DE3417546A1

DE3417546A1 - Verfahren und anordnung zur verringerung des anteils an kohlendioxyd in abgasen

Info

Publication number: DE3417546A1
Application number: DE19843417546
Authority: DE
Inventors: Alexander 2401 Groß Sarau Kückens
Original assignee: Technica Entwicklungs GmbH and Co KG
Current assignee: Technica Entwicklungs GmbH and Co KG
Priority date: 1984-05-11
Filing date: 1984-05-11
Publication date: 1985-11-14

Description

"Verfahren und Anordnung zur Verringerung des
Anteils an Kohlendioxyd in Abgasen" Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Verringerung des Anteils an Kohlendioxyd in den Abgasen von Betrieben mit hohem C02-Gasanfall, wie Kalkbrennereien oder dergleichen.
Es ist bekannt, daß in der modernen Industrie in einem hohen Maße Kohlendioxyd erzeugt und an die Atmosphäre abgegeben wird. Von diesen Kohlendioxydmengen werden große Anteile bis in große Höhe getragen und bilden dort eine zunehmende Schicht, welche in zunehmendem Maße Einfluß auf das Klima nimmt. Gleichzeitig geht das Kohlendioxyd den natürlichen Kreislaufprozessen verloren, da durch die anderweitigen Verunreinigungen der Luft die Rückführung des Kohlendioxydgases mit Hilfe des Regenwassers zur Erde gestört ist, da die anderen Verunreinigungen vom Wasser wesentlich leichter und in wesentlich größeren Mengen aufgenommen werden als Kohlendioxyd.
Der hohe Anfall von Kohlendioxyd bei bestimmten technologischen Prozessen wird großtechnisch dazu ausgenutzt, um reines Kohlendioxyd zu gewinnen und in Druckgasflaschen oder Druckgasbehältern auf den Markt zu bringen. Derartige Verfahren zur Gewinnung von reinem Kohlendioxyd lassen sich ökonomisch jedoch nur in wenigen Ausnahmefällen mit sehr großem C02-Anfall durchführen.
Auf der anderen Seite gibt es unzählige kleinere und mittlere Betriebe, die ebenfalls einen relativ hohen Ausstoß an Kohlendioxyd aufweisen, der jedoch nicht zur industriellen Gewinnung von reinem C02 ausreicht.
So können bei kleineren oder mittleren Kalkbrennereien täglich 100 t C02 in die Atmosphäre abgegeben werden. Bei hundert Betrieben dieser Art beträgt der werktägliche Anfall von Kohlendioxyd etwa 10 000 t,- die über die Abgasschächte an die Atmosphäre abgegeben werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Verringerung des Anteils an Kohlendioxyd in den Abgasen von kleineren oder mittleren Betrieben mit hohem Kohlendioxydgasanfall, wie Kalkbrennereien oder dgl. anzugeben, welches einfach und ökonomisch durchzuführen ist und zugleich den Vorteil bietet auf einfachen und direktem Wege das Kohlendioxyd wieder in den natürlichen Kreislauf zurückzuführen.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre nach Anspruch 1 gelöst.
Mit dem neuen Verfahren lassen sich erhebliche Anteile des Kohlendioxydgases aus den Abgasen auf einfache und energiesparende Weise entfernen und zusammen mit dem Wasser zu Düngezwecken den Kulturböden in Ackerbau, Obstbau, Gartenbaubetrieben oder Wäldern zuführen.
Untersuchungen haben gezeigt, daß die Kohlendioxyddüngung nicht nur das Wachstum fördert, sondern auch die Widerstandskraft der Kulturen gegen Schädlinge in erheblichem Umfange stärkt. Da mit der Imprägnierung des Wassers durch Kohlendioxyd ein vorbestimmter Anteil des Kohlendioxyds auch in chemische Bindung mit dem Wasser geht und Kohlensäure bildet werden mit dem imprägnierten Wasser den Kulturböden auch Kohlesäuremengen zugeführt, welche die Gesundheit und das Wachstum der Kulturen ebenfalls ganz entscheidend beeinflussen. So hat sich gezeigt, daß die Düngung mit Kohlendioxyd bzw. an das Wasser chemisch gebundender Kohlensäure das Bodenleben wesentlich fördert und in Annäherung an natürliche Vorgänge die Aufnahme von Nährstoffen durch die Wurzeln von Pflanzen und Bäumen auch bei sonst durch Umwelteinflüsse belasteten Böden wesentlich begünstigt.
Mit dem neuen Verfahren wird somit auf einfache und billige Weise gerade im Bereich der kleineren und mittleren Betriebe die Belastung der Atmosphäre mit Kohlendioxydgas wesentlich verringert. Gleichzeitig wird das in der Natur dringend benötigte Kohlendioxyd auf kürzestem, unmittelbarem Wege wieder den Kulturböden und den Pflanzen- und Baumkulturen zugeführt.
Mit dem neuen Verfahren können ohne großen Aufwand 2,5 g Kohlendioxyd pro Liter Wasser physikalisch und chemisch gebunden werden. Das Wasser kann in Tankbehältern oder Leitungen direkt den Kulturböden in einem Umkreis von z.B. bis zu 50 km von dem kleinen bzw. mittleren Betrieb zugeleitet werden. Der Betrieb kann dieses Wasser sehr preiswert zur Verfügung stellen, wobei dies Wasser das übliche Gießwasser oder Beregnungswasser in der Landwirtschaft oder Forstwirtschaft oder in den Gartenbaubetrieben ersetzen kann.
Ein weiterer Vorteil besteht darin,daß mit dem Kohlendioxyd, das in den Abgasen von Kalkbrennereien in Anteilen bis zu 25% und mehr vorliegt, auch in den Abgasen vorhandener Sauerstoff und Stickstoff von dem Gießwasser aufgenommen und den Kulturböden zugeführt werden kann.
Es kann zweckmäßig sein, wenn die aus dem Brennereiofen kommenden Abgase vor ihrem Kontakt mit dem Gießwasser auf etwa Umgebungstemperatur abgekühlt werden, um so die Aufnahmefähigkeit des Wassers für die Gase nicht zu beeinträchtigen.
Eine besonders einfache und billige Weise, das Kohlendioxyd aus den Abgasen an das Gießwasser zu binden besteht darin, wenn man die Abgase in einer Abgassammelkammer sammelt und in mehreren Kontaktzonen innerhalb dieser Abgassammelkammer die Abgase in direkten Kontakt mit dem Gießwasser bringt, welches unter einem Druck zwischen etwa 1 bar und etwa 6 bar in eine Strömung geführt wird und dessen Druck jeweils im Bereich der Kontaktzonen durch abrupte Erweiterung des Strömungsquerschnittes schlagartig herabgesetzt wird.
Das Wasser kann Wasserleitungen, Brunnen, Teichen, Flüssen oder dgl. entnommen werden. Der Druck des Wassers ist für die Aufnahmefähigkeit des Wassers für Kohlendioxydgas bei dem zuletzt genannten Verfahren nicht kritisch. Das Wasser nimmt das Gas durch Unterdruck auf. Man erhält so eine physikalische Bindung des Kohlendioxyds an das Wasser von außerordentlich hoher Stabilität, so daß unabhängig von der Ausbringung des Cießwassers auf die Kulturböden gewährleistet ist, daß besonders hohe Anteile des Kohlendioxydgases zusammen mit dem chemisch gebundenen Kohlendioxyd direkt in das Bodeninnere eingebracht werden und so bis in den Wurzelbereich der Pflanz-und Baumkulturen gelangen.
Zur Ausführurlg des Verfahrens ist eine Anordnung besonders preiswert und einfach zu installieren, die gekennzeichnet ist durch die Merkmale des Anspruchs 6.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen zeichnerischen Darstellung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Kernstück der in der Zeichnung dargestellten Anordnung ist die Gasimprägnierungs- und Rückmischungseinrichtung 1. Diese ist in den Abgasweg eines Ofens, z.B. eines Kalkbrennereiofens eingeschaltet. Im dargestellten Beispiel werden die Abgase vom Ofen durch das Gebläse 3 über die Abgasleitung 2 abgesaugt. Normalerweise werden die Abgase, ggf. nach Abscheidung der staubförmigen Feststoffteilchen über den Schlot 4 zur Atmosphäre ausgestoßen. Im dargestellten Beispiel ist an dem Schlot 4 über einen umschaltbaren Schieber 5 eine Abzweigleitung 6 für die Abgase angeschlossen. Diese führt zu der Einrichtung 1. Zweckmäßigerweise ist der Leitung 6 ein Abgaskühler 7 zugeordnet, der z.B. als Luftkühler ausgebildet ist und die Abgastemperatur etwa auf Umgebungstemperatur senkt.
Die Abgase gelangen in eine Abgassammelkammer 9. In dieser ist wenigstens eine Strömungseinrichtung 10 angeordnet. Im dargestellten Beispiel sind zwei solche Strömungseinrichtungen 10 parallel zueinander geschaltet. Es können auch mehr als zwei solche Einrichtungen parallel zueinander in der durch das Gehäuse 8 umschlossenen Abgassammelkammer 9 vorgesehen sein.
Jede Strömunseirichtung besteht aus einem Gasimprägnierungs abschnitt 10a und einem Rückmischungsabschnitt 10b. Jede Strömungseinrichtung 10 ist mit einer Gießwasserquelle 11 über Stutzen 12,13 verbunden. Den einzelnen Abzweigungen dieser Verbindungsleitung können einzeln betätigbare Abschaltventile 14 zugeordnet sein. Die Druckwasserquelle kann eine übliche Wasserversorgungsleitung, ein Wasserhochbehälter oder eine Pumpe sein, die aus einem Brunnen, einem Teich oder einem Fluß oder dgl. Wasser ansaugt. Der Wasserdruck P1 ist nicht kritisch. Er kann zwischen 1 bar und z.B, etwa 6 bar liegen.
Die Wasserströmung wird der Strömungseinrichtung 10 in Richtung der Achse der Strömungseinrichtung zugeführt.
Im dem Imprägnierungsabschnitt 10a sind aufeinanderfolgende Leitungsabschnitte 15,16,17 vorgesehen, die fortschreitend über abrupte Schultern Querschnittserweiterungen für die Wasserströmung darbieten und damit eintrittsseitig jeweils Zonen von abruptem Druckabfall aufweisen. Diese Druckabfallzonen stehen über Bohrungen 20, Schlitze oder dgl. in freier Ansaugverbindung mit der Abgassammelkammer 9. Durch diese Ansaugverbindungen wird bei Durchströmrichtung der Strömungseinrichtung 10 aus der Abgassammelkammer 9 Abgas in die Wasserströmung eingesaugt und durch die Homogenisierung nach der Gasabsorption in den partiellen Bereichen bei Unterdruck wird dieser anschließend im gesamten Volumenbereich durch Druckaufbau verfestigt, wodurch eine verbesserte C02-Bindung gegenüber dem konservativen Verfahren eintritt. Das Besondere ist dabei, daß die Imprägnierung ohne überdruck, sondern mit Unterdruck erfolgt und daß eine Imprägnierung im Gegensatz zur Hochdruckimprägnierung erhalten wird, die außerordentlich stabil ist, d.h.
auch bei Förderung des imprägnierten Wassers oder bei Verrieselung oder bei Verregnung nur wenig Gasverluste zeigt.
Die Feinstimprägnierung wird in dem Rückmischungsabschnitt 10b verstärkt. Dieser weist weitere, über abrupte Schultern erfolgende Querschnittserweiterungen 18,19 auf, in denen Druckabfälle auftreten. In diesen Druckabfallzonen liegen Ansaugverbindungen mit einem Ringkanal 23, der von einer Stelle 22 der Strömungseinrichtung aus mit bereits imprägniertem Wasser gespeist wird, wobei diese Stelle stromabwärts von den Ansaugverbindungen 21 der Abschnitte 18 und 19 der Rückmischungseinrichtung liegen.
Die austrittsseitigen Stutzen 24 der Strömungseinrichtungen können einzeln, oder wie gezeigt über eine Sammelleitung 25 an einen Sammeltank angeschlossen sein, aus dem das imprägnierte Gießwasser z.B. über Tankwagen an den Ort der Verrieselung, Verregnung oder dgl. gebracht werden kann. Der Tank kann aber auch über Leitungen direkt mit den das Gießwasser verbrauchenden Kulturen verbunden sein.
Es ist zweckmäßig die Abgase vor der Einleitung in die Abgassammelkammer 9 von den Schwebeteilchen und Feststoffteilchen zu befreien, wie dies bei solchen Öfen allgemein üblich ist.
Die Anordnung kann so getroffen sein, daß jeweils nur ein Anteil der Abgase in die Abgassammelkammer 9 geleitet wird, während der andere Teil wie üblich direkt an die Atmosphäre über den Schlot 4 abgegeben wird. Auch kann die Anordnung so getroffen werden, daß über eine Schikane die Abgassammelkammer 9 mit einem Auslaß zur Atmosphäre verbunden ist, so daß die Restgase aus der Abgassammelkammer nach ausreichender Verweilzeit an die Atmospähre abgegeben werden.
Durch gezielte Inbetriebnahme einzelner oder mehrerer Strömungseinrichtungen 10 kann eine leichte Anpassung an den Gießwasserbedarf bzw, an die anfallenden Abgasmengen erreicht werden.
Durch technische Maßnahmen ist es auch möglich, das C02 zu isolieren, wobei wirtschaftlich gesehen Verfahren angewandt werden, die den Reinheitsgrad total vernachlässigen.
Durch direkte Zusätze von Mineralien oder anderen Düngestoffen, flüssig oder fest, beim Imprägnieren oder anschließend in der Landwirtschaft, also beim Verbraucher, kann eine Düngung effektiver und wirtschaftlicher durchgeführt#werden, vor allem, wenn bei höherer Konzentration eine Rückverdünnung vor Ort ermöglicht wird.

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zur Verringerung des Anteils an Kohlendioxyd in Abgasen von Betrieben mit hohem Kohlendioxyd-Gasanfall, wie Kalkbrennereien oder dgl., dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß die Abgase auf ihrem Weg in die Atmosphäre mit zu Gießzwecken geeignetem Wasser derart in Kontakt gebracht werden, daß ein wesentlicher Anteil des Kohlendioxyds an das Wasser physikalisch und chemisch gebunden wird, und daß das mit Kohlendioxyd imprägnierte Wasser zum Düngegießen von Kulturböden oder Wäldern verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß die Imprägnierungsbedingungen in der Kontaktzone so eingestellt werden, daß auch Sauerstoff und/oder Stickstoff aus den Abgasen an das Gießwasser gebunden werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Abgase vor dem Kontakt mit dem Gießwasser auf etwa Umgebungstemperatur abgekühlt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abgase zunächst in eine Abgassammelkammer geleitet und in dieser in mehreren Kontaktzonen in direkten Kontakt mit dem Gießwasser gebracht werden, welches unter einem vorbestimmten Druck zwischen etwa 1 bar und etwa 6 bar in einer Strömung geführt und dessen Druck jeweils im Bereich der Kontaktzonen durch Erweiterung des Strömungsquerschnittes schlagartig herabgesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Wasserströmung nach Passieren von wenigstens zwei Kontaktzonen im Strömungsquerschnitt erneut schlagartig erweitert und gleichzeitig mit bereits mit Kohlendioxyd imprägniertem Gießwasser zur Rückmischung in offenen Kontakt gebracht wird.
6. Anordnung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 und 4, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Abgassammelkammer, die an den Abgasschacht eines Kalkbrennofens oder dgl. C02-haltige Abgase erzeugende Einrichtung anschließbar ist, durch eine Strömungseinrichtung für Wasser, die an eine Gießwasserquelle unter einem Druck zwischen etwa 1 bar und etwa 6 bar anschließbar und in der Abgassammelkammer angeordnet ist und im Abstand hintereinander wenigstens zwei abrupte Querschnittserweiterungen für die Wasserströmung aufweist und im Bereich der Querschnittserweiterungen in offener Ansaugverbindung mit der Abgassammelkammer steht.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß zwei oder mehr als zwei Strömungseinrichtungen parallel geschaltet in der Abgassammel kammer angeordnet sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß jede Strömungseinrichtung stromabwärts von der letzten Ansaugverbindung zu der Abgassammelkammer eine weitere Ansaugverbindung im Bereich einer Querschnittserweiterung für die Waciserströmung aufweist, die zur Rückmischung mit einem noch weiter stromabwärts liegenden Bereich der Wasserströmung in Verbindung steht.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Ableitschacht für Abgase vor der Abgassammelkammer eine Gaskühleinrichtung zugeordnet ist.