DE3511669A1 - Verfahren zum entfernen von gasfoermigen schadstoffen aus rauchgasen, sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum entfernen von gasfoermigen schadstoffen aus rauchgasen, sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE3511669A1 DE19853511669 DE3511669A DE3511669A1 DE 3511669 A1 DE3511669 A1 DE 3511669A1 DE 19853511669 DE19853511669 DE 19853511669 DE 3511669 A DE3511669 A DE 3511669A DE 3511669 A1 DE3511669 A1 DE 3511669A1
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen
  • von gasförmigen Schadstoffen aus den Rauchgasen von Feuerungsanlagen, wobei man die Schadstoffe in wässriger Lösung mit geeigneten chemischen Substanzen reagieren läßt und die Rauchgase über einen Kamin oder dergleichen abführt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Mit fossilen Brennstoffen betriebene Feuerungsanlagen enthalten bekanntermaßen in ihren Rauchgasen große Mengen an Schwefeloxiden, die maßgeblich an den Umweltbelastungen mit ihren bekannten schädlichen Folgen beteiligt sind.
  • Die Großfeuerungsanlagen, die heute neu erstellt werden, versieht man im allgemeinen mit Entschwefelungsanlagen, bereits bestehende Anlagen werden zum Teil nachgerüstet oder stillgelegt.
  • Die heute gebräuchlichen Entschwefelungsanlagen, die bei Großfeuerungsanlagen zum Einsatz kommen arbeiten größtenteils mit dem Kalkwaschverfahren - einer Naßentschwefelung - , wobei das Rauchgas nach Abt filtern des in ihm enthaltenen Staubes mit Kalkwasser besprüht wird. Der Kalk setzt sich mit dem Schwefeldioxid zu Gips um, der dann nach Trocknung abgefahren wird. In einem ähnlichen Verfahren wird statt Kalkwasser Amoniakwasser verwendet, wobei dann das Endprodukt Amoniumsulfat ist, das als Kunstdünger in der Landwirtschaft verwendet werden kann.
  • Dieses bekannte Prinzip wird in vereinfachter Form auch für kleinere Feuerungsanlagen verwendet, wobei jedoch Mindestwärmeleistungen von 200 kW aus Rentabilitätsgründen gefordert sind. Aus Kostengründen sind Kleinanlagen für Ein- und kleinere Mehrfamilienhäuser für Feuerungsanlagen bis 50 kW indiskutabel.
  • Bei einem bekannten Verfahren für kleinere Feuerungsanlagen werden die Rauchgase durch Einblasen von Leitungswasser abgekühlt, wonach das Kondensat über neutralisierende Medien geleitet und dem Abwasserkanal zugeführt wird. Bei diesem Verfahren fallen jedoch zum einen ein hoher Wasserverbrauch bzw.
  • eine hohe Abwassermenge an, zum anderen läßt sich dieses Verfahren nur im Zusammenhang mit Neuanlagen anwenden, da neue Heizkessel in Verbindung mit neu zu erstellenden geeigneten Kaminen gefordert werden.
  • Ein weiteres bekanntes Verfahren setzt mittels der sog. Festbett-Katalyse in Temperaturbereichen von über 3000 C Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser um, wobei jedoch ausreichende Sauerstoffanteile im aufzuarbeitenden Rauchgas erforderlich sind. Schwefeloxide lassen sich bei diesem Verfahren nicht entfernen.
  • Bei einem weiteren bekannten Verfahren werden die Rauchgase über eine Schicht von Gitterziegelsteinen geleitet, die mit absorbierenden Substanzen kontaminiert sind. Innerhalb dieser Gitterziegelsteine ist ein Wärmetauscher angeordnet. Da jedoch die Steinmassen in hohem Maße die Wärme speichern, werden die Verhältnisse des im Festbett angeordneten Wärmetauschers unkontrollierbar, so daß sich die Anlagen nur äußerst schwer regeln lassen und auch der diskontinuierliche,bei kleineren Feuerungsanlagen übliche Betrieb nicht möglich ist, wenn hohe Wirkungsgrade bei der Entfernung der Schadstoffe erreicht werden sollen.
  • Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung für kleinere, gegebenenfalls schon bestehende Heizanlagen ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches aufzuzeigen, das eine kostengünstige und dennoch wirksame Entfernung von Schadstoffen aus den Rauchgasen erlaubt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches dadurch gelöst, daß man die heißen Rauchgase im wesentlichen bis zum Taupunkt abkühlt, die gekühlten Gase zusammen mit dem kondensierenden Wasser über feste Substrate führt, die mindestens teilweise aus den geeigneten chemischen Substanzen bestehen, so daß das Kondensat zusammen mit den in ihm gelösten Schadstoffen die wässrige Lösung bildet, und die so gereinigten Rauchgase abführt.
  • Dadurch, daß man das zur chemischen Reaktion benötigte Wasser den Rauchgasen entnimmt, entfällt eine zusätzliche Frischwasserzufuhr, so daß die Betriebskosten erheblich gesenkt werden können. Weiterhin kann die während der Kühlung dem Rauchgas entzogene Wärme einem anderen Bestimmungszweck, beispielsweise der Brauchwassererwärmung zugeführt werden, so daß der Wirkungsgrad der Feuerungsanlage erheblich steigt, was wiederum die Amortisationszeiträume wesentlich verkürzt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens führt man den Rauchgasen vor dem Abführen in den Kamin Luft aus dem Umgebungsraum zu und erhöht den Druck des so entstanden Gemisches.
  • Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die zunächst wassergesättigten Rauchgase nach Verlassen des Entgiftungssubstrates in eine niedrigere relative ~Luft11 feuchte überführt werden, so daß es bei weiterer Abkühlung im Kamin nicht zu der dort gefürchteten Kondensatbildung kommen kann.
  • Weiterhin wird durch die Druckerhöhung der Zug der Anlage gewährleistet.
  • Vorzugsweise führt man überschüssiges Kondensat weiteren geeigneten Substanzen zu, in denen dies entgiftet, bzw. neutralisiert wird.
  • Aus sicherheitstechnischen Gründen ist es besonders vorteilhaft, wenn man die Druckdifferenz der Rauchgase über den festen Substraten also zwischen Eintritt und Austritt der Rauchgase zu den Substraten mißt und bei überhöhtem Meßwert, der eine Verstopfung anzeigt, die Rauchgase an den festen Substraten vorbeileitet. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Feuerungsanlage nicht gegen allzu hohe Strömungswiderstände arbeiten muß.
  • Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung, die einen Wärmetauscher aufweist, der an die Feuerungsanlage und einen Kühlmittelkreislauf derart angeschlossen ist, daß den aus der Feuerungsanlage abgeführten Rauchgasen Wärme entzogen wird. Weiterhin ist in der Vorrichtung ein Reaktionsbehälter angeordnet, der mit einem Rauchgaseinlaß an den Ausgang des Wärmetauschers, mit einem Rauchgasauslaß an den Kamin angeschlossen ist.
  • Im Behälter ist ein gasdurchlässiges erstes Substratbett gasdicht zwischen dem Rauchgaseinlaß und dem Rauchgasauslaß angeordnet. Durch diese Serienschaltung von Wärmetauscher und Reaktionsbehälter ist gewährleistet, daß eine schnelle Reaktion auf geänderte Bedingungen z. B. beim An- und Abschalten der Anlage erfolgen kann, so daß der Reaktionsbehälter im wesentlichen bei konstanten Bedingungen betrieben werden kann, was wiederum dessen Wirkungsgrad beim Entgiften wesentlich erhöht. Zwischen dem Substratbett und dem Rauchgaseinlaß ist vorteilhafterweise ein Entspannungsraum für die Rauchgase angeordnet. Das vom Wärmetauscher kommende Gas wird also in diesen Raum zuerst eingeleitet. Von dort strömt es durch das Substratbett in Richtung Rauchgasauslaß und von dort zum Kamin.
  • Das Substratbett kann aus einer homogenen Schicht bestehen, oder aber auch aus mehreren Schichten, die durch Entspannungsräume für die Rauchgase getrennt sind.
  • Die Substratschicht besteht hierbei vorteilhafterweise aus einem neutralisierend wirkenden Granulat oder Pulver, oder aber aus Feststoffen, die vorzugsweise Poren aufweisen und zur Erzeugung einer großen Oberfläche entsprechend geformt sind (z. B. wellpappartig aufgerollt sind) und die mit den entsprechenden neutralisierenden Stoffen kontaminiert sind. Die Stoffmenge soll hierbei so bemessen sein, daß mindestens über ein ganzes Jahr hinweg eine ausreichend hohe Neutralisierungskapazität sichergestellt ist.
  • Vorteilhafterweise werden als neutralisierende Stoffe hierbei Kalziumkarbonat, Bariumoxid, Amoniumbikarbonat, Natronlauge, Kalkmilch oder dergleichen verwendet.
  • Zusätzlich können Aktivkohle, Sinterglas oder dergleichen in den Substratbetten zur weiteren Entgiftung angeordnet sein.
  • Vorteilhafterweise ist im Rauchgasauslaß eine EinlaBöffnung für Luft aus dem Umgebungsraum vorgesehen, nach der Einlaßöffnung Druckerhöhungsmittel, wie z. B. ein Gebläse oder dergleichen, die das so entstandene Gasgemisch dem Kamin zuführen.
  • Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die abgeführten Rauchgase eine niedrige relative Feuchtigkeit aufweisen, so daß es bei der weiteren, im Kamin folgenden Abkühlung nicht zu einer Unterschreitung des Taupunktes kommt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist ein zweites Substratbett räumlich unter dem ersten gasdurchlässigen Substratbett im Reaktionsbehälter angeordnet, und weiterhin ein Uberlaufstutzen vorgesehen, der relativ zum zweiten Substratbett so angeordnet ist, daß diejenige Wassermenge, die vom zweiten Substratbett nicht mehr aufgefangen werden kann, über diesen Uberlaufstutzen in den Abwasserkanal abgeführt werden kann. Vorzugsweise strömt hierbei die überschüssige Wassermenge durch das zweite Substratbett hindurch und wird dort neutralisiert.
  • Um bei Verstopfung des Substratbettes die einwandfreie Funktion der Feuerungsanlage dennoch zu gewährleisten ist vorteilhafterweise zwischen dem Rauchgaseinlaß und dem Rauchgasauslaß eine Syasleitun vorgesehen, in der Ventilmittel, z. B. eine Rauchklappe, zur Abriegelung oder Freigabe angeordnet sind. Mit den Ventilmitteln steht ein flifferenzdruckmeßorgan in Wirkverbindung, das den Differenzdruck in Strömungsrichtung gesehen vor und nach dem gasdurchlässigen ersten Substratbett mißt. Bei Uberschreiten eines voreinstellbaren Differenzdruckpegels öffnet dann das Differenzdruckmeßorgan die Ventilmittel, so daß die Rauchgase nicht mehr über das Substratbett geführt werden, sondern direkt in den Kamin gelangen.
  • Vorteilhafterweise steht das Differenzdruckmeßorgan gleichzeitig mit Ventilmitteln im Kühlmittelkreislauf in Wirkverbindung, so daß bei Überschreiten des voreinstellbaren Differenzdruckpegels auch der Kühlmittelkreislauf geschlossen wird. Darüberhinaus werden vorteilhafterweise auch die Druckerhöhungsmittel bei Uberschreiten des Differenzdruckpegels abgeschaltet. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß bei Störungen im Reaktionsbehälter die Feuerungsanlage in konventioneller Weise arbeitet, so daß die Rauchgase mit ihrer ursprünglichen Temperatur, wie sie aus der Feuerungsanlage kommen, in den Kamin gelangen und dort frei abströmen.
  • Vorzugsweise besteht der Wärmetauscher aus Einzelelementen, die über Spannmittel zu beliebig langen Einheiten in gas- bzw. flüssigkeitsdichter Verbindung miteinander zusammenpackbar sind. Durch diese Ausführungsform des Wärmetauschers kann sichergestellt werden, daß die Rauchgase auf die für das Entgiftungsverfahren notwendige Temperatur mit exakter Anpassung abgekühlt werden können, da der Wärmetauscher je nach Wärmeleistung der Feuerungsanlage größer oder kleiner dimensioniert werden kann. Man muß also nicht wie bisher üblich den Kühlmittelkreislauf steuern, sondern kann den Wärmetauscher selbst hinsichtlich seiner Kapazität bestimmen.
  • Vorteilhafterweise bestehen die Einzelelemente aus Innenrohrstücken mit radial nach außen ragenden und parallel zur Rohrachse verlaufenden Rippen, die von Außenrohrelementen im wesentlichen eng umschlossen sind, wobei die Innenrohrstücke vorzugsweise als Gußteile ausgebildet sind. Der Wasserdurchlauf erfolgt hierbei im Gegenstrom zum Rauchgas im zentralen Rohr, während die Rauchgase das zentrale Rohr im Außenbereich durchströmen. Durch die Verrippung ist ein guter Wärmeübergang gewährleistet.
  • Die am Zentralrohr angeordneten Wärmeübertragungselemente, d. h. die Rippen, sind vorteilhafterweise derart angeordnet und gestaltet, daß der aus mehreren Einzelsegmenten zusammengesetzte Wärmetauscher leicht von Rückständen (z. B. Ruß, Flugkoks, teerige Bestandteile) gereinigt werden kann. Dies wird durch die sternförmige Rippenanordnung erreicht, die strömungsgünstig in Achsialrichtung ausgerichtet ist. Im allgemeinen ist eine einfache Reinigung dadurch erreichbar, daß man z. B. mit einer speziellen Reinigungsbürste jeweils zwischen einem Rippenpaar auf der gesamten Wärmetauscherlänge hindurchfährt.
  • Die Außenrohrelemente können mit den Innenrohrstücken fest verbunden sein (z.B. durch Angießen). Es können jedoch auch separate Außenrohrelemente rings um die Innenrohrstücke angeordnet werden. Die Außenrohrelemente können als ineinander verschiebbare Rohrstücke ausgebildet sein, oder aber auch als Rohr-Halbschalen die ebenfalls seginentweise aufgebaut sein können.
  • Bei beiden bevorzugten Ausführungsformen ist ein einfaches Offenlegen des Wärmeaustauschers möglich, so daß die oben erwähnte Reinigung leicht erfolgen kann.
  • Die im Einzelfall notwendige Anzahl an Einzelsegmenten wird durch zwei an beiden Enden angebrachte Deckel verschlossen, die wiederum über eine durchgehende Zentralstange miteinander verbunden werden. Vorzugsweise verspannt man die Einzelelemente über Gewinde und zugehörige Muttern.
  • Selbstverständlich sind die Einzelelemente so gefertigt, bzw. durch Dichtungen so miteinander verbunden, daß der Innenraum zum Außenraum fest abgedichtet ist, so daß kein Kühlmedium austreten kann.
  • Der Zulauf des Kühlmediums in das Zentralrohr geschieht durch den Deckel oder ein Einzelsegment am Eingang des Wärmetauschers, z. B. in der Weise, daß das Zuführungsrohr durch den Deckel hindurch zum Ende des Wärmetauschers geführt wird, wo dann das Kühlmedium in den Innenraum des Innenrohrstückes eintritt und entgegen der Strömungsrichtung der Rauchgase zurückfließt.
  • Es ist auch eine Zuführung des Mediums direkt durch den Deckel oder durch ein Einzelsegment am Ende des Wärmetauschers möglich. Vorzugsweise sind im Inneren der Innenrohrstücke entsprechende Verwirbelungselemente angebracht, die gewährleisten, daß über den gesamten Querschnitt des Innenrohrstückes eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Kühlmedium gegeben ist.
  • Vorteilhafterweise kann der Wärmetauscher auch aus Gruppen von Einzelelementen bestehen, die z. B. über 900 oder 1800 Krümmer miteinander verbunden sind.
  • Auf diese Weise kann die Anlage den gegebenen Platzverhältnissen besonders leicht angepaßt werden.
  • Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Innenrohrstücke im Krürninungsbereich von Deckel zu Deckel Verbindungsrohre für den Vor- und Rücklauf des Kühlmediums enthalten. Es ist auch möglich den Krümmungsbereich durch Kompaktteile zu überbrücken, die im wesentlichen den normalen achsialen Einzelelementen entsprechen. Die Außenrohrelemente zur Führung und Außenbegrenzung der Rauchgase können im Krümmungsbereich durch entsprechende Rohrkrümmer ersetzt werden. Bei kompakten Krümmer- Einzelsegmenten (mit angegossenen Außenrohrelementen ) ist dies ebenfalls möglich.
  • Die Einzelelemente sind vorteilhafterweise aus Aluminium gegossen und erhalten bei Bedarf im Rauchgasführungsraum eine Oberflächenbeschichtung zum Schutz gegen die saueren Bestandteile in den Rauchgasen. Hierfür eignen sich Kunststoffe oder auch Emaille. Gleiches gilt selbstverständlich auch für andere Einzelteilen, die den Rauchgasen ausgesetzt sind, wobei man auch widerstandsfähige Edelstähle verwenden kann.
  • Durch den Aufbau der beschriebenen Wärmetauscher in Segmentbauweise wird erreicht, daß nicht nur die angestrebte Rauchgastemperatur exakt erreicht werden kann, sondern auch nur diejenigen Kosten verursacht werden, die unbedingt erforderlich sind.
  • Weiterhin ist es durch die bevorzugte Ausführungsform des Wärmetauschers möglich den jährlichen Aufwand an Energiekosten (für Gas, öl bzw. Kohle) um bis zu 15% zu senken, wodurch eine kurzfristige Amortisation der Anschaffungskosten gegeben ist.
  • Durch die Erfindung wird eine Reduzierung der Schwefeloxide im Jahresinittel uin.ca. 909G erreicht, wobei die hierfür notwendigen Investitionskosten äußerst niedrig sind. Insbesondere ist zu bemerken, daß durch die Erfindung keine zusätzlichen Kosten, wie z. B.
  • Umbau des Kamines oder der übrigen Feuerungsanlagenteile entstehen. Die Reinigung und Wartung der Gesamtanlage ist leicht zu bewerkstelligen, die neutralisierten Kondensate können in die öffentliche Kanalisation abgeleitet werden.
  • Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in Abbildungen dargestellt sind. Hierbei zeigt Fig. 1A einen Querschnitt durch ein Innenrohrstück des Wäremtauschers entlang der Linie A-A aus Fig. 1B; Fig. 1B einen Längsschnitt durch ein Innenrohrstück nach Fig. 1A entlang der Linie B-B; Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen vollständigen Wärmetauscher; Fig. 3A,B Krümmerelemente eines Wärmetauschers nach Fig. 2; Fig. 4 eine Prinzipskizze durch eine Anlage mit Wärmetauscher, Reaktionsbehälter, Bypass und Kamin; Fig. 5 eine Prinzipskizze der Anordnung eines vollständigen Systems, und Fig. 6A-C verschiedene räumliche Anordnungsformen des Systems.
  • Gemäß Fig. 1 bestehen die Innenrohrstücke 20 aus Rohrabschnitten, die sternförmig nach außen ragend mit Rippen 21 versehen sind, zwischen denen sich der Raum 31 für die Rauchgase findet. Die Innenrohrstücke sind hierbei vorteilhafterweise als Gußstücke ausgebildet, wobei die Rippen 21 dem durchströmenden Rauchgas die Wärme entziehen und an das Kühlmedium im Innenraum 32 der Innenrohrstücke 20 abgeben. Selbstverständlich ist auch die zusätzliche Ausbildung von Rippen und/oder Verwirbelungselementen im Inneren des Innenrohrstückes möglich.
  • In Fig. 2 ist ein vollständiger Wärmetauscher dargestellt, der aus Innenrohrstücken 20 nach Fig. 1 besteht, die aufeinander gesetzt mit Endstücken 15A und 15B abgeschlossen werden.
  • Die Endstücke 15A und 15B sind mit zentralen Bohrungen versehen, durch die ein Spannstab 13 geführt ist, der an seinen beiden Enden Gewindeansätze aufweist. Die Innenrohrstücke können, abweichend von der gezeigten Ausführungsform, auch unterschiedliche Länge aufweisen.
  • Auf den Gewindeansätzen sitzen Muttern, über die die Innenrohrstücke 20 zusammengespannt werden können.
  • In den einen Deckel 15A münden der Kühlmittelzulauf 12 und der Kühlmittelablauf 10, wobei der Kühlmittelzulauf 12 über ein Verlängerungsrohr bis in die Nähe des zweiten Deckels 15B geführt ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Kühlmedium vom einen Ende des Innenrohres zurück zum anderen Ende und dort zum Kühlitittelausgang 10 fließt.
  • Der Öffnung des Kühlmittelzulaufs 12 gegenüberliegend ist ein Ventilkegel 5 angeordnet, der auf einer Betätigungsstange sitzt, die flüssigkeitsdicht durch den zweiten Deckel 15B nach'außen geführt ist.
  • Durch diese Anordnung kann der Kühlmittelkreislauf unterbrochen werden.
  • In den Fig. 3A und 3B sind zwei Krümmer gezeigt, die dazu dienen, den Wärmeaustauscher aus Gruppen von Einzelsegmenten in beliebiger Form aufzubauen. Hierbei sind die Außenrohrelemente 24 über ein gekrümmtes Außenrohrelement 24B bzw. 24C verbunden, während die Innenrohrelemente über Krümmer 15C bzw. 15D verbunden sind.
  • Der erfindungsgemäße Wärmetauscher wird folgendermaßen betrieben: Durch den Kühlmittelzulauf 12 wird Wasser z. B. aus dem Heizungsrücklauf einer Zentralheizungsanlage in den Innenraum 32 der Innenrohrstücke 20 geleitet und fließt dort zum Rücklauf 10 zurück.
  • Das Rauchgas wird durch den Außenraum 31 zwischen Innenrohrstücken 20 und Außenrohrelementen 24 entgegen dem Kühlmittelstron geführt. Über die Rippen 21 findet hierbei der Wärmeaustausch vom Rauchgas zum Kühlmittel statt.
  • Durch diese Energierückgewinnung kann der Heizungsbetreiber je nach Verhältnissen bis zu 15% der Heizkosten einsparen. Am Ausgang des Wärmetauschers sind die Rauchgase auf eine Temperatur von etwa 1000 C abgekühlt, so daß die Kondensation beginnt.
  • Im folgenden wird anhand von Fig. 4 das vollständige System beschrieben. Die durch den Wärmetauscher geleiteten Rauchgase gelangen in einen Rauchgaseinlaß 210, der ins Innere eines Reaktionsbehälters 200 führt. Der Rauchgaseinlaß 210 führt in einen Entspannungraum 212, über dem ein Substratbett 214 angeordnet ist. Das Substratbett besteht entweder direkt aus den geeigneten Substanzen oder aus einem Feststoff, der mit den geeigneten Substanzen kontaminiert ist. Hierbei ist das Substratbett so locker aufgebaut, daß die Rauchgase mit nur geringem Druckverlust hindurchströmen können. Dadurch, daß das Rauchgas durch den Wärmeentzug im Wärmetauscher 2 auf eine relativ niedrige Temperatur abgekühlt wurde, kondensiert das Wasser im Rauchgas. Die entstehenden feinen Tropfen haften an den festen Grenzflächen im Substratbett an. An den Grenzflächen findet eine weitere Kondensation statt, wobei die Flüssigkeit weiter in das Feststoffinnere eindringt. In der Flüssiceit lösen sich die Schadstoffe, insbesondere die Schwefeloxide begierig, so daß nunmehr die Schadstoffe in wässriger Lösung vorliegen. In dieser wässrigen Lösung reagieren sie nun mit dem wirksamen Material des Substratbettes, wobei auch gleichzeitig eine katalytische Oxydation von SO2 zu SO3 sowie von Sulfit zu Sulfat stattfindet. Ein Teil des Wassers wird z. B. bei Erzeugung von Gips gebunden, der Bilanzrest tropft nach unten ab.
  • Nachdem das Rauchgas das Substratbett 214 durchströmt hat, gelangt es in einen Raum 218 über dem Substratbett und von dort in einen Rauchgasauslaß 220. Im Rauchgasauslaß 220 befinden sich Öffnungen 222. Am Ende des Rauchgasauslasses 220 ist ein Gebläserad 110 angebracht, das über einen außenliegenden Elektromotor 113 angetrieben wird.
  • Durch diese Anordnung ist gewährleistet, daß die Rauchgase nicht aus den Öffnungen 222 austreten können, sondern vielmehr Umgebungsluft den Rauchgasen zugemischt wird.
  • Die aus dem Gebläserad 110 austretenden Gase gelangen dann über eine Leitung 240 in den Kamin 100.
  • Zwischen dem Rauchgaseinlaß 210 und dem Rauchgasauslaß 220 bzw. der Leitung 240 zum Kamin 100 ist ein Rohrstück 230 als Bypass vorgesehen. Dieses Rohrstück 230 ist normalerweise durch eine Klappe 117 geschlossen. In den Raum 218 über dem Substratbett 214 ragt ein Differenzdruckmechanismus 114, der mit seinem anderen Ende mit dem Rauchgaseinlaß 210 in Verbindung steht, so daß er mit dem Differenzdruck über dem Feststoffbett 214 beaufschlagt wird.
  • Die Klappe 117 ist über eine Hebelverbindung mit der Betätigungsstange des Ventilkegels 5 derart verbunden, daß bei Öffnen der Klappe 117 der Ventilkegel 5 auf die Öffnung des Kühlmittelzulaufes 12 aufgedrückt wird.
  • Weiterhin steht die Klappe 117 über Verbindungsmittel 107 mit einem Schalter 116 in Verbindung, der den Motor 113 an- bzw. ausschaltet. Diese Verbindung 107 ist hierbei derart, daß bei Öffnung der Klappe 117 (entgegen dem Uhrzeigersinn) der Schalter 116 geöffnet wird, so daß der Elektromotor 113 außer Betrieb gesetzt wird.
  • Das Differenzdruckmeßorgan 114 wirkt derart, daß bei erhöhtem Differenzdruck die Klappe117 freigesetzt wird, so daß sich diese in Strömungsrichtung stellt und den Bypass freigibt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß bei verstopftem Substratbett 214 zum einen die Rauchgase direkt aus dem Wärmetauscher 2 in den Kamin 100 gelangen, zum anderen der Wärmetauscher über Abschaltung des Kühlmittelkreislaufes außer Betrieb gesetzt wird, so daß die Rauchgase nunmehr mit der üblichen hohen Temperatur in den Kamin 100 strömen können.
  • Sobald die Anlage abgeschaltet wird, schließt die Klappe 117 wieder, so daß bei erneutem Anfahren der Feuerungsanlage wieder der Differenzdruck gemessen wird und somit erneut die Durchlaßfähigkeit der Substratschicht 214 geprüft wird, wonach gegebenenfalls der Bypass 230 wieder geöffnet wird.
  • Unter dem Substratbett 214 ist ein zweites Substratbett 216 angeordnet, in das überschüssiges Wasser aus dem ersten Substratbett 214 tropft und dort neutralisiert wird. Überschüssiges Kondensat fließt nach der Neutralisation über einen Uberlaufstutzen 224 in die Kanalisation (nicht gezeigt).
  • Fig. 5 zeigt eine vollständige Anlage in schematischer Anordnung. Die Anlage wird zwischen einen Heizkessel 1 und einen Kamin 100 geschaltet. Der funktionsnotwendige Wärmetauscher 2 ist vor dem Reaktionsbehälter 200 angeordnet. Wenn wegen einer Betriebsstörung der Kühlinittelzulauf 76 in dem Wärmetauscher 2 stillgelegt ist, tritt der Direktzufluß 78 in Kraft. Zusätzlich ist der Wärmetauscher mit einem Sicherheitsventil 77 versehen.
  • In den Fig. 6A-6C sind verschiedene Anordnungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, die durch die besondere Formvariabilität der Wärmetauscher 2 ermöglicht werden, so daß man die Anlage an jeden bestehenden Raum anpassen kann.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Entfernen von gasförmigen Schadstoffen aus Rauchgasen, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens PATENTANSPRUCHE 1. Verfahren zum Entfernen von gasförmigen Schadstoffen aus den Rauchgasen von Feuerungsanlagen, wobei man die Schadstoffe in wässriger Lösung mit geeigneten chemischen Substanzen reagieren läßt und die Rauchgase über einen Kamin oder dergleichen abführt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß - man die heißen Rauchgase im wesentlichen bis zum Taupunkt abkühlt, - die gekühlten Gase zusammen mit dem kondensierenden Wasser über feste Substrate führt, die mindestens teilweise aus den geeigneten chemischen Substanzen bestehen, so daß das Kondensat zusammen mit den in ihm gelösten Schadstoffen die wässrige Lösung bildet, und - die so gereinigten Rauchgase abführt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß man vor dem Abführen der Rauchgase diesen Luft aus dem Umgebungsraum zuführt und den Druck des so entstandenen Gemisches erhöht.
  3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man überschüssiges Kondensat über weitere geeignete Substanzen abfängt und die darin gelösten Schadstoffe chemisch und/oder physikalisch bindet.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man die Druckdifferenz der Rauchgase über den festen Substraten mißt und bei überhöhtem Meßwert die Rauchgase an den festen Substraten vorbeileitet.
  5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch - einen Wärmetauscher (2), der an die Feuerungsanlage (1) und einen Kühlmittelkreislauf (10, 12) derart angeschlossen ist, daß den aus der Feuerungsanlage (1) abgeführten Rauchgasen Wärme entzogen wird; - einen Reaktionsbehälter (200), der mit einem Rauchgaseinlaß (210) an den Ausgang des Wärmetauschers (2) und mit einem Rauchgasauslaß (220) an den Kamin (100) angeschlossen ist, und - ein gasdurchlässiges erstes Substratbett (214), das in gasdichter Verbindung mit dem Reaktionsbehälter (200) zwischen dem Rauchgaseinlaß (210) und dem Rauchgasauslaß (220) angeordnet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n e t durch - eine Einlaßöffnung (222) im Rauchgasauslaß (220) und - Druckerhöhungsmittel (110/113) zwischen Rauchgasauslaß (220) und Kamin (100).
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, g e k e n n z e i c h n e t durch - ein zweites Substratbett (216), das räumlich unter dem gasdurchlässigen ersten Substratbett im Reaktionsbehälter (200) angeordnet ist, und - einen Uberlaufstutzen (224), der relativ zum zweiten Substratbett (216) so angeordnet ist, daß diejenige Wassermenge1 die vom zweiten Substratbett (216) nicht mehr aufgefangen werden kann, über den Uberlaufstutzen (224) , vorzugsweise nach Durchströmen des zweiten Substratbettes (216) ablaufen kann.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, g e k e n n z e i c h n e t durch - eine BY,Jassleitung (230) zwischen dem Rauchgaseinlaß (210) und dem Rauchgasauslaß (220), - Ventilmittel (117) zur Abriegelung oder Freigabe der Bypassleitung (230), und - ein Differenzdruckmeßorgan (114), dessen in Strömungsrichtung gesehen erster Meßpunkt vor und dessen zweiter Meßpunkt hinter dem gasdurchlässigen ersten Substratbett (214) angeordnet ist und das mit den Ventilmitteln (117) derart in Wirkverbindung steht, daß bei Uberschreiten eines voreinstellbaren Differenzdruckpegels die Ventilmittel (117) geöffnet werden und ggf. die Druckerhöhungsmittel (110, 113) über Schaltmittel (116) desaktiviert werden.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Differenzdruckmeßorgan (114) weiterhin mit Ventilmitteln (5) derart in Wirkverbindung steht, daß bei Uberschreiten des voreinstellbaren Differenzdruckpegels der Kühlmittelkreislauf (10, 12) geschlossen wird.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Wärmetauscher (2) aus Einzelelementen (20, 21; 24) besteht, die über Spannmittel (13) zu beliebig langen Einheiten in gas- bzw. flüssigkeitsdichter Verbindung miteinander zusammenpackbar sind.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Einzelelemente aus Innenrohrstücken (20) mit radial nach außen ragenden und parallel zur Rohrachse verlaufenden Rippen (21) bestehen, die von Außenrohrelementen (24) im wesentlichen eng umschlossen sind, wobei die Innenrohrstücke (20) vorzugsweise als Gußteile ausgebildet sind.
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