Elektrostatischer Abscheider

Abbildung 1. Ein elektrostatischer Abscheider.

Ein elektrostatischer Abscheider ist eine Art Filter (Trockenwäscher), der mit Hilfe statischer Elektrizität Ruß und Asche aus den Abgasen entfernt, bevor diese den Schornstein verlassen. Es handelt sich dabei um ein gängiges Gerät zur Luftreinhaltung. Die meisten Kraftwerke verbrennen fossile Brennstoffe wie Kohle oder Öl, um Strom zu erzeugen. Wenn diese Brennstoffe verbrannt werden, entsteht Rauch. Rauch besteht aus winzigen Rußpartikeln, die in der heißen, aufsteigenden Luft schweben. Diese unverbrannten Kohlenstoffpartikel werden mit Hilfe statischer Elektrizität in den Abscheidern aus dem Rauch gezogen, so dass saubere, heiße Luft aus den Schornsteinen entweicht. Es ist von entscheidender Bedeutung, diesen nicht umgesetzten Kohlenstoff aus dem Rauch zu entfernen, da er Gebäude beschädigen und die menschliche Gesundheit – insbesondere die der Atemwege – schädigen kann.

Wie sie funktionieren

Abbildung 2. Modell eines elektrostatischen Abscheiders mit Metalldrähten als negative Elektroden und großen Platten als positive Elektroden.

Die Funktionsweise von Elektrofiltern ist recht einfach. Das schmutzige Rauchgas, das aus dem Schornstein austritt, wird durch zwei Elektroden geleitet. Die Form dieser Elektroden hängt von der Art des Elektrofilters ab, aber sie können aus Metalldrähten, -stäben oder -platten in einem Rohr oder im Schornstein selbst bestehen. Eine der Elektroden ist mit einer hohen negativen Spannung geladen, und diese Platte bewirkt, dass die Partikel im Rauch eine negative Ladung erhalten, wenn sie an dieser Elektrode vorbeigehen. Im weiteren Verlauf des Rohrs ist die zweite Elektrode mit einer ähnlich hohen positiven Spannung geladen. Allein aufgrund der Tatsache, dass sich entgegengesetzte Ladungen anziehen, werden die negativ geladenen Rußpartikel in Richtung der positiven Elektrode gezogen und bleiben an ihr hängen. Gelegentlich müssen diese Platten gereinigt werden, um den angesammelten Ruß zu entfernen und ihn in einen Trichter zu entsorgen. Der Ruß und die Asche, die auf diese Weise in Kohlekraftwerken gesammelt werden, werden als Flugasche bezeichnet.

Auch wenn die meisten Elektrofilter ähnlich funktionieren, gibt es viele Variationen und verschiedene Typen, die für unterschiedlich große Partikel, unterschiedliche Rauchzusammensetzungen und unterschiedliche Verschmutzungsmengen besser geeignet sind. Die Notwendigkeit einer Vielzahl von Ausführungen ergibt sich zum Teil aus der Tatsache, dass die weltweit verbrannte Kohle in ihrer chemischen Zusammensetzung drastisch variiert. Andere Kraftwerke versuchen, bestimmte Schadstoffe – wie Schwefeldioxid – zu entfernen oder die Menge der anfallenden Asche zu minimieren. Außerdem haben einige der verbrannten schwefelarmen Kohlen einen höheren elektrischen Widerstand, was die Beseitigung der von dieser Kohle erzeugten Asche mit Elektrofiltern erschwert.

Wirksamkeit

Elektrofilter sind äußerst wirksam und können mehr als 99 % der Feinstaubpartikel beseitigen. Seit 1940 wurden die Emissionen von Feinstaubpartikeln, die kleiner als 10 Mikrometer sind, um den Faktor 5 reduziert. Diese hohe Effektivität ist jedoch mit hohen Kosten verbunden – etwa 2-4 % der elektrischen Energie eines Kraftwerks werden für den Betrieb von Elektrofiltern und anderen Systemen zur Beseitigung von Feinstaub aufgewendet.

Die Effektivität eines bestimmten Filters hängt davon ab, wie gut das jeweilige Gerät mit den besonderen Merkmalen und Problemen der Anlage, in der es eingesetzt wird, zurechtkommt. Zusätzlich wird die Wirksamkeit des Abscheiders auch durch die Temperatur und den Feuchtigkeitsgehalt des Rauchgases bestimmt.

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