DE4117944C2

DE4117944C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus befeuchteten Gasen

Info

Publication number: DE4117944C2
Application number: DE4117944A
Authority: DE
Inventors: Edmund Dipl Ing Biller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2011-06-01
Also published as: DE4117944A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus befeuchteten Gasen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Befeuchtungseinrichtungen für gasförmige Medien sind z. B. aus DE-Buch Lampe et al., Lüftungs- und Klimaanlagen in der Bauplanung, Bauverlag GmbH, Wiesbaden, bekannt. So kann beispielsweise Luft über eine Dampf- oder Sprühbefeuchtung mit Wasser angereichert werden. Ebenso ist es möglich, die Luft zur Wasseraufnahme durch Wasserschichten hin durch oder an Wasserschichten entlangströmen zu lassen. In al len Fällen wird mit herkömmlichen Verfahren in der Regel ein ausreichender Befeuchtungswirkungsgrad erzielt.

Bei der Befeuchtung großer, insbesondere kontinuierlich strö mender Luftmengen ist jedoch der hiermit verbundene Energie- und Flüssigkeitsaufwand erheblich, wenn die aufgenommene Luft feuchtigkeit mit dem Gasstrom verloren geht.

Aus DE 36 44 807 A1 ist ein Verfahren zur Behandlung der Abluft einer Durchlaufreinigungsanlage bekannt, bei dem die gesättigte Abluft zur Trocknung abgekühlt und das anfallende Kondensat aufgefangen und wieder in den Sumpf der Durchlaufreinigungsanlage zurückgeführt wird. Durch die Rückführung des Kondensats erfolgt jedoch keine Heizung der Durchlaufreinigungsanlage, so daß der Durchlaufreinigungsanlage ständig neue Energie zugeführt werden muß.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Ver fahren zur Wärmerückgewinnung zu schaffen, bei dem primär der mit der Befeuchtung verbundene Energiever lust reduziert werden kann.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß ein Gasstrom über einen Befeuchter mit Flüssigkeit angereichert und anschließend einer Entfeuchtungseinrichtung zugeführt wird, wo bei die bei der Entfeuchtung freigesetzte Wärme mittels eines Wärmeträgerfluids in den Befeuch ter zurückgeführt wird.

Ein derartiges Verfahren findet seine Anwendung überall dort, wo stets neue Gasmengen befeuchtet werden müssen. So z. B. bei der Abluftreinigung in Tunneln, Fabrikanlagen, Testbetrieben, Chemieanlagen oder dergleichen. Eine hohe Luftfeuchtigkeit ist insbesondere bei biologischen Verfahren zur Abluftreinigung er forderlich, wenn lebende Organismen wie z. B. Mikroorganismen eingesetzt werden, die in feuchter Umgebung, meist sogar in wäßriger Suspension vorliegen. Werden derartige Kulturen einem trockenen Gasstrom ausgesetzt, besteht die Gefahr, daß die Kul turen austrocknen und hierdurch inaktivieren oder sogar abster ben. Für derartige Anwendungen muß daher der Gasstrom eine stets hohe Luftfeuchtigkeit aufweisen. Aus Wirtschaftlichkeits erwägungen darf allerdings der hiermit verbundene Energie- und Flüssigkeitsaufwand nicht zu hoch sein.

Einzelne Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend darge stellt und anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in ei ner schematischen Seitenansicht,

Fig. 2 ein Beispiel einer Vorrichtung in ei nem schematischen Längsschnitt sowie

Fig. 3 ein Beispiel einer Vorrichtung in ei ner schematischen Draufsicht.

Anhand der Fig. 1 wird die Funktion des erfindungsgemäßen Ver fahrens erläutert. In dem gezeigten Beispiel dient die Vorrich tung X zur Befeuchtung einer Schadgasreinigungsanlage 5, die mit Mikroorganismen gefüllte Membrantaschen 18 aufweist. Am Lufteintritt 19 befindet sich der Befeuchter 1, der das gasför mige Medium, in diesem Falle die ankommende Luft 4, bis nahe an die Sättigung befeuchtet. Um die Luft 4 ausreichend zu befeuchten, liegt die Temperatur der Flüssigkeit 20 über der der Luft 4. Durch den Luftdurchsatz ge langt die feuchte Luft zur Schadgasreinigungsanlage 5, wodurch ein Austrocknen der Membrantaschen 18 verhindert wird. Nach dem Passieren der Schadgasreinigungsanlage 5 gelangt der feuchte Luftstrom zur Entfeuchtungsanlage 6, deren Temperatur unterhalb des Taupunktes der anströmenden Luft gehalten wird. Die Entfeuchtungsanlage 6 kann als Verdampfer 15 zur Konden sation der Feuchtigkeit aus der anströmenden Luft ausgebildet und gleichzeitig mit einem Wärmeträgerfluid gespeist sein. Im Verdampfer 15 nimmt das nach dem Ventil 34 entspannte Wärmeträgerfluid die bei der Kondensation der Luft feuchtigkeit freigesetzte Wärme auf und leitet diese über eine Wärmepumpe zum Befeuchter 1. Das Wärmeträgerfluid strömt hier bei über die Leitung 13 zu der Pumpe 3 und gelangt in kompri miertem Zustand schließlich in die Heizleitungen 16. Die in folge der Gasverflüssigung entstehende Wärme wird an die zur Befeuchtung vorgesehene Flüssigkeit 20 abgegeben, so daß auch die Heizleitungen 16 als Kondensator 2 dienen.

In weiteren Ausgestaltungen kann der Befeuchter 1 auch als Sprüh- oder Dampfbefeuchter ausgebildet sein, für den eine Wär merückgewinnung ebenso vorteilhaft ist.

Das am Verdampfer 15 der Entfeuchtungseinrichtung 6 konden sierte Wasser gelangt entweder direkt oder über Sammel- oder Auffangeinrichtungen 11 in eine Kondensatleitung 7, die in einen Behälter 12 münden kann. Der Behälter 12 dient zum Aus gleich des Flüssigkeitsniveaus im Befeuchter 1 und kann Meßfüh ler 8 zur Ermittlung des Flüssigkeitsstandes aufweisen.

Wie Fig. 2 zeigt, sind am Lufteintritt 19 einzelne Befeuchterwannen 9 vorgesehen. Diese befinden sich in gleichem oder unregelmäßi gen Abstand 23 zueinander und können in einer oder in mehreren Ebenen 24, 25 angeordnet sein. Die Anordnung erfolgt dabei in der Weise, daß beim Durchströmen des Befeuchters 1 ein möglichst geringer Luftwiderstand, aber dennoch ein möglichst hoher Be feuchtungswirkungsgrad erzielt wird. In den einzelnen Befeuch terwannen 9 verlaufen die Heizleitungen 16 zur Übertragung der rückgeführten Wärme an die sie umgebende zu verdampfende Flüs sigkeit. Zur Erzeugung eines gleichmäßigen Klimas zwischen dem Behälter 1 und der Entfeuchtungseinrichtung 6 und zur Verhinde rung einer vorzeitigen Dampfkondensation kann das Gehäuse 10 eine Isolierung 26 gegebenenfalls eine Mantelbeheizung aufwei sen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Entfeuchtungs einrichtung 6 mit einzelnen Kühlelementen 27, 28 ausgebildet. Die Kühlelemente 27, 28 können einen flä chigen Zuschnitt aufweisen und so angeordnet sein, daß an ihnen die zu entfeuchtende Luft tangential entlanggeführt wird, bis sie schließlich über mindestens einen Auslaß 29 die Vorrichtung X verläßt. Das an den einzelnen Kühlelementen 27, 28 gebildete Kondensat gelangt über gemeinsame oder einzelne Auffangeinrich tungen 11, 30 in eine Kondensatleitung 7 bzw. 21, über die es zum Befeuchter 1 zurückgeführt wird. In der jeweiligen Kon densatleitung 7, 21 können Ausgleichsbehälter 12, 32 vorgesehen sein. Das verflüssigte Wärmeträgerfluid gelangt vom Konden sator 2 über die Leitung 14 in den Verdampfer 15 und strömt von hier über die Leitung 13 zur Saugseite der Pumpe 3.

Fig. 3 zeigt schließlich die Anordnung der Leitungen 13 und 14 in Verbindung mit der als Kondensator ausgestalteten Ent feuchtungseinrichtung 6. Die Leitung 14 mündet hierbei in ein Leitungsregister 33, das sich über die Kühlelemente 27, 28 er streckt. Von hier aus führen Leitungen 13, 13a das nach der Verdampfung durch die Dampfkondensation erneut aufgewärmte Wär meträgerfluid zur Pumpe 3. Über die Leitung 22 strömt das Wär meträgerfluid schließlich zur Verflüssigung in die Heizleitun gen 16 und über die Flüssigkeitsleitung 35 wieder zum Verdampfer 15.

Claims

1. Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus befeuchteten Gasen, bei dem ein Gasstrom über einen Befeuchter mit Flüssigkeit angereichert und anschließend einer Entfeuchtungseinrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfeuchtung durch Kondensation erfolgt und die dabei freigesetzte Wärme mittels eines Wärmeträgerfluids in den Befeuchter zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wärmerückgewinnung eine Pumpe vorgesehen ist, die das Wärmeträgerfluid komprimiert und einem im Befeuchter angeordneten Kondensator zuführt, über den Wärme an die zur Befeuchtung vorgesehene Flüssigkeit abgegeben wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befeuchter mit der über die Entfeuchtungseinrichtung rückgewonnenen Flüssigkeit gespeist wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch

- einen Wärmepumpenkreislauf (13), (3), (22), (2), (35), (34), (14), (15),
- einen Befeuchter (1), bestehend aus einer oder mehreren im Abstand zueinander angeordneten, mit zu verdampfender Flüssigkeit (20) gefüllten Befeuchterwannen (9), in der oder in denen der Kondensator (2) in Form von Heizleitungen (16) angeordnet ist,
- eine über der oder den Befeuchterwannen (9) angeordnete Schadgasreinigungsanlage (5), durch die die befeuchtete Luft (4) zum Verdampfer (15) führbar ist und
- eine Kondensatleitung (7), die vom Verdampfer (15) zu der oder den Befeuchterwannen (9) führt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatleitung (7) einen Behälter (12) zum Niveauausgleich der Befeuchterflüssigkeit (20) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (17) zwischen dem Befeuchter (1) und der Entfeuchtungseinrichtung (6) als Klimakammer mit einem isolierten und/oder temperierten Gehäuse (10) ausgebildet ist.