Elektrostatischer Abscheider mit Sicherungseinrichtung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Abscheider, insbesondere für eine Abgasleitung einer Heizungsanlage, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Heizungssystem zur Erzeugung von Energie mittels Verbrennen von einem Energieträger mit einem elektrostatischen Abscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schutz vor unkontrollierten Entladungen einer ein elektrisches Feld erzeugenden Elektrode eines elektrostatischen Abscheiders eines Heizungssystems nach Anspruch 7.

[0002] 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, so dass 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. Biomasse-Heizanlagen stellen derzeit eine ökonomisch und ökologisch verbesserte Alternative zu Öl- und Gas-Heizungsanlagen dar. Derartige Biomasse-Heizanlagen sind beispielsweise Stückholz- oder Holzpelletheiz-anlagen, die insgesamt einen hohen Anteil an Raumerwärmungsanlagen einnehmen. Die aktuellen Biomasse-Heizanlagen stoßen - teilweise auch nur in bestimmten Betriebszuständen - relativ große Feinstaubmengen bei der Wärmeerzeugung aus. Der Feinstaub aus der Biomasseverbrennung besteht im Gegensatz zum Staub aus der Verbrennung fossiler Energieträger hauptsächlich aus Salzen wie Kalium- und Calciumverbindungen. Aufgrund der großen Menge an Feinstaubemissionen und gesetzlicher Regelungen für Holzfeuerungsanlagen wie das Bundes-Immisionsschutzgesetz (BlmSchG) sollen die Grenzwerte für Feinstaubemissionen gesenkt werden. Die geforderte Feinstaubreduzierung kann zum Beispiel mittels einer Abgasnachbehandlung mit elektrostatischen Abscheidern erreicht werden. Derartige elektrostatische Abscheider zeichnen sich besonders durch einen geringen Druckverlust, eine hohe Abscheideeffizienz, d. h. einem hohen Anteil abgeschiedener Abgaspartikel aus einem Partikelstrom, und geringe Betriebskosten aus.

[0003] 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, so dass dieses als Kollektorelektrode wirkt.

[0004] Ein derartiger Elektrofilter mit Sprühelektrode und Kollektorelektrode ist als elektrostatischer Abscheider bekannt. Dieser 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, beispielsweise 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.

[0005] 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 %. Dieser Kernprozess kann durch folgende Effekte gestört werden:

[0006] 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 negative 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. Zur Erhaltung der Funktionsfähigkeit der Elektrode muss diese daher aus ihrer betriebsbereiten Position ausgebaut und gereinigt werden.

[0007] 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 kommen kann. Dadurch sinkt die Aufladeeffizienz der Elektrode, was wiederum die Abscheideleistung des gesamten Systems verringert. Die Elektrode muss manuell oder automatisch gereinigt werden. Dabei kann es zu Schäden kommen, da die Ladungszufuhr zu der Elektrode nicht immer unterbrochen bzw. die Elektrode nicht immer ladungsfrei beim Herausbewegen aus ihrer betriebsbereiten Position ist.

[0008] Die, wie in der US 3,733,783, offenbarte Möglichkeit, eine Spannungsquelle durch einen Türkontakt zu unterbrechen, ist ebenfalls unbefriedigend, sollte dieser kaputt sein oder der Abscheider nicht eingehaust sein.

[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrostatischen Abscheider zu schaffen, der diesen Nachteil überwindet und der insbesondere ein sicheres Herausbewegen der Elektrode aus ihrer betriebsbereiten Position ermöglicht, ohne dass es zu unkontrollierten Entladung oder Ladungsübertragungen von der Elektrode kommt. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Heizungssystem mit einem erfindungsgemäßen Abscheider zu schaffen, das eine zuverlässige Elektrodenwartung ermöglicht. Zudem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem eine sichere Elektrodenwartung realisiert wird.

[0010] Erfindungsgemäß wird dies durch die Gegenstände mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und des Patentanspruchs 7 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0011] Der erfindungsgemäße elektrostatische Abscheider ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einem elektrostatischen Abscheider, insbesondere für eine Abgasleitung einer Heizungsanlage, mit einem Strömungskanal mit einer Kanalwandung und einem Kanalinneren, durch welchen ein Partikel beinhaltendes Abgas in einer Strömungsrichtung strömt, und einer sich in dem Kanalinneren im Wesentlichen in Strömungsrichtung erstreckenden, aus dem

[0012] Strömungskanal herausnehmbaren Elektrode, zur Bildung eines elektrischen Feldes zwischen der Elektrode und der Kanalwandung. Dabei ist die Elektrode über eine die Kanalwandung kontaktierende Elektrodenhalterung lösbar an der Kanalwandung befestigt. Weiter ist eine Sicherungseinrichtung umfasst, welche verhindert, dass beim Aufheben eines Kontaktes zwischen der Elektrodenhalterung und der Kanalwandung der Elektrode elektrische Ladung zugeführt wird und die Sicherungseinrichtung weiter eine Entladungseinrichtung umfasst, welche bei dem Aufheben des Kontaktes ein zumindest teilweises Entladen der Elektrode bewirkt. Aufgrund dieser Entladungseinrichtung wird Restladung, die sich an der Elektrode befindet, kontrolliert entladen, so dass ein sicheres Herausbewegen der Elektrode möglich ist.

[0013] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Entladungseinrichtung als Kurzschlussmittel ausgebildet ist, um einen Kurzschluss zwischen der Elektrode und einem geerdeten Teil zu bewirken. Der geerdete Teil kann die Kanalwandung oder ein beliebiges anderes geerdetes Bauteil sein. Durch den Kurzschluss wird eine komplette Entladung der Elektrode realisiert.

[0014] In noch einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sicherungseinrichtung eine Kontaktüberwachungseinheit aufweist, welche den Kontakt zwischen der Elektrodenhalterung und der Kanalwandung überwacht und ein Aufheben des Kontaktes signalisiert. Hierdurch wird jedes Lösen der Elektrode detektiert und entsprechende Maßnahmen zum sicheren Herausbewegen der Elektrode können eingeleitet werden.

[0015] Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Kontaktüberwachungseinheit zumindest einen Sensor umfasst. Dieser wird ausgewählt aus der Gruppe umfassend Kapazitäts-Sensoren zur Messung einer elektrischen Kapazität, Akustik-Sensoren zur akustischen Messung, Optik-Sensoren zur optischen Messung, Magnet-Sensoren zur magnetischen Messung und dergleichen. Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Sicherungseinrichtung als Schalter ausgebildet ist, welcher beim Aufheben des Kontaktes eine die Elektrode speisende Ladungszuführung unterbricht. Hierdurch wird sofort eine Ladungszufuhr unterbrochen und ein Abführen der verbleibenden Ladung an der Elektrode kann eingeleitet und durchgeführt werden. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Sicherungseinrichtung eine Regeleinheit aufweist, über welche die die Elektrode speisende Ladungszuführung regelbar, insbesondere absperrbar ist.

[0016] Das Heizungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von Energie mittels Verbrennen von einem Energieträger wie Biomasse mit einer Feinstaub emittierenden Heizungsanlage, wie einer Biomasse-Heizungsanlage, zum Verbrennen des Energieträgers, wobei partikelbeinhaltende Abgase entstehen, und mit einem elektrostatischer Abscheider in einer Abgasleitung, umfassend einen Strömungskanal mit einer Kanalwandung und einem Kanalinneren, durch welchen das partikelbeinhaltende Abgas in einer Strömungsrichtung strömt, eine sich in dem Kanalinneren im Wesentlichen in Strömungsrichtung erstreckende Elektrode und eine Elektrodenzuführung, um die Elektrode zu speisen, vorgesehen ist. Dabei ist die Elektrodenzuführung mit einem Isolator zumindest teilweise ummantelt. Der elektrostatische Abscheider ist gemäß dem erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheider ausgebildet, nämlich mit einer Sicherungseinrichtung, welche verhindert, dass bei einem Aufheben eines Kontaktes zwischen der Elektrodenhalterung und der Kanalwandung der Elektrode elektrische Ladung zugeführt wird, und die Elektrode zumindest teilweise entladen wird.

[0017] Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren zum Schutz vor unkontrollierten Entladungen einer Elektrode eines elektrostatischen Abscheiders, insbesondere beim Lösen der über eine Elektrodenhalterung gehaltenen Sprühelektrode von einer Kanalwandung eines Strömungskanals, die Schritte umfasst sind: Überwachen eines Kontaktes zwischen der Elektrodenhalterung und der Kanalwandung und Unterbrechen einer Ladungszuführung zu der Elektrode bei einem Aufheben des Kontaktes und Entladen der Elektrode nach einem Aufheben des Kontaktes.

[0018] Mit dem erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheider, dem erfindungsgemäßen Heizungssystem und dem erfindungsgemäßen Verfahren werden insbesondere die folgenden Vorteile realisiert:

[0019] Durch die Sicherungseinrichtung wird ein Lösen der Elektrode sicher und zuverlässig erkannt. Während des Betriebs ist die Elektrode sicher im Strömungskanal angeordnet. Zum Beispiel für Wartungsarbeiten wird die Elektrode gelöst und muss aus dem Strömungskanal heraus bewegt werden. Bei einem Lösen wird der Kontakt zwischen Elektrodenhalterung und Kanalwandung aufgehoben. Die Elektrode muss für das Herausbewegen von einer Ladungszufuhr, zum Beispiel einer Hochspannungsversorgung getrennt werden und die restliche Ladung muss von der Elektrode abgeführt werden, um unkontrollierte Entladungen und ggf. Beschädigungen zu vermeiden. Durch die Sicherungsvorrichtung wird dies realisiert. Mit dieser Sicherungsvorrichtung sind eine automatische Ladungszufuhrunterbrechung und eine Entladung realisierbar, so dass die Elektrode sicher aus dem Strömungskanal heraus bewegt werden kann. Die Sicherungsvorrichtung kann in verschiedenen Ausführungsformen realisiert sein. Einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens sind im Folgenden kurz beschrieben:

[0020] In einer Ausführungsform ist die Elektrode, genauer die Elektrodenhalterung als elektrischer Schalter ausgebildet. Hierbei wird die Elektrodenhalterung der Elektrode an einem als Ofenrohr ausgebildeten Strömungskanal befestigt, zum Beispiel mittels Schrauben, Verkleben oder ähnlichem. Das Ofenrohr und die Elektrodenhalterung sind in ihrem Kontaktbereich bevorzugt metallisch ausgebildet und der metallische Kontakt wird als Schalter genutzt. Sobald die Elektrodenhalterung von dem Ofenrohr entfernt wird, wird automatisch die Hochspannungszufuhr zu der Elektrode abgeschaltet und die Elektrode entsprechend geerdet. Die Elektrode kann mit der Elektrodenhalterung aus dem Ofenrohr heraus bewegt werden, wobei die Elektrode eine Spannung auf Erdniveau aufweist. Hierdurch ist eine unkontrollierte Entladung der Elektrode verhindert.

[0021] Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Kontakt zwischen Elektrodenhalterung und Ofenrohr permanent über die Hochspannungsversorgung mittels Erfassung der elektrischen Kapazität des Erdpotenzials erfasst wird. Wird die Elektrodenhalterung von dem Ofenrohr entfernt, so verändert sich aufgrund der Änderung der metallischen Masse der Elektrodenhalterung gegenüber dem System Elektrodenhalterung-Ofenrohr die elektrische Kapazität des Erdpotenzials. Bei Erfassung einer entsprechenden Änderung wird die Hochspannungsversorgung abgeschaltet und die Ladung abgeführt, das heißt eine Erdung durchgeführt.

[0022] In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Kontakt zwischen der Elektrodenhalterung und dem Ofenrohr akustisch detektiert. Durch einen Schallgeber, wie einen Ultraschallgeber, wird das System Elektrodenhalterung-Ofenrohr mit entsprechenden Schwingungen angeregt. Wird die Elektrodenhalterung von dem Ofenrohr gelöst, so verändert sich die Resonanzfrequenz des schwingenden, angeregten Systems. Diese Veränderung wird erfasst und ein entsprechendes Signal erzeugt. Anhand dieses Signals werden die Ladungszufuhr unterbrochen und vorhandene Ladung abgeführt. In noch einer weiteren Ausführungsform wird der Kontakt zwischen der Halterung und dem Ofenrohr optisch überwacht. Bei einem Lösen der Elektrodenhalterung von dem Ofenrohr wird die optische Veränderung detektiert und das Lösen entsprechend signalisiert. Anhand der Signalisierung erfolgen eine Ladungszufuhrunterbrechung und eine Erdung.

[0023] Das Verfahren kann bei manuellen Wartungsarbeiten wie auch bei automatisierten Wartungsarbeiten zum Einsatz kommen. Nach einem Lösen der Elektrodenhalterung von dem Ofenrohr muss die Elektrode zur Wartung aus dem Ofenrohr heraus bewegt werden. Dies erfolgt bevorzugt durch eine Öffnung in dem Ofenrohr. Die Öffnung kann durch ein mit dem Ofenrohr elektrisch leitendes Verschlusselement, wie zum Beispiel ein loses Drahtgeflecht, locker verschlossen sein. Bei einem Herausbewegen der Elektrode kontaktiert die Elektrode zwangsweise das Verschlusselement, so dass durch die elektrische Verbindung mit dem geerdeten Ofenrohr ein Kurzschluss entsteht. Durch den Kurzschluss zwischen Elektrode und Ofenrohr erfolgt eine Entladung bzw. eine Art Zwangserdung. Neben dieser Kurzschlussschaltung erfolgt durch den Kontakt zwischen Verschlusselement und Elektrode zusätzlich ein Entfernen des anhaftenden Feinstaubs. Der Feinstaub wird durch den Kontakt mit dem Verschlusselement, welcher nach Art eines Vorhangs ausgebildet ist, von der Elektrode abgestreift.

[0024] Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und zeigt in der einzigen Figur schematisch einen Längsquerschnitt durch einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheiders.

[0025] Die Figur zeigt schematisch einen Längsquerschnitt durch einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheiders 1. Der elektrostatische Abscheider 1 ist integriert als Teil einer Abgasleitung 2 (nur teilweise dargestellt) einer hier nicht dargestellten Heizungsanlage ausgebildet und umfasst einen Strömungskanal 3. Der Strömungskanal 3 ist als rohrförmiger Abschnitt der Abgasleitung 2 ausgebildet und umfasst eine Kanalwandung 4 und ein Kanalinneres 5. Durch den Strömungskanal 3 strömt ein hier durch drei Pfeile P dargestelltes, Partikel beinhaltendes Abgas in die ebenfalls durch die Pfeile P dargestellte Strömungsrichtung. Die Kanalwandung 4 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine entlang der Strömungsrichtung P gleich stark ausgebildete Kanalwandung 4 auf, das heißt, die Wandstärke der Kanalwandung 4 ist entlang der Strömungsrichtung P im Wesentlichen konstant. Im Inneren des Strömungskanals 3 erstreckt sich in Strömungsrichtung P eine Elektrode 6, die auch als Mittelelektrode oder Coronaelektrode bezeichnet wird. Der Strömungskanal 3 ist bevorzugt im Querschnitt in Strömungsrichtung P rotationssymmetrisch um eine Mittelachse A ausgebildet, wobei der Querschnitt zumindest in dem dargestellten Ausschnitt konstant entlang der Strömungsrichtung P ausgebildet ist. Die Elektrode 6 erstreckt sich entlang dieser Mittelachse A. Nach längerem Betrieb können an der Elektrode 6 Partikel anhaften, die eine Staubschicht 6a um die Elektrode 6 bilden, welche die Leistungsfähigkeit des elektrostatischen Abscheiders 1 beeinträchtigen kann. Gespeist wird die Elektrode 6 über eine Elektrodenzuführung 7, welche mit einem Isolator 8 ummantelt ist. Zusammen mit der Kanalwandung 4 bildet die Elektrode 6 eine Aufladeeinheit, in welcher Partikel elektrisch aufgeladen werden können. Hierzu bildet die Elektrode 6 mit der Kanalwandung 4 unter Anlegen einer Hochspannung ein elektrisches Feld aus, dessen Feldlinien im Wesentlichen radial zu der Elektrode 6 bzw. der Kanalwandung 4 verlaufen, im Wesentlichen quer, genauer rechtwinklig, zur Strömungsrichtung P.

[0026] Die Elektrode 6, welche auch als Sprühelektrode bezeichnet wird, ist über eine Elektrodenhalterung 9 an der Kanalwandung 4 befestigt. Hierzu kann die Elektrodenhalterung 9 formschlüssig, reibschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig an der Kanalwandung 4 befestigt sein. Die Elektrodenhalterung 9 ist so an der Kanalwandung 4 befestigt, dass ein Kontakt zwischen der Elektrodenhalterung 9 und der Kanalwandung 4 entsteht. Wenn die Elektrodenhalterung 9 von der Kanalwandung 4 entfernt wird, so dass der Kontakt aufgehoben wird, unterbricht eine Sicherungseinrichtung 10 eine Ladungszufuhr zu der Elektrode 6. Der Kontakt ist bevorzugt als metallischer Kontakt ausgebildet. Zudem weist die Sicherungseinrichtung 10 eine Entladungseinrichtung 11 auf. Diese entlädt die Elektrode 6 nach dem Aufheben des Kontakts, das heißt, nachdem die Ladungszufuhr unterbrochen ist. Zur Überwachung des Kontakts weist die Sicherungseinrichtung 10 weiter eine Kontaktüberwachungseinheit 12 auf. Die Kontaktüberwachungseinheit 12 überprüft permanent den Kontakt zwischen der Elektrodenhalterung 9 und der Kanalwandung 4. Sobald der Kontakt aufgehoben ist, wird dieses erfasst und signalisiert. Hierzu weist die Sicherungseinrichtung 10, genauer die Kontaktüberwachungseinheit 12, einen Sensor 13 auf. Der Sensor 13 kann den Kontakt auf verschiedene Weisen überwachen. Zum Beispiel kann der Sensor 13 ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Kapazitäts-Sensoren zur Messung einer elektrischen Kapazität, Akustik-Sensoren zur akustischen Messung, Optik-Sensoren zur optischen Messung, Magnet-Sensoren zur magnetischen Messung und dergleichen. Die Überwachung erfolgt entsprechend akustisch, optisch, elektrisch, magnetisch oder auf ähnliche Weise. Zudem kann die Sicherungseinrichtung 10 als Schalter ausgebildet sein, so dass beim Aufheben des Kontakts sofort eine Ladungszufuhr abgeschaltet wird. Weiter weist die Sicherungseinrichtung 10 eine Regeleinheit 14 auf. Über diese hier schematisch dargestellte Regeleinheit 14 lässt sich die Ladungszuführung zu der Elektrode 6 regeln. Beispielsweise lässt sich so die Verzögerungszeit bis zu einem Unterbrechen der Ladungszuführung regeln. Über die Regeleinheit 14 lässt sich auch die Entladungseinrichtung 11 zuschalten. Die Entladungseinrichtung 11 kann als bewegbares Kontaktelement ausgebildet sein, welche einen Kontakt zwischen der Elektrode 6 und dem zum Beispiel als Rohrwand ausgebildeten Strömungskanal 3 herstellt. Insbesondere kann das Kontaktelement als vorhangartiges Drahtgeflecht ausgebildet sein, durch welches die Elektrode 6 bei einem Herausbewegen aus dem Strömungskanal 3 durchgeführt werden muss.

Ansprüche

1. Elektrostatischer Abscheider (1), insbesondere für eine Abgasleitung (2) einer Heizungsanlage, mit einem Strömungskanal (3) mit einer Kanalwandung (4) und einem Kanalinneren (5), durch welchen ein Partikel beinhaltendes Abgas (P) in einer Strömungsrichtung strömt, und einer sich in dem Kanalinneren (5) im Wesentlichen in Strömungsrichtung (P) erstreckenden, aus dem Strömungskanal (3) herausnehmbaren Elektrode (6), zur Bildung eines elektrischen Feldes zwischen der Elektrode (6) und der Kanalwandung (4), wobei die Elektrode (6) über eine die Kanalwandung (4) kontaktierende Elektrodenhalterung (9) lösbar an der Kanalwandung (4) befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass weiter eine Sicherungseinrichtung (10) umfasst ist, welche verhindert, dass bei einem Aufheben eines Kontaktes zwischen der Elektrodenhalterung (9) und der Kanalwandung (4) der Elektrode (6) elektrische Ladung zugeführt wird, und die Sicherungseinrichtung (10) weiter eine Entladungseinrichtung (11) umfasst, welche bei dem Aufheben des Kontaktes ein zumindest teilweises Entladen der Elektrode (6) bewirkt.

2. Elektrostatischer Abscheider (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungseinrichtung (11) als Kurzschlussmittel ausgebildet ist, um einen Kurzschluss zwischen der Elektrode (6) und einem geerdeten Teil zu bewirken.

3. Elektrostatischer Abscheider (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung (10) eine Kontaktüberwachungseinheit (12) aufweist, welche den Kontakt zwischen der Elektrodenhalterung (9) und der Kanalwandung (4) überwacht und ein Aufheben des Kontaktes signalisiert.

4. Elektrostatischer Abscheider (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktüberwachungseinheit (12) zumindest einen Sensor (13) umfasst, wobei der Sensor ein Kapazitäts-Sensor ein, ein Akustik-Sensor, ein Optik-Sensor, ein Magnet-Sensor oder und dergleichen ist.

5. Elektrostatischer Abscheider (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung (10) als Schalter ausgebildet ist, welcher bei dem Aufheben des Kontaktes eine die Elektrode (6) speisende Ladungszuführung unterbricht.

6. Elektrostatischer Abscheider (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung (10) eine Regeleinheit (14) aufweist, über welche die die Elektrode (6) speisende Ladungszuführung regelbar, insbesondere absperrbar ist.

7. Heizungssystem zur Erzeugung von Energie mittels Verbrennen von einem
Energieträger wie Biomasse mit
einer Feinstaub emittierenden Heizungsanlage, wie einer Biomasse-Heizungsanlage, zum Verbrennen des Energieträgers, wobei Partikel beinhaltende Abgase (P) entstehen, und
einem elektrostatischer Abscheider (1) in einer Abgasleitung (2), umfassend
einen Strömungskanal (3) mit einer Kanalwandung (4) und einem Kanalinneren (5), durch welchen das Partikel beinhaltende Abgas (P) in einer Strömungsrichtung strömt,
eine sich in dem Kanalinneren (5) im Wesentlichen in Strömungsrichtung (P) erstreckende Elektrode (6) und
eine Elektrodenzuführung (7), um mindestens die Elektrode (6) zu speisen, wobei die Elektrodenzuführung (7) mit einem Isolator (8) zumindest teilweise ummantelt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrostatische Abscheider (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Sicherungseinrichtung (10) ausgebildet ist, welche verhindert, dass bei einem Aufheben eines Kontaktes zwischen der Elektrodenhalterung (9) und der Kanalwandung (4) der Elektrode (6) elektrische Ladung zugeführt wird und die Sicherungseinrichtung (10) weiter eine Entladungseinrichtung (11) umfasst, welche bei dem Aufheben des Kontaktes ein zumindest teilweises Entladen der Elektrode (6) bewirkt.

8. Verfahren zum Schutz vor unkontrollierten Entladungen einer Elektrode (6) eines elektrostatischen Abscheiders (1) bei einem Lösen der über eine Elektrodenhalterung (9) gehaltenen Sprühelektrode (6) von einer Kanalwandung (4) eines Strömungskanals (3), umfassend die Schritte:

Überwachen eines Kontaktes zwischen der Elektrodenhalterung (9) und der Kanalwandung (4),

Unterbrechen einer Ladungszuführung zu der Elektrode (6) bei einem Aufheben des Kontaktes und

Entladen der Elektrode (6) nach einem Aufheben des Kontaktes.

Claims

1. Electrostatic precipitator (1), in particular for an exhaust-gas line (2) of a heating system, having a flow channel (3) with a channel wall (4) and a channel interior (5) through which a particle-containing exhaust gas (P) flows in a flow direction, and having an electrode (6), which extends in the channel interior (5) substantially in flow direction (P) and can be removed from the flow channel (3), in order to form an electric field between the electrode (6) and the channel wall (4), wherein the electrode (6) is attached to the channel wall (4) in a detachable manner by means of a electrode holder (9) which makes contact with the channel wall (4),
characterized in that the said electrostatic precipitator further comprises a safety device (10) which prevents electrical charge from being supplied to the electrode (6) when contact between the electrode holder (9) and the channel wall (4) is broken, and the safety device (10) further comprises a discharge device (11) which causes at least partial discharge of the electrode (6) when contact is broken.

2. Electrostatic precipitator (1) according to Claim 1,
characterized in that the discharge device (11) is in the form of a short-circuiting means in order to create a short circuit between the electrode (6) and an earthed part.

3. Electrostatic precipitator (1) according to either of Claims 1 and 2,
characterized in that the safety device (10) has a contact-monitoring unit (12) which monitors contact between the electrode holder (9) and the channel wall (4) and indicates that contact is broken.

4. Electrostatic precipitator (1) according to Claim 3,
characterized in that the contact-monitoring unit (12) comprises at least one sensor (13), wherein the sensor is a capacitance sensor, an acoustic sensor, an optical sensor, a magnet sensor or the like.

5. Electrostatic precipitator (1) according to one of Claims 1 to 4,
characterized in that the safety device (10) is in the form of a switch which interrupts a charge supply, which feeds the electrode (6), when contact is broken.

6. Electrostatic precipitator (1) according to one of Claims 1 to 5,
characterized in that the safety device (10) has a control unit (14) by means of which the charge supply which feeds the electrode (6) can be controlled, in particular can be blocked.

7. Heating system for generating energy by means of combustion of an energy carrier such as biomass, having a heating system which emits a fine dust, such as a biomass heating system, for combustion of the energy carrier, wherein particle-containing exhaust gases (P) are produced, and
an electrostatic precipitator (1) in an exhaust-gas line (2), comprising
a flow channel (3) with a channel wall (4) and a channel interior (5) through which the particle-containing exhaust gas (P) flows in a flow direction,
an electrode (6) which extends in the channel interior (5) substantially in flow direction (P) and
an electrode supply (7) in order to feed at least the electrode (6), wherein the electrode supply (7) is at least partially sheathed by an insulator (8),
characterized in that the electrostatic precipitator (1) according to one of Claims 1 to 6 is designed with a safety device (10) which prevents electrical charge from being supplied to the electrode (6) when contact between the electrode holder (9) and the channel wall (4) is broken, and the safety device (10) further comprises a discharge device (11) which causes at least partial discharge of the electrode (6) when contact is broken.

8. Method for protecting against uncontrolled discharges of an electrode (6) of an electrostatic precipitator (1) when the spray electrode (6) which is held by means of an electrode holder (9) is detached from a channel wall (4) of a flow channel (3), comprising the steps of:

monitoring contact between the electrode holder (9) and the channel wall (4),

interrupting a charge supply to the electrode (6) when contact is broken, and

discharging the electrode (6) after contact is broken.

Revendications

1. Précipitateur électrostatique (1), en particulier pour une conduite de gaz d'échappement (2) d'une installation de chauffage, comprenant un canal d'écoulement (3) avec une paroi de canal (4) et un intérieur de canal (5) à travers lequel un gaz d'échappement (P) contenant des particules s'écoule dans une direction d'écoulement, et une électrode (6) s'étendant à l'intérieur du canal (5) essentiellement dans la direction d'écoulement (P), pouvant être ressortie du canal d'écoulement (3), pour former un champ électrique entre l'électrode (6) et la paroi de canal (4), l'électrode (6) étant fixée de manière détachable à la paroi de canal (4) par le biais d'une fixation d'électrode (9) venant en contact avec la paroi de canal (4),
caractérisé en outre en ce qu'un dispositif de sécurité (10) est prévu, lequel empêche que, dans le cas d'une suppression d'un contact entre la fixation d'électrode (9) et la paroi de canal (4), une charge électrique soit acheminée à l'électrode (6) et le dispositif de sécurité (10) comprend en outre un dispositif de décharge (11) qui, lors de la suppression du contact, provoque une décharge au moins partielle de l'électrode (6).

2. Précipitateur électrostatique (1) selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le dispositif de décharge (11) est réalisé sous forme de moyen de court-circuit afin de provoquer un court-circuit entre l'électrode (6) et une partie mise à la terre.

3. Précipitateur électrostatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité (10) présente une unité de surveillance de contact (12) qui surveille le contact entre la fixation d'électrode (9) et la paroi de canal (4) et signale une suppression du contact.

4. Précipitateur électrostatique (1) selon la revendication 3,
caractérisé en ce que l'unité de surveillance de contact (12) comprend au moins un capteur (13), le capteur étant un capteur capacitif, un capteur acoustique, un capteur optique, un capteur magnétique ou similaire.

5. Précipitateur électrostatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que le dispositif de sécurité (10) est réalisé sous forme de commutateur qui, lors de la suppression du contact, interrompt une alimentation de charge à l'électrode (6).

6. Précipitateur électrostatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que le dispositif de sécurité (10) présente une unité de régulation (14) par le biais de laquelle l'alimentation de charge à l'électrode (6) peut être régulée, notamment bloquée.

7. Système de chauffage pour produire de l'énergie au moyen de la combustion d'un support d'énergie tel qu'une biomasse, comprenant
une installation de chauffage émettant une fine poussière, par exemple une installation de chauffage de biomasse, pour la combustion du support d'énergie, des gaz d'échappement (P) contenant des particules se produisant, et
un précipitateur électrostatique (1) dans une conduite de gaz d'échappement (2), comprenant un canal d'écoulement (3) avec une paroi de canal (4) et un intérieur de canal (5) à travers lequel le gaz d'échappement (P) contenant des particules s'écoule dans une direction d'écoulement,
une électrode (6) s'étendant à l'intérieur du canal (5) essentiellement dans la direction d'écoulement (P) et
une alimentation d'électrode (7), afin d'alimenter au moins l'électrode (6), l'alimentation d'électrode (7) étant au moins en partie enveloppée avec un isolant (8),
caractérisé en ce que le précipitateur électrostatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 est réalisé avec un dispositif de sécurité (10), lequel empêche que, dans le cas d'une suppression d'un contact entre la fixation d'électrode (9) et la paroi de canal (4), une charge électrique soit acheminée à l'électrode (6) et le dispositif de sécurité (10) comprend en outre un dispositif de décharge (11) qui, lors de la suppression du contact, provoque une décharge au moins partielle de l'électrode (6).

8. Procédé de protection de décharges incontrôlées d'une électrode (6) d'un précipitateur électrostatique (1) dans le cas d'un détachement de l'électrode d'émission (6) retenue par le biais d'une fixation d'électrode (9) d'une paroi de canal (4) d'un canal d'écoulement (3), comprenant les étapes suivantes .
surveillance d'un contact entre la fixation d'électrode (9) et la paroi de canal (4), interruption d'une alimentation de charge à l'électrode (6) dans le cas d'une suppression du contact, et
décharge de l'électrode (6) après une suppression du contact.

Zeichnung