DE102009030804B4 - Elektrostatischer Abscheider zur Partikelabscheidung - Google Patents

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Abstract

Elektrostatischer Abscheider zur Reinigung von partikelbeladenem Rauchgas, umfassend a) einen Rauchgaseintritt (2), b) Mittel zum elektrischen Laden von Partikeln mit einem Hochspannungsanschluss, c) Abscheideflächen mit einem Bezugspotential zum Potential des Hochspannungsanschlusses für die elektrisch geladenen Partikel, d) einen Hochspannungsisolator (6) zwischen Hochspannungsanschluss und Abscheideflächen und e) eine Kollektorstufe mit Reingasaustritt (3, 5), dadurch gekennzeichnet, dass der Hochspannungsisolator (6) mit einer gasdichten Abdeckkappe (7) umgeben ist, die aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht und in ein Rohr hineinragt, welches mit dem Reingasaustritt (3) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Abscheider zur Partikelabscheidung, wie sie zum Beispiel in Verbrennungskammern, Holzöfen oder anderen Holzverbrennungsanlagen anfallen.
  • Elektrostatische Abscheider werden ganz allgemein zur Reinigung von Rauchgas durch Partikelabscheidung eingesetzt. Das zu reinigende Rauchgas wird in den elektrostatischen Abscheider eingeleitet, der eine Ionisierungsstufe zur elektrischen Ladung der Partikel und eine Kollektorstufe zum Abscheiden der geladenen Partikel umfasst. In der Ionisierungsstufe strömt das zu reinigende Gas durch das elektrische Feld zwischen einer Hochspannungselektrode und einer auf einem Bezugspotential, meist Erdpotential, liegenden Elektrode, in dem die im Rauchgas enthaltenen Partikel über Koronaentladung an der Hochspannungselektrode elektrisch geladen werden. Beim anschließenden Durchströmen der Kollektorstufe werden die Partikel dort auf der auf Bezugspotential liegenden Oberfläche abgeschieden und elektrisch neutralisiert.
  • Der Mechanismus der Abscheidung über Raumladung ist aus: „J. R. Melcher, K. S. Sachar, E. P. Warren, Overview of Electrostatic Devices for Control of Submicrometrer Particles, Proceedings of the IEEE, vol. 65, No. 12, 1977, s. 1659–1669” bekannt. Die Entwicklung und Anwendung der Raumladungsabscheider zur Aufsammlung von Partikeln aus Verbrennungsgasen wird in der CH 694 645 A vorgestellt. Ein Nachteil des dort beschriebenen elektrostatischen Abscheiders ist die konstruktionsbedingte Notwendigkeit aufwändiger Montage- und Demontageschritte, um die Anlage von Rückständen zu bereinigen.
  • Ein Nachteil der bekannten elektrostatischen Abscheideanlagen ist die Verschmutzung des Hochspannungsisolators, der in die vom Gas durchströmte Kammer hineinragt mit Partikeln aus z. B. Flugasche oder Ruß die in dem zu reinigenden Rauchgas enthalten sind. In der DE 600 34 350 T2 ist eine Abdeckung offenbart, die die Isolatoren vor Partikeln aus dem zu reinigendem mit Partikeln angereichertem gasförmigen Medium schützt.
  • Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist bekannt, dass ein steiler Temperaturgradient zwischen dem einströmenden Rauchgas und dem Isolator zu Verwirbelungen führt, die eine vermehrte Anlagerung von Ruß- und Aschepartikeln an dem Isolator zur Folge haben. Dadurch kommt es zu Spannungsüberschlägen, die die Effizienz des elektrostatischen Abscheiders verringern.
  • In diesem Zusammenhang sind dem allgemeinen Stand der Technik Lösungen zu entnehmen, die auf der Beheizung des Isolators beruhen. Die DE 10 2004 022 288 A1 und DE 39 02 812 C1 offenbaren beispielsweise jeweils eine Heizanordnung, die das Isolationsmaterial erwärmt. Das Beheizen des Isolators erhöht jedoch den Energiebedarf des elektrostatischen Abscheiders insgesamt und zusätzliche Heizelemente erhöhen den Konstruktionsaufwand.
  • Ausgehend davon ist die Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile zu vermeiden und einen elektrostatischen Abscheider anzugeben, der eine effiziente Rauchgasreinigung bei verlängerter Betriebsdauer sichert. Insbesondere soll die Verschmutzung des Hochspannungsisolators durch Ruß- und Aschepartikel vermieden werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein elektrostatischer Abscheider vorgeschlagen, bei dem der Hochspannungsisolator mit einer Abdeckkappe umgeben ist, wobei diese Abdeckkappe in das Reingasrohr hineinragt und von dem von Partikeln gereinigte Gas umströmt wird.
  • Das zu reinigende Rauchgas strömt mit einer ersten Temperatur (T1) in die Ionisierungsstufe des elektrostatischen Abscheiders. Dort werden die sich in dem Rauchgas befindlichen Partikel elektrisch geladen und scheiden sich auf den umliegenden, auf einem Bezugspotential liegenden Oberflächen ab. Das von Partikeln gereinigte Rauchgas tritt danach durch den Reingasaustritt mit einer zweiten Temperatur (T2) in das Reingasrohr. Diese zweite Temperatur weist einen Wert auf, der unterhalb der ersten Temperatur T1 liegt, jedoch weit oberhalb der Umgebungstemperatur. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Reingasrohres, wird demnach die Abdeckkappe des Hochspannungsisolators von dem Reingas umströmt und erwärmt. Das Material der Abdeckkappe ist dabei ein guter Wärmeleiter und durch Wärmeübertragung wird der von der Abdeckkappe umgebende Isolator erwärmt. Der Temperaturgradient zwischen dem partikelgeladenen Rauchgas und dem Hochspannungsisolator wird auf diese Weise verringert.
  • Die Erfindung wird mit einem Ausführungsbeispiel anhand der 1 näher erläutert. 1 zeigt eine schematische Ansicht des elektrostatischen Abscheiders mit einer geeigneten Anordnung des Reingasrohres.
  • Der elektrostatische Abscheider umfasst ein Abscheidergehäuse 1 mit einer seitlich angeordneten Einlassöffnung 2 für das Rauchgas und einer ebenfalls seitlich angeordneten Öffnung für den Austritt des Reingases 3. Das Abscheidergehäuse 1 umfasst eine Ionisierungsstufe 4 und eine Kollektorstufe 5. Ein Hochspannungsisolator 6 ist unterhalb einer Abdeckkappe 7 und oberhalb der Einlassöffnung 2 angeordnet.
  • Das Rauchgas strömt mit einer Temperatur T1 in durch die Einlassöffnung 2 in die Ionisierungsstufe 4 und die im Rauchgas enthaltenen Partikel werden elektrisch geladen. Nachfolgend werden die Partikel an den umgebenden Oberflächen und in der Kollektorstufe 5 abgeschieden. Das von Partikeln gereinigte Gas tritt mit einer Temperatur T2 durch die Öffnung für den Reingasaustritt 3, welcher die Abdeckkappe 7 umgibt. Durch Wärmeleitung und Wärmeübertragung, wird der Hochspannungsisolator 6 auf die Temperatur T2 erwärmt, wobei T2 einen geringeren Wert als T1 hat. T1 und T2 sind jedoch wesentlich höher als die Umgebungstemperatur, wodurch sich der Temperaturgradient zwischen dem Rauchgas und dem Hochspannungsisolator 6 wesentlich verringert.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Abscheidergehäuse
    2
    Einlassöffnung für Rauchgaseintritt
    3
    Öffnung für Reingasaustritt
    4
    Ionisierungsstufe
    5
    Kollektorstufe
    6
    Hochspannungsisolator
    7
    Abdeckkappe

Claims (1)

  1. Elektrostatischer Abscheider zur Reinigung von partikelbeladenem Rauchgas, umfassend a) einen Rauchgaseintritt (2), b) Mittel zum elektrischen Laden von Partikeln mit einem Hochspannungsanschluss, c) Abscheideflächen mit einem Bezugspotential zum Potential des Hochspannungsanschlusses für die elektrisch geladenen Partikel, d) einen Hochspannungsisolator (6) zwischen Hochspannungsanschluss und Abscheideflächen und e) eine Kollektorstufe mit Reingasaustritt (3, 5), dadurch gekennzeichnet, dass der Hochspannungsisolator (6) mit einer gasdichten Abdeckkappe (7) umgeben ist, die aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht und in ein Rohr hineinragt, welches mit dem Reingasaustritt (3) verbunden ist.
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