DE102006037000A1 - Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen aus Verbrennungsvorgängen in Öfen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen aus Verbrennungsöfen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine diesbezügliche Vorrichtung zu schaffen, mit der eine weitgehend vollständige Filterung umweltrelevanter Schadstoffe aus dem Abgasstrom von Öfen erreicht wird. Die Aufgabe wird gelöst, indem die Vorrichtung eine Vorreinigungsanlage und eine Filtereinheit aufweist, wobei die Vorreinigungsanlage an das Abgaseinzugsrohr (7) eines Ofens luftdicht angeflanscht wird und in Strömungsrichtung nach dem Abgaseinzugsrohr (7) einen ersten Verteilungsraum (8) für Abgas, einen ersten Wärmetauscher (9), einen zweiten Verteilungsraum (10) für Abgas, einen zweiten Wärmetauscher (11) und eine Dusche (12) zum Besprühen der beiden Wärmetauscher (9; 11) mit Wasser aufweist, wobei dem nach der Dusche (12) angeordneten Übergangsbereich von Vorreinigungsanlage zur Filtereinheit ein Sauglüfter (13) zugeordnet ist und wobei die Filtereinheit,ung eine Vielzahl von Filterkammern (20-34) mit jeweils spezifischen Filtermaterialien aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen aus Verbrennungsvorgängen in Ofen, wobei die Vorrichtung mindestens eine vom Abgas durchströmbare Baugruppe mit Filtermaterial zur Abtrennung von Schadstoffen aus dem Abgasstrom aufweist.
- Es ist allgemein bekannt, den Abgasstrom von Feuerstätten zu filtern. Dabei werden aus dem Abgas von Ofen und ähnlichen Objekten verschiedenartige Partikel ausgefiltert, um die Belastung mit Feinstaub zu reduzieren. Die bisher bekannten technischen Lösungen zur Abgasreinigung sind jedoch nur bedingt geeignet, um die zunehmend höheren gesetzlichen Vorgaben zum Filtern von Umweltgiften aus dem zu verbrennenden Material zu erfüllen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine weitgehend vollständige Filterung umweltrelevanter Schadstoffe aus dem Abgasstrom von Ofen erreicht wird.
- Diese Aufgabe wird mit den technischen Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, deren technische Merkmale und vorteilhaften Wirkungen in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.
- Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Abgase eines Verbrennungsofens auf kürzestem Weg (ca. 15 cm) in eine Vorreinigungsanlage gesogen. Die Abgase durchströmen zwei hintereinander angeordnete Lamellen-Wärmetauscher, die von oben mit Wasser geduscht werden. Dieses Wasser läuft durch tausende kleine feine Lamellen nach unten in ein Wasserauffangbecken. Die in Gegenrichtung zum Wasser strömenden Abgase müssen ebenfalls diese tausende kleinen feinen Lamellen überwinden. Bei diesem zwangsläufig wirkenden Vorgang werden die Schwerstoffe der Abgase vollständig (100%) aus dem Abgas heraus gewaschen. Dabei erwärmt sich auch das in das Schmutzwasserauffangbecken laufende Wasser. Im Schmutzwasserauffangbecken ist ein Schmutzabweisblech angeordnet, hinter dem sich ein weiterer Wärmetauscher befindet. Dieser Wärmetauscher nutzt die Wärme des herab gelaufenen Wassers und beschickt mit der gewonnenen Wärme einen Vorpuffer für den Brauchwasserpuffer. Somit wird der Brauchwasserpuffer in vorteilhafter Weise mit erwärmtem Wasser anstellen von kaltem Wasser beschickt. Dadurch wird die Aufheizzeit des Brauchwasserpuffers wesentlich verkürzt. Weiterhin bleibt das Duschwasser relativ kühl. Folglich können die Abgase so gekühlt werden, dass sie temperaturseitig deutlich unter dem Flammpunkt eines in Strömungsrichtung folgenden Ölfilters bleiben. Nachdem die bereits etwas abgekühlten Abgase die Vorreinigungsanlage durchströmt haben, werden sie durch eine Filtereinheit geführt. Diese Filtereinheit besteht aus einer Vielzahl von Filterkammern mit spezifisch ausgewählten Filtermaterialien. Beim Durchströmen dieser Filterkammern werden die Abgase von verschiedenartigen Schadstoffen gereinigt und schließlich mit annähernder Außentemperatur an die Umwelt abgegeben.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung filtert eine Vielzahl von Schadstoffen aus den Abgasen des zu verbrennenden Materials. Diese Vorrichtung ist sowohl für konventionelle Brennstoffe wie Gas, Öl, Holz oder Kohle als auch für Problemstoffe wie brennbaren Müll, Teerpappe oder Plastik geeignet. Neben der Abgasreinigung ist auch eine Leistungssteigerung des jeweiligen Ofens um etwa 20% bis 30% möglich. Dies wird erreicht, indem fast die gesamte Abgashitze durch drei Wärmetauscher abgefangen und in zwei verschiedenen Puffern gespeichert wird. Weiterhin kann durch die Zuordnung dieser Vorrichtung an einen Ofen der bisher notwendige Kamin oder Schornstein entfallen. Schließlich wird durch die erzielte Abgasreduzierung nahezu jeder Ofen unter Beachtung der aktuellen gesetzlichen Vorgaben als schadstoffarme Feuerstätte förderfähig, wobei sich insbesondere Vorteile bei einer Umrüstung von älteren Öfen ergeben.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
- Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Vorreinigungsanlage und aus einer Filtereinheit. Der konkrete Aufbau dieser beiden Hauptbaugruppen ist aus der Zeichnung in Verbindung mit der Bezugszeichenliste ersichtlich. Nachfolgend wird insbesondere die im Rahmen der Erfindung wesentliche grundsätzliche Funktionsweise der Vorrichtung erläutert.
- Die Vorreinigungsanlage wird an das Abgaseinzugsrohr
7 eines Ofens luftdicht angeflanscht. Die aus dem Abgaseinzugsrohr7 einströmenden Abgase werden mit einem Saugventilator13 durch zwei Lamellen-Wärmetauscher9 und11 gesogen. Zwischen den Wärmetauschern9 und11 ist ein Verteilungsfreiraum10 ausgestaltet. Somit können sich die Abgase nach dem Verlassen des ersten Wärmetauschers9 gleichmäßig verteilen, bevor sie in den zweiten Wärmetauscher11 gesogen werden. Die Wärmetauscher9 und11 werden von oben durch eine Dusche12 mit Wasser besprüht, die beispielsweise als eine doppelte Rohrdusche ausgestaltet ist. Das durch die Wärmetauscher9 und11 nach unten strömende Wasser wird zwangsläufig durch die heißen aufsteigenden Abgase erhitzt und läuft an einem Schmutzwasserabweisblech4 in ein Schmutzwasserauffangbecken, dessen Wasserstand in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen6 stilisiert ist. - Die Wärmetauscher
9 und11 erfüllen drei Funktionen: - a) In Verbindung mit dem durch die feinen Lamellen herunter laufenden Wasser werden die Abgase von Schwerstoffen befreit. Die Lamellen wirken somit als Schwerstofffilter. Eine Verstopfung der Lamellen ist ausgeschlossen, da diese durch den ständigen Durchlauf des Wassers gereinigt werden.
- b) Beide Wärmetauscher heizen den Brauchwasserpuffer.
- c) Beide Wärmetauscher
senken die Temperatur der Abgase soweit herunter, dass eine Filterfähigkeit
der Abgase erreicht wird. Der dritte Lamellen-Wärmetauscher
3 , der im Schmutzwasserauffangbecken angeordnet ist, erfüllt folgende Funktionen: - d) Er unterstützt die zwei anderen Wärmetauscher bei der Absenkung der Abgastemperatur, um eine Filterfähigkeit der Abgase zu erreichen.
- e) Dieser Wärmetauscher heizt einen Vor-Brauchwasserpuffer.
- Der Vor-Brauwasserpuffer ist an eine Hauswasserleitung angeschlossen. Beim Verbrauch von Brauchwasser öffnet sich das Ventil der Hauswasserleitung und drückt das warme Wasser aus dem Vor-Brauchwasserpuffer in den eigentlichen Brauchwasserpuffer. Somit verkürzen sich die Heizperioden des Ofens, weil der Ofen kein kaltes Leitungswasser aufheizen muss. Dieses Prinzip senkt in der Duschwasserkammer
2 die Temperatur und schützt vor Überhitzung, denn in dieser Kammer2 liegt das Ansaugrohr der Umwälzpumpe5 für die die Dusche12 . - Die vorgereinigten Abgase werden durch einen Sauglüfter
13 aus der Vorreinigungsanlage in die eigentliche Filtereinheit gesogen, die mehrere hintereinander angeordnete Filterkammern aufweist. - In der Filtereinheit werden die Abgase zunächst durch eine Stahlwolle
20 gesogen, die in Abhängigkeit des jeweils zu erwartenden Abgasvolumens dimensioniert wird. Diese Stahlwolle wird von oben mittels einer Öldusche21 mit Speiseöl geduscht. Das Speiseöl wird im Umlaufverfahren von einer Ölpumpe16 mit Saug- und Druckrohr aus einer Ölduschekammer14 gefördert, die mit einem Ölfilter15 in Wirkverbindung steht. Die Schadstoffe der Abgase treffen demzufolge millionenfach auf die mit Öl getränkten Stahlfäden der Stahlwolle20 und werden durch die klebrige Masse des Öls für die nächsten Filterkammern kenntlich gemacht. Durch die mit Öl getränkte Stahlwolle20 und das herab laufende Öl werden zahlreiche Schadstoffe im Ölfilter15 gebunden, der in gewissen Zeitabständen im selben Ofen unter Volllast verbrannt werden kann. - Nach dem Durchströmen der Filterkammer mit Stahlwolle
20 gelangen die Abgase in eine weitere Filterkammer mit Stahlwolle22 . Dabei kann sich erneut Öl abstreifen, welches nach unten abtropft. Der Filterkammer mit Stahlwolle22 ist eine Filterkammer nachgeordnet, in der ein ölfester Zweikomponenten-Öl- und Geruchsfilter23 angeordnet ist. Im weiteren Strömungsverlauf folgt eine Filterkammer mit Koks24 . Hier ziehen die Abgase durch Millionen von Labyrinthen des porösen Kokses24 , wobei vorzugsweise Edelkoks verwendet wird. Hierin bleiben viele Abgasgifte hängen. - Nach der Filterkammer mit Koks
24 folgen im Strömungsverlauf weitere Filterkammern, die mit folgenden Materialien bestückt sind: Holzkohle25 , Torf26 , Sägemehl27 , Salz28 , Gasmaskenfilterkohle29 , Salz30 , Gasmaskenfilterkohle31 , Salz32 , Gasmaskenfilterkohle33 und nochmals Gasmaskenfilterkohle34 . Dabei ist beginnend ab der Filterkammer mit Koks24 bis zur letzten Filterkammer mit Gasmaskenfilterkohle34 zwischen zwei benachbarten Filterkammern jeweils eine Lage Baumwolle "B" angeordnet. Diese Baumwolle gewährleistet eine lockere Lagerung der jeweiligen Filtermaterialien und unterstützt zusätzlich die Filterwirkung. - Am ausgangsseitigen Endabschnitt der Filtereinheit ist mindestens ein Abluftaustritt
35 vorgesehen. Im Bereich dieses Abluftaustrittes ist ein zweiter mehrstufiger Sauglüfter36 angeordnet, welcher die Durchströmung der Abgase durch die gesamte Filtereinheit unterstützt. -
- 1
- Schlammablassventil
- 2
- Duschwasserkammer
- 3
- Wärmetauscher (mit Lamellen)
- 4
- Schmutzabweisblech
- 5
- Umwälzpumpe mit Saug- und Druckrohr
- 6
- Wasserstand
- 7
- Abgaseinzugsrohr
- 8
- Verteilungsfreiraum für Abgas
- 9
- Wärmetauscher (mit Lamellen)
- 10
- Verteilungsfreiraum für Abgas
- 11
- Wärmetauscher (mit Lamellen)
- 12
- Dusche
- 13
- Lüftermotor, Welle und Ventilator
- 14
- Ölduschekammer
- 15
- Ölfilter
- 16
- Ölpumpe mit Saug- und Druckrohr
- 17
- Ölstand
- 18
- Ölabweisblech
- 19
- gelochtes Halteblech für Stahlwolle
- 20
- Stahlwolle
- 21
- Öldusche
- 22
- Abtropf-Stahlwolle
- 23
- ölfester Zweikomponenten-Öl- und Geruchsfilter
- 24
- Koks
- 25
- Holzkohle
- 26
- Torf
- 27
- Sägemehl
- 28
- Salz
- 29
- Gasmaskenfilterkohle
- 30
- Salz
- 31
- Gasmaskenfilterkohle
- 32
- Salz
- 33
- Gasmaskenfilterkohle
- 34
- Gasmaskenfilterkohle
- 35
- Abluftaustritt
- 36
- Lüftermotor, Welle und Ventilator
- B
- Baumwolle
Claims (10)
- Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen aus Verbrennungsvorgängen in Ofen, wobei die Vorrichtung mindestens eine vom Abgas durchströmbare Baugruppe mit Filtermaterial zur Abtrennung von Schadstoffen aus dem Abgasstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Vorreinigungsanlage und eine Filtereinheit aufweist, wobei die Vorreinigungsanlage an das Abgaseinzugsrohr (
7 ) eines Ofens luftdicht angeflanscht wird und in Strömungsrichtung nach dem Abgaseinzugsrohr (7 ) einen ersten Verteilungsraum (8 ) für Abgas, einen ersten Wärmetauscher (9 ), einen zweiten Verteilungsraum (10 ) für Abgas, einen zweiten Wärmetauscher (11 ) und eine Dusche (12 ) zum Besprühen der beiden Wärmetauscher (9 ;11 ) mit Wasser aufweist, wobei dem nach der Dusche (12 ) angeordneten Übergangsbereich von Vorreinigungsanlage zur Filtereinheit ein Sauglüfter (13 ) zugeordnet ist und wobei die Filtereinheit ausgehend vom Eintrittsbereich nach dem Sauglüfter (13 ) in Strömungsrichtung eine erste Filterkammer mit Stahlwolle (20 ), eine zweite Filterkammer mit Stahlwolle (22 ), eine weitere Filterkammer mit einem ölfesten Zweikomponenten-Öl- und Geruchsfilter (23 ), eine weitere Filterkammer mit Koks (24 ), eine weitere Filterkammer mit Holzkohle (25 ), eine weitere Filterkammer mit Torf (26 ), eine weitere Filterkammer mit Sägemehl (27 ), eine weitere Filterkammer mit Salz (28 ), eine weitere Filterkammer mit Gasmaskenfilterkohle (29 ), eine weitere Filterkammer mit Salz (30 ), eine weitere Filterkammer mit Gasmaskenfilterkohle (31 ), eine weitere Filterkammer mit Salz (32 ), eine weitere Filterkammer mit Gasmaskenfilterkohle (33 ) und eine weitere Filterkammer mit Gasmaskenfilterkohle (34 ) aufweist, wobei der letzten Filterkammer mit Gasmaskenfilterkohle (34 ) ein Abluftaustritt (35 ) nachgeordnet ist, in dessen Bereich ein mehrstufiger Sauglüfter (36 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb vom Abgaseinzugsrohr (
7 ) eine Duschwasserkammer (2 ) angeordnet ist, aus der das Wasser zum Besprühen der Wärmetauscher (9 ;11 ) mit einer Umwälzpumpe (5 ) zur Dusche (12 ) gefördert wird. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb vom Abgaseinzugsrohr (
7 ) ein Schmutzwasserauffangbecken angeordnet ist, dessen oberen Eintrittsbereich ein Schmutzwasserabweisblech (4 ) zugeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schmutzwasserauffangbecken ein weiterer Wärmetauscher (
3 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher (
3 ;9 ;11 ) jeweils als Lamellen-Wärmetauscher ausgestaltet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dusche (
12 ) als eine doppelte Rohrdusche ausgestaltet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Eintrittsbereich der ersten Filterkammer mit Stahlwolle (
20 ) ein gelochtes Halteblech (19 ) und ein Ölabweisblech (18 ) angeordnet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Filterkammer mit Stahlwolle (
20 ) von oben mittels einer Öldusche (21 ) mit Speiseöl geduscht wird. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Speiseöl im Umlaufverfahren mittels einer Ölpumpe (
16 ) mit Saug- und Druckrohr aus einer Ölduschekammer14 gefördert wird, wobei der Ölduschekammer (14 ) mindestens ein Ölfilter (15 ) vorgeschaltet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beginnend ab der Filterkammer mit Koks (
24 ) bis zur letzten Filterkammer mit Gasmaskenfilterkohle (34 ) zwischen allen benachbarten Filterkammern (24 –34 ) jeweils eine Lage Baumwolle (B) angeordnet ist.
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