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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung nitroser Gase und DME-Konzentrationen im Berg- und Tunnelbau, die beim Abtun von Schüssen bzw. die als Emissionen von Dieselaggregaten, vor allem Dieselfahrzeuge in den Wetterstrom gelangen, wobei die Sprengschwaden und die Dieselemissionen möglichst frühzeitig abgesaugt und dann bezüglich der Staubpartikel und der NOx-Bestandteile gereinigt werden.
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Aufgrund der Beschlüsse des wissenschaftlichen Komitees für Arbeitsplatzgrenzwerte auf europäischer Ebene sowie des Ausschusses für Gefahrenstoffe (AGS) auf nationaler Ebene wurden die bisherigen Grenzwerte NO, NO
2 und DME wesentlich verschärft. So wurde der Grenzwert von 25 ppm auf 2,0 ppm, der für NO
2 von 5 ppm auf 0,5 ppm und der Wert für DME von 300 µg/m
3 auf 50 µg/m
3 reduziert. Die Einhaltung der reduzierten Grenzwerte werden die Betriebe, insbesondere des Berg- und Tunnelbaus, aufgrund der in diesen Bereichen bereits heute vorliegenden Expositionsdaten mit dem zurzeit zur Verfügung stehenden Stand der Technik, nicht oder nur mit erheblichem Aufwand einhalten können. Verdünnungseffekte können über die Wettertechnik kaum erreicht werden, weil die Streckenquerschnitte vorgegeben und die maximalen Wettergeschwindigkeiten darin einzuhalten sind. Bei der Motorentechnik ist allenfalls durch Reduzierung der Dieselaggregate ein gewisser Erfolg zu erreichen. Technisch weiterentwickelte Motoren stehen zurzeit nicht zur Verfügung. Beim Sprengbetrieb ist eine Reduzierung der nitrosen Sprengschwaden nur durch Verwendung anderer Sprengstoffe möglich, die zurzeit nicht zur Verfügung stehen. Über die Filtertechnik sind Überlegungen schon im Rahmen der
WO 2011/113408 A2 bzw. der
DE 10 2010 012 052.9 angestellt worden. Dabei wird im Wesentlichen vorgeschlagen, die Sprengschwaden und die Dieselemissionen möglichst dicht am Entstehungsort abzusaugen, aufzufangen und dann von den Schwebstoffstaubpartikeln und anschließend von den NO
x-Bestandteilen zu befreien. Eine gleichzeitige Reinigung des Wetterstroms von den Sprengschwaden und den Dieselemissionen stößt wiederum auch hier auf technische Probleme, zumal für den trockenen Reinigungsweg nur Aktivkohleschüttbettfilter vorgeschlagen werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen, mit denen auch die derzeit geltenden verschärften NO- bzw. NO2 -Grenzwerte mit Hilfe filtertechnischer Maßnahmen eingehalten werden können.
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Verfahrensmäßig wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Wetterstrom mit den Sprengschwaden und den Dieselemissionen nur auf trockenem Weg die geltenden maximalen Arbeitsplatzkonzentrationen einhaltend mit Eintritt in ein Kanalsystem bezüglich Partikelemissionen und NOx-Bestandteilen in mehreren, mit staubfreier Kugelkohle bestückten Stationen als Teilströme gereinigt und anschließend über einen nachgeordneten Ventilator als saubere Wetter der Bewetterung wieder zur Verfügung gestellt werden.
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Mit einem derartigen Verfahren ist es erstmals mit der untertage bevorzugten Filtertechnik möglich, auf die jetzt geltenden niedrigen Grenzwerte zu kommen. Dies erreicht man insbesondere dadurch, dass der Wetterstrom geschickt in Einzelströme aufgeteilt wird, wobei diese Teilströme dann mehreren hintereinanderliegenden und mit staubfreier Kugelkohle bestückten Stationen zugeführt werden. In diesen Stationen erfolgt eine Reinigung sowohl bezüglich der Sprengschwaden wie auch der Dieselemission, sodass dann saubere Wetter wieder zur Verfügung stehen. Mit Hilfe dieses erfindungsgemäßen Verfahrens können die bisherigen wettertechnischen und motortechnischen Gegebenheiten beibehalten werden und auch bei der Sprengtechnik ist eine Umstellung auf andere Sprengstoffe vorteilhaft nicht erforderlich.
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Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wetterstrom mit den Sprengschwaden und den Dieselemissionen durch das Kanalsystem geführt wird, auf dessen Saugseite oder Druckseite der strömende Wetterstrom Wetterzugänge oder Wetterabgänge mit einem Adsorbens passieren muss. Bei diesem Adsorbens handelt es sich vor allem um die staubfreien Kugelkohlen, die die Wetterzugänge bzw. Wetterabgänge quasi teilweise blockieren, sodass die „schmutzigen“ Wetter nur durch die staubfreie Kugelkohle hindurch in die saubere Seite gelangen können.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass als einzusetzendes Adsorbens Schwefel dotierte, bromierte Kohlen, staubfreie Kugelkohlen oder offenporige Schaummaterialien oder Filze mit integrierten Kugelkohlen oder gleich wirkende Sorbentien eingesetzt werden. Insbesondere die staubfreien Kugelkohlen können sowohl die Sprengschwaden mit ihren NOx-Bestandteilen wie auch die Dieselemissionen reinigen und gleichzeitig auch den Feinststaub aus den Wettern herausnehmen. Damit erübrigt sich das vorherige Reinigen des Wetterstroms von den staubhaltigen Bestandteilen, da diese nun nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gleichzeitig mit aus dem Wetterstrom herausgenommen werden können.
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Das Erzeugen von Teilströmen und damit eine gleichmäßige Belastung der einzelnen Stationen wird dadurch erreicht, dass der Wetterstrom über eine vorgegebene Teilstrecke des Kanalsystems über mehrere Wetterzugänge mit einem Adsorbens in das Kanalsystem hineingeführt und/oder Wetterabgänge hinausgeführt wird, wobei über Wettertücher und Ähnliches dafür Sorge getragen wird, dass der gesamte Wetterstrom durch das Kanalsystem strömt. Die Wetterzugänge und die Wetterabgänge sind so ausgebildet, dass die darin enthaltenen Adsorbentien oder aber die ganzen Bauteile gegen neue, gesäuberte leicht ausgetauscht werden können.
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Mit Hilfe der Aufteilung in Teilströme ist ein guter Reinigungserfolg zu erzielen, der noch dadurch verbessert werden kann, dass die Wetterzu- und/oder -abgänge der jeweiligen Durchströmgeschwindigkeit, der Beladungskinetik, der Verweilzeit, den Strömungsprofilen, dem Fluidisierungspunkt, der Abscheideleistung und den Abrasionszeiten der Sorbentien entsprechend ausgeführt werden. Damit ist eine Feineinstellung erreichbar, die je nach den jeweiligen Gegebenheiten eine optimale Reinigung des Wetterstroms sicherstellen.
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Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Anlage, die aus einem vom Wetterstrom kanalisiert durchströmten Kanalsystem mit dem Wetterstrom angeordneten oder ihm zugeordneten Staubabscheider, NOx-Abscheider und Unterdruckerzeuger besteht. Zur Lösung der Erfindung ist anlagenmäßig vorgesehen, dass das als Strömungskanal ausgebildete Kanalsystem einen oder mehrere im Berg- oder Tunnelbau im Abstand angeordnete Wetterzugänge aufweist, die mit als Adsorbens dienender kugelförmiger Aktivkohle und/oder offenporigem Aktivkohleschaum und/oder Filze mit integrierten Kugelkohle ausgerüstet sind und dass der Unterdruckerzeuger bezüglich Leistung bedarfsgerecht einstellbar ist. Hier ist nur von den Wetterzugängen die Rede, wobei weiter hinten erläutert ist, dass das genauso auch für die Wetterabgänge gilt. Durch die Ausbildung der Anlage kann der Wetterstrom mit seinen Belastungen durch Sprengschwaden oder Dieselemissionen gezielt so gereinigt werden, dass anschließend daraus Wetter zur Verfügung gestellt werden können, die den heutigen scharfen Bestimmungen voll genügen.
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Vorteilhafterweise können die Wetterzugänge und natürlich auch die Wetterabgänge den sich ändernden Gegebenheiten oder dem jeweiligen Zustand entsprechend geändert werden, da die Wetterzugänge als Kassetten mit Jalousieklappen auf ihrer Wettereintrittsseite ausgerüstet sind, die auswechselbar dem Strömungskanal zugeordnet sind. Diese Kassetten enthalten die beschriebenen kugelförmigen Aktivkohlen bzw. staubfreien Kugelkohlen und/oder offenporigen Aktivkohleschaum bzw. Filze mit integrierten Kugelkohlen, sodass der Wetterstrom beim Durchgang durch diese Kassetten wie erforderlich einer optimalen Reinigung unterzogen wird. Über die Jalousieklappen kann der Wetterstrom reguliert werden, sodass eine Überlastung der Adsorbentien nicht zu befürchten ist.
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Die erfindungsgemäße Anlage kann schnell an einen neuen Einsatzort gebracht und dort installiert werden, weil erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass Strömungskanal, Wetterzugänge mit Adsorbens und der als Unterdruckerzeuger dienende Ventilator als eine transportable Einheit ausgebildet sind, wobei als Strömungskanal zweckmäßigerweise ein Luttenstrang oder Blechkanal dient. Diese kompakte Einheit ist beispielsweise an Einschienenhängebahnen oder ähnlichen Hilfsmitteln von Einsatzort zu Einsatzort im Berg- und auch Tunnelbau zu transportieren, womit der Forderung, dass die Schadstoffe möglichst dicht am Entstehungsort bereits unschädlich gemacht werden sollen, voll Genüge getan werden kann.
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Weiter vorne ist bereits erwähnt worden, was als Adsorbens zweckmäßigerweise zur Verfügung steht, wobei weiter zu erläutern ist, dass die Kassetten mit ihren Jalousieklappen mit einem Adsorbensgemisch aus Aktivkohle, insbesondere aus staubfreier Kugelkohle oder offenporigem Aktivkohleschaum bzw. Filze mit integrierten Kugelkohlen gefüllt sind. Je nach Zusammensetzung des Gemisches oder auch des Zustandes des Gemisches kann über die Jalousieklappen zweckmäßig und einfach die Menge der durchströmenden Wetter eingestellt werden. Damit ist es nicht unbedingt erforderlich, alle Kassetten gleichzeitig zu tauschen, sondern es können auch Einstellungen erfolgen, weil erfahrungsgemäß die vorderen Kassetten stärker belastet werden, als die am Ende des entsprechend ausgerüsteten Strömungskanals angeordneten Kassetten.
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Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kassetten als plan ausgebildete, in die Wandung des Strömungskanals einsetzbare Filmkassetten ausgeführt sind. Damit stehen sie nur geringfügig oder gar nicht dem Wetterstrom im Wege, sodass es beim Einströmen nicht oder nur unwesentlich zu Verwirbelungen kommen kann.
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Eine weitere Möglichkeit kann die sein, die Filmkassetten baugleich und strömungsgünstig gebogen auszubilden, um quasi den Wetterstrom gezielt zu führen und in den Strömungskanal hineinzuleiten. Plane Kassetten, eventuell mit Leichtblechen, wirken ebenso.
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Schließlich ist vorgesehen, dass auf der Saugseite des Unterdruckerzeugers Kassetten als Wetterzugänge und/oder auf der Druckseite als Wetterabgänge angeordnet sind. Dies bedeutet, dass entweder auf der Saugseite des Unterdruckerzeugers allein entsprechende Kassetten in den Strömungskanal als Eingänge eingesetzt sind oder allein auf der Druckseite als Wetterabgänge. Es kann sich aber auch als zweckmäßig herausstellen, dass sowohl als auch Kassetten dem Strömungskanal zugeordnet werden, sodass durch die damit reduzierte Strömungsgeschwindigkeit ausreichend Gelegenheit vorhanden ist, die Schadstoffe an bzw. in den kugelförmigen Kohlekörpern festzusetzen.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazugehörigen Anlage eine Möglichkeit gegeben ist, rein auf filtertechnischem Wege die stark verschärften Bestimmungen bezüglich der Schadstoffe in Wettern untertage zu erfüllen. Dabei ist weiter vorteilhaft, dass anlagenmäßig mit Ausführungen gearbeitet wird, die eine Anpassung an sich ändernde Gegebenheiten ermöglichen, die einen Transport der gesamten Anlage erleichtern und die einen Austausch der Filterelemente, also der Kassetten, ermöglichen, sodass für immer optimale Bedingungen gesorgt werden kann.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
- 1 zeigt eine Strecke im untertägigen Berg- und Tunnelbau im Längsschnitt,
- 2 einen Querschnitt dieser Strecke,
- 3 staubfreie Kugelkohlen in Draufsicht,
- 4 eine Draufsicht auf eine Aktivkohleschaumplatte und
- 5 eine Seitenansicht einer leicht gebogen ausgebildeten Kassette.
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In 1 ist der Wetterstrom mit einem Pfeil gekennzeichnet und mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Dieser Wetterstrom 1 wird durch eine im beispielsweise untertägigen Bergbau oder auch im Tunnelbau im Einsatz befindliche Strecke 7 geführt. Der Querschnitt dieser Strecke 7 ist zur Erzeugung eines Kanalsystems 2 unterteilt, wobei 2 verdeutlicht, dass nur ein geringer Teil des Filterquerschnitts für dieses Kanalsystem 2 benötigt wird. Das Kanalsystem 2 ist mit Staubabscheidern 3 und NOx-Abscheidern 4 bestückt, die als eine Einheit ausgebildet sind und daher mit dem Bezugszeichen 19 auch versehen werden können.
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Etwa Mitte dieser Strecke 7 ist das Kanalsystem 2 bzw. der Strömungskanal 8 von einem Unterdruckerzeuger 5 unterteilt. Damit ergibt sich auf der linken Seite der Strecke 7 die Saugseite 29 des Unterdruckerzeugers 5 und rechts davon die Druckseite 30. Beide sind über einen Wettervorhang 18 voneinander getrennt. Diese Teile des Strömungskanals 8 sind auf der Saugseite 29 der Wetterzugänge 9, 10 zu erreichen bzw. auf der Druckseite 30 durch Wetterabgänge 11, 12 mit der übrigen Strecke 7 verbunden.
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In Längsrichtung des Strömungskanals 8 sind wie in 1 gezeigt, mehrere Wetterzugänge 9, 10 vorhanden, d. h. Teilwetterströme gelangen durch diese Wetterzugänge 9, 10 in den Strömungskanal 8 hinein, wobei der als Ventilator 25 ausgebildete Unterdruckerzeuger 5 für die entsprechende Wetterrichtung und Wettermenge Sorge trägt. In diesen Wetterzugängen 9, 10 sind Kassetten 19 angeordnet, die mit Jalousieklappen 20 versehen sind. Über diese Jalousieklappen 20, 21 kann die Wettermenge festgelegt werden, die die Kassetten 19 durchströmt. Innerhalb der Kassette 19 ist ein Adsorbens angeordnet und zwar hier in Form von staubfreier Kugelkohle 16 und/oder Aktivkohleschaum 17. Die Jalousieklappen 20, 21 sind bei diesen Kassetten 19, 19' auf der Wettereintrittsseite 22 angeordnet, während die Wetteraustrittsseite 23 beispielsweise durch ein Gitter verwirklicht wird oder abgesichert ist.
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Die in 1 gezeigten Kassetten 19, 19` oder auch 19" stehen bezüglich der Wandung des Strömungskanals etwas über. Sie können aber auch, wie in 5 gezeigt, strömungsgünstig ausgebildet sein, um beispielsweise die vorbeistreichenden Wetter möglichst wenig zu beeinflussen. Nach 1 stehen sie quasi auf der Wandung 26, wobei sie eigentlich in die Wandung eingesetzt sein sollen, wozu eine Ausführung als Filmkassette 27 günstiger wäre, die in 5 gezeigt ist. Hier sind sowohl auch die Spitzen wie auch der ganze Körper strömungsgünstig ausgebildet. Dies ist durch Einzelstriche kenntlich gemacht worden, wobei in 5 weiter verdeutlicht ist, dass auch der gesamte Körper der Filmkassette 27 einen leichten Bogen macht, um so das Einführen des Wetterstroms in die Kassette 19 bzw. Filmkassette 27 zu begünstigen.
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Zu 1 ist weiter zu erwähnen, dass auf der Druckseite 30 des Ventilators 25 gleich ausgebildete Filmkassetten 27 bzw. Kassetten 19" angeordnet werden können, um die Wetterabgänge 11, 12 auszunutzen, um hier eine Nachreinigung oder Reinigung des Wetterstroms 1 zu erreichen. Auch hier sind wieder Klappen bzw. Jalousieklappen 20' der Filmkassette 27 zugeordnet, um so den ausgehenden Wetterstrom gezielt zu beeinflussen.
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2 zeigt einen Querschnitt der untertage aufgefahrenen Strecke 7, wobei hier angedeutet ist, dass die Filmkassetten 27 auch gleichzeitig als Wetterzugang und Wetterabgang ausgebildet werden können bzw. verwendet werden können.
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Der hier zum Einsatz kommende Strömungskanal 8 wird durch eine Abtrennung 32 erzeugt, wobei zum optimalen Transport der Gesamtanlage auch der Einsatz von Wetterlutten möglich ist. Auf die Darstellung einer solchen Wetterlutte ist hier verzichtet worden.
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Mit 31 ist die Biegung der Filmkassette 27 angedeutet, die den Wetterstrom beeinflussen soll.
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Die 3 zeigt staubfreie Kugelkohlen 16, 16', 16". Sie verfügen über eine enorm große Oberfläche und eignen sich daher bestens zum Anlagern sowohl der NOx-Bestandteilen als auch der Staubbestandteile.
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4 schließlich zeigt eine Draufsicht auf einen Aktivkohleschaum bzw. eine entsprechende Bahn 17, wobei bei dem Ausschnitt nur angedeutet werden soll, dass hier auch wieder staubfreie Kugelkohlekörper mit zum Einsatz kommen können.
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Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/113408 A2 [0002]
- DE 102010012052 [0002]
