EP2311570A1 - Electrostatic separator with improved supply voltage, method for supplying high voltage and heating system - Google Patents

Electrostatic separator with improved supply voltage, method for supplying high voltage and heating system Download PDF

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EP2311570A1
EP2311570A1 EP10182343A EP10182343A EP2311570A1 EP 2311570 A1 EP2311570 A1 EP 2311570A1 EP 10182343 A EP10182343 A EP 10182343A EP 10182343 A EP10182343 A EP 10182343A EP 2311570 A1 EP2311570 A1 EP 2311570A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
supply
voltage
electrostatic precipitator
high voltage
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP10182343A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dietmar Steiner
Tania Gonzalez-Baquet
Wolfgang Sinz
Knut Balzer
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch 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
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2311570A1 publication Critical patent/EP2311570A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/66—Applications of electricity supply techniques
    • B03C3/68—Control systems therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/10—Ionising electrode has multiple serrated ends or parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/24—Details of magnetic or electrostatic separation for measuring or calculating parameters, efficiency, etc.

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing particle adhesion to an electrode of an electrostatic precipitator and / or for maintaining the suitability of the electrostatic precipitator for charging particles in flue gas flows according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to an electrostatic precipitator, in particular for an exhaust pipe of an exhaust gas purification system, according to the preamble of claim 5.
  • the invention relates to a heating system for generating energy by means of combustion of an energy carrier with an electrostatic precipitator according to claim 12.
  • emission control systems Due to emissions from heating systems and global efforts to reduce such emissions - see, for example, the Kyoto Protocol - heating systems use appropriate emission control systems. These are in particular to filter out the harmful substances and particles from exhaust gases, so that the remaining, purified exhaust gas can safely be released to the environment.
  • emission control systems are used in biomass heating systems, where in addition to otherwise economic and environmental benefits increased emissions of pollutants in the exhaust gases can occur.
  • biomass heating systems where in addition to otherwise economic and environmental benefits increased emissions of pollutants in the exhaust gases can occur.
  • relatively high emission of particulate matter as a pollutant component is a problem in biomass heating systems.
  • An emission control system which is used for biomass heating systems to reduce particulate matter emission.
  • the device described therein can be installed in a flue gas channel and for this purpose has a lid which can be placed gas-tight on an associated opening on a flue gas channel.
  • a spray electrode for example in the form of a tensioned rod, is held over an insulating holder.
  • a high-voltage transformer with rectifier function allows the construction of a high DC voltage between the wire and the lid, which is electrically connected to the furnace tube, so that it acts as a collector electrode.
  • Such an electrostatic filter with a spray electrode and a collector electrode is also known as an electrostatic precipitator.
  • the separator is used for exhaust gas purification in an exhaust pipe of a heating system.
  • a capacitor is formed by the spray, which runs approximately centrally through the exhaust pipe and therefore also referred to as the center electrode, and a peripheral surface of the exhaust pipe, which is also referred to as a cylindrical capacitor in a cylindrical tube-shaped design of the exhaust pipe.
  • the spray or center electrode generally has a circular cross section in the flow direction of the exhaust gas, wherein the diameter of the cross section or the radius of curvature is generally formed relatively small (for example, less than 0.4 mm).
  • a field extending transversely to the flow direction is formed by the center electrode and the collector electrode formed by the lateral surface with field lines from the center electrode to the collector electrode.
  • a high voltage is applied to the center electrode, for example in the range of 15 kV.
  • a corona discharge is formed, through which the particles flowing through the field in the exhaust gas are charged in a unipolar manner. Due to this charge, most of the particles migrate through the electrostatic Coulomb forces to the inner wall of the exhaust pipe, which serves as a collector electrode.
  • the particles are electrostatically charged by the corona discharge which forms along the surface of the electrode. This is done at the molecular level by the following process: Is the electrode z. B. compared to the exhaust pipe to negative high voltage, so a large number of gas molecules is negatively charged. They move in the electric field applied by the electrode and the exhaust pipe in the direction of the exhaust pipe. If these meet on their way through the exhaust pipe to electrically neutral particles, they stick to these and charge the previously neutral particles also negative. The charged particles flow driven by electrostatic deflection forces to the inner wall of the exhaust pipe. Here the particles stick, lose their charge and are safely removed from the exhaust stream. This is the core process of an electrostatic precipitator and, depending on the geometry, height of the corona current, electrode shape, etc., leads to deposition rates of up to more than 90%.
  • Burning produces bipolar charged particles.
  • the distribution is symmetric, d. h., there are the same number of positive as negatively charged particles.
  • the number of charged particles is reduced by approx. 10% per second due to coagulation, there are still more than 10% charged particles at the electrostatic precipitator (corresponding to about one to two seconds of particle flying time from the place of combustion).
  • the positive particles flow towards the electrode.
  • a part is neutralized or negatively charged while flowing through the charger, but the rest of the particles reaches the electrode and deposits there. Over the service life it comes therefore to function restrictions of the electrostatic deflector.
  • the fine dust deposited on the electrode locally prevents the formation of the corona.
  • the deposition efficiency of the system is degraded.
  • in the immediate vicinity of the corona (within a radius of a few millimeters around the electrode) there is a bipolar charge area. Electrically neutral particles which flow through this area can also be positively charged by a negative electrode. They then flow to the electrode.
  • One part is neutralized or negatively charged by the corona, but a small remainder reaches the electrode and also deposits there.
  • a disadvantage of the electrostatic precipitators according to the prior art is that it comes after a longer period of operation to a continuous degradation of the corona current at a constant high voltage. As a result, the charging efficiency of the electrode decreases, which in turn reduces the separation efficiency of the entire system. Furthermore, the operation of electrostatic precipitators in exhaust gas contaminated with particulate matter leads to a so-called corona quenching (extinction of the corona). Corona quenching is formed, if in the case of high particle concentration, about> 10 14 particles / m 3 , the charged particles form a charge cloud, ie a space charge field, which surrounds the spray electrode.
  • the high voltage supply is designed as a DC power source.
  • the deposition rates also decrease because of the corona quenching.
  • the charge cloud distorts the field distribution in the charger and weakens the electric field near the spray electrode.
  • the field emission of free electrons from the surface of the spray wire is reduced, whereby fewer gas ions are available and consequently the charging of further particulate matter particles is reduced.
  • the movement of the charged fine dust particles towards the charging electrode is impaired.
  • the charging of the dust particles does not extend to the entire cross section of the exhaust pipe, but takes place only in a small area around the spray around. The separation efficiency of the system drops accordingly. It sometimes comes to unstable corona and dirty electrodes that bring a corona current to a standstill.
  • the notion of suitability of the electrostatic precipitator to charge particles in flue gas streams can generally be defined as ensuring a sufficiently high corona current or current to cause a sufficiently high number of gas ions to cause each particle to be provided with at least one elementary electric charge. In other words, this charging suitability prevents corona quenching.
  • the invention has for its object to provide a method for reducing particle adhesion to an electrode of an electrostatic precipitator and / or to maintain the suitability of the electrostatic precipitator for charging particles in flue gas streams, an electrostatic precipitator and a heating system, which overcome this disadvantage and which in particular prevent or reduce deposition of particles on the electrode in order to increase the service life and efficiency of the electrostatic precipitator.
  • the invention has for its object to provide a heating system with a separator according to the invention, which guarantees reliable exhaust gas purification.
  • the inventive method for reducing particle adhesion to an electrode of an electrostatic precipitator and for preventing corona quenching comprising supplying the electrode with a high DC voltage for operation of the electrode, is characterized in that supplying at least temporarily a clocked supply with a high DC voltage, so that a non-constant supply of high DC voltage of the electrode is effected.
  • the electrode is supplied in a permanently timed manner.
  • the electrode is alternately clocked and supplied unclocked with high DC voltage.
  • another embodiment of the present invention contemplates that switching from clocked supply to uncactuated supply is corona current dependent.
  • the inventive electrostatic precipitator in particular for an exhaust pipe of an exhaust gas purification system, with a flow channel having a channel wall and a channel inside, through which a particle-containing exhaust gas flows in a flow direction, and in the channel interior substantially in the flow direction extending electrode, to form a corona discharge zone by means of an electric field between the electrode and the channel wall, as well as a high voltage supply source with a constant supply section, which supplies the electrode with a constant high DC voltage, characterized in that the high voltage supply source has a clocked supply section to supply the electrode clocked a high DC voltage at least in the short term to improve the separation efficiency of the electrostatic precipitator.
  • a controller for switching between the clocked supply section and the constant supply section has, in order to switch between the two supply sections during operation.
  • An embodiment of the electrostatic precipitator according to the invention for generating ideal voltage pulses with the highest separation efficiency is characterized in that the high voltage supply source comprises a DC high voltage source and a high voltage switch to a clocked supply of repetitive voltage pulses in the form of rectangles to create.
  • a particularly cost-effective embodiment by using series components is characterized in that the high-voltage supply source comprises at least one of the following components ignition coil, electronic switch, diode and / or capacitor to a clocked supply of repetitive voltage pulses in the form of rectangles To create saw teeth, parabolas, triangles.
  • At least one branching of the electrode discharge electrode preferably a plurality of branching Sprühelektrodenabitese is / are formed.
  • the spray electrode section is / are formed as a spray electrode tip part and / or spray electrode edge part.
  • the spray electrode section branches off transversely, in particular radially, from the electrode.
  • An embodiment of the electrostatic precipitator further provides that the Sprühelektrodenabrough longitudinally, in particular axially branches off from the electrode.
  • a further embodiment of the present invention provides that a plurality of spray electrode sections branch off from the electrode.
  • Yet another embodiment of the present invention provides that the Sprühelektrodenabitese are arranged distributed on the electrode, that a uniform, in particular homogenized arrangement of Cononaentladungszonen is realized.
  • another embodiment of the present invention provides that at least two of the Sprühelektrodenabroughe different from each other, in particular different lengths, different thickness and / or different curved, are formed.
  • the electrode is formed with the Sprühelektrodenaboughen in the manner of a barbed wire and / or in the manner of a Christmas tree.
  • At least two Sprühelektrodenabitese are arranged substantially radially to the electrode along the electrode at least two locations, wherein the lengths of the arranged at one point Sprühelektrodenabête are substantially equal and the lengths distinguish the arranged at another location Sprühelektrodenabroughe.
  • Yet another advantageous embodiment of the present invention provides that the Sprühelektrodenabitese are arranged distributed on the electrode, that a uniform, in particular homogenized arrangement of Cononaentladungszonen is realized.
  • the heating system according to the invention for generating heat energy by burning of an energy source such as biomass is characterized in that a particulate matter emitting heating system such as a biomass heating system for Burning of the energy carrier, wherein particulate exhaust gases are formed, and an inventive electrostatic precipitator is provided.
  • Electrostatic precipitators are in the exhaust system a minimum flow resistance, which increases only very slowly with increasing load. They have a large absorption capacity for separated particulate matter. At slow flow velocities and sufficiently long separation distances, they have a deposition efficiency of over 80% for submicron particles. For this reason, they are therefore a promising option for the emission control of a pellet heating system, other biomass heating systems or oil burners.
  • the maintenance of a high enough Coronastrom in high-emitting biomass heating systems (especially in log boilers or ovens) represents a technical difficulty in the execution of the electrostatic precipitator.
  • the extinction of the corona is reliably by the at least temporarily clocked operation of the High voltage source suppressed.
  • a corona quenching is reliably and inexpensively avoided. Regardless of the raw emission, at least 50 to 70% of the particles can be separated.
  • the electrode tips relevant for the corona formation are permanently burned free of soot. This ensures trouble-free and maintenance-free operation over many hours.
  • the other method is the alternately clocked as well as direct current (DC) operation of the high voltage source (hybrid mode).
  • the hybrid mode ensures higher deposition rates (80 to 95%) than the permanently timed mode with low raw emissions ( ⁇ 150 mg / Nm 3 ).
  • the separation efficiency after automatic switching to pulsed operation is only 50% to 70% instead of 0%.
  • the pulsed operation ensures a long maintenance-free runtime of the system by burning off the electrode tips.
  • the charging electrode is powered by a pulsed high voltage source instead of a high voltage DC source (DC-HV), corona quenching is avoided or at least reduced.
  • a pulsed high voltage source instead of a high voltage DC source (DC-HV)
  • corona quenching is avoided or at least reduced.
  • pulse duration and Repetition frequency takes place the construction of the electric field around the electrode faster than the charging of the particles.
  • the corona tips of the electrode are therefore not yet shielded by the charge cloud from the electric field and the field emission of the electrons from the surface of the electrode is still intact.
  • the spraying corona points of the electrodes are distributed homogeneously over the cross section of the exhaust pipe, the corona quenching is successfully suppressed. Measurements have shown that the particle output of a high-emitting firewood furnace can be significantly reduced.
  • pulse duration, pulse shape, pulse height or repetition frequency depend on the geometry of the exhaust pipe, the flow velocity, etc. Reproducible particle reductions were achieved in the case described with pulse durations of a few hundred ⁇ s and repetition frequencies of a few hundred Hz.
  • the insulation materials show a higher dielectric strength at pulsed high voltage than in DC operation.
  • Fig. 1 schematically shows in a diagram a high voltage signal 1 in kV for supplying an electrode of an electrostatic precipitator over a time axis in ⁇ s.
  • the supply takes place at least temporarily clocked with a high DC voltage, in this case with a maximum of about -25 kV.
  • a clocking of the high voltage signal 1 is selected so that at the point A1, the high voltage signal 1 increases approximately parabolic to -25 kV and then drops again to about 0V at a second point A2.
  • This high voltage pulse occurs repeatedly, with a repetition frequency or timing dependent on the set parameters.
  • between two high voltage pulses as in Fig. 1 do not show high voltage created.
  • a constant high voltage is applied between two pulses.
  • Fig. 2 schematically shows in a perspective view of an embodiment of an electrode 2 of an electrostatic precipitator with multiple Sprühelektrodenabitesen 2a.
  • the electrostatic precipitator which is described here only by way of example and is not shown further, is arranged at least partially in the exhaust gas line of an exhaust gas purification system not shown here and comprises a flow channel.
  • the flow channel is formed as a tubular portion of the exhaust pipe and includes a channel wall and a channel interior. Through the flow channel, the particle-containing exhaust gas flows in the flow direction.
  • the electrode 2 which is also referred to as a center electrode, spray electrode or corona electrode, extends in the interior of the flow channel.
  • the flow channel is preferably formed in cross section in the flow direction rotationally symmetrical about a central axis.
  • the electrode 2 extends substantially along this central axis. In this case, the electrode 2 is formed in the portion of the exhaust pipe.
  • the electrode 2 is fed via a high voltage supply source. The supply by the high voltage supply source takes place at least temporarily clocked.
  • the electrode 2 forms a charging unit in which particles can be charged electrically.
  • the electrode 2 forms an electric field with the channel wall while applying a high voltage, the field lines of which extend essentially radially to the electrode 2 or the channel wall, essentially transversely, more precisely at right angles, to the flow direction.
  • a known technical difficulty in the operation of electrostatic precipitators in particulate matter highly contaminated exhaust gas is the so-called corona quenching. It arises if, in the case of high particle concentration (in particular greater than 10 14 particles / m 3 ), the charged particles form the charge cloud - also referred to as the space charge field - which surrounds the spray electrode 2.
  • the charge cloud distorts the field distribution and weakens the electric field in the vicinity of the spray electrode 2. This reduces the field emission of free electrons from the surface of the spray electrode, whereby fewer gas ions are available and consequently the charging of further particulate matter particles is reduced. At the same time, the movement of the charged particulate matter to the charging electrode 2 is impaired.
  • the electrode 2 is clocked at least temporarily supplied with a high DC voltage, so that a non-constant supply of high DC voltage of the electrode 2 is effected.
  • the geometrically accessible charging region is widened in the illustrated electrode 2, so that the separation efficiency of the system is increased.
  • This is achieved by a multiplication and optimized distribution of the corona discharge zones.
  • the required for this discharge electrode 2 is formed with a plurality of Sprühelektrodenabêten 2 a, which in the embodiment according to Fig. 2 are formed as small peaks or edges.
  • the field strength is particularly high here, since this is inversely proportional to the radius of curvature of a geometry.
  • the tips or edges or the like are preferably distributed uniformly over the cross section of the charging unit. In this way, several small charging areas are created, which ensure the charging of the particles over the entire cross section of the charger, as shown clearly in the plan view. In the case of a laminar flow, all dust particles are captured and charged by one of these charging areas. The charging efficiency becomes increased even with turbulent flow through the larger geometric charging area.
  • electrode 2 is designed in the manner of a barbed wire formed with spikes, spray electrode sections 2a.
  • the various Sprühelektrodenabête 2a are different, in particular of different lengths.
  • the sputtering electrode sections 2a are arranged from shorter sputtering electrode sections 2a to longer sputtering electrode sections 2a.
  • both shorter and longer Sprühelektrodenabête 6a are arranged at individual nodes.
  • further spray electrode sections 2a so-called sub-spray electrode sections, are formed on the spray electrode sections 2a.
  • FIG. 2 illustrated embodiment branch off at the branching regions spaced apart in the longitudinal direction of the electrode a plurality of Sprühelektrodenabitese 2 a from.
  • two spray electrode sections branch off radially from the electrode 2 at the branch regions.
  • the branch regions are arranged in the illustrated embodiment substantially equidistant from the spray electrode 2. In other embodiments, the distances vary.
  • the individual spray electrode sections 2a do not intersect at the height of the electrode 2.
  • a constant high DC power supply is ensured with deposition rates greater than 80%.
  • the high voltage power supply is performed in the pulsed mode.
  • Flow conditions, etc. can be deposited for particulate matter emissions above 150 mg / Nm 3 50 to 70% of the particles. This represents the timed mode of operation.
  • the third operating mode is a hybrid mode.
  • the electrostatic precipitator always works in DC operation (DC operation).
  • An electronic system permanently measures the current value of the high voltage and the corona current. If the electronics detect an existing corona quenching due to strongly fluctuating values of the corona current, the system automatically switches to the pulsed mode. This can be realized for example via an ignition coil, which is connected via a high-voltage diode in parallel with the output of the DC high-voltage power supply (DC-HV power supply unit). As a result, the separation efficiency does not drop to zero, but remains above 50% even in difficult conditions. At regular intervals is switched back to the DC mode to check whether the emissions are low enough to switch back to DC mode can.

Abstract

The method involves supplying an electrode with high direct current (DC) voltage for operation of the electrode. A clocked supply is temporarily supplied with the high DC voltage such that constant supply is not affected by the high voltage electrode. The clocked supply and a non-clocked supply are corona current dependently switched. A controller is utilized for switching between a clocked supply section and a constant supply section to operate between supply switch sections, where the controller comprises a corona current detection unit. An independent claim is also included for a heating system for generating heat energy by burning biomass.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern von Partikelanhaftungen an einer Elektrode eines elektrostatischen Abscheiders und/oder zum Aufrechterhalten der Eignung des elektrostatischen Abscheiders zur Aufladung von Partikeln in Rauchgasströmungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for reducing particle adhesion to an electrode of an electrostatic precipitator and / or for maintaining the suitability of the electrostatic precipitator for charging particles in flue gas flows according to the preamble of claim 1.

Weiter betrifft die Erfindung einen elektrostatischen Abscheider, insbesondere für eine Abgasleitung einer Abgasreinigungsanlage, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 5.Furthermore, the invention relates to an electrostatic precipitator, in particular for an exhaust pipe of an exhaust gas purification system, according to the preamble of claim 5.

Zudem betrifft die Erfindung ein Heizungssystem zur Erzeugung von Energie mittels Verbrennen von einem Energieträger mit einem elektrostatischen Abscheider nach Anspruch 12.In addition, the invention relates to a heating system for generating energy by means of combustion of an energy carrier with an electrostatic precipitator according to claim 12.

Aufgrund der Emissionen von Heizungsanlagen und globaler Bemühungen, derartige Emissionen zu reduzieren - siehe zum Beispiel das Kyoto-Abkommen - werden bei Heizungsanlagen entsprechende Abgasreinigungsanlagen verwendet. Diese sollen insbesondere die schädlichen Stoffe und Partikel aus Abgasen herausfiltern, sodass das verbleibende, gereinigte Abgas bedenkenlos an die Umwelt abgegeben werden kann. Insbesondere werden derartige Abgasreinigungsanlagen bei Biomasse-Heizanlagen eingesetzt, bei denen neben ansonsten ökonomischen und ökologischen Vorteilen eine erhöhte Emission an Schadstoffen in den Abgasen auftreten kann. Gerade die relativ hohe Emission an Feinstaub als ein Schadstoffanteil ist bei Biomasse-Heizungsanlagen ein Problem.Due to emissions from heating systems and global efforts to reduce such emissions - see, for example, the Kyoto Protocol - heating systems use appropriate emission control systems. These are in particular to filter out the harmful substances and particles from exhaust gases, so that the remaining, purified exhaust gas can safely be released to the environment. In particular, such emission control systems are used in biomass heating systems, where in addition to otherwise economic and environmental benefits increased emissions of pollutants in the exhaust gases can occur. Especially the relatively high emission of particulate matter as a pollutant component is a problem in biomass heating systems.

Aus der EP 1 193 445 A2 ist eine Abgasreinigungsanlage bekannt, welche für Biomasse-Heizungsanlagen zur Verringerung von Feinstaubemission verwendet wird. Die dort beschriebene Vorrichtung ist in einen Rauchgaskanal einbaubar und weist hierzu einen Deckel auf, der gasdicht auf eine zugehörige Öffnung an einem Rauchgaskanal aufsetzbar ist. An der Innenseite des Deckels ist über eine isolierende Halterung eine Sprühelektrode, zum Beispiel in Form eines gespannten Stabes, gehalten. Ein HochspannungsTransformator mit Gleichrichterfunktion erlaubt den Aufbau einer hohen Gleichspannung zwischen dem Draht und dem Deckel, welcher elektrisch leitend mit dem Ofenrohr verbunden ist, sodass dieses als Kollektorelektrode wirkt.From the EP 1 193 445 A2 An emission control system is known, which is used for biomass heating systems to reduce particulate matter emission. The device described therein can be installed in a flue gas channel and for this purpose has a lid which can be placed gas-tight on an associated opening on a flue gas channel. On the inside of the lid, a spray electrode, for example in the form of a tensioned rod, is held over an insulating holder. A high-voltage transformer with rectifier function allows the construction of a high DC voltage between the wire and the lid, which is electrically connected to the furnace tube, so that it acts as a collector electrode.

Ein derartiger Elektrofilter mit Sprühelektrode und Kollektorelektrode ist auch als elektrostatischer Abscheider bekannt. Der Abscheider wird zur Abgasreinigung in einer Abgasleitung einer Heizungsanlage eingesetzt. Dabei wird durch die Sprühelektrode, welche etwa mittig durch die Abgasleitung verläuft und deshalb auch als Mittelelektrode bezeichnet wird, und eine umgebende Mantelfläche der Abgasleitung ein Kondensator gebildet, der bei einer zylinderrohrförmigen Ausbildung der Abgasleitung auch als Zylinderkondensator bezeichnet wird. Die Sprüh- oder Mittelelektrode weist in der Regel einen kreisförmigen Querschnitt in Strömungsrichtung des Abgases auf, wobei der Durchmesser des Querschnitts oder auch der Krümmungsradius im Allgemeinen relativ klein ausgebildet ist (zum Beispiel kleiner als 0,4 mm). Um nun die Schadstoffe, genauer die nicht an die Umwelt abzugebenden Partikel, des Abgases aus dem Abgasstrom abzuscheiden, wird durch die Mittelelektrode und die durch die Mantelfläche gebildete Kollektorelektrode ein quer zur Strömungsrichtung verlaufendes Feld mit Feldlinien von der Mittelelektrode zur Kollektorelektrode gebildet. Hierzu wird an die Mittelelektrode eine Hochspannung angelegt, zum Beispiel in dem Bereich von 15 kV. Dadurch bildet sich eine Corona-Entladung aus, durch welche die in dem Abgas durch das Feld strömenden Partikel unipolar aufgeladen werden. Aufgrund dieser Aufladung wandern die meisten der Partikel durch die elektrostatischen Coulomb-Kräfte zur Innenwand der Abgasleitung, welche als Kollektorelektrode dient.Such an electrostatic filter with a spray electrode and a collector electrode is also known as an electrostatic precipitator. The separator is used for exhaust gas purification in an exhaust pipe of a heating system. In this case, a capacitor is formed by the spray, which runs approximately centrally through the exhaust pipe and therefore also referred to as the center electrode, and a peripheral surface of the exhaust pipe, which is also referred to as a cylindrical capacitor in a cylindrical tube-shaped design of the exhaust pipe. The spray or center electrode generally has a circular cross section in the flow direction of the exhaust gas, wherein the diameter of the cross section or the radius of curvature is generally formed relatively small (for example, less than 0.4 mm). In order to deposit the pollutants, more precisely the particles not to be emitted to the environment, of the exhaust gas from the exhaust gas flow, a field extending transversely to the flow direction is formed by the center electrode and the collector electrode formed by the lateral surface with field lines from the center electrode to the collector electrode. For this purpose, a high voltage is applied to the center electrode, for example in the range of 15 kV. As a result, a corona discharge is formed, through which the particles flowing through the field in the exhaust gas are charged in a unipolar manner. Due to this charge, most of the particles migrate through the electrostatic Coulomb forces to the inner wall of the exhaust pipe, which serves as a collector electrode.

Wie oben bereits erwähnt, werden die Partikel durch die entlang der Oberfläche der Elektrode sich ausbildende Corona-Entladung elektrostatisch aufgeladen. Dies geschieht auf molekularer Ebene durch folgenden Prozess: Liegt die Elektrode z. B. gegenüber dem Abgasrohr auf negativer Hochspannung, so wird eine große Anzahl von Gasmolekülen negativ aufgeladen. Sie bewegen sich im von der Elektrode sowie dem Abgasrohr aufgespannten elektrischen Feld in Richtung des Abgasrohres. Treffen diese auf ihrem Weg durch das Abgasrohr auf elektrisch neutrale Partikel, so bleiben sie an diesen haften und laden die bis dahin neutralen Partikel ebenfalls negativ auf. Die geladenen Partikel strömen getrieben durch elektrostatische Ablenkungskräfte zur Innenwand des Abgasrohres. Hier bleiben die Teilchen haften, verlieren ihre Ladung und werden sicher aus dem Abgasstrom entfernt. Dies ist der Kernprozess eines elektrostatischen Abscheiders und führt je nach Geometrie, Höhe des Corona-Stroms, Elektrodenform etc. zu Abscheideraten bis etwa über 90 %.As mentioned above, the particles are electrostatically charged by the corona discharge which forms along the surface of the electrode. This is done at the molecular level by the following process: Is the electrode z. B. compared to the exhaust pipe to negative high voltage, so a large number of gas molecules is negatively charged. They move in the electric field applied by the electrode and the exhaust pipe in the direction of the exhaust pipe. If these meet on their way through the exhaust pipe to electrically neutral particles, they stick to these and charge the previously neutral particles also negative. The charged particles flow driven by electrostatic deflection forces to the inner wall of the exhaust pipe. Here the particles stick, lose their charge and are safely removed from the exhaust stream. This is the core process of an electrostatic precipitator and, depending on the geometry, height of the corona current, electrode shape, etc., leads to deposition rates of up to more than 90%.

Dieser Kernprozess kann durch folgende Effekte gestört werden: Bei der Verbrennung entstehen bipolar geladene Partikel. Mittels Boltzmann-Verteilung kann der Anteil einfach bzw. mehrfach geladener Partikel abgeschätzt werden. Die Verteilung ist symmetrisch, d. h., es entstehen gleich viele positive wie negativ geladene Partikel. Für Bedingungen, wie sie im Abgas von Biomasse-Heizungen vorliegen, tragen zwischen 15 und 20 % der Partikel eine elektrische Elementarladung. Die Anzahl geladener Partikel wird durch Koagulation zwar um ca. 10 % pro Sekunde reduziert, dennoch liegen am Ort des elektrostatischen Abscheiders (entspricht ca. ein bis zwei Sekunden Flugzeit der Partikel vom Ort der Verbrennung) noch über 10 % geladener Partikel vor. Gelangen die geladenen Partikel nun in die Nähe der auf negativer Hochspannung liegenden Elektrode der Aufladeeinheit (Einheit Abgasrohr, Elektrode), so werden die negativen Partikel von der Elektrode weg in Richtung Abgasrohrinnenseite strömen. Die positiven Partikel strömen dagegen auf die Elektrode zu. Hiervon wird ein Teil beim Durchströmen der Aufladeeinheit neutralisiert bzw. negativ umgeladen, der Rest der Partikel gelangt jedoch zur Elektrode und lagert sich dort ab. Über die Betriebsdauer kommt es deshalb zu Funktionseinschränkungen des elektrostatischen Abweisers. Denn der auf der Elektrode abgelagerte Feinstaub verhindert lokal die Ausbildung der Corona. Dadurch verschlechtert sich die elektrische Aufladung der Partikel. Die Abscheideeffizienz des Systems wird degradiert. Zudem existiert in unmittelbarer Nähe der Corona (in einem Radius wenige Millimeter um die Elektrode) ein bipolares Ladungsgebiet. Elektrisch neutrale Partikel, welche dieses Gebiet durchströmen, können auch von einer negativen Elektrode positiv aufgeladen werden. Sie strömen dann auf die Elektrode zu. Ein Teil wird durch die Corona neutralisiert bzw. negativ umgeladen, ein kleiner Rest gelangt jedoch zur Elektrode und lagert sich ebenfalls dort ab.This core process can be disturbed by the following effects: Burning produces bipolar charged particles. By means of Boltzmann distribution, the proportion of single or multiply charged particles can be estimated. The distribution is symmetric, d. h., there are the same number of positive as negatively charged particles. For conditions such as those present in the exhaust gas of biomass heating systems, between 15 and 20% of the particles carry an elementary electric charge. Although the number of charged particles is reduced by approx. 10% per second due to coagulation, there are still more than 10% charged particles at the electrostatic precipitator (corresponding to about one to two seconds of particle flying time from the place of combustion). Now get the charged particles in the vicinity of the lying on negative high voltage electrode of the charger (unit exhaust pipe, electrode), the negative particles will flow away from the electrode towards the exhaust pipe inside. The positive particles, on the other hand, flow towards the electrode. Of this, a part is neutralized or negatively charged while flowing through the charger, but the rest of the particles reaches the electrode and deposits there. Over the service life it comes therefore to function restrictions of the electrostatic deflector. Because the fine dust deposited on the electrode locally prevents the formation of the corona. As a result, the electrical charge of the particles deteriorates. The deposition efficiency of the system is degraded. In addition, in the immediate vicinity of the corona (within a radius of a few millimeters around the electrode) there is a bipolar charge area. Electrically neutral particles which flow through this area can also be positively charged by a negative electrode. They then flow to the electrode. One part is neutralized or negatively charged by the corona, but a small remainder reaches the electrode and also deposits there.

Nachteilig an den elektrostatischen Abscheidern gemäß dem Stand der Technik ist, dass es nach einer längeren Betriebszeit zu einer kontinuierlichen Degradation des Corona-Stroms bei konstanter Hochspannung kommt. Dadurch sinkt die Aufladeeffizienz der Elektrode, was wiederum die Abscheideleistung des gesamten Systems verringert. Weiter kommt es bei dem Betrieb von elektrostatischen Abscheidern in mit Feinstaub kontaminiertem Abgas zu einem sogenannten Corona-Quenching (Verlöschen der Corona). Corona-Quenching entsteht, falls im Fall hoher Partikelkonzentration, etwa >1014 Partikel/m3, die geladenen Partikel eine Ladungswolke, also ein Raumladungsfeld, bilden, welche die Sprühelektrode umgibt.A disadvantage of the electrostatic precipitators according to the prior art is that it comes after a longer period of operation to a continuous degradation of the corona current at a constant high voltage. As a result, the charging efficiency of the electrode decreases, which in turn reduces the separation efficiency of the entire system. Furthermore, the operation of electrostatic precipitators in exhaust gas contaminated with particulate matter leads to a so-called corona quenching (extinction of the corona). Corona quenching is formed, if in the case of high particle concentration, about> 10 14 particles / m 3 , the charged particles form a charge cloud, ie a space charge field, which surrounds the spray electrode.

Bei hinreichend kleiner Rohgaspartikelkonzentration, etwa im Bereich von 5x1013 Partikel / m3 oder etwa kleiner 150 mg/Nm3, werden mit Hochspannungen etwa von 10 bis 20 kV und Coronaströmen etwa im Bereich von 100 bis 300 pA Abscheideraten größer 80 % erzielt. Dabei ist die Hochspannungsversorgung als Gleichstromquelle ausgeführt.With a sufficiently small crude gas particle concentration, for example in the range of 5 × 10 13 particles / m 3 or about less than 150 mg / Nm 3 , with high voltages of approximately 10 to 20 kV and corona currents approximately in the range of 100 to 300 pA, deposition rates greater than 80% are achieved. The high voltage supply is designed as a DC power source.

Bei höheren Partikelkonzentrationen sinken die Abscheideraten auch wegen des Corona-Quenchings. Die Ladungswolke verzerrt die Feldverteilung in der Aufladeeinheit und schwächt das elektrische Feld in der Nähe der Sprühelektrode. Dadurch wird die Feldemission freier Elektronen aus der Oberfläche des Sprühdrahtes reduziert, wodurch weniger Gas-lonen zur Verfügung stehen und folglich die Aufladung weiterer Feinstaubpartikel verringert wird. Gleichzeitig wird die Bewegung der geladenen Feinstaubpartikel zur Aufladeelektrode hin beeinträchtigt. Die Aufladung der Staubpartikel erstreckt sich nicht mehr auf den gesamten Querschnitt des Abgasrohres, sondern findet nur in einem kleinen Bereich um die Sprühelektrode herum statt. Die Abscheideleistung des Systems sinkt entsprechend ab. Es kommt fallweise zu instabilen Coronaausbildungen und verschmutzten Elektroden, die einen Coronastrom zum Erliegen bringen.At higher particle concentrations, the deposition rates also decrease because of the corona quenching. The charge cloud distorts the field distribution in the charger and weakens the electric field near the spray electrode. As a result, the field emission of free electrons from the surface of the spray wire is reduced, whereby fewer gas ions are available and consequently the charging of further particulate matter particles is reduced. At the same time, the movement of the charged fine dust particles towards the charging electrode is impaired. The charging of the dust particles does not extend to the entire cross section of the exhaust pipe, but takes place only in a small area around the spray around. The separation efficiency of the system drops accordingly. It sometimes comes to unstable corona and dirty electrodes that bring a corona current to a standstill.

Der Begriff der Eignung des elektrostatischen Abscheiders zur Aufladung von Partikeln in Rauchgasströmen kann allgemein als Gewährleistung eines ausreichend hohen Coronastromes bzw. Coronastrompulses zur Erzeugung einer genügend hohen Anzahl von Gasionen definiert werden, die bewirkt, dass jedes Partikel mit mindestens einer elektrischen Elementarladung versehen wird. In anderen Worten verhindert diese Aufladeeignung das Corona-Quenching.The notion of suitability of the electrostatic precipitator to charge particles in flue gas streams can generally be defined as ensuring a sufficiently high corona current or current to cause a sufficiently high number of gas ions to cause each particle to be provided with at least one elementary electric charge. In other words, this charging suitability prevents corona quenching.

Das beschränkte Entstehungsgebiet neuer Ladungsträger ist schematisiert als Zylinder um die Sprühelektrode darstellbar. Corona-Quenching trifft vor allem für laminare Strömungsfelder zu, wie sie häufig für die kleinen Strömungsgeschwindigkeiten elektrischer Abscheider vorliegen.The limited origin of new charge carriers is schematically represented as a cylinder around the spray electrode. Corona quenching is especially true for laminar flow fields, which are often present for the small flow rates of electrical precipitators.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verringern von Partikelanhaftungen an einer Elektrode eines elektrostatischen Abscheiders und/oder zum Aufrechterhalten der Eignung des elektrostatischen Abscheiders zur Aufladung von Partikeln in Rauchgasströmen, einen elektrostatischen Abscheider und ein Heizungssystem zu schaffen, welche diesen Nachteil überwinden und die insbesondere eine Ablagerung von Partikeln auf der Elektrode verhindern oder reduzieren, um die Funktionsdauer und Effizienz des elektrostatischen Abscheiders zu erhöhen. Insbesondere ist es Aufgabe, die Effektivität des elektrostatischen Abscheiders auch bei laminaren Strömungsfeldern und/oder bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten zu verbessern und im Falle hoher Staub-Rohemission das Quenchen des Coronastroms zuverlässig zu unterbinden um damit Abscheideraten > 50 % zu garantieren.The invention has for its object to provide a method for reducing particle adhesion to an electrode of an electrostatic precipitator and / or to maintain the suitability of the electrostatic precipitator for charging particles in flue gas streams, an electrostatic precipitator and a heating system, which overcome this disadvantage and which in particular prevent or reduce deposition of particles on the electrode in order to increase the service life and efficiency of the electrostatic precipitator. Especially It is an object to improve the effectiveness of the electrostatic precipitator even with laminar flow fields and / or at low flow velocities and to reliably prevent the quenching of the corona in the case of high levels of dust emission in order to guarantee deposition rates> 50%.

Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Heizungssystem mit einem erfindungsgemäßen Abscheider zu schaffen, das eine zuverlässige Abgasreinigung garantiert.Further, the invention has for its object to provide a heating system with a separator according to the invention, which guarantees reliable exhaust gas purification.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Gegenstände mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, des Patentanspruchs 5 und des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This is achieved by the objects with the features of claim 1, claim 5 and claim 10 according to the invention. Advantageous developments can be found in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verringern von Partikelanhaftungen an einer Elektrode eines elektrostatischen Abscheiders sowie zur Verhinderung des Corona-Quenching, umfassend ein Versorgen der Elektrode mit einer hohen Gleichspannung für einen Betrieb der Elektrode, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgen zumindest zeitweise ein getaktetes Versorgen mit einer hohen Gleichspannung umfasst, sodass eine nicht konstante Versorgung mit hoher Gleichspannung der Elektrode bewirkt wird.The inventive method for reducing particle adhesion to an electrode of an electrostatic precipitator and for preventing corona quenching, comprising supplying the electrode with a high DC voltage for operation of the electrode, is characterized in that supplying at least temporarily a clocked supply with a high DC voltage, so that a non-constant supply of high DC voltage of the electrode is effected.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Elektrode dauerhaft getaktet versorgt wird.In an advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the electrode is supplied in a permanently timed manner.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Elektrode wechselweise getaktet und ungetaktet mit hoher Gleichspannung versorgt wird.In another advantageous embodiment of the present invention it is provided that the electrode is alternately clocked and supplied unclocked with high DC voltage.

Insbesondere sieht eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor, dass ein Umschalten von getaktetem Versorgen und ungetaktetem Versorgen coronastromabhängig durchgeführt wird.In particular, another embodiment of the present invention contemplates that switching from clocked supply to uncactuated supply is corona current dependent.

Der erfindungsgemäße elektrostatische Abscheider, insbesondere für eine Abgasleitung einer Abgasreinigungsanlage, mit einem Strömungskanal mit einer Kanalwandung und einem Kanalinneren, durch welchen ein partikelbeinhaltendes Abgas in einer Strömungsrichtung strömt, und einer sich in dem Kanalinneren im Wesentlichen in Strömungsrichtung erstreckenden Elektrode, zur Bildung einer Coronaentladungszone mittels eines elektrischen Feldes zwischen der Elektrode und der Kanalwandung, sowie einer Hochspannungsversorgungsquelle mit einem konstanten Versorgungsabschnitt, die der Elektrode eine konstant hohe Gleichspannung zuführt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsversorgungsquelle einen getakteten Versorgungsabschnitt aufweist, um der Elektrode zumindest kurzfristig getaktet eine hohe Gleichspannung zuzuführen, um die Abscheideleistung des elektrostatischen Abscheiders zu verbessern.The inventive electrostatic precipitator, in particular for an exhaust pipe of an exhaust gas purification system, with a flow channel having a channel wall and a channel inside, through which a particle-containing exhaust gas flows in a flow direction, and in the channel interior substantially in the flow direction extending electrode, to form a corona discharge zone by means of an electric field between the electrode and the channel wall, as well as a high voltage supply source with a constant supply section, which supplies the electrode with a constant high DC voltage, characterized in that the high voltage supply source has a clocked supply section to supply the electrode clocked a high DC voltage at least in the short term to improve the separation efficiency of the electrostatic precipitator.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine Steuerung zum Umschalten zwischen dem getakteten Versorgungsabschnitt und dem konstanten Versorgungsabschnitt aufweist, um im Betrieb zwischen den beiden Versorgungsabschnitten umzuschalten.In a preferred embodiment of the present invention it is provided that a controller for switching between the clocked supply section and the constant supply section has, in order to switch between the two supply sections during operation.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheiders zur Erzeugung idealer Spannungsimpulse mit höchster Abscheideleistung (freie Wahl von Pulshöhe, Pulslänge und Repetitionsfrequenz) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsversorgungsquelle eine Gleichspannungshochspannungsquelle und einen schnellen Hochspannungsschalter umfasst, um eine getaktete Versorgung mit sich wiederholenden Spannungsimpulsen in Form von Rechtecken zu erzeugen.An embodiment of the electrostatic precipitator according to the invention for generating ideal voltage pulses with the highest separation efficiency (free choice of pulse height, pulse length and repetition frequency) is characterized in that the high voltage supply source comprises a DC high voltage source and a high voltage switch to a clocked supply of repetitive voltage pulses in the form of rectangles to create.

Eine besonders kostengünstige Ausgestaltung durch Verwendung von Serienbauteilen, beispielsweise aus der Kraftfahrzeugindustrie, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsversorgungsquelle mindestens eine der folgenden Komponenten Zündspule, elektronischer Schalter, Diode und/oder Kondensator umfasst, um eine getaktete Versorgung mit sich wiederholenden Spannungsimpulsen in Form von Rechtecken, Sägezähnen, Parabeln, Dreiecken zu erzeugen.A particularly cost-effective embodiment by using series components, for example from the motor vehicle industry, is characterized in that the high-voltage supply source comprises at least one of the following components ignition coil, electronic switch, diode and / or capacitor to a clocked supply of repetitive voltage pulses in the form of rectangles To create saw teeth, parabolas, triangles.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheiders ist vorgesehen, dass mindestens ein von der Elektrode verzweigender Sprühelektrodenabschnitt, bevorzugt mehrere verzweigende Sprühelektrodenabschnitte, ausgebildet ist/sind.In another embodiment of the electrostatic precipitator according to the invention, it is provided that at least one branching of the electrode discharge electrode, preferably a plurality of branching Sprühelektrodenabschnitte is / are formed.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sprühelektrodenabschnitt als Sprühelektrodenspitzenteil und/oder Sprühelektrodenkantenteil ausgebildet ist/sind.In a further embodiment it is provided that the spray electrode section is / are formed as a spray electrode tip part and / or spray electrode edge part.

In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Sprühelektrodenabschnitt quer, insbesondere radial von der Elektrode abzweigt.In yet another embodiment of the present invention it is provided that the spray electrode section branches off transversely, in particular radially, from the electrode.

Ein Ausführungsbeispiel des elektrostatischen Abscheiders sieht weiter vor, dass der Sprühelektrodenabschnitt längs, insbesondere axial von der Elektrode abzweigt.An embodiment of the electrostatic precipitator further provides that the Sprühelektrodenabschnitt longitudinally, in particular axially branches off from the electrode.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass mehrere Sprühelektrodenabschnitte von der Elektrode abzweigen.A further embodiment of the present invention provides that a plurality of spray electrode sections branch off from the electrode.

Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Sprühelektrodenabschnitte derart verteilt an der Elektrode angeordnet sind, dass eine gleichmäßige, insbesondere homogenisierte Anordnung der Cononaentladungszonen realisiert ist.Yet another embodiment of the present invention provides that the Sprühelektrodenabschnitte are arranged distributed on the electrode, that a uniform, in particular homogenized arrangement of Cononaentladungszonen is realized.

Weiter sieht ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vor, dass mindestens zwei der Sprühelektrodenabschnitte unterschiedlich zueinander, insbesondere unterschiedlich lang, unterschiedlich dick und/oder unterschiedlich gekrümmt, ausgebildet sind.Furthermore, another embodiment of the present invention provides that at least two of the Sprühelektrodenabschnitte different from each other, in particular different lengths, different thickness and / or different curved, are formed.

In wiederum einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Elektrode mit den Sprühelektrodenabschnitten nach Art eines Stacheldrahts und/oder nach Art eines Tannenbaums ausgebildet ist.In yet another embodiment of the present invention, it is provided that the electrode is formed with the Sprühelektrodenabschnitten in the manner of a barbed wire and / or in the manner of a Christmas tree.

In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus vorgesehen, dass längs der Elektrode an mindestens zwei Stellen jeweils mindestens zwei Sprühelektrodenabschnitte im Wesentlichen radial zur Elektrode angeordnet sind, wobei die Längen der an einer Stelle angeordneten Sprühelektrodenabschnitte im Wesentlichen gleich sind und sich von den Längen der an einer anderen Stelle angeordneten Sprühelektrodenabschnitte unterscheiden.In an advantageous embodiment of the present invention it is further provided that at least two Sprühelektrodenabschnitte are arranged substantially radially to the electrode along the electrode at least two locations, wherein the lengths of the arranged at one point Sprühelektrodenabschnitte are substantially equal and the lengths distinguish the arranged at another location Sprühelektrodenabschnitte.

Noch ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Sprühelektrodenabschnitte derart verteilt an der Elektrode angeordnet sind, dass eine gleichmäßige, insbesondere homogenisierte Anordnung der Cononaentladungszonen realisiert ist.Yet another advantageous embodiment of the present invention provides that the Sprühelektrodenabschnitte are arranged distributed on the electrode, that a uniform, in particular homogenized arrangement of Cononaentladungszonen is realized.

Das erfindungsgemäße Heizungssystem zur Erzeugung von Wärmeenergie mittels Verbrennen von einem Energieträger wie Biomasse ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Feinstaub emittierende Heizungsanlage wie eine Biomasse-Heizungsanlage zum Verbrennen des Energieträgers, wobei partikelbeinhaltende Abgase entstehen, und ein erfindungsgemäßer elektrostatischer Abscheider vorgesehen ist.The heating system according to the invention for generating heat energy by burning of an energy source such as biomass is characterized in that a particulate matter emitting heating system such as a biomass heating system for Burning of the energy carrier, wherein particulate exhaust gases are formed, and an inventive electrostatic precipitator is provided.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheider und dem erfindungsgemäßen Heizungssystem werden insbesondere die folgenden Vorteile realisiert:With the method according to the invention, the electrostatic precipitator according to the invention and the heating system according to the invention, in particular the following advantages are realized:

Elektrostatische Abscheider stellen im Abgassystem einen minimalen Strömungswiderstand dar, welcher sich auch bei steigender Beladung nur sehr langsam erhöht. Sie weisen eine große Aufnahme-Kapazität für abgeschiedenen Feinstaub auf. Bei langsamen Strömungsgeschwindigkeiten und genügend langen Abscheidestrecken verfügen sie für submikrone Partikel über eine Abscheideeffizienz von über 80%. Aus o.a. Gründen sind sie deshalb eine aussichtsreiche Option für die Abgasreinigung einer Pellet-Heizanlage, anderen Biomasse-Heizanlagen oder Ölbrennern. Das Aufrechterhalten eines genügend hohen Coronastroms in hochemittierenden Biomasse-Heizanlagen (vor allem in Scheitholzkesseln oder Öfen) stellt eine technische Schwierigkeit bei der Ausführung des elektrostatischen Abscheiders dar. Erfindungsgemäß wird das Verlöschen der Corona (Corona-Quenching) zuverlässig durch den zumindest zeitweise getakteten Betrieb der Hochspannungsquelle unterbunden. Hierfür sind zwei alternative Verfahren denkbar. Durch einen dauerhaft getakteten Betrieb der Hochspannungsquelle wird zuverlässig und kostengünstig ein Corona-Quenching vermieden. Unabhängig von der Rohemission können mindestens 50 bis 70 % der Partikel abgeschieden werden. Gleichzeitig werden in vorteilhaften Ausgestaltungen die für die Corona-Ausbildung maßgeblichen Elektrodenspitzen permanent von Ruß freigebrannt. Dies sichert einen störungs- und wartungsfreien Betrieb über viele Stunden. Das andere Verfahren ist der wechselweise getaktete sowie Gleichstrom (DC)-Betrieb der Hochspannungsquelle (Hybrid-Modus). Der Hybrid-Modus gewährleistet bei kleiner Rohemission (< 150 mg/Nm3) höhere Abscheideraten (80 bis 95 %) als der dauerhaft getaktete Modus. Im Falle hoher Rohemission geht die Abscheideleistung nach automatischer Umschaltung auf getakteten Betrieb nur auf 50 bis 70 % statt auf 0 % zurück. Gleichzeitig sichert der getaktete Betrieb durch das Freibrennen der Elektrodenspitzen eine lange wartungsfreie Laufzeit des Systems.Electrostatic precipitators are in the exhaust system a minimum flow resistance, which increases only very slowly with increasing load. They have a large absorption capacity for separated particulate matter. At slow flow velocities and sufficiently long separation distances, they have a deposition efficiency of over 80% for submicron particles. For this reason, they are therefore a promising option for the emission control of a pellet heating system, other biomass heating systems or oil burners. The maintenance of a high enough Coronastrom in high-emitting biomass heating systems (especially in log boilers or ovens) represents a technical difficulty in the execution of the electrostatic precipitator. According to the invention, the extinction of the corona (corona quenching) is reliably by the at least temporarily clocked operation of the High voltage source suppressed. For this purpose, two alternative methods are conceivable. By a permanently clocked operation of the high voltage source, a corona quenching is reliably and inexpensively avoided. Regardless of the raw emission, at least 50 to 70% of the particles can be separated. At the same time, in advantageous embodiments, the electrode tips relevant for the corona formation are permanently burned free of soot. This ensures trouble-free and maintenance-free operation over many hours. The other method is the alternately clocked as well as direct current (DC) operation of the high voltage source (hybrid mode). The hybrid mode ensures higher deposition rates (80 to 95%) than the permanently timed mode with low raw emissions (<150 mg / Nm 3 ). In the case of high raw emissions, the separation efficiency after automatic switching to pulsed operation is only 50% to 70% instead of 0%. At the same time, the pulsed operation ensures a long maintenance-free runtime of the system by burning off the electrode tips.

Wird die Aufladeelektrode anstelle von einer Hochspannungs-Gleichstromquelle (DC-HV) von einer getakteten Hochspannungsquelle versorgt, wird das Corona-Quenching vermieden oder zumindest verringert. Bei geeigneter Wahl von Pulsdauer und Repetitionsfrequenz erfolgt der Aufbau des elektrischen Feldes um die Elektrode schneller als die Aufladung der Partikel. Die Coronaspitzen der Elektrode sind deshalb noch nicht durch die Ladungswolke vom elektrischen Feld abgeschirmt und die Feldemission der Elektronen aus der Oberfläche der Elektrode ist noch intakt. Werden ergänzend die sprühenden Coronaspitzen der Elektroden homogen über den Querschnitt des Abgasrohres verteilt, wird das Corona-Quenching erfolgreich unterdrückt. Messungen haben ergeben, dass sich der Partikelausstoß eines hoch emittierenden Scheitholzofens deutlich reduzieren lässt. Günstige Werte für Pulsdauer, Pulsform, Pulshöhe bzw. Repetitionsfrequenz hängen von der Geometrie des Abgasrohres, der Strömungsgeschwindigkeit, etc. ab. Reproduzierbare Partikelreduktionen wurden im beschriebenen Fall mit Pulsdauern von einigen Hundert µs sowie Repetitionsfrequenzen von einigen Hundert Hz erzielt. Vorteilhafterweise zeigen zudem die Isolationsmaterialien eine höhere Durchschlagsfestigkeit bei getakteter Hochspannung als bei Gleichstrombetrieb.If the charging electrode is powered by a pulsed high voltage source instead of a high voltage DC source (DC-HV), corona quenching is avoided or at least reduced. With a suitable choice of pulse duration and Repetition frequency takes place the construction of the electric field around the electrode faster than the charging of the particles. The corona tips of the electrode are therefore not yet shielded by the charge cloud from the electric field and the field emission of the electrons from the surface of the electrode is still intact. If, in addition, the spraying corona points of the electrodes are distributed homogeneously over the cross section of the exhaust pipe, the corona quenching is successfully suppressed. Measurements have shown that the particle output of a high-emitting firewood furnace can be significantly reduced. Favorable values for pulse duration, pulse shape, pulse height or repetition frequency depend on the geometry of the exhaust pipe, the flow velocity, etc. Reproducible particle reductions were achieved in the case described with pulse durations of a few hundred μs and repetition frequencies of a few hundred Hz. Advantageously, moreover, the insulation materials show a higher dielectric strength at pulsed high voltage than in DC operation.

Die Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und zeigen in den Figuren:

Fig. 1
schematisch in einem Diagramm einen kennzeichnenden Hochspannungsimpuls eines getakteten Hochspannungsbetriebs des elektrostatischen Abscheiders und
Fig. 2
schematisch in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Elektrode mit mehreren Sprühelektrodenabschnitten.
The drawings illustrate an embodiment of the invention and show in the figures:
Fig. 1
schematically a diagram of a characteristic high voltage pulse of a pulsed high voltage operation of the electrostatic precipitator and
Fig. 2
schematically in a perspective view of an embodiment of an electrode with a plurality of Sprühelektrodenabschnitten.

Fig. 1 zeigt schematisch in einem Diagramm ein Hochspannungssignal 1 in kV zum Versorgen einer Elektrode eines elektrostatischen Abscheiders über einer Zeitachse in µs. Die Versorgung erfolgt dabei zumindest zeitweise getaktet mit einer hohen Gleichspannung, vorliegend mit maximal ca. -25 kV. Bis zu einer ersten Stelle A1 ist in dem Ausführungsbeispiel keine Spannung angelegt und das angelegte Hochspannungssignal 1 liegt etwa bei 0 V. Eine Taktung des Hochspannungssignals 1 ist so gewählt, dass an der Stelle A1 das Hochspannungssignal 1 etwa parabelförmig auf -25 kV ansteigt und dann wieder auf etwa 0 V bei einer zweiten Stelle A2 abfällt. Dieser Hochspannungsimpuls tritt wiederholt auf, wobei eine Wiederholungsfrequenz oder Taktung abhängig von den eingestellten Parametern ist. In der dargestellten Ausgestaltung wird zwischen zwei Hochspannungsimpulsen wie in Fig. 1 dargestellt keine Hochspannung angelegt. In anderen Ausgestaltungen wird zwischen zwei Impulsen eine konstante Hochspannung angelegt. Fig. 1 schematically shows in a diagram a high voltage signal 1 in kV for supplying an electrode of an electrostatic precipitator over a time axis in μs. The supply takes place at least temporarily clocked with a high DC voltage, in this case with a maximum of about -25 kV. Up to a first position A1 no voltage is applied in the embodiment and the applied high voltage signal 1 is approximately at 0 V. A clocking of the high voltage signal 1 is selected so that at the point A1, the high voltage signal 1 increases approximately parabolic to -25 kV and then drops again to about 0V at a second point A2. This high voltage pulse occurs repeatedly, with a repetition frequency or timing dependent on the set parameters. In the illustrated embodiment, between two high voltage pulses as in Fig. 1 do not show high voltage created. In other embodiments, a constant high voltage is applied between two pulses.

Fig. 2 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Elektrode 2 eines elektrostatischen Abscheiders mit mehreren Sprühelektrodenabschnitten 2a. Der elektrostatische Abscheider, der hier nur exemplarisch beschrieben ist und nicht weiter dargestellt wird, ist zumindest teilweise in der Abgasleitung einer hier nicht weiter dargestellten Abgasreinigungsanlage angeordnet und umfasst einen Strömungskanal. Der Strömungskanal ist als rohrförmiger Abschnitt der Abgasleitung ausgebildet und umfasst eine Kanalwandung und ein Kanalinneres. Durch den Strömungskanal strömt das partikelbeinhaltende Abgas in die Strömungsrichtung. Im Inneren des Strömungskanals erstreckt sich in Strömungsrichtung die Elektrode 2, die auch als Mittelelektrode, Sprühelektrode oder Coronaelektrode bezeichnet wird. Der Strömungskanal ist bevorzugt im Querschnitt in Strömungsrichtung rotationssymmetrisch um eine Mittelachse ausgebildet. Die Elektrode 2 erstreckt sich im Wesentlichen entlang dieser Mittelachse. Dabei ist die Elektrode 2 in dem Abschnitt der Abgasleitung ausgebildet. Gespeist wird die Elektrode 2 über eine Hochspannungsversorgungsquelle. Die Versorgung durch die Hochspannungsversorgungsquelle erfolgt dabei zumindest zeitweise getaktet. Fig. 2 schematically shows in a perspective view of an embodiment of an electrode 2 of an electrostatic precipitator with multiple Sprühelektrodenabschnitten 2a. The electrostatic precipitator, which is described here only by way of example and is not shown further, is arranged at least partially in the exhaust gas line of an exhaust gas purification system not shown here and comprises a flow channel. The flow channel is formed as a tubular portion of the exhaust pipe and includes a channel wall and a channel interior. Through the flow channel, the particle-containing exhaust gas flows in the flow direction. In the direction of flow, the electrode 2, which is also referred to as a center electrode, spray electrode or corona electrode, extends in the interior of the flow channel. The flow channel is preferably formed in cross section in the flow direction rotationally symmetrical about a central axis. The electrode 2 extends substantially along this central axis. In this case, the electrode 2 is formed in the portion of the exhaust pipe. The electrode 2 is fed via a high voltage supply source. The supply by the high voltage supply source takes place at least temporarily clocked.

Zusammen mit der Kanalwandung bildet die Elektrode 2 eine Aufladeeinheit, in welcher Partikel elektrisch aufgeladen werden können. Hierzu bildet die Elektrode 2 mit der Kanalwandung unter Anlegen einer Hochspannung ein elektrisches Feld aus, dessen Feldlinien im Wesentlichen radial zu der Elektrode 2 bzw. der Kanalwandung verlaufen, im Wesentlichen quer, genauer rechtwinklig, zur Strömungsrichtung.Together with the channel wall, the electrode 2 forms a charging unit in which particles can be charged electrically. To this end, the electrode 2 forms an electric field with the channel wall while applying a high voltage, the field lines of which extend essentially radially to the electrode 2 or the channel wall, essentially transversely, more precisely at right angles, to the flow direction.

Zwischen der Sprühelektrode 2 und dem als Niederschlagelektrode ausgebildeten, die Elektrode 2 umgebenden Abgasrohr wird eine elektrische, zumindest zeitweise getaktete Hochspannung angelegt, wodurch sich an der Sprühelektrode 2 eine Coronaentladung ausbildet. In dem elektrostatischen Abscheider werden durch Feldemission oder Coronaentladungen an der Sprühelektrode 2 freie Ladungsträger in Form von freien Elektronen und damit ionisierten Gas-Molekülen in den Aufladebereich injiziert. Die Ladungsträger strömen dann im elektrischen Feld entsprechend ihrer Ladung zur positiven bzw. negativen Elektrode. Treffen die Ladungsträger auf Staubpartikel, so werden diese unipolar aufgeladen. Ein Großteil der Partikel lagert sich schließlich auf der Niederschlagselektrode an und bleibt dort haften. Stromabwärts der Aufladeeinheit findet ebenfalls eine Abscheidung von Partikeln auf der Innenwand des anschließenden Abgasrohres bzw. eines Kamins statt, da die unipolar geladenen Partikel eine Ladungswolke bilden und durch Abstoßungskräfte an die Rohrwand strömen.Between the spray electrode 2 and the exhaust pipe formed as a precipitation electrode and surrounding the electrode 2, an electrical, at least temporarily pulsed, high voltage is applied, whereby a corona discharge is formed at the spray electrode 2. In the electrostatic precipitator, free charge carriers in the form of free electrons and thus ionized gas molecules are injected into the charging region by field emission or corona discharges at the spray electrode 2. The charge carriers then flow in the electric field according to their charge to the positive or negative electrode. If the charge carriers hit dust particles, they are charged unipolar. A large part of the particles finally settles on the precipitation electrode and sticks there. Downstream of the charger also finds a deposit of particles on the inner wall of the subsequent Exhaust pipe or a fireplace instead, since the unipolar charged particles form a charge cloud and flow by repulsion forces to the pipe wall.

Eine bekannte technische Schwierigkeit bei dem Betrieb von elektrostatischen Abscheidern in mit Feinstaub hoch kontaminiertem Abgas ist das sogenannte Corona-Quenching. Es entsteht, falls im Fall hoher Partikelkonzentration (insbesondere größer 1014 Partikel/m3) die geladenen Partikel die Ladungswolke - auch als Raumladungsfeld bezeichnet - bilden, welche die Sprühelektrode 2 umgibt. Die Ladungswolke verzerrt die Feldverteilung und schwächt das elektrische Feld in der Nähe der Sprühelektrode 2. Dadurch wird die Feldemission freier Elektronen aus der Oberfläche der Sprühelektrode reduziert, wodurch weniger Gas-lonen zur Verfügung stehen und folglich die Aufladung weiterer Feinstaubpartikel verringert wird. Gleichzeitig wird die Bewegung der geladenen Feinstaubpartikel zur Aufladeelektrode 2 hin beeinträchtigt. Die Aufladung der Staubpartikel erstreckt sich nicht mehr auf den gesamten Querschnitt des Abgasrohres, sondern findet nur in einem kleinen Bereich um die Sprühelektrode 2 herum statt. Die Abscheideleistung des Systems sinkt entsprechend ab. Diese Überlegungen treffen vor allem für laminare Strömungsfelder zu, wie sie häufig für die kleinen Strömungsgeschwindigkeiten elektrischer Abscheider vorliegen. Zum Verhindern des Corona-Quenching wird die Elektrode 2 zumindest zeitweise getaktet mit einer hohen Gleichspannung versorgt, sodass eine nicht konstante Versorgung mit hoher Gleichspannung der Elektrode 2 bewirkt wird.A known technical difficulty in the operation of electrostatic precipitators in particulate matter highly contaminated exhaust gas is the so-called corona quenching. It arises if, in the case of high particle concentration (in particular greater than 10 14 particles / m 3 ), the charged particles form the charge cloud - also referred to as the space charge field - which surrounds the spray electrode 2. The charge cloud distorts the field distribution and weakens the electric field in the vicinity of the spray electrode 2. This reduces the field emission of free electrons from the surface of the spray electrode, whereby fewer gas ions are available and consequently the charging of further particulate matter particles is reduced. At the same time, the movement of the charged particulate matter to the charging electrode 2 is impaired. The charging of the dust particles does not extend to the entire cross section of the exhaust pipe, but takes place only in a small area around the spray electrode 2 around. The separation efficiency of the system drops accordingly. These considerations apply in particular to laminar flow fields, which are often present for the small flow velocities of electrical separators. To prevent the corona quenching, the electrode 2 is clocked at least temporarily supplied with a high DC voltage, so that a non-constant supply of high DC voltage of the electrode 2 is effected.

Für eine Steigerung der Effektivität des elektrostatischen Abscheiders ist bei der dargestellten Elektrode 2 der geometrisch zugängliche Aufladungsbereich erweitert, sodass die Abscheideleistung des Systems erhöht ist. Dies wird durch eine Vervielfachung und optimierte Verteilung der Corona-Entladungszonen erreicht. Die dafür erforderliche Sprühelektrode 2 ist mit einer Vielzahl an Sprühelektrodenabschnitten 2a ausgebildet, die in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 als kleine Spitzen bzw. Kanten ausgeformt sind. Die Feldstärke ist hier besonders hoch, da diese umgekehrt proportional zum Krümmungsradius einer Geometrie ist. Die Spitzen oder Kanten o. ä. sind bevorzugt gleichmäßig über den Querschnitt der Aufladeeinheit verteilt sein. Auf diese Weise werden mehrere kleine Aufladungsbereiche geschaffen, welche die Aufladung der Partikel über den ganzen Querschnitt der Aufladeeinheit sicherstellen, wie dies anschaulich in der Draufsicht dargestellt ist. Im Falle einer laminaren Strömung werden alle Staubpartikel durch einen dieser Aufladungsbereiche erfasst und aufgeladen. Die Aufladeeffizienz wird auch bei turbulenter Strömung durch den größeren geometrischen Aufladungsbereich erhöht.To increase the effectiveness of the electrostatic precipitator, the geometrically accessible charging region is widened in the illustrated electrode 2, so that the separation efficiency of the system is increased. This is achieved by a multiplication and optimized distribution of the corona discharge zones. The required for this discharge electrode 2 is formed with a plurality of Sprühelektrodenabschnitten 2 a, which in the embodiment according to Fig. 2 are formed as small peaks or edges. The field strength is particularly high here, since this is inversely proportional to the radius of curvature of a geometry. The tips or edges or the like are preferably distributed uniformly over the cross section of the charging unit. In this way, several small charging areas are created, which ensure the charging of the particles over the entire cross section of the charger, as shown clearly in the plan view. In the case of a laminar flow, all dust particles are captured and charged by one of these charging areas. The charging efficiency becomes increased even with turbulent flow through the larger geometric charging area.

Die in Fig. 2 dargestellte Elektrode 2 ist nach Art eines Stacheldrahts mit als Stacheln ausgebildeten, Sprühelektrodenabschnitten 2a ausgeführt. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die verschiedenen Sprühelektrodenabschnitte 2a unterschiedliche, insbesondere unterschiedlich lang ausgebildet. Dabei sind in einer bevorzugten Ausführungsform über die Länge der Elektrode 2 die Sprühelektrodenabschnitte 2a von kürzeren Sprühelektrodenabschnitten 2a hin zu längeren Sprühelektrodenabschnitten 2a hin angeordnet. In anderen Ausführungsbeispielen sind an einzelnen Knotenpunkten sowohl kürzere als auch längere Sprühelektrodenabschnitte 6a angeordnet. In wiederum anderen Ausführungsbeispielen sind an den Sprühelektrodenabschnitten 2a weitere Sprühelektrodenabschnitte 2a, sogenannten Untersprühelektrodenabschnitte, ausgebildet.In the Fig. 2 illustrated electrode 2 is designed in the manner of a barbed wire formed with spikes, spray electrode sections 2a. As in Fig. 2 illustrated, the various Sprühelektrodenabschnitte 2a are different, in particular of different lengths. In this case, in a preferred embodiment, over the length of the electrode 2, the sputtering electrode sections 2a are arranged from shorter sputtering electrode sections 2a to longer sputtering electrode sections 2a. In other embodiments, both shorter and longer Sprühelektrodenabschnitte 6a are arranged at individual nodes. In yet other embodiments, further spray electrode sections 2a, so-called sub-spray electrode sections, are formed on the spray electrode sections 2a.

In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform zweigen an in Längsrichtung der Elektrode voneinander beabstandeten Verzweigungsbereichen mehrere Sprühelektrodenabschnitte 2a ab. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel zweigen an den Verzweigungsbereichen jeweils zwei Sprühelektrodenabschnitte radial von der Elektrode 2 ab. Die Verzweigungsbereiche sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen äquidistant an der Sprühelektrode 2 angeordnet. In anderen Ausgestaltungen variieren die Abstände. Bei der dargestellten Ausgestaltung mit Stacheln schneiden sich die einzelnen Sprühelektrodenabschnitte 2a nicht auf der Höhe der Elektrode 2.In the in Fig. 2 illustrated embodiment branch off at the branching regions spaced apart in the longitudinal direction of the electrode a plurality of Sprühelektrodenabschnitte 2 a from. In the illustrated embodiment, two spray electrode sections branch off radially from the electrode 2 at the branch regions. The branch regions are arranged in the illustrated embodiment substantially equidistant from the spray electrode 2. In other embodiments, the distances vary. In the illustrated embodiment with spikes, the individual spray electrode sections 2a do not intersect at the height of the electrode 2.

Die Staubemissionen bei der Biomasse-Verbrennung unterliegen starken zeitlichen Schwankungen. Dies trifft vor allem auf den Scheitholzbetrieb zu. Scheitholz wird "batchweise" verbrannt. Die höchsten Staubemissionen entstehen hier bei der Anfeuerungsphase. Um auf die verschiedenen Verbrennungssituationen reagieren zu können, ist es zweckmäßig den Elektrofilter in verschiedenen Betriebsmodi zu betreiben. Die Betriebsweise der Hochspannungsversorgung erfolgt in einem Ausführungsbeispiel folgendermaßen:Dust emissions during biomass combustion are subject to considerable fluctuations over time. This applies especially to the log operation. Log is burnt "batchwise". The highest dust emissions arise here at the Anfeuerungsphase. In order to be able to react to the different combustion situations, it is expedient to operate the electrostatic precipitator in different operating modes. The operation of the high voltage power supply in one embodiment is as follows:

In einem ersten Betriebsmodus für Partikelkonzentrationen kleiner 150 mg/Nm3 wird eine konstante hohe Gleichstromversorgung gewährleistet mit Abscheideraten größer 80 %.In a first operating mode for particle concentrations of less than 150 mg / Nm 3 , a constant high DC power supply is ensured with deposition rates greater than 80%.

Bei höherer Partikelkonzentration oder bei Bedarf, etwa bei sinkendem Coronastrom, wird die Hochspannungsversorgung im getakteten Modus durchgeführt. Je nach Betriebsweise, Strömungsbedingungen, etc. können auch für Feinstaubemissionen über 150 mg/Nm3 50 bis 70 % der Partikel abgeschieden werden. Dies stellt den getakteten Betriebsmodus dar.At higher particle concentration or when needed, such as sinking corona current, the high voltage power supply is performed in the pulsed mode. Depending on the mode of operation, Flow conditions, etc. can be deposited for particulate matter emissions above 150 mg / Nm 3 50 to 70% of the particles. This represents the timed mode of operation.

Der dritte Betriebsmodus ist ein Hybrid-Modus. Hierbei arbeitet der elektrostatische Abscheider grundsätzlich im Gleichstrom-Betrieb (DC-Betrieb). Von einer Elektronik wird permanent der aktuelle Wert der Hochspannung sowie des Coronastroms gemessen. Detektiert die Elektronik ein vorliegendes Corona-Quenching durch stark schwankende Werte des Coronastroms, so wird automatisch in den getakteten Betrieb geschaltet. Dies kann zum Beispiel über eine Zündspule realisiert werden, welche über eine Hochspannungsdiode parallel zum Ausgang des Gleichstrom-Hochspannungs-Netzteil (DC-HV-Netzteil) geschaltet ist. Dadurch sinkt die Abscheideleistung nicht auf Null ab, sondern verbleibt auch bei schwierigen Bedingungen über 50 %. In regelmäßigen Abständen wird auf den DC-Betrieb zurückgeschaltet um zu prüfen, ob die Emissionen niedrig genug sind um wieder in den DC-Betrieb zurück schalten zu können.The third operating mode is a hybrid mode. Here, the electrostatic precipitator always works in DC operation (DC operation). An electronic system permanently measures the current value of the high voltage and the corona current. If the electronics detect an existing corona quenching due to strongly fluctuating values of the corona current, the system automatically switches to the pulsed mode. This can be realized for example via an ignition coil, which is connected via a high-voltage diode in parallel with the output of the DC high-voltage power supply (DC-HV power supply unit). As a result, the separation efficiency does not drop to zero, but remains above 50% even in difficult conditions. At regular intervals is switched back to the DC mode to check whether the emissions are low enough to switch back to DC mode can.

Claims (12)

Verfahren zum Verringern von Partikelanhaftungen an einer Elektrode (2) eines elektrostatischen Abscheiders und/oder zum Aufrechterhalten der Eignung des elektrostatischen Abscheiders zur Aufladung von Partikeln in Rauchgasströmen, umfassend ein Versorgen der Elektrode (2) mit einer hohen Gleichspannung für einen Betrieb der Elektrode (2),
dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgen zumindest zeitweise ein getaktetes Versorgen mit einer hohen Gleichspannung umfasst, sodass eine nicht konstante Versorgung mit hoher Gleichspannung der Elektrode (2) bewirkt wird.A method for reducing particle buildup on an electrode (2) of an electrostatic precipitator and / or for maintaining the suitability of the electrostatic precipitator to charge particles in flue gas streams, comprising supplying the electrode (2) with a high DC voltage for operation of the electrode (2 )
characterized in that the supply at least temporarily comprises a pulsed supply with a high DC voltage, so that a non-constant supply of high DC voltage of the electrode (2) is effected. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (2) dauerhaft getaktet versorgt wird.Method according to claim 1,
characterized in that the electrode (2) is supplied permanently clocked. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (2) wechselweise getaktet und ungetaktet mit hoher Gleichspannung versorgt wird.Method according to claim 1 or 2,
characterized in that the electrode (2) alternately clocked and uncommitted is supplied with high DC voltage. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalten von getaktetem Versorgen und ungetaktetem Versorgen coronastromabhängig durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims 1 to 3,
characterized in that switching from clocked supply to uncaged supply is corona current dependent. Elektrostatischer Abscheider, insbesondere für eine Abgasleitung einer Abgasreinigungsanlage, mit einem Strömungskanal mit einer Kanalwandung und einem Kanalinneren, durch welchen ein partikelbeinhaltendes Abgas in einer Strömungsrichtung strömt, und einer sich in dem Kanalinneren im Wesentlichen in Strömungsrichtung erstreckenden Elektrode (2), zur Bildung einer Coronaentladungszone mittels eines elektrischen Feldes zwischen der Elektrode (2) und der Kanalwandung, sowie einer Hochspannungsversorgungsquelle mit einem konstanten Versorgungsabschnitt, die der Elektrode (2) eine konstant hohe Gleichspannung zuführt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsversorgungsquelle einen getakteten Versorgungsabschnitt aufweist, um der Elektrode (2) getaktet eine hohe Gleichspannung zuzuführen, um die Abscheideleistung des elektrostatischen Abscheiders zu verbessern.An electrostatic precipitator, in particular for an exhaust line of an exhaust gas purification system, having a flow channel with a channel wall and a channel inside, through which a particle-containing exhaust flows in a flow direction, and an electrode (2) extending in the channel substantially in the flow direction, to form a corona discharge zone by means of an electric field between the electrode (2) and the channel wall, and a high voltage supply source with a constant supply section, which supplies the electrode (2) with a constant high DC voltage,
characterized in that the high voltage supply source has a clocked supply section for supplying a high DC voltage to the electrode (2) in a timed manner to improve the separation efficiency of the electrostatic precipitator. Elektrostatischer Abscheider nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung zum Umschalten zwischen dem getakteten Versorgungsabschnitt und dem konstanten Versorgungsabschnitt aufweist, um im Betrieb zwischen den beiden Versorgungsabschnitten umzuschalten.Electrostatic separator according to claim 5,
characterized in that a controller for switching between the clocked supply section and the constant supply section has, in order to switch between the two supply sections in operation. Elektrostatischer Abscheider nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung eine Coronastromerfassungseinheit aufweist, um in Abhängigkeit von dem erfassten Coronastrom zwischen den beiden Versorgungsabschnitten umzuschalten.Electrostatic separator according to claim 5 or 6,
characterized in that the controller comprises a corona current detection unit for switching between the two supply sections in response to the detected corona current. Elektrostatischer Abscheider nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsversorgungsquelle eine Gleichspannungshochspannungsquelle und einen schnellen Hochspannungsschalter umfasst, um eine getaktete Versorgung mit sich wiederholenden Spannungsimpulsen in Form von Rechtecken zu erzeugen.Electrostatic precipitator according to one of claims 5 to 7,
characterized in that the high voltage supply source comprises a DC high voltage source and a high voltage fast switch to produce a pulsed supply of repeating voltage pulses in the form of rectangles. Elektrostatischer Abscheider nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsversorgungsquelle mindestens eine der folgenden Komponenten Zündspule, elektronischer Schalter, Diode und/oder Kondensator umfasst, um eine getaktete Versorgung mit sich wiederholenden Spannungsimpulsen in Form von Rechtecken, Sägezähnen, Parabeln, Dreiecken zu erzeugen.Electrostatic precipitator according to one of claims 5 to 7,
characterized in that the high voltage power source comprises at least one of ignition coil, electronic switch, diode and / or capacitor to provide a pulsed supply of repetitive voltage pulses in the form of squares, saw teeth, parabolas, triangles. Elektrostatischer Abscheider nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein von der Elektrode (2) verzweigender Sprühelektrodenabschnitt (2a) ausgebildet ist, insbesondere mehrere Sprühelektrodenabschnitte (2a), wobei die Sprühelektrodenabschnitte (2a) derart verteilt an der Elektrode (2) angeordnet sind, dass eine gleichmäßige, insbesondere homogenisierte Anordnung der Coronaentladungszonen realisiert ist.Electrostatic precipitator according to one of claims 5 to 7,
characterized in that at least one of the electrode (2) branching Sprühelektrodenabschnitt (2a) is formed, in particular a plurality of Sprühelektrodenabschnitte (2a), wherein the Sprühelektrodenabschnitte (2a) arranged distributed on the electrode (2) that a uniform, in particular homogenized Arrangement of the corona discharge zones is realized. Elektrostatischer Abscheider nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sprühelektrodenabschnitt (2a) quer, insbesondere radial von der Elektrode (2) abzweigt.Electrostatic precipitator according to one of Claims 5 to 8, characterized
characterized in that the at least one spray electrode section (2a) branches off transversely, in particular radially, from the electrode (2). Heizungssystem zur Erzeugung von Wärmeenergie mittels Verbrennen von einem Energieträger wie Biomasse mit ● einer Feinstaub emittierenden Heizungsanlage wie eine Biomasse-Heizungsanlage zum Verbrennen des Energieträgers, wobei partikelbeinhaltende Abgase entstehen, und ● einem elektrostatischen Abscheider nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 9. Heating system for generating heat energy by burning an energy source such as biomass with ● a particulate matter-emitting heating system such as a biomass heating system for burning the energy source, which produces particulate-containing exhaust gases, and ● An electrostatic precipitator according to one of the preceding claims 5 to 9.
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