DE1255637B - Anlage fuer die Reinigung der Abluft aus Fabrikhallen, in denen OEfen installiert sind - Google Patents
Anlage fuer die Reinigung der Abluft aus Fabrikhallen, in denen OEfen installiert sindInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
InL a.:
BOld
Nummer: 1255 637
Es ist bekannt, die mit Rauchgasen verunreinigte Luft, die aus solchen Fabrikhallen entweicht, in
denen öfen installiert sind, unter Ausnutzung ihres thermischen Auftriebes dadurch zu reinigen, daß
man sie durch im Hallendach eingebaute und dieses teilweise überragende Schächte hindurchstreichen
läßt, in denen reines Wasser oder eine Absorptionslösung, z.B. Sodalauge, versprüht wird. Hierdurch
wird in den Rauchgasen enthaltener Staub, gegebenenfalls zusammen mit Teer, niedergeschlagen,
und im Wasser bzw. in der Absorptionslösung lösliche Bestandteile werden absorbiert. Diese Einrichtungen werden auch als Dachsprühanlagen bezeichnet.
Bei Eabrikhallen, in denen Aluminiumelektrolyseöfen aufgestellt sind, arbeiten solche Dachsprühanlagen in bezug auf die fluorhaltigen Abgase der
Aluminiumelektrolyse im allgemeinen aber nur mit Wirkungsgraden von 70 bis 80%; ihr Reinigungseffekt in bezug auf Staub und Teerdämpfe ist im allgemeinen noch geringer und beträgt nur etwa 30 bis
50°/o.
Diese Dachsprühanlagen haben weiterhin den Nachteil, daß ihre Wirkung von Witterungsbedingungen stark beeinflußt wird. Bei starker Sonnenbestrahlung z. B. ist die Differenz zwischen der Temperatur der aus den Öfen entweichenden, Rauch enthaltenden Abgase und der aus den Sprühkammern
austretenden, mit diesen Abgasen vermischten Luft verhältnismäßig gering; der thermische Auftrieb ist
daher nicht groß genug, um alle Abgase durch die Dachschächte zu leiten, und ein Teil derselben entweicht aus den seitlichen Hallenöffnungen. Die gleiche
Erscheinung ist bei tiefem Barometerstand zu beobachten. Beim Auftreten böiger Winde wird der Wirkungsgrad der Dachsprühanlagen dadurch erheblich
verschlechtert, daß der Wind teilweise von oben in die Kamine hineindrückt und das Austreten der Abgase verhindert.
Das Problem der Reinigung von Abluft aus Fabrikhallen IFt überall dort von besonderer Bedeutung,
wo offene öfen betrieben werden und die Abluft nicht nur Staubteilchen und Teertröpfchen, sondern
auch schädliche, z.B. korrodierend wirkende Gase enthält, wie z.B. in der Phosphat- und Stahlindustrie.
Die Aufgabe besteht in allen diesen Fällen darin, nicht nur eine wirksame Entstaubung und eine Abscheidung der flüssigen Bestandteile herbeizuführen,
sondern außerdem auch die Konzentration der schädlichen Gase soweit als möglich herabzusetzen.
In dieser Beziehung ist insbesondere die Bekämpfung der Fluorschiiden von größter Bedeutung, weil unter
Anlage für die Reinigung der Abluft aus
Fabrikhallen, in denen öfen installiert sind
Schweizerische Aluminium A. G.,
Chippis (Schweiz)
Vertreter:
Dr. E. Jung und Dr. V. Vossius, Patentanwälte,
München 23, Siegesstr. 26
J"
Umständen sogar Restkonzentrationen von einigen Milligramm pro Quadratmeter an Fluorbestandteilen
in der in die Atmosphäre dringenden Abluft schädigend auf Tiere und Pflanzen einwirken können.
Die Lösung dieses Problems wird dadurch erschwert, daß im allgemeinen riesige Abluftmengen
anfallen, da die Luft in solchen Ofenhallen bis zu
45mal pro Stunde und noch öfter erneuert werden
muß.
Zwecks Rückgewinnung von Verdampfungs- und Kondensationsprodukten, Sublimaten und Stäuben
aus der Abluft von Ofenhallen bei der Aluminium
elektrolyse ist eine Anlage bekannt, bei der Staub
fallen in Form von Zyklonen an den im Dach angeordneten schachtartigen Abluftaustrittsöffnungen vorgesehen sind. Diese Staubfallen ermöglichen es aber
nicht, auch die gasförmigen und meist fluorhaltigen
Es ist daher auch schon der Einbau eines Naßelektrofilters in den Abluftschacht empfohlen worden, dem ein Berieselungsabschnitt zur Entfernung
des Hauptanteils der Fluorverbindungen vorgeschal
tet ist. Die praktische Erprobung hat jedoch gezeigt,
daß derartige Naßelektrofilter durch den abgesetzten nassen Staub in kurzer Zeit verschmutzen und daher für einen Dauerbetrieb ganz ungeeignet sind.
Die bekannten Verfahren zur Gewinnung von
z. B. keimfreier Luft für Operationsräume u.dgl. bzw. zur Entstaubung von Abgasen von Hochöfen
und anderen industriellen öfen mittels einfacher
Wassersprühanlagen haben sich für die Lösung des der Erfbidung zugrunde liegenden speziellen technischen Problems nicht als geeignet bzw. als ausreichend erwiesen. Die Phosphat-, Stahl- und Aluminiumindustrie hat daher schon große Summen aus-
geben müssen, um insbesondere Schadensersatzansprüche infolge der der Land- und Forstwirtschaft
durch solche Abluft entstandenen Fluorschäden zu erfüllen.
Eine wirksame Reinigungsanlage für die Abluft von Hallen mit offenem Ofenbetrieb muß den folgenden Bedingungen genügen:
1. Sie muß in der Lage sein, mehrere Millionen Kubikmeter Abluft pro Stunde zu reinigen;
2. sie muß in der Lage sein, aus diesen riesigen Abluftmengen die schädlichen Gase, die bereits
sehr kleine Anfangskonzentrationen von z. B. 3 bis 4 mg/Nm3 (2, 3 bis 3 Gewichtsteile pro
Million) aufweisen, mit einem hohen Wirkungsgrad zu entfernen; ao
3. sie muß bei allen Wind- und Wetterverhältnissen mit vollkommener Sicherheit arbeiten;
4. es dürfen keine Wassertröpfchen in die Atmosphäre entweichen, da diese schädliche Verunreinigungen, wie Fluorverbindungen, gelöst ent-
halten könnten;
5. die durch die thermische Energie bewirkte natürliche Strömung der Abluft in den Ofenhallen und den Abzugsschächten soll möglichst
wenig abgebremst werden, da sonst eine einwandfreie Entlüftung einen zu hohen zusätzlichen Energieverbrauch erfordern würde.
Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß diesen strengen Reinigungsbedingungen auch bei der
Abluft von Fabrikhallen mit offenen Industrieöfen entsprochen werden kann, ohne daß ein Einbau
teurer Zyklone bzw. das Einsprühen von aufwendigen Chemikalien, wie Ca(OH)2, erforderlich ist.
Die erfindungsgemäße Anlage für die Reinigung der Abluft aus Fabrikhallen, in denen eine oder
mehrere Reihen von Ofen installiert sind, insbesondere für die Reinigung der Abluft von Aluminiumelektrolyseöfen, und weiche aus im Dach der Halle
eingebauten und dieses teilweise überragenden Schächten, in Strömungsrichtung der Abluft wirkenden Sprühdüsen und im unteren Teil einem Sammelbecken für den Ablauf der Sprühflüssigkeit unterhalb
der Schächte besteht, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schächte im unteren Teil Sprühkammern mit
nach oben gerichteten Sprühdüsen aufweisen, deren Boden als Sammelbecken für die Sprühflüssigkeit
ausgebildet ist und die mit seitlichen Lufteintrittsöffnungen versehen sind, daß im oberen Teil der
Schächte mindestens ein den ganzen lichten Querschnitt einnehmendes waagerechtes mechanisches
Filter 3 eingebaut ist und daß auf die Schächte runde Kamine mit je einem eingebauten horizontalen Axiallüfter aufgesetzt sind.
Diese Anlage hat sich in der Praxis bereits aufs beste bewährt, und sie arbeitet ohne Störungen im
Dauerbetrieb, wobei der Gehalt der nach außen abziehenden gereinigten Abluft an schädlichen Gasen,
wie Fluorverbindungen, so gering ist, daß praktisch keine Meldungen von Schäden an Tieren und Pflanzen mehr vorkommen, was gegenüber dem vorigen B5
Stand einen entscheidenden Fortschritt darstellt.
Gemäß einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag können im Dachfirst einer vom Boden und den
Seitenwänden her belüfteten Halle für Aluminiumelektrolyseöfen Kamine mit einer gleichzeitig der
Abluftreinigung dienenden Sprühanlage angeordnet sein, deren Sprühstrahlen nach außen etwa in Richtung des Luftaustrittes gerichtet sind und so eine
Injektorwirkung ausüben. Diese Kamine weisen aber weder waagerecht angeordnete mechanische Filter
noch horizontale Axiallüfter auf, so daß die Reinigungswirkung auch nicht derjenigen der erfindungsgemäßen Anlage entspricht.
Bei der Anlage gemäß der Erfindung gelingt es in vielen Fällen, wenn das Verhältnis der Höhe des
Kamins zu seinem Durchmesser bzw. mittleren Durchmesser etwa 1:2 beträgt. Der Kamin kann
beispielsweise die Gestalt eines Ventilatorlaufringes haben. In diese Kamine ist je ein horizontaler Axiallüfter eingebaut, dessen Flügel praktisch den gesamten lichten Querschnitt des Kamins bestreichen;
die Axiallüfter bewirken, daß die mit Abgasen und Rauch verunreinigte, durch thermischen Auftrieb
nach oben geführte Hallenluft mit hoher Geschwindigkeit aus den Kaminen ausströmt. Die öffnungen
für den Eintritt der verunreinigten Hallenluft in die Schächte befinden sich in deren unterem Teil, d. h.
vorzugsweise an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der SprUhkammer. Durch Aufsetzen eines
konischen, nach oben sich erweiternden Trichters läßt sich der Energiebedarf für den Betrieb des Lüftermotors bei gegebener Strömungsgeschwindigkeit im
Schacht etwas herabsetzen.
In den seitlichen Eintrittsöffnungen der Sprühkammer können die ganze öffnung ausfüllende mechanische Filter oder Elektrofilter zur Vorreinigung der
Luft von Staub und/oder nebeiförmigen Bestandteilen angeordnet sein. Unter dem Begriff Elektrofilter sind alle Arten von elektrostatischen Filtern zu
verstehen, darunter auch die aus Vorionisatoren und von diesen getrennten, nachgeschalteten Plattenelementen bestehenden.
In dem Filterraum oben im Schacht sind eine oder mehrere Lagen von mechanischen Filtern horizontal
angebracht, die z. B. aus säurebeständigem Kunststoffgewebe bestehen, das auf Rahmen gespannt ist.
Handelt es sich um zwei oder mehr Filter, so können seitlich an den Schachtwänden zwische;. zwei übereinander angeordneten Filtern Sprühdüsen vorgesehen werden, mittels denen die Filter mit Wasser
besprüht werden. Sind mehr als zwei Filteranlagen angeordnet, so können selbstverständlich in mehr als
einem der durch sie gebildeten Teilräume Sprühdüsen angeordnet sein; bei fünf Filterlagen z.B. können ein, zwei, drei oder vier Teilräume mit Sprühdüsen versehen sein.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Hallenabluftreinigungsanlage ist also folgender:
In dem unteren Raum, eines im höchsten Teil des Hallendaches eingebauten Schachtes befindet sich
eine Sprühkammer, in der eine oder mehrere Reihen von nach oben gerichteten Sprühdüsen angeordnet
sind, aus denen Wasser oder eine Absorptionslösung unter Druck versprüht wird. Die Richtung des Sprühwassers in der Sprühkammer soll grundsätzlich die
gleiche sein wie die Richtung des Luftstromes, also von unten nach oben, wodurch der thermische Auftrieb der Gase durch eine Art Injektorwirkung unterstützt wird. Unten, vorzugsweise an beiden zum
Dachfirst bzw. zum höchsten Teil des Daches parallelen Seiten der Sprühkammer, befinden sich die
Eintrittsöflnungen für die mit Abgasen aus den öfen vermischte nach oben strömende Luft. Der Boden
der Kammer ist durch ein Wasserbecken mit Ablauf für das wegfließende Sprühwasser gebildet. Uber der
Sprühkammer befinden sich der Filterraum mit den oberen Luftaustrittsöffnungen, die als Kamine runden
Querschnitts abgebildet sind und Axiallüfter enthalten.
Die erfindungsgemäße Hallenabluftreinigungsanlage zeichnet sich außerdem durch folgende Merkmale
aus:
1. Die Höhe des Filterraumes soll mindestens das 0,4fache und höchstens das 1,5 fache, vorzugsweise
das 0,45- bis 0,9fache, der Höhe der Sprühkammer betragen. Als Höhe der Sprühkammer gilt
hierbei der Abstand von der oberen Kante der Eintrittsöffnungen zum untersten Filter.
2. Der waagerechte Querschnitt des Sprühkammer und Filterraum enthaltenden Schachtes soll mindestens
5mal, höchstens 25mal, vorzugsweise 10- bis 17mal, so groß sein wie der Querschnitt des runden,
auf den Schacht aufgesetzten, mit einem Axiallüfter versehenen Kamins, aus dem die gereinigte Hallenabluft
entweicht. Der Reinigungsschacht wird im Querschnitt vorzugsweise rechteckig ausgeführt. Als
Schachtquerschnitt im obigen Sinn ist der Querschnitt des Raumes anzusehen, der den Bereich der Luftströmung
umschließt, die von dem Axiallüfter oberhalb des Filterraumes erfaßt wird. Wenn es sich um
Reinigungsschächte handelt, die parallel zum Dachfirst eine große Länge haben, können auf diese
Schächte zur Einhaltung des obigen Querschnittverhältnisses zwei oder mehrere Kamine mit Axiallüftern
aufgesetzt werden, wobei für jeden Kamin das oben angegebene Querschnittsverhältnis zwischen Kamin
und dem vom Dachlüfter beherrschten Filter- und Sprühkammerraum gilt.
3. Der gesamte Querschnitt der Lufteintrittsöffnungen eines Schachtes soll vorzugsweise ein Fünftel
bis vier Fünftel des waagerechten Schachtquerschnittes betragen, gleichgültig, ob mechanische Filter
oder Elektrofilter eingebaut sind oder nicht; Er muß so gewählt werden, daß die Luftgeschwindigkeit in
den Eintrittsöffnungen und im Kamin ein Austreten des Sprühflüssigkeitsnebels verhindert.
Folgendes Beispiel veranschaulicht die Erfindung:
In einer Halle sind zwei parallele Reihen von je siebzehn offenen Aluminiumelektrolyseöfen einer
Stromstärke von je 37 000 A installiert. Das Luftvolumen der Halle beträgt 22 000 m3, ihre Länge
130 m. Im Dachfirst sind in einer Reihe drei Luftreinigungsschachtanlagen aus je fünf zusammengefaßten
Einzelschächten mit Sprühkammer und drei darüber befindlichen Rahmen mit mechanischen
Doppelfiltem aus Polyvinylchloridgewebe waagerecht angeordnet. Zwischen dem mittleren und dem
unteren Filterrahmen sind an den Seitenwänden des Schachtes Sprühdüsen eingebaut, mit deren Hilfe das
mittlere und das untere Filter besprüht werden. Jede Reinigungsschachtanlage hat eine lichte Weite von
4 m und eine lichte Länge von 25 m, jeder Einzelschacht infolgedessen eine lichte Länge von 5 m. In
den seitlichen, rechteckigen, auf beiden dem Hallenfirst parallelen Seiten eines jeden Einzelschachtes
angeordneten, 1,2 m hohen Eintrittsöffnungen zur Sprühkammer sind Elektrofilter eingebaut, welche
den ganzen lichten Querschnitt der Eintrittsöffnun-
gen einnehmen und dazu dienen, eine Vorreinigung der in die Sprühkammer eintretenden Luft von Staub
und Teer zu bewirken.
Auf die Luftreinigungsschächte sind je fünf 0,7 m hohe zylindrische Kamine von 1,4 m lichtem Durchmesser
aufgesetzt, in denen Axiallüfter einer Leistung von je 60 000 m3/h angeordnet sind. Die Axiallüfter
erzeugen einen Sog von nur etwa 5 mm WS; dieser reicht aus, um in Verbindung mit dem thermischen
Auftrieb einen stabilen, von den Witerungsvefhältnissen unabhängigen Luftwechsel in der Halle zu
sichern. Die drei Reinigungsschachtanlagen werden also in der Stunde von 3-5-60 000 m3, also von
900 000 m3 Hallenabluft durchströmt, die nach Reinigung in Elektrofilter, SprUhkammer und Filterraum
durch die Axiallüfter mit einer Austrittsgeschwindigkeit von etwa 14 m/s ins Freie befördert wird. Die
Luft in der Halle wird demnach stündlich etwa 40mal erneuert.
Der von jedem Axiallüfter erfaßte Luftströmungsquerschnitt in den Reinigungsschachtanlagen beträgt
20 m2, der lichte Querschnitt des Kamins 1,54 m2. Der vom Axiallüfter erfaßte Luftströmungsquerschnitt
des Schachtes ist als 13mal so groß wie der »5 Kaminquerschnitt.
Die Höhe des Filterraumes beträgt 1,80 m und die Höhe der Sprühkammer, vom oberen Rand der seitlichen
Lufteintrittsöffnungen bis zum unteren Filter gemessen, 3,30 m. In dem betrachteten Fall macht
also die Höhe des Filterraumes ungefähr das 0,55fache der Höhe der Sprühkammer aus.
Der gesamte freie Querschnitt der Elektrofilter ist bei der Berechnung des Querschnittes der Lufteintrittsöffnungen
in Rechnung zu stellen. Rahmen, Drähte und Platten der Elektrofilter müssen berücksichtigt,
d. h. in Abzug gebracht werden.
Die Luftgeschwindigkeit im freien Querschnitt der Elektrofilter, welche gleichzeitig die Eintrittsöffnungen
zur Sprühkammer bilden, beträgt etwa 2,0 m/s, ♦o die Geschwindigkeit der in die Sprühkammer ausströmenden
Luft etwa 0,85 m/s.
In jeder der drei Luftreinigungsschachtanlagen werden stündlich etwa 25 m3 Wasser versprüht. Die
Austrittsgeschwindigkeit der Wassertropfen aus den Düsen beträgt etwa 4,75 m/s.
Die Flügel des Axiallüfters sind in einem Abstand von 4 bis 5 cm von der Unterkante des Kamins eingebaut.
In den F i g. 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Hallenabluftreinigungsanlage
schematisch dargestellt. F i g. 1 zeigt im Querschnitt einen Luftreinigungsschacht 1 mit Sprühkammer
2, Filterraum 3 und Kamin 4, F i g. 2 den gleichen Schacht, jedoch mit Elektrofiltern 5 in den
Eintrittsöffnungen 6 zur Sprühkammer 2.
Die Eintrittsöffnungen 6 befinden sich auf der Höhe der geneigten Hallendecke 7. Mit 8 ist das
Hallendach bezeichnet. In der Sprühkammer 2 sind Düsen 9 in zwei Reihen angeordnet. Die mit 10 angedeuteten
Wasserstrahlen haben ungefähr dieselbe Bewegungsrichtung wie die Hallenluft in der Sprühkammer
2. Die heruntertropfende Flüssigkeit sammelt sich im Sammelbecken 11, das .mit nicht abgebildeten
Ablaufröhren versehen ist. Der Filterraum 3 ist mit den mechanischen Filtern 12, 13, 14, 15 und
16 versehen, die jeder aus einem Rahmen bestehen, der beidseitig mit Polyvinylchloridgewebe bespannt
ist. Auf beiden Längsseiten des Filterraumes sind
Claims (3)
1. Anlage für die Reinigung der Abluft aus »o Fabrikhallen, in denen öfen installiert sind, insbesondere
für die Reinigung der Abluft von Aluminiumelektrolyseöfen, bestehend aus im Dach
der Halle eingebauten und dieses teilweise überragenden Schächten, in Strömungsrichtung der
Abluft wirkenden Sprühdüsen und im unteren Teil einem Sammelbecken für den Ablauf der
Sprühflüssigkeit unterhalb der Schächte, dadurch gekennzeichnet, daß die Schächte
im unteren Teil Sprühkammern mit nach oben gerichteten Sprühdüsen aufweisen, deren Boden
als Sammelbecken für die Sprühflüssigkeit ausgebildet ist und die mit seitlichen Lufteintrittsöffnungen
versehen sind, daß im oberen Teil der Schächte mindestens ein den ganzen lichten
Querschnitt einnehmendes waagerechtes mechanisches Filter (3) eingebaut ist und daß auf die
Schächte runde Kamine mit je einem eingebauten horizontalen Axiallüfter aufgesetzt sind.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Raum zwischen zwei Filtern
waagerecht wirkende Sprühdüsen angeordnet sind.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Trockenelektrofilter vor den untersten
Sprühdüsen in den Lufteintrittsöffnungen eingebaut sind.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 624 296; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 046 340;
britische Patentschriften Nr. 780 984, 452137; USA.-Patentschriften Nr. 2730195, 2182 533.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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ID=4530081
Family Applications (1)
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