EP1033171B1 - Elektrofilter, insbesondere zur Abluftreinigung für Strassentunnel, Tiefgaragen od. dgl. - Google Patents

Elektrofilter, insbesondere zur Abluftreinigung für Strassentunnel, Tiefgaragen od. dgl. Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to an electrostatic precipitator, in particular for exhaust air purification for road tunnels, underground garages od.
  • an electrostatic precipitator in particular for exhaust air purification for road tunnels, underground garages od.
  • From at least one flow channel forming a filter cell with an inflow ionizing and an outflow collector, wherein the ionizing used in a frame, extending over the flow cross-section electrodes and a collector grounded, the flow cross-section covering filter mat made of wire wool od.
  • Is provided US 4 222 748 A ).
  • a road tunnel Like. Contains solid particles, such as diesel soot, tire or road surface abrasion, dust u. Like., And also liquid particles, which particles must be deposited for environmental reasons or for reuse of the purified air in the tunnel.
  • Mechanical filter systems are less suitable because they are associated with large pressure losses and make high demands on the fan performance because of the considerable amounts of air required. Accordingly, electrostatic precipitators which operate on the Penney principle are used for this exhaust air purification, wherein an electric field for ionizing the particles to be separated is generated in an ionizing device by means of electrodes applied to a high DC voltage, whereby the charged particles are subsequently immersed in a collector Delivery of their cargo are knocked down.
  • the collector is set to date by far from each other arranged, alternately positive and negative collector plates together, so that the ionized particles of the air flowing between the collector plates exhaust air are repelled depending on the charge from one collector plates and attracted by the other and by this distraction they settle collecting collector plates.
  • the separation efficiency of these filters especially in terms of extremely small soot particles unsatisfactory.
  • these electrostatic filters fail in case of fire, in which a smoke separation would be very important because of the visibility, since the operating temperature is usually about 65 ° C and the ionizer and the collector of a fire corresponding temperature load of about 250 ° C not withstand.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide an electrostatic precipitator of the type described above, which is characterized by its high separation efficiency and fire performance in relatively low-cost construction and can also be rationally clean beyond.
  • the invention solves this problem in that the filter mat is associated with a blower comprising a Ausblasdüsenech on the downstream side of the filter mat and a suction hood unit at the inflow side, wherein the opposing Ausblasdüsen- and suction hood units are guided back and forth together along the mat surface.
  • the electrodes can be configured as desired, as long as they produce an evenly distributed over the flow cross-section electric field, advantageously sheet metal strip stainless steel serve as electrodes, of which alternately one grounded and the other are connected to a high voltage source and the high voltage source connected sheet metal strip jagged edges for a Spitzenionmaschine form.
  • the collector consists of a filter mat
  • the ionized particles no longer need to be deflected transversely to the direction of flow to corresponding collector plates, because they must forcibly contact the grounded mat material when penetrating the filter mat and are thus deposited, as a filter material Wire wool or similar wire material, such as wire mesh and wire mesh, but also nonwovens u. Like. Of metal, ceramic, plastic or other suitable conductive materials is used.
  • This filter mat is insensitive to temperature and brings with the failure of the ionization by collapse of the high voltage as a purely mechanical filter, a separation effect, without because of the looser Structure to cause higher pressure drops. Due to the interaction of lonisier Spur and filter mat sufficiently good separation performance are also guaranteed even at high flow rates, which are also largely independent of temperature because of the temperature capacity of the ionizer and the collector.
  • the filter cells are usually arranged side by side in parallel, but also quite to achieve reinforced separation effects in series can be stringed.
  • Several filter cells can also be combined to form a large filter cell, which forms a common flow channel and accommodates the ionizing units combined into an ionizing unit in a frame housing on the inflow side and the collectors of the individual filter cells combined to form a collector unit.
  • the filter cell may further include a water injection device with spray nozzles provided in front of and / or behind the filter mat for additional air washing, so that not only the particle separation can be influenced by the resulting water mist or curtain, but also gas separation can be achieved.
  • the spray nozzles can sit in adaptation to the particular conditions in front of the ionizing device, which is expedient for example in case of fire, or after the ionizing device so as not to impair the ionizing process, and they can also be arranged behind the collector and the water against the direction of flow through the filter mat, which in addition to the washing effect of the separation effect increases and a filter cleaning effect is achieved.
  • a filter cell 1 of an electrostatic precipitator consists of a cell housing 2, which forms a flow-through channel 3 and on the inlet side an ionizing device 4 and on the outflow side a collector 5 receives.
  • the ionizing device 4 has arranged in a frame 6 electrodes 7, 8, which extend at a mutual distance parallel to each other across the flow cross-section and alternately strip-shaped Erdungsblechen 81 and lonisierblechen 71 consist.
  • the ground plates 81 are mounted at one end fixed to a support rod 9 of the frame 6 and suspended at the other end via a suspension spring 10 resiliently on a suspension rod 11, wherein there is a ground terminal for the frame 6 and the grounding plates 81.
  • the formed with a serrated edge 72 lonisierbleche 71 are similar to the Erdungsblechen one end firmly mounted on a connecting rod 12 and the other suspended via a suspension spring 13 on a suspension rod 14, which lonisierbleche 71 but via the connecting rod 12 in a manner not shown with a high voltage source in line connection stand.
  • This connecting rod 12 is insulated from the frame 6 by means of insulators 15, and passage openings 82 in the earthing plates 81 prevent electrical contact between grounding plates and connecting rod.
  • a flow cross-section covering filter mat 16 made of wire wool od. Like. Used. If exhaust air flows through the filter cell 1, the particles contained in the exhaust air are ionized by the electric field generated by the electrodes 7, 8 in the ionizing device 4 and then reach the collector 5, where they are deposited and deposited in the grounded filter mat 16. Due to the spring-related stretchable suspension of the electrodes 7, 8 and when using a temperature-resistant material as a filter mat 16, the filter cell 1 is fire-safe and because of the filter mat as a collector results even for high flow rates a good separation efficiency.
  • the collector 5 of the filter mat 16 is associated with a blower 17, which comprises a Ausblasdüsentician 18 on the downstream side 161 of the filter mat 16 and a suction hood unit 19 on the inflow side 162 of the filter mat 16, wherein the opposing Ausblasdüsen- and suction hood units 18, 19 means Screw spindles 20, 21 are guided back and forth along the mat surface.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrofilter, insbesondere zur Abluftreinigung für Straßentunnel, Tiefgaragen od. dgl., aus wenigstens einer einen Durchströmkanal bildenden Filterzelle mit einer einströmseitigen Ionisiereinrichtung und einem ausströmseitigen Kollektor, wobei die lonisiereinrichtung in einem Rahmen eingesetzte, sich über den Strömungsquerschnitt erstreckende Elektroden aufweist und als Kollektor eine geerdete, den Strömungsquerschnitt überdeckende Filtermatte aus Drahtwolle od. dgl. vorgesehen ist ( US 4 222 748 A ).
  • Die Abluft aus einem Straßentunnel, einer Tiefgarage od. dgl. enthält feste Partikel, wie Dieselruß, Reifen- oder Straßenbelagsabrieb, Staub u. dgl., und auch Flüssigpartikel, welche Partikel aus Umweltschutzgründen oder zur Wiederverwendung der gereinigten Luft im Tunnel abgeschieden werden müssen. Mechanische Filteranlagen eignen sich dazu wenig, da sie mit großen Druckverlusten verbunden sind und wegen der anfallenden beträchtlichen Luftmengen hohe Anforderungen an die Ventilatorleistungen stellen. Für diese Abluftreinigung kommen demnach vor allem Elektrofilter zur Anwendung, die nach dem Penney-Prinzip arbeiten, wobei in einer lonisiereinrichtung über an eine hohe Gleichstromspannung angelegte Elektroden ein elektrisches Feld zur lonisierung der abzuscheidenden Partikel erzeugt wird, wodurch die geladenen Partikel anschließend in einem Kollektor unter Abgabe ihrer Ladung niederschlagbar sind. Der Kollektor setzt sich dazu bisher aus mit Abstand nebeneinander angeordneten, abwechselnd positiven und negativen Kollektorplatten zusammen, so daß die ionisierten Partikel der zwischen den Kollektorplatten hindurchströmenden Abluft je nach Ladung von den einen Kollektorplatten abgestoßen und von den anderen angezogen werden und sich durch diese Ablenkung an den sie anziehenden Kollektorplatten absetzen. Bei höheren Durchströmgeschwindigkeiten, wie sie bei den angestrebten großen Durchsatzmengen auftreten, ist allerdings die Abscheideleistung dieser Filter, vor allem hinsichtlich der extrem kleinen Rußpartikel unbefriedigend. Außerdem versagen diese Elektrofilter im Brandfall, bei dem eine Rauchabscheidung wegen der Sichtverhältnisse sehr wichtig wäre, da die Betriebstemperatur üblicherweise bei ca. 65° C liegt und die lonisiereinrichtung und der Kollektor einer einem Brandfall entsprechenden Temperaturbelastung von ca. 250° C nicht standhalten. Die beiderends fest abgestützten Elektroden bzw. Kollektorplatten unterliegen nämlich einer wärmebedingten Dehnung und verformen sich, wodurch es innerhalb kürzester Zeit zu Kurzschlüssen bzw. Überschlagsentladungen käme. Ein Ausfall der Hochspannung führt aber sofort zur Wirkungslosigkeit eines solchen Elektrofilters. Nicht zuletzt gibt es bisher bei der Reinigung des Kollektors Schwierigkeiten, denn die Kollektorplatten bedürfen immer wieder einer intensiveren Waschung, was neben dem damit verbundenen Aufwand nur bei einem Stillstehen der Filteranlage möglich ist und wegen der Notwendigkeit einer durchgreifenden Trocknung vor einer erneuten Hochspannungsbeaufschlagung recht zeitaufwendig ist. Die US 4 222 748 A kennt zu diesem Zweck zusätzlich eine Spüleinrichtung für die Filtermatte, wobei die Filtermatte von Spülflüssigkeit durchströmt wird und in der Abluft vorhandene Partikel auswäscht. Eine derartige Vorrichtung erfordert allerdings eine zusätzliche Abwasseraufbereitung.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektrofilter der eingangs geschilderten Art zu schaffen, der sich bei verhältnismäßig aufwandsarmer Bauweise durch seine hohe Abscheidewirkung und seine Brandtauglichkeit auszeichnet und der sich darüber hinaus auch rationell reinigen läßt.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Filtermatte eine Abblasvorrichtung zugeordnet ist, die eine Ausblasdüseneinheit an der Abströmseite der Filtermatte und eine Absaughaubeneinheit an deren Zuströmseite umfaßt, wobei die einander gegenüberliegenden Ausblasdüsen- und Absaughaubeneinheiten gemeinsam entlang der Mattenoberfläche hin- und herbewegbar geführt sind.
  • Durch eine federnde Aufhängung der Elektroden werden deren wärmebedingte Dehnungen verformungsfrei aufgenommen und auch bei höheren Temperaturen, wie sie im Brandfalle auftreten, sind keine Kurzschlüsse oder Überschlagsentladungen auf Grund sich ändernder Elektrodenabstände zu befürchten. Die Elektroden können an sich beliebig ausgestaltet sein, so lange sie ein gleichmäßig über den Strömungsquerschnitt verteiltes elektrisches Feld erzeugen, wobei vorteilhafterweise Blechstreifen aus Edelstahl als Elektroden dienen, von denen abwechselnd die einen geerdet und die anderen an einer Hochspannungsquelle angeschlossen sind und die an der Hochspannungsquelle angeschlossenen Blechstreifen gezackte Ränder für eine Spitzenionisierung bilden.
  • Da weiters der Kollektor aus einer Filtermatte besteht, brauchen die ionisierten Partikel auch nicht mehr quer zur Strömungsrichtung zu entsprechenden Kollektorplatten hin abgelenkt zu werden, denn sie müssen zwangsweise beim Durchdringen der Filtermatte mit dem geerdeten Mattenmaterial in Kontakt treten und werden so abgeschieden, wobei als Filtermaterial Drahtwolle oder ähnliches Drahtmaterial, wie Drahtgestricke und Drahtgeflechte, aber auch Faservliese u. dgl. aus Metall, Keramik, Kunststoff oder anderen geeigneten leitenden Werkstoffen, verwendet wird. Diese Filtermatte ist temperaturunempfindlich und bringt auch bei Ausfall der lonisierung durch ein Zusammenbrechen der Hochspannung als rein mechanisches Filter einen Abscheideeffekt mit sich, ohne wegen der lockereren Struktur höhere Druckverluste zu verursachen. Auf Grund des Zusammenwirkens von lonisiereinrichtung und Filtermatte sind zudem auch bei hohen Durchströmgeschwindigkeiten ausreichend gute Abscheideleistungen gewährleistet, die wegen der Temperaturbelastbarkeit der lonisiereinrichtung und des Kollektors ebenfalls weitgehend temperaturunabhängig sind.
  • Da die lonisiereinrichtung und der Kollektor zu einer Filterzelle zusammengefaßt sind, ist es möglich, eine solche Filterzelle für sich allein als Elektrofilter einzusetzen oder mehrere solcher Filterzellen modulartig zu einer ganzen Filteranlage zusammenzubauen, wobei die Filterzellen meist parallel nebeneinander angeordnet sind, aber auch durchaus zum Erreichen verstärkter Abscheideeffekte in Serie hintereinandergereiht sein können. Mehrere Filterzellen lassen sich auch zu einer Großfilterzelle zusammenstellen, die einen gemeinsamen Durchströmkanal bildet und in einem Rahmengehäuse einströmseitig die zu einer lonisiereinheit zusammengefaßten lonisiereinrichtungen und ausströmseitig die zu einer Kollektoreinheit zusammengefaßten Kollektoren der einzelnen Filterzellen aufnimmt.
  • Erfindungsgemäß kann ferner der Filterzelle eine Wassereinsprühvorrichtung mit vor und/oder hinter der Filtermatte vorgesehenen Spritzdüsen zur zusätzlichen Luftwäsche zugehören, so daß durch den entstehenden Wassernebel oder -vorhang nicht nur die Partikelabscheidung beeinflußbar ist, sondern sich auch eine Gasabscheidung erreichen läßt. Dabei können die Spritzdüsen in Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten vor der lonisiereinrichtung sitzen, was beispielsweise für den Brandfall zweckmäßig ist, oder nach der lonisiereinrichtung, um den lonisiervorgang nicht zu beeinträchtigen, und sie können auch hinter dem Kollektor angeordnet sein und das Wasser gegen die Durchströmrichtung durch die Filtermatte spritzen, wodurch neben dem Wascheffekt der Abscheideeffekt erhöht und ein Filterreinigungseffekt erzielt wird.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispieles rein schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen
    • Fig. 1 eine Filterzelle eines erfindungsgemäßen Elektrofilters im Längsschnitt,
    • Fig. 2 die lonisiereinrichtung der Filterzelle in Stirnansicht und
    • Fig. 3 den Kollektor dieser Filterzelle im Querschnitt.
  • Eine Filterzelle 1 eines Elektrofilters besteht aus einem Zellengehäuse 2, das einen Durchströmkanal 3 bildet und einströmseitig eine lonisiereinrichtung 4 und ausströmseitig einen Kollektor 5 aufnimmt. Die lonisiereinrichtung 4 weist in einem Rahmen 6 angeordnete Elektroden 7, 8 auf, die sich mit gegenseitigem Abstand parallel zueinander über den Strömungsquerschnitt erstrecken und abwechselnd aus streifenförmigen Erdungsblechen 81 und lonisierblechen 71 bestehen. Die Erdungsbleche 81 sind an ihrem einen Ende fest auf einer Trägerstange 9 des Rahmens 6 aufgezogen und am anderen Ende über eine Aufhängefeder 10 federnd nachgiebig an einer Aufhängestange 11 aufgehängt, wobei es für den Rahmen 6 sowie die Erdungsbleche 81 einen Erdungsanschluß gibt. Die mit einem gezackten Rand 72 ausgebildeten lonisierbleche 71 sind ähnlich den Erdungsblechen einerends fest auf einer Anschlußstange 12 aufgezogen und andernends über eine Aufhängefeder 13 an einer Aufhängestange 14 aufgehängt, welche lonisierbleche 71 aber über die Anschlußstange 12 in nicht weiter dargestellter Weise mit einer Hochspannungsquelle in Leitungsverbindung stehen. Diese Anschlußstange 12 ist über Isolatoren 15 gegenüber dem Rahmen 6 isoliert und Durchtrittsöffnungen 82 in den Erdungsblechen 81 verhindern einen elektrischen Kontakt zwischen Erdungsblechen und Anschlußstange.
  • Als Kollektor 5 ist im Zellengehäuse 2 eine den Strömungsquerschnitt überdeckende Filtermatte 16 aus Drahtwolle od. dgl. eingesetzt. Durchströmt Abluft die Filterzelle 1, werden die in der Abluft enthaltenen Partikel durch das über die Elektroden 7, 8 in der lonisiereinrichtung 4 erzeugte elektrische Feld ionisiert und gelangen anschließend zum Kollektor 5, wo sie in der geerdeten Filtermatte 16 niedergeschlagen und abgeschieden werden. Auf Grund der federbedingt dehnungsfähigen Aufhängung der Elektroden 7, 8 und bei Verwendung eines temperaturbeständigen Materials als Filtermatte 16 ist die Filterzelle 1 brandtauglich und wegen der Filtermatte als Kollektor ergibt sich auch für hohe Durchströmgeschwindigkeiten eine gute Abscheideleistung.
  • Zur Reinigung des Kollektors 5 ist der Filtermatte 16 eine Abblasvorrichtung 17 zugeordnet, die eine Ausblasdüseneinheit 18 an der Abströmseite 161 der Filtermatte 16 und eine Absaughaubeneinheit 19 an der Zuströmseite 162 der Filtermatte 16 umfaßt, wobei die einander gegenüberliegenden Ausblasdüsen- und Absaughaubeneinheiten 18, 19 mittels Schraubenspindeln 20, 21 entlang der Mattenoberfläche hin- und herbewegbar geführt sind. Durch diese Blas-Saugreinigung ergibt sich eine hohe Reinigungswirkung und die Filtermattenreinigung kann auch während des Filterbetriebes erfolgen, so daß von vornherein größere Verschmutzungen der Filtermatte und damit entsprechend steigende Druckverluste vermeidbar sind.

Claims (2)

  1. Elektrofilter, insbesondere zur Abluftreinigung für Straßentunnel, Tiefgaragen od. dgl., aus wenigstens einer einen Durchströmkanal (3) bildenden Filterzelle (1) mit einer einströmseitigen lonisiereinrichtung (4) und einem ausströmseitigen Kollektor (5), wobei die lonisiereinrichtung (4) in einem Rahmen (6) eingesetzte, sich über den Strömungsquerschnitt erstreckende Elektroden (7, 8) aufweist und als Kollektor (5) eine geerdete, den Strömungsquerschnitt überdeckende Filtermatte (16) aus Drahtwolle od. dgl. vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (7, 8) einerends fest und andernends federnd nachgiebig im Rahmen (6) eingespannt sind und daß der Filtermatte (16) eine Abblasvorrichtung (17) zugeordnet ist, die eine Ausblasdüseneinheit (18) an der Abströmseite (161) der Filtermatte (16) und eine Absaughaubeneinheit (19) an deren Zuströmseite (162) umfaßt, wobei die einander gegenüberliegenden Ausblasdüsen- und Absaughaubeneinheiten (18, 19) gemeinsam entlang der Mattenoberfläche hin- und herbewegbar geführt sind.
  2. Elektrofilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterzelle (1) eine Wassereinsprühvorrichtung mit vor und/oder hinter der Filtermatte (16) vorgesehenen Spritzdüsen zur zusätzlichen Luftwäsche zugehört.
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