DE69514733T2

DE69514733T2 - Koronaquelle zur Erzeugung einer Koronaentladung und Behandlung von fliesfähige Abfallstoffen mit Koronaentladung

Info

Publication number: DE69514733T2
Application number: DE69514733T
Authority: DE
Inventors: Franklin A. Dolezal; Daniel Gregoire; Robin J. Harvey; Weldon S. Williamson
Original assignee: Hughes Electronics Corp
Current assignee: AT&T MVPD Group LLC
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2015-08-09
Also published as: JPH08171978A; US5549795A; DE69514733D1; US5655210A; EP0698953A1; US5649507A; EP0698953B1

Description

Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aktivieren einer chemischen Reaktion innerhalb eines Fluides umfassend den Schritt des Anregens einer Coronaentladung innerhalb des Fluides für die Behandlung von flüssigen und gasförmigen Abfällen, und genauer gesagt auf die Behandlung von Kohlenwasserstoff-Abfallmaterialien in dem Fluid gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich ferner auf einen chemischen Reaktionsapparat für ein fließendes Fluid für die Behandlung von flüssigem und gasförmigem Abfall, der Mittel zum Erzeugen einer Coronaentladung innerhalb des Fluides umfaßt, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 3.
Solch ein Verfahren zum Aktivieren einer chemischen Reaktion innerhalb des Fluides und ein chemischer Reaktionsapparat für ein fließendes Fluid gemäß der eingangs genannten Art sind aus der US-A-4 130 490 bekannt.
Coronawäscher werden verwendet, um chemische Reaktionen zu aktivieren, die Schadstoffe in einer Gasentladung aufbrechen. Solche Systeme, die z. B. in Nunez et al. "Corona Destruction: an Innovative Control Technology for VOCs and Air Toxics", Air & Waste. Band 43, Februar 1993, Seiten 242-247 und Yamamoto et al., "Control of Volatile Organic Compounds by an AC Energized Ferroelectric Pellet Reactor and a Pulsed Corona Reactor", Industry Applications Society Annual Meeting 1989, Band 2, Seiten 2175-2179, beschrieben sind, verwenden relativ niederfrequente Energiesignale, um Coronaentladung zu erzeugen. Die normaler Weise verwendeten Energiefrequenzen liegen allgemein im Bereich der Standardfrequenz von 60 Hz bis zu ungefähr 200 Hz. Unglücklicherweise hat sich dieses Coronaentladungsverfahren für die Behandlung von Abfallprodukten, die in einer Flüssigkeit enthalten sind, als nicht anwendbar erwiesen.
Im Bereich der Behandlung von flüssigen Abfällen wird die Chlorierung für Trinkwasser und Abwasser allgemein verwendet. Jedoch hat dies ernste Nachteile in bezug auf Sicherheit, Handhabungskomplexität und die Erzeugung von unerwünschten chlorierten Kohlenwasserstoffen als Nebenprodukte. Andere chemische Behandlungen haben ähnliche Nachteile. Ein anderer Ansatz verwendet ultraviolette Anregung (UV), um biologisch aktive Virus- und Bakterienbestandteile zu zerstören, die im Abwasser verblieben sind. Jedoch ist nicht nachgewiesen, daß UV bei der Dekontaminierung von industriellen Abwässern oder Fäkalienabwässern brauchbar ist, was die Entfernung oder Zerstörung von Karzogenen oder toxischen Verbindungen erfordert. Thermische Behandlungen, wie etwa Destillation, wurden auch untersucht, sind jedoch sehr teuer.
Ein anderes Gebiet der Untersuchung besteht in der Behandlung von kontaminiertem Abwasser mit Elektronenstrahlen. Diese Art der Behandlung wurde unter Verwendung eines Elektronenstrahlscanners von 1,5 MeV über einer dünnen Fläche fließenden Wasser demonstriert, wie in W. J. Cooper et al. "Treatment of Industrial Hazardous Wastes With High Energy Electrons", Hazardous Materials Control Research Institutes 7th national RCRA/Superfund Conference, 2.-3. Mai 1990, St. Louis, Missouri, Seiten 1-15, beschrieben. Dieses Verfahren wurde als effektiv gegen chlorierte Kohlenwasserstoffe und viele andere organische Verunreinigungen nachgewiesen, die durch die Wirkung von freien Radikalen und freien Elektronen, die sekundär durch den Strahl im Wasser induziert werden, reduziert werden oder zu inerten Verbindungen oxidiert werden. Hochenergetische Elektronen führen in das Wasser Energie durch Bremsstrahlung ein, was zu niederenergetischen ionisierenden Strahlen führt und zu ionisierenden Kollisionen. Die tatsächlichen chemischen Prozesse sind komplex, jedoch glaubt man, daß eine Anzahl von reaktiven Spezies innerhalb des Wassers gebildet wird, insbesondere freie thermische Elektronen und OH-Radikale, die hochreaktiv sind.
Eine Elektronenstrahlbehandlung erfordert eine hohe Elektronenenergie, um eine geeignete Eindringtiefe zu erreichen. Dies erfordert wiederum hohe Kosten, um Röntgenstrahlen abzuschirmen und die Anordnung aufzubauen. Bei niedrigeren Elektronenstrahlenergien, im Bereich von 100 bis 150 keV, werden die Stromversorgung und der Elektronenbeschleuniger zu einer besser handhabbaren Größe, und die Röntgenstrahlengefahr wird handhabbar. Jedoch treten unterhalb von 150 kV in dem Fenster, das das Elektronenbeschleunigervakuum schützt, ernsthaft Strahlverluste auf, wodurch die Robustheit des Fensters unterhalb von ungefähr 100 kV verschwindet, falls es dünn genug ausgebildet ist, um Elektronen wirksam durchzulassen. Zusätzlich zu der Verletzung des Fensters führt der niederenergetische Strahl zu einer Eindringtiefe, die sehr gering ist und eine aufwendige kapillare Fluidflußvorrichtung (mit hohen viskosen Fließverlusten) erfordert, um sicherzustellen, daß der Querschnitt des Fluides dünn genug ist, um erfolgreich bestrahlt zu werden. Ferner besteht ein ernstes Folienaufheizproblem, das im Dauerbetrieb auftritt.
Das eingangs genannte Dokument US-A-4 130 490 offenbarte eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen durch Oxidation von Spurenkontaminationen aus Luft und Sauerstoffgasen. Die bekannte Vorrichtung verwendet einen HF-Glimmentladungsreaktor für die chemische Behandlung eines sauerstoffhaltigen Gases, das die Spurenkontaminationen enthält. Der Reaktor weist eine Innenelektrode auf, die einem Dielektrikum zugewandt ist, das durch eine leitfähige Außenelektrode gehalten ist. Ein Resonator, der mit einer variablen HF-Quelle gekoppelt ist, erzeugt die hohen Spannungen zum Erzeugen einer Glimmentladung in der Kammer bei einem vorbestimmten Druck, wodurch die Spurenkontaminationen zu wenigen nicht toxischen Produkten oxidiert werden, die einfach wiedergewonnen werden können. Ein Spulenresonator ist vorgesehen, um eine Hochspannung zwischen der Innen- und der Außenelektrode zu erzeugen, die ausreichend ist, um das Gas in der Kammer einer HF-Glimmentladung auszusetzen. Der Resonator umfaßt eine Spule, die von einem Metallzylinder umgeben ist. Die HF-Energie aus der HF-Quelle ist mit einem Anschluß der Spule verbunden.
Das Dokument US-A-4 924 092 offenbart ein System zum Erzeugen einer gleichförmigen Corona über ein Volumen eines freien Raums. Ein elektrischer HF-Coronagenerator ist mit einer ersten Elektrode verbunden und weist ein coronaerzeugendes Element und ein coronaaussendendes Element auf. Eine zweite Elektrode, die im wesentlichen identisch mit der ersten ausgebildet ist, ist von der ersten beabstandet, wobei das coronaaussendende Element zu dem coronaaussendenden Element der ersten Elektrode hin orientiert ist. Eine Resonanzspule ist mit der zweiten Elektrode verbunden, wobei die Spule eine Resonanzfrequenz besitzt, die dieselbe wie die Resonanzfrequenz des Coronagene rators ist, und befindet sich innerhalb eines elektrischen Feldes, das von der ersten Elektrode erzeugt wird.
Eine weitere Coronaentladungseinrichtung, die hier von Interesse ist, ist in Bonnazza et al., "RF Plasma Ignitions System Concept for Lean Burn Internal Combustion Engines", Societv of Automotive Engineers, Paper Nr. 929416, 1992, Seiten 4.315-4.219, beschrieben. Sie verwendet einen koaxialen Viertelwellenresonator mit einem festen Innenleiter, der von einem äußeren leitfähigen Zylinder umgeben ist. Der äußere Zylinder liegt auf Masse, während ein hochfrequentes HF-Signal im Bereich von hunderten von Megahertz dem Innenleiter zugeführt wird. Die Vorrichtung erstreckt sich über ein Viertel der Länge der Anregungswellenlänge, was zu einem koaxialen Hohlraumresonator mit einer maximalen Spannung am gegenüberliegenden Ende der Vorrichtung führt, von wo der HF-Input angelegt wird. Dies führt zu einer Aufwärtstransformation der Spannung am gegenüberliegenden Ende der Vorrichtung, wenn Resonanz auftritt.
Der Artikel berichtet vom Testen eines Modells, das ungefähr 38 cm lang ist, mit einem 200 MHz-Eingangssignal, das über eine rechteckförmige Schleifenzufuhr angelegt wurde. Obwohl erfolgreiche Anregungen beobachtet wurden, war die Länge von 38 cm erheblich größer als dies für ein Fahrzeugzündungssystem praktikabel ist.
Es ist eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, ein Verfahren zum Aktivieren einer chemischen Reaktion innerhalb eines Fluides anzugeben, sowie einen chemischen Reaktionsapparat für ein fließendes Fluid, der die Nachteile der chemischen Behandlung vermeidet, einen größeren Anwendungsbereich als eine UV- Behandlung ermöglicht und billiger als eine thermische Behandlung ist und mit niedrigeren Energiepegeln als Elektronenstrahlbehandlungssysteme arbeitet.
Gemäß der gegenwärtigen Erfindung wird diese Aufgabe bezüglich des Verfahrens des Aktivierens einer chemischen Reaktion innerhalb eines Fluides gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß eine Corona angeregt und aufrechterhalten wird, indem HF-anregende Impulse an eine Entladungselektrode innerhalb des Fluides angelegt werden.
Ferner wird die Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung bezüglich des chemischen Reaktionsapparates für ein fließendes Fluid gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch einen HF- Impulsgenerator gelöst, der angeschlossen ist, um der Coronaentladungselektrode HF-Impulse zuzuführen, in bezug auf die Referenzelektrode, um eine Coronaentladung innerhalb des Fluides auszubilden, das durch den Kanal fließt und ausreichend ist, um eine chemische Reaktion in dem Fluid zu aktivieren, ohne daß eine Bogenbildung zur Referenzelektrode auftritt.
Eine Flüssigabfallbehandlung oder andere chemische Reaktionen werden durch die Erfindung erreicht, indem eine HF- Coronaentladung innerhalb einer Flüssigkeit angeregt wird und die Entladung auf einem Wert für eine Dauer aufrechterhalten wird, die ausreicht, um die gewünschte chemische Reaktion zu induzieren, wie etwa das Aufbrechen von Kohlenwasserstoff- Abfallmaterialien. HF-aktivierende Impulse werden einer Coronaentladungselektrode innerhalb der Flüssigkeit zugeführt. Eine effiziente Arbeitsweise wird erreicht, indem die Impulse mit alternierenden positiven und negativen Komponenten gebildet werden, um eine Coronaentladung mit einem hohen Potential anzuregen und dann Coronaenergie aus dem Fluid abzuführen, bevor eine Bogenbildung auftritt. Verschiedene Impulsformen können verwendet werden, wie etwa positive Impulskomponenten, die hohe Anfangsspannungen besitzen, um die Coronaentladung anzuregen, gefolgt von niedrigeren Spannungen, um die Entladung aufrechtzuerhalten, oder Impulse mit einer einzigen HF-Frequenz und Impulse, die aus einem Band von Signalen bei unterschiedlichen HF-Frequenzen gebildet sind, die überlagert sind, um die Impulse mit nicht sinusförmigen Formen bereitzustellen. Unipolare Impulse können auch verwendet werden, wobei die Effizienz verbessert wird, indem die Impulse eng genug beabstandet werden, so daß ihre Spitzenspannungen progressiv reduziert werden können. Ein Coronaentladungsort wird bereitgestellt, der ein elektrisches Feld erzeugt, das bei einer angelegten Spannung von weniger als ungefähr 50 kV ungefähr 30 bis 100 kV/cm beträgt; dies ist ausreichend, um die gewünschte Coronaentladung anzuregen.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden den Fachleuten durch die folgende detaillierte Beschreibung im Zusammenhang mit der zugehörigen Zeichnung deutlich. In der Zeichnung:
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer für die Erfindung geeigneten Coronaquelle;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht einer Coronaquelle ähnlich derjenigen gemäß Fig. 1, jedoch mit einer HF-Zufuhr, die direkt mit der Ursprungsspule verbunden ist und nicht über einen Transformatorkreis;
Fig. 3 ist ein vereinfachtes Diagramm eines Flüssigabfallbehandlungssystems, das HF-Coronaentladungsquellen ähnlich derjenigen gemäß Fig. 1 verwendet;
Fig. 4 ist ein vereinfachtes Diagramm eines geschlossenen Flüssigabfallbehandlungssystems gemäß der Erfindung, unter Verwendung einer anderen Art von Coronaentladungsmechanismus;
Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer Anoden/Kathoden-Anordnung, die in Fig. 4 verwendet wird;
Fig. 6 ist ein vereinfachtes Diagramm eines offenen Flüssigabfallbehandlungssystems, das eine dritte Art eines Coronaentladungsmechanismus verwendet;
Fig. 7a-7d sind Wellenformen, die verschiedene Arten von AC-Impulsen zeigen, die verwendet werden können, um eine HF- Coronaentladung anzuregen;
Fig. 8a und 8b sind Wellenformen, die eine AC- mit einer progressiv reduzierten DC-HF-Energiewellenform vergleichen;
Fig. 9 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm, das eine modifizierte Bleumlein-Schaltung zeigt, die als ein impulsgebendes Netzwerk für das HF-Coronaanregungssignal verwendet werden kann; und
Fig. 10 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm einer verbesserten impulserzeugenden Schaltung.
Eine neue Coronaquelle, die zur Aktivierung einer chemischen Reaktion innerhalb eines Fluides gemäß der Erfindung geeignet ist, ist in Fig. 1 gezeigt. Sie besteht aus einem koaxialen Viertelwellenlängen-Resonator, der eine äußere leitfähige zylindrische Abschirmung 2, vorzugsweise aus Metall, und eine verkürzte innere leitfähige spiralförmig gewundene Spule 4, die vorzugsweise um einen dielektrischen Kern 6 gewickelt ist, aufweist. Die Abschirmung 2 dient als eine Referenzelektrode, die kapazitiv mit der Spule 4 gekoppelt ist. Falls genügend Streukapazität zwischen der Spule und Masse vorhanden ist, wird die Vorrichtung sogar ohne den äußeren Leiter 2 arbeiten.
Der Coronaquelle wird über eine Eingangsleitung 8 ein HF- Signal zugeführt, die eine Schleife um das untere Ende der Spule 4 macht und dann mit dem unteren Ende der geerdeten Abschirmung 2 verbunden ist. Auf diese Weise werden die unteren Enden sowohl der Spule als auch der Abschirmung auf Massepotential gehalten, während die HF-Eingangszufuhr 8 als ein Resonanzkoppler arbeitet. Die Spule funktioniert gleichzeitig als ein Resonanzkreis und als Transformatorwindung mit einer einzigen Windung, wodurch eine aufwärtstransformierte Spannung in der Spule mit Vielfachwindungen induziert wird, die am Elektrodenende maximal ist.
Bei einer Ausführung ist das obere Ende der Spule mit einer sich nach außen erstreckenden Elektrode 10 versehen, die eine Spitze besitzt, die als ein Coronaentladungsort funktioniert und als ein Brennpunkt für eine Felderhöhung dient, die zu einer Coronabildung führt. Die Elektrode kann, wie in Fig. 2 gezeigt, einen einzigen Entladungspunkt besitzen oder kann allgemeiner ausgebildet sein, um eine gewünschte Coronaverteilung zu erzeugen oder um in eine Zündkerze entweder mit einer einpolaren Entladung oder mit einer herkömmlicheren Zündgasentladung zu passen, wie in Fig. 1 gezeigt.
HF-Energie wird der Coronaquelle über eine koaxiale Durchführung 12 und die Leistungszufuhrschleife an dem geerdeten Ende des Hohlraums zugeführt. Falls der Hohlraum zu einer unendlichen Übertragungsleitung ausgedehnt würde, würde sich das HF- Zufuhrsignal entlang der Leitung mit einer axialen Phasengeschwindigkeit ausbreiten, die eine Funktion der relativen Durchmesser der Spule 4, der Abschirmung 2 und der Wendelsteigung wäre. Im allgemeinen nimmt die Phasengeschwindigkeit ab, wenn der Wendelsteigungswinkel kleiner wird. Die Berechnung der Phasengeschwindigkeit ist schwierig und ist in der Literatur von sich ausbreitenden Wellenleitern diskutiert, wie etwa in Mishra et al., "Effect of Plasma and Dielectric Loading on the Slow-Wave Properties of a Traveling Wave Tube", IEEE Transactions on Electronic Devices, Band 37, Nr. 6, Juni 199Q, Seiten 1561-1565. Jedoch kann eine Schätzung der Phasengeschwindigkeit erhalten werden, indem der Grenzfall betrachtet wird, bei dem die Referenzelektrodenabschirmung 2 in der Nähe der Spule 4 liegt. Bei diesem Grenzfall ist die axiale HF- Phasengeschwindigkeit vp gegeben durch:
vp = c sinφ
wobei c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und φ der Spulensteigungswinkel ist.
Bei einer gegebenen geometrischen Konfiguration gibt es eine Frequenz f&sub0;, bei der die HF-Resonanz entlang der Spule 4 auftritt. Die Resonanzfrequenz f&sub0; ist in der Coronaquelle durch die Grenzbedingungen an den gegenüberliegenden Enden der Spule bestimmt, die Resonatorlänge L und die Phasengeschwindigkeit vp entlang des Resonators:
f&sub0; = (2n+1)vp/4L, n = 0,1,2, ...
Die niedrigste Resonanzfrequenz ergibt sich, wenn n = 0 und die Resonatorlänge gleich 1/4 der HF-Wellenlänge ist.
Da die Potentialdifferenz zwischen der Spule 4 und der äußeren Abschirmung 2 an dem geerdeten Ende Null ist und an dem gegenüberliegenden Ende maximal ist, gibt es einen Spannungszuwachs zwischen diesen beiden Extremen. Die absolute Spannungsdifferenz, die an dem Coronaentladungsende erhalten wird, ist durch die Wirksamkeit der Schleifeneinkopplung, durch die Eingangsleistung und die Resonatorgüte bestimmt, die ihrerseits von den elektrischen Eigenschaften des Materials, der Treiberfrequenz und der Geometrie der Hohlraumspeiseschleife und der Elektrode abhängt.
Anstatt den HF-Eingang als eine Transformatorschleife 8 mit einer einzigen Windung auszubilden, kann die HF- Zuführleitung auch direkt mit der Spule verbunden sein. Dies ist in Fig. 2 verdeutlicht, in der die Eingangsleitung 8' mit dem nahen unteren Ende der Spule verbunden ist, die ihrerseits mit dem Boden der geerdeten Elektrodenabschirmung 2 auf Masse liegt. Diese Ausführung erlaubt jedoch nicht die Transformator- Isolierung, die der Ausführung gemäß Fig. 1 innewohnt.
Die Erfindung verwendet diese Art von HF-Coronaquelle oder andere HF-Coronaquellen für die Behandlung von flüssigen Abfällen. Bislang wurde eine Corona in einer Flüssigkeit in Verbindung mit Wasserentladungseinrichtungen in Verbindung mit Hochspannungsschaltern beobachtet. Bei diesen Einrichtungen wird ein wassergefüllter Spalt mit einem Impuls geladen, der die normale Durchbruchsspannung des Spaltes überschreitet, wodurch eine Coronaentladung entsteht, die schnell zu einem Bogen über dem Spalt führt. Die Idee besteht darin, von der Corona zu einem Bogen so schnell wie möglich überzugehen.
Mit der gegenwärtigen Erfindung wurde es andererseits entdeckt, daß Kohlenwasserstoff-Abfallmaterial in einer Flüssigkeit durch die Anwendung einer fortwährenden Coronaentladung innerhalb der Flüssigkeit aufgebrochen werden kann. Es wird davon ausgegangen, daß dieses Verfahren ähnlich demjenigen ist, das für die Verwendung von Elektrodenstrahlen bei der Flüssigabfallbehandlung postuliert wird. Insbesondere glaubt man, daß der Hauptbehandlungsprozeß von emittierenden Elektroden stammt, die auf Wassermoleküle treffen, um OH-Radikale zu bilden, die hochreaktiv sind. Die Radikale diffundieren durch die Flüssigkeit, reagieren mit organischen Molekülen und brechen diese auf. Wenn ein OH-Radikal auf ein Wasserstoffatom in einem Kohlenwasserstoff-Molekül trifft, wird Wasser produziert. Wenn das Radikal auf ein Kohlenstoffatom in dem Molekül trifft, wird Kohlenmonoxid erzeugt und dann in Kohlendioxid umgesetzt, nachdem es von einem anderen Radikal getroffen wurde.
Eine Corona ist in einem Medium vorhanden, wenn das Medium einem Fluß von nicht thermischen Elektroden mit ausreichender Energie ausgesetzt ist, um Übergänge und Ionisationsereignisse auf hoher Ebene anzuregen, wodurch charakteristischerweise ein sichtbares, diffuses Leuchten erzeugt wird. Grundsätzlich ist eine Corona zeitabhängig und kann zwischen lauten Wachstums- und Abklingphasen übergehen oder kann in einen Bogen übergehen. Im mikroskopischen Bereich ist ein Coronamuster einem Fraktal ähnlich, wobei sich Filamentionisationswege nach außen in ein Volumen ausbreiten. Diese Filamente werden als Strahlen oder Bürsten bezeichnet, abhängig von ihrer Form und Polarität. Vom Ansehen her ist die Geometrie eines Strahls in einer isolierenden Flüssigkeit derjenigen in einem Festkörper ähnlich. Obwohl das Schadenmuster in einem Festkörper allgemein permanent ist, erlangt ein Gas oder eine Flüssigkeit seine dielektrischen Eigenschaften nach einem Impuls wieder.
Zu diesem Zweck kann der coronaaktivierte Bereich wiederholt in einer Flüssigkeit gepulst werden. Der aktivierte Bereich kann dazu gebracht werden, statistisch von Impuls zu Impuls zu wachsen, wodurch ein großer Anteil des Flüssigkeitsvolumens einbezogen wird. Auf der Basis einer Wiederholung deckt das Muster statistisch die gesamte Flüssigkeit über einen bestimmten Abstand von der Elektrode ab. Dieser Abstand hängt vom Feld, der Impulswellenform und den Flüssigkeitscharakteristika ab. Eine Aktivierung der gesamten Flüssigkeit kann durch die Verwendung eines turbulenten Flusses oder durch eine abwechselnde Polarität unterstützt werden.
Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes System, bei dem resonante Viertelwellen-Coronaquellen der oben beschriebenen Art verwendet werden, um eine Coronaentladung in einer fließenden Flüssigkeit anzuregen, um organische in der Flüssigkeit enthaltene Abfälle zu behandeln. Die Flüssigkeit fließt durch ein dielek trisches Rohr 24, wie etwa Glas. Eine HF-Energiequelle 26 stellt HF-Signale mit einer Frequenz in der Größenordnung von ungefähr 50 bis zu mehreren hundert MHz an eine Folge von Resonatoren über entsprechende Abstimmstummel 30 bereit. Die Wendelspule 32 innerhalb jedes Resonators wird in die Mitte des Flüssigkeitsflußweges durch das Rohr 24 ausgebracht, wo sich entlang der Rohrachse mit einer Folge von hervorstehenden Zinken 34 erstrecken, die Coronaentladungsorte an ihren äußeren Enden bilden. Eine Referenzelektrode kann entweder außerhalb oder das Rohr umgebend angeordnet werden, wie durch die gestrichelte Linie 36 angedeutet, oder als ein langgestreckter Zylinder innerhalb des Rohres ausgebildet sein, wie durch die gestrichelte Linie 38 angedeutet. Eine Positionierung außerhalb des Rohrs ist allgemein bevorzugt, um bipolare Bogen zur Elektrode 38 zu vermeiden und um ein Unterbrechen des Flüssigkeitsflusses und eine Beeinträchtigung des wirksamen Flußweges vermeiden.
Ein geschlossenes System zur Behandlung von flüssigem Abfall ist in Fig. 4 verdeutlicht. Eine Pumpe 40 zirkuliert die Flüssigkeit in einem geschlossenen Kanal 42, wobei Ventile 44 und 46 Flüssigkeitseinlässe und -auslässe bereitstellen, wie gewünscht. Eine optionale Hochspannungsversorgung 48 oder eine andere Spannungsquelle stellt eine DC-Vorspannung bereit, die mittels eines HF-Modulators 50 moduliert wird, was als Verbindung dargestellt ist, um ein Ausgangssignal zu den Anodenelektroden 52 und 54 auf gegenüberliegenden Seiten des Kanals zu liefern. Die Kanalabschnitte 55 auf jeder Seite jeder Anode werden von einem dielektrischen Material gebildet, wie in Fig. 5 gezeigt, um die Anoden von dem geerdeten Metallrohr 42 zu isolieren. Eine Folge von Kathodenelektrodenzinken 56, deren distale Enden über den Querschnitt des Kanals verteilt sind, erstreckt sich in den Kanal 42 von metallischen Kathodenringen 57 an den Enden der isolierenden Abschnitte 55. Die Kathodenelektroden sind typischerweise geerdet, indem sie mit metallischen Bereichen des Kanals verbunden sind, der zu und von der Pumpe 40 verläuft, und ferner mit dem HF-Modulator 50 und der negativen Polaritätsseite der optionalen Spannungsquelle 48. Der HF-Ausgangsmodulator 50 wird zusammen mit einer optionalen DC-Vorspannung den Anodenelektroden zugeführt, die zwischen den beiden isolierenden Kanalabschnitten angeordnet sind. Es ist nicht notwendig, daß sich die Anode physikalisch innerhalb des isolierenden Kanals und in Kontakt mit der Flüssigkeit befindet. Die Funktion der Anode besteht in der Entwicklung elektrischer Felder an den Kathodenelektroden. Die Flüssigkeit wird zirkuliert, mit turbulentem Fluß, falls notwendig, bis der gewünschte Behandlungsgrad erreicht ist.
Ein offenes System mit einer anderen Coronaquellenkonfiguration, bei dem der Fluß mit einer Geschwindigkeit reguliert wird, die die notwendige Anregung und Behandlung in einem einzigen Durchlauf durch vier Coronabereiche erreicht, ist in Fig. 6 dargestellt. In diesem Fall besitzt ein offener Kanal 58 Eingangs- und Ausgangsventile 60, 62, die den Fluß der Flüssigkeit durch den Kanal steuern. Eine optionale DC-Quelle 64, die als einstellbar dargestellt ist, so daß die Coronaentladungsleistung kontrolliert werden kann, spannt den Ausgang von einem HF-Modulator 66 vor, der einen HF-Output an die Anodenelektrodenrahmen 68, 70 auf gegenüberliegenden Seiten des Kanals liefert. Bei dieser Ausführung sind separate geerdete Referenzelektroden innerhalb des Kanals in der Form von Zylindern 72, 74 mit gerundeten Enden vorgesehen. Eine Folge von Elektroden zinken 76 erstreckt sich von jedem Rahmen zu den betreffenden Massenelektroden und erzeugt Coronaentladungen 78 in der Nähe der distalen Enden der Zinken und der Massenelektroden. Mit einer geeigneten Anordnung der Zinken kann im wesentlichen die gesamte fließende Flüssigkeit behandelt werden, indem sie sequentiell durch die vier Bereiche der Coronaentladung 78 geleitet wird. Geeignete Dichtungen wären vorzusehen, wo die Rahmen in den Kanal hineinreichen, um Undichtigkeiten zu vermeiden.
Zum Zwecke der Energieersparnis ist es wichtig, zu vermeiden, daß sich der Coronaentladungsfluß gegenüber dem Punkt fortsetzt, an dem die Coronastrahlen und -bürsten auftreten oder gegenüber dem dieser die gegenüberliegende Elektrode auf eine andere Weise erreicht. Dies liegt daran, daß ein weiterer Strom zu einer Konzentration der Strömung in einem widerstandsbeheizten Bogenkanal von einem sehr geringen Querschnitt führt, was nicht zur chemischen Anregung der Hauptmasse der verbleibenden Flüssigkeit führt. Auf der Basis von Arbeit, die mit der Elektronenstrahlbehandlung durchgeführt wurde, sind ungefähr 8 J/cm³ notwendig, um typische Verunreinigungen zu behandeln.
Gemäß der Erfindung wird die Dauer von Hochspannungsfeldern begrenzt, so daß die Bewegung von Coronastrahlen oder -bürsten abgeschnitten wird, bevor eine Bogenbildung beginnt. Um dies zu erreichen, müssen Impulse schnell angelegt und abgenommen werden. Die Oberflächeneigenschaften der Elektroden spielen eine Rolle bei der Fortsetzung der Corona. Es ist ein Vorteil, eine wohldefinierte Struktur mit Feldverstärkung an periodischen oder zufälligen Orten vorzusehen, um die notwendige angelegte Spannung zu reduzieren. Jedoch werden eine gleichförmigere Ausdehnung und Aktivierung unter Verwendung der maxi mal erhältlichen Felder erreicht. Typischerweise werden Felder jenseits von 100 kV/cm eine Coronaanregung und ein entsprechendes schnelles Schließen des Spaltes zwischen den Elektroden sicherstellen.
Eine Bogenbildung in dem Spalt wird verhindert, indem die Impulsform angepaßt wird, was auch die notwendige Leistung begrenzt. Eine Begrenzung der notwendigen Leistung ist sehr wichtig, da dann, wenn die notwendige elektrische Leistung einen Maximalwert überschreitet (z. B. 50% der Motorleistung bei Kraftfahrzeuganwendungen), das System als nicht praktikabel zur Verwendung angesehen wird. Für diesen Zweck wird die externe Leistung reduziert, wenn die Corona den Spalt überbrückt. Die anfängliche Energie U, die in der Kapazität C&sub0; des Spaltes gespeichert ist, ist gegeben durch:
U = 1/2 C&sub0;V&sub0;²
wobei V&sub0; die Anfangsspannung ist. Eine grobe Daumenregel zum Fortschreiten in der Nähe des Grenzwertes zur Instabilität besteht darin, daß die Ladung konstant bleibt, während sich die Coronafront bewegt. Falls die Elektroden zunächst auf den Wert V&sub0; und dann von der Leistungsquelle getrennt werden, ist in diesem Fall die gespeicherte Energie gerade groß genug, um ein konstantes E-Feld zu liefern, wenn die Front fortschreitet. Die verteilte Energie pro Längeneinheit ist dann auch eine Konstante, die gerade gleich der anfänglichen im Spalt gespeicherten Energie ist. Bei kleineren E-Feldern kann die Corona absterben, während stärkere Felder die Front und den Ladungsaufbau beschleunigen können. Alternativ liefert eine Leistungszufuhr zu den Elektroden während der Entladung eine Verstärkung der Energie in der Front und eine höhere Wahrscheinlichkeit der Bogenbildung zu einer früheren Zeit. Sobald ein Coronastromangeregt ist, wird das elektrische Feld an der Entladungsspitze durch einen Feldverstärkungsfaktor verstärkt, wodurch der notwendige Durchschnittswert des E-Feldes reduziert wird.
Ein Verfahren zum Bestimmen, wieviel Energie zu einem Bogen führt, schließt das Messen der minimalen Spannung für die Einleitung eines Bogens ein. Bei diesem Spannungswert wird die Bildung von Corona minimal, und die Verzögerung zwischen der Anlegung der Spannung und dem Übergang vom Glimmen zum Bogen wird äußerst schlecht vorhersagbar. Es wurde empirisch gefunden, daß dann, wenn die Spannung auf das Doppelte der minimalen Bogenspannung angehoben wird, die Verzögerungszeit zwischen dem Anlegen der Spannung und dem Beginn eines Bogens auf ein Minimum absinkt und daß die Statistik wesentlich stabiler wird. Falls es erwünscht ist, einen Coronabeginn sicherzustellen, sollte die Spannung ungefähr das Doppelte des minimalen Grenzwertes überschreiten. Um jedoch zu vermeiden, daß überschüssige Leistung in einen Bogen gesteckt wird, sollte die Schaltung zeitgesteuert sein, um die externe Leistung zunächst zu reduzieren und dann wegzunehmen, bevor die minimale Zeitverzögerung erreicht wird.
Um eine Coronaentladung schnell anzuregen, jedoch eine Bogenbildung auf dem gesamten Weg zwischen dem gegenüberliegenden Elektroden zu vermeiden, können die an die Entladungselektroden angelegten Impulse einen anfangs hohen Spannungswert besitzen, um die Coronastrahlen anzuregen, gefolgt von einer Reduzierung der Spannung, um zu vermeiden, daß die Strahlen den gesamten Weg zwischen den Elektroden zurücklegen, um einen Bogen zu erzeugen. Das Nettoergebnis besteht in der Aufrechterhaltung einer wirkungsvollen Coronaentladung über eine längere Zeit als es der Fall wäre, wenn die anfängliche hohe Spannung beibehalten würde. Die Reduzierung der Spannung wird schnell von einer negativen Spannung gefolgt, was die Energie aus dem Elektrodenspalt zurückzieht, bevor ein Bogen erreicht wird. Diese Impulsart ist durch die Bezugsziffer 80 in Fig. 7 gekennzeichnet, mit einer anfänglichen hohen positiven Spannung 80a, gefolgt von einem niedrigeren positiven Spannungswert 80b und dann von einer negativen Spannung 80c. Indem der Stromfluß zu den Elektroden während jedes Impulses umgekehrt wird, bestehen Energieverluste hauptsächlich aus Strom, der zur tatsächlichen Erzeugung der Corona verwendet wird.
Die Impulse 80 gemäß Fig. 7a sind relativ weit voneinander beabstandet. Falls die Impulse zeitlich näher zueinander vorgesehen werden, wie in Fig. 7b dargestellt, wird eine niedrigere Anfangsspannung verwendet, da jeder Impuls 82 initiiert wird, während noch eine gewisse Ionisation von dem vorhergehenden Impuls vorhanden ist. Diese niedrigere Anfangsspannung führt zu einer Reduzierung im Energieverbrauch. Ein relativ komplexes impuls-erzeugendes Netzwerk wird notwendig, um die Impulse gemäß Fig. 7a oder 7b zu erzeugen. Alternativ könnten diese Impulse erzeugt werden, indem ihre Fouriertransformierte verwendet wird und ein Bereich von HF-Signalen überlagert wird, die der Transformierten entsprechen. In diesem Fall würde die Zeitdauer "a" des anfänglichen Hochspannungsimpulses 82a der Zeitdauer einer einzigen HF-Frequenz an dem hochfrequenten Ende dieses Bereiches entsprechen, während die Zeitdauer "b" zwi schen aufeinanderfolgenden Impulsen der HF-Grundfrequenz entspricht.
Die Verwendung von HF-Signalen anstelle eines Schaltkreises zur Erzeugung der Impulse ermöglicht es, enger beabstandete Impulse mit einer niedrigeren Spannung zu erhalten. Die niedrigere Spannung führt ihrerseits zu einem höheren Grad der Kontrolle über die Coronaentladung, so daß eine größere Coronaleistung pro Volumeneinheit ohne Bogenbildung eingehalten werden kann. Anstatt geformte Impulse gemäß Fig. 7a und 7b zu verwenden, kann auch ein Energiesignal mit einer einzigen HF-Frequenz verwendet werden, wie in Fig. 7c gezeigt. Die abwechselnd positiven und negativen Impulse dieses Signals 84 können verwendet werden, um die Anregung der Coronaentladung von gegenüberliegenden Elektroden umzukehren. Die Impulsdauer ist kürzer als für die beabstandeten Impulse gemäß Fig. 7a und 7b, was zu einer Reduzierung des Energieverlustes führt. Nur ein einfacher Oszillator ist notwendig, um diese Wellenform zu erzeugen.
Fig. 7d zeigt eine Wellenform 86, die produziert werden kann, indem harmonische HF-Frequenzen überlagert werden, um eine kontinuierliche Folge von geformten Impulsen zu erzeugen, ohne Zwischenräume zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen. Die einzelnen Impulsformen sind ähnlich denjenigen gemäß Fig. 7a und 7b, wobei anfängliche positive Spitzenspannungen von einer niedrigeren positiven Spannung und dann von einem negativen Bereich gefolgt sind. Diese Art der Wellenform wird im allgemeinen die niedrigste durchschnittliche Spannung erfordern (obwohl die anfängliche Spitzenspannung höher als bei der Wellenform gemäß Fig. 7c mit einer einzigen Wellenfrequenz ist) und folglich zu dem niedrigsten Energieverbrauch führen.
Die optimale HF-Frequenz zur Fluidabfallbehandlung hängt von einer Anzahl von Faktoren ab. Einer ist die Art des Mediums, das die Beweglichkeit der Elektronen und somit die Ausdehnung der Coronastrahlen beeinflußt. Eine höhere Elektronenbeweglichkeit erfordert höhere Frequenzen, um eine Bogenbildung während einer gegebenen Zeitdauer zu vermeiden. Ein anderer Faktor ist die Dichte der Flüssigkeit, da die Geschwindigkeit, mit der sich die Ionisationsfront bewegt, in einer positiven Weise von der Dichte abhängt. Demnach werden Flüssigkeiten mit höherer Dichte höhere Frequenzen erfordern. Ein dritter Faktor ist die Betriebsspannung. Da sich die Coronaentladung bei höheren Spannungen schneller einstellt und schneller fortschreitet, sollte die Frequenz vergrößert werden, wenn die Spannung zunimmt. Im allgemeinen werden Arbeitsfrequenzen für die gasförmige Abfallbehandlung von ungefähr 50 MHz bis zu mehreren hundert MHz reichen, und für die Flüssigabfallbehandlung im Bereich zwischen mehreren hundert MHz bis in das Mikrowellenband liegen.
Die optimale Spannung hängt auch von der speziellen Anwendung ab. Der Spannungswert kann empirisch ermittelt werden, indem die Spannung eingeschaltet wird und die Spannung justiert wird, bis eine Coronaentladung beobachtet wird, die den größtmöglichen Teil des Elektrodenspaltes ausfüllt, ohne daß eine Bogenbildung auftritt. Die notwendige Spannung wird allgemein zunehmen, wenn der Spaltabstand vergrößert wird. Die Spannung ist eine Funktion der Elektrodenform. Punktförmige Elektroden erzeugen ein hohes elektrisches Feld, was die Ausbildung einer Coronaentladung bei einem gegebenen Spannungswert erleichtert. Jedoch neigen punktförmige Elektroden zur Abnutzung, und die Coronaentladung von einer punktförmigen Elektrode neigt zur Lo kalisierung. Der Betrieb einer glatten Elektrode bei einer höheren Spannung führt zu einer gleichförmigeren Corona. Auf jeden Fall kann die Betriebsspannung auf deutlich weniger als 50 kV gehalten werden, was deutlich geringer als bei dem Elektronenstrahlenbehandlungsverfahren ist, wobei die Elektrode ausgewählt wird, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, das größer als 100 kV/cm ist, um die Coronaentladung anzuregen. Bei dem oben beschriebenen Wendelspulenresonator, der eine punktförmige Elektrode verwendet, wird die Anregungsspannung normalerweise in der Größe von ungefähr 500-1000 Volt in einem Gas und ungefähr 1500-3000 Volt in vielen Flüssigkeiten liegen.
Obwohl es normalerweise erwünscht ist, positive und negative Impulse abzuwechseln, können auch vollständig positive Impulse verwendet werden, um das HF-Feld mit einer Gleichspannung (48,64) vorzuspannen. Dies ist weniger energieeffizient als eine HF-Anregung, da die Coronastrahlen dazu gebracht werden müssen, ihre Energie zu der Zeit zu verlieren, zu der sie die gegenüberliegende Elektrode erreichen. Ansonsten wird die gesamte in den Elektrodenspalt eingebrachte Energie verloren, ohne daß ein Teil mit Impulsen einer entgegengesetzten Polarität zurückgeholt wird. Da die gespeicherte Energie sich mit dem Quadrat der angelegten Spannung verändert, ist ein negativer Impuls besonders wichtig, falls eine hohe Spannung notwendig ist, um eine Coronaentladung anzuregen. Jedoch ermöglicht der Ansatz mit DC-Vorspannung eine leichtere Anregung einer Entladung, um eine Corona zu beginnen, wonach sie reduziert werden kann.
Obwohl unipolare Impulse im allgemeinen einen Verlust der Energieeffizienz im Vergleich zu einem alternierenden HF-Signal führen, kann eine Schaltung zur Erzeugung eines unipolaren Im pulses einfacher als für alternierende positive und negative Impulse implementiert werden. Die Fig. 8a und 8b vergleichen die Energiesituation für ein HF-Signal 88 mit einer einzigen Frequenz und eine Folge von beabstandeten positiven Impulsen 90. Bei dem HF-Signal 88 ist die Energie, die in die Coronaentladung geht, durch die schraffierten Bereiche 92 um die Spitzen der abwechselnden positiven und negativen Impulse herum verdeutlicht. Diese Coronaenergie ist gleich für jede aufeinanderfolgende Periode. Mit den DC-vorgespannten Impulsen gemäß Fig. 8b wird im Gegensatz dazu jeder Impuls, falls die Impulse mit einer ausreichend hohen Frequenz angelegt werden, verbleibende Energie in dem Coronaspalt belassen, die noch vorhanden ist, wenn der nächste Impuls eintrifft. Demnach haben aufeinanderfolgende Impulse deutlich niedrigere Spitzenspannungen, da für aufeinanderfolgende Entladungen deutlich weniger Energie notwendig ist. Dies ist durch die aufeinanderfolgende Reduzierung in der Impulshöhe und der Coronaenergie 94 in Fig. 8b verdeutlicht. Die Reduzierung in der durchschnittlichen DC- Impulsspannung schwächt die niedrigere Effizienz des unipolaren Ansatzes ab.
Die geformten Impulse mit einem anfänglichen Hochspannungswert können, wie in den Fig. 7a, 7b und 7d dargestellt, entweder mit HF-Hochleistungsoszillatoren oder HF- Resonanzschaltungen erzeugt werden, wie oben beschrieben, oder mit herkömmlichen impulsformenden Netzwerken, Bleumleins, Marx Banks oder mit moderneren Pulsgebern oder laseraktivierten Schaltern. Im allgemeinen begrenzt die Verwendung eines abgestimmten impulsbildenden Netzwerkes die Spannung, die der Coronaentladungselektrode zugeführt wird, auf die Hälfte der Spannung, die dem impulserzeugenden Netzwerk zugeführt wird. Jedoch erlaubt ein Bleumlein, der zwei impulserzeugende Netzwerke verwendet, daß die volle Anfangsspannung angelegt wird.
Diese Art von impulserzeugender Einrichtung ist in Fig. 9 dargestellt. Ein Paar von impulserzeugenden Netzwerken in der Form von Kabelabschnitten 96 und 98 umgeben entsprechende Innenleiter 100 und 102 und werden an gegenüberliegenden Enden der Kabel 96 und 98 durch eine Spannungsquelle 103 mit Energie versorgt, die über ein resonanzgespeistes Netzwerk bestehend aus Induktoren 104 und Dioden 105 zugeführt wird. Ein impedanzmäßig abgestimmter Widerstand 106 ist zwischen den Innenleitern und den beiden Kabeln angeschlossen. Zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Kabelleiter 100 und 102 sind Coronaentladungselektroden 108 und 109 angeschlossen. Den Elektroden werden Impulse mit einer periodischen Geschwindigkeit zugeführt, indem ein Zündspalt 110 zwischen dem äußeren Ende des Kabels 96 und Masse periodisch getriggert wird. Die Triggerschaltung besteht aus einem Triggerpulsgenerator 112, der mit einer Niederspannungstransformatorwicklung 114 verbunden ist, wobei eine Hochspannungswicklung 116 mit der Niederspannungswicklung gekoppelt ist, um so den Zündspalt zu triggern, wenn ein Triggerimpuls angelegt wird. Die Kabellängen und die Triggerimpulsgeschwindigkeit werden ausgewählt, um die Kabelübertragungsleitungen resonanzmäßig zu laden, was zur Erzeugung von Hochspannungscoronaimpulsen bei Resonanz führt.
Eine effizientere impulserzeugende Schaltung ist in Fig. 10 gezeigt. Sie verwendet eine HF-Schalterröhre 118 zwischen einer DC-Spannungsversorgung 120 und der Coronakammer 122. Die HF-Schalterröhre 118 ist typischerweise eine Vakuumröhre, die zum Ein- und Ausschalten bei der erforderlichen Wiederholungs rate (wie etwa 100 Megahertz) bei dem o. a. Leistungswert geeignet ist. Ein Resonanzinduktor L1 und ein Kondensator C1 werden hinzugefügt, soweit notwendig, um Veränderungen der Leitungsinduktivität und der Ladekapazität zu kompensieren, um die Schaltung auf Resonanz bei der gewünschten Frequenz abzustimmen. Eine resonante Rückkopplungsschleife wird verwendet, um den Oszillationsstrom in der Last abzutasten, mit einem Kondensator C2 phasenzuverschieben und das Gitterpotential der Schaltröhre 118 mit einer optimalen Phasenverschiebung zu treiben. Bei einer Anwendung der Schaltung wird die Rückkopplung abgetastet, indem L1 zur Primärwindung eines Resonanztransformators T1 gemacht wird, während die Sekundärwindung L2 in einer Schleife mit C2 und der Hauptwindung eines Abtasttransformators T2 verbunden wird. Die Sekundärwindung von T2 wird zurück zum Gitter der Steuerröhre 118 geführt. Zahlreiche andere Rückkopplungsoptionen sind erhältlich, wie etwa eine kapazitive Abtastung am Punkt A unter Verwendung eines zusätzlichen Kondensators T3 oder eine Abtastung am Punkt B unter Verwendung eines optionalen Kondensators C4 oder eines Induktors L3, um eine Spannung des gewünschten Pegels und der gewünschten Phase zu erzeugen.
Die gegenwärtige Erfindung stellt somit ein verbessertes coronabasiertes Fluidabfallbehandlungsverfahren bereit, das die hohen Spannungen vermeidet, die bei Elektronenstrahlbehandlung notwendig sind, sowie die hohen Kosten einer thermischen Behandlung, die begrenzte Einsatzfähigkeit von UV-Behandlung und die Probleme der Sicherheit, der Handhabung und der unerwünschten Nebenprodukte bei der chemischen Behandlung. Obwohl verschiedene beispielhafte Ausführungen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, sind für die Fachleute zahlreiche Variatio nen und alternative Ausführungen möglich. Solche Variationen und alternativen Ausführungen sind vorstellbar und können ohne von der Erfindung abzuweichen, wie diese in den zugehörigen Ansprüchen definiert ist, gemacht werden.

Claims

1. Verfahren zum Aktivieren einer chemischen Reaktion innerhalb eines Fluides umfassend die Schritte:

Anregen einer Coronaentladung (78) innerhalb des Fluides und

Aufrechterhalten der Coronaentladung (78) mit einer Stärke und über eine Dauer, die ausreichend ist, die chemische Reaktion zu induzieren,

dadurch gekennzeichnet, daß die Corona durch Anlegen von aktivierenden Hochfrequenzimpulsen (RF) (80; 82; 90) an eine Entladungselektrode (34; 52, 54; 76) innerhalb des Fluides angeregt und aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse (80) abwechselnd positive (80a, b) und negative (80c) Komponenten haben, um eine Coronaentladung (78) an einem Bogenpotential anzuregen und um Coronaenergie aus dem Fluid zu ziehen, bevor eine Bogenbildung auftritt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid eine Flüssigkeit umfaßt.

4. Chemischer Reaktionsapparat für ein fließendes Fluid mit:

einem Kanal (24; 42; 58) für das Fluid,

einer Coronaentladungselektrode (34; 52, 74; 76) in dem Kanal (24; 42; 58),

einer Referenzelektrode (36, 38; 56; 72, 74), die von der Coronaentladungselektrode (34; 52, 54; 76) beabstandet ist,

gekennzeichnet durch einen Hochfrequenz-Impulsgenerator (RF) (26; 50; 66), der angeschlossen ist, um der Coronaentladungselektrode (34; 52, 54; 76) HF-Impulse in bezug auf die Referenzelektrode (36, 38; 56; 72, 74) zuzuführen, um eine Coronaentladung (78) innerhalb des durch den Kanal (24; 42; 58) fließenden Fluides auszubilden, die ausreicht, um eine chemische Reaktion in dem Fluid zu aktivieren, ohne daß eine Bogenbildung zu der Referenzelektrode (36, 38; 56; 72, 74) auftritt.

5. Apparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Impulsgenerator der Coronaentladungselektrode (34; 52, 54; 76) Impulse (80; 82) von alternierender Polarität zuführt.

6. Apparat nach irgendeinem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Impulsgenerator (26; 50; 66) der Coronaentladungselektrode Impulse zuführt, die Anfangsspannungen (80a) besitzen, die hoch genug sind, um eine Coronaentladung (78) anzuregen, gefolgt von niedrigeren Spannungen (80b), um die Entladung (78) aufrechtzuerhalten.

7. Apparat nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Impulsgenerator (26; 50; 66) dazu ausgelegt ist, die Impulse mit einer einzigen Frequenz zu erzeugen.

8. Apparat nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Impulsgenerator (26; 50; 66) dazu ausgelegt ist, Signale mit einer Mehrzahl von HF- Frequenzen zu überlagern, um Impulse mit vorbestimmten nicht sinusförmigen Impulsformen zu erzeugen.

9. Apparat nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Impulsgenerator (26; 50; 66) dazu ausgebildet ist, Impulse mit einer Spannung von weniger als 50 kV zu erzeugen, und daß die Coronaentladungselektrode (34; 52, 54; 76) dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Feld von mehr als 100 kV/cm bei diesem Impulsspannungspegel zu erzeugen, um die Coronaentladung anzuregen.

10. Apparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Impulsgenerator (26; 50; 66) dazu ausgelegt ist, wenigstens einen Teil der Impulse nach einem anfänglichen Impuls mit progressiv reduzierten Spannungspegeln zu erzeugen.

11. Apparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Coronaentladungselektrode (34) eine leitfähige Spule (32) mit einem Eingang für HF-Impulse und einem von dem HF-Eingang beabstandeten Coronaentladungsort besitzt, und wobei die Spule (32) eine Teilung und eine Länge zwischen dem HF-Eingang und dem Coronaentladungsort aufweist und der HF-Impulsgenerator (26) dazu ausgebildet ist, eine Impulsfrequenz und -spannung zu erzeugen, die gemeinsam die Coronaentladung erzeugen.

12. Apparat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Eingang und der Coronaentladungsort axial voneinander entlang der Spule (32) um ungefähr 1/4 der axialen Wellen länge entlang der Spule (32) der Impulse von dem HF- Impulsgenerator (26) beabstandet sind.

13. Apparat nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzelektrode (36, 38) einen leitfähigen Zylinder umfaßt, der die Spule (32) umgibt.

14. Apparat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (24) rohrförmig ist und daß die Referenzelektrode (36) außerhalb des Kanals (24) angeordnet ist.

15. Apparat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (24) rohrförmig ist und daß die Referenzelektrode (38) innerhalb des Kanals (24) angeordnet ist.

16. Apparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (24) rohrförmig ist und ferner als Referenzelektrode dient.