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WO2006012929A1 - Bauprinzip einer abgasreinigungsanlage und verfahren zum reinigen eines abgases damit - Google Patents

Bauprinzip einer abgasreinigungsanlage und verfahren zum reinigen eines abgases damit Download PDF

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WO2006012929A1
WO2006012929A1 PCT/EP2005/004939 EP2005004939W WO2006012929A1 WO 2006012929 A1 WO2006012929 A1 WO 2006012929A1 EP 2005004939 W EP2005004939 W EP 2005004939W WO 2006012929 A1 WO2006012929 A1 WO 2006012929A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust gas
zone
collector
gas
particles
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2005/004939
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andrei Bologa
Thomas WÄSCHER
Hanns-Rudolf Paur
Klaus Woletz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Original Assignee
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US11/659,001 priority patent/US20080302241A1/en
Priority to JP2007522922A priority patent/JP2008508085A/ja
Priority to AT05738473T priority patent/ATE483523T1/de
Priority to DE502005010346T priority patent/DE502005010346D1/de
Publication of WO2006012929A1 publication Critical patent/WO2006012929A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/12—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by separation of ionising and collecting stations

Definitions

  • the invention relates to the construction principle of an exhaust gas purification system and a method for cleaning an exhaust gas so.
  • the electrostatic precipitator is one of the most effective device / assembly of a Abgasthesesanla ⁇ ge for the fine particle separation (see, for example, DE 101 32 582).
  • An emission control system usually forms a built-in section in a flow channel for Gasbowung. It consists of the following subassemblies which follow each other in the flow direction: a zone for the ionisation of the particles / aerosols entrained in the gas, the ionizer zone, followed by a connecting or transition zone, again followed by a collector zone for the separation of the electrically neutralized particles / aerosols therein and finally, a sprinkler that sprays the collector with a spooling fluid.
  • Electrostatic precipitation is a physical process by which particles are electrically charged and subsequently separated / separated from the gas under the action of an external electric field.
  • the electric field generates a corona discharge in order to charge the particles and attract them toward the wall in order to finally remove them from there.
  • the particles are generally charged and deposited in two spatially distinct external electric fields.
  • a method and devices have been designed in order to ensure the effective separation of particles, to reduce the purchase costs and operating costs of the electrostatic precipitator, and to simplify the process. simplify the design (see DE 102 44 051).
  • the particles are charged by a corona discharge and then removed in an external, feld ⁇ free collector.
  • the separator includes the Ladeeinrich ⁇ device, the Gehausean gleiches and the separator.
  • the charging device consists of a grounded nozzle plate and high-voltage needle electrodes, which are positioned centrally in the nozzles. The particles are charged in the DC corona discharge.
  • the separator consists for example of a grounded Rohbundelkollektor.
  • the method and the separator differ from the conventional two-stage electrostatic precipitator by the absence of the separate depositing electric field in the collecting zone, which makes it possible to make the separator compact.
  • the procedure consists of the following steps:
  • Particulate-laden gas flows through the inlet of the exhaust gas purifier for purification, the exhaust gas enters the nozzles present in the electrically grounded plate. This plate is perpendicular to the flow axis.
  • the exhaust gas flows through the ionizer, where the particles are electrically charged in the corona discharge.
  • the ionizer sits between the high voltage electrodes and the inner surface of the grounded nozzles.
  • the high voltage electrodes sit aligned on a high voltage grid, which is installed downstream of the Dusenplatte electrically insulated at the plant housing. Thereafter, the gas with the electrically charged particles passes through the connection region of the system, which connects the ionizer and the separation zone, in order finally to pass through the outlet of the system in the connected gas channel.
  • the gas flows in the same direction through the charging unit / zone, the connecting piece and the separating zone.
  • the exhaust gas to be purified flows in the direction of gravity, in the exhaust gas purification plant described in DE 102 44 051 C1 against gravity.
  • the method and the exhaust gas purification systems effectively purify the gas flowing through, there are some problems.
  • the charged particles in the tube bundle collector are separated by formation of a liquid flow. At higher aerosol concentration, the film flows on the surface of the tubes in the direction of gravity. When leaving the tubes, droplets form, which are again in the actually purified gas stream. This reduces the degree of separation of the system.
  • the object of the invention is to provide an exhaust-gas purification system and to be able to operate it in a long-term manner such that its predetermined degree of separation does not change, or at best does not change appreciably.
  • the exhaust gas purification system as a section in a flow passage for Gasschreibung has the shape of an upright U's. In one Schen ⁇ angle is the zone for ionization of mitgeschreibten in the gas - A -
  • Particles / aerosols the electrostatic charging zone or shortly the Ioni ⁇ sator housed.
  • the transition from one leg to the other, the connecting zone forms the collecting basin / vessel for the particles precipitated from the gas stream and precipitated by the collector.
  • At its lowest point is at least one spout for discharging the particulate-enriched liquid.
  • High lying spouts may be further attached to the sump if there is a need for it.
  • the collector zone In the second leg sits the collector zone in which the particles are separated from the gas stream and electrically neutralized to be derived with Spulhnemaschine down / - swamped.
  • the collector zone consists of at least one collector or of a plurality of successive i collectors in the direction of flow, wherein a collector consists of a tube bundle group of at least one tube bundle.
  • Decisive is the introduction of the particle-laden gas to be purified in the gravitational direction from top to bottom into the leg of the system in which the ionizer is located. Via a corona discharge, the particles are electrically charged during the passage. The polarity is selectable, but is often negatively charged.
  • the ionizer consists of the nozzle plate lying on a defined electrical reference potential, usually ground potential, and the high-voltage grid, usually at a negative potential with mounted and aligned electrodes. Important for the intended ionization is that the electrodes protrude with their free ends from below into the respective associated nozzle (claim 2).
  • the reference potential is simply ground potential.
  • the exhaust gas emerging from the ionizer and now charged with charged particles is introduced into the connection zone, in which the exhaust gas is deflected on the one hand and, when it leaves the gravitation, flows vertically upwards from below into the second leg.
  • the dripping part of the still electrically charged particles / aerosols in the connection zone is collected by the collecting basin.
  • the exhaust gas is, as already mentioned, flows through in the collector for cleaning, or for separating the particles against gravity from bottom to top.
  • the particles / aerosols are deposited, at least largely, on the walls of the collector, where they are electrically neutralized and, by means of a liquid spray sprayed onto the collector, at least from above, against the gas flow as liquid particles displaced in the direction of gravity drain and into the connection zone, the reservoir, drain.
  • the collector consists of at least one tube bundle, which stands on a grid, which is also connected to electrical reference potential (claim 3). Of course, these gratings can be sprayed from below, if such a measure is useful.
  • the overflow of the collector from above is standard.
  • the gas thus processed leaves the collector free of particles and now flows as clean gas in the connected flow channel.
  • the aim of effectively cleaning an exhaust gas of fine, mainly submicron, solid or liquid particles is achieved with the exhaust gas purification system and the method operated therewith.
  • the exhaust gas cleaning system is characterized by its construction in the form of an upright U s. With it, the cleaning process can be carried out in a highly effective and long-term stable manner, because the exhaust gas guide avoids the formation of droplets at the free electrode ends in the nozzles and therefore the ionization of the particles in the corona discharge between the free end of the electrode and the inner wall of the nozzle is always as intended, ie stable, Expires.
  • the effectiveness of the particle / aerosol separation is therefore complete, at least almost complete.
  • the system as a component of the ducting of the ducting is compact and technically robust. Thanks to the three or four spray units, it is clear, easy to install and easy to maintain.
  • the flow direction of the exhaust gas in the ionization zone is opposite to the m of the collector zone.
  • the building materials of the exhaust gas purification system are selected based on the process to be performed. Whether dielectrically or electrically conductive depends on the nature of the exhaust gas and the entrained particles. The electrical and conditions must be able to be adjusted and the cleaning process can be carried out for a long time without Korrosionserschei ⁇ voltages in the system interior.
  • the cleaning system can be adapted to purify exhaust gases in the form of ambient air, flue gases, wet gas, dry gas and hot gas.
  • the particles entrained in the exhaust stream, whether liquid or solid, need only be ionized, i. be electrically charged.
  • Particularly suitable is such an emission control system for the Abschei ⁇ of submicron in the diameter range D ⁇ 1 micron, which are otherwise difficult to deposit.
  • FIG. 1 shows the system diagram
  • FIG. 2 enlarges the ionization zone.
  • the exhaust gas to be purified enters the inlet from above
  • the particles / aerosols are ionized by corona discharge with a predetermined polarity - usually negatively charged.
  • FIG. 2 shows the ionizer 10 in sections.
  • An electrode tip 5 projects into each of them. All electrode tips are mounted aligned on the high-voltage grid 6.
  • the high-voltage grid 6 itself is mounted electrically insulated from the housing of the system, the high-voltage grid 6 is connected to the high-voltage potential generated in a mains unit via a feed-through in the housing wall (see, for example, DE 101 32 528 C1 or DE 102 44 051 C1).
  • the high-voltage potential is generally adjustable on the power supply and its polarity depends on the process to be run.
  • the connecting piece 7 serves as a catch for precipitating particles from the gas flow and for the running in the collector 8, loaded with particles / aerosols Flusstechniksfilm.
  • the exhaust gas with the electrically charged particles enters the earthed collector 8. As it flows upward, the electrically charged particles are attracted to the tube walls, which act on the ground potential due to the electrical connection of the collector 8, and are deposited thereon. In this case, the electrical charge is removed and thereby electrically neutralizes the particles.
  • the collector 8 is usually sprayed from above for spooling (not shown in FIG. 1), so that the particles deposited on the collector walls are washed downwards and collected in the connecting zone 7 built up to the receiving trough 7 and discharged via a pipe connection.
  • the now purified exhaust gas flows upward, exits at the leg exit 9 from the exhaust gas purification system 1 and into the cultivated, continuing flow channel or is immediately released to the environment.
  • the effectiveness of the exhaust gas purification system 1 and of the method was tested experimentally on a pilot plant.
  • the pilot plant contained a nozzle plate with 61 nozzles and a tube bundle collector. It was operated with 9.5-10.5 kV DC voltage for the corona discharge.
  • the corona current was between 4.5 and 5.5 mA.
  • the ionizer had a hollow cylindrical housing, as well as the collector.
  • the mass concentration of the particles in the exhaust gas was 70-110 mg / Nm 3 .

Landscapes

  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Das Bauprinzip einer Abgasreinigungsanlage als eingebauter Abschnitt in einem Kanal zur Gasführung hat eine stehende, u-förmige Bauform. Im einen Schenkel befindet sich die Zone zur Ionisation, der Ionisator, der im Gas mitgeführten Partikel/Aerosole. Der Übergang vom einen zum andern Schenkel, die Verbindungszone, die ein Sammelbecken/gefäß für die aus dem Gasstrom ausgefällten/ausgeschiedenen Partikel ist, hat zumindest an seiner tiefsten Stelle einen Auslaufstutzen zum Ausleiten von mit Partikeln angereicherter Flüssigkeit. Im zweiten Schenkel befindet sich die Kollektorzone, die aus mindestens einem Kollektor oder in Strömungsrichtung aus mehreren aufeinander folgenden Kollektoren besteht. Das zu reinigende Gas strömt von oben in den Ionisatorschenkel ein und in Richtung der Gravitation nach unten, es strömt in den zweiten Schenkel von unten ein und strömt durch den Kollektor nach oben, wo es oben gereinigt austritt.

Description

Bauprinzip einer Abgasreinigungsanlage und Verfahren zum Reinigen ei¬ nes Abgases damit
Die Erfindung betrifft das Bauprinzip einer Abgasreinigungsanlage und ein Verfahren zur Reinigung eines Abgases damit.
Submikronpartikel aus Abgasen durch Zyklone, Wascher und Schlauchfil¬ ter abzuscheiden, ist schwierig. Der elektrostatische Abscheider ist eine der wirksamsten Einrichtung/Baugruppe einer Abgasreinigungsanla¬ ge für die Feinpartikelabscheidung (siehe beispielsweise DE 101 32 582) .
Eine Abgasreinigungsanlage bildet meist einen eingebauten Abschnitt in einem Stromungskanal zur Gasfuhrung. Sie besteht aus den folgenden Baugruppen, die in Stromungsrichtung aufeinander folgen: einer Zone zur Ionisation der im Gas mitgefuhrten Partikel/Aerosole, dem Ionisatorone, gefolgt von einer Verbindungs- oder Ubergangszone, wiederum gefolgt von einer Kollektorzone zur Abscheidung der darin elektrisch neutralisierten Partikel/Aerosole und schließlich einer Spruheinrichtung, die den Kollektor mit einer Spulflussigkeit be¬ sprüht .
Elektrostatisches Abscheiden ist ein physikalischer Prozess, durch den Partikel elektrisch geladen werden und in Folge von dem Gas unter Einwirkung eines äußeren elektrischen Feldes ausgeschieden/getrennt werden. In einstufigen elektrostatischen Abscheidern erzeugt das e- lektrische Feld eine Koronaentladung, um die Partikel aufzuladen und sie in Richtung Wand anzuziehen, um sie von dort schließlich zu ent¬ fernen. In einem zweistufigen elektrostatischen Abscheider erfolgt das Laden und das Abscheiden der Partikel im Allgemeinen in zwei raumlich verschiedenen äußeren elektrischen Feldern.
Ein Verfahren und Einrichtungen wurden entworfen, um das wirksame Ab¬ scheiden von Partikeln zu gewahrleisten, die Einstandskosten und Be¬ triebskosten des elektrostatischen Abscheiders zu senken und die Kon- struktion zu vereinfachen (sxehe DE 102 44 051) . Die Partikel werden durch eine Koronaentladung geladen und dann in einem externen, feld¬ freien Kollektor entfernt. Der Abscheider schließt die Ladeeinrich¬ tung, den Gehauseanschlusses und die Abscheideinrichtung ein. Die La¬ deeinrichtung besteht aus einer geerdeten Dusenplatte und aus Hoch¬ spannungsnadelelektroden, die zentral in den Düsen positioniert sind. Die Partikel werden in der Gleichstrom-Koronaentladung geladen. Die Abscheideeinrichtung besteht beispielsweise aus einem geerdeten Roh- renbundelkollektor. Das Verfahren und der Abscheider unterscheiden sich von dem herkömmlichen zweistufigen elektrostatischen Abscheider durch die Abwesenheit des getrennten abscheidenden elektrischen Fel¬ des in der Aufsammlungszone, was es zulasst, die Abscheideeinrichtung kompakt zu bauen.
Das Verfahren besteht aus folgenden Schritten:
Mit Partikeln beladenes Gas strömt zur Reinigung durch den Eingang der Abgasreinigungsanlage, das Abgas tritt in die Düsen ein, die in der elektrisch geerdeten Platte vorhanden sind. Diese Platte steht senkrecht zu Stromungsachse. Das Abgas strömt durch den Ionisator, wo die Partikel in der Koronaentladung elektrisch geladen werden. Der Ionisator sitzt zwischen den Hochspannungselektroden und der inneren Oberflache der geerdeten Düsen. Die Hochspannungselektroden sitzen ausgerichtet auf einem Hochspannungsgitter, welches stromabwärts von der Dusenplatte elektrisch isoliert am Anlagengehause eingebaut ist. Danach passiert das Gas mit den elektrisch geladenen Partikeln den Anschlussbereich der Anlage, der den Ionisator und die Abscheidezone verbindet, um schließlich durch den Ausgang der Anlage in dem ange¬ schlossenen Gaskanal weiterzustromen.
Nach dem bekannten Verfahren strömt das Gas in gleicher Richtung durch die Ladeeinheit/-zone, das Verbindungsstuck und die Abscheide¬ zone. In der in der DE 101 32 582 Cl beschriebenen Abgas- Reinigungsanlage strömt das zu reinigende Abgas in Richtung der Gra¬ vitation, in der in der DE 102 44 051 Cl beschriebenen Abgasreini- gungsanlage entgegen der Gravitation. Obwohl das Verfahren und die Abgasreinigungsanlagen das durchströmen¬ de Gas wirksam reinigen, bestehen doch einige Probleme. In der m der DE 101 32 582 beschriebenen Anlage werden die geladenen Partikel im Rohrenbundelkollektor durch Bildung eines Flussigkeitsfllms abge¬ schieden. Bei höherer Aerosolkonzentration fließt der Film auf der Oberflache der Rohren in Richtung der Gravitation. Beim Verlassen der Rohren bilden sich Tropfchen, die sich wieder im eigentlich gereinig¬ ten Gasstrom befinden. Das verringert den Abscheidegrad der Anlage.
In der in der DE 102 44 015 Cl beschriebenen Abgas-Reinigungsanlage tropft bei hoher Partikelkonzentration ein Teil des Flussigkeitsfllms von dem Rohrenbundelkollektor auf die Ladeeinheit und provoziert dort Funkenentladung, die den Abscheidegrad verringert. Ebenso wird ein Teil der Partikel auf der Oberflache des Hochspannungsgitters und der darauf montierten Hochspannungselektroden abgeschieden. Es bilden sich kleine Tropfchen auf den Elektrodenspitzen. Das verändert ent¬ scheidend die vorgesehene Koronaentladung, provoziert Überschlage, verschlechtert den Prozess der Partikelladung und verringert damit den Abscheidegrad.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgas-Reinigungsanlage bereitzustellen und sie langzeitig so betreiben zu können, dass sich ihr vorgegebener Abscheidegrad nicht, bzw. allenfalls nicht nennens¬ wert ändert.
Die Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 beschriebene Bauprinzip für den aus einer elektrostatischen Ladeeinrichtung, einer Ubergangszone und einer Partikelabscheideemrichtung bestehenden Abgasreinigungsan- lage und durch das in Anspruch 4 beschriebene Verfahren zum Betreiben derselben gelost.
Die Abgasreinigungsanlage als Abschnitt in einem Stromungskanal zur Gasfuhrung hat die Form eines aufrecht stehenden U's. Im einen Schen¬ kel befindet sich die Zone zur Ionisation der im Gas mitgefuhrten - A -
Partikel/Aerosole, die elektrostatische Ladezone oder kurz der Ioni¬ sator, untergebracht. Der Übergang vom einen zum andern Schenkel, die Verbindungszone, bildet das Sammelbecken/-gefaß für die aus dem Gas¬ strom ausgefällten/ausgeschiedenen und von dem Kollektor herabtrop¬ fenden Partikel. An seiner tiefsten Stelle ist zumindest ein Auslauf zum Ausleiten der mit Partikeln angereicherten Flüssigkeit. Hoher ge¬ legene Auslaufe können am Sammelbecken weiter angebracht sein, falls ein Bedarf dazu besteht. Im zweiten Schenkel sitzt die Kollektorzone in der die Partikel aus dem Gasstrom abgeschieden und elektrisch neutralisiert werden, um mit Spulflussigkeit nach unten abgeleitet/- geschwemmt zu werden.
Die Kollektorzone besteht aus mindestens einem Kollektor oder aus mehreren, in Stromungsrichtung aufeinander folgende i Kollektoren, wo¬ bei ein Kollektor aus einer Rohrenbundelgruppe aus mindestens einem Rohrenbundel besteht.
Entscheidend ist die Einleitung des mit Partikeln versetzten, zu rei¬ nigenden Gases in Richtung der Gravitation von oben nach unten in den Schenkel der Anlage, in dem sich der Ionisator befindet. Über eine Koronaentladung werden die Partikel beim Durchgang elektrisch aufge¬ laden. Die Polarität ist wahlbar ist, häufig aber wird negativ aufge¬ laden. Der Ionisator besteht ja aus der auf einem definierten elekt¬ rischen Bezugspotential, meist Erdpotential, liegenden Dusenplatte und dem Hochspannungsgitter meist auf negativem Potential mit aufmon¬ tierten und ausgerichteten Elektroden. Wichtig für die vorgesehene Ionisierung ist, dass die Elektroden mit ihren freien Enden von unten her in die jeweils zugeordnete Düse ragen (Anspruch 2) . Nur so kann gewahrleistet werden, dass keine Tropfenbildung an den Elektroden, insbesondere an den Elektrodenspitzen, zustande kommt, die die Koro¬ naentladung empfindlich entarten lassen konnten. Eventuelle Tropfen¬ bildung an den Elektroden fließt sogleich nach unten zum Hochspan¬ nungsgitter ab und tropft dort, unterstutzt von dem Gasstrom, ab, um im Sammelbecken schließlich aufgesammelt und abgeführt zu werden. Zur Vermeidung von elektrischer Aufladung liegt das Sammelbecken elekt- πsch ebenfalls an Bezugspotential. Um nicht zusätzlich bauliche
Schutzmaßnahmen (Beruhrschutz beispielsweise) ergreifen zu müssen, ist das Bezugspotential einfach Erdpotential.
Das aus dem Ionisator austretende, jetzt mit geladenen Partikeln ver¬ setzte Abgas wird in die Verbindungszone eingeleitet, in der das Ab¬ gas einerseits umgelenkt und beim Verlassen entgegen der Gravitation senkrecht nach oben von unten her in den zweiten Schenkel eingeströmt wird. Andrerseits wird der austropfende Teil der immer noch elekt¬ risch geladenen Partikel/Aerosole in der Verbindungszone von dem Sam¬ melbecken aufgesammelt.
Das Abgas wird, wie schon erwähnt, im Kollektor zur Reinigung, bzw. zum Abscheiden der Partikel entgegen der Gravitation von unten nach oben durchströmt. Die Partikel/Aerosole lagern sich alle, zumindest weitgehend, an den Wanden des Kollektors ab, wo sie elektrisch neut¬ ralisiert werden und mittels einer auf den Kollektor zumindest von oben gesprühten Spulflussigkeit entgegen der Gasstromung als mit Par¬ tikeln versetzter Flussigkeitsflim in Richtung der Gravitation ab¬ fließen und in die Verbindungszone, das Sammelbecken, abtropfen. Der Kollektor besteht aus mindestens einem Rohrenbundel, das auf einem ebenfalls auf elektrischem Bezugspotential sitzenden Gitter steht (Anpruch 3) . Diese Gitter kann naturlich von unten her angesprüht werden, falls eine solche Maßnahme nutzlich ist. Die Bespruhung des Kollektors von oben her ist Standard.
Das so prozessierte Gas verlasst den Kollektor von Partikeln befreit und strömt jetzt als Reingas im angeschlossenen Stromungskanal wei¬ ter.
Das Ziel der effektiven Reinigung eines Abgases von feinen, haupt¬ sachlich Submikronpartikeln, fest oder flussig wird mit der Abgas- Reinigungsanlage und dem damit betrieben Verfahren erreicht. Die Abgas-Reinigungsanlage zeichnet sich durch ihren Aufbau in Form eines aufrecht stehenden U s aus. Mit ihr kann das Reinigungsverfah¬ ren hochwirksam und langzeitig stabil durchgeführt werden, weil die Abgasfuhrung die Tropfenbildung an den freien Elektrodenenden in den Düsen vermeidet und daher die Ionisierung der Partikel in der Korona¬ entladung zwischen freiem Elektrodenende und Duseninnenwand stets wie vorgesehen, also stabil, ablauft. Die Wirksamkeit der Partikel- /Aerosolabscheidung ist daher vollständig, zumindest nahezu vollstän¬ dig. Die Anlage als Bestandteil der Stromungskanalfuhrung ist kompakt und technisch robust aufgebaut, aufgrund der drei bzw. mit Spruhem- richtung vier Baugruppen übersichtlich, einfach zu montieren und gut zu warten. Die Stromungsrichtung des Abgases in der Ionisierungszone ist der m der Kollektorzone entgegengesetzt.
Die Baumaterialien der Abgas-Reinigungsanlage werden anhand des zu erfüllenden Prozesses ausgewählt. Ob dielektrisch oder elektrisch leitend richtet sich nach der Art des Abgases und der mitgefuhrten Partikel. Die elektrischen und Bedingungen müssen eingestellt werden können und der Reimgungsprozess langzeitig ohne Korrosionserschei¬ nungen im Anlageninnern durchgeführt werden können.
Die Reinigungsanlage kann auf das Reinigen von Abgasen in Form von Umweltluft, Rauchgase, Feuchtgas, Trockengas und Heißgas ausgerichtet werden. Die im Abgasstrom mitgefuhrten Partikel, ob flussig oder fest, müssen nur lonisierbar, d.h. elektrisch aufladbar sein. Beson¬ ders geeignet ist eine solche Abgasreinigungsanlage für das Abschei¬ den von Submikronpatikeln im Durchmesserbereich D < 1 μm, die sonst nur schwer abzuscheiden sind.
Anhand der Zeichnung über die schematisierte Abgas-Reinigungsanlage wird dieselbe und das damit betriebene Verfahren nochmals naher er¬ läutert.
Figur 1 zeigt das Anlagenschema, Figur 2 die Ionisierungszone vergrößert. In Figur 1 tritt das zu reinigende Abgas von oben her in den Eingang
2 der Abgasremigungsanlage 1 ein und strömt in Gravitationsrichtung nach weiter unten durch den Ionisator 10 hindurch. Darin werden die Partikel/Aerosole über Koronaentladung mit vorgegebener Polarität - meist negativ geladen - ionisiert.
Figur 2 zeigt den Ionisator 10 ausschnittsweise. Zwei Düsen 3 in der auf Erdpotential liegenden Metallplatte, der Dusenplatte 4, aus Edel¬ stahl oder Kupfer oder einem elektrisch leitenden Verbundwerkstoff aus Kohlenstoff, auf jeden Fall aber inert gegen die Prozessumgebung, sind im Schnitt dargestellt. In sie hinein ragt je eine Elektroden¬ spitze 5. Alle Elektrodenspitzen sind auf dem Hochspannungsgitter 6 ausgerichtet montiert. Das Hochspannungsgitter 6 selber ist elekt¬ risch isoliert an die Gehausewano der Anlage montiert, über eine Durchfuhrung in der Gehausewand wird das Hochspannungsgitter 6 an das in einem Netzgerat erzeugten Hochspannungspotential angeschlossen (siehe beispielsweise DE 101 32 528 Cl oder DE 102 44 051 Cl) . Das Hochspannungspotential ist im Allgemeinen am Netzgerat einstellbar und richtet sich in seiner Polarität nach dem zu fahrenden Prozess.
Nach Durchtritt des Abgases durch den Ionisator 10 sind die Parti¬ kel/Aerosole jetzt elektrisch geladen. Der Abgasstrom gelangt nun un¬ ter Umlenkung an die Horizontale in die Verbindungszone 7, also durch den Fuß des U's, strömt dort horizontal weiter und tritt unter erneu¬ ter Umlenkung entgegen der Schwerkraft von unten her in den andern Schenkel 8 ein. Das Verbindungsstuck 7 dient als Auffang für aus dem Gasstrom ausfallende Partikel und für den im Kollektor 8 ablaufenden, mit Partikeln/Aerosolen beladenen Flussigkeitsfilm.
Das Abgas mit den elektrisch geladenen Partikeln tritt in den geerde¬ ten Kollektor 8 ein. Beim Durchströmen nach oben werden die elekt¬ risch geladenen Partikel an die Rohrenwände gezogen, die ]a aufgrund der elektrischen Anbindung des Kollektors 8 an das Erdpotential an¬ ziehend wirken, und daran abgeschieden. Dabei wird die elektrische Ladung abgezogen und dadurch die Partikel elektrisch neutralisiert. Der Kollektor 8 wird üblicherweise zur Spulung von oben besprüht (nicht eingezeichnet in Figur 1) , so dass die an den Kollektorwanden abgelagerten Partikel mit nach unten abgeschwemmt und in der zur Auf¬ fangwanne 7 aufgebauten Verbindungszone 7 aufgefangen und über einen Rohranschluss ausgeleitet werden.
Nach Austritt aus dem Kollektor 8 strömt das nun gereinigte Abgas nach oben weiter, tritt am Schenkelausgang 9 aus der Abgas- Reinigungsanlage 1 aus und in den angebauten, weiterfuhrenden Stro¬ mungskanal ein oder wird gleich an die Umgebung abgegeben.
Die Wirksamkeit der Abgas-Reinigungsanlage 1 und des Verfahrens wurde experimentell an einer Pilotanlage geprüft. Die Pilotanlage enthielt einen Dusenplatte mit 61 Düsen und einen Rohrenbundelkollektor. Sie wurde mit 9,5 - 10,5 kV Gleichspannung für die Koronaentladung be¬ trieben. Der Koronastrom war zwischen 4,5 und 5,5 mA. Der Ionisator hatte ein hohlzylindrisches Gehäuse, ebenso der Kollektor. Die Mas¬ senkonzentration der Partikel im Abgas war 70 - 110 mg/Nm3.
Wenn die Richtung des Abgasstromes im Ionisator und in der Kollektor¬ zone entgegen der Gravitation war, war die Wirksamkeit der Abschei¬ dung 82 - 86%.
Wenn die Richtung des Abgasstromes im Ionisator und in der Kollektor¬ zone gleich der Gravitation war, war die Wirksamkeit der Abscheidung 79 - 83%.
Wenn die Richtung des Abgasstromes im Ionisator gleich der und in der Kollektorzone entgegen der Gravitation war, war die Wirksamkeit der Abscheidung 95 - 97%.
Die erhebliche Verbesserung im Abscheidegrad ist auf das u-formige Bauprinzip und die Stabilität der der Koronaentladung in den Ionisa¬ tor zurückzuführen. Bezugs zeichenliste
1 Abschnitt
2 Eingang
3 Düse
4 Dusenplatte
5 Hochspannungselektrode
6 Hochspannungsgitter
7 Verbindungszone, Sammelbecken
8 Kollektorzone, Partikelabscheider
9 Ausgang 10 Ionisator

Claims

Patentansprüche:
1. Bauprinzip einer Abgasreinigungsanlage als eingebauter Abschnitt in einem Kanal zur Gasführung, bei der in Strömungsrichtung des zu behandelnden Abgases aufein¬ ander folgen: eine Zone zur Ionisation der im Gas mitgeführten Parti¬ kel/Aerosole, dem Ionisator, eine Verbindungszone, eine Kollektorzone zum Abscheiden der darin elektrisch neutra¬ lisierten Partikel/Aerosole, eine Sprühanlage zum Spülen der Kollektorzone,
dadurch gekennzeichnet, dass:
der Abschnitt (1) zur Abgasreinigung den Aufbau eines aufrecht stehenden U's hat, in dessen einen Schenkel sich die Zone (10) zur Ionisation, der Ionisator, der im Gas mitgeführten Parti¬ kel/Aerosole befindet, wobei das zu reinigende Gas oben in diesen Schenkel ein- und nach unten in Richtung der Schwerkraft durch den Ionisator (10) strömt,
der Übergang vom einen zum andern Schenkel, die Verbindungszone (7), die ein Sammelbecken/-gefäß (7) für die aus dem Gasstrom ausgefällten/ausgeschiedenen Partikel ist, an dessen tiefster Stelle zumindest ein Auslaufstutzen zum Ausleiten von mit Parti¬ keln angereicherter Flüssigkeit ist,
sich im zweiten Schenkel (8) die Kollektorzone (8) befindet, die aus mindestens einem Kollektor oder in Strömungsrichtung aus meh¬ reren aufeinanderfolgenden Kollektoren besteht, wobei das Gas von unten in den Schenkel (8) ein- und nach oben entgegen der Schwerkraft durch die Kollektorzone (8) strömt, über der Kollektorzone (8) eine Spruheinrichtung und im Fall meh¬ rerer Kollektoren zwischen den Kollektoren je eine Sprüheinrich¬ tung montiert ist
2. Bauprinzip einer Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ionisatorzone (10), die aus einer auf einem elektrischen Bezugspotential liegenden Dusenplatte (4) und einem Hochspannungsgitter (6) mit darauf montierten und ausge¬ richteten Hochspannungselektroden (5) besteht, wovon jeweils eine in eine Düse (3) ragt und die Hochspannungselektroden (5) von un¬ ten her in ihre jeweils zugehörige Düse (3) ragen.
3. Bauprinzip einer Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kullektorzone (8) aus mindestens einer Rohrenbundelgruppe (8) besteht.
4. Verfahren zum Reinigen eines Abgases in einer Abgasreinigungsan¬ lage nach den Ansprüchen 1 bis 3,
gekennzeichnet durch die Schritte:
das Abgas wird aus einem Kanal von oben her in Richtung der Gra¬ vitation in den Schenkel mit der Ionisatorzone (10) eingeleitet und durch sie in Richtung der Gravitation nach unten geströmt,
das aus der Ionisatorzone (10) austretende Abgas wird in die Ver¬ bindungszone (7) eingeleitet, in der das Abgas einerseits umge¬ lenkt wird, um entgegen der Gravitation senkrecht nach oben von unten her in den zweiten Schenkel (8) einzuströmen und andrer¬ seits ein erster, austropfender Teil der Partikel/Aerosole in der Verbindungszone (7) aufgesammelt wird,
das Abgas wird im Kollektor (8) zur Reinigung, bzw. zum Abschei¬ den der Partikel entgegen der Gravitation von unten nach oben durchströmt, um darin seine Partikel/Aerosole an den Wanden des Kollektors (8) abzuscheiden, wo sie elektrisch neutralisiert wer¬ den und wo sie mittels einer auf den Kollektor (8) zumindest von oben gesprühten Spulflussigkeit entgegen der Gasstromung als mit Partikeln versetzter Flussigkeitsfilm in Richtung der Gravitation abfließen und in die Verbindungszone (7) in das Sammelbecken (7) abtropfen können,.
das Gas wird als Reingas oben am zweiten Schenkel (8) ausgeströmt und im angeschlossenen Stromungskanal weitergeführt.
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