DE19639204A1 - Verfahren und Anlage zur Abluftreinigung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Abluft­ reinigung.

Die Abluftreinigung gewinnt wegen verschärfter Verordnungen immer mehr an Bedeutung. Die Einhaltung dieser Vorschriften macht Betrieben, in denen kontaminierte Abluft an fällt, große technische und wirtschaftli­ che Probleme.

Aus der Abluft zu entfernende, häufig toxische oder krebserregende Kontaminationen können Partikel, Keime, Dämpfe (z. B. Lösungsmittel­ dämpfe), Geruchsstoffe usw. sein.

Es ist bekannt, zur Reinigung von Abluft Aktivkohlefilteranlagen einzu­ setzen. Nachteilig ist ihre begrenzte Kapazität. Außerdem muß gesättigte Aktivkohle als Sondermüll behandelt werden, dessen Beseitigung kost­ spielig ist. Die Nachverbrennung ist energieaufwendig und im wesentli­ chen nur für die Beseitigung von Lösungsmitteldämpfen aus der Abluft geeignet. Biofilter benötigen große Flächen bzw. Volumina. Für mit re­ lativ hohen Temperaturen anfallende Abluft sind sie nicht geeignet, da die Kulturen temperaturempfindlich sind. Außerdem sind ihre Standzeit und ihre Kapazität nicht unbegrenzt; die Beseitigung der als Sonderabfall zu behandelnden großen Mengen der Biomasse ist problematisch.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein Abluftreini­ gungsverfahren und eine dafür geeignete Anlage vorzuschlagen, welche in Bezug auf das Verhältnis von Abscheideleistung und Kostenaufwand besonders günstig sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abluft zu­ nächst mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise einem schaumbildenden Re­ aktionsmittel, und danach mit ionisierter Frischluft in Kontakt gebracht wird. Beide Abluftbehandlungsverfahren sind an sich bekannt. Ihre Kombination hat sich jedoch als überraschend vorteilhaft erwiesen. Zum einen wird ein extrem hoher Abscheidegrad in Bezug auf alle weiter oben erwähnten Kontaminationen erreicht. Die Behandlung von Rohgasen mit erhöhter Temperatur ist unproblematisch. Die Entsorgung der aus der Abluft zurück gehaltenen Verunreinigungen ist relativ einfach. Der not­ wendige Energieaufwand ist vergleichsweise gering. Das mit dem schaumbildenden Reaktionsmittel gewaschene Rohgas enthält nur noch gasförmige Verunreinigungen, die im Ionisator aufoxidiert und/oder ge­ ruchsneutralisiert werden. Da das Reaktionsmittel im Wäscher im Kreis­ lauf geführt werden kann und da der Ionisator völlig frei von teilchen­ förmigen Verunreinigungen gehalten wird, ist die Standzeit einer Abluf­ treinigungsanlage nach der Erfindung nahezu unbegrenzt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Fließbildskizze sowie

Fig. 2 und 3 stark schematisiert Ausführungsbeispiele für Anlagen nach der Erfindung.

In allen Figuren sind die Abluftreinigungsanlage generell mit 1, der Roh­ gaseintritt mit 2, der Wäscher mit 3, der Ionisator mit 4 und der Reingas­ austritt mit 5 bezeichnet. Die zu reinigende Luft durchströmt zunächst den Wäscher 3. Danach erfolgt in der Rohrleitung 6 eine Kontaktierung mit ionisierter Luft.

Im Fließbild nach Fig. 1 sind einige Funktionen des Wäschers 3 durch Pfeile angedeutet. Dem Wäscher 3, in dem die Vorreinigung der Rohgase stattfindet, wird mit Verunreinigungen belasteter Schlamm entnommen (Pfeil 7). Pfeil 8 bedeutet, daß die Reinigungsflüssigkeit nach ihrer Ab­ trennung von den abgeschiedenen Stoffen im Kreislauf dem Wäscher 3 zurückgeführt wird. Pfeil 9 kennzeichnet die Roh- und Reststoff-Rück­ gewinnung. Mit 10 ist ein sich an die Rohrleitung 6 anschließendes Abluftrohr bezeichnet.

In der Regel ist eine Beheizung der Waschflüssigkeit im Wäscher 3 er­ forderlich. Die erforderliche Energie stammt von einer Heizung und/oder aus dem Rohgas. Insbesondere im zuletzt genannten Fall kann der Wä­ scher 3 als Wärmeenergiequelle eingesetzt werden (Pfeil 11). Auch Pfeil 12 bedeutet, daß Wärme des Wäschers dazu verwendet werden kann, die Ionisierung im Ionisator 4 zu unterstützen.

Der Ionisator 4 besitzt einen Frischlufteinlaß 13. Ionisierte Frischluft tritt durch den Auslaß 14 aus und wird der Rohrleitung 6 zugeführt. Anstelle der Frischluft oder zusätzlich dazu, kann vorgereinigtes, aus dem Wä­ scher 3 austretendes Gas über die Leitung 15 in den Ionisator 4 geführt werden. Dieses sorgt für die gewünschte Temperatur der zu ionisierenden Gase. Schließlich besteht die Möglichkeit, dem Ionisator aus einem Vor­ ratsbehälter 16 über die Leitung 17 Fremdgase zuzuführen, z. B. Sauerstoff zur Unterstützung der oxidierenden Wirkung der ionisierten Luft.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 folgt dem Rohgaseintritt 2 eine mit ei­ nem Gebläse 21 ausgerüstete Leitung 22. Der Wäscher 3 ist eine Vorrich­ tung zur Naßreinigung, wie sie beispielsweise in den deutschen Pa­ tentanmeldungen 39 20 321 und 42 21 939 beschrieben werden. Im Ge­ häuse des Wäschers 3 befinden sich oberhalb des Reaktionsmittelspiegels schaumbildende Rohrsysteme 23. Bei Bedarf wird das Reaktionsmittel beheizt (Heizung 24). Mit Hilfe eines pH-Wert-Sensors 25 und eines Steuergerätes 26 erfolgt über die Leitung 27 mit dem Regelventil 28 eine geregelte Zufuhr von konzentriertem Reaktionsmittel aus dem Vorratsbe­ hälter 29 in den Wäscher 3. Überlaufendes Reaktionsmittel wird über die Leitung 31 mit dem Ventil 32 abgezogen, gereinigt und im Kreislauf wie­ der zugeführt. Der Abzug von Schlamm, also einem Gemisch aus abge­ schiedenen Stoffen und Reaktionsmittel, geschieht durch die Leitung 33 mit dem Ventil 34. Die Trennung kann z. B. in einem Sedimentationsbec­ ken 35 (Schwerkrafttrennung) erfolgen, so daß das abgetrennte Reakti­ onsmittel wiederverwendet werden kann (Pfeil 8).

Die vorgereinigt aus dem Wäscher 3 in das Rohr 6 eintretende Luft wird über den Anschluß 37 und dem Gebläse 38 eintretende ionisierte Frisch­ luft in Kontakt gebracht. Die Ionisierung erfolgt im Ionisator 4 mit Hilfe der Röhren 18. Zur Reinigung der Frischluft befindet sich im Frisch­ lufteintritt 13 des Ionisators 4 ein Staubfilter 19. Es schließt sich die Re­ aktionsstrecke 39 an, in der die gewünschte Aufoxidierung und/oder Ge­ ruchsneutralisierung noch vorhandener gasförmiger Bestandteile in der zu reinigenden Luft erfolgt.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 umfaßt der Wäscher 3 ein zweigeteiltes Gehäuse mit einem ersten (41), der Schaumbildung und einem zweiten (42) der Schaumzerlegung dienenden Raum. Das Reaktionsmittel wird dem Rohrsystem 23 aus dem Sumpf des schaumbildenden Raumes 41 über die Leitung 43 mit der Pumpe 44 zugeführt. Die Schaumzerlegung im Raum 42 erfolgt u. a. mit Hilfe des Ventilators 45, der auch die Förderung der vorgereinigten Gase in und durch die Rohrleitung 6 bewirkt.

Zur Ausnutzung der Wärme im Wäscher 3 zwecks Unterstützung der Ioni­ sation im Ionisator 4 sind zwei Möglichkeiten dargestellt, die separat und gemeinsam eingesetzt werden können.

Eine Alternative umfaßt zwei Wärmetauscher 47 und 48, von denen einer sich im Sumpf des Wäschers 3 (z. B. mit 100°C) und der andere sich im Bereich des Frischlufteintritts 13 des Ionisators 4 befindet. Über das Leitungssystem 49 und die Pumpe 51 erfolgt der Kreislauf des wärmetau­ schenden Betriebsmittels.

Bei der zweiten Alternative wird vorgereinigte Luft im Teilstrom über die Leitung 52 mit dem Ventil 53 der Rohrleitung 6 entnommen und über den Ionisator 4 geführt. Diese Luft ist völlig frei von partikelförmigen Verunreinigungen. Mit Hilfe der Klappe 54 in der Rohrleitung 6 ist die Größe des Teilstromes einstellbar. Die Zufuhr der Frischluft, der vorge­ reinigten Luft und/oder der Fremdgase aus dem Vorratsbehälter 16 in den Ionisator 4 erfolgt mit Hilfe des Ventilators 55.

Beim in Figur .3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Gruppen von Röhren 18 vorhanden. Eine erste Gruppe ist an einem Sockel 57 hän­ gend, die zweite Gruppe auf dem Sockel 58 stehend installiert. Zur Er­ zeugung der gewünschten Luftturbulenzen ist ein topfförmiger, die hän­ genden Rohre 18 umfassender Rotor 59 vorgesehen, der sich über ein La­ ger 60 auf dem Boden des Ionisatorgehäuses abstützt. Sein Mantel weist Durchbrüche 61 auf. Seine vertikale Drehachse 62 ist exzentrisch im zy­ lindrisch oder vieleckig ausgebildeten Ionisatorgehäuse angeordnet.

Die gewünschte Luftturbulenz wird vom Rotor 59 bewirkt. Dieser kann von einem nicht dargestellten Motor angetrieben werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß der Rotor vom Luftstrom, erzeugt vom seitlich daneben angeordneten Ventilator 55, in Drehung versetzt wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 befindet sich schließlich noch in der Rohrleitung 6 - stromabwärts vom Anschluß 37 - ein Flügelrotor 64, der von der strömenden Luft oder von einem Antrieb in Drehung versetzt wird. Er dient einer intensiven Durchmischung der vorgereinigten Luft mit der ionisierten Luft.

Vorteile des neuen Verfahrens gegenüber bestehenden Techniken sind.

• 1) Emissionsminimierung durch Vorreinigung des Rohgases.
• 2) Energierückgewinnung der im Rohgas enthaltenen Sekundarwärme.
• 3) Rohstoff- und Reststoffrückgewinnung der abfiltrierten Stoffe.
• 4) Wasseraufbereitung und Wiederverwendung der Prozeßflüssigkeit.
• 5) Vollständiger Aufoxidation und Geruchsneutralisation von im Abluftstrom enthaltenen Reststoffen durch Ionisation.
• 6) Weiterverwertung der in der Prozeßflüssigkeit gespeicherten Wärmeenergie extern, intern zur Behandlung der Prozeßluft im Reinigungsverfahren.
• 7) Einfache modulare Bauweise, die individuell nach dem jeweiligen Bedarfs­ fall ausgelegt und im Verhältnis zu anderen Techniken kleiner gebaut wer­ den kann.
• 8) Erreichen eines sehr hohen Wirkungsgrades bei dem sowohl die TA-Luft-Werte eingehalten und auch unterschritten werden, als auch dem Bundesge­ setz für Kreislaufwirtschaft nachgekommen wird.
• 9) Der Einsatz des Verfahrens kann in vielen Bereichen Anwendung finden, z. B. zur Reinigung von Rauchgasen, Abgasen, Prozeßluft, allgemeine Luftmassenaufbereitung und Wasserreinigung.
• 10) Amortisation; durch dieses Verfahren wird der Amortisationszeitraum ge­ genüber anderen Technologien erheblich verkürzt. Bei der Rückgewinnung von Sekundärenergie und der Wiederverwertung von Roh- und Restrück­ standsprodukten entfällt der Begriff "Entsorgung", da alle Stoffe einem Re­ cyclingkreislauf zur wirtschaftlichen Wiederverwertung zugeführt werden.
• 11) Die Wirtschaftlichkeit ist daher im Zusammenwirken der vorgenannten Punkte im Bereich der mikro- und makro-ökonomischen Wirkungen zu se­ hen.

Claims (19)

1. Verfahren zur Abluftreinigung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft zu­ nächst mit einer Flüssigkeit und danach mit ionisierter Luft in Kontakt ge­ bracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Flüssigkeit um ein schaumbildendes Reaktionsmittel handelt und daß das Rohgas mit dem Schaum in Kontakt gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Naß­ reinigung der zu reinigenden Luft in einem Wäscher (3) und die Ionisierung von Frischluft in einem Ionisator (4) durchgeführt werden und daß die vor­ gereinigte Luft und die ionisierte Frischluft in einer Rohrleitung (6) kon­ taktiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Wäscher (3) anfallende Wärme der Erwärmung der in den Ionisator (4) eintretenden Frischluft dient.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wärmeaus­ tausch Wärmetauscher (47, 48) eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Wä­ scher (3) vorgereinigte Luft im Teilstrom über den Ionisator (4) geführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vorgereinigte Luft und die ionisierte Luft nach ihrer Zu­ sammenführung intensiv durchmischt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Ionisator (4) Turbulenzen erzeugt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Ionisator (4) Fremdgase, z. B. Sauerstoff, zugeführt wer­ den.

10. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Abluftreinigung, bei dem die Abluft zunächst mit einer Flüssigkeit und danach mit ionisierter Luft in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Naßreini­ gung der zu reinigenden Luft ein an sich bekannter Wäscher (3) und zur Ionisierung der Luft ein an sich bekannter Ionisator (4) vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt des Wäschers (3) und der Austritt des Ionisators (4) in eine gemeinsame Leitung (6) münden, die mit Mitteln (64) zur Durchmischung der eintreten­ den Gase ausgerüstet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Sumpf des Wäschers (3) und im Bereich des Frischlufteintrittes 13 des Io­ nisators (4) je ein Wärmetauscher (47 bzw. 48) angeordnet ist, die über ein die Betriebsflüssigkeit im Kreislauf führendes Rohrsystem (49) miteinander verbunden sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt des Wäschers (3) über eine Leitung (52) mit dem Bereich des Frischlufteintritts (13) des Ionisators (4) verbindbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Frischlufteintritts (13) des Ionisators (4) mit einem Fremdgasbehälter (16) verbindbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionisator (4) mit Mitteln (59, 61) zur Erzeugung von Turbulenzen ausgerüstet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein um eine vertikale Achse drehbarer topfförmiger Rotor (59) vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (59) Ionisationsröhren (18) umfaßt und daß sein Mantel mit Durchbrüchen (61) ausgerüstet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (59) exzentrisch im Gehäuse des Ionisators (4) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (18) des Ionisators (4) stehend und/oder hängend installiert sind.