NO320762B1 - Fremgangsmate og filteraggregat for a fjerne og/eller destruere organiske stoffer i forurenset luft - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og et filteraggregat for å fjerne og/eller destruere organiske stoffer forurenset luft.

Organiske stoffer i form av damp eller partikler dannes i stort omfang som uønskede produkter i forbindelse med mange produksjonsprosesser innenfor industrien. Som eksempler kan nevnes, forberedelse og anvendelse av lakk og maling, korn og fSrstoffer, metall og plast, tjære og asfalt, garverier, destruksjonsanlegg, biogassanlegg, gartnerier, landbruk, samt store deler av næringsmiddelindutrien.

I dag stilles strenge krav til de hygieniske og helsemessige forhold på såvel arbeids-stedene som det omgivende miljø. De nevnte organiske stoffer er imidlertid ofte mer eller mindre helseskadelige, og mange av dem har dessuten en ubehagelig lukt. Det vil derfor normalt ikke være tillatt å slippe luft, som er forurenset med slike organiske stoffer, ut til omgivelsene. Luften må først renses.

Denne rensingen finner vanligvis sted ved å filtrere den forurensede luften i f.eks. fettfiltre og kullfiltre. Mekaniske filter av denne typen er imidlertid forholdsvis dyre i drift, da de må renses med korte mellomrom og hyppig skiftes ut. Dessuten kan filtrene ikke leve opptil den høye hygieniske standard, som forlanges innenfor f.eks. næringsmiddelindustrien, og i tillegg til dette kommer, at filtrene, som er fylt med f.eks. fett, må anses for å være ekstremt brannfarlige.

Det er dessuten kjent å anvende ozon til å fjerne især lukt fra luft, som er forurenset med organiske stoffer. Ozonen dannes normalt i en lysbue i form av den såkalte korona-ozonen, hvorved det imidlertid som en uheldig bivirkning dannes NOx, som er til skade for miljøet og helseskadelig for mennesker.

I andre tilfeller tilsettes den forurensede luften forskjellige kjemikalier for å nedbryte og uskadeliggjøre de organiske stoffene. Kjemikaliene kan imidlertid i seg selv bidra til å forurense luften, og det samme gjelder de produkter, som dannes ved kjemiske reak-sjoner, som skal rense luften.

Formålet ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte type, som er i stand til å eliminere de problemer, som er forbundet med oven-nevnte metoder for å fjerne organiske stoffer og/eller luktforurenset luft.

Det nye og særegne, hvorved dette oppnås, består i at fremgangsmåten omfatter følgende prosesstrinn:

a. at luften settes i en strømmende tilstand,

b. at den dannede luftstrøm bringes til å skifte retning minst en gang på slik måte

at faste partikler som er iblandet den forurensede luftstrømmen fjernes,

c. at luftstrømmen avkjøles slik at vann og organiske stoffer i dampfase i den forurensede luften kondenseres og deretter fjernes fra luftstrømmen i form av

kondensatet,

d. at luftstrømmen tilføres sekundærluft og/eller oksygen,

e. at luftstrømmen bestråles med ultrafiolett lys, slik at det tilførte oksygenet danner ozon for å oksidere de organiske stoffene til karbonoksider ved en så lav temperatur at ingen uønskede sekundære produkter i form av f.eks.

farlig NOx dannes,

f. at luftstrømmen fortsettes tilført i et forutbestemt tidsrom, og g. at luftstrømmen frigjøres til omgivelsene.

Organiske stoffer i form av større partikler separeres ved en fremgangsmåte innledningsvis fra det trinn, hvor luftstrømmen skifter retning. Dernest er luften befridd for partikler, som ellers kunne hemme prosessene i de etterfølgende prosesstrinn.

Ved avkjøling av luft, som stammer fra en varmt forløpende prosess, oppnås at vannet i form av damp og organisk stoff kondenserer og derved frasepareres luften, som befridd for disse dampene letter lar seg behandle i det etterfølgende prosesstrinn.

Det tilførte oksygenet i form av oksygeninnholdet i en sekundærluftstrøm eller som rent oksygen alene tjener til å sikre at den forurensede luften har tilstrekkelig med oksygen til å danne ozon i tilstrekkelig omfang, når luften bestråles med det ultrafiolette lys. Da ozonen dannes ved lav temperatur og ved hjelp av ultrafiolett lys, oppstår det ikke, som ved den tidligere omtalte koronaeffekt, et biprodukt i form av farlig NOx.

De organiske stoffene oksideres av ozonen i en såkalt kaldforbrenning og omdannes derved til karbondioksid, men mange organiske molekyler lar seg ikke uten videre oksidere på denne måten. Det ultrafiolette lyset, som beståler oksygenmolekylet og derved danner ozon, påvirker imidlertid samtidig de organiske stoffene med en fotolyse-effekt, som spalter organiske molekyler, som ozonen vanskelig kan oksidere, til molekyler, som lettere lar seg oksidere av ozon. Derved oppnås at det kan oksideres mange ganger mer av den forurensede luftens innhold av organiske stoffer enn ved hjelp av ozon alene.

Oksidasjonsprosessen forløper ikke momentant, og luftstrømmen bringes derfor til å fortsette så lenge som oksidasjonen av de organiske stoffene tar, innen den nå rensede luften slippes ut f.eks. i det fri.

Når den forurensede luften er varmere enn den tilførte sekundære luften og/eller oksygenet kan denne med fordel anvendes til å avkjøle luften, før den bestråles med ultrafiolett lys.

Beste effekt oppnås dessuten ved å anvende kortbølget ultrafiolett lys til bestrålingen.

Oppfinnelsen vedrører også et filteraggregat for å fjerne og/eller destruere organiske stoffer i forurenset luft, kjennetegnet ved at omfatter et hus og minst en ventilator for å sende en luftstrøm gjennom huset, hvori det i åpen forbindelse med hverandre finnes: a. et første kammer (14) med en åpning, som er forbundet med en kilde for

forurenset luft,

b. et andre kammer (15) med et på tvers av luftstrømmens hovedretning anbrakt antall plater (20) for å bringe luftstrømmen til å skifte retning minst en gang

på en slik måte at faste partikler iblandet den forurensede luftstrømmen fjernes, c. et tredje kammer (16) med et antall perforerte rør (22), som i hvert fall ved den ene enden står i åpen forbindelse med en sekundær luftkilde som har en lavere temperatur enn den forurensede luftstrømmen og derved kjøler denne på en slik måte vann og organiske stoffer i dampfase i den forurensede luften kondenseres

og deretter fjernes fra luftstrømmen i form av kondensatet,

d. et fjerde kammer (17) med et antall lamper (28) for å bestråle luftstrømmen med ultrafiolett lys slik at det tilførte oksygenet danner ozon for å oksidere de organiske stoffene til karbondioksid ved en så lav temperatur at ingen

uønskede sekundære produkter i form av f.eks. skadelig NOx dannes,

e. et femte kammer (18) med et volum, som tillater luftstrømmen å holdes i et forutbestemt tidsrom i kammeret, og som har en åpning, hvorigjennom den rensede luften passerer for å bli sluppet ut til omgivelsene.

Ved hjelp av denne konstruksjonen kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjennom-føres effektivt og økonomisk. Kamrene kan f.eks. bygges vertikalt over hverandre med det femte kammeret øverst. Luftstrømmen, som genereres av ventilatoren, vil da suksessivt passere de forskjellige kamrene og derved gjennomløpe de prosesser, som til slutt resulterer i at luften i renset tilstand slippes ut i det fri.

Ventilatoren kan i prinsippet være innskutt ved et hvilket som helst sted i luftstrømmen, men det er mest fordelaktig å anbringe ventilatoren etter det femte kammeret og for-binde dette sin åpning med ventilatorens sugeside.

Ventilatoren gjennomstrømmes derved alene av renset luft og unngår derfor å bli forurenset av organiske stoffer, som ville kunne avsette seg som belegg og derved redusere ventilatorens effektivitet.

Fra forurensningskilden strømmer den forurensede luften inn i det første kammeret via dettes åpning. Det er viktig at luften fordeles jevnt i de etterfølgende kamrene for at prosessene i disse kan forløpe optimalt. Til dette formål kan det ifølge oppfinnelsen med fordel være anbrakt en eller flere fordelingsplater i det første kammeret, fortrinnsvis et stykke bak luftens innstrømningsåpning.

I det andre kammeret møter luften et antall avslagningsplater, som bevirker at luften brått må skifte retning minst en gang. Derved fjernes organiske partikler og vanndråper fra luften.

Platene er ved en foretrukket utførelsesform anbrakt i minst to rekker på tvers av luft-strømmens hovedretning på en slik måte at platene i hver rekke er anbrakt med innbyrdes mellomrom, og hvert mellomrom er anbrakt utfor en plate i en tilstøtende rekke.

Lampene for å bestråle den luften som strømmer gjennom det fjerde kammeret med kortbølget ultrafiolett lys, kan ifølge oppfinnelsen være høytrykks UV-lamper og/eller lavtrykks UV-lamper. Slike lamper arbeider best ved en temperatur på 38°C, og det er derfor nødvendig å avkjøle luften før bestråling, hvis den tilførte luften har en temperatur som er høyere enn 38°C, slik som det ofte er tilfelle innenfor f.eks. næringsmiddelindustrien.

Med denne utførelsesformen kan det før det fjerde kammeret være innskutt et f.eks. elektrisk kjøleelement til å avkjøle luften. Denne konstruksjonen er særdeles fordelaktig når den forurensede luften tilføres filteraggregatet ved høy temperatur.

Ved en annen utførelsesform, som er velegnet til kjøling av den forurensede luften med lavere temperatur, kan det være den sekundære luften som virker som kjølemiddel. Den forurensede luften bringes da til å strømme på tvers rundt de perforerte rør, mens den sekundære luften ved å anbringe rørenes huller på lesiden suges inn på langs av rørene. De to luftstrømmene blandes, når den sekundære luften strømmer ut av de perforerte rørs huller. Underveis avkjøler den sekundære luften de perforerte rørene, som igjen avkjøler den forurensede luften.

Ved å avkjøle den forurensede luften oppnås, som tidligere nevnt, at luften kan bringes til den temperaturen som er best egnet for de ultrafiolette lampenes funksjon. En annen fordel består i at luftens fuktighet reduseres, idet en del av luftens innhold av vanndamp kondenserer på rørene og forlater huset via drenkanaler i dette.

Oppfinnelsen forklares nærmere nedenfor, her beskrives en kun som et eksempel angitt utførelsesform under hevisning til tegningen, hvor: Fig. 1 viser skjematisk, sett fra siden, delvis i snitt, et filteraggregat ifølge oppfinnelsen innrettet til avsugning og rensing av forurenset luft fra en industriell frityrstek for tilberedning av et næringsmiddelprodukt,

Fig. 2 viser samme sett fra enden,

Fig. 3 viser i større målestokk, sett fra siden, et snitt gjennom det i fig. 1 og 2 viste filteraggregatet og fig. 4 viser samme sett fra enden. Fig. 1 og 2 viser et filteraggregat ifølge oppfinnelsen, som i sin helhet er angitt med henvisningstall 1.1 dette eksempeltilfellet tjener filteraggregatet til å fjerne luft, som er blitt forurenset med især fettstoff ved industriell tilberedning av et næringsmiddel i en frityrsteker, som i sin helhet er angitt med henvisningstall 2.

Frityrstekeren har form av et stort avlangt kar 3, som er fylt med varmt fett 4, som tjener til å steke et i stykker oppdelt næringsmiddelprodukt 5. De enkelte stykker 5 anbringes under drift på en endeløs transportrist 6, som transporterer produktet gjennom frityrstekeren i neddykket tilstand.

Frityrstekeren står med ben 8 på et underlag 9, f.eks. et fabrikkgulv. Over frityrstekeren er det anbrakt en avgasshette 9, som står i forbindelse med filteraggregatet 1 via en luftkanal 10, (fig. 2). Avgasshetten oppsamler damp og partikler fra frityrstekingen, særlig fett og vanndamp.

Disse dampene og partiklene avsuges suksessivt fra avgasshetten via luftkanalen 10, filteraggregatet 1 og en annen luftkanal 11 som er tilsluttet sugesiden på en ventilator 12, som er anbrakt på taket 13 av produksjonslokalet og tjener til å slippe den rensede luften ut i det fri.

I fig. 3 og 4 sees filteraggregatet 1 hhv. fra siden og fra enden i tverrsnitt. Filteraggregatet omfatter fem vertikale over hverandre anbrakte kamre, nemlig et første kammer 14, et annet kammer 15, et tredje kammer 16, et fjerde kammer 17 og et femte kammer 18. Kamrene står i åpen forbindelse med hverandre, og det første kammeret 14 er dessuten tilsluttet avgasshetten 9 via den første luftkanalen 10, mens det femte kammeret 18 er tilsluttet ventilatoren 12 via den andre luftkanalen 11.

Når ventilatoren 12 arbeider, driver den en strøm av forurenset luft fra prosessen i frityrstekeren 2 gjennom de fem kamrene 14 til 18 i pilenes retninger, hvorved luften suksessivt renses, slik som den vil beskrives nærmere i det etterfølgende.

Det første kammeret 14 er en fordelingskammer, som skal fordele luften jevnt, før den når opp i det etterfølgende kammeret 15. For å oppnå en jevn fordeling er det et stykke innenfor luftkanalens 10 utmunning i det første kammeret anbrakt en fordelingsplate 19.

I det andre kammeret 15 er det anbrakt to rekker av plater 20, som er forskutt i forhold til hverandre. Hver plate har langs to motstående sider en ombukket flik 21, og flikene i den ene rekken vender dessuten mot platen i den andre. Når luften strømmer gjennom platerekkene, tvinges den derfor til brått å skifte retning flere ganger, hvorved partikkel-formet stoff og vann slåes ut av luften og fjernes via drenkanaler (ikke vist).

I det tredje kammeret 16 er det på tvers av luftstrømmen anbrakt et antall firkantede rør 22, som strekker seg mellom to av kammerets motstående vegger 23. Rørene 22 er tett forbundet med disse veggene 23 og munner ut, som vist, en innsugingskanal 24 på hver sin side av det tredje kammeret 16.1 hver innsugingskanal 24 er det anbrakt en fordelingsplate 25 for å fordele luften, som strømmer inn gjennom kanalen 24. Dessuten er det anbrakt et spjeld 26 til valgfritt å lukke den respektive kanal eller skrue ned for gjennomstrømning. På lesiden av den forurensede luftstrømmen er det i de firkantede rørene 22 utformet et antall forholdsvis små hull 27.

For de firkantede rørs 22 leside oppstår et undertrykk, når den forurensede luft strømmer forbi. Som følge av dette undertrykk, suges det via innsugingskanaler 24 i pilens retning sekundær luft fra en luftkilde, f.eks. den omgivende luften, inn gjennom de firkantede rørene 22. Den sekundære luften fordeles ensartet over disse rørs munninger som følge av fordelingsplatens 25 tilstedeværelse. Luften blåser ut av rørenes huller 27 og blandes derved jevnt med en forbistrømmende forurensede luften.

Den sekundære luften kjøler under gjennomstrømningen de firkantede rørene 22, som

igjen kjøler den forurensede luften, som derved kan bringes ned til en temperatur som er velegnet for prosessen i det etterfølgende fjerde kammeret 17. En del av luftens innhold av vanndamp kondenserer samtidig på rørene og fjernes via drenkanaler (ikke vist). Derved reduseres luftens fuktighet fordelaktig.

I det foreliggende tilfellet er rørene 22 firkantede. Dette skal imidlertid kun forståes som et eksempel, idet rørene kan ha en hvilken som helst annen passende form, runde eller trekantede. De kan også være tilspisset i lengderetningen inn mot midten for å sikre en ensartet utstrømning av sekundær luft gjennom hullene 27 og av samme grunn kan disse hullenes diameter avta inn mot midten.

I stedet for eller som supplement til den kjølingen, som således finner sted ved hjelp av den sekundære luften, kan det være innskutt et kjøleelement, f.eks. et elektrisk kjøle-element (ikke vist) før det fjerde kammeret 17.

Foruten som nevnt, å virke som kjølemiddel beriker den sekundære luftens innhold av oksygen den forurensede luften med oksygen, når de to luftstrømmene blandes. Som sekundærluft kan f.eks. den luft som befinner seg i produksjonslokalet anvendes, men i noen tilfeller vil det være en fordel å anvende rent oksygen, enten alene eller som supplement til atmosfærisk luft. Det forhold at den forurensede luften således berikes med oksygen, er av stor viktighet for den prosessen som finner sted i det etterfølgende fjerde kammeret 17.

I dette kammeret er det anbrakt et antall lamper 28 for å bestråle den gjennomstrømm-ende luften med kortbølget ultrafiolett lys. Lampene 28 er høytrykks UV-lamper og/eller lavtrykks UV-lamper eller en kombinasjon av disse lampetypene. Lampenes mest effek-tive arbeidstemperatur ligger omkring 38°C, og det er grunn til at luften i det foregående kammeret 16 ble kjølt ned til eller i nærheten av denne temperaturen i de tilfeller der luften fra produksjonsprosessen hadde en høyere temperatur enn 38°C, slik det ofte vil være tilfelle innenfor næringsmiddelindustrien, f.eks. ved frityrsteking.

Lampene 28 er tilsluttet en passende strømkilde (ikke vist) ved hjelp av elektriske forbindelser 29, som er beskyttet mot ytre påvkkninger bak skjermer 30.

Når den oksygenberikede luftens oksygen bestråles med det kortbølgede ultrafiolette lyset, omdannes oksygenet eller i alle fall en del av dette til ozon ved en så lav temperatur at det ikke i vesentlig omfang er fare for at det dannes NOx.

Den oksygenberikede luftens store innhold av oksygen bevirker at det dannes betydelige mengder ozon, og ozon er som kjent i stand til å oksidere organiske stoffer i en såkalt kaldforbrenning og omdanner stoffene til karbondioksid. Mange organiske molekyler lar seg imidlertid ikke uten videre oksidere på denne måten, men det ultrafiolette lyset bevirker også en fotolyseffekt som spalter vanskelig oksiderbare molekyler til molekyler, som ozonen lettere kan oksidere. Effekten av kaldforbrenningen multipliseres derfor mange ganger i forhold til de resultater som kan oppnås ved konvensjonelle kaldfor-brenninger, hvor det alene arbeids med ozon.

Etter bestrålingen i det fjerde kammeret 17 strømmer luften inn i det femte kammeret 18, som er dimensjonert med et så stort volum at kaldforbrenningen får tid til å løpe til ende, innen den rensede luften slippes ut i det fri via den andre luftkanalen 11 og ventilatoren 12.

Fremgangsmåten og filteraggregatet ifølge oppfinnelsen er svært effektiv til å rense forurenset luft for organiske stoffer uten bruk av kjemikalier og fysiske filtre, slik som fett og kullfilter. Filteraggregatet er hygienisk og brannsikkert, da dets innvendige flater ikke belegges med organiske materialer. Utslippsrørene og ventilatorene er dessuten lett å rense. Til formålet behøves kun en kost, da restproduktet etter den forurensede luftens rensing i filteraggregatet befinner seg på støvform.

Filteraggregatet kan utformes på mange måter. Således kan kamrene være anbrakt horisontalt eller på skrå i stedet for vertikalt over hverandre, og kamrene behøver ikke å være bygget direkte sammen, men kan være innbyrdes forbundet med luftkanaler.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for å fjerne og/eller destruere organiske stoffer i forurenset luft, karakterisert ved at den omfatter følgende prosesstrinn: a. at luften settes i en strømmende tilstand, b. at den dannede luftstrøm bringes til å skifte retning minst en gang på slik måte. at faste partikler som er iblandet den forurensede luftstrømmen fjernes, c. at luftstrømmen avkjøles slik at vann og organiske stoffer i dampfase i den forurensede luften kondenseres og deretter fjernes fra luftstrømmen i form av kondensatet, d. at luftstrømmen tilføres sekundærluft og/eller oksygen, e. at luftstrømmen bestråles med ultrafiolett lys, slik at det tilførte oksygenet danner ozon for å oksidere de organiske stoffene til karbonoksider ved en så lav temperatur at ingen uønskede sekundære produkter i form av f.eks. farlig NOx dannes, f. at luftstrømmen fortsettes tilført i et forutbestemt tidsrom, og g. at luftstrømmen frigjøres til omgivelsene.

2. Fremgangsmåte for å fjerne og/eller destruere organiske stoffer i forurenset luft i samsvar med krav 1, karakterisert ved at luftstrømmen avkjøles av sekundærluft og/eller av oksygen.

3. Fremgangsmåte for å fjerne og/eller destruere organiske stoffer i forurenset luft i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at luftstrømmen bestråles med kortbølget ultrafiolett lys.

4. Filteraggregat (1) for å fjerne og/eller destruere organiske stoffer i forurenset luft, karakterisert ved at det omfatter et hus og minst en ventilator (12) for å sende en luftstrøm gjennom huset, hvori det i åpen forbindelse med hverandre finnes: a. et første kammer (14) med en åpning, som er forbundet med en kilde for forurenset luft, b. et andre kammer (15) med et på tvers av luftstrømmens hovedretning anbrakt antall plater (20) for å bringe luftstrømmen til å skifte retning minst en gang på en slik måte at faste partikler iblandet den forurensede luftstrømmen fjernes, c. et tredje kammer (16) med et antall perforerte rør (22), som i hvert fall ved den ene enden står i åpen forbindelse med en sekundær luftkilde som har en lavere temperatur enn den forurensede luftstrømmen og derved kjøler denne på en slik måte vann og organiske stoffer i dampfase i den forurensede luften kondenseres og deretter fjernes fra luftstrømmen i form av kondensatet, d. et fjerde kammer (17) med et antall lamper (28) for å bestråle luftstrømmen med ultrafiolett lys slik at det tilførte oksygenet danner ozon for å oksidere de organiske stoffene til karbondioksid ved en så lav temperatur at ingen uønskede sekundære produkter i form av f.eks. skadelig NOx dannes, e. et femte kammer (18) med et volum, som tillater luftstrømmen å holdes i et forutbestemt tidsrom i kammeret, og som har en åpning, hvorigjennom den rensede luften passerer for å bli sluppet ut til omgivelsene.

5. Filteraggregat (1) for å fjerne og/eller destruere organiske stoffer i forurenset luft ifølge krav 4, karakterisert ved at det i det første kammeret (14) er anbrakt minst en plate (19) for fordeling av den innstrømmende luften.

6. Filteraggregat (1) for å fjerne og/eller destruere organiske stoffer i forurenset luft ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at det i det andre kammeret (15) på tvers av luftstrømmens hovedretning er anordnet minst to rekker av plater (20), at platene i hver rekke er anbrakt med innbyrdes mellomrom og at hvert mellomrom er anbrakt utfor en plate i den tilstøtende rekken.

7. Filteraggregat (1) for å fjerne og/eller destruere organiske stoffer i forurenset luft ifølge et hvilket som helst av kravene 4, 5 eller 6, karakterisert ved at det tredje kammerets (16) perforerte rør (22) strekker seg på tvers av luftstrømmens hovedretning, at hvert rør er åpent i hvert fall i den ene enden, at denne enden strekker seg gjennom en av kammerets vegger (23) og at hullene (27) i rørene er plassert på lesiden.

8. Filteraggregat (1) for å fjerne og/eller destruere organiske stoffer i forurenset luft ifølge krav 4 eller 7, karakterisert ved at det før det fjerde kammeret (17) er innskutt f.eks. et elektrisk kjøleelement.

9. Filteraggregat (1) for å fjerne og/eller destruere organiske stoffer i forurenset luft ifølge et hvilket som helst av kravene 4 til 8, karakterisert ved at lampene (28) i det fjerde kammeret (17) er høytrykks UV-lamper og/eller lavtrykks UV-lamper for utsendelse av kortbølget ultrafiolett lys innenfor et forutbestemt spektrum.

10. Filteraggregat (1) for å fjerne og/eller destruere organiske stoffer i forurenset luft ifølge et hvilket som helst av kravene 4 til 9, karakterisert v e d at ventilatoren (12) er forbundet med åpningen i det femte kammeret.