EP0039461A1

EP0039461A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abluftreinigung

Info

Publication number: EP0039461A1
Application number: EP81103127A
Authority: EP
Inventors: Fritz Blaser
Original assignee: Kunststofftechnik KG
Current assignee: Kunststofftechnik KG
Priority date: 1980-05-05
Filing date: 1981-04-27
Publication date: 1981-11-11

Abstract

Das Verfahren dient zur Reinigung von verunreinigter Abluft. Der aus verschiedenen Teilen bestehenden Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens wird die Abluft zugeführt, und zwar zunächst einem Wärmetauscher (2) zur Kondensation von Öldämpfen. Die kondensierten Tröpfchen werden in einer nachfolgenden Elektrodenanordnung (3) ebenso wie andere Fremdstoffe in der Abluft aufgeladen. Diese Elektroden (3) sind zu ihrer Reinigung fremdbelüftet. Über eine Zweistoffdüse (4) wird dann mittels Druckluft eine mit Ozon gesättigte Waschflüssigkeit, vorzugsweise Wasser mit einem Tensid, vernebelt. Die Flüssigkeitströpfchen werden an einem Aufladering (7) gegenpolig zu den Fremdstoffen aufgeladen. In einer Reaktionskammer (9) binden sich die Fremdstoffe an die Flüssigkeitströpfchen, wobei erstere in das Innere der Tröpfchen gelangen und durch das Ozon oxidiert werden. Durch eine nachgeschaltete, ebenfalls fremdbelüftete Elektrodenanordnung (10) werden die jetzt elektrisch neutralisierten Teilchen wieder aufgeladen und dann an den nachgeschalteten, aus Röhrchen bestehenden und an Masse gelegten Abschlemmelektroden (11) abgeschieden. Die Abschlemmelektroden werden durch eine mit einem Emulgator versehene Abschlemmflüssigkeit, die innen aufwärts und aussen wieder abwärts fliesst, gereinigt. Die der Abluft im Wärmetauscher (2) entzogene Wärmemenge wird über eine Wärmerückgewinnungsanlage (17) dem Betrieb zur Wiederverwendung zugeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abluftreinigung und eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.
In vielen Industriebetrieben, beispielsweise bei Drukkereien, Fischmehlfabriken, Textilbetrieben, Restaurantküchen usw., stellt sich das Problem, die bei der Produktion anfallenden Fremdstoffe in der Luft, beispielsweise Staub, Rauch, Dunst, Bakterien, Pollen, Ölnebel, Ruß, Flugasche, giftige Gase, Dämpfe, geruchaktive Stoffe, wie Alkohole, Äther, Aldehyde, Ketone, Säuren usw. wirksam aus der ins Freie zu leitenden Abluft abzuscheiden.
Bisher hat man versucht, eine solcherart verunreinigte Abluft durch Verbrennung zu reinigen. Dieses thermische Verfahren weist den Nachteil auf, daß dazu hohe Temperaturen erforderlich sind, bei denen wiederum neue Schadstoffe erzeugt werden. So entsteht beispielsweise bei Verbrennungstemperaturen zwischen 800 und 900° C häufig oder fast immer Kohlendioxid. Außerdem sind derartige Anlagen umfangreich und teuer und verbrauchen viel Energie.
Es sind ferner Verfahren zur Reinigung von Abluft durch Oxidation mit Hilfe von Ozon bekanntgeworden. Dabei wird das trockene Ozon in einer besonderen Reaktionskammer durch Vermischung mit der trockenen Abluft zur Reaktion gebracht. Bei diesem trockenen Oxidationsprozeß ist aber eine hohe Explosionsgefahr unvermeidlich.
Schließlich wird durch die schweizerische Patentschrift 556 004 eine Desodorierung von Abluft durch Einwirkung von mit Ozon angereichertem Wasser vorgeschlagen. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß keine vollständige Reinigung der Abluft erfolgt, sondern diese noch Fremdstoffe, insbesondere die Oxidationsprodukte, enthält.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Ausübung desselben zu schaffen, um Abluft mit verschiedenen Verunreinigungen zu reinigen, insbesondere ohne zurückbleibende oder neugebildete Schadstoffe auch zu desodorieren und dennoch nicht die Nachteile der vorgenannten bekannten Verfahren, beispielsweise der Notwendigkeit großer und teurer Anlagen sowie eines hohen Energieverbrauchs, aufzuweisen. Außerdem soll in der Fortluft ein sehr kleiner Ozongehalt, vorzugsweise unter 0,1 ppm, garantiert sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten und beanspruchten Merkmale erzielt.
Weiterbildungen der Lehre des Anspruchs 1 ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Nachstehend werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufes in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, anhand eines Blockschaltbildes dargestellt;
Fig. 2 den typischen Temperaturverlauf bei einem solchen Verfahren bzw. in einer entsprechenden Vorrichtung;
Fig. 3 eine detaillierte schematische Darstellung einer Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 4 eine vergrößerte schematische Darstellung der fremdbelüfteten Elektroden, im Schnitt;
Fig. 5 den Luftbefeuchter mit elektrostatischer Aerosolaufladung und Ozoneinspeisung im Längsschnitt;
Fig. 6 den Abscheider mit Elektrodenabschlemmung, im Schnitt;
Fig. 7 eine vergrößerte Teildarstellung der Abscheideelektroden;
Fig. 8 einen Schnitt durch Aktivierungselektroden mit Fremdbelüftung und
Fig. 9 eine Luftneutralisationsanlage im Schnitt.

In Fig. 1 ist in einem Blockschema der Ablauf des Verfahrens sowie der Aufbau der Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens dargestellt. Über eine Zuführungsleitung 1 wird Abluft zugeführt, die durch geruchsaktive Substanzen, polare organische Stoffe, Alkohole, Äther, Aldehyde, Ketone, Säuren, Mineralöldämpfe, Staubteilchen, Rauch, Bakterien, Pollen, Ruß, Flugasche, giftige Gase und Dämpfe oder dergleichen verunreinigt ist. Beispielsweise soll die Abluft einer Rollen-Offset-Druckmaschine oder aus einer Restaurantküche gereinigt werden. Bei dem Einsatz des Verfahrens bzw. der Vorrichtung bei Restaurantküchen, die im Erdgeschoß untergebracht sind, ist es jetzt nicht mehr erforderlich, die Abluft durch das ganze Gebäude nach oben führen zu müssen. Vielmehr wird die Abluft so gut gereinigt, daß man sie in Höhe der Küche ins Freie treten lassen kann.
Zunächst passiert die eintretende Abluft AL einen Wärmetauscher 2 bekannter Bauweise, der der Abluft Wärme entzieht. Das führt zu einer Kondensation der Fremdstoffe, beispielsweise eines vernebelten Mineralöls. Sodann wird die Abluft einer Coronaentladung in einer fremdbelüfteten ersten Elektrodenanordnung 3 zugeführt, in der die Mineralöltröpfchen elektrostatisch positiv aufgeladen werden. Dabei wird eine Elektrodenspannung von 30 bis 50 kV verwendet. Von dort gelangt die Abluft in den Vorrichtungsteil 70, der, wie im einzelnen den Fig. 3 - 5 zu entnehmen ist, eine Düse 4 zur Vernebelung einer Waschflüssigkeit 5 mittels Druckluft enthält. Es erfolgt hier eine Vernebelung auf eine große spezifische Oberfläche der Flüssigkeitsteilchen. Der Tröpfchendurchmesser beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel 0,02 mm und die spezifische Oberfläche 300 m²/1.
Bei der Düse 4 handelt es sich um eine sogenannte Zweistoffdüse, die einerseits die besagte Waschflüssigkeit vernebelt und andererseits gleichzeitig Ozon aus einem Ozonerzeuger 6 zuführt, so daß bei der Vernebelung mit Ozon gesättigte Flüssigkeitströpfchen entstehen.
Der Vorrichtungsteil 70 enthält ferner einen elektrostatischen Aufladering 7, in dem die vernebelte und mit Ozon gesättigte Waschflüssigkeit negativ aufgeladen wird.
In der schließlich erfolgenden Reaktionszone wird die mit Fremdstoffen belastete Abluft intensiv mit dem ozonisierten Flüssigkeitsnebel vermischt.
Sodann gelangt die Abluft in eine Reaktionskammer 9, in der die elektrostatisch aufgeladenen Fremdstoffe der Abluft sich an die entgegengesetzt aufgeladenen ozonisierten Flüssigkeitströpfchen anlagern, wobei die Fremdstoffe ins Innere der Tröpfchen eindringen. Dieser Vorgang des Eindringens wird noch durch Beimischung eines Tensids aus einem Gefäß 15 (siehe Fig. 3) erleichtert.
In der Reaktionskammer 9 erfolgt infolge Verdunstung gleichzeitig eine Abkühlung der Gase und Dämpfe. Sowohl im Inneren der Flüssigkeitströpfchen als auch in der feuchten, mit Ozon angereicherten Luft findet jetzt ein chemischer Abbau durch Oxidation der Fremdstoffe statt.
Die Abluft wird jetzt einer zweiten Elektrodenanordnung 10 zugeführt, in der die in der vorgeschalteten Reaktionskammer 9 neutralisierten Tröpfchen negativ aufgeladen werden. Die aufgeladenen und mit festen und oxidierten Fremdstoffen beladenen Flüssigkeitströpfchen gelangen schließlich auf die am Ende der Anlage liegenden Abscheideelektroden 11. Diese in Fig. 3 und Fig. 7 dargestellten Elektroden sind mit einem Flüssigkeitsfilm überzogen, so daß die anhaftenden Fremdstoffe abgeschlemmt werden. Die von den Fremdstoffen gereinigte und desodorierte Abluft, die jetzt als Fortluft bezeichnet wird, wird durch einen Ventilator 12 ins Freie geleitet. Der Abschlemmflüssigkeit der Elektroden 11 wird ein Emulgator beigemischt, der in einem Auffangbecken eine Trennung von Waschflüssigkeit und Öl bewirkt.
In Fig. 2 ist der Temperaturverlauf während des Verfahrens bzw. in den einzelnen Abteilungen der Vorrichtung dargestellt. Die zu reinigende Abluft tritt im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Temperatur von 120° C in die Vorrichtung ein. Die Temperatur wird dann im Wärmetauscher 2 auf 47° C erniedrigt und bleibt im weiteren Verlauf bis zum Eintritt in die Reaktionskammer 9 konstant. In der Reaktionskammer erfolgt eine Abkühlung auf etwa 26° C. Dann wird die der eintretenden Abluft im Wärmetauscher 2 entzogene Wärme der aus dem Abscheider 11 austretenden Fortluft wieder zugeführt und die Temperatur der Fortluft FL steigt entsprechend an. Das Diagramm zeigt außerdem die Temperatur der in den Wärmetauscher eintretenden Kühlluft KL. Fig. 3 enthält in schematischer Darstellung die Steuerung und das Fließschema der gesamten Anlage. Der Anlage wird bei 101 elektrischer Strom und bei 102 Wasser zugeführt. Eine positive und negative Hochspannungsquelle 13 speist die Elektroden 3, 7 und 10. Durch einen Kompressor 14 wird Druckluft erzeugt, mit der die Waschflüssigkeit aus einem Gefäß 15 vernebelt und ihr gleichzeitig aus einem Ozonerzeuger 6 Ozon beigemischt wird. Dem Ozonerzeuger 6 wird bei 105 und 106 Luft zugeführt und bei 104 Regenerat entnommen. Die Waschflüssigkeit besteht aus Wasser mit einem Tensid. Durch eine Meß- und Regeleinrichtung 16,107 wird der Restozongehalt in der gereinigten Abluft so eingeregelt, daß kein Überschuß vorhanden ist. Zu diesem Zweck wird der Ozongehalt in der gereinigten Abluft laufend gemessen.
Mit einer Wärmerückgewinnungseinrichtung 17,103 wird die Wärmemenge gesteuert, die der Abluft durch die Kühlluft über einen Ventilator 18 zugeführt wird. Diese Wärmerückgewinnungseinrichtung erlaubt es, die im Wärmetauscher 2 entzogene Wärmemenge wiederzuverwenden.
Schließlich wird der Abschlemmflüssigkeit aus einem Behälter 19 ein Emulgator beigefügt.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch die Elektroden und läßt deren Fremdbelüftung erkennen. Die Elektroden 3 sind in einem Gehäuse 20 angeordnet. Die zu reinigende Abluft strömt in Richtung des horizontalen Pfeiles durch die Elektrodenanordnung hindurch. Ein Ventilator 21 saugt die Reinigungsluft über ein Feinstaubfilter 22 an. Die Reinigungsluft wird dann den Elektroden 3 über einen Luftverteilungskanal 23 zugeführt.
Der Hochspannungsgenerator 13 führt den Elektroden eine Spannung zwischen 15 und 50 kV zu.
In Fig. 5 ist der Befeuchter im Längsschnitt dargestellt. Einem Injektor 28 werden über die Leitungen 26 und 27 Druckluft und Ozon zugeführt. Der Zweistoffdüse 4 wird über eine Leitung 29 das Luft-Ozon-Gemisch und über eine Leitung 30 die Befeuchtungsflüssigkeit zugeführt. Der Befeuchter ist in einem Gehäuse 31 aus Kunststoff angeordnet. Die Zuleitung der Hochspannung vom Generator 13 zu den Elektroden 7 erfolgt über die Leitung 32. Die vernebelten, mit Ozon gesättigten Flüssigkeitströpfchen werden innerhalb des Elektrodenringes 7 negativ aufgeladen. Im Bereich des Konus' 33 erfolgt eine intensive Mischung der Fremdstoffe mit den Flüssigkeitströpfchen. Die Strömung kann durch eine Einstellscheibe 35 reguliert werden, die über einen sie tragenden Gewindezapfen 34 fein verstellbar ist.
In den Fig. 6 und 7 ist der Abscheider für die Fremdstoffe dargestellt. Fig. 6 zeigt diesen Abscheider im Längsschnitt, während Fig. 7 eine einzelne Abscheideelektrode 11 im Schnitt zeigt. Die Abschlemmelektroden 11 sind, wie man aus Fig. 6 erkennt, als auswechselbares Element 36 ausgebildet und zusammengefaßt. Die vorzugsweise aus Kupferröhren bestehenden Elektroden 11 sind zu diesem Zweck flüssigkeitsdicht in einem Gehäuse 37 für die Abschlemmflüssigkeit eingesetzt. Diesem Gehäuse 37 wird die Abschlemmflüssigkeit durch eine Umwälzpumpe von einem Emulsionsvorratsbehälter 108 über eine Leitung 39 zugeführt. Die Flüssigkeit wird dam im Inneren der hohlen Elektroden 11 hochgepumpt und fließt dann an der Außenseite 40 dieser Elektroden wieder nach unten ab. Ein Teil der Flüssigkeit wird dann wieder in das Gehäuse 37 zurückgeführt, während ein anderer Teil durch einen Auslauf 41 abfließt. Zum Auswechseln eines Elektrodenelementes 36 wird der Deckel 42 entfernt und eine Schraubverbindung 43 am Rohr 39 gelöst.
Fig. 8 zeigt die Aktivierungselektroden 3 bzw. 10 (siehe Fig. 4 und 9) in größerem Maßstab im Schnitt. Die Reinigungsluft wird über den vertikalen Luftverteilungskanal 23 in horizontal verlaufende Anschlüsse 44 geleitet und tritt durch Öffnungen 45 in einzelne sich in horizontaler Richtung quer zum Abluftstrom erstreckende, vorderseitig offene Gehäuse 46 ein. Am vorderen Ende dieser Gehäuse 46 befinden sich Elektroden 47 und 48, die abwechselnd an Masse bzw. an den positiven bzw. negativen Pol der Hochspannungsquelle 13 angeschlossen sind. Die an Masse gelegten Elektroden 47 sind quaderförmig, also mit einem quadratischen Querschnitt, ausgebildet und erstrecken sich horizontal quer zum Abluftstrom, der durch Pfeile angedeutet ist. Die an den positiven bzw. negativen Pol angeschlossenen Elektroden 48 bzw. 49 sind rohrförmig mit einer oder zwei Längsschlitzen ausgebildet und ebenfalls in horizontaler Richtung, quer zum Abluftstrom, angeordnet.
Im Zentrum dieser rohrförmigen Elektroden 48, 49 befindet sich jeweils ein konzentrisch angeordneter Stab 50, von dem in vertikaler Richtung wahlweise nach oben oder nach unten gerichtete Spitzen 51 vorstehen. Einige Elektroden sind mit zwei Spitzenreihen versehen und wirken dann nach beiden Seiten.
Die positiv bzw. negativ geladenen Elektroden werden zur Aufladung der Fremdstoffe in der Abluft bzw. der Wassertröpfchen verwendet. Die Fremdbelüftung dient zur Sauberhaltung der Elektroden.
Die Desodorierung der Abluft erfolgt durch die bereite besprochenen und in den Fig. 4 und 5 dargestellten Teile. Die aus der Luft zu entfernenden Teilchen werden von den Elektroden 3 positiv aufgeladen. Im Befeuchter werden mit Ozon gesättigte Wassertröpfchen negativ aufgeladen und mit der zu reinigenden Luft vermischt, wobei sich die positiv aufgeladenen Teilchen und die negativ aufgeladenen Wassertröpfchen anziehen und elektrisch neutralisieren, während das Ozon eine Oxidierung der Fremdstoffe bewirkt.
In Fig. 9 ist eine vollständige Luft-Neutralisationsanlage mit Fremdstoffabscheidung dargestellt. Diese Anlage setzt sich aus den einzelnen Bauteilen nach den Fig. 4, 5 und 6 zusammen und entspricht im übrigen der schon anhand der Fig. 1 und 3 beschriebenen Anlage.
Man kann aus den vorstehend beschriebenen Bauteilen _.Reinigungsanlagen für Abluft für ganz spezielle Zwecke zusammenstellen. Am wirksamsten ist für die Reinigung von verschmutzter Abluft jedoch die in den Fig. 1, 3 und 9 dargestellte Anlage.

Claims

1. Verfahren zur Abluftreinigung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zu reinigende Abluft einer ersten Elektrodenanordnung (3) zugeleitet wird, in der Fremdstoffe elektrostatisch aufgeladen werden, dann die Abluft einem Befeuchter zugeführt wird, in dem der Abluft mit Ozon angereicherte und gegenpolig zu den Fremdstoffen aufgeladene Flüssigkeitströpfchen beigemischt werden, und daß die Abluft über eine Reaktionskammer (9), in der die Fremdstoffe und die Flüssigkeitströpfchen sich unter elektrischer Neutralisierung vereinigen, einer zweiten Elektrodenanordnung (10) zugeführt wird und daß schließlich die Abluft an Abscheideelektroden (11) vorbeigeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Befeuchter als Auswaschflüssigkeit mit Ozon angereichertes Wasser mittels Druckluft vernebelt wird und daß der Auswaschflüssigkeit ein Tensid beigemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abscheideelektroden (11) von einer Abschlemmflüssigkeit umspült werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abschlemmflüssigkeit ein Emulgator beigemischt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in einem der ersten Elektrodenanordnung (3) vorgeschalteten Wärmetauscher (2) entzogene Wärme über eine Wärmerückgewinnungseinrichtung (17, 102) zurückgewonnen und/oder der gereinigten Abluft am Schluß des Verfahrens wieder beigemengt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
eine erste Elektrodenanordnung (3) zur elektrostatischen Aufladung der Fremdstoffe in der Abluft, einen nachgeschalteten Befeuchter mit Einrichtungen (4, 5, 6) zur Bildung von mit Ozon angereicherten Flüssigkeitströpfchen und eine elektrostatische Aufladeeinrichtung (7) zur Aufladung der Flüssigkeitströpfchen, eine zweite Elektrodenanordnung (10) sowie Abscheideelektroden (11).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und/oder zweite Elektrodenanordnung (3, 10) eine Fremdbelüftungseinrichtung (21, 22, 23) zur Reinigung der Elektroden aufweist.