AT521243B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung des Ammoniak-Abgasanteils einer Wärmeerzeugungsanlage (WA), der sogenannte Ammoniakschlupf (NO3) auf biotischem Weg: eine Voraussetzung zur Vermeidung des Treibhausgasausstoßes CO2 unter Einbindung von 2 Bio-Anlagen - Google Patents

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Vermeidung eines Ammoniakschlupfes in einer Wärmeerzeugungsanlage, mit einer Endlostunnelröhre, in welcher sich atmosphärische Umgebungsluft (10) befindet, wobei in der Endlostunnelröhre Wannen (6) in einer in eine vorbestimmte Richtung bewegbaren Aufhängung angeordnet sind, wobei die Wannen Kulturen von luftstickstoffbindenden Pflanzen tragen, und wobei die Endlostunnelröhre einen Gaseingang für die Umgebungsluft und einen Gasausgang für Luft, die als Verbrennungsluft einer Wärmeerzeugungsanlage zuführbar ist, aufweist, die derart angeordnet sind, dass ein Gasstrom in zu den Wannen entgegengesetzter Richtung innerhalb der gesamten Endlostunnelröhre errichtbar ist, und wobei der Gasausgang mit einem Verbrennungslufteingang einer Wärmeerzeugungsanlage verbindbar ist.

Description

Beschreibung

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR VERMEIDUNG EINES AMMONIAKSCHLUPFES

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verhinderung des Ammoniakschlupfes (NHs), Folge einer Normstickoxidbehandlung (NOx) im Brennraum einer kohlenstoffbefeuerten Wärmeerzeugungsanlage (WA), bewirkt durch Brennluft-zufuhr einer biotisch entstickten Atmosphärenumgebungsluft (Null-N2=Null-NO,), Vorstufe der CO2-Treibhausgasvermeidung.

[0002] Die US 2008197073 A1, CN 107149859 A, WO 02051756 A2 und CN 206064147 U zeigen feststehende Pflanzentröge, Beete und z.T. Verfahren zur Reinigung von Abgasen, wobei u.a. Stickstoff mithilfe von Rhizobien an den Wurzeln von Leguminosen gebunden wird. Eine Nutzung der Pflanzen zur Aufbereitung von Verbrennungsluft, die für eine WA genutzt werden kann, wird darin nicht gelehrt. Ebensowenig wird eine Steigerung der Effektivität der Pflanzen in einem Gasstrom angegeben.

[0003] Erfindungsgemäß wird die Verhinderung des Ammoniakschlupfes dadurch erreicht, dass in einer Endlostunnelröhre endloskettenbefestigte Großwannen, Körnerleguminosen bepflanzt, gegen-strommäßig zur Tunnelröhren-Atmosphärenluftströmung befördert werden, die den 4/5Atmosphären-Stickstoff-Volumenanteil aus dem definierten Umgebungsluftvolumen der Endlostunnelröhre wurzelbindend entziehen.

[0004] Zum 1/5-Atmosphären-Sauerstoff-Volumenanteil kommt weiterer, in der der WA vorgeschaltenen Körnerleguminosen-Aufzuchtanlage als auch in der der WA-angeschlossenen Algenaufzuchtanlage photosynthesemäßig erzeugter Sauerstoff, als WA-Brennluft hinzu.

[0005] Nach dem Brennraumprozess wird das fast ammoniakschlupffreie CO2-Verbrennungsabgas mittels Heißluft-Ventilatoren weiter-transportiert, wenn die Schornsteinzugfunktion nicht funktioniert infolge der CO2-Abgase-Umleitung hin zu den Pflanzen-Algen-Anlagen.

[0006] Entstaubt, entschwefelt, temperiert durch eine Wärme-zu-Strom-Energie-Umwandlungsanlage wird das CO2-Abgas, über Photosynthese sauerstoff(O2)erzeugend, in der Körnerleguminosen-Aufzuchtanlage und in der Algenaufzuchtanlage verwertet.

[0007] Deren Wachstumsprodukte werden weiterverwertet. [0008] Eine CO2-Treibhausgasvermeidung wird erfindungsentsprechend erreicht.

[0009] In den Zeichnungen ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt ein Diagramm mit den Verfahrensschritten, Fig. 2 einen schematischen Ausschnitt aus der Vorrichtung und Fig. 3 eine schematische Darstellung der gesamten Vorrichtung.

VERFAHRENSBESCHREIBUNG

[0010] Wärmeerzeugungsanlagen (WA), betrieben mit kohlenstoffhaltigen Materialien aller Art, verwenden in aller Regel zur Befeuerung die atmosphärische Umgebungsluft, bestehend hauptsächlich aus Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O»).

[0011] Das Ziel, die Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Materialien aller Art in einer WA ohne Stickoxide (NO,) zu erreichen, ist einmal, nur Sauerstoff (O2) (Sauerstoffflaschen) als Verbrennungsluft einzublasen, und ein andermal, vor dem Einblasen der Feuerungsluft den Luftstickstoff (N2) aus der atmosphärischen Umgebungsluft zu entfernen.

[0012] (Ca. 4/5 des Luftvolumens ist Luftstickstoff (N2) und ca. 1/5 des Luftvolumens ist Sauerstoff (O»), der in einer Reaktion mit Kohlenstoff (C) die gewollte Wärme und unter anderen mehrheitlich das Reaktionsprodukt Kohlenstoffdioxid (CO2) erzeugt, das als Treibhausgas unerwünscht ist und daher nicht in die Atmosphäre gelangen soll, und in einer anderen Reaktion mit Stickstoff (N2) im Brennraum das ebenfalls unerwünschte, giftige Stickoxid NO, hervorbringt, das weder in die Atmosphäre noch zu Lebewesen aller Art gelangen soll.)

[0013] Das Absondern des N» aus dem Luftvolumen zur Befeuerung des Brennkessels gelingt gemäß Fig. 1 biotisch durch den Einsatz von Luftstickstoff (N2) bindenden Pflanzen, wie z.B. den Kernleguminosen. In diesen liegt die Eigenschaft, in, durch Knöllchenbakterien (Rhizobium) angeregte Wurzelverdickungen, den Umgebungsluftstickstoff N2 einzutragen und zu speichern. Die Pflanzen und die Bakterien profitieren voneinander. Die N>-Einlagerung in den Wurzeln am Acker machen um 0,5 Tonnen pro Hektar und Jahr aus.

[0014] Mit konstruktiven Maßnahmen als Vorsatz einer Feuerungsanlage lässt sich diese Pflanzeneigenschaft zur Entstickung der Feurungsluft für den Brennraum einer WA nützen, indem die Erzeugungsfläche von Leguminosen vervielfacht wird und durch Optimieren der Entwicklungsmöglichkeit der Körnerleguminosenpflanzen.

[0015] 24 Stunden wachsen sie ohne Erde mittels Flüssigdüngung der Pflanzen samt Freiwurzeln bzw. durch Düngen mittels Sprühnebelbenetzung im Licht mit entsprechendem Wachstum stimulierenden Wellenlängen und gereinigtem CO», als Abgas aus der WA, alles im optimierten Ausmaß.

[0016] In der Hitze des Feuerungskessels werden die molekularen Gase Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2) der zugeführten Verbrennungsluft zu umweltschädigenden, giftigen Stickoxiden (NO -NO,) umgewandelt, die als Luftschadstoffe noch vor Verlassen des Brennraumes durch ein chemotechnisches Verfahren größten-teils entfernt werden. Jedoch aus der Regulierung des Verbrennungsprozesses heraus gelangt verfahrensbedingt immer ein gewisser Anteil von schädlichem Ammoniak (NOs) in den Abgasstrom der Heizanlage. Dieser „Ammoniakschlupf“ genannte Abgasanteil kann nach Verlassen der Wärmeerzeugungsanlage nicht mehr vom klimaschädigenden Treibhausgas Kohlenstoffdioxid (CO») getrennt werden. Wird nun dieses klimaschädliche CO>»-Abgas, statt in die Atmosphäre ausgestoßen, wirtschaftlich verwertet, z.B. in einer CO2-verbrauchenden Algenaufzuchtanlage (Die Algen gedeihen und vermehren sich mit ihrem Chlorophyl, Kohlenstoffdioxid (CO») und Licht in der Photosynthese unter Ausscheiden des für sie selbst schädlichen Stoffwechselprodukts Sauerstoffgas (O»), das daher ausgeleitet wird. Durch „Verfüttern“ des CO» wird eine Klimaschädigung vermieden!), geht gleichzeitig mit dem CO>2- Abgas auch das aufzuchtschädliche Begleitgas, der Ammoniak-schlupf (NHs), in diese Aufzuchtanlage und beeinträchtigt das Gedeihen und die Vermehrung dieser Lebewesen. Diese Beeinträchtigung der Algenaufzucht wird erfindungsgemäß verhindert.

[0017] Der Ammoniakschlupf (NH3) schädigt in zweierlei Weise. Sowohl, wenn er durch den Schornstein zusammen mit dem Klimaschädling CO» in die Atmosphäre gelangt, als auch, wenn der Ammoniakschlupf zusammen mit dem „Algenfutter“ Kohlenstoffdioxid (CO»2) die Algenaufzucht stört und daraus im weiteren eine Klimaschädigung mangels Effizienz dieser Algenaufzucht bewirkt. Denn verminderte Verwertung des zugeleiteten CO» bedeutet Ausleitung des ungenützten CO» in die Atmosphäre. Das alles wird erfindungsgemäß annähernd vermieden, wenn von Haus aus kein oder wenig des ca. 4/5-Luftstickstoff-(N2)-Anteils in den Brennkessel gelangt, bewirkt durch eine ihm vorgeschaltete Vorrichtung, die diesen N2-Atmosophären-Luftanteil verringert oder ausschaltet.

[0018] Das erfindungsgemäße Verfahren, nämlich die Verminderung des Luftstickstoffanteils (N2) an der atmosphärischen Verbrennungsluft einer mit fossilen oder nichtfossilen kohlenstoffhaltigen Materialien befeuerten Wärmeerzeugungsanlage, erreicht dies durch den Einsatz von Körnerleguminosenpflanzen.

[0019] In diesem Vorgang wird Luftstickstoff (N2) aus der atmosphärischen Umgebungsluft entnommen und in den verdickten Knöllchenwurzeln dieser Körnerleguminosen für pflanzeneigene Zwecke in großer Menge eingelagert und damit biotisch eine Fixierung des Luftstickstoffs (N) in den Pflanzenwurzeln bewirkt.

[0020] Der Entzug des Luftstickstoffs (N2) aus der definierten Luftmenge wird erfindungsgemäß so beschrieben, dass die zum Brennkessel zugeführte atmosphärische Luftmenge, durch technische Vorrichtungen eingegrenzt (Endlostunnelröhre), über eine längere Zeit über eine große Menge der im starken Wachstum und Entwicklung befindlichen Körnerleguminosen strömt, die

sich ebenfalls in dieser bestimmten räumlichen Eingrenzung befinden. Die Knöllchenbakterien (Rhizobien), die sich entsprechend den Wachstumsmöglichkeiten der Körnerleguminosen - Wirtspflanzen vermehren, entziehen in steigendem Ausmaß diesem bestimmten, an sie vorbeiströmenden atmosphärischen Luftvolumen den darin enthaltenen Luftstickstoff (N2) (Biologische N2Fixierung genannt), und gleichzeitig veranlassen die Bakterien die Leguminosen zur Bildung von Wurzelverdickungen, in die der Luftstickstoff (N2) für pflanzeneigene Wachstumszwecke eingelagert wird.

[0021] Realistischerweise ist der 4/5-Luftstickstoff(N2)-Anteil des ursprünglichen Luftvolumens dadurch nicht auf Null gegangen, und die Luft für den Heizkessel besteht nicht nur mehr aus dem 1/5-Sauerstoff(O»)-Volumenanteil der ursprünglichen Umgebungsluft. Aber gleichzeitig geben stoffwechselbedingt (Photosynthese) die Körnerleguminosenpflanzen Sauerstoff (O») an die Umgebung ab. Diese Umgebung ist durch das durch technische Maßnahmen eingerichtete und eingegrenzte Volumen für Verbrennungsluft und Körnerleguminosenpflanzen in einem: eine endlose Tunnelröhre. Zusätzlicher, direkt für den Feuerungskessel bestimmter Sauerstoff (O2) kommt stoffwechselbedingt (Photosynthese) auch von einer Algenfarm, die an die WA angeschlossen ist, um von ihr CO» für die Algenaufzucht zu beziehen, und die dadurch gleichzeitig den Treibhausgas-CO»2-Ausstoß in die Atmosphäre vermeiden hilft. Dies ist eine Idealvoraussetzung für eine fast luftstickstoff(N2) freie Verbrennung im Feuerungskessel einer WA, in den kein (bis fast kein) Harnstoff oder Ammoniak zur Neutralisierung bzw. Umwandlung der unerwünscht gebildeten Stickoxide (NO - NO,) eingespritzt werden muss, wie es massiv nach bisherigem Stand der Technik für WA notwendig ist.

[0022] Als Folge der nun (fast) puren Sauerstoffzufuhr aus den vorher genannten drei Quellen für den Brennraum der WA gibt es (fast keinen Ammoniakschlupf mehr (ein eventueller geringer Rest eines Schlupfes ist mit O2-Zugabe eliminierbar), der bisher das bereits von Staub und Schwefel gereinigte Verbrennungsabgas Kohlendioxid (CO) immer gefährlich belastet hat. Das übriggebliebene Kohlendioxid (CO») dient so mittels Photosynthese, anstatt in die Atmosphäre geleitet, einmal als Grundlage für eine Ammoniakschlupf unbeeinträchtigte Aufzucht von Algen in einer Algenfarm, und ein andermal wird es wachstumsfördernd von den Körnerleguminosen aufgenommen und dadurch reduziert und ist auf diese Weise wirtschaftlich als klimaschädigendes Treibhausgas ausgeschaltet.

[0023] Zur Erreichung des Zieles „Vermeidung des CO»-Treibhausgases“ auf wirtschaftlicher Art ergibt sich die Notwendigkeit für die gegenständlichen, zusammenarbeitenden und voneinander abhängigen Erzeugungsanlagen, die jeweilig angefallenen Nebenprodukte möglichst wirtschaftlich zu verwerten. Im Fall der Wärmeerzeugungsanlage (WA) fallen solche in den Nebenanlagen für Entstauben und Entschwefeln der Heizabgase an. Der Hauptteil der Nebenprodukte einer WA, das CO», kann in den zwei Produktionsanlagen für Algen und Körnerleguminosen zum großen Teil wirtschaftlich verwertet werden. Eine Gasflaschenabfüllung nimmt den eventuellen Rest auf für weitere wirtschaftliche Zwecke. Im Fall der Algenfarm wird deren Ausscheidungsprodukt Sauer-stoff (O») entweder durch Verwerten in der WA oder durch Gasflaschenabfüllung für anderweitige wirtschaftliche Zwecke erreicht.

[0024] Im Fall der biotischen N2-Bindung durch Körnerleguminosen ergibt sich die Aufgabe, den Massenanfall von Körnerleguminosenpflanzen und -teilen umweltschonend und wirtschaftlich zu entsorgen, z.B. durch sackweises Abfüllen des kompostierten Humusdüngers mit pflanzenverfügbarem Stickstoff aus den Wurzelknöllchen. Ein anderer Verwertungsstrang ist die Ernte nach Reifung der Körnerleguminose als Verwertung des Strohs als Pellets.

VORRICHTUNGSBESCHREIBUNG

[0025] Um ein bestimmtes atmosphärisches Luftvolumen entsticken zu können, ist gemäß Fig. 2 und 3 erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einer endlosen Tunnelröhre eine gewisse Menge Körnerleguminosenpflanzen samt den Luftstickstoff (N2) speichernden Knöllchenwurzeln angeregt durch Knöllchenbakterien (Rhizobiumarten) mit einer gewissen Menge atmosphärischer Umgebungsluft zusammengeführt wird. In dieser Tunnelröhre befinden sich schmale Wannen 6 aus

Stahlgeflecht bzw. Drahtkörbe, in denen die Leguminosenpflanzen erdlos eingesetzt sind.

[0026] Diese Wannen 6 sind so dicht wie möglich hintereinander gereiht und sind jeweils an ihren Schmalseiten über Trapeze oder Dreiecke an einer endlosen, mehrfachgliedrigen Zahnradkette 7 aufgehängt und werden daran durch eine Endlos-Tunnelröhre gezogen. Die Breite der Wannen 6 ist wesentlich bestimmt vom Radius der Umlenkzahnräder 2. Sie heben oder senken von einer schrägen Etage zur anderen die Pflanzenwannen, die an der Zahnradkette 7 befestigt sind und von dieser mitgezogen werden.

[0027] Die Dreiecks- oder Trapezaufhängungen 5 sind an den schmalen Wannenenden befestigt und am oberen Ende mit mehreren Tragrollen 3 bestückt und durch Distanzstangen zwischen den beiden Aufhängungen stabilisiert. Gegen Durchhängen haben die Wannen 6 an der Unterseite Stützräder, die auf entsprechend verstärkten Bahnen des Tunnelröhrenblechs laufen. Die Tunnelröhre ist in Serpentinen übereinander höher führend in Lagen bzw. Etagen so zueinander geneigt, dass überschüssiger Düngersprühnebel oder andere Flüssigkeiten ablaufen können. Mehrere Arbeit- und Sicherheitsluken mit Türen als Zugang zum Inneren hat jede schräge Etage der Tunnelröhre.

[0028] Die im Querschnitt rechteckig ausgeführte Tunnelröhre hat hoch innen an ihrer Schmalseite Tragschienen 8 befestigt, über die Mehrfachtragrollen 3 bewegt werden, die an den oberen Enden der Dreieck- oder Trapezaufhängungen 5 der Stahlgeflechtwannen 6 montiert sind. Das obere Ende der Aufhängungsgeometrie ist auch der Ort der Befestigung für die endlose Zahnradkette, die die Aufhängungsvorrichtung samt Wannen weiter zieht.

[0029] Die Tragrollen 3 fädeln immer neu ein bzw. werden jeweils neu auf die folgenden Tragschienen 8 im Zuge des Wechsels der Leguminosenwannen von einer Etage der Tunnelröhre in die nächste mit Hilfe von Umlenkzahnrädern 2 aufgesetzt. Diese sind am Ende und am Anfang einer Serpentinenschleife der Tunnelröhre angebracht und bringen den mit allen Zahnrädern synchronisierten Zahnradantrieb 4 auf die endlose, mehrfachgliedrige Zahnradkette 7. Die Tunnelröhre hat eine entsprechende, rechteckige Querschnittsweite, so dass durch sie ohne großen Druck eine gewisse Menge Atmosphärenluft 10 (freie Moleküle H2, 0») die zur Tunnelröhren quer geführten, hängenden, mit von klein auf bis zu ausgewachsenen Körnerleguminosen befüllten Wannen 6 bzw. Körbe umspülen kann. Körnerleguminosenpflanzen und Luft 10 bewegen sich in der Tunnelröhre entgegengesetzt, um eine gleichmäßige Entstickung der leicht turbulent strömenden Atmosphärenluft 10 und zugleich eine gleichmäßige Anreicherung der Wurzelknöllchen der Leguminosen mit eingelagertem Stickstoff (N») zu erreichen.

[0030] Fast die gesamte endlose, zum Teil gewundene Tunnelröhre ist der Ort, an dem sich der Entzug des Luftstickstoffanteils (N2) aus der Tunnelröhre-Atmosphärenluft 10 durch die Körnerleguminosenpflanzen ereignet, die in hintereinander, quer zur Bewegungsrichtung rollenden Wannen 6 gedeihen.

[0031] Die Tunnelröhre ist endlos und gefaltet in auf- und später auch absteigenden, mehrlagig übereinander gelegten Tunnelröhrenabschnitten bzw. -schleifen, die durch Bögen bzw. Knie 1 im Tunnelröhrenquerschnitt miteinander verbunden sind. Diese Tunnelröhrenabschnitte oder schleifen 9 oder -schenkel 9 gehen serpentinenartig hin und her, und stehen zueinander in einem gewissen Neigungswinkel, und sind geordnet in einer Ebene streng übereinander ausgerichtet.

[0032] Der Neigungswinkel der Tunnelröhrenschenkel 9 zueinander bestimmt sich aus der Notwendigkeit, dass Flüssigkeiten, wie z.B. überschüssige, abtropfende Sprühnebeldüngung, Spülflüssigkeit etc., durch aufstellbare Falze zur Seite abfließen können aus den serpentinenhaft mehrlagig übereinander getürmten Tunnelröhrenschleifen 9. Sie sind bis zu einer erforderlichen Höhe in einer Gruppe bzw. zu einem Abschnitt zusammengefasst.

[0033] In ihnen befinden sich die parallelen endlosen Mehrgliederketten 7 samt den anderen Transportvorrichtungen, das sind die Wannen 6, das sind die beidseitig angeordneten Zahnräder in den Tunnelröhrenknien 1 als Wendepunkte der Schleifen 9 der Tunnelröhre und die Tragschienen 8 an den Tunnelröhreninnenwänden, über die die Leguminosenpflanzen in den Stahlgeflechtwannen 6 gegen das anströmende Luftvolumen 10 gezogen werden.

[0034] Die Tunnelröhrenschenkel oder -schleifen 11 dieser ersten Gruppe sind gemäß Fig. 3 als ein Abschnitt zusammengefasst und gehen weiter mit einem waagrechten Verbindungsstück, mit gewissem Abstand zur nächsten, benachbarten zweiten Gruppe von Tunnelröhrenschenkel bzw. -schleifen 11, die nun absteigend, zueinander in einem bestimmten Winkel stehend, streng übereinander in einer senkrechten Ebene angeordnet sind, und in denen die Transporteinheiten ebenso absteigend funktionieren wie in den vorherigen aufsteigenden Schleifen 11 der Tunnelröhre.

[0035] In der untersten Etage dieser zweiten Tunnelröhrengruppe bzw. -abschnitt angelangt, führt deren unterste Tunnelröhrenschleife 12 zurück in Richtung der ersten Tunnelröhrengruppe, jedoch vorbei am Beginn des untersten Tunnelröhrenschenkel bzw. -schleife 11 der ersten Tunnelröhrengruppe bzw. des ersten Tunnelröhrenabschnitts.

[0036] Tunnelröhrenschenkel bzw. -schleifen 13 bilden in einer lotrechten Ebene bzw. senkrechten Wand, parallel hinter dieser ersten Tunnelröhrengruppe bzw. -abschnitt im notwendigen Abstand eine dritte, parallele Tunnelröhrengruppe bzw. einen Tunnelröhrenabschnitt. Wieder bilden in einer lotrechten Ebene bzw. senkrechten Wand, in einem gewissen Winkel zueinander angeordnet, die Tunnelröhrenschenkel bzw. -schleifen 13, durch entsprechende Knie verbunden, aufsteigend eine dritte Tunnelröhrengruppe bzw. Tunnelröhrenabschnitt mit dem innenliegenden, endlosen Transportsystem samt gegenströmendem Luftvolumen, das bereits durch die Körnerleguminosenpflanzen an Stickstoffvolumen abgenommen und durch eine weitere Funktionalität der Pflanze, der Photosynthese, an Sauerstoffvolumen zugenommen hat. Diese dritte Tunnelröhrengruppe bzw. dritter Tunnel-röhrenabschnitt geht wiederum in eine vierte, dicht parallel zur zweiten über, wie vorher die erste in die zweite Gruppe bzw. Abschnitt übergegangen ist.

[0037] Die Tunnelröhrenschleifen 14 der vierten Tunnelröhrengruppe bzw. -abschnitts sind absteigend angeordnet, wieder mit demselben bestimmten Winkel der Röhrenschenkel bzw. -schleifen zueinander ausgerichtet, wieder mit denselben endlos fortführenden, innenliegenden Transporteinheiten ausgestattet wie bei den bisherigen.

[0038] Die zweite lotrechte Ebene bzw. senkrechte Wand der dritten und vierten Tunnelröhrengruppen bzw. Tunnelröhrenabschnitts ist analog aufgebaut zur ersten, lotrechten Ebene bzw. senkrechten Wand der ersten und zweiten beschriebenen Gruppe bzw. Abschnitts, und sind parallel dicht nebeneinander angeordnet. Eine weitere Verlängerung oder Erweiterung des endlosen Transporttunnelsystems erfordert, dass wiederum der unterste Tunnelröhrenschenkel bzw. schleife 14 der vierten Tunnelröhrengruppe bzw. -abschnitts zurück in Richtung der untersten Tunnelröhrenschleife bzw. -schenkel 13 der dritten Tunnelröhrengruppe bzw. -abschnitts, jedoch eng vorbei an dieser bzw. diesem geführt wird. Gleichsam in einer S-Kurve wird die Verbindung der zwei untersten Tunnelröhrenschleifen bzw. -schenkel 14 der vierten und kommenden fünften Tunnelröhrengruppe bzw. -abschnitts geführt. Die Bildung einer fünften Tunnelröhren-gruppe bzw. abschnitts parallel neben der dritten bzw. des dritten ist damit erreicht. Die Bildung der sechsten, Tunnelröhrengruppe bzw. -abschnitts mit wieder einem untersten Tunnelröhrenschenkel bzw. -schleife 16 folgt notwendigerweise der fünften Tunnelröhrengruppe bzw. Tunnelröhrenabschnitts. Diese Bildung von Transporttunnelröhrengruppen bzw. -abschnitten in Höhe und Länge wird solange weiter geführt, bis in der Endlostunnelröhre die benötigten Hektarflächen von Körnerleguminosen zur Entstickung der Verbrennungsluft für die Brennkammer der WA erreicht sind.

[0039] Die Funktion des Endlostransportsystems in den Tunnelröhrenabschnitten mit seinen Komponenten ist dadurch erreicht, dass vom Ende des letzten, d.h. untersten Tunnelröhrenschenkels bzw. -schleife 18 der letzten Tunnelröhrengruppe bzw. -abschnitts ein direkter Anschluss zum Anfang des ersten, d.h. untersten Tunnelröhrenschenkels bzw. -schleife 11 der ersten Tunnelröhrengruppe bzw. -abschnitts hergestellt ist. Es kreuzen sich daher alle untersten Tunnelröhrenverbindungen zwischen den Tunnelröhrengruppen bzw. -abschnitten mit der Verbindung zwischen dem letzten, untersten Tunnelröhrenschenkel bzw. -schleife 18 der letzten Tunnelröhrengruppe bzw. -ab-schnitts und dem ersten, untersten Tunnelröhrenschenkel bzw. schleife 11 der ersten Tunnelröhrengruppe bzw. -abschnitts.

[0040] Damit in dem langen Transport- und Entstickungssystem eine gleichmäßige, leicht wirbelnde Luftbewegung um die Körnerleguminosen, die den Luftstickstoff mittels Knöllchenbakterien aus der Umgebungsluft entziehen, aufrechterhalten bleibt, ist einerseits kontinuierliches Einblasen von Atmosphärenluft an einer bestimmten Stelle als Schleuse in das Tunnelröhrensystem und andererseits stetes leichtes Weiterblasen des Tunnelluftvolumens mittels vieler, geeigneter, optimal gesetzter Luftturbinen im Inneren des Tunnelröhrensystems erforderlich.

[0041] Die stete Zufuhr der Luft für den Brennraum der WA, nun durch die Körnerleguminosenbehandlung im Idealfall gänzlich ohne Anteile von Stickstoff (N2), vermehrt um den von den Körnerleguminosenpflanzen nach der Lebensart von Grünpflanzen durch Photosynthese erzeugten Luftsauerstoff (O2), erfolgt an einer bestimmten Stelle der Tunnelröhre ebenfalls als Schleuse. Diese Stelle ist konstruktiv so gestaltet, dass das für die Beschickung des Brennraumes schon bestaufbereitete Verbrennungsluftvolumen (kein oder fast kein N2, und nur noch O>» aus dem Leguminosenpflanzenwachstum und dem am Ende der Atmosphärenluftaufbereitung übriggebliebenen 1/5-Atmosphärenluftanteil) zur Gänze, möglichst ungemischt in die WA eingeblasen wird.

[0042] Das stete Endlostransportsystem in der Tunnelröhre mit der Bewegung der Wannen funktioniert trotz Schleusen uneingeschränkt weiter.

[0043] Auch im Bereich des Atmosphärenlufteinlasses ist etwas konstruktive Gestaltung gefordert. Auf der Transportstrecke zwischen dem Lufteinlass und -auslass braucht es keine hermetischabschließende Tunnelröhre. Hier befinden sich Vorrichtungen für die Wannenzufuhr und Wannenentnahme, hier werden im großen Stil die Wannen 6 mit den erfolgreich eingesetzten Körnerleguminosen aus dem Endlostransportsystem zur weiteren Verwendung entnommen, und die Wannen mit den jungen, zum stürmischen Wachstum bereiten Körnerleguminosenpflanzen in das Endlostransportsystem eingeklinkt.

[0044] Da in der Photosynthese durch das Zellchlorophyll der Grün-pflanzen mit Hilfe von Licht und Kohlendioxid (CO>») die benötigten Energieträger (Kohlehydrate > Wachstum) hergestellt werden, ist es hilfreich für das Wachstum der Körnerleguminosen, somit hilfreich für die Entstickungsleistung dieser Pflanzen, d.h. Entzug des molekularen Stickstoffs (N2) aus der atmosphärischen Umgebungsluft, in diese Luft ein gewisses Quantum an CO» einzubringen. Soviel, dass in diesem Luftgemisch nach Durchlaufen der Endlostunnelröhre vor Einspeisung in die Brennkammer kein CO» mehr in der Feuerungsluft zu finden ist (im Gegenstromverfahren steter CO2-Wachstumsverbrauch durch die mit geeigneter Lichtwellenlänge intensiv beleuchteten grünen Leguminosenpflanzen, wenn zeitgleich das Entsticken (N»2) dieses Luftvolumens mittels Knöllchenbakterien erfolgt, die an Körnerleguminosenpflanzen Wurzelknöllchen zur Fixierung von Luftstickstoff (N2) ausbilden).

[0045] Somit funktioniert dieser Entstickungskomplex, der WA vorgeschaltet, auch als CO»-Treibhausgassenke und vermindert den CO>-Ausstoß in die Atmosphäre. Zusammen mit der CO>Verwertung durch die Photosynthese in einer zugeschalteten Algenfarm, auch eine Treibhausgassenke, gelingt die Vermeidung des CO>»-Treibhausgasausstoßes einer WA.

[0046] Dieses Kohlenstoffdioxid (CO2) kommt industriell entstickt, entstaubt und entschwefelt, ursprünglich auch anhaftend mit einem Ammoniakschlupf, der aber erfindungsgemäß mit dem der WA vorgeschalteten erfindungsgemäßen Entstickungsverfahren gegen Null gedrückt ist, als heißes Verbrennungsabgas aus dieser WA.

[0047] Das gelingt durch zwischengeschaltete Heißluftventilatoren, die dann nötig sind, wenn die WA-Heißabgase nicht durch den Luftdruckunterschied an hohen Schornsteinen abgesaugt werden (Schornsteinzug), weil die WA-Abgase nicht mehr in die Atmosphäre gelangen durch Nutzung in angeschlossenen biotischen Anlagen. Eine gute Temperierung des CO»2-Abgases für einen gedeihlichen Wuchs und der damit einhergehenden optimalen Stickstoffbindung (N2) der Leguminosenpflanzen ist durch eine den biotischen Nutzanlagen vorgeschaltete, Abgaswärmeenergie der WA in Drehenergie - Elektroenergie umwandelnde Maschine hergestellt (z.B. Stirlingmotor plus E-Generator, der für eine gewählte Temperierung des Kohlenstoffdioxids (CO») als Grundlage einer Photosynthese in einer Algenfarm verwendet wird. Diese Algenfarm samt dieser

Abgasenergie wandelnde Maschine stellt eine CO2-Treibhausgassenke dar und trägt zur Verminderung das CO»-Treihausgasausstoßes bei).

[0048] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Minderung des Luftstickstoffanteils an der Verbrennungsluft einer WA bringt es mit sich, dass große Pflanzenmassen anfallen und bewegt werden.

[0049] Zu den notwendigen Gebäuden für die Unterbringung dieser er-findungsgemäßen Vorrichtungen (komplexer endloser Gliederkettentransport von Stahlgeflechtwannen in Tunnelröhrengruppen bzw. -abschnitten für die Entwicklung der Körnerleguminosen mit ihrer Luftstickstoffbindung zur Erzeugung von stickstoffarmer Brennkesselheizluft, daneben Maschinenanlage zur Umwandlung von Wärmeenergie in Elektroenergie, und im weiteren Sinn die Anlage zur Algenzüchtung) sind entsprechende, befestigte Freiflächen für den Innenverkehr und Freilandlagerungen, Lagerhallen für sensible Wirtschaftsgüter, Ersatz- und Vorratsteile, Verkehr- und Transportmittel vorgesehen.

[0050] Insbesondere sind stabile Lager- und Verarbeitungshallen rund um die WA für die Erzeugung, Manipulierung, Wannenbefüllung und -entleerung, Lagerhaltung von Jung- und Altleguminosen-pflanzen, Kompostierung und Erzeugung von Stickstoffkomposterde samt deren Einsackung und Verkauf vorgesehen. Wenn die Körnerleguminosen zur Reifung der Körner gebracht werden sollen, ergibt das ein weiteres ökonomisches Geschäftsfeld und einen Lagerhallenbedarf.

[0051] Das nicht freiwillige, auferlegte Vorhaben, die Treibhausgase, insbesondere das Kohlenstoffdioxid (CO»2) einer WA, nicht in die Atmosphäre auszustoßen, erfordert ein Umlenken in eine ökonomische Weiterverwendung und bringt es mit sich, dass eine WA zwingend mit bisher fremden Wirtschaftszweigen in einem nach-haltig zu betreibenden Mehrinteressensbetrieb technologisch neu und wirtschaftlich ausgeglichen betrieben wird.

[0052] Es ist somit ein Verfahren zur Ausschaltung des Ammoniakschlupfes beim Verbrennen von kohlenstoffhaltigen Materialien in einem Heizkessel einer Wärmeerzeugungsanlage (WA) mit dem Ziel der Vermeidung des CO>2-Treibhausgasausstoßes aufgezeigt, bei welchem in einer agrarindustriellen Körnerleguminosen-Aufzuchtanlage die darin verwendete Atmosphärenluft, - vorgesehen als Verbrennungsluft für die nachgeschaltete WA, mit den molekularen ca. 4/5 Stickstoff(N2)-Luftvolumenanteilen und molekularem ca. 1/5- Sauerstoff(O»)-Luftvolumenanteil -, die 4/5-N2-Luftvolumenanteile durch die Stickstoffixierung der Körnerleguminosenpflanzen im Verein mit Knöllchenbakterien soweit verliert, dass idealerweise nur der übriggebliebene 1/5-O»-Volumenanteil in den Feuerraum zur Verbrennung des Heizkohlenstoffes gelangt, und somit im heißen Brennraum kein oder sehr wenig N2-Luftvolumenanteil vorhanden ist. Dadurch braucht es keine oder nur geringfügige, herkömmliche Maßnahmen zur Entfernung von gebildeten Stickoxiden durch Ammoniak- oder Harnstoffgabe. Daraus folgend gibt es keinen oder einen sehr geringen Ammoniakschlupf, welcher additiv zur Gänze entfernt werden kann.

[0053] Ferner ist somit auch eine Vorrichtung zur Ausschaltung des atmosphärischen Luftstickstoffs in einer Körnerleguminosen-Aufzuchtanlage für ein ammoniakschlupffreies WA-CO»-Abgas gezeigt, wobei viele große, drahtgeflochtene, rechteckige Wannen, an ihren beiden Schmalseiten an zwei parallelen, endlosen Mehrfachgliederketten befestigt, dicht hintereinander durch eine Endlostunnelröhre befördert werden.

[0054] Die in den vielen Wannen gepflanzten Körnerleguminosenpflanzen sind erdlos gehalten, jedoch sprühnebelgedüngt und nach Maßgabe beleuchtet und werden gegen eine anströmende atmosphärische Umgebungsluft gezogen. Es wird ihnen stetig im Optimalfall jeglicher Stickstoff durch die Leguminosenpflanzen entzogen. Zu einer Vervielfachung der Leguminosenanbaufläche ist diese Endlostunnelröhre, samt den in ihrem Inneren an Mehrfachgliederketten aufgefädelten Wannen, serpentinenhaft, im geringen Winkel zueinander, ansteigend, in mehreren einzelnen, sehr langen Schleifen mit Knien als Wendepunkte bis zu einer erforderlichen Höhe übereinandergelegt.

[0055] Anschließend geht dieser Abschnitt der Endlostunnelröhre in einen mit einem gewissen Abstand gegenüberliegenden Abschnitt über, der in Schleifen stetig absteigend, in der gleichen

Weise gebaut wie der aufsteigende Abschnitt, wieder zur unterstenTunnelröhrenetage zurückführt.

[0056] Es sind alle aufsteigenden als auch alle absteigenden Tunnel-röhrenschleifen jeweils als Abschnitte zusammengefasst, die wiederum beide zusammen als eine senkrechte Vorrichtungswand betrachtet werden.

[0057] Alle geschaffenen Einheiten im Zusammenhang mit der Aufzuchtanlage sind statisch sicher für einen langen Gebrauch ausgelegt.

[0058] Zu einer weiteren erforderlichen Vervielfachung der Anbaufläche von Leguminosen stehen mehrere dieser Vorrichtungswände von Tunnelröhrenschleifen samt innenliegendem Körnerleguminosen-Transportsystem parallel gestaffelt hintereinander, wobei die Endlostunnelröhre nahtlos von einer Vorrichtungswand zur nächsten geführt ist.

[0059] Für die Endlosigkeit der Tunnelröhre ist der Anschluss vom Ende der letzten Schleife der letzten Vorrichtungswand hin zum Beginn der ersten, untersten Schleife der ersten Vorrichtungswand der Tunnelröhre als ununterbrochen gestaltet.

[0060] Damit Körnerleguminosen sich bestens entwickeln, kommt zur leicht turbulent bewegten Umgebungsluft in der Tunnelröhre, hervorgerufen durch punktuell eingesetztes Gebläse und Sprühnebeldüngung, noch reines, ammoniakschlupffreies, durch eine Wärme-DrehenergieStrom-Umformanlage temperiertes WA-CO2-Abgas und erforderliches, angepasstes Licht in die Endlostunnelröhre hinein, um mit dem Zellchlorophyll der Leguminosen eine optimale Photosynthese zu erwirken unter Abgabe von Sauerstoff, der zusätzlich zum in der Endlostunnelröhre vorhandenen 1/5-Sauerstoffvolumenanteil zur Steigerung der Verbrennung in der Brennkammer zugeführt wird.

[0061] Das Transportsystem in den langen schrägen Schleifen bzw. Schenkel der Endlostunnelröhre mit den parallelen, endlosen Mehrfachgliederketten, an denen die beidseitigen Trapezbzw. Dreieckaufhängungen der Leguminosenwannen befestigt sind, und an denen wiederum Rollen befestigt sind, die über an den Tunnelröhren-Innenwänden befestigten Schienen laufen, wird angetrieben durch untereinander synchron laufende, parallele, elektrisch angetriebene Umlenkzahnräder, die an der Tunnelwand befestigt sind, nicht miteinander fix verbunden sind, und um die die Endlosgliederketten geführt sind.

[0062] Die Umlenk-Antriebzahnräder sind an den jeweiligen Wendepunkten der in einem gewissen Winkel zueinander stehenden Endlostunnelröhrenschleifen positioniert und heben die Leguminosen-wannen hintereinander von einer schrägen Ebene in die nächste.

[0063] Die Schräge der Schleifen lässt Spülungen zu und Flüssigkeiten durch aufstellbare Falze zur Seite ablaufen.

[0064] Die Endlostunnelröhre hat einen rechteckigen Querschnitt mit Raum für die Umspülung der Wannenpflanzen mit Tunnelröhren-Atmosphärenluft und Düngungssprühnebel und zugeführtem CO2 als WA-Abgas für den Vorgang des Pflanzenwuchs und des gleichzeitigen Stickstoffentzuges über die ganze für die Stickstoffbindung benötigte Länge der Endlostunnelröhre.

[0065] Diese Endlostunnelröhre hat eingefügte Schleusen, über die einerseits die Wannen mit gereiften Leguminosen entnommen und andererseits die mit Jungleguminosen befüllten Wannen hinzugefügt werden, und weiters Schleusen für Gasauslass und Gaseinlass, aus denen einerseits die entstickte Atmosphärenluft, also nahezu nur Sauerstoffluft, und zusätzlicher, durch Photosynthese generierter Sauerstoff zur Brennkammer der WA abgeführt wird, als auch andererseits die atmosphärische Umgebungsluft und Ammoniakschlupf unbelastetes CO2-WA-Abgas am Beginn der Entstickung zugeführt wird.

[0066] Bei einem besonderen Verfahren werden die ammoniakschlupffreien Verbrennungsabgase durch eine dem Brennraum nachgeschaltete Heißabgas-Absaugvorrichtung zügig weiterbefördert, wenn kein Schornsteinzug mangels Unterdruck einsetzbar ist, weil diese Gase anderen Anlagen in etwa gleicher topografischer Höhenlage zugeführt werden, damit eine nachgeschaltete, entsprechend ausgerüstete Vorrichtung diese Heizabgase entstaubt, und damit weiters eine

nachgeschaltete, entsprechend ausgerüstete Vorrichtung diese Heizabgase entschwefelt, und damit weiters eine nachgeschaltete, entsprechend ausgerüstete Wärmeenergie-zu-Drehenergiezu-Stromenergie-Umwandlungsanlage (z.B. Stirlingmotor mit angeschlossenem E-Generator) dieses jetzt behandelte Heizabgas, sonst klimagefährdende Treibhausgas CO», für einen nachgeschalteten Körnerleguminosenpflanzen-Vermehrungsbetrieb und/oder eine nachgeschaltete Algenfarm, unbeeinträchtigt durch Ammoniakschlupf, temperiert zur weiteren Verwendung zur Verfügung stellt.

Schließlich ist somit ein Verfahren gezeigt, bei welchem das aus einer kohlenstoffverbrennenden WA stammende, klimaschädigende Treibhausgas CO», vom Ammoniakschlupf befreit, nicht in die Atmosphäre gelangt, sondern in angeschlossenen Anlagen Lebewesen vermehrend eingesetzt wird, weil diese mittels Photosynthese aus Licht, Zellchlorophyll, temperiertem Wasser und CO» in der Lage sind, sich zu vermehren (z.B. Grünalgen, Körnerleguminosen) und deren Produkte verwertbar sind. CO» verbrauchend vermindern diese Organismen in diesen Anlagen den Treibhausgas-CO»2-Ausstoß, in weiterer Folge erzeugen sie in diesen Anlagen organismenbedingt Sauerstoff (O»), der verwertbar ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Knie der Endlostunnelröhre

2 Umlenkzahnrad, für synchronisierten Antrieb der Gliederketten

3 Mehrfachtragrollen, befestigt an Gliederketten

4 Einzel-E-Antrieb des Umlenkzahnrades, befestigt an der Wand, im Gleichlauf mit allen anderen Zahnrädern

5 Dreieck- oder Trapezaufhängung der Wannen

6 Drahtwannen für die Körnerleguminosen

7 Mehrfachgliederkette

8 Tragschiene mit Wandbefestigung

9 Tunnelröhrenschenkel bzw. -schleife mit Neigungswinkel zueinander 10 Atmosphärische Umgebungsluft, strömend in der Tunnelröhre

E1= 1.lotrechte Ebene bzw. 1. senkrechte Wand, gebildet von den Tunnelröhren (TR)schleifen bzw. Tunnelröhrenschenkel der 1. und 2. Gruppe bzw. Abschnitt

E2= 2, lotrechte Ebene bzw. 2. senkrechte Wand, gebildet von den TR-Schleifen bzw. TR-Schenkel der 3. und 4. Gruppe bzw. des 3. und 4. Abschnitts

E3= gebildet analog E 1 oder E 2

E4= gebildet analog E 1 oder E 2

K1= Knie der Schleifen bzw. Schenkel der 1. Gruppe bzw. des 1. Abschnitts

K2= Knie der Schleife bzw. Schenkel der 2. Gruppe bzw. des 2. Abschnitts

K3= analog K1 oder K2

K4= analog K 1 oder K2

11= TR-Schleife bzw. TR-Schenkel der 1. Gruppe 12= TR-Schleife bzw. TR-Schenkel der 2. Gruppe 13= TR-Schleife bzw. TR-Schenkel der 3. Gruppe usw. bis

18 = TR-Schleife bzw. TR-Schenkel der 8. Gruppe

Claims (5)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Vermeidung eines Ammoniakschlupfes in einer Wärmeerzeugungsanlage (WA) mit einer Endlostunnelröhre, in welcher sich atmosphärische Umgebungsluft (10) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass in der Endlostunnelröhre Wannen (6) in einer in eine vorbestimmte Richtung bewegbaren Aufhängung angeordnet sind, wobei die Wannen Kulturen von luftstickstoffbindenden Pflanzen tragen, und wobei die Endlostunnelröhre einen Gaseingang für die Umgebungsluft und einen Gasausgang für Luft, die als Verbrennungsluft einer Wärmeerzeugungsanlage (WA) zuführbar ist, aufweist, die derart angeordnet sind, dass ein Gasstrom in zu den Wannen (6) entgegengesetzter Richtung innerhalb der gesamten Endlostunnelröhre errichtbar ist, und wobei der Gasausgang mit einem Verbrennungslufteingang einer Wärmeerzeugungsanlage verbindbar ist.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass luftstickstoffbindende Pflanzen zumindest teilweise Körnerleguminosen sind.

3. Wärmeerzeugungsanlage (WA) mit einem Lufteinlass für Verbrennungsluft sowie mit einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, deren Gasausgang mit dem Lufteinlass verbunden ist, wobei die Wärmeerzeugungsanlage (WA) einen Verbrennungsgas-Ausgang aufweist, an welchem ein Stirlingmotor mit E-Generator angeschlossen ist.

4. Verfahren zur Vermeidung des Ammoniakschlupfes in einer Wärmeerzeugungsanlage (WA)

mit den Schritten

- Zuführen von für eine WA vorgesehene Verbrennungsluft in Form von Umgebungsluft (10) zu einer Kultur von stickstoffbindenden Pflanzen, welche sich in einer Endlostunnelröhre befindet,

- Bewegen der Kultur von stickstoffbindenden Pflanzen durch die Endlostunnelröhre in zur Bewegungsrichtung der Umgebungsluft (10) entgegengesetzter Richtung,

- Entnahme der von Stickstoff befreiten Verbrennungsluft daraus und Zuführen zur WA,

- Zuführen der Abgase der WA in eine Algenaufzucht zur Bindung von CO».

5. Verfahren nach Anspruch 4, mit den weiteren Schritten - regelmäßige Entnahme der Pflanzen und/oder Algen samt Wannen, - Ersetzen der entnommenen Biomasse durch neue stick stoffbindende Pflanzen und/oder Algen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen