DE102008049211A1 - Elektrostatischer Abscheider für die Reinigung von Rauchgasen - Google Patents

Elektrostatischer Abscheider für die Reinigung von Rauchgasen Download PDF

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Abstract

Ein elektrostatischer Abscheider für die Reinigung von Rauchgasen aus Holzverbrennungsöfen oder stationären Dieselmotoren besteht aus einem Gehäuse mit mindestens einem Rauchgaseintritt und mindestens einem Reingasaustritt. Dem Rauchgaseintritt folgt in Strömungsrichtung ein vertikal nach unten führender, rohrförmige ersten Strömungskanalabschnitt mit einem Nicht-Korona-Agglomerator, gefolgt von einem unipolaren Korona-Entlader, der in einen abgedeckten Schacht zum Auffangen ausgeschiedener Rußpin Strömungsrichtung, vertikal nach oben führend, der rohrförmige zweite Strömungskanalabschnitt, der in einem Reingasaustritt oder in einem der Reingasaustritte mündet und als Kollektor mit einer drehbaren, wendelförmigen Bürste ausgestattet ist. Er hat längs seiner Innenwand mindestens eine Abstreifschiene angebracht. Der Schacht ist Bestandteil des bestehenden Strömungskanals oder gemeinsamer Bestandteil der bestehenden Strömungskanäle des elektrostatischen Abscheiders.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Abscheider für die Reinigung von Rauchgasen. Dabei kann das zu prozessierende Rauchgas aus Holzverbrennungsprozessen oder stationären Dieselmotoren herrühren. Insbesondere ist an Holzverbrennungsöfen vielfältiger Art und Nutzung gedacht.
  • Elektrostatische Abscheider haben zum Reinigen von Aerosolen einen weiten Anwendungsbereich. Zum Beispiel werden in einem in der CH 694645 beschriebenen elektrostatischen Abscheider, die Partikel eines Verbrennungsgases durch einen Ionisierer geschickt, in dem sie in einer Korona-Entladung, die an den scharfen Ecken einer Hochspannungselektrode erzeugt wird, geladen werden. Das Kollektorrohr des Abscheiders ist geerdet. Geladene Partikel werden an der inneren Oberfläche des Kollektorrohrs gesammelt, hauptsächlich gasstromabwärts des Ionisierers.
  • Aus DE 10 2004 039 118 ist zu entnehmen, das Partikel in einem ersten Ionisierungsfeld geladen und abgeschieden werden können. Geladene Partikel werden unter dem Einfluss einer Aerosol-Raumladung auf der inneren Oberfläche der Wände der Abscheiderkammer, durch die die Rauchgase gelangen, abgeschieden und treten dann gereinigt aus dem Abscheider aus.
  • In der US 3,924,547 wird ein elektrostatischer Abscheider beschrieben, der einen Ionisierer-Aufbau in Form von negativ geladenen, vertikal aneinander gereihten Stiften und einen Kollektoraufbau in Form einer entsprechenden Anzahl positiv geladener Rohre hat, die die Stifte umgeben (1 darin). Jedes Rohr ist zum zugehörigen Stift spaltbildend zentriert. Die positive Gleichspannung wird an die leitfähigen Stifte des Kollektoraufbaus und die negative Spannung an den Ionisiererauf bau gelegt. In dem elektrostatischen Abscheider sind der Ionisierer, der Kollektorzellenaufbau und die Hochspannungsversorgung im Abscheidergehäuse untergebracht. Das Gehäuse ist innen thermisch isoliert, ebenso ist die Hochspannungsversorgung von dem Ionisierer und dem Kollektorzellenaufbau thermisch isoliert. Der Ionisierer und der Kollektorzellenaufbau können für die Reinigung entfernt werden.
  • Ein Verfahren und eine Einrichtung zur Partikelkollektion wird in der US 6,238,459 beschrieben. Ein elektrostatischer Agglomerator wird zum Agglomerieren kleinerer Partikel verwendet. Die tatsächliche Agglomeration findet auf der Kollektoroberfläche statt, wenn Submikronpartikel in mechanischen Kontakt miteinander kommen. Eine Hochspannungselektrode ist entlang einer zentralen Achse positioniert. Diese Elektrode ist von der geerdeten Oberfläche über einen Isolator isoliert. Der Isolator ist vor Schmutz und Kondensation durch den Einsatz von Heizstrahlern und durch den Einlass von Spülgas geschützt. Die Isolatoren sind in einem Gehäuse untergebracht, das mit Stickstoff leicht oberhalb des Betriebsdrucks geflutet wird. Ein Transformatorgleichrichter ist an die Elektrode geschaltet. Die Kollektoroberfläche und die Hochspannungselektrode müssen zwecks Reinigung regelmäßig abgeklopft werden.
  • Eine elektrostatische Abscheidereinrichtung mit laminarer Strömung ( US 5,707,428 ) hat ein vertikal ausgerichtetes Gehäuse, in dem das zu prozessierende Gas abwärts darin zu einer Ausgangsöffnung strömt. Das Gas tritt in den Laminarstrom-Abscheider durch die Eintrittsöffnung ein und passiert eine Ionisierungsstufe. Die Ladestufe prägt den von dem Rauchgas getragenen Partikel eine Ladung ein. Das Rauchgas mit den geladenen Partikeln strömt dann zu einer Kollektorstufe gasstromabwärts unterhalb der Ionisierungsstufe. Die Kollektorstufe besteht aus einer Anzahl rohrförmiger Kollektorpassagen in ihr. Jedes Kollektorrohr ist elektrisch an ein Potential gelegt, das dem der Partikelladung entgegen gesetzt ist, so dass die geladenen Partikel an die innere Oberfläche gezogen werden. Die abgeschiedenen Partikel werden in einem Behälter aufgefangen oder wieder in den Gastrom zum nachfolgenden Filtern eingeströmt. Der Gasstrom wird dann zu einem Schacht geleitet, von wo er als Reingas in die Umgebung ausströmt. Das Filter kann ein konventioneller elektrostatischer Abscheider sein. In der Einrichtung, die nicht besonders für die Partikelwiedereinströmung ausgelegt ist, ist das Filter optional vorgesehen, irgendwelche agglomerierten Partikel aufzusammeln, die versehentlich in den Gasstrom wieder eingeströmt wurden. Die Einrichtung hat im Wesentlichen eine vertikal nach unten gerichtete Gasströmung in Kombination mit einem zweistufigen elektrostatischen Abscheideraufbau, der separate Ionisierungs- und Kollektorstufen hat, um eine elektrostatische Abscheidungseinrichtung mit laminarer Partikelströmung zu haben.
  • Seit jeher ist es üblich, Holz zum Heizen ohne jegliche Abgas-/Rauchgasreinigung zu verbrennen. Das Problem der Rauchgasreinigung entstand in den letzten Jahren aufgrund der Verunreinigung der Umwelt und Gesundheitsgefahren durch Feinstaub. Feinstaubpartikel können vor dem Austritt in die Umgebung durch wirksame Rauchgasreinigung aufgesammelt und weiterverarbeitet werden. Ein elektrostatischer Abscheider ist eine solche effektive Gasreinigungseinrichtung.
  • Neben der effizienten Rauchgasreinigung werden an den elektrostatischen Abscheider mehrere Forderungen gestellt, wie:
    • – geringer Druckabfall in ihm; damit ein Ofen zur Holzverbrennung effektiv arbeitet, muss er entsprechend ziehen, d. h. eine entsprechend starke Rauchgasströmung zum Kamin haben;
    • – der Abscheider muss einfach, sicher, robust sein, darf keine hohen Investierungskosten und nur geringe Betriebs kosten haben, muss leicht gereinigt und ausgetauscht werden können;
    • – das Rauchgas von einem Holzverbrennungsofen muss auf kurzem Wege in einem Ofenrohr dem Partikelreinigungsprozess zugeführt werden.
  • Somit sind die Aufgaben gestellt, die der Erfindung zugrunde liegen.
  • Die Aufgabe wird durch den elektrostatischen Abscheider gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und damit die Forderungen einer effizienten Rauchgasreinigung erfüllt. Die Forderungen sind in dem elektrostatischen Abscheider realisiert. Der elektrostatische Abscheider für vorzugsweise mengenmäßig kleinere Holzverbrennungsprozesse wie in Privathaushalten besteht aus einem Gehäuse mit Rauchgaseinstritt und Reingasaustritt, einem rohrförmigen Nicht-Korona-Agglomerator und unipolarem Korona-Entlader, einem rohrförmigen Kollektor mit einer eingebauten Drahtbürste zur Reinigung und einem Schacht/Behälter zum Auffangen ausscheidender/abgelagerter Partikel. Beide rohrförmigen Baugruppen, der Agglomerator mit Korona-Entlader und der Kollektor stehen vertikal auf diesem Schacht, der beide als Bestandteil des Strömungskanals verbindet. Der Strömungskanal für das zu prozessierende Rauchgas im elektrostatischen Abscheider ist, thermisch isoliert, in einem Gehäuse verpackt.
  • Der elektrostatische Abscheider, sowohl geeignet für die Reinigung von Rauchgasen aus Holzverbrennungsöfen als auch für die Reinigung von Abgasen aus stationären Dieselmotoren, kennzeichnet nach Anspruch 1 folgende Merkmale:
    Der Abscheider hat in seinem Gehäuse mindestens einen Rauchgaseintritt und mindestens einen Reingasaustritt.
  • Der Strömungskanal führt vertikal nach unten als rohrnförmiger erster Strömungskanalabschnitt mit einem Nicht-Korona-Agglomerator, gefolgt von einem unipolaren Korona-Entlader, der in einen abgedeckten Schacht/Behälter als Strömungskanalbestandteil zum Auffangen ausgeschiedener Rußpartikel mündet.
  • Aus diesem abgedeckten Schacht führt gasstromabwärts, aber vertikal nach oben der zweite rohrförmige Strömungskanalabschnitt, der in einen Reingasaustritt mündet. Dieser zweite rohrförmige Strömungskanalabschnitt ist der Kollektor für die aus dem Gastrom ausscheidenden Partikel, er ist mit einer drehbaren, wendelförmigen Bürste ausgestattet, mit der die an der Rohrinnenwand abgelagerten Partikel ständig oder periodisch oder nach Bedarf durch Drehen nach unten abgebürstet werden kann. Zur Reinigung dieser Bürste beim Abbürstprozess befindet sich längs der Innenwand mindestens eine Abstreifschiene, über die die Bürste beim axialen Drehen im Rohr streift und auf ihr lagernde Partikel dabei abgeschüttelt oder abgeschleudert werden.
  • Nach Anspruch 2 besteht der der Nicht-Korona-Agglomerator mit seinem gasstromabwärts folgenden Korona-Entlader aus einer von oben aus einem nicht im Strömungsweg stehenden Isolatorgehäuse in den ersten Strömungskanalabschnitt zentral ragenden, stabförmigen Hochspannungselektrode, die in ihrem mittleren im Strömungskanal exponierten Bereich von einer Ablenkungselektrode ummantelt ist und gasstromabwärts in ihrem freien Endbereich eine dünne Korona-Entladungselektrode zentral exponiert hat.
  • Die wendelförmige Bürste sitzt nach Anspruch 3 auf einer zentral exponierten Antriebswelle, die mit ihrem einen Ende oben außerhalb des Strömungsweges in eine Antriebsvorrichtung eingespannt und mit ihrem andern Ende zentral drehbar gelagert ist. Die Antriebsvorrichtung kann eine Handkurbel oder ein Drehmotor sein.
  • Nach Anspruch 4 ist der Schacht, der Partikelbehälter, Bestandteil des Strömungskanals im Abscheider. Er sitzt an der tiefsten Stelle des Strömungskanals im Abscheider. In ihn mündet vertikal von oben der rohrförmige Nicht-Korona-Agglomerator mit stromabwärts folgendem Korona-Entlader. Aus ihm steigt vertikal nach oben der rohrförmige Kollektor mit eingebauter Wendelbürste. In seinem tiefsten Bereich hat der Schacht einen Zutritt, durch den abgeschiedene und angesammelte Partikel herausgenommen werden können (Anspruch 5).
  • Der gesamte Strömungskanal im Abscheider, das Rohr des Nicht-Korona-Agglomerators und Korona-Entladers, der Schacht und das Rohr des Kollektors, liegen nach Anspruch 6 auf einem elektrischen Bezugspotential, meist Erdpotential. Im letzteren Fall werden auf der Innenwand des Strömungskanals abgelagerte und noch geladene Partikel elektrisch neutralisiert.
  • Nach Anspruch 7 kann es zweckmäßig sein, dass der Agglomerator und Korona-Entlader strömungsmäßig in einen ersten Schachtabschnitt mündet, von dem es dann nach unten zu einem überbrückenden, zweiten Schachtbereich, dem eigentlichen Schacht, weitergeht, aus dem es dann zum weiteren, dritten Schachtbereichgeht. Der dritte Schachtbereich ist ähnlich ausgeführt wie der erste. Von dem dritten Schachtbereich geht es vertikal nach oben in den Kollektor. Insgesamt hat der Schacht, der Behälter für ausgeschiedene, abgeschiedene und aufgesammelte Partikel, einen Eintrittsbereich und einen Austrittsbereich der Prozessgasströmung.
  • Mit dem elektrostatischen Abscheider werden feine Partikel aus Verbrennungsabgasen effektiv aus- und abgeschieden.
  • Der elektrostatische Abscheider hat entlang seines Strömungsweges einen geringen Druckabfall und geringe Betriebskosten. Sein technischer Aufbau ist einfach und robust. Er ist einfach zu warten und zu reinigen.
  • Die Baugröße des elektrostatischen Abscheiders ist begrenzt und nimmt wenig Raum ein. Die Investitionskosten beim Einbau in eine Heizungsanlage oder stationäre Dieselmotoranlage oder die Kosten für Nachrüstung einer solchen sind gering.
  • Im Folgenden werden zwei beispielhafte Ausführungen des elektrostatischen Abscheiders vorgestellt und die Konstruktion anhand der Zeichnung beschrieben.
  • 1 zeigt die Struktur des elektrostatischen Abscheiders;
  • 2 zeigt den Abscheider nach 1 mit herausnehmbarem Nicht-Korona-Agglomerator samt Korona-Entlader und herausnehmbarem Kollektor;
  • 3 zeigt drei Bauvarianten in der Draufsicht;
  • 4 zeigt den Abscheider mit herausnehmbarem Partikelauffangbehälter am Schacht;
  • 5 zeigt die Draufsicht auf einen zweikanaligen elektrostatischen Abscheider;
  • 6 zeigt den Schnitt durch einen zweikanaligen Abscheider mit unterteiltem Schacht.
  • Das Bauprinzip, die Struktur des elektrostatischen Abscheiders ist im Schnitt in 1 dargestellt. Das zu prozessierende Rauchgas aus hier z. B. einem Holzverbrennungsofen wird über ein Ofenrohr an das Gehäuse 1 des Abscheiders herangeführt und tritt durch den Rauchgaseintritt 2 ein. Die Aerosolströmung knickt nach unten um und tritt in das vertikal ausgerichtete Rohr 5 von seitlich oben ein, in dem der Nicht-Korona-Agglomerator und der gasstromabwärts folgende Korona-Entlader eingebaut sind. In das Rohr 5 ragt von oben zentralaxial die stabförmige Hochspannungselektrode 7, die in dem das Rohr 5 abdeckenden Topf 6 an einem Hochspannungsisolator (nicht hervorgehoben) eingespannt und dort mit einer Hochspannungsversorgung verbunden ist. Der Topf 6 ist zum Innern des Rohrs 5 hin geöffnet, befindet sich aber nicht im Strömungsweg. Er kann mit reiner Luft oder Reingas derartig bespült werden, dass dort stets ein leichter Überdruck besteht, der einen Prozessgasströmungszweig in den Topf 6 unterdrückt.
  • Die Hochspannungselektrode 7 ist im Strömungsweg im mittleren Bereich des Rohrs 5 von der Ablenkungselektrode 8 ummantelt, die in ihren exponierten Bereichen nicht scharfkantig ist. Der Bereich der exponierten Ablenkungselektrode 8 bildet mit der Innenwand des Rohrs 5 einen koaxialen zylindrischen Spalt und damit den Nicht-Korona-Agglomerator.
  • Gasstromabwärts im unteren freien Endbereich der Hochspannungselektrode 7 sitzt die zumindest an ihrem Umfang dünne scharfkantige, eventuell mit gleichlangen Spitzen versehene Korona-Entladungs-Elektrode 9, die mit der Innenwand des Rohrs 7 einen koaxialen Spalt bildet, dessen Spaltweite kleiner als die des Nicht-Korona-Agglomerators ist. Die scharfkantige Korona-Entladungs-Elektrode 9 bildet mit dem radial liegenden Innenwandbereich des Rohrs 5 den unipolaren Korona-Entlader. Im Rohr 7 des Nicht-Korona-Agglomerators mit Korona-Entlader 4 bestehen unterschiedliche Spaltbereiche:
    • – die frei exponierte Hochspannungselektrode 7 bildet mit der radial gegenüber liegenden Innenwand des Rohres 7 Spaltbereiche mit der größten Spaltweite und damit niedrigen elektrischen Feld im Falle angelegter Hochspannung;
    • – die an ihren exponierten Bereichen nicht scharfkantige Ablenkungselektrode 8 bildet mit der radial gegenüber liegenden Innenwand des Rohres 7 einen Spaltbereich mit mittlerer, noch nicht eine Korona erzeugender elektrischer Feldstärke;
    • – die Korona-Entladungs-Elektrode 9 bildet mit der radial gegenüber liegenden Innenwand des Rohres 7 einen Spaltbereich mit hoher, koronaerzeugender elektrischer Feldstärke.
  • Der rohrförmige Kollektor 10 besteht aus dem Rohr 11, dem Motor 12, dem Trägerstab 13, der Bürste 14 und der Abstreifschiene 15 zum Reinigen der Bürste 14 von auf ihr abgelegten Partikeln. Der rohrförmige Nicht-Korona-Agglomerator/Korona-Entlader 4 und der Kollektor 10 sind vertikal im Gehäuse 1 des elektrostatischen Abscheiders eingebaut. Von der Strömung aus gesehen, endet/mündet der Agglomerator/Korona-Entlader 4 in der einen Öffnung 17 oben und beginnt der Kollektor 10 in der andern Öffnung 18 oben am Schacht 16. Der Schacht 16 ist ein Teil des Strömungskanals, er verbindet den Agglomerator/Korona-Entlader 4 strömungstechnisch mit dem Kollektor 10. Unten am Schacht ist der Zugang 19 zur Leerung des Schachts 16 und Entsorgung der im Schacht 16 angesammelten Partikel. Zwischen dem Strömungskanal 5, 11, 16 und dem Gehäuse 1 des Abscheiders ist das Thermoisoliermaterial 20 eingefüllt. Beide Rohre 5 und 11 sind am Gehäuse über lösbare Flansche 21 und 22 fixiert und haben die Hochspannungsversorgung und den Hochspannungsisolator im Gehäuse 6 und den Motorantrieb 12 für die Bürste 14 oben auf dem Gehäuse 1 aufgesetzt.
  • Diese Anordnung ermöglicht einen leichten Zugang zu dem jeweils abgedeckten Rohr 6 bzw. 11, wodurch Reparaturen und Wartung leicht durchführbar werden. Aus dem Agglomerator/Korona-Entlader 4 und dem Kollektor 10 fallen die Partikel jeweils nach unten durch die zugehörige Öffnung 17 bzw. 18 in den Schacht 16 und werden im tiefsten Bereich 19 des Schachts 16 angefangen. Der die beiden Rohre 5 und 11 unten überbrückende Schacht 16 ist eine einfache Konstruktion, die einen leichten Zugang an den Abscheider 1 auch von unten zulässt. Durch das Auffüllen der Zwischenräume in dem Abscheider 1 mit Thermoisoliermaterial besteht zur Umgebung hin kein Wärmefluss, allenfalls ein minimaler, so dass Wärmeverluste über den elektrostatischen Abscheider 1 nach außen minimal sind und eine stabile Kaminwirkung für den Gasabzug aus dem Ofen bestehen bleibt.
  • Der Agglomerator/Korona-Entlader 4 und der Kollektor 10 können beide oder einzeln um bis zu 90° verdreht werden, so dass der Rauchgaseintritt 2 und der Reingasaustritt 3 frontal sind oder einer seitlich und einer frontal ist. Die Rohre 5 und 11 sind über die Flansche 21 und 22 (2) lös-, und damit verdrehbar, und wieder feststellbar. Die Varianten zeigt 3 mit den Draufsichten. Die Montage des Abscheiders ist somit beliebig an die örtliche Situation anpassbar. Sind die beiden Rohre 5 und 11 zusätzlich gleich, können unter Umflanschung der Hochspannungsversorgung HV und des Motorantriebs M beide vertauscht werden.
  • Für Reinigungszwecke kann der Schacht 16 an seinem Boden vielfältig gestaltet sein. Ein Beispiel ist ein am nach unten gerichteten Auslassstutzen des Schachts 16 verdrehbar anzubringender Topf 23 mit Hebel 24 und Handgriff 25, der durch axiales Drehen in eine Richtung angesetzt und in die andere Richtung abgenommen werden kann (siehe 4). Über Dreh- und Schwenkantriebe könnte diese Absicht auch über Fernhandierung ermöglicht werden.
  • Sollen auch größere anfallende Rauchgasvolumina prozessiert werden, kann der einfache elektrostatische Abscheider gemäß den 1 bis 4 eventuell in seiner Anordnung des Strömungskanals modulartig erweitert werden. 5 und 6 zeigen zwei beispielhafte, zweikanalige Situationen. 5 zeigt in der Draufsicht von oben die kompakte Anordnung der beiden Agglomerator/Korona-Entlader 4 und 41 gegenüber den beiden Kollektoren 10 und 101, die in dieser Situation von dem Abscheidergehäuse 1 etwa quadratisch ummantelt sind. 6 zeigt die seitliche oder ebene Anordnung der zwei Agglomerator/Korona-Entlader 4 und 41 sowie der beiden Kollektoren 10 und 101. 5 könnte aber auch zur 6 in die Ebene aufgefaltet sein. In beiden Fällen ist es zweckmäßig, den Schacht in einem Mehrkammersystem, hier beispielsweise Dreikammersystem, zu gestalten. So münden strömungsmäßig beide Agglomerator/Korona-Entlader 4 in die Eintrittsvorkammer 161 des Schachts 16, die zusammenführend in den Hauptschacht 16 mündet. Vom Schacht 16 aus tritt der Gasstrom wieder in die Austrittsvorkammer 162 ein, von wo er sich in die beiden Kollektoren 10 und 101 auffächert. Aus beiden Prozessbereichen 4, 41 und 10, 101 fallen/rieseln ausscheidende Partikel nach unten durch die jeweilige Vorkammer 161 und 162 und sammeln sicht schließlich im Schacht 16 an. Es können auch Gruppen an Agglomerator/Korona-Entlader und/oder Kollektoren in verschiedene Eintrittsvorkammern bzw. Austrittsvorkammern münden, die dann von dem Schacht gemeinsam überbrückt werden. Das System kann, da modulartig, bezüglich der Anzahl seiner Prozessbereiche zahlenmäßig vergrößert werden, falls vom zu prozessierenden Volumen her technisch gerechtfertigt.
  • Der Prozess im elektrostatischen Abscheider läuft folgendermaßen ab:
    Das mit Partikel beladene Abgas aus einer Verbrennungsanwendung gelangt in den elektrostatischen Abscheider 1 durch den Rauchgaseintritt 2. Die Partikel im Abgas sind hauptsächlich positiv und negativ geladen. Ihre elektrische Ladung erhalten die Partikel ursprünglich durch Thermoionisation in der Flamme. Die positiv und negativ geladenen Partikel strömen durch den Ringspalt zwischen der Ablenkungselektrode 8 und der gegenüber liegenden Innenwand des Rohres 5, dem Nicht-Korona-Agglomerator. Liegt eine Hochspannung an der stabförmigen Hochspannungselektrode 7 an, bildet sich von der Ablenkungselektrode 8 zur Innenwand des Rohres 5 ein elektrisches Feld vergleichsweise mittlerer Stärke ohne Korona-Entladung aus. Bei negativer Hochspannung driften die negativ geladenen Partikel zur auf Bezugspotential liegenden, meist geerdeten Rohrwand und die positiv geladenen Partikel zur Ablenkungselektrode 8. Diese Radialdrift der positiv und negativ geladenen Partikel erhöht die Wahrscheinlichkeit der partikelelektrostatischen Koagulation und verstärkt das Wachstum großer Agglomerate. Entsprechend der Koagulation gegensätzlich geladener Partikel sind die Agglomerate elektrisch mehr oder weniger ladungskompensiert bis elektrisch neutral. Entsprechend der Koagulation und Partikelagglomeration nimmt die Konzentration feiner Partikel in der Strömung ab, aber die Größe der Partikel nimmt zu. Die großen Partikel werden von der Gasströmung in den gasstromabwärtigen unipolaren Korona-Entlader transportiert, in dem sie dort in dem elektrischen Feld höchster Stärke unipolar in der deshalb bestehenden Korona-Entladung an der scharfkantigen Korona-Entladungs-Elektrode 9 geladen werden, sofern die Hochspannungselektrode 7 an Hochspannung liegt. Die Partikel werden dort im Ionenstrom zwischen der Korona-Elektrode 9 und der Innenwand des Rohres 5 elektrisch unipolar geladen. Ein Teil der Partikel lagert gasstromabwärts der Korona-Entladungs-Elektrode 9 an der geerdeten Innenwand des Rohres 5 ab. Die dort abgelegten Partikel formieren sich zu großen Flocken, die herabfallen und sich im unten liegenden Schacht 16 ansammeln. Die Strömung geht durch den verbindenden Schacht 16 und tritt in den Kollektor 10 ein. Unter dem Einfluss der von den verbliebenen Partikeln hervorgerufenen Raumladung sammeln sich die geladenen Partikel an der Innenwand des Kollektorrohrs 11 und auf den Drähten/Drahtbüscheln der wendelförmigen Drahtbürste 14 an. Die wendelförmige Drahtbürste 14 dreht derartig, dass ein Abbürsten an der Innenwand des Kollektorrohrs 11 nach unten erfolgt. Bei der Drehbewegung der Bürste 14 streift dieselbe über die an der Innenwand längs angebrachte Abstreifschiene 15, wodurch auf den Drähten oder auf den Drahtbüscheln der Bürste abgelagerte Partikel abgeschüttelt/weg geschleudert werden und entgegen der Gasströmung nach unten auf die Bürstenwendel und weiter in den Schacht 16 fallen, um schließlich darin aufgefangen zu werden. Der Schacht 16 wird regelmäßig oder bei Erreichen einer Füllstandshöhe entleert.
  • Das partikelbefreite Gas, das Reingas, strömt im Kollektor 10 weiter nach oben und tritt durch den gasstromabwärtigen Reingasaustritt 3 aus dem Abscheider 1 heraus.
  • Während des Betriebs des elektrostatischen Abscheiders können sich an den Innenwänden der beiden Rohre 5 und 11 kleinere Kondensatmengen bilden, die nach unten in den Schacht 16 fließen. Das Kondensat beeinflusst die Prozessstabilität des Abscheiders nicht, da es bei längerem Betrieb durch das heiße Gas wieder verdampft.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - CH 694645 [0002]
    • - DE 102004039118 [0003]
    • - US 3924547 [0004]
    • - US 6238459 [0005]
    • - US 5707428 [0006]

Claims (7)

  1. Elektrostatischer Abscheider für die Reinigung von Rauchgasen aus Holzverbrennungsöfen oder stationären Dieselmotoren, bestehend aus: – einem Gehäuse (1) mit mindestens einem Rauchgaseintritt (2) und mindestens einem Reingasaustritt (3), – einem dem Rauchgaseintritt in Strömungsrichtung folgenden, vertikal nach unten führenden, rohrförmigen ersten Strömungskanalabschnitt (5) mit einem Nicht-Korona-Agglomerator, gefolgt von einem unipolaren Korona-Entlader, der in einen abgedeckten Schacht (16) zum Auffangen ausgeschiedener Rußpartikel mündet, – einem aus dem abgedeckten Schacht (16) in Strömungsrichtung folgenden, vertikal nach oben führenden, rohrförmigen zweiten Strömungskanalabschnitt (11), der in einem Reingasaustritt (3) mündet, der als Kollektor (10) mit einer drehbaren, wendelförmigen Bürste (14) ausgestattet ist und längs seiner Innenwand mindestens eine Abstreifschiene (15) angebracht hat, wobei der Schacht (16) Bestandteil des bestehenden Strömungskanals oder gemeinsamer Bestandteil der bestehenden Strömungskanäle des elektrostatischen Abscheiders (1) ist.
  2. Elektrostatischer Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nicht-Korona-Agglomerator mit seinem gasstromabwärts folgenden Korona-Entlader aus einer von oben aus einem nicht im Strömungsweg stehenden Isolatorgehäuse (6) in den ersten Strömungskanalabschnitt zentral ragende, stabförmige Hochspannungselektrode (7) besteht, die in ihrem im mittleren Strömungskanal exponierten Bereich von einer Ablenkungselektrode (8) ummantelt ist und gasstromabwärts in ihrem freien Endbereich eine sternscheibenförmige Korona-Entladungselektrode (9) zentral exponiert hat.
  3. Elektrostatischer Abscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wendelförmige Bürste (14) auf einer zentral exponierten Antriebswelle (13) sitzt, die mit ihrem einen Ende oben außerhalb des Strömungsweges in eine Antriebsvorrichtung (12) eingespannt und mit ihrem andern Ende zentral gelagert ist.
  4. Elektrostatischer Abscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal oder die Strömungskanäle mit dem verbindenden Schacht (16) in dem Gehäuse (1) in ein Thermoisolationsmaterial (20) gepackt ist oder sind.
  5. Elektrostatischer Abscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (16) in seinem am tiefsten liegenden Bereich eine Auslassvorrichtung (19) für die ausgeschiedenen und aufgefangenen Partikel hat.
  6. Elektrostatischer Abscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal oder die Strömungskanäle und der Schacht (16) auf einem elektrischen Bezugspotential liegen.
  7. Elektrostatischer Abscheider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (16) einteilig oder mehrteilig ist, wobei der mehrteilige Schacht aus mindestens einem Strömungseintrittsbereich (161), mindestens einem Strömungsaustrittsbereich (162) und dem diese beiden Bereiche (161) und (162) verbindenden Schacht (16) besteht.
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