EP2189223A1 - Wet cleaning electric filter for cleaning exhaust gas and method suitable for this - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen nass abreinigenden Elektrofilter zur Abgasreinigung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein hierfür geeignetes Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 21.The invention relates to a wet-cleaning electrostatic precipitator for exhaust gas purification according to the preamble of
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrostatischen, nass abreinigenden Elektrofilter zur Abgasreinigung und/oder Wärmerückgewinnung gemäß Anspruch 1 sowie auf ein Verfahren zur Abgasreinigung und/oder Wärmerückgewinnung mittels eines nass abreinigenden Elektrofilters für beliebige Anwendungsfälle - insbesondere auch für die Rauchgase von Biomasse-Feuerungen. Unter Abgasreinigung wird hier sowohl die Minderung von partikel- als auch gas- und geruchsförmigen Emissionen verstanden.The invention relates to an electrostatic, wet-cleaning electrostatic precipitator for exhaust gas purification and / or heat recovery according to
Die anhaltende Feinstaubdiskussion hat bewirkt, dass der Gesetzgeber eine Verschärfung der Anforderungen an die Emissionen beabsichtigt. Dabei steht insbesondere die Minderung der Fein- und Feinststaubemissionen zur Debatte.The ongoing discussion on fine dust has led legislators to tighten emission requirements. In particular, the reduction of fine and particulate matter emissions is up for debate.
Schon seit langem werden sogenannte Wäscher als Nassabscheider für partikelförmige Emissionen verwendet. Ihr Konstruktionsprinzip beruht auf der Massenträgheit der zu entfernenden Staubpartikel im Abgasstrom, die beim Umströmen der eingesprühten Wassertropfen im Sprühfeld der Abgasströmung nicht folgen können, auf die Tröpfchen aufprallen und mit ihnen abgeschieden werden. Dies begründet, dass Nassabscheider nur die Abscheidung gröberer Staubpartikel bis ca. 0,5 µm bewirken. Kleinere Staubpartikel können aufgrund der geringen Massenträgheit der Staubpartikel nicht mehr effektiv abgeschieden werden, da sie der gasförmigen Fluidströmung folgen und somit keine Wechselwirkungen mit den im Wäscher erzeugten Flüssigkeitströpfchen unterliegen.For a long time, so-called scrubbers have been used as wet scrubbers for particulate emissions. Their design principle is based on the inertia of the dust particles to be removed in the exhaust stream, which can not follow the flow of spray droplets in the spray field of the exhaust gas flow, impact the droplets and be deposited with them. This justifies that wet scrubbers only cause the deposition of coarser dust particles up to about 0.5 μm. Smaller dust particles can no longer be effectively separated due to the low mass inertia of the dust particles, since they follow the gaseous fluid flow and thus are not subject to any interactions with the liquid droplets produced in the scrubber.
Aktuelle Veröffentlichungen belegen jedoch, dass das Maximum der Feinstaubemissionen z.B. von Holzfeuerungen bei einem mittleren aerodynamischen Durchmesser von unter 0,5 µm liegt. So liegt zum Beispiel das Maximum der Feinstaubemissionen von Holzpellets-Feuerungen bei unter 100 nm, also im Feinststaubbereich. Theoretisch können Nassabscheider demnach keine Feinststaub-Minderung bewirken.However, recent publications show that the maximum of particulate emissions, e.g. wood firing at a mean aerodynamic diameter of less than 0.5 microns. For example, the maximum of particulate matter emissions from wood pellet firing is less than 100 nm, ie in the fine dust dust range. Theoretically, wet scrubbers can therefore not cause a reduction in particulate matter.
Demgegenüber sind trockene elektrostatische Abscheider in der Lage, auch feinste Staubpartikel kleiner als 100 nm mit bis zu 99% Effektivität abzuscheiden. Das Abscheideprinzip beruht auf einer Korona-Spitzenentladung und der daraus folgenden Partikelaufladung, so dass die negativ aufgeladenen Partikel an einer geerdeten Niederschlagselektrode abgeschieden werden können. Übliche Bauformen sind Rohr- oder Plattenelektrofilter z. B. bei Kraftwerken. Derartige trocken elektrostatisch arbeitende Abscheider weisen jedoch einige Nachteile auf. Dies sind zum einen Bauform und Baugröße. Sie müssen allerdings mechanisch abgereinigt werden, was entweder eine Unterbrechung des Betriebes des Abscheiders und damit ggf. einer gesamten Anlage zufolge hat oder gleichzeitig Emissionen der aufgewirbelten abgeschiedenen Staubpartikel während der Abreinigung hervorruft. Sie können im Gegensatz zu Nassabscheidern keine Energie aus den Rauchgasen rückgewinnen. Ebenso können Funkenüberschläge von der Hochspannungselektrode Entzündungen und Explosionen des Rauchgases zur Folge haben. Weitere Nachteile sind häufige Abreinigungsintervalle sowie insbesondere für kleinere Anlagen die Notwendigkeit teilweise manueller Reinigung durch den Betreiber oder den Schornsteinfeger.In contrast, dry electrostatic precipitators are able to deposit even the finest dust particles smaller than 100 nm with up to 99% effectiveness. The deposition principle is based on a corona-tip discharge and the subsequent particle charging, so that the negatively charged particles can be deposited on a grounded precipitation electrode. Typical designs are tube or plate electrostatic precipitator z. B. in power plants. However, such dry electrostatic working separator have some disadvantages. These are on the one hand design and size. However, they must be mechanically cleaned, which either has an interruption in the operation of the separator and thus possibly an entire system according to or simultaneously causes emissions of the fluidized dust particles deposited during cleaning. Unlike wet scrubbers, they can not recover energy from the flue gases. Likewise, flashovers from the high voltage electrode can cause ignition and explosions of the flue gas. Other disadvantages are frequent cleaning intervals and, in particular for smaller systems, the need for partial manual cleaning by the operator or the chimney sweep.
Darüber hinaus sind auch Nass-Elektrofilter bekannt. Die mechanische Abreinigung entfällt. Sie erfolgt stattdessen durch ein Besprühen der Niederschlagselektrode mit Wasser. Allerdings haben auch diese Nass-Elektrofilter Nachteile in Bezug auf Bauform und Baugröße und sind technisch aufwendig aufgebaut, woraus hohe Kosten resultieren. Auch erfolgt eine Kondensation von im Abgas enthaltenen Schadstoffen, wodurch sich eine Anreicherung von den Schadstoffen im Umlaufwasser einstellt, ansonsten entsteht ein hoher Wasserbedarf.In addition, wet electrostatic precipitators are known. The mechanical cleaning is eliminated. Instead, it is done by spraying the collecting electrode with water. However, even these wet electrostatic precipitators have disadvantages in terms of design and size and are technically complex, resulting in high costs. Also, a condensation of pollutants contained in the exhaust gas, which adjusts an accumulation of the pollutants in the circulating water, otherwise there is a high water demand.
Ein von der japanischen Firma Mitsubishi entwickelter Nassabscheider namens MDDS (Mitsubishi Di-Electric Droplet Scrubber) kombiniert dagegen eine elektrostatische Abscheidung mit einer Nasswäsche, wobei diese in dem dargelegten Verfahren den Dipolcharakter des Wassers nutzt. Das partikelbeladene Abgas wird vor Eintritt in die eigentliche Abscheidekammer voraufgeladen und durch ein Wäscherfeld geleitet. Anschließend durchströmt es eine einem Plattenkondensator ähnliche Kammer, wobei eine Seite der Kammer auf Hochspannung, die andere auf Masse/Erdpotential liegt. Hierdurch wird zwischen den Platten ein homogenes elektrisches Feld erzeugt, wodurch sich die Wassermoleküle (Dipole) ausrichten. Zwischen den sich in der Kammer befindlichen Wassertropfen bilden sich aufgrund dessen ebenfalls elektrische Felder aus, weswegen Staubteilchen und andere im Abgasstrom befindliche Verunreinigungen, die sich zwischen den Wassertropfen befinden, zu den Tropfen hin beschleunigt werden. Dieses Verfahren erlaubt Abscheideraten von 90-99%. Nachteile an diesem Verfahren resultieren aus Bauform und Baugröße sowie daraus, dass man mit diesem Verfahren ohne hohen technischen Aufwand nicht bereits bestehende Wäscher nachrüsten kann.In contrast, a wet scrubber developed by the Japanese company Mitsubishi called MDDS (Mitsubishi Di-Electric Droplet Scrubber) combines an electrostatic deposition with a wet scrubbing, which uses the dipole character of the water in the process outlined. The particulate-laden exhaust gas is pre-charged before entering the actual deposition chamber and passed through a scrubber field. It then passes through a chamber similar to a plate capacitor, with one side of the chamber at high voltage, the other at ground / ground potential. As a result, a homogeneous electric field is generated between the plates, whereby the water molecules (dipoles) align. As a result of this, electric fields also form between the water droplets located in the chamber, as a result of which dust particles and other impurities in the exhaust gas flow, which are located between the water droplets, are accelerated towards the droplets. This method allows deposition rates of 90-99%. Disadvantages of this method result from the design and size and the fact that you can not retrofit existing scrubber without great technical effort with this method.
Weiterhin sind auch Gewebefilter bekannt. Bei diesen Filtern ist die Oberfläche (Metall-, Textil-, Zellulosegewebe) so feinporig, dass die Staubpartikel zurückgehalten werden. Die Abreinigung erfolgt mechanisch oder pneumatisch. Gewebefilter benötigen viel Platz, die Abreinigung setzt Staub frei, weiterhin ergibt sich ein sehr hoher Druckverlust, daher ist eine hohe zusätzliche Gebläseleistung zur Abführung der Abgase nötig.Furthermore, fabric filters are also known. In these filters, the surface (metal, textile, cellulose) is so fine-pored that the dust particles are retained. The cleaning is done mechanically or pneumatically. Fabric filters require a lot of space, the cleaning releases dust, furthermore results in a very high pressure loss, therefore a high additional fan power is necessary to remove the exhaust gases.
Ebenfalls wird eine Abscheidung der Staubpartikel auch durch Zyklone gelöst. Bei den Zyklonen wird der gröbere Staub durch die Trägheit der Staubpartikel abgeschieden, allerdings erfolgt keine Feinstaubabscheidung und es wird eine höhere Gebläseleistung benötigt.Also, a separation of the dust particles is also solved by cyclones. In the cyclones the coarser dust is separated by the inertia of the dust particles, however, no particulate matter separation takes place and a higher blower output is required.
Bei ebenfalls bekannten sog. Kondensationsabscheider erfolgt eine geringe Staubabscheidung, die noch dazu abhängig vom Brennstoffwassergehalt und von den Rücklauftemperaturen abhängig ist.In known so-called. Condensation, a small dust deposition takes place, which is still dependent on the fuel water content and the return temperatures dependent.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Staubemissionen von Abgasen jeglicher Art und insbesondere von Feststofffeuerungen zu reduzieren und dabei einen langzeitstabilen Betrieb der entsprechenden Anlage zu gewährleisten.Object of the present invention is therefore to reduce the dust emissions of exhaust gases of any kind and in particular of solid fuel firing, while ensuring a long-term stable operation of the corresponding system.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich des nass abreinigenden Elektrofilters aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the object of the invention results in terms of wet-cleaning electrostatic precipitator from the characterizing features of
Die Erfindung geht aus von einem gattungsgemäßen Elektrofilter zur Abgasreinigung und/oder Wärmerückgewinnung, insbesondere auch zur Abgasreinigung für die Abgase von Biomasse-Feuerungen, bei dem der Elektrofilter eine Abscheidekammer aufweist, durch die das Abgas geleitet wird, wobei im Bereich der Abscheidekammer oder angrenzend an die Abscheidekammer eine Aufladeeinrichtung zur elektrostatischen Aufladung von in dem Abgas befindlichen Partikeln angeordnet ist. Ein derartiger Elektrofilter wird dadurch weiterentwickelt, dass im Bereich der Abscheidekammer eine entgegen der Ladung der Partikel elektrostatisch aufgeladene oder geerdete Abscheideeinrichtung mit einer im Verhältnis zu ihrem Volumen großen Oberfläche zur Wechselwirkung mit den Partikeln angeordnet ist, die die von der Aufladeeinrichtung elektrostatisch aufgeladenen Partikel durchströmen, wobei eine Abgabeeinrichtung für Reinigungsflüssigkeit den Bereich der Abscheideeinrichtung zumindest periodisch besprüht und die Reinigungsflüssigkeit die an der Oberfläche der Abscheideeinrichtung angelagerten Partikel abreinigt. Eine derartige Kombination von Abscheideeinrichtung mit einer großen Oberfläche zur Wechselwirkung mit den Partikeln, einer Abgabeeinrichtung zur feuchten Abreinigung der Partikel von der Oberfläche der Abscheideeinrichtung sowie der elektrostatischen Aufladung der Partikel vor dem Durchtreten der Abscheideeinrichtung ermöglicht eine im wesentlichen automatische und auch über einen längeren Zeitraum zuverlässige Betriebsweise des Elektrofilters, auch bei einem hohen Grad an Reinigung von unerwünschten Partikeln. Der erfindungsgemäße Elektrofilter kann dabei zur Reinigung jeglicher Gasströme genutzt werden, die kleine Partikel jeglicher Art mit sich führen, die für die weitere Verarbeitung des Gasstromes oder auch das Ablassen des Gasstromes in die Umwelt von Nachteil sein können. Vereinfachend wird hierbei immer von Abgas und von Partikeln gesprochen, wenn ein derartiger Gasstrom oder entsprechende Partikel gemeint sind, wobei Abgas nicht nur das Abgas eines Verbrennungsprozesses oder dergleichen umschreibt. Der Elektrofilter lädt die Partikel im Abgas dabei mittels Koronaentladung elektrisch auf. Vorteile des erfindungsgemäßen Elektrofilters sind hierbei insbesondere ein einfacher Aufbau sowie eine kompakte Bauweise, ein geringer Strombedarf sowie ein geringer Verbrauch an Reinigungsflüssigkeit bei hoher Reinigungsleistung. Ebenfalls kann durch den geringen Strömungswiderstand ein hoher Volumenstrom bei gleichzeitig hoher Feinststaubabscheidung erreicht werden.The invention relates to a generic electrostatic precipitator for exhaust gas purification and / or heat recovery, in particular also for exhaust gas purification for the exhaust gases of biomass furnaces, in which the electrostatic precipitator has a separation chamber through which the exhaust gas is passed, wherein in the region of the deposition chamber or adjacent to the deposition chamber is arranged a charging device for the electrostatic charging of particles located in the exhaust gas. Such an electrostatic precipitator is developed further by arranging in the region of the deposition chamber an electrostatically charged or grounded separating device having a surface which is large in relation to its volume for interaction with the particles which flow through the particles charged electrostatically by the charging device, wherein a cleaning liquid dispenser sprays the region of the separator at least periodically, and the cleaning liquid cleans the particles deposited on the surface of the separator. Such a combination of separating device with a large surface area for interaction with the particles, a dispenser for wet cleaning of the particles from the surface of the separator and the electrostatic charging of the particles before passing through the separator allows a substantially automatic and reliable over a longer period Operation of the Electrostatic filters, even with a high degree of cleaning of unwanted particles. The electrostatic precipitator according to the invention can be used for the purification of any gas streams that carry small particles of any kind, which may be disadvantageous for the further processing of the gas stream or the discharge of the gas stream into the environment. To simplify matters, this always refers to exhaust gas and particles, if such a gas stream or corresponding particles are meant, whereby exhaust gas not only circumscribes the exhaust gas of a combustion process or the like. The electrostatic precipitator electrically charges the particles in the exhaust gas by means of corona discharge. Advantages of the electrostatic precipitator according to the invention here are in particular a simple structure and a compact design, a low power consumption and a low consumption of cleaning fluid with high cleaning performance. Likewise, owing to the low flow resistance, it is possible to achieve a high volumetric flow rate with simultaneously high particulate matter precipitation.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Abscheideeinrichtung eine Füllung aus elektrostatisch aufladbaren Bestandteilen aufweist, zwischen denen das Abgas hindurch treten und seine vorher elektrostatisch aufgeladenen Partikel abgeben kann. Eine derartige Füllung aus elektrostatisch aufladbaren Bestandteilen, insbesondere mit einer im Verhältnis zu ihrem Volumen großen Oberfläche zur Wechselwirkung mit den Partikel, ermöglicht einen hohen Grad an Abscheidung des Feinststaubes, da durch das wiederholte Wechselwirken jedes Partikels mit der großen Oberfläche beim Durchtreten der Füllung für jeden Partikel oft genug Gelegenheit besteht, sich an dieser Oberfläche anzulagern. Eine besonders große Oberfläche der Füllung lässt sich dann erreichen, wenn die Füllung aus einem Haufwerk geometrisch unbestimmt geformter Einzelbestandteile der Füllung gebildet ist. Ein derartiges Haufwerk aus geometrisch unbestimmt geformten Einzelbestandteilen bildet in der Regel für sich schon eine große Oberfläche. Durch die ebenfalls geometrisch unbestimmte Zuordnung der Einzelbestandteile zueinander ergeben sich viele Strömungskanäle zwischen den Einzelbestandteilen, in denen das Abgas immer wieder umgelenkt wird und zusätzlich eine entsprechende Verbesserung der Wechselwirkung der Partikel des Abgases mit der Oberfläche der Einzelbestandteile erreicht wird.Furthermore, it is advantageous if the separation device has a filling of electrostatically chargeable components, between which the exhaust gas can pass through and can deliver its previously electrostatically charged particles. Such a charge of electrostatically chargeable components, particularly with a large volume-to-volume interaction surface with the particles, allows for a high degree of particulate matter separation by the repeated interaction of each particle with the large surface area as the charge passes through each Particles often enough opportunity to attach to this surface. A particularly large surface of the filling can be achieved if the filling is formed from a heap of geometrically indeterminate shaped individual components of the filling. Such a heap of geometrically indeterminate shaped individual components usually forms a large surface in itself. Due to the likewise geometrically indeterminate assignment of the individual components to each other, many flow channels between the individual components, in which the exhaust gas is always redirected and in addition a corresponding improvement of the interaction of the particles of the exhaust gas with the surface of the individual components is achieved.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einzelbestandteile des Haufwerks in einem derartigen Zustand aneinander grenzen, dass sich eine extern an die Abscheideeinrichtung angelegte elektrostatische Aufladung oder Erdung über das ganze Haufwerk verteilt und im wesentlichen alle Einzelbestandteile der Füllung elektrostatisch aufgeladen oder geerdet sind. Hierdurch kann durch den Kontakt jedes Einzelbestandteils mit benachbart angeordneten weiteren Einzelbestandteilen der Füllung die elektrische Ladung oder die Änderung einfach in die Füllung eingekoppelt werden, indem von außen eine entsprechende Kontaktierung erfolgt und sich das elektrische Potenzial über die elektrisch leitenden Einzelbestandteile über die gesamte Füllung hin ausbreitet.It is particularly advantageous if the individual constituents of the aggregate adjoin one another in such a state that an electrostatic charge or grounding applied externally to the precipitator is distributed over the entire aggregate and essentially all individual constituents of the filling are electrostatically charged or grounded. As a result, by contacting each individual component with adjacently arranged further individual components of the filling, the electrical charge or the change can be simply coupled into the filling by making a corresponding contact from outside and propagating the electrical potential across the electrically conductive individual components over the entire filling ,
Besonders vorteilhaft kann die Füllung dadurch ausgestaltet werden, dass die Füllung metallische Späne, insbesondere Drehspäne oder dgl., oder metallische Wollen oder dgl. aufweist. Derartige metallische Späne wie etwa Drehspäne, Hobelspäne oder dergleichen weisen üblicherweise eine sehr unregelmäßig geformte Geometrie auf und können in der Füllung nur unter Offenhalten entsprechender Kanäle und Freibereiche kompakt gelagert werden. Gleichzeitig sind diese metallischen Späne oder metallischen Wollen von sich aus elektrisch leitend, so dass sich ein von außen an die Füllung angelegtes elektrisches Potenzial zwangsläufig über die gesamte Füllung ausbreitet. Weiterhin sind derartige metallische Späne oder metallische Wollen sehr kostengünstig zu beziehen, da es sich hierbei üblicherweise um Abfallprodukte etwa aus dem Fertigungsbereichen von Metallwerkstätten oder dergleichen handelt und diese Materialien dort in großer Menge anfallen. Hierdurch lässt sich die erfindungsgemäße Füllung sehr kostengünstig erstellen und damit ist die Betriebsweise des Elektrofilters wenig kostenintensiv.Particularly advantageously, the filling can be configured in that the filling has metallic chips, in particular turnings or the like, or metallic wool or the like. Such metallic chips such as cuttings, shavings or the like usually have a very irregularly shaped geometry and can be compactly stored in the filling only while keeping appropriate channels and open areas. At the same time, these metallic chips or metallic wools are inherently electrically conductive, so that an electric potential applied from the outside to the filling inevitably spreads over the entire filling. Furthermore, such metallic chips or metallic wool are very inexpensive to obtain, since this is usually waste products such as from the production areas of metal workshops or the like, and these materials incurred there in large quantities. As a result, the filling according to the invention can be produced very inexpensively and thus the operation of the electrostatic precipitator is less expensive.
In einer anderen Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Füllung aus einer Schüttung aus elektrostatisch aufladbaren Teilen, vorzugsweise aus elektrostatisch aufladbaren Kunststoffkörpern oder dgl. gebildet ist. Derartige elektrostatisch aufladbare Teile können beispielsweise in ihrer Geometrie unregelmäßig geformt sein und sich damit nur unter Offenhalten entsprechender Kanäle in der Füllung aneinander anlagern, gleichzeitig können etwa aus Kunststoff gebildete und elektrisch leitfähig gemachte Teile sehr kostengünstig hergestellt werden.In another embodiment, it is conceivable that the filling of a bed of electrostatically chargeable parts, preferably from electrostatically chargeable plastic bodies or the like. Is formed. Such electrostatically chargeable parts may be shaped irregularly, for example, in their geometry and thus attach to each other only while keeping appropriate channels in the filling, at the same time made about plastic and made electrically conductive parts can be made very inexpensively.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass die Füllung aus metallischen und/oder elektrostatisch aufladbaren Platten oder Körpern geometrisch bestimmter Form gebildet ist. Derartige elektrostatisch aufladbare Platten oder Körper geometrisch bestimmter Form werden dabei in ebenfalls geometrisch bestimmter Anordnung zueinander innerhalb der Abscheideeinrichtung angeordnet, wobei in weiterer Ausgestaltung die Platten oder Körper derart in der Abscheideeinrichtung angeordnet sind, dass sie zwischen sich eine Vielzahl von Kanälen zum Durchtritt des Abgases bilden, in denen sich die elektrostatisch geladenen Partikel des Abgases an den gegengleich elektrostatisch geladenen Platten oder Körpern anlagern können. Hierdurch lässt sich ebenfalls eine sehr hohe Oberfläche zur Wechselwirkung mit den Partikeln des Abgases erreichen und damit eine hohe Abscheidungsrate der Partikel aus dem Abgas. Die Reinigung derartiger Platten oder Körper geometrisch bestimmter Form durch die Reinigungsflüssigkeit ist ebenfalls besonders einfach möglich, da sich die Reinigungsflüssigkeit einfach durch die geometrische Anordnung der Platten oder Körper hindurch bewegen kann.In a further embodiment, it is also conceivable that the filling of metallic and / or electrostatically chargeable plates or bodies is formed geometrically determined shape. Such electrostatically chargeable plates or body geometrically determined form are arranged in a likewise geometrically determined arrangement to each other within the separator, in a further embodiment, the plates or bodies are arranged in the separator so that they form between them a plurality of channels for the passage of the exhaust gas in which the electrostatically charged particles of the exhaust gas can attach to the counter-electrostatically charged plates or bodies. As a result, it is also possible to achieve a very high surface area for interaction with the particles of the exhaust gas and thus a high rate of deposition of the particles from the exhaust gas. The cleaning of such plates or body geometric shape by the cleaning liquid is also particularly easy, since the cleaning liquid can easily move through the geometric arrangement of the plates or body.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Füllung und/oder die Abscheideeinrichtung unabhängig von dem Rest des Elektrofilters erneuerbar ist, etwa wenn die Füllung und/oder die Abscheideeinrichtung in Form einer in ihrer Gesamtheit austauschbaren Einheit, vorzugsweise einer Patrone oder dgl. in die Abscheidekammer eingebracht werden kann. Hierdurch lässt sich die Füllung entweder komplett erneuern oder einfach einer Reinigung zuführen, ohne dass die Füllung aus der Abscheideeinrichtung nach und nach entfernt und auch entsprechend nach und nach wieder eingeführt werden muss. Hierdurch kann der Wechsel beziehungsweise die Reinigung der Füllung wesentlich beschleunigt werden.It is particularly advantageous if the filling and / or the separating device is independent of the rest of the electrostatic filter, such as when the filling and / or the separating device in the form of a replaceable in its entirety unit, preferably a cartridge or the like. Into the deposition chamber can be introduced. As a result, the filling can be either completely renewed or simply perform a cleaning, without the filling from the separator must be removed gradually and also gradually reintroduced accordingly. As a result, the change or the cleaning of the filling can be significantly accelerated.
Von Wichtigkeit ist es insbesondere, dass die Füllung den gesamten Durchtrittsquerschnitt der Abscheidekammer ausfüllt und das gesamte Abgas durch die Füllung strömt. Hierdurch ist eine Umströmung der Füllung ohne Reinigung des Abgasstroms von den Partikeln sicher ausgeschlossen und die Güte der Reinigung des Abgasstromes insgesamt gewährleistet.Of particular importance is that the filling fills the entire passage cross section of the deposition chamber and the entire exhaust gas flows through the filling. As a result, a flow around the filling without purification of the exhaust gas flow is reliably excluded from the particles and the quality of the cleaning of the exhaust gas flow overall guaranteed.
Weiterhin ist es denkbar, dass die Aufladeeinrichtung in Strömungsrichtung vor der Abscheidekammer oder auch in Strömungsrichtung innerhalb der Abscheidekammer vor der Abscheideeinrichtung angeordnet ist. Hierdurch werden die Partikel des Abgasstromes frühzeitig vor dem Durchströmen durch die Abscheideeinrichtung elektrisch oder elektrostatisch aufgeladen, so dass die Partikel besonders gut durch die gegengleich geladene oder geerdete Oberfläche der Abscheideeinrichtung eingefangen werden können.Furthermore, it is conceivable that the charging device is arranged in the flow direction in front of the deposition chamber or in the flow direction within the deposition chamber in front of the separation device. As a result, the particles of the exhaust stream charged electrically or electrostatically at an early stage before flowing through the separation device, so that the particles can be captured particularly well by the counter-charged or grounded surface of the separation device.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn eine Anzahl von Düsen derart in der Abscheidekammer angeordnet ist, dass die Reinigungsflüssigkeit in Form von Sprühstrahlen oder nebelartig auf die Abscheideeinrichtung aufgesprüht wird. Durch das Einsprühen der Reinigungsflüssigkeit in Form von Sprühstrahlen oder Sprühnebel lässt sich eine besonders gute Verteilung der Reinigungsflüssigkeit über das ganze Volumen der Abscheideeinrichtung und damit der Füllung erreichen, so dass jeder Teil der Oberfläche der Füllung beziehungsweise der Abscheideeinrichtung mit der Reinigungsflüssigkeit in Kontakt kommt und damit die dort angelagerten Partikel des Abgases abgereinigt werden können. Die Abreinigung mithilfe der Reinigungsflüssigkeit kann dabei vorzugsweise vollautomatisch periodisch durch einen oder mehrere Sprühwäscher erfolgen. Hierbei kann in weiterer Ausgestaltung die Reinigungsflüssigkeit nach dem Aufsprühen, vorzugsweise unter Schwerkrafteinfluss, im wesentlichen alle Einzelbestandteile der Füllung benetzen und dort angelagerte Partikel des Abgases lösen und abführen. Die auf die Abscheideeinrichtung aufgesprühte Reinigungsflüssigkeit bewegt sich dabei unter Schwerkrafteinfluss durch die Kanäle der Füllung bis zum unteren Ende der Abscheideeinrichtung und tritt dort wieder aus der Füllung aus. Auf diesem Weg benetzt die Reinigungsflüssigkeit nahezu die gesamte Oberfläche der Füllung und nimmt dabei alle angelagerten Partikel aus dem Abgasstrom mit sich. Damit lässt sich eine einfache, kostengünstige und gleichwohl sehr effektive Reinigung der Abscheideeinrichtung beziehungsweise der Füllung erreichen.It is furthermore advantageous if a number of nozzles are arranged in the deposition chamber such that the cleaning liquid is sprayed onto the separation device in the form of spray jets or in the form of a mist. By spraying the cleaning liquid in the form of sprays or spray, a particularly good distribution of the cleaning liquid over the entire volume of the separator and thus the filling can be achieved, so that each part of the surface of the filling or the separator comes into contact with the cleaning liquid and thus the deposited there particles of the exhaust gas can be cleaned. The cleaning using the cleaning liquid can preferably be carried out fully automatically periodically by one or more spray scrubbers. In this case, in a further embodiment, the cleaning liquid after spraying, preferably under the influence of gravity, moisten substantially all the individual components of the filling and solve there accumulated particles of the exhaust gas and dissipate. The sprayed onto the separation device cleaning liquid moves under the influence of gravity through the channels of the filling to the lower end of the separator and exits there again from the filling. In this way, the cleaning liquid wets almost the entire surface of the filling and thereby takes all accumulated particles from the exhaust gas flow with it. This makes it possible to achieve a simple, inexpensive and nevertheless very effective cleaning of the separating device or the filling.
Ebenfalls ist es denkbar, dass die Aufladeeinrichtung in Strömungsrichtung innerhalb der Abscheidekammer hinter den Düsen angeordnet ist. Hierdurch kann die Aufladeeinrichtung durch die von den Düsen abgegebene Reinigungsflüssigkeit gleichzeitig und laufend mit abgereinigt werden, so dass sich keine Verkrustungen an der Aufladeeinrichtung bilden können und auch der Einsatz einer Keramik-Zuleitung zu der Aufladeeinrichtung möglich würde.It is also conceivable that the charging device is arranged downstream of the nozzles in the flow direction within the deposition chamber. As a result, the charging device can be simultaneously and continuously cleaned by the cleaning fluid discharged from the nozzles, so that no incrustations can form on the charging device and also the use of a ceramic supply line to the charging device would be possible.
Je nach der Art des Abgases kann es von Vorteil sein, wenn die Materialien der Füllung zur Reinigung von aggressiven Abgasen derart ausgestaltet sind, dass die Füllung aus einem elektrochemisch unedleren Material als der Rest der Abscheideeinrichtung besteht und daher als Opferanode wirkt. Hierdurch wird verhindert, dass die Abscheidekammer oder die Hülle der Abscheideeinrichtung durch aggressive Bestandteile aus den Abgasen mit der Zeit korrodiert oder sogar aufgelöst wird, da die Füllung als Opferanode wirkt, dies sich durch den Austausch der Füllung aber nicht nachteilig auswirkt.Depending on the type of exhaust gas, it may be advantageous if the materials of the filling for cleaning aggressive exhaust gases are designed such that the filling consists of an electrochemically more noble material than the rest of the separator and therefore acts as a sacrificial anode. This prevents that the deposition chamber or the shell of the separator is corroded by aggressive components from the exhaust gases over time or even dissolved, since the filling acts as a sacrificial anode, but this does not adversely affect the replacement of the filling.
Denkbar ist es weiterhin, dass vor und/oder nach dem Eintritt in die Abscheidekammer ein Wärmetauscher angeordnet ist, in dem die Temperatur des Abgases gesenkt und/oder ein Teil der in dem Abgas enthaltenen Wärmemenge zurückgewonnen wird. Insbesondere bei hohen Abgastemperaturen kann durch Vorschalten oder auch Nachschalten eines Wärmetauschers die Abgastemperatur gesenkt und damit ein Teil der Energie aus dem Abgas zurückgewonnen werden. Zudem kann dadurch die Menge an eingesprühter Flüssigkeit minimiert und eine zu starke Verdunstung der Reinigungsflüssigkeit vermieden werden, wenn die Anordnung des Wärmetauschers vor dem Eintritt in die Abscheidekammer oder die Abscheideeinrichtung erfolgt.It is also conceivable that before and / or after entry into the deposition chamber, a heat exchanger is arranged, in which the temperature of the exhaust gas is lowered and / or a portion of the amount of heat contained in the exhaust gas is recovered. In particular, at high exhaust gas temperatures, the exhaust gas temperature can be lowered by upstream or downstream of a heat exchanger and thus a part of the energy can be recovered from the exhaust gas. In addition, this can be minimized by the amount of liquid sprayed and excessive evaporation of the cleaning liquid can be avoided if the arrangement of the heat exchanger before entering the deposition chamber or the separator takes place.
Weiter es ist von Vorteil, dass die Abscheideeinrichtung nicht nur für Neuanlagen, sondern auch für bestehende Abgasanlagen nachrüstbar gestaltet werden kann.Furthermore, it is advantageous that the separation device can be made retrofittable not only for new plants but also for existing exhaust systems.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Abgasreinigung und/oder Wärmerückgewinnung, insbesondere auch zur Abgasreinigung für die Abgase von Biomasse-Feuerungen, bei dem ein Elektrofilter eine Abscheidekammer aufweist, durch die das Abgas geleitet wird, wobei im Bereich der Abscheidekammer oder angrenzend an die Abscheidekammer eine Aufladeeinrichtung zur elektrostatischen Aufladung von in dem Abgas befindlichen Partikeln angeordnet ist. Hierbei können die von der Aufladeeinrichtung elektrostatisch aufgeladenen Partikel durch einen Bereich der Abscheidekammer geleitet werden, in dem eine entgegen der Ladung der Partikel elektrostatisch aufgeladene oder geerdete Abscheideeinrichtung angeordnet ist, wobei der Bereich der Abscheideeinrichtung zumindest periodisch durch eingesprühte Reinigungsflüssigkeit besprüht und die an der Oberfläche der Abscheideeinrichtung angelagerten Partikel abgereinigt werden.The invention further relates to a method for exhaust gas purification and / or heat recovery, in particular also for exhaust gas purification for the exhaust gases of biomass furnaces, in which an electrostatic precipitator has a separation chamber through which the exhaust gas is passed, wherein in the region of the deposition chamber or adjacent to the deposition chamber a charging device for the electrostatic charging of particles located in the exhaust gas is arranged. In this case, the particles charged electrostatically by the charging device can be conducted through a region of the deposition chamber in which a deposition device electrostatically charged or earthed against the charge of the particles is arranged, the region of the separation device being sprayed at least periodically by sprayed-on cleaning liquid and those on the surface of the precipitation device Abscheideeinrichtung accumulated particles are cleaned.
Von Vorteil ist es insbesondere, wenn die Reinigungsflüssigkeit nach dem Durchtreten der Abscheideeinrichtung aufgefangen oder bei geringer Verschmutzung beim Einsatz von Wasser als Reinigungsflüssigkeit in das Abwassernetz eingeleitet wird. In einer anderen Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass die Reinigungsflüssigkeit nach dem Durchtreten der Abscheideeinrichtung aufgefangen und gereinigt oder auch beispielsweise wiederverwendet wird. Je nach Verschmutzungsgrad kann die genutzte Reinigungsflüssigkeit wie etwa Wasser entweder unmittelbar in die Kanalisation eingeleitet oder aber gesammelt und entsorgt werden. Damit entfällt die bei sonstigen trockenen Elektrofiltern erforderliche periodische Reinigung und Entsorgung des Staubes. Die Reinigungsflüssigkeit wird zusammen mit den in ihr gelösten Partikeln aus dem Elektrofilter abgelassen und entweder gesammelt und entsorgt, oder aufbereitet und ins Abwassernetz eingeleitet, oder bei geringerer Belastung auch direkt ins Abwassernetz eingeleitet.It is particularly advantageous if the cleaning liquid is collected after passing through the separation device or is introduced into the sewage network with little contamination when using water as a cleaning liquid. In another embodiment, it is also conceivable that the cleaning liquid is collected and cleaned after passing through the separator or also reused, for example. Depending on the degree of soiling, the used cleaning fluid such as water can either be discharged directly into the sewer or collected and disposed of. This eliminates the need for other dry electrostatic filters periodic cleaning and disposal of dust. The cleaning liquid is discharged together with the particles dissolved in it from the electrostatic precipitator and either collected and disposed of, or treated and discharged into the sewage network, or introduced at lower load directly into the sewage network.
Denkbar ist es in einer ersten Ausgestaltung, dass das Einsprühen der Reinigungsflüssigkeit in Strömungsrichtung des Abgases durch die Füllung erfolgt. Eine andere denkbare Ausgestaltung sieht vor, dass das Einsprühen der Reinigungsflüssigkeit gegen die Strömungsrichtung des Abgases durch die Füllung erfolgt. Hierdurch lässt sich ein zusätzlicher Gegenstromeffekt erzielen. Ebenfalls ist es denkbar, dass das Einsprühen der Reinigungsflüssigkeit im Kreuzstrom oder auch quer zur Strömungsrichtung des Abgases durch die Füllung erfolgt.It is conceivable in a first embodiment that the spraying of the cleaning liquid takes place in the flow direction of the exhaust gas through the filling. Another conceivable embodiment provides that the spraying of the cleaning liquid against the flow direction of the exhaust gas takes place through the filling. This makes it possible to achieve an additional countercurrent effect. It is also conceivable that the spraying of the cleaning liquid takes place in the crossflow or transversely to the flow direction of the exhaust gas through the filling.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektrofilters zeigt die Zeichnung.A particularly preferred embodiment of the electrostatic filter according to the invention is shown in the drawing.
Es zeigen:
Figur 1- - eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Elektrofilters mit einem vorgeschalteten Wärmetauscher und aus Spänen bestehenden Füllung im Gegenstrom,
Figur 2- - eine Variante des Elektrofilters gemäß
Figur 1 mit gegenläufiger Durchströmungsrichtung, Figur 3- - eine Variante des Elektrofilters gemäß
Figur 1 ohne vorgeschalteten Wärmetauscher, Figur 4- - eine Variante des Elektrofilters gemäß
Figur 1 mit einer aus Platten bestehenden Ausgestaltung der Füllung.
- FIG. 1
- a first embodiment of an electrostatic precipitator according to the invention with an upstream heat exchanger and filling made of chips in countercurrent,
- FIG. 2
- - A variant of the electrostatic filter according to
FIG. 1 with opposite flow direction, - FIG. 3
- - A variant of the electrostatic filter according to
FIG. 1 without upstream heat exchanger, - FIG. 4
- - A variant of the electrostatic filter according to
FIG. 1 with an existing configuration of plates filling.
In der
Der Elektrofilter 1 gemäß
Nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 7 in Strömungsrichtung 11 ist im Bereich des Überströmkanals 14 eine Elektrode 6 angedeutet, mit der in dem Abgasstrom vorhandene Partikel elektrostatisch aufgeladen werden, bevor sie in der Abscheidekammer 2 in den Bereich der Abscheideeinrichtung 12 eintreten und dort in noch nachstehend beschriebener Weise abgeschieden werden. Bei dem Elektrofilter 1 gemäß
Im Bereich der Abscheidekammer 2 ist eine Abscheideeinrichtung 12 aus einer Füllung 3 derart angeordnet, dass sie den gesamten Strömungsquerschnitt in der Abscheidekammer 2 ausfüllt und der Abgasstrom zwangsläufig durch die Abscheideeinrichtung 12 durchtreten muss. Die Füllung der Abscheideeinrichtung 12 kann hierbei beispielsweise aus einer dichten Packung von Spänen oder Wollen aus metallischen Werkstoffen oder dergleichen bestehen, zwischen denen entsprechende Strömungskanäle offen bleiben und damit der Abgasstrom durch die Füllung 3 insgesamt hindurchtreten kann. Nach dem Aufladen der Partikel des Abgasstromes durch die Elektrode 6 haben sich die Partikel derart verändert, dass sie sich bei einer Erdung der Füllung 3 oder bei einer gegengleichen Polarität der Füllung 3 zu der Polarität der Partikel an die Späne der Füllung 3 anlagern können und dort aufgrund elektrischer Anziehungskräfte festgehalten werden. Somit wirkt die Füllung 3 aufgrund ihrer elektrischen Ladung und der Durchströmung des Abgasstromes wie eine Art Filter für die Partikel des Abgasstromes, die im wesentlichen innerhalb der Füllung 3 aufgefangen und zurückgehalten werden.In the area of the
Würde sich beim Betrieb des Elektrofilters 1 diese Durchströmung der Füllung 3 über einen gewissen Zeitraum hin fortsetzen, so würde die Füllung 3 sich mit der Zeit zusetzen und nicht mehr durchlässig sein. Zur Vermeidung dieses Effektes wird oberhalb der Füllung 3 der Abscheideeinrichtung 12 eine Düse 5 derart angeordnet, dass sie eine Reinigungsflüssigkeit wie etwa Wasser in Form eines Sprühfeldes 4 in Richtung auf die Abscheideeinrichtung 12 abgibt und diese Reinigungsflüssigkeit unter Schwerkraftwirkung durch die Füllung 3 der Abscheideeinrichtung 12 hindurch fließt und am unteren Ende der Abscheideeinrichtung 12 wieder austritt. Auf dem Weg durch die Füllung 3 wird die Reinigungsflüssigkeit die in der Füllung 3 zurückgehaltenen Partikel von der Füllung 3 abwaschen und damit die Füllung 3 abreinigen und die Partikel über die Kanäle zwischen den zum Beispiel Spänen der Füllung 3 mit sich fortschwemmen. Nach dem Austreten aus der Füllung 3 fließt die Reinigungsflüssigkeit in den unteren Bereich des Elektrofilters 1 und kann über die Abläufe 8 aus dem Elektrofilter 1 austreten. Hier kann die Reinigungsflüssigkeit beispielsweise wieder aufgefangen und gereinigt wieder der Düse 5 zugeführt werden, ebenfalls ist es denkbar, etwa bei Verwendung von Wasser als Reinigungsflüssigkeit die Reinigungsflüssigkeit direkt oder nach einer Abreinigung der Partikel dem Abwassersystem zuzuführen.If, during operation of the
Nach dem Durchtreten der Abscheideeinrichtung 12 und des Sprühfeldes 4, in dem noch einmal eine gewisse Restreinigung des Abgasstromes von verbliebenen Partikeln erfolgen wird, tritt der gereinigte Abgasstrom in Strömungsrichtung 11 aus dem Auslass 10 wieder aus.After passing through the
In
In
In
- 11
- - Elektrofilter- electrostatic precipitator
- 22
- - Abscheidekammer- Separation chamber
- 33
- - Füllung- filling
- 44
- - Sprühfeld- Spray field
- 55
- - Düse- Jet
- 66
- - Elektrode- electrode
- 77
- - Wärmetauscher- Heat exchanger
- 88th
- - Ablauf- Procedure
- 99
- - Einlass- inlet
- 1010
- - Auslass- outlet
- 1111
- - Strömungsrichtung- Flow direction
- 1212
- - Abscheideeinrichtung- Separator
- 1313
- - Platten- Plates
- 1414
- - Überströmkanal- overflow channel
Claims (31)
dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich der Abscheidekammer (2) eine entgegen der Ladung der Partikel elektrostatisch aufgeladene oder geerdete Abscheideeinrichtung (12) mit einer im Verhältnis zu ihrem Volumen großen Oberfläche zur Wechselwirkung mit den Partikeln angeordnet ist, die die von der Aufladeeinrichtung (6) elektrostatisch aufgeladenen Partikel durchströmen, wobei eine Abgabeeinrichtung (5) für Reinigungsflüssigkeit den Bereich der Abscheideeinrichtung (12) zumindest periodisch besprüht und die Reinigungsflüssigkeit die an der Oberfläche der Abscheideeinrichtung (12) angelagerten Partikel abreinigt.Electrostatic precipitator (1) for exhaust gas purification and / or heat recovery, in particular also for exhaust gas purification for the exhaust gases of biomass furnaces, in which the electrostatic precipitator (1) has a separation chamber (2) through which the exhaust gas is passed, wherein in the region of the deposition chamber ( 2) or adjacent to the deposition chamber (2) a charging device (6) for the electrostatic charging of particles located in the exhaust gas is arranged,
characterized in that
in the region of the deposition chamber (2), a deposition device (12) electrostatically charged or earthed against the charge of the particles is arranged with a large surface area in relation to its volume for interaction with the particles which flow through the particles charged electrostatically by the charging device (6) in that a dispensing device (5) for cleaning liquid sprays the region of the separating device (12) at least periodically and the cleaning liquid cleans off the particles deposited on the surface of the separating device (12).
dadurch gekennzeichnet, dass
die von der Aufladeeinrichtung (6) elektrostatisch aufgeladenen Partikel durch einen Bereich der Abscheidekammer (2) geleitet werden, in dem eine entgegen der Ladung der Partikel elektrostatisch aufgeladene oder geerdete Abscheideeinrichtung (12) angeordnet ist, wobei der Bereich der Abscheideeinrichtung (12) zumindest periodisch durch eingesprühte Reinigungsflüssigkeit besprüht und die an der Oberfläche der Abscheideeinrichtung (12) angelagerten Partikel abgereinigt werden.Method for exhaust gas purification and / or heat recovery, in particular also for exhaust gas purification for the exhaust gases of biomass furnaces, in which an electrostatic precipitator (1) has a separation chamber (2) through which the exhaust gas is passed, wherein in the region of the deposition chamber (2) or a charging device (6) for the electrostatic charging of particles located in the exhaust gas is arranged adjacent to the deposition chamber (2),
characterized in that
the particles charged electrostatically by the charging device (6) are conducted through a region of the deposition chamber (2) in which a deposition device (12) is charged or grounded electrostatically against the charge of the particles, the region of the separation device (12) being at least periodically sprayed by sprayed cleaning liquid and the particles deposited on the surface of the separating device (12) are cleaned.
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