch wird die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Abgasmessung verbessert.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung weist diese eine Reinigungseinrichtung zur automatischen Reinigung der Sammelelektrode auf. Die Reinigung erfolgt vorzugsweise mechanisch in bestimmten zyklischen Intervallen. Zur Reinigung der Sammelelektrode kann zum Beispiel eine elektromechanische- oder piezokeramische Klopfeinrichtung verwendet werden, welche die auf der Oberfläche der Sammelelektrode sich ablagernden Partikel entfernt. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausübungsbeispieles, welches in den Figuren dargestellt ist. Es zeigen:
1 eine Vorderansicht der Gasreinigungsvorrichtung;
2 die Gasreinigungsvorrichtung in der Draufsicht.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen weist eine Ionisierungseinrichtung 1 mit einem Hochspannungsgenerator auf, der den Ionisationsstrom für die Elektroden 2 und 3 liefert. Die äussere Elektrode 3 hat die Form eines Hohlzylinders, dessen Oberfläche Elektronen emittierend wirkt. Der Hohlzylinder 3 besteht zum Beispiel aus einem zylindrischen Metallblech, welches mit Öffnungen 4 versehen ist. Die äussere Elektrode 3 bildet bei der Reinigung des Abgases die negative Elektrode, wobei das zu reinigende Abgas durch die Öffnungen 4 strömt, wodurch die im Abgas befindlichen Schmutz- beziehungsweise Schadstoffpartikel negativ ionisiert werden.
Die konzentrisch zu der äusseren Elektrode 3 angeordnete innere Elektrode 2 bildet die positive Elektrode, welche die ionisierten Partikel einfängt beziehungsweise sammelt. Die innere Elektrode 2 hat ebenfalls die Form eines Hohlzylinders, dessen Durchmesser jedoch kleiner ist als der des äusseren Hohlzylinders 3. Der innere Hohlzylinder 2 kann ebenfalls aus einem zylindrischen Metallblech mit oder ohne Öffnungen bestehen.
Im Inneren des die Sammelelektrode bildenden Hohlzylinders 2 ist ein Sensor 6 angeordnet, der zur Abgasmessung in einer Heizungsanlage verwendet wird. Vorzugsweise ist der Abgassensor 6 konzentrisch im Inneren des den Abgassensor umgebenden Hohlzylinders 2 angeordnet. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, vielmehr ist es ausreichend, dass der Durchmesser des die Sammelelektrode bildenden Hohlzylinders 2 gross genug ist, damit der Abgassensor im Inneren des Hohlzylinders 2 Platz findet.
Vorzugsweise ist eine Reinigungseinrichtung 5 vorgesehen, welche insbesondere die Sammelelektrode 2 in zyklischen Intervallen automatisch reinigt. Die Reinigungseinrichtung kann zum Beispiel eine elektromechanische- oder eine piezokeramische Klopfeinrichtung sein, welche die auf der Oberfläche der Sammelelektrode 2 abgelagerten Schmutz- beziehungsweise Schadstoffpartikel mechanisch entfernt.

Claims

Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen aufweisend eine Ionisierungseinrichtung (1), die mit zwei konzentrisch angeordneten Elektroden (2, 3) verbunden ist, wobei eine Elektrode positiv und die andere Elektrode negativ geladen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2, 3) die Form von Hohlzylindern mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen, wobei der die negative Elektrode bildende Hohlzylinder (3) Öffnungen (4) aufweist, durch die das zu reinigende Abgas strömt, wobei die im Abgas befindlichen Schmutz- beziehungsweise Schadstoffpartikel von der negativen Elektrode (2) ionisiert werden und die ionisierten Partikel von der positiven Elektrode (2) gesammelt werden, wobei die Partikel sich auf der dem Abgas zugewandten Oberfläche des positiv geladenen Hohlzylinders (3) ablagern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Ionisierungseinrichtung (1) einen Hochspannungsgenerator aufweist, der den Ionisationsstrom für die Elektroden (2, 3) liefert.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reinigungsvorrichtung (5) vorgesehen ist, welche die positive Elektrode (2) in zyklischen Intervallen automatisch reinigt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (5) eine piezokeramische- oder eine elektromechanische Klopfeinrichtung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Schutz eines Sensors (6) bei der Abgasmessung in einer Heizungsanlage verwendet wird, wobei der Sensor (6) im Inneren des die positive Elektrode bildenden Hohlzylinders (2) angeordnet ist, wodurch der Sensor (6) gegen im Abgas befindliche Schmutz- beziehungsweise Schadstoffpartikel abgeschirmt ist.