DE102006037000B4

DE102006037000B4 - Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen aus Verbrennungsvorgängen in Öfen

Info

Publication number: DE102006037000B4
Application number: DE102006037000.7A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2014-02-20
Anticipated expiration: 2026-08-04
Also published as: DE102006037000A1

Abstract

Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen aus Verbrennungsvorgängen in Öfen, 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.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen aus Verbrennungsvorgängen in Öfen, 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 Öfen und ähnlichen Objekten verschiedenartige Partikel ausgefiltert, um die Belastung mit Feinstaub zu reduzieren.
Aus DE 33 31 225 A1 ist eine diesbezügliche Vorrichtung zur Abgasfilterung bekannt, mit der aus Rauchgasen insbesondere Arsen, Blei, Fluor oder Gichtgas ausgefiltert werden können. Hierfür wird ein Filterbehälter benutzt, der mit porösen Filterkugeln aus Keramik gefüllt ist. Dieser Behälter weist eine Einlass- und eine Auslassöffnung für das Abgas auf. Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, mit der die Filterkugeln aus dem Behälter entnommen und zu einer Waschvorrichtung transportiert werden können. Somit wird ein kontinuierliches Umwälzen und Reinigen der Filterkugeln erreicht, so dass über einen längeren Zeitraum ein weitgehend wartungsfreier Betrieb dieser Vorrichtung möglich ist.
In DE 196 45 585 A1 wird eine technische Lösung zur Reinigung von Verbrennungsabgasen unterschiedlicher Strömungsraten und/oder Temperaturen beschrieben. Dabei erfolgt zunächst eine erste Abkühlung der zu reinigenden Abgase unter Erzeugung vorgewärmter Verbrennungsluft mit einem Abgas-Luft-Wärmetauscher. Danach erfolgt eine zweite Abkühlung der Abgase auf eine vorab definierte Temperatur mit einem Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauscher. Die Abgasteilströme werden über einen statischen Mischer zu einem Katalysator geführt. Nach dem Durchgang durch den Katalysator wird der Abgasstrom über einen mit dem Flüssigkeitskreislauf des Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauschers verbundenen weiteren Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauscher geführt. Dadurch wird die Temperatur des gereinigten Abgases reduziert und ist nunmehr als nutzbare Abwärme verfügbar.
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 Öfen 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 Abgaseinzugsrohr 7 einströmenden Abgase werden mit einem Saugventilator 13 durch zwei Lamellen-Wärmetauscher 9 und 11 gesogen. Zwischen den Wärmetauschern 9 und 11 ist ein Verteilungsfreiraum 10 ausgestaltet. Somit können sich die Abgase nach dem Verlassen des ersten Wärmetauschers 9 gleichmäßig verteilen, bevor sie in den zweiten Wärmetauscher 11 gesogen werden. Die Wärmetauscher 9 und 11 werden von oben durch eine Dusche 12 mit Wasser besprüht, die beispielsweise als eine doppelte Rohrdusche ausgestaltet ist. Das durch die Wärmetauscher 9 und 11 nach unten strömende Wasser wird zwangsläufig durch die heißen aufsteigenden Abgase erhitzt und läuft an einem Schmutzwasserabweisblech 4 in ein Schmutzwasserauffangbecken, dessen Wasserstand in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 6 stilisiert ist.
Die Wärmetauscher 9 und 11 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 Kammer 2 liegt das Ansaugrohr der Umwälzpumpe 5 für die die Dusche 12.
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 Öldusche 21 mit Speiseöl geduscht. Das Speiseöl wird im Umlaufverfahren von einer Ölpumpe 16 mit Saug- und Druckrohr aus einer Ölduschekammer 14 gefördert, die mit einem Ölfilter 15 in Wirkverbindung steht. Die Schadstoffe der Abgase treffen demzufolge millionenfach auf die mit Öl getränkten Stahlfäden der Stahlwolle 20 und werden durch die klebrige Masse des Öls für die nächsten Filterkammern kenntlich gemacht. Durch die mit Öl getränkte Stahlwolle 20 und das herab laufende Öl werden zahlreiche Schadstoffe im Ölfilter 15 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 Stahlwolle 22. Dabei kann sich erneut Öl abstreifen, welches nach unten abtropft. Der Filterkammer mit Stahlwolle 22 ist eine Filterkammer nachgeordnet, in der ein ölfester Zweikomponenten-Öl- und Geruchsfilter 23 angeordnet ist. Im weiteren Strömungsverlauf folgt eine Filterkammer mit Koks 24. Hier ziehen die Abgase durch Millionen von Labyrinthen des porösen Kokses 24, 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: Holzkohle 25, Torf 26, Sägemehl 27, Salz 28, Gasmaskenfilterkohle 29, Salz 30, Gasmaskenfilterkohle 31, Salz 32, Gasmaskenfilterkohle 33 und nochmals Gasmaskenfilterkohle 34. Dabei ist beginnend ab der Filterkammer mit Koks 24 bis zur letzten Filterkammer mit Gasmaskenfilterkohle 34 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 Sauglüfter 36 angeordnet, welcher die Durchströmung der Abgase durch die gesamte Filtereinheit unterstützt.
Bezugszeichenliste

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

Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen aus Verbrennungsvorgängen in Öfen, 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 Ölduschekammer 14 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.