[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrofilter, insbesondere zur Abluftreinigung
für Straßentunnel, Tiefgaragen od. dgl., aus wenigstens einer einen Durchströmkanal
bildenden Filterzelle mit einer einströmseitigen lonisiereinrichtung und einem ausströmseitigen
Kollektor, wobei die lonisiereinrichtung in einem Rahmen eingesetzte, sich über den
Strömungsquerschnitt erstreckende Elektroden aufweist.
[0002] Die Abluft aus einem Straßentunnel, einer Tiefgarage od. dgl. enthält feste Partikel,
wie Dieselruß, Reifen- oder Straßenbelagsabrieb, Staub u. dgl., und auch Flüssigpartikel,
welche Partikel aus Umweltschutzgründen oder zur Wiederverwendung der gereinigten
Luft im Tunnel abgeschieden werden müssen. Mechanische Filteranlagen eignen sich dazu
wenig, da sie mit großen Druckverlusten verbunden sind und wegen der anfallenden beträchtlichen
Luftmengen hohe Anforderungen an die Ventilatorleistungen stellen. Für diese Abluftreinigung
kommen demnach vor allem Elektrofilter zur Anwendung, die nach dem Penney-Prinzip
arbeiten, wobei in einer lonisiereinrichtung über an eine hohe Gleichstromspannung
angelegte Elektroden ein elektrisches Feld zur lonisierung der abzuscheidenden Partikel
erzeugt wird, wodurch die geladenen Partikel anschließend in einem Kollektor unter
Abgabe ihrer Ladung niederschlagbar sind. Der Kollektor setzt sich dazu bisher aus
mit Abstand nebeneinander angeordneten, abwechselnd positiven und negativen Kollektorplatten
zusammen, so daß die ionisierten Partikel der zwischen den Kollektorplatten hindurchströmenden
Abluft je nach Ladung von den einen Kollektorplatten abgestoßen und von den anderen
angezogen werden und sich durch diese Ablenkung an den sie anziehenden Kollektorplatten
absetzen. Bei höheren Durchströmgeschwindigkeiten, wie sie bei den angestrebten großen
Durchsatzmengen auftreten, ist allerdings die Abscheideleistung dieser Filter, vor
allem hinsichtlich der extrem kleinen Rußpartikel unbefriedigend. Außerdem versagen
diese Elektrofilter im Brandfall, bei dem eine Rauchabscheidung wegen der Sichtverhältnisse
sehr wichtig wäre, da die Betriebstemperatur üblicherweise bei ca. 65° C liegt und
die lonisiereinrichtung und der Kollektor einer einem Brandfall entsprechenden Temperaturbelastung
von ca. 250° C nicht standhalten. Die beiderends fest abgestützten Elektroden bzw.
Kollektorplatten unterliegen nämlich einer wärmebedingten Dehnung und verformen sich,
wodurch es innerhalb kürzester Zeit zu Kurzschlüssen bzw. Überschlagsentladungen käme.
Ein Ausfall der Hochspannung führt aber sofort zur Wirkungslosigkeit eines solchen
Elektrofilters. Nicht zuletzt gibt es bisher bei der Reinigung des Kollektors Schwierigkeiten,
denn die Kollektorplatten bedürfen immer wieder einer intensiveren Waschung, was neben
dem damit verbundenen Aufwand nur bei einem Stillstehen der Filteranlage möglich ist
und wegen der Notwendigkeit einer durchgreifenden Trocknung vor einer erneuten Hochspannungsbeaufschlagung
recht zeitaufwendig ist.
[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektrofilter der eingangs
geschilderten Art zu schaffen, der sich bei verhältnismäßig aufwandsarmer Bauweise
durch seine hohe Abscheidewirkung und seine Brandtauglichkeit auszeichnet und der
sich darüber hinaus auch rationell reinigen läßt.
[0004] Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Elektroden einerends fest und andernends
federnd nachgiebig im Rahmen eingespannt sind und als Kollektor eine geerdete, den
Strömungsquerschnitt überdeckende Filtermatte aus Drahtwolle od. dgl. vorgesehen ist.
Durch die federnde Aufhängung der Elektroden können deren wärmebedingte Dehnungen
verformungsfrei aufgenommen werden und auch bei höheren Temperaturen, wie sie im Brandfalle
auftreten, sind keine Kurzschlüsse oder Überschlagsentladungen auf Grund sich ändernder
Elektrodenabstände zu befürchten. Die Elektroden können an sich beliebig ausgestaltet
sein, so lange sie ein gleichmäßig über den Strömungsquerschnitt verteiltes elektrisches
Feld erzeugen, wobei vorteilhafterweise Blechstreifen aus Edelstahl als Elektroden
dienen, von denen abwechselnd die einen geerdet und die anderen an einer Hochspannungsquelle
angeschlossen sind und die an der Hochspannungsquelle angeschlossenen Blechstreifen
gezackte Ränder für eine Spitzenionisierung bilden.
[0005] Da weiters der Kollektor aus einer Filtermatte besteht, brauchen die ionisierten
Partikel auch nicht mehr quer zur Strömungsrichtung zu entsprechenden Kollektorplatten
hin abgelenkt zu werden, denn sie müssen zwangsweise beim Durchdringen der Filtermatte
mit dem geerdeten Mattenmaterial in Kontakt treten und werden so abgeschieden, wobei
als Filtermaterial Drahtwolle oder ähnliches Drahtmaterial, wie Drahtgestricke und
Drahtgeflechte, aber auch Faservliese u. dgl. aus Metall, Keramik, Kunststoff oder
anderen geeigneten leitenden Werkstoffen, verwendet wird. Diese Filtermatte ist temperaturunempfindlich
und bringt auch bei Ausfall der lonisierung durch ein Zusammenbrechen der Hochspannung
als rein mechanisches Filter einen Abscheideeffekt mit sich, ohne wegen der lockereren
Struktur höhere Druckverluste zu verursachen. Auf Grund des Zusammenwirkens von lonisiereinrichtung
und Filtermatte sind zudem auch bei hohen Durchströmgeschwindigkeiten ausreichend
gute Abscheideleistungen gewährleistet, die wegen der Temperaturbelastbarkeit der
lonisiereinrichtung und des Kollektors ebenfalls weitgehend temperaturunabhängig sind.
[0006] Da die lonisiereinrichtung und der Kollektor zu einer Filterzelle zusammengefaßt
sind, ist es möglich, eine solche Filterzelle für sich allein als Elektrofilter einzusetzen
oder mehrere solcher Filterzellen modulartig zu einer ganzen Filteranlage zusammenzubauen,
wobei die Filterzellen meist parallel nebeneinander angeordnet sind, aber auch durchaus
zum Erreichen verstärkter Abscheideeffekte in Serie hintereinandergereiht sein können.
Mehrere Filterzellen lassen sich auch zu einer Großfilterzelle zusammenstellen, die
einen gemeinsamen Durchströmkanal bildet und in einem Rahmengehäuse einströmseitig
die zu einer lonisiereinheit zusammengefaßten lonisiereinrichtungen und ausströmseitig
die zu einer Kollektoreinheit zusammengefaßten Kollektoren der einzelnen Filterzellen
aufnimmt.
[0007] Die im wesentlichen quer zum Durchströmkanal ausgerichtete Filtermatte bietet im
Vergleich zu herkömmlichen, in Strömungsrichtung ausgerichteten Kollektorplatten alle
Voraussetzungen für eine rationelle Reinigung. Dazu kann nach einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung der Filtermatte eine Abblasvorrichtung zugeordnet sein,
die eine Ausblasdüseneinheit an der Abströmseite der Filtermatte und eine Absaughaubeneinheit
an deren Zuströmseite umfaßt, wobei die einander gegenüberliegenden Ausblasdüsen-
und Absaughaubeneinheiten gemeinsam entlang der Mattenoberfläche hin- und herbewegbar
geführt sind. Die Kombination von Durchblasen und Absaugen garantiert eine gründliche
Säuberung der Filtermatte im Zuge einer Trockenreinigung, die durchaus auch während
des Filterbetriebes möglich ist. Die entsprechend kleinere Flächenbereiche erfassenden
Düsen- und Haubeneinheiten beeinträchtigen dabei den Luftdurchsatz durch das Filter
kaum und führen schon bei vergleichsweise geringen Blas- und Saugdrücken zu einer
flächenspezifisch hochwirksamen Reinigung.
[0008] Erfindungsgemäß kann ferner der Filterzelle eine Wassereinsprühvorrichtung mit vor
und/oder hinter der Filtermatte vorgesehenen Spritzdüsen zur zusätzlichen Luftwäsche
zugehören, so daß durch den entstehenden Wassernebel oder -vorhang nicht nur die Partikelabscheidung
beeinflußbar ist, sondern sich auch eine Gasabscheidung erreichen läßt. Dabei können
die Spritzdüsen in Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten vor der lonisiereinrichtung
sitzen, was beispielsweise für den Brandfall zweckmäßig ist, oder nach der lonisiereinrichtung,
um den lonisiervorgang nicht zu beeinträchtigen, und sie können auch hinter dem Kollektor
angeordnet sein und das Wasser gegen die Durchströmrichtung durch die Filtermatte
spritzen, wodurch neben dem Wascheffekt der Abscheideeffekt erhöht und ein Filterreinigungseffekt
erzielt wird.
[0009] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispieles
rein schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen
- Fig. 1
- eine Filterzelle eines erfindungsgemäßen Elektrofilters im Längsschnitt,
- Fig. 2
- die lonisiereinrichtung der Filterzelle in Stirnansicht und
- Fig. 3
- den Kollektor dieser Filterzelle im Querschnitt.
[0010] Eine Filterzelle 1 eines Elektrofilters besteht aus einem Zellengehäuse 2, das einen
Durchströmkanal 3 bildet und einströmseitig eine lonisiereinrichtung 4 und ausströmseitig
einen Kollektor 5 aufnimmt. Die lonisiereinrichtung 4 weist in einem Rahmen 6 angeordnete
Elektroden 7, 8 auf, die sich mit gegenseitigem Abstand parallel zueinander über den
Strömungsquerschnitt erstrecken und abwechselnd aus streifenförmigen Erdungsblechen
81 und lonisierblechen 71 bestehen. Die Erdungsbleche 81 sind an ihrem einen Ende
fest auf einer Trägerstange 9 des Rahmens 6 aufgezogen und am anderen Ende über eine
Aufhängefeder 10 federnd nachgiebig an einer Aufhängestange 11 aufgehängt, wobei es
für den Rahmen 6 sowie die Erdungsbleche 81 einen Erdungsanschluß gibt. Die mit einem
gezackten Rand 72 ausgebildeten lonisierbleche 71 sind ähnlich den Erdungsblechen
einerends fest auf einer Anschlußstange 12 aufgezogen und andernends über eine Aufhängefeder
13 an einer Aufhängestange 14 aufgehängt, welche lonisierbleche 71 aber über die Anschlußstange
12 in nicht weiter dargestellter Weise mit einer Hochspannungsquelle in Leitungsverbindung
stehen. Diese Anschlußstange 12 ist über Isolatoren 15 gegenüber dem Rahmen 6 isoliert
und Durchtrittsöffnungen 82 in den Erdungsblechen 81 verhindern einen elektrischen
Kontakt zwischen Erdungsblechen und Anschlußstange.
[0011] Als Kollektor 5 ist im Zellengehäuse 2 eine den Strömungsquerschnitt überdeckende
Filtermatte 16 aus Drahtwolle od. dgl. eingesetzt. Durchströmt Abluft die Filterzelle
1, werden die in der Abluft enthaltenen Partikel durch das über die Elektroden 7,
8 in der lonisiereinrichtung 4 erzeugte elektrische Feld ionisiert und gelangen anschließend
zum Kollektor 5, wo sie in der geerdeten Filtermatte 16 niedergeschlagen und abgeschieden
werden. Auf Grund der federbedingt dehnungsfähigen Aufhängung der Elektroden 7, 8
und bei Verwendung eines temperaturbeständigen Materials als Filtermatte 16 ist die
Filterzelle 1 brandtauglich und wegen der Filtermatte als Kollektor ergibt sich auch
für hohe Durchströmgeschwindigkeiten eine gute Abscheideleistung.
[0012] Zur Reinigung des Kollektors 5 ist der Filtermatte 16 eine Abblasvorrichtung 17 zugeordnet,
die eine Ausblasdüseneinheit 18 an der Abströmseite 161 der Filtermatte 16 und eine
Absaughaubeneinheit 19 an der Zuströmseite 162 der Filtermatte 16 umfaßt, wobei die
einander gegenüberliegenden Ausblasdüsen- und Absaughaubeneinheiten 18, 19 mittels
Schraubenspindeln 20, 21 entlang der Mattenoberfläche hin- und herbewegbar geführt
sind. Durch diese Blas-Saugreinigung ergibt sich eine hohe Reinigungswirkung und die
Filtermattenreinigung kann auch während des Filterbetriebes erfolgen, so daß von vornherein
größere Verschmutzungen der Filtermatte und damit entsprechend steigende Druckverluste
vermeidbar sind.
1. Elektrofilter, insbesondere zur Abluftreinigung für Straßentunnel, Tiefgaragen od.
dgl., aus wenigstens einer einen Durchströmkanal (3) bildenden Filterzelle (1) mit
einer einströmseitigen lonisiereinrichtung (4) und einem ausströmseitigen Kollektor
(5), wobei die lonisiereinrichtung (4) in einem Rahmen (6) eingesetzte, sich über
den Strömungsquerschnitt erstreckende Elektroden (7, 8) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden (7, 8) einerends fest und andernends federnd nachgiebig im Rahmen
(6) eingespannt sind und als Kollektor (5) eine geerdete, den Strömungsquerschnitt
überdeckende Filtermatte (16) aus Drahtwolle od. dgl. vorgesehen ist.
2. Elektrofilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtermatte (16) eine
Abblasvorrichtung (17) zugeordnet ist, die eine Ausblasdüseneinheit (18) an der Abströmseite
(161) der Filtermatte (16) und eine Absaughaubeneinheit (19) an deren Zuströmseite
(162) umfaßt, wobei die einander gegenüberliegenden Ausblasdüsen- und Absaughaubeneinheiten
(18, 19) gemeinsam entlang der Mattenoberfläche hin- und herbewegbar geführt sind.
3. Elektrofilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterzelle
(1) eine Wassereinsprühvorrichtung mit vor und/oder hinter der Filtermatte (16) vorgesehenen
Spritzdüsen zur zusätzlichen Luftwäsche zugehört.
