DE102006045791B4

DE102006045791B4 - Verfahren und Anordnung zur Reduzierung des Schadstoffaustrags in der Abluft von Walzwerken und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102006045791B4
Application number: DE102006045791.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hünnemeyer; Heinrich Bauer; Dr. Schadt Wolfgang
Original assignee: SCHUH ANLAGENTECHNIK GmbH
Current assignee: SCHUH ANLAGENTECHNIK GmbH
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: DE102006045791A1

Abstract

Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffaustrags in der Abluft eines Walzwerkes, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
- einen Kondensationsschritt, in welchem ein Teil der Abluft unter Tröpfchenbildung von der Gasphase in die Flüssigphase übergeht, und
- einen Partikelabscheidungsschritt, in welchem die in dem Kondensationsschritt gebildeten Tröpfchen abgeschieden werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beim Übergang von der Gasphase in die Flüssigphase frei werdende Wärme zumindest partiell zur Beheizung des Walzwerkes verwendet wird,
die in dem Partikelabscheidungsschritt aus der Abluft gewonnenen Stoffe zumindest partiell wiederverwendet werden,
wobei die im Partikelabscheidungsschritt gewonnenen Stoffe ein Kühlmittel enthalten und das Kühlmittel dem Walzwerk wieder zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Reduzierung des Schadstoffaustrags in der Abluft von Walzwerken, bei denen im Bearbeitungsprozess Kühlstoffe wie z.B. Schleif- und Walzöle eingesetzt werden, die zum Teil in die Gasphase übertreten und mit der Abluft ausgetragen werden.
Bei Walzwerken der hier in Frage stehenden Art besteht das Problem, daß in der wie auch immer erzeugten Abluft flüchtige, organische Verbindungen, sogenannte „VOC“ (Volatile Organic Compounds) enthalten sind, die aufgrund gesetzlicher Vorschriften bestimmte Konzentrationen nicht übersteigen dürfen. Es gilt z.B. für Deutschland, daß die VOC in der Gasphase der Abluft Werte zwischen 20 und 50 mg/m³ nicht übersteigen dürfen.
Zur Abtrennung der VOC sind zum einen Lösungen bekannt, die aus der Flüssigphase der Abluft VOC herausfiltern können, wie z.B. Dunstabscheider, Tropfenabscheider und Trockenelektrofilter.
Um den Anteil von VOC in der Gasphase zu reduzieren, sind Verfahren wie die thermische Nachverbrennung und die Gaswäsche bekannt. Diese Verfahren sind jedoch verhältnismäßig aufwendig und kostenintensiv. Zudem erlaubt eine thermische Nachverbrennung keine Rückgewinnung der in der Abluft enthaltenen VOC.
Aus der DE 196 35 075 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung und Wiederverwendung von mit Zusatzstoffen (z.B. Lösungsmitteln) oder Verunreinigungen versetzter Abluft für Offset-Rollendruckmaschinen bekannt, wobei die Abluft durch einen Wärmetauscher, einen Verflüssiger zur Auskondensation und durch ein Abscheideelement hindurchgeleitet wird. Die gereinigte Abluft wird dem Maschinenraum wieder zugeführt. Die abgeschiedenen Zusatzstoffe werden über einen Ablauf einem Sammler zugeführt, wobei die gesammelten Zusatzstoffe dann aufbereitet und an anderer Stelle wieder verwendet werden können.
Aus der AT 393 631 B ist ein Verfahren zur nassen Feinabscheidung von Schadstoffen aus Abgasen, umfassend einen Kondensations- und einen Abscheidungsschritt bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, die es erlaubt, den Anteil von VOC in der Abluft von Walzwerken in einfacher und kostengünstiger Weise zu senken, wobei eine entsprechende Anordnung auch bei bestehenden Anlagen leicht nachrüstbar sein soll. Insbesondere sollen es das Verfahren und die Anordnung erlauben, rückgewonnene Wärme sowie abgeschiedene Kühlmittel direkt in einem Walzwerk wiederzuverwenden.
Die Erfindung wird gelöst von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einer Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Durchführungsformen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung erlaubt es, den Anteil von VOC in der Abluft mit einfachen und kostengünstigen Mitteln dadurch zu reduzieren, daß die Gasphase zumindest zum Teil in die Flüssigphase überführt wird, welche dann in einfacher Weise gefiltert werden kann. Sie hat dabei den großen Vorteil, daß sie auch bestehenden Anlagen leicht verwendet bzw. nachgerüstet werden kann.
Je nach Art der Industrieanlage kann das beim Filtern gewonnene Material wieder verwertet oder weiterverwendet werden, was aus Kosten- und Umweltschutzgründen besonders vorteilhaft ist. Zur Wiederverwertung kann eine Aufbereitung des Materials notwendig sein. Gerade bei Walz- und Kaltwalzwerken,wo die Erfindung Einsatz findet, wird es sich bei dem beim Filtern gewonnenen Material i.d.R. um ein als Kühlmittel eingesetztes Öl, z.B. Walzöl, handeln, das unter Umständen sogar direkt wiederverwendet werden kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:

1 ein Schema einer ersten möglichen erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Kondensator und einem Partikelabscheider,
2 ein Schema einer zweiten erfindungsgemäßen Anordnung, wobei dem Kondensator ein Kühlaggregat zugeordnet ist,
3 ein Schema einer dritten erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Teilluftrückführung und
4 ein Schema einer vierten erfindungsgemäßen Anordnung mit Teilluftrückführung und Kühlaggregat.

In der 1 ist schematisch eine Anordnung gezeigt, bei der die von einem Walzwerk 10 kommende Abluft zunächst einem Kondensator, hier in Form eines Wärmetauschers 12, zugeführt wird. Bei dem Wärmetauscher 12 handelt es sich vorzugsweise um einen zumindest partiell regenerativ arbeitenden Wärmetauscher.
Dem Wärmetauscher 12 ist ein Partikelabscheider, insbesondere in Form eines Prallabscheiders 14, nachgeordnet, welchem wiederum ein Ventilator 16 folgt, der für eine Absaugung der Abluft von der Industrieanlage 10 durch den Kondensator und den Partikelabscheider sorgt.
Bei einer entsprechenden Temperaturdifferenz zwischen Außenluft und Abluft, wie sie zumindest im Winter in vielen Ländern im Regelfall gegeben ist, wird dem Wärmetauscher 12, wie durch den Pfeil 18 angedeutet, kalte Außenluft zugeführt, die im Wärmetauscher 12 dann erwärmt und wie durch den Pfeil 20 angedeutet abgegeben wird. Je nach Anwendungssituation kann die erwärmte Luft vorteilhaft weiterverwendet werden, erfindungsgemäß zur Beheizung des Walzwerkes 10 bzw. zur Erwärmung einer Halle, in welcher sich Anlage befindet.
Die erwärmte Luft kann zwar theoretisch auch direkt an die Umgebung abgegeben werden, da sie nicht verunreinigt ist, vorteilhaft wird die erwärmte Luft jedoch einem weiteren Wärmetauscher zugeführt, um so die in ihr enthaltene Wärmeenergie für andere Anwendungen nutzbar zu machen.
In dem Kondensator 12 erfolgt eine Abkühlung der von dem Walzwerk 10 kommenden Abluft derart, daß ein Teil der Abluft unter Tröpfchenbildung von der Gas- in die Flüssigphase übergeht. Diese Tröpfchen können dann mittels des nachgeschalteten Prallabscheiders 14 leicht ausgefiltert werden, worauf die gereinigte Abluft dann mittels des Ventilators 16 ausgeblasen wird.
Mit einer solchen Anordnung kann bei Walz- und Kaltwalzwerken auf klassische Verfahren und Einrichtungen zur Gasreinigung, wie z.B. thermische Nachverbrennung, verzichtet werden, die nicht nur kostenintensiv sind, sondern die auch, wie z.B. im Falle der thermischen Nachverbrennung, keinerlei Wiederverwendung von in der Abluft enthaltenem Material ermöglichen. Handelt es sich bei dem im Prallabscheider ausfallenden Material z.B. um in dem Walzwerk 10 als Kühlmittel eingesetztes Walzöl, so kann dieses, gegebenenfalls nach einer Reinigung, problemlos wiederverwendet werden, wenn es erfindungsgemäß aus der Abluft abgeschieden wird.
In der 2 wurden, wie im übrigen auch in den 3 und 4, diejenigen Zeichnungselemente, die bereits in der 1 enthalten und im Zusammenhang mit dieser beschrieben wurden, mit den Bezugszeichen bezeichnet, die auch in der 1 verwendet wurden. Insbesondere ist in den 2, 3 und 4 jeweils ein Walzwerk 10 gezeigt, der ein Kondensator in Form eines Wärmetauschers 12, ein Partikelabscheider in Form eines Prallabscheiders 14 und ein Ventilator 16 derart nachgeordnet sind, daß die aus dem Walzwerk 10 stammende Abluft zumindest partiell über den Kondensator und den Partikelabscheider geführt wird.
Bei der in 2 schematisch gezeigten möglichen Anordnung ist dem Kondensator 12 ein Kühlaggregat 22 derart zugeordnet, daß die wie durch den Pfeil 18 angedeutet dem Wärmetauscher 12 zugeführte Außenluft eine Kühlung in dem Kühlaggregat 22 erfährt, um so die Temperaturdifferenz zwischen der in den Wärmetauscher 12 eingeleiteten Außenluft und der Abluft so zu erhöhen, daß die gewünschte Zwangskondensation im erforderlichen Maß stattfindet. Um eine möglichst hohe Energieeffizienz zu erreichen, ist dem Kühlaggregat 22 bei diesem Ausführungsbeispiel eine Kühlmaschine 24 mit Kälterückgewinnung zugeordnet.
Bei der in 3 gezeigten Anordnung ist ein zweiter Ventilator 26 vorgesehen, um die Abluft teilweise zum Walzwerk, und zwar vor der Reinigung der Abluft, zurückzuführen. Eine solche Teilluftrückführung ermöglicht eine Steuerung und Reduzierung des dem Kondensator zugeführten Abluftvolumenstroms, so daß eine geringere Kondensationsleistung benötigt wird, die mit geringeren Investitionskosten verbunden ist. Eine solche Anordnung kann vor allem bei Walz- und insbesondere Kaltwalzwerken vorteilhaft vorgesehen werden.
Die 4 zeigt eine Anordnung mit Teilluftrückführung und dem Kondensator zugeordneten Kühlaggregat. Sie stellt damit eine Kombination der in den 2 und 3 gezeigten Anordnungen dar.
Die Erfindung hat eine ganze Reihe von Vorteilen. So ist sie auch bei bestehenden Anlagen problemlos nachrüstbar. Gerade bei Walz- und Kaltwalzwerken können die strengen gesetzlichen Grenzwerte für VOC in der Abluft allein mit kostengünstigen Einrichtungen wie z.B. einem Tropfenabscheider eingehalten werden. Dabei sei an dieser Stelle betont, daß anstelle des im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschriebenen Prallabscheiders auch vergleichbare Einrichtungen vorgesehen werden können. Insbesondere ist es auch möglich, verschiedene Partikelabscheider, z.B. Elektrofilter und Prallabscheider, zu kombinieren. Auch der Kondensator kann -je nach Industrieanlage und den Einsatzumständen, bei der bzw. unter denen die erfindungsgemäße Anordnung eingesetzt werden soll - anders als in Form eines Wärmetausches ausgeführt werden, z.B. als Expansionskammer. Wichtig ist, daß - jedenfalls bei Walz- und Kaltwalzwerken - auf Einrichtungen zur Filterung der Gasphase verzichtet werden kann. Die Filterleistung der Anlage, also ihre Fähigkeit, VOC aus der Abluft mittels des Partikelabscheiders herauszufiltern, kann in einfacher Weise über die sogenannte Kühllast gesteuert werden - je weniger im Kondensator eine Kühlung erfolgt, desto geringer die Filterleistung des Partikelabscheiders.

Claims

Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffaustrags in der Abluft eines Walzwerkes, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: - einen Kondensationsschritt, in welchem ein Teil der Abluft unter Tröpfchenbildung von der Gasphase in die Flüssigphase übergeht, und - einen Partikelabscheidungsschritt, in welchem die in dem Kondensationsschritt gebildeten Tröpfchen abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Übergang von der Gasphase in die Flüssigphase frei werdende Wärme zumindest partiell zur Beheizung des Walzwerkes verwendet wird, die in dem Partikelabscheidungsschritt aus der Abluft gewonnenen Stoffe zumindest partiell wiederverwendet werden, wobei die im Partikelabscheidungsschritt gewonnenen Stoffe ein Kühlmittel enthalten und das Kühlmittel dem Walzwerk wieder zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Übergang von der Gasphase in die Flüssigphase frei werdende Wärme in einem Wärmetauscher rückgewonnen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensationsschritt in einem Wärmetauscher erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wärmetauscher, in dem der Kondensationsschritt ausgeführt wird, vorgekühlte Außenluft zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelabscheidungsschritt in einem elektrischen Abscheider, insbesondere einem Nass- oder Trockenelektrofilter erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelabscheidungsschritt in einem Massenkraftabscheider, insbesondere einem Prallabscheider, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Reduzierung des Gehalts an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) in der Abluft von Walzwerken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Walzwerk ein Kaltwalzwerk ist und das die im Partikelabscheidungsschritt gewonnenen Stoffe ein Walzöl enthalten.
Anordnung zur Ausführung eines Verfahrens zur Reduzierung des Schadstoffaustrags in der Abluft von Walzwerken (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Anordnung umfasst: - wenigstens einen Kondensator, - wenigstens einen dem Kondensator nachgeschalteten Partikelabscheider, - Mittel zur Rückführung zumindest eines Teils der in der Abluft enthaltenen Stoffe zum Walzwerk (10), und - Mittel zur Rückführung zumindest eines Teils der in dem Kondensator bei der Kondensation eines Teils der Abluft frei werdenden Wärme zu dem Walzwerk (10).
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator ein Wärmetauscher (12) ist.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wärmetauscher (12) ein Kühlaggregat (22) zugeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abluftrückführung zur Rückführung eines Teils des Abluftstromes zum Walzwerk (10) vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelabscheider ein elektrischer Abscheider, insbesondere ein Nass- oder Trockenelektrofilter ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelabscheider ein Massenkraftabscheider, insbesondere ein Prallabscheider (14) ist.
Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 14 in einem Kaltwalzwerk.