DE3009938A1

DE3009938A1 - Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von schadstoffen aus abgasen

Info

Publication number: DE3009938A1
Application number: DE19803009938
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. 8000 München Plesch; Günter Dipl.-Ing. Waldmann
Original assignee: GIFA PLANUNGSGESELLSCHAFT fur
Current assignee: GIFA PLANUNGSGESELLSCHAFT fur
Priority date: 1979-07-02
Filing date: 1980-03-14
Publication date: 1981-09-24
Also published as: IT8049112A0; IT1145691B

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Schadstoffen aus Abgasen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtrennung zugeführter brennbarer und/oder kondensierbarer bzw. niederschlagbarer Schadstoffe aus Abgasen von Trocknungsanlagen, gemäss dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 24, 36 bzw. 13, 31, 41, nach Hauptpatent .. ( Patentanmeldung P 29 26 663.5).

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäss dem Hauptpatent ist zunächst wesentlich, dass das Abgas so weit abgekühlt wird, bis die flüchtigen Schadstoffe zwangsweise kondensieren und sich dabei unter Bindung von Staub oder dergleichen im Abgas niederschlagen. Sie

130039/0455

sind insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich bei der Holzspänetrocknung anwendbar, bei der neben Holzstaub natürliche und künstliche Harze und Terpene sowie Wasserdampf im Abgas enthalten sind. Neben diesem besonderen Anwendungsfall ist das Verfahren und die Vorrichtung gemäss dem Hauptpatent auch in solchen Fällen anwendbar, bei denen vergleichbare schadstoffbeladene Abgase entstehen, wie beispielsweise bei der Furniertrocknung, der Lackverarbeitung oder dergleichen.

Mittels des Verfahrens und der Vorrichtung gemäss dem Hauptpatent wird verhindert, dass die Schadstoffe in die Umwelt gelange^ und wird ausserdem eine erhebliche Energieeinsparung erzielt. Die kondensierenden Schadstof fe_/ die sich unter Bindung von Staub oder dergleichen im Abgas bei der Zwangskondensation niederschlagen, lassen den vorzugsweise verwendeten Wärmetauscher schnell zuwachsen, abhängig davon, wie gross der Staubanteil in dem Abgas ist. Deshalb ist eine relativ häufige Reinigung dieses Wärmetauschers erforderlich. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäss dem Hauptpatent wird vorgeschlagen, diese Reinigung durch intermittierendes Abbrennen durchzuführen. Abgesehen davon, dass diese Art der Reinigung nur dann durchführbar ist, wenn die niedergeschlagenen Schadstoffe zumindest in erheblichem Umfang brennbar sind, treten erhebliche Probleme bei der Abdichtung auf, insbesondere wenn das Abgas/Schadstoff-Gemisch als explosionsgefährdet angesehen werden muss. Darüberhinaus muss zum Abbrennen Energie aufgewendet werden, die verloren geht.

1300-39/0455

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine bezüglich der Energiebilanz günstigere und gefahrloserere Möglichkeit der Entfernung der niedergeschlagenen Schadstoffe anzugeben .

Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und durch die' Merkmale der Ansprüche 2 bis 12 weitergebildet und wird bei der eingangs genannten Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 13 gelöst und die Merkmale der Ansprüche 14 bis 23> sowie der Ansprüche Ί7-5Ι weitergebildet,

Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren auch durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 24 gelöst und die Merkmale der Ansprüche 25 bis 30 weitergebildet und wird bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 31 gelöst und die Merkmale der Ansprüche 32 und 3 5 weitergebildet.

Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren für z.B. auch . die Lacktrocknung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 36 gelöst und die Merkmale der Ansprüche 3 7 bis 40 weitergebildet und bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art für ά.^τΛ. auch die Lacktrocknung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 41 gelöst und die Merkmale der Ansprüche 42 bis 45 weitergebildet.

Die Aufgabe wird auch durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 47 bis 51 gelöst, durch die eine sehr gute, das heißt sichere und reproduzierbare Auslösung des Reinigungsvorganges des verschmutzten Wärmetauschers erreichbar sind.

130039/04S5

Die erstere Möglichkeit, nämlich das intermittierende Wiederverdampfen der niedergeschlagenen Schadstoffe_/ deren Abfuhr und deren Sammeln an anderer Stelle ist insbesondere bei explosionsgefährdeten Abgas/Schadstoff-Gemischen von Vorteil, aber auch bei solchen Schadstoffen, die brennbar sind, da die gesammelten Schadstoffe dann als Heizstoff wiederverwendet werden können.

Die zweite Lösungsmöglichkeit ist dann von Vorteil, wenn an den Wärmetauschflächen kontinuierlich ein Feuchtigkeitsfilm oder Flüssigkeitsfilm aufrechterhalten werden kann,.derart, dass der Niederschlag der Schadstoffe nicht unmittelbar an den Wärmetauschflächen erfolgt, sondern an dem Feuchtigkeitszwischenfilm. Diese Lösungsmöglichkeit lässt einen kontinuierlichen Betrieb zu. Wenn_gleich in den meisten Fällen als Flüssigkeit Wasser verwendet werden kann, kann es bei bestimmten Schadstoffen erforderlich sein, andere mit den Schadstoffen nicht reagierende Flüssigkeiten zu verwenden.

Bei der dritten Lösungsmöglichkeit wird Nutzen aus der Erkenntnis gezogen, dass bestimmte Schadstoffe sehr empfindlich auf Druckunterschiede reagieren, viii κ .!,.Torpone und bei Lackstrassen verwendete Lacke und Lösungsmittel, wobei auch hier kontinuierlich gearbeitet werden kann.jAllen diesen Lösungen ist gemeinsam, dass die niedergeschlagenen Schadstoffe gesammelt werden können und damit gegebenenfalls wiederverwertet werden können und dass sie auch in explosionsgefährdeten Bereichen verwendet werden können.

130039/ 04 5 S

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 schematisch das Verfahren gemäss dem Hauptpatent einschliesslich einer Abbrenneinrichtung,

Fig. 2 schematisch den ersten Lösungsweg zur Entfernung der niedergeschlagenen Schadstoffe,

Fig. 3 den zweiten Lösungsweg zur Entfernung der niedergeschlagenen Schadstoffe,

Fig. 4 den dritten Lösungsweg zur Entfernung der niedergeschlagenen Schadstoffe.

Fig. 5 eine weitere Möglichkeit zur Steuerung der Reinigung bei dem Verfahren gemäß den Fig. 1 und 2,

Fig. 6 eine dritte Möglichkeit zur Steuerung des Verfahrens gemäß den Fig. 1 und 2.

Fig. 1 zeigt ein Fliesschema einer gemäss dem Hauptpatent ausgebildeten Trocknungsanlage zur Trocknung, von insbesondere Holzspänen oder dergleichen.

Einem Trockenraum 1 wird über eine Zuführleitung 2 das zu trocknende Gut zugeführt, das beim erläuterten Ausführungsbeispiel aus zu trocknenden Holzspänen besteht. Über eine Abführleitung 3 wird das getrocknete

130039/0465

/l·

Gut aus dem Trockenraum 1 entfernt. Zur Trocknung wird dem Trockenraum 1 ein Heissgas über eine Leitung 4 zugeführt, das in einem Brenner 5, dem über eine Leitung ein Brennstoff wie Erdöl oder dergleichen zugeführt wird, auf eine zur Trocknung des Gutes geeignete Temperatur erhitzt wird. Das bei der Trocknung entstehende Abgas wird aus dem Trockenraum -1 über eine Abgasleitung 7 entfernt. Das Abgas besitzt eine vergleichsweise hohe Temperatur t- und reisst bei der Trocknung anfallende Schadstoffe mit. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestehen die Schadstoffe im wesentlicnen aus grösseren Mengen an'Holzstaub und aus Harzen und aus Terpenen. Im allgemeinen wird es sich um natürliche Harze handeln, jedoch sind auch im geringerem Umfang künstliche Harze enthalten, da auch Abfallprodukte wie Reste von Spanplatten oder dergleichen einer Wiederverwendung zugeführt und daher ebenfalls getrocknet werden.

Zwar ist es möglich den Staub im Abgas mittels Nassabscheider oder dergleichen aus dem Abgas abzutrennen, jedoch können die Harze und Terpene auf diese Weise nicht abgeschieden werden und gelangen über einen Kamin in die Umgebung, weshalb offensichtlich die Umweltbelastung zumindest bei grösseren Trocknungsanlagen sehr stark ist, zumal einzelne Harze und Terpene als toxische oder gesundheitsschädigende Stoffe angesehen werden müssen.

Das Abgas der Temperatur t- in der Abgasleitung 7 wird einem ersten indirekten Wärmetauscher 8 zugeführt, in dem das Abgas Wärme mit einem vergleichsweise kalten Fluid,

130039/0456

insbesondere Frischluft tauscht, das dem Wärmetauscher 8 über eine Leitung 9 zugeführt wird. In dem ersten Wärmetauscher 8 wird das Abgas auf eine Temperatur t₂ abgekühlt die deutlich unter dem Kondensationspunkt der Harze und Terpene liegt. Die Harze und Terpene schlagen sich somit beim Durchgang durch den ersten Wärmetauscher 8 in diesem nieder/ wobei der Staub an den sich niederschlagenden Harzen und Terpenen festjgebunden wird. Das den ersten Wärmetauscher über eine Leitung 10 verlassende Abgas der- Temperatur-t- ist somit praktisch schadstofffrei. Darüberhinaus wird die bei dem Wärmetausch im ersten Wärmetauscher 8 abgegebene Wärme dadurch wieder-verwendet, -dass die erwärmte Frischluft über eine Leitung 11 dem Brenner zugeführt wird. Somit ist die Energie für die Erzeugung der Heissluft und damit die Menge des über die Leitung 6 zuzuführenden Brennstoffs verringert.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn auch das Was.ser aus dem Abgas entfernt wird. Dazu ist ein "zweiter Wärmetauscher 12 vorgesehen, dem das schadstofEEreie Abgas in der Leitung 10 zugeführt wird, wobei wieder ein indirekter Wärmetausch, vorzugsweise ebenfalls mit Frischluft so erfolgt, dass das den zweiten Wärmetauscher 12 über eine Leitung 13 verlassende Abgas deutlich unter den Taupunkt bzw. Sättigungspunkt von Wasser abgekühlt ist, wobei das ausgeschiedene Wasser aus dem zweiten Wärmetauscher 12 entfernt wird. Auf diese Weise kann nicht nur die durch die Temperaturdifferenz erreichte Wärme, sondern auch die Kondensationswärme rückgewonnen werden. Die Frischluft wird dem zweiten Wärmetauscher 12 über eine Leitung 14 zugeführt und über eine Leitung 15 abgeführt, wobei die Leitung 15 beim dargestellten Ausführungsbeispiel in der Leitung 11 mündet. Die rückgewonnene Wärme kann auch

130039/0465

auf andere Weise verwendet werden. Beispielsweise kann sie durch Zuführen der vorerwärmten Frischluft über eine Leitung 16 zu anderen Anlagen wie der Holz- und Spänevortrocknung verwendet werden. Statt Frischluft kann einem oder beiden Wärmetauschern 8,12 auch ein anderes Fluid zugeführt werden, das in anderer Weise verwendbar ist. Beispielsweise ist eine Erwärmung von Wasser für Heizzwecke oder für öffentliche Bäder oder dergleichen möglich.

Das gereinigte und wasserfreie Abgas in der Leitung 13 vom zweiten Wärmetauscher kann weiterverwendet werden, kann aber auch an die Umgebung über einen Kamin oder dergleichen abgegeben werden. Zur Förderung des Abgases ist ein Gebläse 17 vorgesehen.

Es hat sich nun gezeigt, dass insbesondere bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel_/ nämlich der Holzspänetrocknung_/ der dem Abgas ausgesetzte Teil des ersten Wärmetauschers 8 schnell zuwächst, da der Staubanteil im Abgas in der Leitung 7 erheblich ist und sich dieser Staub an den zwangsweise kondensierten Harzen und Terpenen im ersten Wärmetauscher 8 bindet. Der erste Wärmetauscher muss daher relativ häufig gereinigt werden.

13003Ö/O4B5

IO

Zur Entfernung der niedergeschlagenen Schadstoffe ist dem Wärmetauscher 8 eine Abbrenneinrichtung zugeordnet, durch die der gebundene und brennbare Staub verbrannt und die niedergeschlagenen Harze und Terpene von der Wärmetauschfläche entfernt werden. Dazu wird über eine Leitung 19 Brennstoff wie Hei.zöl zugeführt, wobei ein zwischen Abbrenneinrichtung 18' und Leitung 19 angeordnetes Ventil 23 dann geöffnet wird, wenn ein Summierglied 22 ein entsprechendes Steuersignal abgibt. Dieses Steuersignal wird dann erzeugt, wenn ein in der Leitung 7 angeordneter erster Druckfühler 20 und ein in der Leitung 10 angeordneter zweiter Druckfühler 21 Signale abgeben deren Differenzdrucksignal· &, p. ein entsprechendes Schwellenwertsignal δ. P_c überschreitet.

Insbesondere dann, wenn mehrere Wärmetauscherein-· heiten verwendet werden, die intermittierend und abwechselnd abgebrannt werden, während gleichzeitig bei den anderen Wärmetauschereinheiten die Zwangskondensation kontinuierlich weiteriäuft,und wenn das Abgas/Schadstoff-Gemisch ais exp^sionsgefährdet angesehen werden muss, treten erhebiiche ' Dichtungsprobieme auf. Abgesehen davon geht eine erhebliche Energiemenge, die zum Abbrennen der Schadstoffe erforderlich ist, verloren. '

Fig. 2 zeigt eine erste Lösungsmögiichkeit, die diese Probieme überwindet. Bei dieser Lösungs-' mögiichkeit wird intermittierend mit dem Abgasstrom über die Leitungen 7, 10 dem ersten Wärmetauscher 8 ein Heissgasstrom über Leitungen 31,32, 33 zugeführt, wobei das Heissgas im Kreislauf

13Ö039/04S5

strömen kann, wie das schematisch durch eine Umwälzeinrichtung 3 4 für das Heissgas dargestellt ist. Es sind weiter schematisch zwei Umschalteinrichtungen 35 und 36 dargestellt, die synchron von dem Ausgangssignal des Summierglieds 22 gesteuert entweder den Durchgangsweg für das Abgas oder den Durchgangsweg für das Heissgas durch den ersten Wärmetauscher 8 freigeben. Die Umschalteinrichtungen 35, 36 sind hier lediglich schematisch als Dreiwegeventile dargestellt.

Wenn die Umschalteinrichtungen 35, 36 so geschaltet sind, dass der Durchgangöweg für das Heissgas von der Leitung 31 durch den ersten Wärmetauscher 8 zur Leitung 32 freigegeben ist, verdampft das Heissgas im ersten Wärmetauscher 8 niedergeschlagene Schadstoffe wieder, führt diese über die Leitung 32 zu einer Sammeleinrichtung 37, in der die wiederverdampften Schadstoffe aus dem Heissgasstrom abgetrennt und gesammelt werden und verlässt die Sammeleinrichtung 37 schadstofffrei über die Leitung

Es ergibt sich ohne weiteres, dass die Sammeleinrichtung 37 von dem ersten Wärmetauscher 8 ortsentfernt angeordnet sein kann, weshalb eine Explosionsgefahr hier wirksam verhindert werden kann. Das Sammeln der wiederverdampften und der Sammeleinrichtung 37 zugeführten Schadstoffe erfolgt vorteilhaft mittels Filter 38, die in der Sammeleinrichtung 37 austauschbar vorgesehen sind. Abhängig vom jeweiligen Schadstoff kann jedoch auch eine andere Sammeleinrichtung verwendet werden. Insbesondere bei der Holzspäne-

13003Ö/04S5

' 30Q9938

trocknung, bei der die Schadstoffe aus künstlichen und natürlichen Harzen und an diesen gebundenem Holzstaub bestehen, ist es vorteilhaft, wenn die Filter 38 aus brennbarem Material bestehen. Die Filter 38 können dann aus der Sammeleinrichtung 37,

wenn sie mit den wieder, .niedergeschlagenen Schadentfernt,

stoffen zugesetzt sxnd_/zerklex'nert und zu Heizzwecken verwendet werden. Dadurch ist eine erhebliche Energieeinsparung bzw. Energierückgewinnung möglich.

Die Verwendung der Umschalteinrichtungen 35, 36 stellt selbstverständlich nur eine der Möglichkeiten da^ mittels denen dem ersten Wärmetauscher 8 intermittierend einerseits der Abgasstrom andererseits der Heissgasstrom zugeführt werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Abgasstrom in mehrere Teilströme aufzuteilen, die mit einem Heissgasstrom zyklisch tauschen. Weiter kann auch eine Parallel- oder Reihenanordnung mehrerer Wärmetauschereinheiten für den ersten Wärmetauscher 8 vorgesehen sein, denen zyklisch tauschend Abgas oder Heissgas zugeführt wird.

Wenn auch bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Beseitigung der niedergeschlagenen Schadstoffe durch Zufuhr eines Heissgasstromes dann durchgeführt wird, wenn ein Schwellenwert des Differenzdruckes zwischen dem schadstoffhaltigen und dem schadstofffreien Abgas überschritten ist, so kann die entsprechende Umschaltung auch nach einem Zeitplan mittels eines (nicht dargestellten) Zeitgebers erfolgen. Wesentlich bei dieser Lösungsmöglichkeit

13Ö039/04SS

ist, dass die im ersten Wärmetauscher 8 niedergeschlagenen Schadstoffe intermittierend durch einen Heissgasstrom wieder, .verdampf t und abgeführt werden und davon ortsentfernt gesammelt werden.

Fig. 3 zeigt einen zweiten Lösungsweg zur Überwindung des oben genannten Problems. Dieser Lösungsweg geht von der Erkenntnis aus, dass es nicht erforderlich ist, dass sich die Schadstoffe direkt an den Wärmetauschflächen des ersten Wärmetauschers 8 niederschlagen müssen, sondern dass es ausreicht, dass deren Niederschlagung im ersten Wärmetauscher 8 erfolgt. Die Niederschlagung kann nämlich auch an einem Feuchtigkeits- bzw. Flüssigkeitsfilm erfolgen, der die Wärmetauschflächen des ersten Wärmetauschers 8 bedeckt bzw. an diesen entlang fliesst. Dazu wird zweckmässigerweise dem ersten Wärmetauscher 8 ständig eine geeignete Flüssigkeit, meist Wasser, über eine Zuführleitung 41 zugeführt damit die Wärmetauschflächen des ersten Wärmetauschers 8 ständig von einem Flüssigkeitsfilm bedeckt sind, der über eine Leitung 42 schadstoff beladen abgeführt wird. Gegebenenfalls kann es ausreichen, dass aus dem Abgas selbst auskondensierende Flüssigkeit, wie Wasser, den die Wärmetauschflächen bedeckenden dünnen Film bildet, der die aus dem Abgas auskondensierenden Schadstoffe bindet. Die über die Leitung 42 abgeführte schadstoffbeladene Flüssigkeit kann einer geeigneten Abscheideeinrichtung zugeführt werden, in der die Schadstoffe von der Flüssigkeit getrennt werden. Ähnlich wie bei dem Lösungsweg Fig. 2 können die Schadstoffe gesammelt und weiterverarbeitet werden, während die Flüssigkeit ebenfalls im Kreislauf, wieder der Zuführleitung 41 der Flüssigkeit zum ersten Wärmetauscher 8 zugeführt werden kann.

130Ö39/0U5

ti

Fig. 4 zeigt einen dritten Lösungsweg, der von der Erkenntnis ausgeht, dass bestimmte Schadstoffe sehr empfindlich auf Druckunterschiede reagieren. Das Abgas wird bei diesem Ausführungsbeispiel zunächst einem Verdichter 51 zugeführt, das verdichtete Abgas wird einem Wärmetauscher 8a zugeführt, der das verdichtete Abgas stark abkühlt, zweckmässiger.weise auch so weit abkühlt, dass Wasser aus dem Abgasstrom auskondensiert. Das abgekühlte, verdichtete Abgas wird dann einer.Entspannungskammer 52 zugeführt, in der durch das Entspannen die Schadstoffe in dem Ab- ' gas, soweit sie nicht bereits im Wärmetauscher 8a auskondensiert sind, auskondensieren und über eine Leitung 53 abgeführt werden können, während das schadstofffreie Abgas über die Leitung 13 in der, anhand Fig. 1 erläuterten Weise weiterverwendet wird. Als Wärmetauscher 8a nier ein Wasser/Abgas-Wärmetauscher verwendet, jedoch kann auch ein anderes Kühlmedium verwendet sein. Weiter ist bei diesem Lösungsweg ein einziger Wärmetauscher 8a vorgesehen· in dem auch die Kondensation von Wasser erfolgt. Gegebenenfalls kann in der Austrittsleitung des Abgases aus der Entspannungskammer 52 wie bei der Trocknungsanlage gemäss Fig. 1 ein zweiter Wärmetauscher vorgesehen sein.

Dieser Lösungsv;og eignet sich einerseits für das Reinigen des Wärmetauschors bei Terpenen im Abgas und andererseits auch bei Lackverarbeitungsanlngen, insbesondere Decklacktrocknerii.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird in dem Verdichter 51 das schadstoffhaltige Abgas mit etwa 92°C auf 1,8 bar bei 187°C verdichtet. In dem Wärmetauscher 8a

130039/04δδ

wird das Abgas dann auf etwa 37⁰C abgekühlt bei einem geringfügigen Druckverlust von etwa 0,1 bar. Das durch den Wärmetausch erwärmte Kühlmedium kann weiterverwendet werden. Bereits während dieser Abkühlung ist mit einer Kondensation von sowohl Schadstoffen wie Lösungsmitteln als auch Wasser zu rechnen. Das schadstoffhaltige Abgas wird anschliessend auf Umgebungsdruck entspannt, wobei eine weitere Abkühlung auf etwa 5°C erfolgt." Dabei werden die Schadstoffe und Wasser weitestgehend auskondensiert.

Dem zweiten und dritten Lösungsweg ist gemeinsam, dass ein kontinuierlicher Betrieb auch bei einer einzigen Wärmetauschereinheit möglich ist. Die Auswahl des im Einzelfall zu verwendenden Lösungsweges richtet sich selbstverständlich nach der Art der Schadstoffe, der Höhe der aufzuwendenden und gegebenenfalls rückzugewinnenden Energie sowie auch technologisch^Voraussetzungen wie Raumbedarf oder dergleichen.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Wärmetauschern gezeigt, die mittels Wärmerohren (beispielsweise solchen der Firma Q-DOT, Dallas, USA) aufgebaut sind (vergleiche auch Deutsche Patentanmeldung P 29 20 577.4). Mit einem derartigen Wärmetauscher ist bei vergleichsweisG geringer Baugrösse ein hoher Wirkungsgrad beim Wärmetausch erreichbar _e wobei ein derartiger Wärmetauscher hoch belastbar ist.

Wie bei der Trocknungsanlage gemäss Fig. 1 kann zumindest ein Teil des schadstofffreien und entwässerten Abgases der Temperatur t, in der Leitung 13, wie das in Strichpunktlinien in Fig. 1 dargestellt ist, entweder dem Brenner 5 oder dem Trockenraum 1 als Inertgas,

130039/0 ASS

3Ü09S38

üasson S^aerstoffanteil sehr gering ist. zugeführt werden. Schiiesslich kann, wie das in Strich!inien in Fig. 1 dargestellt ist, insbesondere d^nn/ wenn der Staubanteil· in dem Abgas sehr hoch ist, vor dar Temperaturerniedrigung, d.h., vor dem Auskonaensieren der Schadstoffe, das Abgas vom Trockenraum einem Zyklonabscheider 2 5 zugeführt werden, durch den ein nicht unerheblicher Teil von auf diese Weise abscheidbaren Schadstoffen im Abgas des Trockenraums 1 abtrennbar ist. Dadurch kann die Zykluszeit für die Beseitigung niedergeschlagener Abgase im ersten Wärmetauscher 8 verlängert werden.

Es sei erwähnt, dass bei Verwendung von Frischluft als Wärmetauschmedium die Austrittstemperaturen ¹^--)'' ^tT^an den Wärmetauschern 8 bzw. 12 bzw. an dem Wärmetauscher 8a von der jeweiligen Umgebungstemperatur abhängen, weshalb die Wärmetauscher 8, 12, 8a bezüglich des ungünstigsten Falles (hohe Umgebungstemperatur bei niedriger Temperatur t- des Abgases ) ausgelegt werden müssen.

Es hat sich nun gezeigt, daß das eingangs geschilderte Vcrfeihren zum Auslösen bzw. zum Steuern der Reinigung des Wärmetauschers mittels des Differenzdruckes nicht immer befriedigend ist, da der Druckabfall über längere Zeiträume sehr gering ist, jedoch, dann sehr plötzlich exponentiell ansteigt, so daß ein sicherer Betrieb nicht immer gewährleistet werden kann, wobei auch der den Reini gungsbetrieb auslösende Schwellenwert, insbesondere wenn er in dem langsam ansteigenden Teil dieser Druckkennlinie liegt, sehr schwer reproduzierbar ist.

Fig. 5 zeigt eine erste Möglichkeit, diese Schwierigkeit zu überwinden. Bei diesem AusführungsboispieL wird nicht eine Druckdifferenz ausgenutzt, sondern vielmehr eine Temperaturdifferenz, und zwar die Differenz der Temperatur Ts^y- des in den Wärmetauscher 8 durch die Leitung

130039/0455

strömenden Fluids und der Temperatur "^ des axis dem Wärmetauscher 8 in der Leitung 11 abströmenden (erwärmten) Fluids. Wenn diese Temperaturdifferenz einen Sollwert A¹V, unterschreitet, ist festgestellt, daß der Teil des Wärmetauschers 8, der von dem zu reinigenden Abgas durchströmt ist, zu einem erheblichen Teil zugewachsen ist und daher gereinigt werden muß.

Dazu ist in dar Leitung 9 ein Temperaturfühler 6l und in der Leitung 11 ein Temperaturfühler 62 vorgesehen, deren Ausgaiigssigrmle zur Bildung der lst-Tcmperaturdiffercnz ΔT^ . subtrahiert werden und dann im Vergleicher 22 mit der Soll-Temperaturdifferenz 4"&"„ verglichen werden.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem von der Erkenntnis ausgegangen wird, dcjß die Temperatur Ir* des aus dem Wärmetauscher 8 in der Leitung 11 abströmenden Fluids als über große Zeiträume konstant angesehen werden muß. Mit zuwachsendem Wärmetauscher 8 sinkt diese Temperatur langsam ab, wobei bei einem bestimmten Temperaturabfall die Reinigung ausgelöst wird. Dazu ist in der Leitung 11 ein Temperηtürfühler 7 3 vorgesehen, dessen Ausgangssignal einerseits unverzögert, an dererseits mittels eines Verzögorungsgliods 72 verzögert, oinem Subtrahierer 73 zugeführt wird, wobei dann in dem Vergleicher 22 der Vergleich mit einem Schwellenwert ^Ty¹ dieses zeitabhängigenTemperaturabfalles durchgeführt wird. Weiter ist festgestellt worden, daß dieser Tomperaturnbfall auch von der Zuströmtemperalur t des verschmutzten /ligases abhängt. Daher i.--t in der J,'.- ■ '.'.mg 7 ein Tempcratur-'.Τ· Ί J ■">!■' 7'¹- '"ü· ''i'· Tamper,".';ur t \:-->··' ^:ien und wird dessen Auf-'-jcing>ϊsignal zur Bestimmung ·.'< ■ '^c'-\<· ilenwertes dem von nuf'icn eingegebenen zu la ; ■■ ,t;en '"<'■·;.<.>.. ..>·.ι if j'eronzwer t in einem AiiS.fj; Leich.-^l · ed 75 'uvr.i .u > ■-t-e?-'' .".ü -;("-·. 'laLtot, .so f'.ali abhängig von de¹' \'st-Tompcr;^{1 J};· .'■ <'■ v>rscl"nu tzten Ab- ^'^%ss es der oc!iv^>! '.euw. rt, bei dem ·.'..'.'.· '"■ > ti ■ «.'.'η·,- "U-Ji¹¹Ii-S'

Schließlich kann die Reinigung nicht nur ausgehend von den vorstehend beschriebenen physikalisch bestimmbaren Größen oder gemäß einem Zeitplan ausgelöst werden. Es bes.teht auch dio Möglichkeit, die Verschmutzung des Wärmetauschers 8 direkt zu erfassen, beispielsweise mittels optischer Systeme, um so bei einem bestimmten Verschmutzungsgrad die Reinigung auszulösten. Beispielsweise unterscheidet sich das Reflektionsverhalten unverschmutzter und verschmutzter Wärmetauschflachen sehr wesentlich.

130039/045$

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Abtrennung zugeführter brennbarer und/oder kondensierbarer bzw. niederschlagbarer Schadstoffe aus Abgasen von Trocknungsanlagen, insbesondere bei der Holzspänetrocknung, bei dem das Abgas abgekühlt wird, bis die flüchtigen Schadstoffe zwangsweise kondensieren und sich unter Bindung von Staub oder dergleichen im Abgas niederschlagen, gemäss Hauptpatent .. (Patentanmeldung P 2926 663.5), dadurch gekennzeichnet, dass zur Beseitigung der niedergeschlagenen Schadstoffe diese intermittierend wiederverdampft ,abgeführt und an einer anderen Stelle gesammelt werden.

130030/0465

_ ₂ _- "■ · ■ -'3003938

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die niedergeschlagenen Stoffe durch einen Heissgasstrom wieder_verdampft werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

dass die wiederverdampften Schadstoffe durch Niederschlagen gesammelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schadstoffe in weiterverwendbaren Filtern niedergeschlagen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass brennbare Schadstoffe in brennbaren Filtern niedergeschlagen und diese dann zur Wiederverwendung zu HeiKüWecken ^erteilt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

dass zur Wiederverdampfung der Abgasstrom unterbrochen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

dass der Abgasstrom zum Abkühlen in mehrere Teilströme aufgeteilt wird, die zyklisch tauschend zur Widerverdampfung unterbrochen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

dass das durch Zwangskondensation gereinigte Abgas weiter unter den Taupunkt von Wasser abgekühlt wird.

130039/0455

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

dass die Abkühlung mittels Wärmetausch erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetausch mit einem anschliessend dem Trocknungsprozess zugeführten Frischluftstrom erfolgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest ein Teil des gereinigten Abgases als Inertgas dem Trocknungsprozess zugeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 6 und einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Wiederverdampfen bei Überschreiten eines Schwellenwertes des Differenzdrucks zwischen dem schadstoffhaltigen und dem schadstoffreien Abgas ausgelöst wird.

13. Vorrichtung zur Abtrennung zugeführter brennbarer und/oder kondensierbarer bzw. niederschlagbarer Schadstoffe aus Abgasen von Trocknungsanlagen, insbesondere bei der Holzspänetrocknung,

mit einer durch Heissgas von einer Brennkammer versorgten Trockenkammer, die vom zu trocknenden Gut durchsetzbar ist und aus der das schadstoffbeladene Abgas abführbar ist, und

mit einem ersten Wärmetauscher, der das Abgas der Trockenkammer auf eine Temperatur abkühlt, bei der Schadstoffe unter Binden von Staub oder dergleichen im Abgas zwangsweise niederschlagen bzw. auskondensieren,

130039/0455

gemäss Hauptpatent '. . (Patentanmeldung P 2926 663.5), zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,

• dass zur Reinigung des ersten Wärmetauschers (8) ein Heissgaskreis (31,32,33) intermitierend anstelle des Abgaskreises (7,10) dem ersten Wärmetauscher (8) zusch.altbar ist, der eine vom ersten Wärmetauscher (8) örtlich getrennte Sammeleinrichtung (37) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (8) so ausgebildet ist,-

• dass das kontinuierlich zugeführte Abgas zyklisch stets nur einem Teil der Wärmetauschfläche zuführbar ist und dem anderen Teil währenddessen das Heissgas zuführbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,

dass die Zufuhr des Heissgases zum ersten Wärmetauscher (8) bzw. eines entsprechenden Teil davon auslösbar ist, wenn der Differenzdruck (&p■) zwischen dem schadstoffbeladenen Abgas vor und dem schadstofffreien Abgas nach dem ersten Wärmetauscher (8) einen Schwellenwert ( Ap ) überschreitet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,

dass das Reinigen des ersten. Wärmetauschers (8) bzw. eines entsprechenden Teils davon auslösbar ist, wenn der Druck des schadstofffreien Abgases nach dem ersten Wärmetauscher (8) einen Schwellenwert überschreitet.

130039/0455

17. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch einen Zeitgeber, der die Zufuhr des Heissgases zum ersten Wärmetauscher (8) bzw. eines entsprechenden Teils davon zu vorgegebenen

Zeitpunkten oder nach vorgegebenen Zeitintervallen auslöst.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet,

dass die Sammeleinrichtung (37) Filter (38) enthält.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei brennbaren Schadstoffen die Filter (38) brennbar sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet,

dass das vom ersten Wärmetauscher (8) erwärmte Fluid der Trockenkammer (1) bzw. dem Brenner (5) zuführbar ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, gekennzeichnet durch

einen zweiten Wärmetauscher (12) , der das vom ersten Wärmetauscher (8) austretende schadstofffreie Abgas unter den Taupunkt von Wasser abkühlt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das vom zweiten Wärmetauscher (12) erwärmte Fluid der Trockenkammer (1) bzw. dem Brenner (5) zuführbar ist.

130039/04B5

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, gekennzeichnet durch
Wärmerohr-Wärmetauscher.

24. Verfahren zur Abtrennung zugeführter brennbarer und/oder kondensierbarer bzw. niederschlagbarer Schadstoffe aus Abgasen von Trocknungsanlagen, insbesondere bei der Holzspänetrocknung, bei dem das Abgas abgekühlt wird, bis die flüchtigen Schadstoffe zwangsweise kondensieren und sich unter Bindung von Staub oder dergleichen im Abgas niederschlagen,

gemäss Hauptpatent .. (Patentanmeldung P 2926 663.5), dadurch gekennzeichnet,

dass die sich niederschlagenden Schadstoffe durch kontinuierliches Auswaschen beseitigt werden. ■

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederschlagungsbereich feucht gehalten wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass dem Niederschlagungsbereich ständig Wasser zugeführt wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet,

dass das durch Zwangskondensation gereinigte Abgas weiter unter den Taupunkt von Wasser abgekühlt wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet,

dass die Abkühlung mittels Wärmetausch erfolgt.

13ÖÖ3S/0455

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetausch mit einem anschliessend dem Trocknungsprozess zugeführten Frischluftstrom erfolgt.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest ein Teil des gereinigten Abgases als Inertgas dem'Trocknungsprozess zugeführt wird.

31. Vorrichtung zur Abtrennung zugeführter brennbarer und/oder kondensierbarer bzw. niederschlagbarer Schadstoffe aus Abgasen.von Trocknungsanlagen, insbesondere bei der.Holzspänetrocknung, mit einer durch Heissgas von einer Brennkammer versorgten Trockenkammer, die vom zu trocknenden Gut durchsetzbar ist und aus der das schadstoffbeladene Abgas abführbar ist, und mit einem ersten Wärmetauscher, der das Abgas der Trockenkammer auf eine Temperatur abkühlt, bei der Schadstoffe unter Binden von Staub oder dergleichen im Abgas zwangsweise niederschlagen bzw. auskondensieren,

gemäss Hauptpatent ..( Patentanmeldung P 2926 663.5), zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 24-30,
dadurch gekennzeichnet,

dass zur Reinigung der erste Wärmetauscher (8) so ausgebildet ist, dass dessen abgasseitige Wärmetauschfläche ständig feucht ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das vom ersten Wärmetauscher (8) erwärmte Fluid der Trockenkammer (1) bzw. dem Brenner (5) zuführbar ist.

130039/0455

33. Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, gekennzeichnet durch

einen zweiten Wärmetauscher (12) , der das vom ersten Wärmetauscher (8) austretende schadstofffreie Abgas unter den Taupunkt von Wasser abkühlt.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das vom zweiten Wärmetauscher (12) erwärmte Fluid der Trockenkammer (1) bzw. dem Brenner (5) zuführbar ist.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 34, gekennzeichnet durch
Wärmerohr-Wärmetauscher.

36. Verfahren zur Abtrennung zugeführter brennbarer und/oder kondensierbarer bzw. niederschlagbarer Schadstoffe aus Abgasen von Trocknungsanlagen, bei dem das Abgas abgekühlt wird, bis die flüchtigen Schadstoffe zwangsweise kondensieren und sich unter Bindung von Staub oder dergleichen im Abgas niederschlagen, . .

gemäss Hauptpatent .. (Patentanmeldung P 2926 663.5), dadurch gekennzeichnet,

dass ' das Abgas·

vor dem Abkühlen verdichtet und nach dem Abkühlen entspannt wird.

37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas auf Umgebungsdruck entspannt wird.

38. Verfahren nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet,

dass das gereinigte Abgas durch Abkühlen und/oder Entspannen unter den Taupunkt von Wasser abgekühlt wird.

130039/0455

39. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet,

dass die Abkühlung mittels Wärmetausch erfolgt.

40. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest ein Teil des gereinigten Abgases als Inertgas dem Trocknungsprozess zugeführt wird.

41. Vorrichtung zur Abtrennung zugeführter brennbarer und/oder kondensierbarer bzw. niederschlagbarer Schadstoffe aus Abgasen von Trocknungsanlagen, mit einer durch Heissgas von einer Brennkammer versorgten Trockenkammer, die vom zu trocknenden Gut durchsetzbar ist und aus der das schadstoffbeladene Abgas abführbar ist, und mit einem Wärmetauscher, der das Abgas der Trockenkammer auf eine Temperatur abkühlt, bei der Schadstoffe unter Binden von Staub im Abgas zwangsweise niederschlagen bzw. auskondensieren, gemäss Hauptpatent .. (Patentanmeldung P 2926 663.5), zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 36 bis 40,
dadurch gekennzeichnet,

dass vor dem Wärmetauscher (8a) ein Verdichter (51) und nach dem Wärmetauscher (8a) eine als Abscheider ausgebildete Entspannungskammer (52) vorgesehen sind.

42. Vorrichtung nach Anspruch 41, gekennzeichnet durch eine Verdichtung auf etwa 1,8 bar, eine Abkühlung auf etwa 37⁰C und eine Entspannung auf etwa 1 bar bei 5°C.

130039/0455

43. Vorrichtung nach Anspruch 41 oder 42, gekennzeichnet durch

einen Wasser/Abluft-Wärmetauscher (8a).

44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 43, dadurch gekennzeichnet,

dass die Entspannung so erfolgt, dass auch Wasser im Abgas auskondensiert.

45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 44, dadurch gekennzeichnet,

dass der Wärmetauscher (8a) ein Wärmerohr-Wärmetauscher ist.

46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41, 42,44,45, dadurch gekennzeichnet,

dass das vom Wärmetauscher (8a) erwärmte Fluid der Trockenkammer (1) bzw. dem Brenner (5) zuführbar ist.

k7 · Verfcihren zur Abtrennung zugeführter brennbarer und/oder kondensierbarer bzw. niederschlagbarer Schadstoffe aus Abgasen von Trοcknungsanlagen, insbesondere bei der Holzspänetrocknung, bei dem das Abgas abgekühlt wird, bis die flüchtigen Schadstoffe zwangsweise kondensieren und sich unter Bindung von Staub oder dergleichen im Abgas niederschlagen, gemäß Hauptpatent (Patentanmeldung P 29 26 663-5),
dadurch gokennzci chnet,

daß bei einem diskontinuierlichem Verfahren das Reinigen des ersten Wärmetauschers (8) auslösbar ist, wenn der Verschmutzungsgrad einen bestimmten Wert erreicht h at.

Ί8. Verfahren nach Anspruch 47, gekennzeichnet durch eine optische Erfassung, wie mittels Reflektion oder dergleichen^ des Verschmutzungsgrades.

130039/0455

/11 ; .

49· Verfahren zur Abtrennung zugeführter brennbarer und/oder kondensierbarer bzw. niederschlagbarer Schadstoffe aus Abgasen von Trocknungsani agon, insbesondere bei der Holzspä'netrocknung, bei dem das Abgas abgekühlt wird,

bis die flüchtigen Schadstoffe zwangsweise kondensieren und sich unter Bindung von Staub oder dergleichen im Abgas niederschlagen,

gemäß Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 29 26 663.5), dadurch gekennzeichnet,

daß .bei einem diskontinuierlichen Verfahren das Heinigen des nrsüpn Wärmetauschers (8) auslösbar ist, wenn die Differenz der Zufuhr- und der Abführtemperatur (2& , J/\S) des mit dem Abgas wärmetauschenden Fluids einen Schwellenwert (ΔΤ&„) unterschreitet.

50. Verfahren zur Abtrennung zugeführter brennbarer und/oder kondensierbarer bzw. niederschlagbarer Schildstoffe aus Abgasen von Trocknungsanlagen, insbesondere bei der Holzspärie trocknung,

bei dem das Abgas abgekühlt wird, bis die flüchtigen Schadstoffe zwangsweise kondensieren und sich unter Bindung von Staub oder dergleichen im Abgas niederschlagen, gemäß Hauptpatent .... (Patentanmeldung P 29 26 663-5), dadurch gekennzeichnet,

daß bei einem diskontinuierlichen Verfahren die Reinigung des ersten Wärmetauschers (8) auslösbar 1st, wenn die Abführtemperatur ( 1^> ) des mit dem Abgas wärmetauschenden Fluids während eines bestimmten Zeitiritervalls (ΔΤ) um einen bestimmten Wert ("^] abgefallen ist.

51· Verfahren nach Anspruch 50, gekennzeichnet durch eine Nachführung dieses bestimmten Wertes mittels der Zuführtemperatur (t.) des Abgases zum ersten Wärmetauscher (8)

130039/0455