WO2006015504A1 - Elektrofilter für eine feuerungsanlage - Google Patents

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WO2006015504A1
WO2006015504A1 PCT/CH2005/000415 CH2005000415W WO2006015504A1 WO 2006015504 A1 WO2006015504 A1 WO 2006015504A1 CH 2005000415 W CH2005000415 W CH 2005000415W WO 2006015504 A1 WO2006015504 A1 WO 2006015504A1
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WO
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vortex chamber
flue gas
filter according
particles
electrostatic
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PCT/CH2005/000415
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French (fr)
Inventor
Volker Schmatloch
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Eidgenoessische Materialpruefungs und Forschungsanstalt
Original Assignee
Eidgenoessische Materialpruefungs und Forschungsanstalt
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    • 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
    • B03C3/74—Cleaning the electrodes
    • B03C3/80—Cleaning the electrodes by gas or solid particle blasting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/41—Ionising-electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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 with two or more serrated ends or sides

Definitions

  • the invention relates to an electrostatic precipitator for combustion plants, such as those found in private households or in commercial enterprises.
  • the invention can also be used in particular for automatic furnaces, such as pellet boilers or wood-fired installations in the power range below 300 kW.
  • the invention also relates to a method for operating the electrostatic precipitator.
  • Electrostatic precipitators are particularly suitable for the reduction of fine particle emissions, because they have good efficacy even with very small particles.
  • the solid or liquid particles that are in the Flue gas are electrostatically charged with an electrode unipolar. Subsequently, the flue gas is passed with the charged particles through an electric field, wherein the charged particles are deposited on separation plates, while the freed from the particles exhaust gas flows freely from the electrostatic precipitator.
  • dust particles and aerosols with grain sizes from 0.01 ⁇ m to 60 ⁇ m can be filtered out of the flue gas.
  • Electrostatic precipitators for combustion plants which are also referred to as electrostatic particle filter are known from WO 00/33945.
  • the electrostatic precipitator consists of a frame, which is placed on the chimney, an insulator that protrudes from the frame inside in the middle of the frame and at the end of a weighted electrode hangs and extends into the chimney.
  • the electrostatic precipitator is used to hold back the particles in the flue gas.
  • a high voltage is applied to the electrode, with the result that the particles are electrostatically charged and reflected by the chimney and the frame.
  • this may result in prolonged operation of the electrostatic precipitator that the particles that accumulate on the insulator form an electrically conductive bridge due to their electrical conductivity between the insulator and the frame and thereby deteriorates the effect of the insulator.
  • An object of the invention is therefore to provide an electrostatic precipitator for a firing system, which operates with low maintenance and reliability, and provides a stable, uniform performance over a longer period of time.
  • the power fluctuations of the electrostatic filter should be kept to a minimum.
  • Figure 1 shows a possible embodiment of the inventive electrostatic precipitator in cross section
  • FIG. 2 shows a further view of the electrostatic precipitator according to the invention shown in FIG.
  • This electrostatic filter is basically suitable for all furnaces. Preferably, however, it finds application in small combustion plants.
  • the electrostatic filter is installed in the exhaust gas tract, ie the exhaust pipe or the chimney of the combustion plant.
  • the electrostatic filter is subject to long-term performance fluctuations, it is ensured in this electrostatic precipitator that the particles located in the flue gas can not or hardly deposit on the electrode insulator of the filter electrode and thus can not significantly affect the effect of the electrode insulator.
  • This electrostatic precipitator has a first vortex chamber, which in turn has a flue gas inlet and a scavenging air inlet and is designed so that purging air is sucked in by flue gas flowing in.
  • the first vortex chamber also has a tubular outlet. Furthermore, a filter electrode arrangement and an isolator holding the filter electrode arrangement are provided which are arranged in the purge air flow.
  • the electrostatic precipitator also includes a second vortex chamber connected to the first vortex chamber via the tubular outlet and configured to deposit the particulates in the flue gas therein and having a flue gas outlet for the flue gas depleted of the particles.
  • the filter electrode assembly arranged in the first vortex chamber.
  • the filter electrode arrangement has horizontally extending electrodes.
  • the filter electrode assembly has a vertically extending electrode disposed in the tubular outlet.
  • the area in which the particles are charged can thus be widened.
  • the electrode may be rod-shaped and taper pointed towards the end. In this way, the electric field strength can be increased, which contributes to the fact that the particles can be electrostatically charged better.
  • the first vortex chamber be designed so that the incoming flue gas initially flows along the wall of the vortex chamber and generates a negative pressure in the center of the vortex chamber to suck the purge air.
  • the first vortex chamber has a round cross section and the flue gas inlet is arranged on the first vortex chamber so that the flue gas flows in tangentially.
  • the tubular outlet and the scavenging air inlet are arranged in the center of the first swirling chamber.
  • the plate acts as an additional barrier for the particles in the flue gas and thus contributes to the purity of the insulator.
  • a larger, further plate is also provided with respect to this plate. Cascading the plates increases the blocking effect in addition.
  • the size gradation of the plate has the advantage that they act as several successive locks for the particles, but do not increase the air resistance for the purging air flowing past the masses.
  • the second vortex chamber is designed so that the flue gas dwells in it as long as possible. This leaves the particles more time to settle on the floor or on the wall of the second Deposit vortex chamber.
  • the first vortex chamber can be arranged above the second vortex chamber, and the flue gas outlet in the upper region of the second vortex chamber. Such an arrangement of the flue gas outlet causes the flue gas does not escape immediately from the vortex chamber.
  • the electrostatic filter can also be equipped with a blower for blowing the flue gas into the first vortex chamber or a blower for sucking the flue gas from the second vortex chamber.
  • a blower for blowing the flue gas into the first vortex chamber can be increased, which has the consequence that the amount of sucked scavenging air increases.
  • the electrostatic filter can also be equipped with a blower for blowing the purging air into the first vortex chamber.
  • the amount of purge air flowing along the insulator can be increased so as to further improve the cleanliness of the insulator.
  • the cleanliness of the electrode insulator is effected in that flows along this continuously during the operation of the furnace continuous scavenging air, so that particles do not even get into the immediate vicinity of the insulator.
  • This electrostatic filter is therefore also low maintenance.
  • the purge air flow required for this purpose is generated by the flue gas flowing into the first vortex chamber.
  • flue gas is injected laterally, preferably tangentially in the first vortex chamber and generated in the center in this way a negative pressure, which in turn ensures that the purge air is sucked into the center of the first vortex chamber without it own fan or blower for blowing the purge air requirement.
  • the geometry or the design of the first vortex chamber is decisive for how strongly the purge air is sucked into the vortex chamber.
  • This type of suction of the purge air can be referred to as passive suction.
  • a first embodiment of the electrostatic precipitator for a furnace system is shown in cross section.
  • the flue gas RG to be cleaned of the particles is introduced into a first vortex chamber 1 via a flue gas inlet 2 blown.
  • the flue gas inlet 2 is preferably arranged tangentially to the first swirling chamber 1 or arranged so that the flue gas flows tangentially into the swirling chamber.
  • the flue gas RG flowing into the first vortex chamber 1 is thereby first guided in a circular manner along the wall of the first vortex chamber 1 and in this way generates a negative pressure in the center of the first vortex chamber 1.
  • scavenging air SL is sucked into the center of the swirl chamber 1 via an intake stub 8, which is located above the first swirl chamber 1.
  • the purge air SL passes it by an insulator 7 and up to three plates 11, 12 and 13 over. This ensures that, if at all, only very few particles present in the flue gas RG can deposit on the insulator 7.
  • the insulator 7 is held by holding webs 14 and ensures that the electrode holder 15 under high voltage and the electrode assembly 6 connected to the electrode holder 15 does not come into contact with the holding webs 14 lying at ground potential and the wall of the first swirling chamber 1.
  • the voltage supply of the electrode assembly 6 via a high voltage cable 9, which is connected to a high voltage source not shown in Figure 1.
  • the electrode assembly 6 has a plurality of horizontally extending, star-shaped electrodes 6.1 and a vertical, extending in a tubular outlet 5 of the first vortex chamber 1 electrode 6.2. Both the horizontally extending electrodes 6.1 and the vertically extending electrode 6.2 are preferably rod-shaped and extend pointed towards their ends. The sharper the electrodes 6.1 and 6.2 are formed, the higher is the electric field strength that forms at the ends of the electrodes 6.1 and 6.2.
  • the particles present in the flue gas RG are electrostatically charged in the first vortex chamber 1 by means of the electrodes 6.1 and 6.2. Subsequently, the flue gas RGSL mixed with purging air flows through the tubular outlet 5 into a second vortex chamber 3, which is designed so that the mixture of flue gas and purging air RGSL there as long as possible staying. During the period of time during which the mixture of flue gas and purge air RGSL is in the second vortex chamber 3, the electrostatically charged particles preferably deposit in the lower region 3.1 and at the bottom 3.2 of the second vortex chamber 3. The thus purified flue gas then exits the exhaust or exhaust outlet 4 as purified exhaust air AL from the second vortex chamber 3.
  • a blower 10 can additionally be arranged above the intake manifold 8.
  • the number of plates required to retain the particles is also dependent on the technical conditions. Under certain conditions, the plates can be dispensed with altogether. If it is to be ensured that no particles are deposited on the insulator 7 even when starting up the furnace, the use of one or more plates on the insulator 7 is advisable.
  • the plates 10, 11 and 12 may be made of plastic and advantageously designed together with the insulator 7 as a molded part. Alternatively, they can be made of metal, which offers the advantage of greater robustness and heat resistance. In order for the electrostatically charged flue gas particles to deposit on the bottom and the wall of the second vortex chamber 3, this is designed to be conductive at least in the region in which the particles are to be deposited.
  • the second vortex chamber 3 is made of sheet steel, chrome steel or aluminum.
  • the flue gas scavenging air stream RGSL can remain in the second vortex chamber 3 for a sufficiently long time. This can be achieved, for example, by reducing the flow velocity of the flue gas RG, or by making the travel distance which the flue gas RG has to cover in the second swirl chamber 3 large. This leaves the particles more time to deposit on the bottom 3.2 or on the wall 3.1 of the second vortex chamber 3.
  • the inventive electrostatic precipitator is shown in cross section along the section line AA indicated in Figure 1.
  • the electrostatic filter is installed so that the first vortex chamber 1 is located above the second vortex chamber 3.
  • a high voltage source for example, a high voltage transformer with downstream rectifier can be used.
  • the high voltage transformer has a power between 20 and 200 VA and can be operated with 220 V / 50 Hz or with 110 V / 60 Hz AC voltage.
  • the charging of the electrodes 6.1 and 6.2 which are also referred to as Sprühelektroden, can be selected either negative or positive relative to the reference potential ground.
  • the cleaning of the collector, so the second vortex chamber 3, can take place in that the second vortex chamber 3 removed and then freed, for example, by hand with the aid of water or special detergents from the particles deposited therein.
  • the tubular outlet 5 of the first vortex chamber 1 can also be cleaned during the cleaning work.
  • two electrostatic precipitators can be installed in parallel in the exhaust gas path. By flaps the flue gas stream can be deflected, so that during the cleaning of an electrostatic precipitator, the exhaust gas is discharged through the other electrostatic precipitator.
  • the electrostatic filter can be dimensioned so that a cleaning cycle of one to two months can be achieved during the usual operation of an automatic furnace as the main heat generator. Sporadic operation of the firing system results in correspondingly longer cleaning cycles.

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Abstract

Das Elektrofilter weist eine erste Wirbelkammer (1) auf, die einen Rauchgaseinlass (2) und einen Spüllufteinlass (8) aufweist und so ausgebildet ist, dass einströmendes Rauchgas (RG) Spülluft (SL) ansaugt. Die erste Wirbelkammer (1) weist zudem einen rohrförmigen Auslass (5) auf. Des Weiteren ist eine Filterelektrodenanordnung (6) mit einem Isolator (7) vorgesehen, welcher im Spülluftstrom (SL) angeordnet ist. Das Elektrofilter umfasst eine zweite Wirbelkammer (3), die mit dem rohrförmigen Auslass (5) verbunden und so ausgebildet ist, dass die im Rauchgas (RG) befindlichen Partikel sich in ihr ablagern, und die einen Rauchgasauslass (4) für das von den Partikeln befreite Rauchgas (AL) aufweist.

Description

Elektrofilter für eine Feuerungsanlaqe
[0001] Die Erfindung betrifft ein Elektrofilter für Feuerungsanlagen, wie sie beispielsweise in privaten Haushalten oder auch in Gewerbebetrieben zu finden sind. Die Erfindung ist insbesondere auch für automatische Feuerungen, wie Pelletkessel oder mit Holzschnitzeln befeuerte Anlagen im Leistungsbereich unterhalb von 300 kW verwendbar. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben des Elektrofilters.
[0002] Den automatischen Holzfeuerungen kommt bei der beabsichtigten Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energieträger an der Gesamtenergieerzeugung eine bedeutende Rolle zu. Dies drückt sich in einer steigenden Anzahl installierter Anlagen aus. Gerade auch bei Anlagen unter 300 kW ist ein weiterhin deutlich ansteigender Trend der installierten Anlagen zu erwarten, so dass die Partikelemissionen aus diesen Feuerungsanlagen künftig einen wesentlichen Anteil zur Luftbelastung beitragen werden. Der Schadstoffausstoß solcher Anlagen ist relativ groß, wobei neben Stickoxiden vor allem Feinpartikelemissionen umweltrelevant sind. Viele größere Holzfeuerungen werden daher mit Staubabscheidern ausgerüstet, wobei verschiedene Prinzipien zur Staubabscheidung wie beispielsweise Trägheitsabscheider und elektrostatische Abscheider zum Einsatz kommen können.
[0003] Elektrofilter eignen sich zur Minderung von Feinpartikelemissionen besonders gut, weil sie auch bei sehr kleinen Partikeln eine gute Wirksamkeit aufweisen. Im Elektrofilter werden die festen oder flüssigen Partikel, die sich im Rauchgas befinden, mit einer Elektrode elektrostatisch unipolar aufgeladen. Anschliessend wird das Rauchgas mit den geladenen Partikeln durch ein elektrisches Feld geleitet, wobei die geladenen Partikel an Abscheideplatten abgeschieden werden, während das von den Partikeln befreite Abgas ungehindert aus dem Elektrofilter strömt. Mit Hilfe eines solchen Elektrofilters lassen sich Staubpartikel und Aerosole mit Korngrössen vom 0,01 μm bis 60μm aus dem Rauchgas herausfiltern.
[0004] Elektrofilter für Feuerungsanlagen, welche auch als elektrostatische Partikelfilter bezeichnet werden, sind aus der WO 00/33945 bekannt. Dort wird ein Elektrofilter für eine Feuerungsanlage beschrieben, das beispielsweise auf einen Kamin aufgesetzt werden kann. Das Elektrofilter besteht aus einem Rahmen, der auf den Kamin aufgesetzt wird, einem Isolator, der vom Rahmeninneren aus in die Mitte des Rahmens ragt und an dessen Ende eine mit einem Gewicht versehene Elektrode hängt und in den Kamin hineinreicht. Wenn die Feuerungsanlage im Betrieb ist und durch den Kamin mit Partikeln versehenes Rauchgas strömt, wird mit Hilfe des Elektrofilters dafür gesorgt, dass die im Rauchgas befindlichen Partikel zurückgehalten werden. Dazu wird an die Elektrode eine Hochspannung angelegt, was zur Folge hat, dass die Partikel elektrostatisch aufgeladen werden und sich am Kamin und am Rahmen niederschlagen. Dies kann jedoch bei einem längeren Betrieb des Elektrofilters dazu führen, dass die Partikel, die sich am Isolator anlagern, aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit zwischen dem Isolator und dem Rahmen eine elektrisch leitende Brücke bilden und sich dadurch die Wirkung des Isolators verschlechtert.
[0005] Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Elektrofilter für eine Feuerungsanlage anzugeben, das wartungsarm und zuverlässig arbeitet, und das über einen längeren Zeitraum hin eine stabile, gleichmässige Leistung liefert. Die Leistungsschwankungen des Elektrofilters sollen auf ein Minimum begrenzt bleiben.
[0006] Die Aufgabe wird durch ein Elektrofilter für eine Feuerungsanlage mit den Merkmalen gemäss Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den abhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmalen.
[0007] Im Folgenden wird die Erfindung mit mehreren Ausführungsbeispielen anhand von zwei Figuren weiter erläutert.
Figur 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Elektrofilters im Querschnitt;
Figur 2 zeigt eine weitere Ansicht des in Figur 1 dargestellten erfindungsgemässen Elektrofilters.
[0008] Dieses Elektrofilter ist grundsätzlich für sämtliche Feuerungsanlagen geeignet. Vorzugsweise findet es jedoch Anwendung in Kleinfeuerungsanlagen. Das Elektrofilter wird dazu in den Abgastrakt, also das Absaugrohr oder den Kamin der Feuerungsanlage, eingebaut. Damit das Elektrofilter langfristig keinen Leistungsschwankungen unterliegt, wird bei diesem Elektrofilter dafür gesorgt, dass sich die im Rauchgas befindlichen Partikel nicht oder nur kaum am Elektrodenisolator der Filterelektrode ablagern können und somit die Wirkung des Elektrodenisolators nicht wesentlich beeinträchtigen können.
[0009] Dieses Elektrofilter weist eine erste Wirbelkammer auf, die wiederum einen Rauchgaseinlass und einen Spüllufteinlass aufweist und so ausgebildet ist, dass durch einströmendes Rauchgas Spülluft angesaugt wird. Die erste Wirbelkammer weist zudem einen rohrförmigen Auslass auf. Des Weiteren sind eine Filterelektrodenanordnung und ein die Filterelektrodenanordnung haltender Isolator vorgesehen, welcher im Spülluftstrom angeordnet ist. Das Elektrofilter umfasst zudem eine zweite Wirbelkammer, die über den rohrförmigen Auslass mit der ersten Wirbelkammer verbunden und so ausgebildet ist, dass die im Rauchgas befindlichen Partikel sich in ihr ablagern, und die einen Rauchgasauslass für das von den Partikeln befreite Rauchgas aufweist.
[0010] Bei einer Ausführungsform des Elektrofilters die Filterelektrodenanordnung in der ersten Wirbelkammer angeordnet. Bei einer zweiten Ausführungsform des Elektrofilters weist die Filterelektrodenanordnung horizontal verlaufende Elektroden auf. Bei einer dritten Ausführungsform des Elektrofilters weist die Filterelektrodenanordnung eine vertikal verlaufende Elektrode auf, die im rohrförmigen Auslass angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann damit der Bereich, in dem die Partikel aufgeladen werden, erweitert werden. Zudem kann bei diesem Elektrofiiter die Elektrode stabförmig ausgebildet sein und zum Ende hin spitz auslaufen. Auf diese Weise lässt sich die elektrische Feldstärke erhöhen, was dazu beiträgt, dass die Partikel elektrostatisch besser aufgeladenen werden können.
[0011] Darüber hinaus kann bei diesem Elektrofiiter die erste Wirbelkammer so ausgebildet sein, dass das einströmende Rauchgas anfänglich an der Wand der Wirbelkammer entlang strömt und im Zentrum der Wirbelkammer einen Unterdruck erzeugt, um die Spülluft anzusaugen. Bei einer Weiterbildung des Elektrofilters weist die erste Wirbelkammer einen runden Querschnitt auf und der Rauchgaseinlass ist an der ersten Wirbelkammer so angeordnet, dass das Rauchgas tangential einströmt. Des Weiteren sind der rohrförmige Auslass und der Spüllufteinlass im Zentrum der ersten Wirbelkammer angeordnet.
[0012] Zur Lösung der Aufgabe wird ferner vorgeschlagen, am Isolator einen Teller vorzusehen. Der Teller wirkt als zusätzliche Sperre für die im Rauchgas befindlichen Partikel und trägt somit zur Reinhaltung des Isolators bei. Vorteilhafterweise ist zudem gegenüber diesem Teller ein grosserer, weiterer Teller vorgesehen. Eine Kaskadierung der Teller erhöht die Sperrwirkung zusätzlich. Die grössenmässige Abstufung der Teller hat den Vorteil, dass sie zwar als mehrere hintereinandergeschaltete Sperren für die Partikel wirken, aber den Luftwiderstand für die vorbeiströmende Spülluft nicht über die Massen erhöhen.
[0013] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die zweite Wirbelkammer so ausgebildet, dass das Rauchgas in ihr möglichst lange verweilt. Dadurch bleibt den Partikeln mehr Zeit, um sich am Boden oder an der Wand der zweiten Wirbelkammer abzulagern. Zudem kann bei diesem Elektrofilter die erste Wirbelkammer oberhalb der zweiten Wirbelkammer angeordnet sein, und der Rauchgasauslass im oberen Bereich der zweiten Wirbelkammer. Eine solche Anordnung des Rauchgasauslasses bewirkt, dass das Rauchgas nicht sofort wieder aus der Wirbelkammer entweicht.
[0014] Das Elektrofilter kann auch mit einem Gebläse zum Einblasen des Rauchgases in die erste Wirbelkammer oder einem Gebläse zum Absaugen des Rauchgases aus der zweiten Wirbelkammer ausgestattet sein. Dadurch lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit des in die erste Wirbelkammer eingeblasenen Rauchgases erhöhen, was zur Folge hat, dass auch die Menge an angesaugter Spülluft steigt. Des Weiteren kann das Elektrofilter auch mit einem Gebläse zum Einblasen der Spülluft in die erste Wirbelkammer ausgestattet sein. Vorteilhafterweise kann damit die Menge an Spülluft, die am Isolator entlang strömt, erhöht werden, um so die Reinhaltung des Isolators weiter zu verbessern.
[0015] Die Reinhaltung des Elektrodenisolators erfolgt dadurch, dass an diesem während des Betriebs der Feuerungsanlage kontinuierlich Spülluft entlangströmt, so dass Partikel gar nicht erst in die unmittelbare Nähe des Isolators gelangen. Dieses Elektrofilter ist daher auch wartungsarm. Vorteilhafterweise wird der dafür erforderliche Spülluftstrom durch das in die erste Wirbelkammer strömende Rauchgas erzeugt. Dazu wird Rauchgas seitlich, vorzugsweise tangential in die erste Wirbelkammer eingeblasen und erzeugt im Zentrum auf diese Weise einen Unterdruck, der wiederum dafür sorgt, dass die Spülluft ins Zentrum der ersten Wirbelkammer gesaugt wird, ohne dass es eines eigenen Ventilators oder Gebläses zum Einblasen der Spülluft bedarf. Somit ist in erster Linie die Geometrie beziehungsweise die Bauform der ersten Wirbelkammer entscheidend dafür, wie stark die Spülluft in die Wirbelkammer gesaugt wird. Diese Art der Ansaugung der Spülluft kann als passive Ansaugung bezeichnet werden.
[0016] In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform des Elektrofilters für eine Feuerungsanlage im Querschnitt gezeigt. Das von den Partikeln zu reinigende Rauchgas RG wird in eine erste Wirbelkammer 1 über einen Rauchgaseinlass 2 eingeblasen. Der Rauchgaseinlass 2 ist dabei wie in Figur 2 gezeigt, vorzugsweise tangential zur ersten Wirbelkammer 1 angeordnet beziehungsweise so angeordnet, dass das Rauchgas tangential in die Wirbelkammer strömt. Das in die erste Wirbelkammer 1 einströmende Rauchgas RG wird dadurch zuerst kreisförmig an der Wand der ersten Wirbelkammer 1 entlang geführt und erzeugt auf diese Art im Zentrum der ersten Wirbelkammer 1 einen Unterdruck. Dadurch wird Spülluft SL über einen Ansaugstutzen 8, der sich oberhalb der ersten Wirbelkammer 1 befindet, ins Zentrum der Wirbelkammer 1 gesaugt. Die Spülluft SL streicht dabei an einem Isolator 7 und an bis zu drei Tellern 11, 12 und 13 vorbei. Dadurch wird erreicht, dass, wenn überhaupt, nur sehr wenige im Rauchgas RG vorhandene Partikel sich am Isolator 7 ablagern können. Der Isolator 7 wird über Haltestege 14 gehalten und sorgt dafür, dass die unter Hochspannung stehende Elektrodenhalterung 15 und die mit der Elektrodenhalterung 15 verbundene Elektrodenanordnung 6 nicht mit den auf Massepotenzial liegenden Haltestegen 14 und der Wandung der ersten Wirbelkammer 1 in Verbindung kommt. Die Spannungsversorgung der Elektrodenanordnung 6 erfolgt über ein Hochspannungskabel 9, das mit einer in Figur 1 nicht gezeigten Hochspannungsquelle verbunden ist.
[0017] Die Elektrodenanordnung 6 weist mehrere horizontal verlaufende, sternförmig angeordnete Elektroden 6.1 und eine vertikale, sich in einen rohrförmigen Auslass 5 der ersten Wirbelkammer 1 erstreckende Elektrode 6.2 auf. Sowohl die horizontal verlaufenden Elektroden 6.1 als auch die vertikal verlaufende Elektrode 6.2 sind vorzugsweise stabförmig ausgebildet und verlaufen zu ihren Enden hin spitz. Je spitzer die Elektroden 6.1 und 6.2 ausgebildet sind, desto höher ist die an den Enden der Elektroden 6.1 und 6.2 sich ausbildende elektrische Feldstärke.
[0018] Die im Rauchgas RG vorhandenen Partikel werden in der ersten Wirbelkammer 1 mit Hilfe der Elektroden 6.1 und 6.2 elektrostatisch aufgeladen. Anschliessend strömt das mit Spülluft vermischte Rauchgas RGSL durch den rohrförmigen Auslass 5 in eine zweite Wirbelkammer 3, die so ausgebildet ist, dass sich das Gemisch aus Rauchgas und Spülluft RGSL dort möglichst lange aufhält. Während der Zeitdauer, während der sich das Gemisch aus Rauchgas und Spülluft RGSL in der zweiten Wirbelkammer 3 befindet, lagern sich die elektrostatisch aufgeladenen Partikel vorzugsweise im unteren Bereich 3.1 und am Boden 3.2 der zweiten Wirbelkammer 3 ab. Das so gereinigte Rauchgas tritt dann aus dem Abgas- oder Abluftauslass 4 als gereinigte Abluft AL aus der zweiten Wirbelkammer 3 aus. Um den Spülluftstrom SL noch zu verstärken kann zusätzlich ein Gebläse 10 oberhalb des Ansaugstutzens 8 angeordnet sein.
[0019] Die Anzahl der erforderlichen Teller zum Zurückhalten der Partikel ist ebenfalls von den technischen Rahmenbedingungen abhängig. Unter gewissen Bedingungen kann auf die Teller gänzlich verzichtet werden. Falls sichergestellt werden soll, dass sich auch beim Hochfahren der Feuerungsanlage keine Partikel auf dem Isolator 7 ablagern, ist die Verwendung eines oder mehrerer Teller auf dem Isolator 7 ratsam. Die Teller 10, 11 und 12 können aus Kunststoff hergestellt sein und vorteilhafter Weise zusammen mit dem Isolator 7 als ein Formteil gestaltet werden. Alternativ dazu können sie auch aus Metall bestehen, was den Vorteil höherer Robustheit und Hitzebeständigkeit bietet. Damit sich die elektrostatisch geladenen Rauchgaspartikel am Boden und der Wand der zweiten Wirbelkammer 3 abscheiden, ist diese zumindest in dem Bereich, in dem sich die Partikel abscheiden sollen, leitfähig ausgebildet. Vorzugsweise besteht die zweite Wirbelkammer 3 aus Stahlblech, Chromstahl oder Aluminium.
[0020] Für die Effizienz der Partikelabscheidung spielt neben dem elektrischen Feld, das sich zwischen der vertikalen Elektrode 6.2 dem rohrförmigen Auslass 5 der ersten Wirbelkammer 1 bildet, auch die Geometrie der zweiten Wirbelkammer 3 eine Rolle. Um die Partikel am Boden 3.2 und der Wand 3.1 der zweiten Wirbelkammer 3 abzuscheiden ist es vorteilhaft, wenn der Rauchgas-Spülluftstrom RGSL ausreichend lange in der zweiten Wirbelkammer 3 verweilen kann. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases RG reduziert wird, oder dass die Wegstrecke, die das Rauchgas RG in der zweiten Wirbelkammer 3 zurückzulegen hat, gross gemacht wird. Dadurch bleibt den Partikeln mehr Zeit, um sich am Boden 3.2 oder an der Wand 3.1 der zweiten Wirbelkammer 3 abzulagern. [0021] In Figur 2 ist das erfindungsgemässe Elektrofilter im Querschnitt entlang der in Figur 1 angegebenen Schnittlinie A-A gezeigt. In der Regel wird das Elektrofilter so eingebaut, dass sich die erste Wirbelkammer 1 oberhalb der zweiten Wirbelkammer 3 befindet. Als Hochspannungsquelle kann beispielsweise ein Hochspannungstransformator mit nachgeschaltetem Gleichrichter verwendet werden. Typischerweise weist der Hochspannungstransformator eine Leistung zwischen 20 und 200 VA auf und kann mit 220 V/50 Hz oder auch mit 110 V/60 Hz Wechselspannung betrieben werden. Die Aufladung der Elektroden 6.1 und 6.2, welche auch als Sprühelektroden bezeichnet werden, kann wahlweise negativ oder positiv gegenüber dem Bezugspotential Masse gewählt werden.
[0022] Die Reinigung des Kollektors, also der zweiten Wirbelkammer 3, kann dadurch erfolgen, dass die zweite Wirbelkammer 3 ausgebaut und anschliessend beispielsweise von Hand unter Zuhilfenahme von Wasser oder speziellen Reinigungsmitteln von den darin abgelagerten Partikeln befreit wird. Falls erforderlich kann während der Reinigungsarbeiten auch der rohrförmige Auslass 5 der ersten Wirbelkammer 1 gereinigt werden. Wenn ein unterbrechungsfreier Dauerbetrieb der Feuerungsanlage gewährleistet werden soll, können zwei Elektrofilter parallel in den Abgasweg eingebaut werden. Durch Klappen kann der Rauchgasstrom umgelenkt werden, so dass während der Reinigung des einen Elektrofilters das Abgas durch das andere Elektrofilter abgeführt wird. Das Elektrofilter kann so dimensioniert werden, dass sich beim üblichen Betrieb einer automatischen Feuerung als Hauptwärmeerzeuger ein Reinigungszyklus von ein bis zwei Monaten erreichen lässt. Bei sporadischem Betrieb der Feuerungsanlage ergeben sich entsprechend längere Reinigungszyklen.
[0023] Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäss der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrofilter für eine Feuerungsanlage, mit einer ersten Wirbelkammer (1 ), die einen Rauchgaseinlass (2) und einen Spüllufteinlass (8) aufweist und so ausgebildet ist, dass einströmendes Rauchgas (RG) Spülluft (SL) ansaugt, und die einen rohrförmigen Auslass (5) aufweist, weiter mit einer Filterelektrodenanordnung (6) und einem die Filterelektrodenanordnung (6) haltenden Isolator (7), welcher im Spülluftstrom (SL) angeordnet ist, und mit einer zweiten Wirbelkammer (3), die mit dem rohrförmigen Auslass (5) verbunden und so ausgebildet ist, dass die im Rauchgas (RG) befindlichen Partikel sich in ihr ablagern, und die einen Rauchgasauslass (4) für das von den Partikeln befreite Rauchgas (AL) aufweist.
2. Elektrofilter nach Patentanspruch 1 , bei dem die Filterelektrodenanordnung (6) in der ersten Wirbelkammer (1) angeordnet ist und aus horizontal verlaufenden Elektroden (6.1) besteht, wobei eine zweite, vertikal verlaufende Elektrode (6.2) im rohrförmigen Auslass (5) der Wirbelklammer (1) angeordnet ist, welcher Auslasse (5) sich in die zweite Wirbelkammer erstreckt, und wobei die Elektroden (6.1 ; 6.2) stabförmig ausgebildet sind und zum Ende hin spitz auslaufen.
3. Elektrofilter nach einem der Patentansprüche 1 bis 2, bei dem die erste Wirbelkammer (1 ) so ausgebildet ist, dass das einströmende Rauchgas (RG) anfänglich an der Wand der Wirbelkammer (1) entlang strömt und im Zentrum der Wirbelkammer (1) einen Unterdruck erzeugt, um die Spülluft (SL) anzusaugen.
4. Elektrofilter nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, bei dem die erste Wirbelkammer (1) einen runden Querschnitt aufweist, bei dem der Rauchgaseinlass (2) an der ersten Wirbelkammer (1) so angeordnet ist, dass das Rauchgas (RG) tangential einströmt, und bei dem der rohrförmige Auslass (5) und der Spüllufteinlass (8) im Zentrum der ersten Wirbelkammer (1) angeordnet sind.
5. Elektrofilter nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, mit wenigstens einem Teller (11 ; 12; 13), der am Isolator (7) angeordnet ist.
6. Elektrofilter nach Patentanspruch 5, mit einem gegenüber dem Teller (11) grosseren, weiteren Teller (12; 13).
7. Elektrofilter nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, bei dem die zweite Wirbelammer (3) so ausgebildet ist, dass das Rauchgas (RG) in ihr möglichst lange verweilt.
8. Elektrofilter nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, bei dem die erste Wirbelkammer (1 ) oberhalb der zweiten Wirbelkammer (3) angeordnet ist, und bei dem der Rauchgasauslass (4) im oberen Bereich der zweiten Wirbelkammer (3) angeordnet ist.
9. Elektrofilter nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, mit einem Gebläse zum Einblasen des Rauchgases (RG) in die erste Wirbelkammer (1).
10. Elektrofilter nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, mit einem Gebläse (10) zum Einblasen der Spülluft (SL) in die erste Wirbelkammer (1).
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