DE2913580A1

DE2913580A1 - Verfahren zur entgiftung der abgase eines dieselmotors sowie abgasreiniger fuer ein solches verfahren

Info

Publication number: DE2913580A1
Application number: DE19792913580
Authority: DE
Inventors: Helfried Dipl Phys Crede
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-04-04
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1980-10-09

Description

Verfahren zur Entgiftung der Abgase eines
Dieselmotors sowie Abgasreiniger für ein solches Verfahren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entgiftung der Abgase eines Dieselmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Abgasreiniger für ein solches Verfahren.
In der deutschen Patentanmeldung P 27 44 615.7-13 wurde vorgeschlagen, zum Entgiften der Abgase und Nutzbarmachen der Abwärme eines als Antrieb für eine Heizungs-Wärmepumpenanlage benutzten Dieselmotors die Motorabgase zunächst durch Abgabe eines Teils ihres Wärmeinhalts an den Heizungskreislauf und dann durch Trennwand-Wärmetausch mit einem als Wärmequelle für den Verdampfer der Wärmepumpenanlage dienenden Wasserspeicher, dem auch Wärme durch umgebende Wärmequellen zugeführt wird und der auf einem niedrigen Temperaturniveau nahe 00 C steht, zu kühlen. Eine Wärmepumpenanlage mit einem solchen auf einem niedrigen Temperaturniveau nahe 0° C stehenden Wasserspeicher ist in der DE-AS 26 34 233 beschrieben, auf die zur näheren Erläuterung dieser Wärmepumpenanlage verwiesen wird. Durch den Trennwand-Wärmetausch der Motorabgase mit dem Wasserspeicher erfolgt eine drastische Abkühlung dieser Motorabgase bis auf etwa 5 bis 200C, wodurch die kondensierbaren Anteile in den Motorabgasen kondensieren und Schadstoffe im gebildeten Kondensat gelöst werden.
Eine Abgasreinigung in Verbindung mit einem Kraftfahrzeugmotor ist aus der DE-OS 21 49 506 bekannt. Die hier vorgesehene Abgasreinigung beruht auf dem Prinzip der plötzlichen adiabatischen Volumenvergrößerung der Motorabgase zwecks Herabsetzung der Abgastemperatur auf den kritischen Punkt, um Kondensieren der im Motorabas enthaltenen Wasserpartikel an den als Kern dienenden feinen Rußteilchen und in Lösunggehen anderer giftiger Abgasbestandteile zu bewirken.
Nach der Zeitschrift "Öl + Gasfeuerung" 12/1976, Seite 676, erfolgt bei einem als Antrieb ftjr eine IIeizungs-Wärmepumpenanlage benutzten Dieselmotor die Abgasreinigung dadurch, daß die Mo-torabgase durch den Feuchtigkeitsnebel einesthassen Abgaswäschers" geschickt werden, damit Schadstoffe in den Abgasen im Feuchtigkeitsnebel in Lösung gehen.
Die beschriebenen Verfahren zur Abgasreinigung arbeiten insofern noch unvollkommen, als die in den Motorabgasen enthaltenen Sclladstoffe nicht in der angestrebten Vollständigkeit in gebildetem Abgaskondensat bzw. in dem Feuchtigkeitsnebel niedergeschlagen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Entgiftung der Abgase eines Dieselmotors weiter zu Der bessern und insbesondere Ruß- und Teerpartikel sowie sonstige Schadstoffe in den Motorabgasen im wesentlichen vollständig niederzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäßen mit dem Verfahren nach Anspruch 1 bzw. mit einem Abgasreiniger nach Anspruch 6 gelöst. Weiterbildung:en der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Nach der Erfindung werden beispielsweise bei einem als Antrieb für eine Heizung-Wärmepumpenanlage benutzten Dieselmotor gemäß deutscher Patentanmeldung P 27 44 615.7 die durch den Trennwand-Wärmetausch mit dem Wasserspeicher gekühlten Motorabgase einer anschliessenden Wäsche unterzogen. Hierzu werden die Motorabgase durch zumindest einen hermetisch verschlossenen Behälter geleistet, in dem sich Abgaskondensat ansammelt. Die Motorabgase werden unterhalb des Flüssigkeitsspiegels eingeleitet und oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ab zogen. Solange das Abgaskondensat in dem Behälter im wesentlichen "klares" Wasser ist, bleibt nur wenig Ruß in diesem hängen, da die "fetten" Hußteilchen und Wasser sich gegenseitig abs-tossen. Die Folge ist, daß die Motorabgase zu- nächst noch einen ziemlich hohen Rußgehalt haben. Im Gegensatz zum Verhältnis von Wasser zu Ruß haben aber die Rußteilchen untereinander eine sehr gute Haftung, so daß, wenn sich im Laufe der Zeit das anfänglich klare Wasser mit Rußteilchen anreichert, die immer größer werdende Rußkonzentration dafür sorgt, daß wiederum ein immer größerer Anteil der in den durchströmenden Motorabgasen enthaltenen Rußpartikel an den schon im Wasser befindlichen Rußmengen anhaftet. Auf diese Weise wird beim Überschreiten einer "kritischen" Menge von bereits im Wasser enthaltenen Rußteilchen das Niederschlagen der nachströmenden Rußteilchen so vollkommen erfolgen, daß im wesentlichen kein Ruß mehr in den so gereinigten Motorabgasen enthalten bleibt. Auch sonstige in den Motorabgasen enthaltenen Schad stoffe werden bei weiterem Fortschreiten des Vorgangs im wesentlichen vollständig durch die Wäsche niedergeschlagen werden.
Um das mit Schadstoffen angereicherte Abgaskondensat in die gemeindliche Kanalisation abführen zu können, kann es zweckmäßig sein, insbesondere den piI-Wert des Abgaskondensatszu messen und zu steuern, indem beispielsweise in den Reinigungsbehälter Kalksteinbrocken eingegeben oder sonstige Neutralisierungschemikalien zugeleitet werden.
Die durch den Wasserspeicher der Wärmepumpenanlage gekühlten Motorabgase sollen durch den nachgeschalteten Abgasreiniger nicht wieder erwärmt werden, um das Niederschlagen der kondensierbaren Anteile und sonstiger Schadstoffe in den Motorabgasen nicht zu beeinträchtigen. S5 ist deshalb vorteilhaft, den Reinigungsbehälter in kühler Umgebung aufzustellen, zweckmäßig in unmittelbarer Nachbarschaft des auf einem niedrigen Temperaturniveau nahe 0°C befindlichen Wasserspeichers.
Eine Verbesserung der Reinigungswirkung läßt sich erzielen, wenn anstelle eines einzigen eine Reihe hintereinandergeschalteter Reinigungsbehälter vorgesehen wird. Die äeweils oberhalb des- Flüssigkeitsspiels eines vorherigen Behälters abgezogenen Motorabgase werden unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des nachfolgenden Reinigungsbehälters eingeleitet.
Lediglich beim letzten Behälter kann es zweckmäßig sein, die Motorabgase oberhalb des Flüssigkeitsspiegels zuzuführen, damit nicht durch Aufwühlen des Abgaskondensatserneut Schadstoffe austreten können. Die einzelnen Reinigungsbehälter sind durch Überläufe untereinander verbunden, wobei der Überlauf des letzten Reinigungsbehälters zur Kanalisation führt.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgasreinigers in Verwendung mit einem als Antrieb für eine Heizungs-Wärmepumpenanlage benutzten Dieselmotors nach deutscher Patentanmeldung P 27 44 615.7 wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnung näher beschrieben, die eine schematische Darstellung eines solchen Abgasreinigers zeigt.
Der dargestellte Abgasreiniger setzt sich aus drei hintereinander geschalteten Reinigungsbehältern 1,2 und 3 zusammen. Die Reinigungsbehälter sind durch Überläufe 4 und 5 miteinander verbunden, während ein Überlauf 6 vom letzten Behälter 3 zur gemeindlichen Kanalisation 7 führt. Der Überlauf 6 des letzten Reinigungsbehälters 3 mündet nahe dem Behälterboden und mit seiner höchsten Stelle 6' liegt er oberhalb der Überläufe 4 und 5 der vorherigen Reinigungsbehälter 1 bzw. 2, so daß der Flüssigkeitsspiegel des Abgaskondensats in den Reinigungsbehältern oberhalb der Einmündungsöffnung der Überläufe 4, 5 liegt und damit keine Motorabgase im Kurzschluß entweichen können.
Eine Motorabgasleitung 8, die durch den auf einem niedrigen Temperaturniveau nahe 0°C stehenden Wasserspeicher 9 der (nicht dargeste1lte Wärmepumpenanlage verlegt ist, führt in den ersten Reinigungsbehälter 1, wo sie unterhalb des slüssigkeitsspiegels 10 nahe dem Bebälterboden 11 mündet. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 10 nahe dem Behälterdeckel 12 dieses ersten Reinigungsbehälters 1 mündet eine Motorabgas-Abführleitung 13, die zur Motorabgas-Zuführleitung 24 des zweiten Behälters 2 wird. Diese Zuführleitung 14 mündet wiederum unterhalb des Flüssigkeitsspiegels s 15 nahe dem Behälterboden 16. Die Motorabgas-Abführleitun ig 17 des zweiten Behälters 2 schließt nahe dem Behälterdeckel 13 an und mündet als Motorabgas-Zuführleitung 19 in den dritten Behälter 3 dicht über der Flüssigkeitsoberfläche 20. Aus dem dritten SE3ehälter 3 werden die fast vollständig gereinigten Motorabgase durch die nahe dem Behälterdeckel 21 mündende Abgasleitung 22 ins Freie abgegeben.
Durch die t-iederscll } e von Schadstoffen wird das Abgaskondensat in den Behältern 1,2 und 3 sauer, weshalb zu Neutrali sati ons zwecken in die Behälter Kalksteinbrocken 23 eingegeben werden. Um das mit niedergeschlagenen Schadstoffen angereicherte Abgaskondensat unbedenklich in die Kanalisation 7 abführen zu können, kann es auch notwendig werden, weitere Zusatzstoffe z.B. durch einen ventilgesteuerten Zufluß 25 am Behälter 1 einzugeben. Die Dosierung der Zusatzstoffe erfolgt vorteilhaft durch eine insbesondere auf den pH-Wert des Abgaskondensats im letzten Behälter . ansprechende Meßelektrode 24.

Claims

P a t e n t a n s p r ii c h e: 1. Verfahren zur Entgiftung der Abgase eines Dieselmotors, bei dem die Motorabgase auf ein niedriges Temperaturniveau gekühlt werden, um die kondensierbaren Anteile in den Motorabgasen zu kondensieren und Schadstoffe in gebildetem Kondensat zu lösen, dadurch : e k e n n z e i c h n e daß die gekühlten Motorabgase durch zumindest einen hermetisch verschlossenen, Abgaskondensat enthaltenden Beschälter (1,2,3) geleitet werden, in/dem sie unterhalb des Flüssigkeitspiegels eingeleitet und oberhalb des Flüssigkeitsspiegels abgezogen werden, und daß mit niedergeschlagenen Schadstoffen angereichertes Abgaskondensat kontinuierlich oder intermittierend abgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die Motorabgase durch eine Reihe hintereinander geschalteter Reinigungsbeshälter (1,2,3) geleitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch ?, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die Motorabgase in den letzten Reinigungsbehälter (3) oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche eingeleitet werden.
,i. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Reini£;ungsbehalter (1,2,3) kiihl gehalten werden.
5. Verfahren nach einem der Anspriiche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in die Reinigurugsbehälter (1,2,3) Zusatzstoffe, z.B. Kalksteinbrocken (23), eingegeben werden, um das mit niedergeschlagenen Schadstoffen angereicherte Ab-gaskondensat unbedenklich abfi5hren zu können.
6. Abgasreiniger fiir das Verfahren nach Anspruch 1, : e k e n n z e i c h n e t durch zumindest einen hermetisch verschlossenen Behalter (1,2,3) für Abgaskondensat, eine in den Behälter geführte, nahe dem Behälterboden miindende Motorabgas-Zuführleitung (8,14) und eine nahe dem Behälterdeckel mündende Motorabgas-Abführleitung (1 ),17).
7. Abgasreiniger nach Anspruch 6, zu e k e n n z e i c h -n e t durch einen in mittlerer Höhe am Behälter (1,2,3) befindlichen Überlauf (4,5,6) durch den mit Schadstoffen angereichertes Abgaskondensat bei Überschreiten eines bestimmten Flüssigkeitsstandes zur Kanalisation (7) abläuft.
8. Abgasreiniger nach Anspruch 6 oder 7, g e k e n nz e i c h n e t durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Reinigun-gsbehälter (1,2,3) derart, daß die Motorabgas-Abführleitung (13,17) eines vorherigen Behälters (1,2) zur Motorabgas-Zuführleitung (14,19) eines nachfolgenden Behälters ( 2,3) geführt ist; und daß der Überlauf (4,5) eines vorherigen Behälters in einen nachfolgenden Behälter und der Überlauf (6) des letzten Behälters (7;) in die Kanalisation (7) mündet.
9. Abgasreiniger nach Anspruch 8, , dadurch g e -k e n n z ei c h n e t, daß der Überlauf (G) des letzten Renigungsbehälters (3) nahe dem Behälterboden mündet und mit seiner höchsten Stelle oberhalb der Überläufe (4,5) der vorherigen Reinigungsbehälter (1,2) liegt.
10. Abgasreiniger nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Motorabgas-Zuführleitung(19) des letzten Reinigungsbehälters (3) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (20) mündet.
11. Abgasreiniger nach einem der Ansprüche 6 bis 10, £ e k e n n z e i c h n e t durch einen ventilgesteuerten Zufluß (25) für Zusatzstoffe, um das mit niedergeschlagenen Schadstoffen angereicherte Abgaskondensat zum Abführen unbedenklich zu machen.
12. Abgasreiniger nach Anspruch 11, ge k e n n z e i c h -n e t durch in das Abgaskondensat eintauchende Meßelektroden (24) zur Messung insbesondere des pil-Wertes und zur Steuerung des Zuflusses (25) von Zusatzstoffen.