DE3238794A1

DE3238794A1 - Vorrichtung zum reinigen von gasen

Info

Publication number: DE3238794A1
Application number: DE19823238794
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Phys. Dr. 7031 Aidlingen Artmann; Ilan Brauer; Gerhard Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Brüggen; Dieter Dipl.-Phys. 7250 Leonberg Karr; Roland 7000 Stuttgart Schreiber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-10-20
Filing date: 1982-10-20
Publication date: 1984-04-26
Also published as: WO1984001602A1; IT8323340A0; IT1171774B; EP0122265A1; DE3238794C2

Description

Vorrichtung zum Reinigen von Gasen
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches, wie sie beispielsweise bekannt ist aus der Zeitschrift Chem.-Ing.-Techn. 48. Jahrg.
1976, Nr. 1, Seite 33. Eine wesentliche Schwierigkeit bei derartigen Vorrichtungen besteht darin, beim Reinigen von Gasen von elektrisch leitfähigen Partikeln die elektrische Isolation zwischen den Hochspannungselektroden sicherzustellen. Wenn die elektrische Isolation nicht gewährleistet ist kommt es zu Kriechströmen und schließlich zu Kurzschlüssen zwischen den Elektroden, so daß ein kontinuierlicher Betrieb der Vorrichtung ausgeschlossen ist.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß mit einfachen Mitteln ein Niederschlag leitfähiger Partikel im Isolationsbereich zwischen den Hochspannungselektroden vermieden wird. Als besonders zweckmäßig und wirtschaftlich hat sich die Spülung der zu isolierenden Bereiche mit Druckluft erwiesen, weil diese preiswert und mit dem benötigten Druck leicht zur Verfügung gestellt werden kann.
Durch die in den weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen~der im HauptanspruCh angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist dabei die Spülung der zu isolierenden Oberfläche nach Art einer Kaskade mit mehreren in Reihe geschalteten Spülräumen, wobei zweckmäßigerweise die Gasdurchlässe zwischen der zu spülenden isolierenden Oberfläche und den gegenüberliegenden Begrenzungen in Richtung der Gasströmung schrittweise zunehmen. Mit einer derartigen Anordnung kann man die Spülgasmenge auf etwa ein Drittel der sonst benötigten Menge reduzieren und man erreicht eine kontinuierliche und gleichmäßige Strömung am vorderen Ausgang der Kaskade, so daß eine sichere Isolation gewährleistet ist.
Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit radialer Spülgaszuführung an beiden Enden der Vorrichtung und Figur 2 in vergrößerter Darstellung die Ausgestaltung einer kaskadenförmigen Gasspülung der isolierenden Oberfläche Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist mit 10 ein Koagulator bezeichnet, welcher im wesentlichen aus einer positiven Elektrode 11 und einer negativen, mit Masse verbundenen Elektrode 12 besteht. Die positive Elektrode 11 sitzt auf einem Isolator 13, durch den eine Stromzuführung 14 zur Elektrode 11 hindurchgeführt ist. Als mechanische Abstandshalterung und Zentrierung zwischen der positiven Elektrode 11 und der Masseelektrode 12 dient auf beiden Seiten des Koagulators je ein im wesentlichen gleichgestaltetes Isolierstoffteil 15, welches jeweils einen Gaseinlaß 16 für ein Spülgas 29 besitzt.
Selbstverständlich wäre auch eine einseitige Halterung und Arretierung der Elektroden 11 und 12 möglich mit nur einem Isolierstoffteil 15 bei entsprechend kleinen Abmessungen des Koagulators, wobei das Abgas den Koagulator 10 in axialer Richtung verlassen würde.
Im gezeichneten Ausführungsbeispiel wird das zu reinigende Gas 30 über eine Zuführung 18 in den Koagulator 10 eingeleitet und verläßt diesen über eine Abführung 19.
Das Gas erreicht dann, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer möglichst kurzen Rohrleitung 20, einen mechanischen Abscheider 21, an dessen Ausgang das gereinigte Gas austritt.
Die in Figur 1 dargestellte Reinigungsvorrichtung ist zweistufig ausgebildet und besteht einerseits aus dem Koagulator 10, in dem kleine, fein verteilte Partikel zu größeren Agglomeraten koaguliert werden, welche in dem nachgeschalten mechanischen Abscheider aus dem zu reinigenden Gas entfernt werden. Der Koagulator besteht aus zwei zylindrischen Elektroden 11 und 12, zwischen denen-ein elektrisches Feld E anliegt. Die Feldstärke des elektrischen Feldes E ist so bemessen, daß keine Ionisationserscheinungen auftreten, so daß auch praktisch keine elektrische Leistung im Koagulator 10 verbraucht wird. Das Gas mit den zu entfernenden Partikeln strömt in axialer Richtung durch den Koagulator 10, wobei sich aufgrund des elektrischen Feldes durch Influenzladungen eine Polarisation der Partikel in Feldrichtung ergibt. Aufgrund dieser Ladungen koagulieren die fein verteilten Partikel- zu größeren Agglomeraten, welche den Koagulator 10 bei der Gasabführung 19 verlassen und aufgrund ihrer relativ großen Massen in einem einfach aufgebauten mechanischen Abscheider 21, beispielsweise einem Zyklon, leicht abgeschieden werden können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Spülung der elektrisch isolierenden Oberfläche 17 des Isolators 13 mit einem Gas, welches frei ist von elektrisch leitfähigen Partikeln, die sich auf der Oberfläche 17 niederschlagen könnten. Der Koagulator arbeitet nach dem Prinzip der elektrischenInfluenzladungen, d.h. ~ er arbeitet umso besser, je größer die Beweglichkeit der elektrischen Ladungen in dem aus dem Abgas zu entfernenden-Partikeln ist,-Dies bedeutet, daß sich der Koagulator,-besonders:gut-eign~et zurBehandlung elektrisch leitfähiger Stoffe wie beispielsweise die rußhaltigen Abgase aus Verbrennungsprozessen fossiler Brennstoffe.
Die leitfähigen Partikel müssen jedoch von der isolierenden Oberfläche 17 ferngehalten werden, was durch die Spülung vorzugsweise mit Druckluft erreicht wird.
Das Spülgas 29 tritt durch die Einlässe 16 in den Koagulator 10 ein und erzeugt an der Oberfläche 17 nach entsprechender Umlenkung eine axiale Strömung, welche der Strömung des zu reinigenden Gases entgegengerichtet ist und somit eine Ablagerung 28 von Partikeln aus dem zu reinigenden Gas -auf der elektrisch isolierenden Oberfläche verhindert. Auf diese Weise bleibt die elektrische Isolation zwischen den Hochspannungselektroden 10 und 11 auch nach längerem Betrieb der Anordnung gewährleistet ohne daß zwischenzeitliche Reinigungen oder dgl. erforderlich sind.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung aus einem Koagulator 10 und einem mechanischen Abscheider 21 stellt lediglich ein Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäße Maßnahme zur elektrischen Isolation zwischen den Hochspannungselektroden elektrischer Gasreinigungsanlagen dar. Statt dessen könnte auch ein herkömmlicher Elektroabscheider in der vorgeschlagenen Weise weitergebildet werden, da bei jedem mit Hochspannung arbeitenden Elektroabscheider beim Reinigen von Gasen von elektrisch leitfähigen Partikeln die gleiche Problematik auftritt. Anstelle von Druckluft können auch andere Spülgase verwendet werden, beispielsweise Stickstoff oder Edelgas. Diese Spülgase haben den Vorteil, daß unerwünschte chemische Reaktionen im Koagulator unterbleiben.
Figur 2 zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel, bei dem die Spülung der elektrisch isolierenden Oberfläche 17 nach Art einer Kaskade mit mehreren in Reihe geschalteten Spülräumen 22, 23, 24 erfolgt. Die Gasdurchlässe 25, 26 und 27 weisen zwischen der zu spülenden isolierenden Oberfläche 17 und den gegenüberliegenden Begrenzungen am Isolierstoffteil 15 in Richtung der Spülgasströmung schrittweise größere Querschnitte auf, so daß eine Beruhigung der Spülgasströmung zu ihrem Austritt hin erfolgt. Auf diese Weise erhält man am äußeren Gas durchlaß 27 eine gleichmäßige Gasströmung, beim Ausführungsbeispiel eine gleichmäßige Druckluftströmung, welche der Strömungsrichtung der zu reinigenden Gase im wesentlichen entgegengerichtet ist. Die bei 28 angedeuteten Ablagerungen, welche beim Reinigen der Abgase fossiler Brennstoffe leitfähige Partikel sind oder zumindest enthalten, können nicht bis zum Isolierstoffteil 15 vorwandern, so daß stets ein ausreichender Isolationsabstand gewahrt wird.

Claims

Ansprüche 1. Vorrichtung zum Reinigen von Gasen von elektrisch leitfähigen Teilchen oder Tröpfchen, insbesondere zum Reinigen von Abgasen fossiler Brennstoffe, vorzugsweise von Dieselmotoren, unter Verwendung eines von den zu reinigenden Gasen durchströmten elektrischen Hochspannungsfeldes, welches zwischen gegeneinander isolierten Elektroden anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierenden Oberflächen (17) zwischen den gegenpoligen Hochspannungselektroden (10, 11) 1 ) wenigstens teilweise von einem Gas (16) umspült sind, das im wesentlichen frei ist von elektrisch leitfähigen Partikeln.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülgas Druckluft verwendet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülgas das gereinigte Abgas verwendet wird.
4 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülung nach Art einer Kaskade mit mehreren in Reihe geschalteten Spülräumen (22, 23, 24) erfolgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdurchlässe (25, 26, 27) zwischen der zu spülenden isolierenden Oberfläche (17) und der gegenüberliegenden Begrenzung in Richtung der Gasströmung schrittweise größere Querschnitte aufweisen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 > dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei hohlzylindrische Elektroden (11, 12) durch wenigstens einen zylindrischen Isolator (13) an wenigstens einem Elektrodenende gegeneinander isoliert sind und daß die Spülgase (29) derart auf die Isolatoroberfläche (17) geleitet werden, daß ihre Strömungsrichtung dort der Strömungsrichtung der zu reinigenden Gase (30) im wesentlichen entgegengerichtet ist.