-
Verfahren zur Abtrennung von umweltschädigenden
-
Gasen aus Rauchgasen, insbesondere von Tunnelöfen, und Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Abtrennung von umweltschädigenden Gasen aus Rauchgasen, insbesondere von Tunnelöfen,
und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung eines
Sorptionsmittels.
-
Es ist bekannt, daß Rauchgase bzw. die Abgase von Feuerungen chemische
Verbindungen enthalten, die schädigend nicht nur auf die belebte Umwelt wirken,
sondern auch schädigend auf Gebäude und sonstige Bauwerke. Bei diesen chemischen
Verbindungen, die hauptsächlich aus der Verbrennung von festen und flüssigen Brennmaterialien
herrühren, vor allem aus Koks, Kohle, 51 und Teerprodukten, handelt es sich im wesentlichen
um
in Gas- oder Dampfform vorliegenden Schwefeldioxid, auch Schwefelwasserstoff, Stickoxid,
Fluorwasserstoff und Fluoride.
-
Schwefeldioxid liegt dabei mengenmäßig an der Spitze aller gasförmigen
Verunreinigungen. In Nordrhein-Westfalen leiden bereits 40.000 ha Waldbestand (1968)
unter SO2 -Einwirkung, wodurch nicht nur der wirtschaftliche Nutzwert des Waldes,
sondern auch seine hygienische Funktion weitgehend vermindert wird. Bei der Verbrennung
von Heizmaterial entstehen bei Koks und Kohle etwa 1 bis 2 SO, und bei Heizöl oft
3 bis 4 % Schwefel. Fluor, insbesondere Fluorwasserstoff, ist ein weiterer Schadstoff,
der schon in außerordentlich großer Verdünnung unter 0,01 ppm Schäden an Pflanzen,
wie Weintrauben, Aprikosen usw., hervorruft. Außerdem können gewisse Futterpflanzen
an der Außenseite ihrer Blätter Fluoride bis zu einer Konzentration von 30 bis 40
ppm speichern und so beim Vieh Schäden, wie Fluorose und verringerte Milcherzeugung,
hervorrufen.
-
Fluorverbindungen kommen reichlich in den Abgasen von beispielsweise
Tunnelöfen für die Ton- und Steinzeugindustrie vor, ebenso in Glas- und Emailfabriken
und Werken, die Flußsäure herstellen und verwenden als auch bei Hochöfen und Aluminiumwerken
und Superphosphatfabriken. Auch verschiedene Kohlesorten enthalten Fluoride, die
größtenteils mit den Rauchgasen ausgestoßen werden.
-
Es hat daher nicht an Versuchen und Verfahren gefehlt, diese schädlichen
Beimengungen oder Inhalte der Abgase aus den Abgasen vor ihrem Austritt in die Atmosphäre
abzuscheiden oder zumindest wesentlich zu verringern.
-
So werden zur Abscheidung von Stäuben Trockenabscheider oder auch
Schwerkraft- und Trägheitsabscheider verwendet.
-
Eine andere Gruppe von Einrichtungen zur Abscheidung solcher Stoffe
sind Filter in Form von Geweben, die aus natürlichen oder künstlichen Fasern oder
auch Metallfäden bestehen und als Schlauch- oder Sackfilter, aber auch als Rahmen-
oder Taschenfilter ausgebildet sind. Eingeleitet wird der Filtervorgang durch Festsetzen
feinster Staubpartikel an den Gewebefäden, so daß sich eine primäre Staubschicht
bildet, die ihrerseits wieder als Filterschicht wirkt. Auf diese Weise lassen sich
noch Teilchen abscheiden, deren Korngröße unter 0,5 jim liegt. Der Entstaubungsgrad
eines Schlauchfilters beispielsweise kann mehr als 99 % betragen. Der obere Korngrößenbereich
liegt bei 100 jim.
-
Für die Absorption von Gasen und Dämpfen, die zusammen mit dem Staub
in den Rauchgasen enthalten sind, gibt es zur Abscheidung von SO2 bzw. S03 und H25
Aktivkohlefilter, sofern dies möglich ist. Es ist auch bekannt, Gase wie SO2 und
SO, oder Fluoride und Fluor unter Verwendung von Kalk in einer trockenen Sorption
aus den Rauchgasen auszuscheiden, indem man in die Rauchgase in feinster Zerteilung
Kalk einführt bzw.
-
damit mischt, wobei als Reaktionsstrecke die Rohrleitung dient, die
die Rauchgase von der Entstehungsquelle, beispielsweise von einem Tunnelofen zum
Kamin führt. Die Rohrleitung ist dabei so ausgestaltet, daß möglichst eine quantitative
Reaktion zwischen diesen Schadstoffen und dem zugeführten Kalk stattfindet.
-
Trotz all dieser Maßnahmen ist jedoch die zur Verfügung stehende
Reaktionsstrecke bzw. die Rauchgasleitung zwischen dem Ofen und der Entstaubungsanlage
zu kurz, um den# indie Rauchgasleitung für Sorptionszwecke eingespeisten und darin
verwirbelten Kalk optimal zu nutzen. Die Entstaubungsanlage schließt ja diese Reaktionsstrecke
ab, damit der feinteilige Kalk nicht eine zusätzliche Umweltverschmutzung herbeiführt
und durch den Kamin in die Atmosphäre gelangen kann. Es wird also auch Kalk als
Abstaub anfallen, der zusammen mit dem eigentlichen im Rauchgas enthaltenen Staub
unzureichend ausgenutzt, abgezogen und auf die Deponie gefahren wird.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln bzw vorzuschlagen,
mit denen eine praktisch vollständige Umsetzung des zugeführten Sorptionsmittels,
beispielsweise Kalk, für die aus den Rauchgasen zu entfernenden schädlichen Bestandteile
ermöglicht wird und damit wiederum eine zusätzliche Belastung der Umwelt durch Deponieren
unvollständig
belegten Sorptionsmittels vermieden wird, was wiederum dazu führt, daß die Entfernung
der schädlichen Bestandteile der Abgase außerdem noch kostengünstiger als bisher
bewerkstelligt werden kann.
-
Gelöst wird die Aufgabe verfahrensgemäß dadurch, daß das zur Sorption
der schädlichen Bestandteile des Rauchgases dienende Sorptionsmittel im Kreislauf
geführt wird und vor dem Wirbler erneut in die Rauchgasleitung eingeblasen wird.
-
Vorteilhaft wirkt es sich dabei aus, daß im Zuge der Umwälzung des
Sorptionsmittels dieses in seiner Kornstruktur verändert wird, so daß neue Oberflächen
für die Sorption aktiviert werden.
-
Diese Veränderung der Kornstruktur kann durch Mahlen herbeigeführt
werden. Bei dem Sorptionsmittel handelt es sich vorzugsweise um Kalk, der sowohl
in ungelöschter, also CaO-Form, als auch in gelöschter Ca(OH)2-Form vorliegen kann.
-
Auch andere Sorptionsmittel, die nicht durch chemische Sorption sorbieren
oder absorbieren, können auf diese Weise eingesetzt werden, beispielsweise Sorptionsmittel,
die aufgrund oberflächenaktiver Kräfte Schadstoffe sorbieren, beispielsweise Aktivkohle.
-
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt eine Rückführungsrohrleitung,
die aus dem Feststoffbett unterhalb der Filter der Entstaubungsanlage dort angefallenen
Kalk über ein Gebläse oder einen Ventilator absaugt, dessen Druckseite über eine
Rohrleitung an einer Stelle in die Rauchgasleitung
einmündet, die
vor dem Wirbler liegt und in der Art eines Venturirohres das Luft-Feststoff-Gemisch
auf einen Einbaukörper schleudert, so daß die Kalkteilchen in dem Abgasstrom möglichst
gleichmäßig verteilt werden.
-
Die Entnahme des bereits einmal durch die Abgasleitung geführten
Kalks aus dem Additivbett unterhalb der Filterschläuche der Entstaubungsanlage erfolgt
über einen mit der Saugseite des Ventilators oder Gebläses verbundenen Schnorchel,
der einstellbar ausgebildet sein kann, so daß seine Eintauchtiefe in das den Kalk
enthaltende Feststoffbett regelbar ist. Dieses Feststoff- oder Additivbett in der
Entstaubungsanlage kann vermittels einer Schnecke mit elektrischem Antrieb verteilt
und bewegt werden, so daß eine möglichst gleichmäßige Konzentration an der Entnahmestelle
der Rückführungsleitung gewährleistet ist. Uberschüssiges Additiv wird zusammen
mit dem Staub, der von den Filterschläuchen periodisch abgetrennt wird, vermittels
einer weiteren Förderschnecke ausgetragen.
-
Es hat sich bei dieser Ausgestaltung vorteilhaft herausgestellt,
wenn die vom Schnorchel im Additivbett ausgehende Rückführungsleitung für den Kalk
nicht direkt wieder in die Abgasleitung eingeleitet wird, sondern vor oder nach
dem Ventilator zunächst eine Zerkleinerungsanlage durchläuft, in der der Kalk in
seiner Kornstruktur verändert, beispielsweise leicht zerbrochen wird, so daß neue
aktive Sorptions- bzw.
-
Reaktionsflächen am Kalkkorn bereitet und damit die Sorption
bzw.
Reaktion mit den Abgasen begünstigt wird.
-
In Strömungsrichtung hinter der Einmündung der Rückführungsleitung
in die Rauchgasleitung ist eine ebensolche Einmündung einer Leitung in kurzer Entfernung
davon und koaxial zur Abgasleitung angeordnet, über die frisches Sorptionsmittel
von einem Gebläse zugeführt eintritt, das auf diese Weise mit dem bereits einmal
oder mehrfach umgewälzten Additiv, nämlich Kalk, vermischt wird Die Zuführung des
frischen noch unbenutzten Sorptionsmittels, nämlich Kalk, erfolgt über ein Dosiergerät,
das von der Zusammensetzung der Rauchgase gesteuert wird, d. h. frischer Kalk wird
dann zugeführt, wenn der Anteil an beispielsweise SO2 im Rauchgas einen bestimmten
Sollwert wieder überschreitet. Andererseits kann die Dosierung auch so erfolgen,
daß mehr oder weniger kontinuierlich zusammen mit dem umgewälzten Kalk immer ein
geringer Anteil frischen Kalks zugeführt wird.
-
Die Rauchgasleitung, die die Reaktionsstrecke für die Reaktion zwischen
dem zugeführten Kalk und den in dem Rauchgas enthaltenen schädlichen Verbindungen
darstellt, enthält Einrichtungen zur intensiven Untermischung der Reaktionspartner
und führt in eine sogenannte Rohgaskammer einer Entstaubungsanlage, in der Filtereinrichtungen,
beispielsweise Filterschläuche, aufgehängt sind. Solche Entstaubungsanlagen sind
an sich bekannt. Sie umfassen oft eine Vielzahl von Rohgaskammern mit Filtereinrichtungen,
die über eine Sammelleitung miteinander verbunden sind. Diese Sammelleitung führt
dann
zur Saugseite eines Gebläses, welches mit seiner Druckseite mit dem Kamin verbunden
ist. An geeigneten Stellen können Meßeinrichtungen angeordnet sein, die automatisch
Schadstoffe bestimmter Art messen und deren Ausgänge in geeigneter Weise gewandelt
zur Steuerung von Zugabeeinrichtungen in der Anlage benutzt werden können.
-
t rCindun(~ wird nun anhand der beiliegenden Zeichnung, die eine
Ausführungsform der Erfindung darstellt, näher erläutert.
-
Fig. 1 zeigt zunächst ein Fließbild, in dem die Anordnung und Schaltung
der einzelnen Aggregate dargestellt ist, Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht, teilweise
im Schnitt, eines Teiles der Rauchgasleitunq mit der Entstaubungsanlage und der
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, und Fig. 3 zeigt einen Querschnitt
etwa auf der Linie 111-111 der Fig. 2 In dem Fließbild stellt der links dargestellte
Ofen beispielsweise den Tunnelofen einer grobkeramischen Fabrik dar.
-
Die Abgase dieses Ofens, der durch Olbrenner beheizt wird, strömen
über die Abgasleitung 1 durch einen Wirbler 2 in die Entstaubungsanlage 36 und schließlich
vermittels des Gebläses 37 zum Kamin. Das trichterförmige Teil 38 der Entstaubungsanlage
stellt den Sammelraum dar, in dem das Sorptionsmittel, also im vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Kalk, sich nach
dem Durchgang durch die Rauchgasleitung 1 ansammelt
und aus dem er über die Rückführungsleitung 19 erneut bei 39 in die Rauchgasleitung
1 eingeleitet wird. Dies geschieht unter Zuhilfenahme des Gebläses 40, das mit seiner
Saugseite an die Entstaubungsanlage angeschlossen ist und mit seiner Druckseite
über einen Teil der Leitung 19 mit der Rauchgasleitung 1 verbunden ist. In der Rückführungsleitung
zwischen der Entstaubungsanlage und dem Gebläse 40 ist eine Zerkleinerungsmaschine
41 angeordnet, die das Korn des Kalks in seiner Struktur verändert, damit frische
aktive Oberflächen bei der erneuten Einführung in die Rauchgasleitung zur Reaktion
mit den SO2- oder SO3# oder Fluormolekülen zur Verfügung stehen.
-
Durch diese Zerkleinerungsmaschine soll keine Zerkleinerung auf eine
bestimmte Korngröße bewirkt werden, sondern es soll lediglich das Korn oder eine
Agglomeration von Körnern einmal zerbrochen werden, so daß wie gesagt neue aktive
Oberflächen entstehen. Diese Einrichtung hat sich besonders wirksam erwiesen, allein
schon deshalb, weil beim Durchgang des Kalks durch die Rauchgasleitung ja auch Feuchtigkeit
oder anderes kondensierbares Gas zu einer Klümpchenbildung oder Agglomeration von
Kalkkörnchen führt.
-
Das ausreagierte Produkt und der anfallende Staub der Entstaubungsanlage
wird vermittels einer Austragschnecke ausgetragen und auf die Deponie gefahren.
Bei dem Reaktionsproedukt handelt es sich um Kalziumsulfat, das auch Kristallwasser
enthalten kann, um Kalziumkarbonat, Kalziumfluorid und um einen
gewissen
Anteil Kalk, der sich mit der Zeit in Kalziumkarbonat umwandeln dürfte.
-
Eine gegenständliche Ausgestaltung der Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt, wobei Fig. 3 lediglich einen
Querschnitt durch einen Teil der Entstaubungsanlage nach Fig. 2 darstellt. Die Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens in ihrer Zusammenwirkung mit der übrigen Anlage
geht besonders augenfällig aus Fig. 2 und 3 hervor. Es wird daher nachfolgend die
weitere Erläuterung der Erfindung anhand der Fig. 2 und 3 vorgenommen.
-
In Fig. 2 ist mit dem Bezugszeichen 1 die Rauchgasleitung dargestellt,
über die die Rauchgase von dem Tunnelofen nach Fig. 1 über die Entstaubungsanlage
und zwischengefügte Aggregate zum Kamin geleitet wird. Das Bezugszeichen 27 zeigt
die zum Kamin führende reine Gasleitung.
-
Die Rauchgasleitung führt dann weiter in eine Rohgaskammer der Entstaubungsanlage
36, die im dargestellten Ausführungsbeispiel vier derartige Rohgaskammern umfaßt,
die über Leitungen mit Drosseleinrichtungen an eine Sammelleitung angeschlossen
sind, die über einen Ventilator oder ein Gebläse 26 und eine Leitung 27 mit dem
Kamin verbunden ist. In den Rohgaskammern hängen Filterelemente in Form von Filterschläuchen
17, die an einer Reingashaube 22 in an sich bekannter Weise befestigt sind. Diese
Reingashaube ist auch mit einer Druckluftspülun# ausgestattet, um den an den Filtern
haftenden Staub abzuspülen. Unterhalb der Filter befindet sich ein wannenartiqes
Gebilde, in das seitlich die Abgasleitung 1
eintritt, welches bei
12 in Fig. 3 dargestellt ist. Der Trichter mit dem Abgaskanal 12 mündet in einen
pyramidenstumpfförmigen Körper, in dem unten eine Rühr- und Förderschnecke 15 liegt,
während etwas oberhalb davon und etwas seitlich eine Austragschnecke 30 angeordnet
ist, die das sich in diesem Körper ansammelnde Material über einen Rohrstutzen 31
in einen Behälter 32 fördert. Das ganze Gebilde der Entstaubungsanlage stützt sich
über ein Ständerwerk 33 auf den Flur ab.
-
Die Vorrichtung zur nurchführunv des Verfahrens umfaßt nun im wesentlichen
den mit dem Bezugszeichen 18 bezeichneten Schnorchel, der in das körnige Gut 14
einmündet, welches aus Kalk und sonstigen Teilchen besteht, die von den Filterschläuchen
in das pyramidenstumpfförmige Gehäuse 13' gefallen sind.
-
Dieser Schnorchel 18 kann in seiner Eindringtiefe verstellt werden
und saugt nun über die Rohrleitung 19 Kalkteilchen aus dem Bett 14 ab, was vermittels
des Saugzuggebläses 20 geschieht und drückt dieses über die Druckleitung 19' in
die Rauchgasleitung 1 zurück. Die Einmündung dieser Druckleitung 19' erfolgt über
eine sogenannte Einblaseinheit 21, die das Feststoff-Luft-Gemisch in der Rauchgasleitung
1 kräftig zerstaubt und verteilt, wobei eine Vermischung mit den Rauchgasen stattfindet.
Eine besonders innige Vermischung erfolgt in einem weiter stromabwärts gelegenen
Teil der Rauchgasleitung 1, die in der Zeichnung mit den Bezugszeichen 2 bezeichnet
ist. Dieser Teil 2 stellt eine Wirbelstrecke dar, die Drallbleche 3 und Stauscheiben
4 umfaßt. In dieser Wirbelstrecke 2 erfolgt eine besonders innige Vermischung des
Rauchgases
mit dem Kalk-Luft-Gemisch, so daß der Kalk besonders gut mit den im Rauchgas enthaltenen
und zu beseitigenden Schadstoffen, wie beispielsweise SO2, reagiert. Das Rauchgas
mündet dann mit den darin enthaltenen Kalkteilchen wieder in die Rohgaskammer 16
ein, indem es in Richtung der dargestellten Pfeile strömt. Hier fällt wieder der
mitgeführte Kalk in den KörPer 13' nach unten, wird von der Misch- oder Rührschnecke
15 mit den übrigen dort bereits vorhandenen Kalkteilchen vermengt und über die Saugleitung
19 wieder in regelbarer Menge abgezogen, um erneut in die Rauchgasleitung zurückgeführt
zu werden. Es findet also eine kontinuierliche Umwälzung des Kalks statt.
-
Dieser Kalk wird anfänglich aus einem Behälter eines Dosiergeräts
7 und über eine Fördereinrichtung 10 sowie uber die Druckleitung 11 in die Rauchgasleitung
eingespeist, was bei 21 dargestellt ist. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Überwachungseinheit
für den einer nach bestimmten Regelbedingungen zuzuführenden Kalk 8.
-
In Fig. 3 ist bei 29 ein Verteilerrohr dargestellt, das über Spülluftleitungen
Reingas zugeführt erhält. Die Regelklappe 24 regelt die Zuführung der Spülluft für
die Filterschläuche 17. Obwohl in den Zeichnungen Fig. 2 und 3 nicht dargestellt,
ist es zweckmäßig, daß in die Saugleitungen 19 oberhalb des Ventilators 20 eine
Zerkleinerungsmaschine 41, wie in Fig. 1 dargestellt, eingefügt ist. Hierbei kann
es sich um eine Mühle handeln. Diese Zerkleinerungsmaschine 41
hat
die Aufgabe, durch Zerbrechen der Kalkkörnung beim Umwälzen derselben frische, aktive
Oberflächen zu erzeugen, so daß die zurückgeführte Körnung erneut und gut mit den
im Rauchgas enthaltenen auszuscheidenden Verbindungen reagiert.
-
Außerdem werden dadurch Agglomerate aufgelöst, und natürlich wird
die Sorptionskapazität des zugeführten Kalks um ein Vielfaches besser ausgenutzt.
-
Aus Fig. 2 ist noch zu erkennen, daß in der Wirbelstrecke 2 ein Kühlluftstutzen
6 einmündet, der eine motorisch betätigte, temperaturgesteuerte Drosselklappe 5
enthält. Das Bezugszeichen 35 bezeichnet einen Umgang oder eine Laufbühne, von der
aus die Filterschläuche gewartet werden können.
-
Leerseite