PL69765B1

PL69765B1 -

Info

Publication number: PL69765B1
Application number: PL12817768A
Authority: PL
Original assignee: Ceag Concordia Elektrizitaetsaktiengesellschaft
Priority date: 1967-07-19
Filing date: 1968-07-17
Publication date: 1973-08-31
Also published as: NL6810242A; NL149709B; CH468847A; BE718287A; FR1572052A; GB1221549A; AT288333B; DE1619850B1

Description

Uprawniony z patentu: CEAG Concordia Elektrizitats-AG, Dortmund (Niemiecka Republika Federalna) Sposób oczyszczania strumienia gazu lub powietrza z zanieczyszczen spalinowych w postaci gazu lub dymu i urzadzenie do stosowania tego sposobu i 2 Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszcza¬ nia strumienia powietrza lub gazu z zanieczyszczen spalinowych w postaci gazu lub dymu za pomoca filtrów absorpcyjnych jak równiez urzadzenia do stosowania tego sposobu.Znane dotychczas sposoby oczyszczania powietrza lub innego gazu nosnego i urzadzenia do ich sto¬ sowania pozwalaly z wielka trudnoscia wzglednie przy (nieoplacalnych) nakladach zniszczyc lub usu¬ nac szkodliwe gazowe lub dymne substancje. I tak mianowicie próbowano przede wszystkim pozbyc sie substancji, które wystepuja na przyklad w du¬ zych ilosciach wskutek niezupelnego przebiegu spa¬ lania, poprzez silne ich rozdrabnianie powietrzem atmosferycznym, do czego mozna zaliczyc na przy¬ klad sposób wyrzucania (wytracania) tych substan¬ cji do górnych warstw powietrza przez stacjonarne urzadzenia. Lecz sposób ten absolutnie nie przyczy¬ nil sie do zasadniczego rozwiazania problemu, gdyz silne rozdrabnianie spalin za pomoca powietrza at¬ mosferycznego lub wyrzucanie ich do górnych warstw powietrza, moze miec tylko zastosowanie w okolicach odludnych z duzym nasileniem wiat¬ rów. Nie moze to miec zastosowania w miejscowos¬ ciach bezwietrznych, przewaznie gesto zaludnio¬ nych, w których zanieczyszczenia powietrza tego rodzaju wystepuja w duzych ilosciach. Poza tym nie jest na przyklad mozliwe wyrzucanie spalin do górnych warstw atmosferycznych z pojazdów dro¬ gowych z silnikami spalinowymi. W ten sposób 10 25 30 zanieczyszczenia powietrza moga sie koncentrowac na powierzchni ziemi czasami w ilosciach zagraza¬ jacych zdrowiu ludzkiemu. Sklad takich zanieczy¬ szczen powietrza moze byc bardzo rózny; najbar¬ dziej jednak szkodliwymi skladnikami sa glównie spaliny gazowe i dymowe. Problem mozna bedzie uwazac jako rozwiazany, o ile przynajmniej spalone skladniki zostana usuniete.W celu zwalczania tych, zwlaszcza jeszcze nie- spalonych zanieczyszczen próbowano dotychczas wychwytywanie ich za pomoca filtrów absorpcyj¬ nych jak na przyklad filtrów z weglem aktywowa¬ nym wzglednie dodatkowe ich spalanie na substan¬ cje nieszkodliwe. Idealnym przykladem tego moze byc spalanie sie bez reszty czystych weglowodorów na dwutlenek wegla i wode. Próbowano przy tym równiez obnizyc temperature spalania droga zasto¬ sowania katalizatorów. Obydwie metody nie dopro¬ wadzily jednak do zamierzonego celu, gdyz w obu przypadkach usuniecie uciazliwych gazów lub dy¬ mów mozliwe jest tylko przy zaangazowaniu na¬ kladów ekonomicznie nieoplacalnych.Zastosowanie filtrów z weglem aktywowanym moze byc tylko wtedy ekonomicznie oplacalne, o ile stezenie zanieczyszczen nie przewyzsza 5 mg na normalny szescienny metr powietrza, gdyz w przeciwnym razie substancja filtrujaca straci zbyt szybko zdolnosc pochlaniania. Natomiast samo do¬ palanie palnych zanieczyszczen powietrza z zasto¬ sowaniem katalizatorów bedzie ekonomicznie opla- 69 7653 69 765 4 calne jezeli zawartosc zanieczyszczen wynosic be¬ dzie nie mniej niz 100 mg w normalnym metrze szesciennym powietrza. Rzecz polega na tym, ze przy mniejszym stezeniu, ilosc ciepla spalanych czastek gazu bedaca w stanie wolnym, nie wystar¬ czy aby podniesc wszystkie substancje biorace udzial w przebiegu spalania, do pozadanej tempe¬ ratury reakcji. Aby jednak nie dopuscic do prze¬ dostawania sie do czystego powietrza nie spalonych czasteczek mieszanki gazowej o niskiej tempera¬ turze, nalezy zastosowac dodatkowe podgrzewanie mieszanki paliwowej, co ulatwia przebieg spalania.W tym celu stosuje sie dla przebiegu spalania od¬ zyskanie za pomoca wymiennika ciepla, ciepla z gazów wylotowych oraz doprowadzenie przez do¬ datkowe ogrzewanie do uzyskania dodatkowego ciepla.Przez to stosowanie tego rodzaju urzadzen dla usuniecia tych najbardziej szkodliwych wzglednie posiadajacych przykry zapach zanieczyszczen za pomoca katalitycznego urzadzenia do dopalania za¬ nieczyszczen powietrza o stezeniu ponizej 100 mg na normalny metr szescienny — obecnie juz sie nie oplaci.Celem wynalazku jest usuniecie palnych zanie¬ czyszczen o stezeniu od 5 do 100 mg na normalny metr szescienny.Cel ten osiagnieto za pomoca niniejszego procesu oczyszczania strumieni powietrza lub gazu z daja¬ cych sie spalac zanieczyszczen w postaci gazu lub dymu za pomoca filtrów absorpcyjnych, w których strumien powietrza lub gazu zostaje oczyszczony.Filtr po wchlonieciu pelnego ladunku spalin, zosta¬ je poddany desorpcji za pomoca przeciwpradu po¬ wietrza, poczatkowo podgrzewanego. Desorbowany material zostaje spalony, a czesc mieszanki z resz¬ tek powietrza i spalonej substancji desorbowanej przepuszcza sie przez filtr absorpcyjny tak dlugo, dopóki nie zostanie on oczyszczony do tego stopnia, ze bedzie mógl byc znów uzyty do oczyszczania strumienia powietrza lub gazu.Zaznacza sie, iz korzystnym jest zainstalowanie co najmniej dwóch filtrów absorpcyjnych, które na zmiane beda pochlaniac zanieczyszczenia i beda desorbowane przy pomocy mieszanki skladajacej sie ze spalonej substancji desorbowanej i resztek powietrza. Zastosowanie wegla aktywowanego jako materialu absorpcyjnego w filtrach jest jak naj¬ bardziej celowe. Substancje desorbowane spala sie przewaznie w urzadzeniu do katalicznego dopala¬ nia.Urzadzenie na którym zgodnie z wynalazkiem po¬ winien byc przeprowadzony proces, przedstawione jest schematycznie na rysunku. Jest ono znamien¬ ne przede wszystkim wskutek zastosowania cyklu desorpcji i spalania, w którym do zamknietego obwodu aparaturowego zostaja kolejno wylaczane: regulowana przez urzadzenie do mierzenia tlenu 4, komora mieszania 7, wentylator 9,, regulowane przez czujnik temperatury 5 urzadzenie ogrzewcze 6, piec kontaktowy 3 oraz dzialajace na przemian filtry absorpcyjne 1 lub 2 (pochlaniacze) przelacza¬ ne na przemian za pomoca zespolu zaworów 41, 71 wzglednie 42, 72 i które to filtry za pomoca ze¬ spolu zaworów 21, 22 wzglednie 11, 12 odlaczane sa od strumienia oczyszczanego powietrza lub gazu.W celu wyrównania cisnienia powietrza w sto¬ sunku do powietrza atmosferycznego oraz dla znor- 5 mowanego doplywu powietrza niezbednego do spa¬ lania do komory mieszania — obwód ten ma prze¬ ponowy zawór bezpieczenstwa 43.Przy uruchamianiu urzadzenia najpierw otwiera sie dwa zawory, na przyklad zawory 21 i 22, tak aby oczyszczony strumien powietrza mógl przeply¬ nac przez filtr 2, który wychwytuje zanieczyszcze¬ nia w postaci gazu i dymu. W celu wytwarzania lub intensyfikacji tego pradu powietrza sluzy wen¬ tylator 8, o ile inne urzadzenia tego rodzaju nie istnieja lub sa malo wydajne.Z chwila wyczerpania sie zdolnosci chlonnej fil¬ tra zostaje on przelaczony. Zawory 11 i 12 zostaja otwarte, a zawory 21 i 22 zamkniete. Przeznaczone do oczyszczania powietrze przeplywa przez filtr 1.Filtr 2 wskutek otwarcia zaworów 42 i 72 zostaje wlaczony do cyklu desorpcji i spalania i zostaje poddany regeneracji. Przy tym uruchamia sie wen¬ tylator 9, doplyw domieszki powietrza do spalania regulowany przez urzadzenie 4 do mierzenia tlenu oraz urzadzenie ogrzewcze 6 sterowane przez czuj¬ nik 5 temperatury.Poniewaz w cyklu desorpcji i spalania znajduje sie poczatkowo normalne zimne powietrze, na urza¬ dzeniu 4 do pomiaru tlenu, mierzy sie wiec zwykla zawartosc tlenu w powietrzu, a na stacji pomiaru temperatury dokonuje sie pomiaru temperatury, pomimo iz jest ona zbyt niska. Przeto do komory 7 mieszania nie dodaje sie wcale powietrza, wla¬ cza sie natomiast urzadzenie ogrzewcze, co powo¬ duje podgrzewanie powietrza naplywajacego z wentylatora 9 przez tak dlugi czas dopóki nie zo¬ stanie osiagnieta temperatura konieczna dla proce¬ su spalania w piecu kontaktowym. Przy tym cho¬ ciaz podgrzany strumien powietrza w urzadzeniu ogrzewczym przekazuje swoje cieplo najpierw do pieca kontaktowego, podgrzewa on równiez nastep¬ nie wszystkie inne pozostajace w kontakcie ele¬ menty obwodu. A zatem, przez zastosowanie pod¬ wyzszonej temperatury nastepuje wczesniejsze przygotowanie pieca kontaktowego do procesu spa¬ lania, natomiast poczatek procesu desorpcji naste¬ puje z pewnym opóznieniem.Do przeplywajacego powietrza, które teraz jest stale podgrzewane, przekazywane sa wychwytywa¬ ne dotad przez filtr 2 palne gazy i dymy o coraz wyzszej temperaturze, kierowane nastepnie do pie¬ ca kontaktowego 3, gdzie zostaja katalitycznie spa¬ lone. Przy tym zostaje zuzyty znajdujacy sie tu tlen. W zwiazku z tym, w czasie procesu desorpcji i spalania, na stacji 4 pomiaru zostaje o dowolnej porze zmierzone zbyt niskie stezenie tlenu i od tego momentu do komory mieszania 7 wprowadza sie swieze powietrze do spalania przez tak dlugi czas, dopóki na stacji 4 pomiaru znów nie znajdzie sie odpowiednia ilosc tlenu w mieszance gazowej.Jednak podczas dalszego przebiegu procesu steze¬ nia tlenu utrzymuje sie na bardzo niskim poziomie w celu uniemozliwienia powstawania wiekszych strat wegla aktywowanego w filtrze wskutek wy¬ palania sie wegla. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 W toku procesu desorpcji i spalania, w obiegu zamknietym mieszanki gazowej obok reakcji che¬ micznych nastepuja równiez zmiany fizyczne, a zwlaszcza zwiekszenie cisnienia lub objetosci. W celu niedopuszczenia do powstawania zwiekszonego cis¬ nienia w zamknietej mieszance gazowej, przewi¬ dziany jest przede wszystkim przeponowy zawór 43, otwierajacy sie pod wplywem nadmiernego cisnie¬ nia wewnetrznego.Objetosciowo zbyteczny gaz lub mieszanka gazo¬ wa wystepujaca przy podgrzewaniu w toku.proce¬ su spalania i desorpcji wzglednie przy dodawaniu swiezego powietrza do spalania — odprowadza sie z chwila otwarcia przez cisnienie wewnetrzne za¬ woru 43. W ten sposób, z jednej strony moze byc ciagle doprowadzane swieze powietrze do spalania i odprowadzany zbyteczny gaz, z drugiej zas stro¬ ny nie moze nastapic niebezpieczne wewnetrzne nadcisnienie, na przyklad takze na poczatku prze¬ biegu spalania w piecu kontaktowym.Poniewaz przy spalaniu absorbowanych gazów, które w miare wzrastania temperatury sa w coraz wiekszym stopniu wydmuchiwane z filtrujacego wegla, a nastepnie spalane w piecu kontaktowym 3, powstaje cieplo, wiec caly cykl desorpcji i spa¬ lania zostaje dodatkowo podgrzewany przez urza¬ dzenie ogrzewcze 6. Przebieg desorpcji moze byc tylko tak dlugo utrzymywany za pomoca tego ciep¬ la spalania, jak dlugo wystarczy gazu palnego wyd¬ muchiwanego z filtra. Przez to zostaje zaoszczedzo¬ na dodatkowa energia cieplna. Co sie tyczy ulat¬ niania sie tego ciepla, nalezaloby jednak ustalic kiedy i przez jak dlugi czas ma odbywac sie pro¬ ces desorpcji i spalania, a zwlaszcza jezeliby mia¬ ly byc zainstalowane jeszcze specjalne urzadzenia do pomiaru temperatury przed oraz poza piecem kontaktowym 3.Poniewaz wskazania temperatury zalezne sa od wielu czynników jak na przyklad od przebiegu wzrostu oraz zanikania, ilosci oraz rodzaju desorbo- wanego i spalonego gazu i tak dalej — nie zostaja one wykorzystane do regulacji procesu desorpcji i spalania. Do tego celu sluzy wedlug wynalazku urzadzenie 4 do pomiaru tlenu, które odmierza tyl¬ ko taka ilosc tlenu, jaka niezbedna jest do jego stezenia i tym samym reguluje doplyw do komory 7 mieszania niezbednego do spalania powietrza. Do¬ plyw ten moze byc zakonczony na przyklad z chwila gdy proces desorpcji i spalania zostal zakonczony i tlen nie jest wiecej potrzebny.Wskutek umieszczenia stacji pomiaru tlenu, bez¬ posrednio za piecem kontaktowym w kierunku prze¬ plywu pradu, daje sie miedzy innymi w bardzo krótkim czasie zauwazyc, czy doplyw swiezego po¬ wietrza jest pozadany czy nie. W ten sposób z ko¬ mora mieszania moze byc polaczony jeszcze jeden przyrzad wskazujacy, który wskaze kiedy proces desorpcji zostal zakonczony.Po zakonczeniu procesu desorpcji i spalania filtr jest znowu gotowy do uzycia i moze byc w kazdej chwili wlaczony poprzez niezbedne przelaczanie za¬ worów do trumienia nieoczyszczonego powietrza.Powinno to nastapic najpózniej wówczas, gdy filtr który dotychczas byl wlaczony do strumienia nie¬ oczyszczonego powietrza jest wyczerpany, a dalsze 765 6 ciagle wprowadzanie strumienia powietrza podle¬ gajacego oczyszczaniu, moze miec miejsce wtedy, gdy do oczyszczonego strumienia powietrza w ob¬ wodzie desorpcji i spalania zostanie najpierw 5 wlaczony zregenerowany filtr, a nastepnie zostanie wylaczony z tego strumienia wyczerpany filtr.Poniewaz calkowity czas niezbedny do regenera¬ cji wyczerpanego filtra jest przecietnie bardzo krótki w porównaniu do czasu wyczerpania sie je- 10 go zdolnosci chlonnych, moze on byc w cyklu de¬ sorpcji i spalania po kazdej zakonczonej regenera¬ cji odstawiany. W zwiazku z tym, w porównaniu z dotychczas znanymi urzadzeniami do dopalania — urzadzenie niniejsze potrzebuje bardzo malo 15 energii. Poza tym niepotrzebny jest wymiennik ciepla oraz nie ma potrzeby, jak to mialo miejsce w dotychczasowych przyrzadach filtrujacych, za¬ miany wyczerpanych komórek filtra nowymi.Przydatnosc niniejszego wynalazku dotyczy wszy- 20 stkich znanych dotychczas przypadków usuniecia palnych, ciezkich lub szkodliwych zanieczyszczen powietrza w postaci gazu, dymu lub innych ga¬ zów nosnych.Korzystnym zwlaszcza jest, ze samodzielny cykl 25 desorpcji i spalania moze byc uruchomiony nieza¬ leznie od oczyszczanego gazu nosnego wraz z nor¬ malnym powietrzem do spalania wzglednie równiez z innymi zawierajacymi tlen gazami. Równiez ste¬ zenie ciezkich lub szkodliwych zanieczyszczen w 30 gazach nosnych ma znaczenie raczej podrzedne, wazne jest natomiast ustalenie czasu dla kazdora¬ zowej ponownej regeneracji filtra.W ten sposób na podstawie niniejszego wynalaz¬ ku, zanieczyszczenia tego rodzaju moga byc usu- 35 niete z powietrza lub innych gazów nosnych rów¬ niez w takiej koncentracji, w jakiej dotychczas za pomoca istniejacych srodków ekonomicznie opla¬ calnych nie bylo to mozliwe.Zamiast dwóch filtrów absorpcyjnych opisanych 40 w podanym przykladzie, mozna równiez uzyc trzy lub wiecej filtrów, które kazdorazowo na zmiane beda wymontowywane ze strumienia oczyszczane¬ go powietrza i regenerowane. W celu kierowania tym procesem mozna zastosowac równiez znane 45 urzadzenie przelaczajace, które na przyklad w pew¬ nym okreslonym okresie czasu wzglednie wedlug okreslonego wsadu objetosciowego, kazdorazowo automatycznie wylacza kolejno ze strumienia oczy¬ szczanego powietrza jeden z filtrów, aby poddac 50 go regeneracji i znów wlaczyc z powrotem do stru¬ mienia powietrza.Dla sterowania procesem desorpcji i spalania przykladowo mozna tu zastosowac pomocniczo przyrzad do mierzenia tlenu. Zamiast zaworów 55 mozna równiez wykorzystac inne przyrzady odci¬ najace, jak na przyklad zawory przelaczajace, za¬ suwy lub inne podobne. Przy tym przyrzady te winny byc zaopatrzone w naped zdalnie kierowany i sterowany recznie lub automatycznie z central- 60 nego osrodka sterowania.Mozliwe jest wiec skoncentrowanie niniejszego urzadzenia wedlug wynalazku calkowicie zautoma¬ tyzowanego, na przyklad dla dopalania gazów wy¬ lotowych z pojazdów drogowych z silnikami spali- 65 nowymi. W ten sposób niebezpieczenstwo zagraza-69 765 8 jace dotychczas zdrowiu ludzkiemu od ciezkich lub szkodliwych spalin w postaci gazu lub dymu, skon¬ centrowanych w najnizszych warstwach powietrza — moze byc zazegnane. PL PL

Claims

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób oczyszczania strumienia gazu lub po¬ wietrza z zanieczyszczen w postaci gazu lub dymu za pomoca filtrów absorpcyjnych, znamienny tym, ze strumien powietrza lub gazu oczyszcza sie za pomoca filtra absorpcyjnego, który po wchlonieciu pelnego ladunku spalonych zanieczyszczen poddaje sie desorpcji przy pomocy przeciwpradu, poczatko¬ wo podgrzewanego powietrza przy czym substancje desorbowana spala sie a czesc mieszanki skladaja¬ cej sie z reszty powietrza i spalonej substancji de- sorbowanej przepuszcza sie znowu przez filtr ab¬ sorpcyjny, tak dlugo dopóki ladunek filtra nie zo¬ stanie zregenerowany do tego stopnia, ze moze on byc znowu uzyty do oczyszczania strumienia gazu lub powietrza.

2. Sposób wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze wlacza sie w obwód na przemian najmniej dwa filtry absorpcyjne, które desorbowane sa za po¬ moca mieszanki skladajacej sie ze spalonej sub¬ stancji desorbowanej oraz resztek powietrza.

3. Proces wedlug zastrz. 1 i 2 znamienny tym, ze do filtra absorpcyjnego daje sie jako materialu absorpcyjnego — wegla aktywowanego.

4. Proces wedlug zastrz. od 1—3 znamienny tym, ze spalanie substancji desorbowanej odbywa sie w urzadzeniu do katalicznego dopalania.

5. Urzadzenie do oczyszczania strumienia gazu lub powietrza z zanieczyszczen w postaci spalin gazu i dymu sposobem wedlug zastrz. 1—4 zna- 20 30 35 mienne tym, ze w cyklu desorpcji i spalania, w zamknietym obwodzie aparaturowym kolejno przy¬ laczane sa: komora mieszania (7) regulowana przez przyrzad (4) do mierzenia tlenu, wentylator (9), urzadzenie ogrzewcze (6), regulowane przez czuj¬ nik temperatury (5), piec kontaktowy (3) oraz wspólpracujace na przemian filtry absorpcyjne (1, 2), za pomoca zespolu zaworów (41, 71) wzglednie (42, 72) i które to filtry za pomoca zespolu zawo¬ rów (21, 22) wzglednie (11, 12) sluza do odlaczania od strumienia oczyszczanego powietrza lub gazu, przy czym w celu wyrównania cisnienia powietrza w stosunku do powietrza zewnetrznego oraz dla znormowanego doplywu powietrza niezbednego do spalania do komory mieszania — obwód ten ma przeponowy zawór bezpieczenstwa (43).

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 5 znamienne tym, ze ma wentylator (8) który sluzy do wlaczania do filtra absorpcyjnego (1 lub 2) poddawanego oczysz¬ czaniu strumienia powietrza, zas zespól zaworów (41, 71) lub (42, 72) do wylaczania tych filtrów z cyklu desorpcji i spalania.

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 5 i 6 znamienne tym, ze piec kontaktowy (3) posiada katalizatory niezbedne dla procesu spalania palnych gazów lub dymów, wychwytywanych przez filtr absorbcyjny (1) lub (2) i nastepnie spalanych w cyklu desorpcji i spalania.

8. Urzadzenie wedlug zastrz. 5—7 znamienne tym, ze ma urzadzenie przelaczajace, dla wielu za¬ instalowanych do oczyszczania strumienia powie¬ trza filtrów absorpcyjnych (1), (2) a sluzace do wlaczania do cyklu desorpcji i spalania kazdorazo¬ wo na przemian co najmniej jednego filtra, który po zakonczeniu desorpcji zostaje z powrotem wla¬ czony do strumienia oczyszczonego powietrza. W.D.Kart. C/52/74, 125+15, A4 Cena 10 zl PL PL