DE102009040741A1

DE102009040741A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Rauchgasreinigung

Info

Publication number: DE102009040741A1
Application number: DE102009040741A
Authority: DE
Inventors: Karl-Hans Schönleber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Rauchgasreinigung, insbesondere für Kleinverbrennungsanlagen. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine aufwandgeringe Vorrichtung und ein aufwandgerichtes Verfahren anzugeben, um Schadstoffe, insbesondere Feinstaub, aus Abgasen kostengünstig zu entfernen, die bei ihrer Verwendung besonders effektiv den Feinstaub beseitigen, wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zur Rachgasreinigung ein nach unten hin offenes Gehäuse umfasst, in dessen Innenraum Schikanen mit Sprühdüsen zur Zwangsführung von Gasen und Vernebelung von Flüssigkeit in der Art und Weise angeordnet sind, dass durch die Sprühdüsen Flüssigkeit in das zwangsgeführte Gas vernebelbar ist, bevor das gereinigte Rauchgas das Gehäuse über Auslassöffnungen im oberen Bereich des Gehäuses verlässt, wobei das Gehäuse neben der unteren Öffnung mindestens ein Abflussrohr im Boden aufweist, in welches mindestens ein Filterelement eingefügt ist, die Schikanen in unmittelbarer Nähe der unteren Öffnung des Gehäuses positioniert sind und den Gehäuseinnenraum durchspannen, wobei der tiefste Punkt der Schikanen räumlich in der Nähe der Öffnungen des Abflussrohrs im Boden des Gehäuses angeordnet ist, die Dimensionierung des Gehäuses sowie der Schikanen so gewählt ist, dass die Austrittstemperatur des zwangsgeführten Rauchgases aus dem Gehäuse unter 100°C liegt und die Sprühdüsen in den Schikanen oder der inneren Wand des Gehäuses angeordnet und über ein Düsenrohr mit ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Rauchgasreinigung, insbesondere für Kleinverbrennungsanlagen.
Seit Jahren ist bekannt, dass man Rauchgas mit verschiedensten Vorrichtungen und Verfahren reinigen kann.
DE 10 2004 054 251 A1 offenbart bspw. ein Verfahren zur Reinigung von Rauchgasen mittels quasitrockener Sprühsorption bei dem Kalkmilch und wasserhaltiges Calciumchlorid in das Rauchgas eingesprüht werden sowie die Verwendung von Calciumchlorid zur Steigerung der Reaktionsfähigkeit von Kalkmilch als Reagenz bei der quasitrockenen Sprühsorption.
Aus DE 35 04 167 C2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von schadstoffbeladenen Rauchgasen mit Additivsuspensionen in einer Rauchgasreinigungsanlage nach dem Prinzip der Luftstromzerstäubung bekannt, wobei ein Teil oder die Gesamtmasse des Rauchgasstromes einen oder mehrere Düsenapparate durchströmt, die aus einer oder mehreren, flachen oder rotationssymmetrischen Einzeldüsen bestehen und in jeder Einzeldüse die Additivsuspension einen Film an der Düsenwand bildet, welcher vom Rauchgas in Richtung Düsenaustrittsöffnung überströmt, getrieben und beim Ausströmen aus der Düsenöffnung über eine Zerstäuberschneide unter gleichzeitiger intensiver Vermischung beider Stoffströme – bedingt durch die Relativgeschwindigkeit zwischen beiden Strömen – zerstäubt wird, und das Anbacken von nichtreagierter und reagierter Substanz an der Düse durch das Ausströmen von Rauchgas aus einer zweiten, auf der anderen Seite der Zerstäuberschneide gelegenen Düsenöffnung verhindert wird.
DE 10 2005 058 173 A1 offenbart ein Verfahren zur Reinigung von Rauchgas, bei dem ein pulverförmiges Reagenz mit einem Förderluftstrom in einen Rauchgasstrom geblasen wird, wobei die relative Feuchte des Rauchgasstromes zum Teil derart erhöht wird, dass es im Eintrittsbereich des Förderluftstromes in den Rauchgasstrom zu einer partiellen Unterschreitung des Taupunktes und damit zur Kondensation an dem eingeblasenen pulverförmigen Reagenz kommt und dass die partielle Taupunktunterschreitung bei nachfolgender Vermischung von Rauchgas- und Förderluftstrom wieder aufgelöst wird, und bei dem abschließend die im Rachgas enthaltenen Schadstoffe an einem Filter abgeschieden werden.
DE 197 10 247 C1 offenbart eine Vorrichtung zur Reinigung von Rauchgas mit einem Behälter, welchem Rohgas und ein Ad-/Absorbens zur Reinigung des Rohgases über wenigstens eine Zuführöffnung zuführbar sind und aus welchem das gereinigte Gas über wenigstens eine Abführöffnung abführbar ist, wobei zumindest eine Rezirkulationseinrichtung für das Ad-/Absorbens vorgesehen ist, welche zur Erhöhung der mittleren Verweildauer des Ad-/Absorbens im Behälter das Gas-/Ad-/Absorbensgemisch an einem vorbestimmten Ansaugbereich des Behälters ansaugt, mittels eines Kanals entgegen der mittleren Bewegungsrichtung des Ad-/Absorbens transportiert und an einem hinsichtlich der mittleren Bewegungsrichtung des Ad-/Absorbens dem Ansaugbereich vorgelagerten Zuführbereich wieder dem Behälterinneren zuführt.
Der Nachteil aller voran stehend genannten Vorrichtungen und Verfahren ist, dass verschiedenste Absorbensgemische in aufwendig gestalteten Vorrichtungen zur Anwendung kommen, was die Reinigung der Rauchgase aufwendig und teuer macht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, insbesondere eine aufwandgeringe Vorrichtung und ein aufwandgeringes Verfahren anzugeben, um Schadstoffe, insbesondere Feinstaub, aus Abgasen kostengünstig zu entfernen.
Gelöst werden diese Aufgaben durch eine Vorrichtung und Verfahren zur Rauchgasreinigung gemäß dem ersten und sechsten Patentanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den nachgeordneten Ansprüchen angegeben.
Das Wesen der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer neuartigen Vorrichtung zur Rauchgasreinigung bei Kleinverbrennungsanlagen (bspw. Öfen in Ein- oder Mehrfamilienhäusern, Verbrennungsmotoren oder Schweißplätze), bei welcher Rauchgas durch zwangsgeführte Rauchgasleitwege und die Vernebelung von Wasser von Schadstoffen, insbesondere Feinstaub, befreit wird.
Dazu sind in einem nach unten hin offenen Gehäuse (bspw. Ausnehmung in Form eines Loches im Boden des Gehäuses) Schikanen zur Zwangsführung von Gasen (bspw. in Form von Rauchgasrohren) in der Art und Weise angeordnet, dass durch Sprühdüsen Wasser in das zwangsgeführte Gas vernebelbar ist, bevor das gereinigte Rauchgas das Gehäuse über Auslassöffnungen (bspw. in Form der obere Enden der Rauchgasrohre) verlässt.
Diese Sprühdüsen können dabei in den Schikanen oder der inneren Wand des Gehäuses angeordnet sein und sind über ein Düsenrohr mit rückgeführtem Brauchwasser und/oder Frischwasser fluidisch betreibbar.
Die Dimensionierung des Gehäuses und der Schikanen ist gemäß der Erfindung so gewählt, dass die Austrittstemoeratur des zwangsgeführten Rauchgases aus dem Gehäuse unter 100°C liegt. Dies muss gewährleistet sein, damit das vernebelte und zum Teil durch das heiße Rauchgas der Kleinverbrennungsanlage (Temperaturen größer 100°C) verdampfte Wasser in den flüssigen Aggregatzustand kondensiert wird, um das erfindungsgemäße Auswaschen der Schadstoffe des Rauchgases, insbesondere der Feinstaubpartikel, zu gewährleisten.
Das kondensierte, schadstoffhaltige Wasser wird aus dem Gehäuse über Abflussrohre, die besonders vorteilhaft am Tiefsten Punkt des Gehäusebodens angeordnet sind, ab- und über (gemäß dem Stand der Technik bekannte Filter) weitergeleitet, so dass das gefilterte Wasser über eine Wasserrückführung zum Düsenrohr zurückgeführt wird (Brauchwasserkreislauf).
Gemäß der Erfindung sind die Schikanen vorteilhaft in unmittelbarer Nähe der Rauchgaseintrittsöffnung positioniert und durchspannen den gesamten Gehäuseinnenraum, wobei der Tiefste Punkt der Schikanen räumlich in der Nähe der Öffnungen der Abflussrohre im Boden des Gehäuses angeordnet sind, damit ein optimales Ableiten des kondensierten, schadstoffbeladenen Wassers erfolgen kann.
Das Gehäuse ist, mit Ausnahme der Rauchgas-Eintritts- und Austrittsöffnungen nahezu gasdicht geschlossen und aus hitzebeständigem Material, bspw. Metall, gefertigt.
Die Sprühdüsen sind vorteilhaft im Inneren des Gehäuses im oberen Drittel des Innenraumes angeordnet, um ein optimales Vernebeln des Wassers, welches diese Düsen beim Eindüsen durchströmt, zu gewährleisten.
Das Düsenrohr, welches die genannten Düsen im bestimmungsgemäßen Betriebszustand mit Wasser versorgt, ist mit nachführbaren Frischwasser und/oder rezirkuliertem Brauchwasser befüllbar.
Die Filter (gemäß dem Stand der Technik) sind als Einweg-Filter bzw. regenerierbare Filter ausgelegt und müssen in Zeitlichen Abständen gewechselt werden, um einen optimale Schadstoffentzugsbesondere Feinstaub) aus dem Rauchgas zu gewährleisten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung/das erfindungsgemäße Verfahren sind für diverse Kleinverbrennungsanlagen, wie bspw. Verbrennungsöfen, Verbrennungsanlagen oder Schweißplätzen einsetzbar.
Durch ihren Einsatz ist es möglich, den Feinstaub in der Abluft des Rauchgases der Kleinverbrennungsanlagen nachweislich zu 70 bis 80% zu reduzieren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachstehend an Hand der Figuren und des Ausführungsbeispiels erläutert, ohne darauf beschränkt zu werden. Es zeigen:
1: eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Ansicht,
2: die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1 im Querschnitt und
3: die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1 im Längsschnitt.
Die in 1 dargestellte Vorrichtung umfasst ein Gehäuse (1) mit einer unteren Öffnung (11) und zwei oberen Öffnungen (12), in welchem zwei Rauchgasrohre (5), ein Düsenrohr (7) mit zwei Sprühdüsen (4) und zwei Abflussrohre (8) in der Art angeordnet sind, dass im Betriebszustand der Vorrichtung [d. h. auf ein Hauptrauchgasrohr (6) aufgesetztes Gehäuse (1)], die Rauchgasrohre (5) in unmittelbarer Nähe des Hauptrauchgasrohrs (6) über diesem positioniert sind und auf der dem Hauptrauchgasrohr (6) abgewandten Seite durch die zwei oberen Öffnungen (12) des Gehäuses führen, so dass im Inneren des Gehäuses (1) zwangsgeführte Rauchgasleitwege generierbar sind.
Das Gehäuse (1) ist im Betriebszustand nahezu gasdicht geschlossen und umschließt den Umfang des Hauptrauchgasrohrs (6), in dem es mit seiner unteren Öffnung (11) auf dem Hauptrauchgasrohr (6) sitzt.
In diesen Rauchgasrohren (5) ist auf der, dem Hauptrauchgasrohr (6) abgewandten Seite das Düsenrohr (7) mit den Sprühdüsen (4) so angeordnet, dass diese Sprühdüsen (4) in das Innere der Rauchgasrohre (5) münden.
Das Düsenrohr (7) ist mit rückgeführtem Brauchwasser und/oder nachführbaren Frischwasser befüllbar.
Das Gehäuse (1) weist auf der dem Hauptrauchgasrohr (6) zugewandten Seite zwei Abflussrohre (8) in seinem Boden (2) auf, die unter den Öffnungen (3) der Rauchgasrohre (5) angeordnet sind, so dass Flüssigkeitsleitwege generiert sind.
Besonders vorteilhaft bilden die beiden Öffnungen dieser Abflussrohre (8) die tiefstgelegenen Stellen des Bodens aus.
In diese Abflussrohre (8) (Flüssigkeitsleitwege) sind Filterelemente (9) eingebracht, die mit einer Wasserrückführung (10) verbunden sind, über welche das gefilterte Wasser in das Düsenrohr (7) rückführbar ist.
Im Betriebszustand ist Gehäuse (1) auf das Hauptrauchgasrohr (6) aufgesetzt, das Rauchgas wird von dem Hauptrauchgasrohr (6) in das Gehäuse (1) geleitet und gelangt in diesem in die Rauchgasrohre (5), über welche das Rauchgas das Gehäuse (1) verlassen kann.
Über die Sprühdüsen (4) wird erfindungsgemäß Wasser in das Innere der Rauchgasrohre (5) vernebelt, welches die Schadstoffe des Rauchgases bindet. In Folge der Abkühlung des Rauchgases im weiteren Verlauf der Rauchgasrohre (5) schlägt sich das mit Schadstoffen beladene Wasser an dem Wänden dieser nieder und wird am Boden (2) des Gehäuses (1) angesammelt, von wo aus es über die Abflussrohre (8) und über die Filterelemente (9) in die Wasserrückführung (10) gelangt. Durch die Wasserrückführung (10) gelangt das Wasser erneut in das Düsenrohr (7) und wird erneut über die Düsen vernebelt (Brauchwasserkreislauf). Neben der Wasserrückführung (10) verfügt das Düsenrohr (7) über eine steuer- und regelbare Frischwasserzufuhr (11), um die Verluste im Brauchwasserkreislauf zu kompensieren.
Die Filterelemente (9) sind als Einweg-Filter bzw. regenerierbare Filter ausgelegt und müssen in Zeitlichen Abständen gewechselt werden, um einen optimale Schadstoffentzugsbesondere Feinstaub) aus dem Rauchgas zu gewährleisten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung/das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung zur Rauchgasreinigung für Kleinverbrennungsanlagen hat den Vorteil, dass sie universell auf die verschiedensten, bereits bestehenden oder neu zu errichtenden Schornsteinanlagen von ein- und Mehrfamilienhäusern aufgesetzt werden kann. Dabei ist eine Vorrichtung nicht pro Feuerstelle, sondern je Schornstein erforderlich. Durch ihren Einsatz ist es möglich, den Feinstaub in der Abluft des Rauchgases der Kleinverbrennungsanlagen nachweislich zu 70 bis 80% zu reduzieren.
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung/das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung auch zur Rauchgasreinigung von Abluft von Verbrennungsmotoren, Schweißplätzen und Kaminen geeignet.
Alle in der Beschreibung, den Ausführungsbeispielen und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Boden
3: Öffnungen
4: Sprühdüse
5: Rauchgasrohr
6: Hauptrauchgasrohr
7: Düsenrohr
8: Abflussrohr
9: Filterelemente
10: Wasserrückführung
11: Öffnung
12: Öffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004054251 A1 [0003]
DE 3504167 C2 [0004]
DE 102005058173 A1 [0005]
DE 19710247 C1 [0006]

Claims

Vorrichtung zur Rauchgasreinigung bei Kleinverbrennungsanlagen umfassend einen nach unten hin offenes Gehäuse, in dessen Innenraum Schikanen mit Sprühdüsen zur Zwangsführung von Gasen und Vernebelung von Flüssigkeit in der Art und Weise angeordnet sind, dass durch die Sprühdüsen Flüssigkeit in das zwangsgeführte Gas vernebelbar ist, bevor das gereinigte Rauchgas das Gehäuse über Auslassöffnungen im oberen Bereich des Gehäuses verlässt, dadurch gekennzeichnet, dass • das Gehäuse neben der unteren Öffnung mindestens ein Abflussrohr im Boden aufweist, in welches mindestens ein Filterelement eingefügt ist, • die Schikanen in unmittelbarer Nähe der unteren Öffnung des Gehäuses positioniert sind und den Gehäuseinnenraum durchspannen, wobei der tiefste Punkt der Schikanen räumlich in der Nähe der Öffnungen des Abflussrohrs im Boden des Gehäuses angeordnet ist, • die Dimensionierung des Gehäuses sowie der Schikanen so gewählt ist, dass die Austrittstemperatur des zwangsgeführten Rauchgases aus dem Gehäuse unter 100°C liegt • und die Sprühdüsen in den Schikanen oder der inneren Wand des Gehäuses angeordnet und über ein Düsenrohr mit rückführbaren Brauchwasser und/oder Frischwasser fluidisch betreibbar sind.
Vorrichtung zur Rauchgasreinigung bei Kleinverbrennungsanlagen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • das Gehäuse (1) eine untere Öffnung (11) sowie zwei obere Öffnungen (12) aufweist, durch welche zwei Rauchgasrohre (5) geführt sind, die über ein Düsenrohr (7) jeweils mit einer Sprühdüsen (4) versehen sind, • Abflussrohre (8) im Inneren des Gehäuses (1) zugeordnet sind sowie in untere Öffnungen (12) des Gehäuses münden, • ein Hauptrauchgasrohr (6) in die untere Öffnung (11) des Gehäuses (1) einführbar ist, • die Rauchgasrohre (5) in unmittelbarer Nähe des Hauptrauchgasrohrs (6) über diesem positioniert sind und auf der dem Hauptrauchgasrohr (6) abgewandten Seite durch die zwei oberen Öffnungen (12) des Gehäuses führen, so dass im Inneren des Gehäuses (1) zwangsgeführte Rauchgasleitwege generierbar sind.
Vorrichtung zur Rauchgasreinigung bei Kleinverbrennungsanlagen gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüsen (4) im Inneren des Gehäuses (1) im oberen Drittel des Innenraumes angeordnet sind.
Vorrichtung zur Rauchgasreinigung bei Kleinverbrennungsanlagen gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abflussrohren (8) Filterelemente (9) eingebaut sind.
Vorrichtung zur Rauchgasreinigung bei Kleinverbrennungsanlagen gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (9) auswechselbare Einweg-Filter oder regenerierbare Filter sind.
Vorrichtung zur Rauchgasreinigung bei Kleinverbrennungsanlagen gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente in eine Wasserrückführung (10) münden, welche mit dem Düsenrohr (7) flüssigkeitsleitend in Verbindung steht.
Verfahren unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche bei dem Rauchgas durch zwangsgeführte Rauchgasleitwege und die Vernebelung von Wasser von Schadstoffen befreit wird.