DE3622553A1

DE3622553A1 - Verfahren und vorrichtung zur minderung der emissionen aus raeucheranlagen

Info

Publication number: DE3622553A1
Application number: DE19863622553
Authority: DE
Inventors: Peter Schuldt; Guenter Knauf
Original assignee: ALPAS PETER SCHULDT KG
Current assignee: ALPAS PETER SCHULDT KG
Priority date: 1986-07-04
Filing date: 1986-07-04
Publication date: 1988-01-07

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Minderung der Emissio nen aus Räucheranlagen nach dem Oberbegriff des Hauptanspru ches, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Räucheranlagen sind in der Bundesrepublik Deutschland geneh migungsbedürftige Anlagen, da die Rauchgase Kohlenwasserstoffe enthalten. Genehmigungen zur Errichtung und zum Betrieb sol cher Anlagen werden nur erteilt, wenn sichergestellt ist, daß der Auswurf an Rauchgasen bestimmte Grenzwerte nicht über schreitet.

lm allgemeinen wird bei lndustrieanlagen heute vorgeschrieben, daß der Auswurf an Kohlenwasserstoffen pro Kubikmeter Abluft 50 mg berechnet als C-Gesamt, nicht überschritten werden darf.

Es sind mehrere Verfahren bekannt, durch die derartige Emissionen aus Räucheranlagen vermindert werden können. Bei einem ersten bekannten Verfahren wird eine Nachver brennung durchgeführt. Der Einsatz von Nachverbrennern ist aber aufgrund des hohen Energiebedarfes solcher Anlagen sehr teuer.

Beim sogenannten Dampfrauchverfahren mit nachgeschalte tem Kondensator werden ebenfalls unter bestimmten Voraus setzungen die gesetzlichen Forderungen erfüllt, jedoch ist dieses Verfahren nicht für alle Räucherwaren anwend bar.

Aus den deutschen Patentanmeldungen 31 35 428 und 35 27 366 der Anmelderin, sind Reinigungseinrichtungen bekannt, die mehr als 90% der Kohlenwasserstoffverbin dungen aus dem Rauch abscheiden. Selbst dieser hohe Ab scheidegrad ist aber nicht ausreichend, wenn der Gehalt an Kohlenwasserstoffen im Rohgas höher als 500 mg/m³ liegt. Bei der Raucherzeugung, die üblicherweise durch das Verglimmen von Sägemehl oder Hackschnitzeln erfolgt, treten immer wieder Ungleichmäßigkeiten auf, die durch unterschiedliche Holzarten, unterschiedliche Holzfeuchte, Körnung oder andere Einflüsse bedingt sind. Es kann dann geschehen, daß im Rohgas ein Gehalt an Kohlenwasser stoffen (schubweise) auftritt, der deutlich höher als 500 mg/m³ ist und somit zu unzulässig hohen Emissionen führt. Andererseits sind für viele Räucherprozesse Werte deutlich unterhalb von 500 mg/m³ völlig ausreichend, so daß bei höheren Gehalten an Kohlenwasserstoffen unnö tig hohe Emissionen auftreten.

Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß auf einfache Weise eine Minderung der Emissionen aus Räucheranlagen möglich ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angege bene Verfahren und die im Patentanspruch 9 angegebene Vorrichtung gelöst.

Dadurch, daß die Rauchdichte bereits bei der Erzeugung geregelt wird, kann man sichergehen, daß die vorgeschrie benen Grenzwerte im Reingas, also nach Durchlaufen der eingangs erwähnten Reinigungseinrichtung, sicher ein gehalten werden.

Vorteilhafterweise verstellt man die Unterluftzufuhr im Rauchgenerator entsprechend der Stellgröße des Reg lers. Steigt dann die Rauchdichte an, senkt man die Un terluftzufuhr, so daß das Glutbett im Raucherzeuger weni ger stark entfacht wird; sinkt die Rauchdichte ab, so entfacht man das Glutbett stärker durch vermehrte Unter luftzufuhr. Eine Zweipunktregelung ist in vielen Fällen ausreichend, bei höheren Genauigkeitsanforderungen soll te man aber Proportional- bzw. Porportional-Integral- oder auch Proportional-Integral-Differential-Regler vorsehen.

Die Regelung läßt sich dann besonders leicht bewerkstel ligen, wenn man die Unterluft in Form von Druckluft zu führt.

Bei der Messung der Rauchdichte eignen sich besonders Auswertungen der optischen Eigenschaften des Rauches. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden diese optischen Eigenschaften mittels einer Licht schranke mit Lichtsender und Lichtempfänger bestimmt, wobei man dann die Absorption bzw. Extinktion des Lichtes zwischen Sender und Empfänger durch hindurch tretenden Rauch bestimmt oder aber (bei Verwendung ei ner Reflexionslichtschranke) die Reflextionseigenschaf ten des Rauches als Meßgröße verwendet.

Ein besonderes Problem hierbei liegt darin, daß die Rauchgase den Lichtsender und den Lichtempfänger sehr schnell verschmutzen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umspült man darum den Lichtsender und den Empfänger mit Frischluft derart, daß kein Rauch auf den Lichtsender und den Lichtempfän ger gelangen kann.

Vorteilhafterweise mißt man die Rauchdichte in der Räucher kammer bzw. in einem zu dieser gehörenden Kanal, da es für den Räuchervorgang in erster Linie auf die Rauchdich te an diesem Punkt ankommt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung mißt man zusätzlich die Rauchdichte kurz nach dem Rauchgenera tor und führt eine Kaskadenregelung durch, wobei die Rauchdichte in der Räucherkammer den übergeordneten, langsameren Regelkreis bestimmt. Auf diese Weise läßt sich eine weitere Verbesserung der Regelgenauigkeit erzielen.

In den Unteransprüchen sind weitere erfindungswesent liche Merkmale näher beschrieben.

Insbesondere wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Meßsonde an einem Meßort angebracht, an dem der Druck im Rauch geringer ist als der umgehende atmosphärische Druck. Die Frisch luft zum Schutz der Meßsonde bzw. der Lichtschranken elemente kann dann ganz einfach aus der Umgebung ange saugt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Meßsonde bzw. die Lichtschrankenelemente mit Druck luft zu umspülen, wobei die Druckluft einen höheren Druck als der Rauch am Meßort aufweisen muß.

Es genügt, wenn man die Meßsonde in einem Meßkanal an ordnet, der zu einem rauchführenden Element als Bypass geschaltet ist. Auf diese Weise kann man dann nämlich (bei einer Gabellichtschranke), eine kürzere Meßstrecke bekommen, als dies sonst in den notwendigerweise groß dimensionierten Rauchkanälen möglich wäre.

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Aus führungsformen näher beschrieben, die unter Zuhilfe nahme von Abbildungen näher erläutert werden . Hierbei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Anlage;

Fig. 2 einen schematischen Teil-Querschnitt durch einen Meßkanal, an dem eine Meßsonde ange bracht ist; und

Fig. 3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Anlage, in einer Darstellung, ähnlich der nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Räucheranlage weist einen Rauch generator 1 auf, in dem Sägemehl oder Hackschnitzel ver glimmt werden. Die Unterluft wird über ein Ventil 15 zugeführt, das von einer (nicht gezeigten) Druckluft quelle gespeist wird. Mit 16 ist der Sekundärluftein tritt bezeichnet.

Vom Rauchgenerator 1 führt ein Rauchkanal 2 zur Ansaug seite eines Umluftventilators 3, der an einer Räucher kammer 4 installiert ist. Der Umluftventilator 3 bewirkt eine Zirkulationsströmung in der Räucherkammer 4, wobei die aus der Räucherkammer 4 austretende Luft über einen Wärmetauscher 10 wieder angesaugt wird.

An der Rauch-Austrittsseite ist die Räucherkammer 4 über eine Abluftleitung 5 mit einem Abluftreiniger 6 verbun den, aus dem die gereinigte Abluft, das Reingas 7 in die Atmosphäre abgeleitet wird. Durch diese Gasführung ist gewährleistet, daß die Menge über den Kanal 5 ab geführte Abluft gleich der über die Rauchleitung 2 zuge führten Gasmenge ist.

Über dem Wärmetauscher 10 ist eine Meßleitung 8 als By pass geschaltet. Dadurch, daß diese Leitung kurz vor dem Umluftventilator 3 wieder in die Ausgangsleitung des Wärmetauschers 10 führt und der Wärmetauscher 10 selbst ein Druckgefälle aufgrund seines Strömungswider standes aufweist, ist zum einen gewährleistet, daß im Meßkanal 8 ein Teilstrom des durch die Räucherkammer 4 zirkulierten Rauchgases fließt, zum anderen ist durch die Anordnung gewährleistet, daß im Meßkanal 8 der Druck niedriger ist, als in der Atmosphäre.

Am Meßkanal 8 ist eine Meßsonde 9 angebracht, deren Aus gangssignal der Rauchdichte im Meßkanal 8 proportional ist. Die Sonde 9 wird weiter unten näher beschrieben.

Das Ausgangssignal der Sonde 9 ist über eine Leitung 11 auf einen Meßumformer 12 geführt, der ein geeignetes Sig nal (Spannung oder Strom) in normenüblicher Art liefert. Das Ausgangssignal des Meßumformers 12 ist ebenso auf einen Regler 14 geführt, wie das Ausgangssignal eines Sollwertstellers 13. Der Regler 14 ist der besseren Übersichtlichkeit halber hier sehr schematisch gezeich net. Es versteht sich von selbst, daß hier der Vergleich von lst- und Sollwert getroffen wird und ein, dem Ver gleich proportionales Signal über P- und/oder I- und/ oder D-Glieder verarbeitet wird, so daß ein P-, ein PI- oder ein PID-Regler in der an sich bekannten Weise ge bildet ist. Es ist auch möglich, hier einen Zweipunkt regler zu installieren, je nach dem, welche Genauigkeits forderungen aufgestellt werden.

Das Ausgangssignal des Reglers 14 - das Stellsignal ist auf das Ventil 15 geführt, so daß die Unterluft entsprechend dem Ausgangssignal der Meßsonde 9 ver stellt wird.

Auf diese Weise kann man am Sollwertsteller 13 eine gewünschte Rauchdichte einstellen, die gleichzeitig einem definierten Wert von Kohlenwasserstoffen pro Volumeneinheit in Rohgas entspricht. Wenn es dann durch Ungleichmäßigkeiten in der Verbrennung zu einer (zufälligen) Verstärkung der Rauchproduktion im Rauch generator 1 kommt, so steigt auch in der Räucherkammer 4, bzw. in dem zu ihr gehörenden Umwälzungssystem die Rauchdichte an, was von der Sonde 9 über eine Veränderung des Meßsignales, dem Regler mitgeteilt wird, der darauf hin das Ventil 15 betätigt und die Zuführung an Unter luft drosselt. Daraufhin wird das Glutbett im Rauchge nerator 1 vermindert, die Rauchgasdichte in der Kammer 4 wird sich darum auf den gewünschten Wert verringern. Um ein "Schwingen" des Systems zu vermeiden, empfehlen sich hier aufgrund der relativ hohen Totzeiten der Re gelstrecke, relativ langsame Regler.

In Fig. 2 ist eine stark schematisierte Darstellung der Meßsonde 9 in einer ersten Ausführungsform gezeigt. Die Meßsonde 9 besteht hier aus zwei Gehäusen 22, die am Meßkanal 8 einander gegenüberliegend installiert sind. In den Gehäusen 22 sind ein Lichtsender 20 (z.B. eine Infrarotleuchtdiode) bzw. ein Lichtempfänger 21 (z.B. ein Fotowiderstand) installiert. Die Gehäuse 22 weisen Bohrungen 24 auf, die das Gehäuseinnere mit dem Inneren der Meßleitung 8 verbinden und so angeordnet sind, daß ein vom Lichtsender 20 ausgesandtes Lichtbün del L durch die Meßleitung 8 auf die empfindliche Fläche des Lichtempfängers 21 gelangen kann.

Die Gehäuse 22 sind über Bohrungen 23 mit der Atmosphä re verbunden. Da nun - wie oben ausgeführt - der Druck im lnneren des Meßkanals 8 geringer ist als der Atmosphä rendruck, strömt Frischluft in die Gehäuse 22 und durch die Bohrungen 24 in das Innere des Kanals 8 (siehe Pfeile in Fig. 2). Auf diese Weise ist das Innere der Gehäuse 22 immer mit Frischluft gefüllt, so daß der Lichtsender 20 und der Lichtempfänger 21 immer mit Frischluft umspült werden und keine Möglichkeit für die im Rauch enthaltenen Partikel besteht, sich auf ihnen abzulagern, was zu seiner Verschmutzung und damit zu einer Veränderung der Übertragungseigenschaften des Sen sors führen würde, der diesen im Laufe der Zeit völlig stillegt.

Anstelle der hier gezeigten Gabel-Lichtschrankenanord nung, ist es auch möglich, Reflexionslichtschranken zu verwenden. Bei einem Meßkanal 8 mit hinreichend geringem Durchmesser, wäre dann parallel zum Lichtsender 20 der Lichtsender 21 im oberen Gehäuse (Fig. 2) angeordnet, während auf der gegenüberliegenden Seite, wo in Fig. 2 der Lichtempfänger 21 installiert ist, ein Spiegel anzu ordnen wäre. Auch dieser Spiegel würde durch Bespülung mit Frischluft vor Verschmutzung gesichert. Wenn der Meßkanal 8 einen sehr großen Durchmesser aufweist, so ist es auch möglich, mit einer Reflexionslichtschranke ohne Spiegel zu arbeiten. Auf den Lichtempfänger tref fen dann diejenigen Lichtanteile auf, die von den Rauchpartikeln selbst reflektiert werden. Eine derartige Anordnung eignet sich dann z.B. zum Anbringen direkt an einem Kanal größeren Durchmessers, z.B. auch an der Rauchleitung 2.

Anstelle des besonders einfachen Lichtschrankensystems wäre es auch möglich, eine Meßsonde, bestehend aus Ultra schallsender und -empfänger vorzusehen, da bekanntlich die Dämpfung von Ultraschall hoher Frequenz in Gasen, abhängig vom Partikelgehalt der Gase ist.

Weiterhin ist es auch möglich, bei der in Fig. 2 gezeig ten Lichtschrankenanordnung, einen Referenzempfänger im oberen Gehäuse 22 anzuordnen, der denjenigen Anteil des Lichtes empfängt, das vom Lichtsender 20 ausgesandt und an den Rändern der Bohrung 24 in den Innenraum des Gehäuses 22 reflektiert wird. Die vom Referenzempfänger aufgenommene Lichtmenge ist dann proportional der vom Lichtsender ausgesandten Lichtmenge, so daß man die bei den Lichtempfänger - den Referenzempfänger und den Empfänger 21 - in einer Halbbrückenschaltung anordnen kann und Schwankungen der vom Lichtsender 20 ausgesandten Lichtmenge nicht mehr in das Meßergebnis durchschlagen.

In Fig. 3 ist eine weitere Anordnung gezeigt, die ähn lich der nach Fig. 1 aufgebaut ist. Die gleichen Anlagen teile sind hierbei mit denselben Bezugsziffern versehen.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung ist der Meßkanal 8 als Bypass zum Umluftventilator 3 geschaltet, da hier die Druckdifferenz am größten ist. Selbstverständlich setzt man hier bei Verwendung einer Sonde nach Fig. 2 an der Eingangsseite des Meßkanales 8 eine Drossel ein, um einen hinreichend niedrigen Innendruck zu erzielen.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Anlage ist weiterhin ein zweiter Regelkreis, zusätzlich zu dem in Fig. 1 gezeig ten Regelkreis, vorgesehen, der die Rauchdichte in der Räucherkammer 4 - bzw. in dem dazugehörigen Umwälz- System - abtastet. Der zweite Regelkreis erhält seinen Sollwert über einen Sollwertsteller 13′, der vom ersten Regler 14 betätigt wird. Das Meßsignal wird von einer Meßsonde 9′ direkt in der Rauchleitung 2, also kurz nach dem Rauchgenerator 1 abgenommen. Das Ausgangssig nal des Reglers 14′ wird wieder - wie oben - zur Steue rung des Unterluftventiles 15 verwendet.

Bei einer derartigen Kaskadenregelung ist der übergeord nete, erste Regelkreis langsamer ausgelegt, als der untergeordnete, zweite Regelkreis. Durch diese Anord nung ist es möglich, mit geringeren Schwankungen und auch genauer zu regeln. Weiterhin sind bei dieser An ordnung dann, wenn in der Rauchleitung 2 ein Druck herrscht, der über dem Atmosphärendruck liegt, die Meß sonde 9′ bzw. deren Frischluft-Einlaßöffnungen 23, mit der Druckluftquelle, gegebenenfalls über einen vorge schalteten Druckminderer verbunden, so daß ein in die Gehäuse 22 gerichtetes Druckgefälle sichergestellt ist.

Bezugszeichenliste 1 Rauchgenerator
2 Rauchleitung
3 Umluftventilator
4 Räucherkammer
5 Abluft
6 Abluftreiniger
7 Reingas
8 Meßkanal
9 Meßsonde
10 Wärmetauscher
11 Leitung
12 Meßumformer
13 Sollwertsteller
14 Regler
15 Unterluftventil
16 Sekundärluft
20 Lichtsender
21 Lichtempfänger
22 Sondengehäuse
23 Lufteinlaßöffnung
24 Lichtöffnung

Claims

1. Verfahren zur Minderung der Emissionen aus Räucheranlagen, bei denen die Erzeugung des Rauches durch Verglimmen von Holz in einem Rauchgenerator erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rauchdichte im wesentlichen ständig mißt und über mindestens eine Regelschleife im wesentlichen konstant hält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Unterluftzufuhr im Rauchgenerator entsprechend der Stellgröße des Reglers verstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Unterluft in Form von Druckluft zuführt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rauchdichte anhand optischer Eigenschaften (Reflexion oder Absorption bzw. Extinktion) bestimmt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die optischen Eigenschaften mittels einer Lichtschranke mit Lichtsender und Lichtempfänger bestimmt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Lichtsender und den Lichtempfänger mit Frischluft derart umspült, daß kein Rauch auf Sender und Empfänger gelangt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rauchdichte in der Räucherkammer bzw. in einem zu dieser gehörenden Kanal mißt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich die Rauchdichte kurz nach dem Rauchgenerator mißt und eine Kaskadenregelung durch führt, wobei die Rauchdichte in der Räucherkammer den übergeordneten Regelkreis bestimmt.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Rauch generator (1), mit Mitteln (15) zum Zuführen von Luft für die Verbrennung von Holz, mit einer Räucher kammer (4), die über einen Rauchkanal (2) mit dem Rauchgenerator (1) verbunden ist, gekennzeichnet durch mindestens eine Meßsonde (9), die derart angeordnet ist, daß ihr Ausgangssignal der Rauchdichte propor tional ist und durch mindestens einen Regler (14), der das Signal eines Sollwertgebers (13) mit dem Ausgangswert der Meßsonde (9) vergleicht und eine Stellgröße erzeugt, welche die Wirkung eines Stell gliedes (15) bestimmt, das die Zufuhr von Verbren nungsluft steuert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (15) die Unterluft steuert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterluft in Form von Druckluft zugeführt wird und das Stellglied (15) ein Ventil ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (9) eine Lichtschranke ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (9) derart ausgebildet und angeord net ist, daß sie von Frischluft umspült wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (9) an einem Meßort angebracht ist, an dem der (Rauch-)Druck geringer ist als der atmosphärische Druck, und daß die Frischluft über Bohrungen (23) oder dergleichen aus der Umgebung angesaugt wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (9) in der Räucherkammer (4) bzw. einem zu dieser gehörenden Kanal (8) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (9) strömungsmäßig vor einem Um luftventilator (3) zum Umwälzen des Rauches in der Räucherkammer (4) angebracht ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (9) in einem Meßkanal (8) angeord net ist, der zu einem rauchführenden Element (10) als Bypass geschaltet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Meßsonde (9′) strömungsmäßig in der Nähe des Rauchgenerators (1) angeordnet ist und das Meßorgan für einen untergeordneten schnel leren Regelkreis bildet, dessen Sollwert vom Reg ler (14) bestimmt wird und dessen Stellglied (15) die Zufuhr der Verbrennungsluft steuert.