DE3637973A1

DE3637973A1 - Verfahren und vorrichtung zum reinigen und waermerueckgewinnung von abgasen

Info

Publication number: DE3637973A1
Application number: DE19863637973
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Drumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-11-07
Filing date: 1986-11-07
Publication date: 1988-05-19
Also published as: DE3637973C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches und auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 8.

Die stetige Umweltverschmutzung durch Verbrennen fossiler Brennstoffe wird im großindustriellen Be reich durch eingebaute Filter od. dgl. bekämpft. Die meisten fossilen Brennstoffe werden aber in Privat haushalten zur Erwärmung der Wohnungen verwandt und in diesem Bereich besteht ein erhebliches Bedürfnis dafür, ein Gerät zu schaffen, das in der Lage ist, die in den vom Wärmeerzeuger erzeugten Abgasen noch vorhandenen Wärmeeinheiten zurückzugewinnen, gleich zeitig aber die Abgase so zu reinigen, daß sowohl Feststoffe, wie auch die für die Umweltverschmutzung am bedeutendsten schwefeligen Bestandteile abge schieden werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zu schaffen, mit dem in einem einzigen Gerät sowohl eine Rückgewinnung der Wärme, wie auch ein Reinigen der Abgase erfolgen kann, wobei gleichzei tig dieses Gerät, insbesondere da es in Privathaus halten eingesetzt werden soll, so gestaltet werden muß, daß eine stetige Selbstreinigung des Gerätes erfolgt.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches und die Lehre des Vorrichtsanspruches gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran sprüchen erläutert.

Mit anderen Worten ausgedrückt, schlägt die Erfin dung ein Verfahren und eine Vorrichtung vor, mit der bei gleichzeitiger Wärmerückgewinnung ein Reinigen der Gase erfolgt, wobei die Wärmerückgewinnung durch den Reinigungseffekt der Gase noch verbessert werden soll. Dies wird dadurch erreicht, daß die Wärmerück gewinnung in einem Wärmetauscher erfolgt, der mit einer oder mehreren Rippenrohrwendeln ausgerüstet ist, die während des Betriebes des Wärmeerzeugers stets feuchtgehalten werden. Dieses Feuchthalten be wirkt einerseits einen verbesserten Warmeübergang, andererseits ein Anlagern und Ablagern von Fest stoff- und Gaspartikelchen, wobei die Gaspartikel chen mit dem Wasser in Reaktion treten (was heute als sogenannter saurer Regen bekannt ist), wobei diese Flüssigkeit dann entweder unmittelbar abge schieden oder über Neutralisationsfilter geleitet wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat weiterhin den Vorteil, daß ein Versotten der älteren Rauchgaszüge in Privathäusern nicht mehr eintreten kann und daß jede unnütze Wärmevergeudung vermieden wird.

Die Arbeitsweise und der Aufbau der erfindungsge mäßen Vorrichtung gehen aus der nachfolgenden Be schreibung anhand eines Ausführungsbeispieles her vor.

In der Zeichnung ist schematisch und geschnitten das erfindungsgemäße Gerät dargestellt.

Das erfindungsgemäße Gerät ist bei dem dargestell ten Ausführungsbeispiel als aufrechtstehender, aus mehreren zylindrischen Teilen bestehender Behälter 1 erkennbar, wobei in den unteren Bereich dieses Be hälters 1 eine Rauchgaszuführung 2 mündet, die an den nicht dargestellten Wärmeerzeuger anschließt. Der Behälter 1 besteht aus einem Außenmantel 3, einem Innenmantel 4, die beide zwischen sich eine Wassermantelisolierung 5 schaffen. Diese Wasserman telisolierung ist bei 6 an den Heizungsrücklauf und bei 7 an den Heizungsvorlauf angeschlossen.

Innerhalb des so gebildeten zylindrischen Behälter teiles ist eine zylindrische Wand 8 angeordnet, die im oberen und unteren Bereich offen ist. Zwischen der Innenwand 4 und der Wand 8 ist eine Tauscher anordnung 9 angeordnet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Rippenrohrwendeln 10 besteht. Diese Rippenrohrwendeln sind an einen Warmwasserkreis an geschlossen, wobei das kalte Wasser über den Ein laufstutzen 11 zufließt und das in dieser Tauscher anordnung 9 erwärmte Wasser durch den Ablaufstutzen 12 abgeführt werden kann.

Der Boden des Mantels 8 wird durch eine Bodenplatte 14 abgeschlossen, die nach unten hin mit Wärmetau scherrippen 15 ausgerüstet ist. Diese Bodenplatte 14 liegt im wesentlichen unmittelbar über der Einmün dung der Rauchgaszuführung 2. Oberhalb der Bodenplat te 14 ist eine Bodenplatte 16 vorgesehen, die mit mit ihrem äußeren Umfangsrand nicht dicht an die Wand 8 anschließt, so daß Wasser, das sich in dem durch die Wandung 8 geschaffenen Raum sammelt, durch diese Öffnungen auf die Bodenplatte 14 tropfen kann. Der durch die Wandung 8 geschaffene Raum ist als Flüs sigkeitsabscheider 18 bezeichnet.

Auf diese Weise wird im unteren Bereich des Flüssig keitsabscheiders 18 ein Verdampferraum 19 geschaf fen, der nach unten hin durch die Bodenplatte 14 und nach oben hin durch die Bodenplatte 16 begrenzt ist und in dem eine Bodenlochplatte 20 vorgesehen ist, die eine Verdampfung des in dem Verdampferraum 19 vorgesehenen Flüssigkeit erleichtert. Diese ver dampfte Flüssigkeit kann durch Öffnungen 21 unten im Bereich der Rauchgaseintrittseite 22 in die Tau scheranordnung 9 einströmen und strömt dadurch nach oben und bestreicht die Rippenrohrwendeln 10 und feuchtet diese an.

Im oberen Bereich des Feuchtigkeitsabscheiders 18 bzw. des Behälters 1 ist eine mit einer Frischwas serleitung 23 in Verbindung stehende Düse 24 vorge sehen, die einen kugeligen Aerosolnebel erzeugt, der im Ruhezustand des Gerätes, d. h. wenn der Wärmeer zeuger nicht im Betrieb ist, so gerichtet ist, daß dieses Aerosol oben in die Rauchgasaustrittseite 25 der Tauscheranordnung 9 eintreten kann.

Innerhalb des Feuchtigkeitsabscheiders 18 sind eine Vielzahl von Stufenböden 26 angeordnet, die die Aufgabe haben, die in den diesen Raum durchströmen den Gasen die Feuchtigkeit abzuscheiden, also als Tröpfchensammler ausgebildet sind und die gleich zeitig mit einem Granulat beschickt werden können, so daß in diesem Bereich eine Neutralisation der in den Rauchgasen enthaltenen Gase erfolgt. Die Stufen böden 26 bestehen vorzugsweise aus Kunststoff.

Bei 27 ist ein Abgasrauchzug erkennbar, der an ein Gebläse anschließen kann, das aus Übersichtlich keitsgründen in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Mit 28 ist eine an einem Wassersammelraum 29 an schließende Zusatzheizung bezeichnet, die dann in Betrieb genommen wird, bevor der Wärmeerzeuger tä tig wird, d. h. wenn die Gesamtvorrichtung kalt ist. Der Wassersammelraum 29 weist ein Hauptablaß ventil 34 auf, das eine ggf. selbsttätige Entlee rung ermöglicht.

Die Arbeitsweise dieser Einrichtung ist wie folgt:

Die vom Wärmeerzeuger erzeugten Abgase strömen über die Rauchgaszuführung 2 in den unteren Teil des Be hälters ein und prallen auf die Tauscherflächen 15 der Bodenplatte 14. Vor Inbetriebnahme des Wärmeer zeugers wurde die Düse 24 eingeschaltet, die Wasser auf die Rauchgasaustrittseite 25 der Tauscheranord nung 9 führt, so daß vor Inbetriebnahme des Wärmeer zeugers die Tauscheranordnung 9 angefeuchtet ist. Außerdem befand sich vor Inbetriebnahme des Wärmeer zeugers im Verdampferraum 19 und im Wassersammelraum 29 Wasser. Das im Wassersammelraum 29 befindliche Wasser konnte über die Zusatzheizung 28 bereits er hitzt werden.

Durch den Druck der Abgase des Wärmeerzeugers werden die Rauchgase durch die Tauscheranordnung 9 geführt und drücken nunmehr den von der Düse 24 erzeugten Aerosolnebel nach unten, wie in der Zeichnung darge stellt, so daß nunmehr die Rauchgase durch diesen Nebel angefeuchtet auf die einzelnen Stufenbleche 26 gelangen, wobei sie in diesem Bereich ihre Feuchtig keit abgeben. Die gesammelte Feuchtigkeit gelangt im Feuchtigkeitsabscheider 18 nach unten in den Verdam pferraum 19, hier wird das Wasser verdampft und tritt durch die Öffnungen 21 wieder in die Tauscher anordnung 9 ein, wobei die Feststoffpartikelchen im Wasser verbleiben, das dann über das Ablaßventil 14 bzw. das Überlaufventil 31 abgelassen werden kann. Bei 30 ist eine in der Wassermantelisolierung 5 vor gesehene Öffnung dargestellt, die als Kontroll- und Beschickungsöffnung benutzt werden kann.

Die trockenen Abgase erreichen den Abgasrauchzug 27 und können mit einem Luftinjektor abgesaugt wer den. Da die Feuchtigkeit bei 30°C kaum nennenswert ist, können Schornsteine alter Herkunft für den Ab zug benutzt werden. Das Gebläse betreibt den Injek tor und sorgt für eine absolute Trockenhaltung der Ableitung.

Größere Feststoffpartikelchen fallen trocken in der zwischen dem Wassersammelraum 29 und der Rauchgaszu führung 2 befindlichen Kammer 32 an und können durch die dort vorgesehene Bodenklappe 33 entleert werden.

In dem erfindungsgemäßen Gerät erfolgt eine Nieder schlagbildung dann, wenn die Temperatur im Gerät unter den sogenannten Taupunkt sinkt. Es werden also die sich in der Atmosphäre für die Verursachung des sauren Regens ergebenden Eigenschaften in dem Gerät nachvollzogen.

Selbstverständlich ist es möglich, vor Eingang des Gerätes und hinten den Warmeerzeuger dann, wenn ein besonders großer Anteil an Feststoffpartikelchen, wie Flugasche usw., anfällt, entsprechende Filter einzuschalten.

Versuche mit dem neuen Gerät haben ergeben, daß bei Dauerbetrieb des Gerätes das Kondensat einen pH-Wert zwischen 4,2 und 6,2 aufweisen. Werden zu dem in den Feuchtigkeitsabscheider 18 Neutralisa tionsgranulate eingebracht, kann der pH-Wert auf 7 bis 8 gesteigert werden.

Claims

1. Verfahren zum Reinigen von Abgasen eines Wärmeerzeugers unter gleichzeitiger Rückge winnung von Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Abgase in eine der Wärmerück gewinnung dienenden Tauscheranordnung einge führt werden, die vor und während des Betrie bes des Wärmeerzeugers feuchtgehalten wird und anschließend die abgekühlten feuchten Gase durch einen Feuchtigkeitsabscheider zum Abgasrauchzug geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß vor Einführen der heißen Abgase in die Tauscheranordnung die Abgase durch einen Feststoffabscheider geführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Abgase nach Austritt aus der Tauscheranordnung und vor Eintritt in den Feuchtigkeitsabscheider durch einen durch Düsen erzeugten Wassernebel geführt werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß das sich im unteren Teil des Feuch tigkeitsabscheiders sammelnde Wasser in einem dem Boden des Feuchtigkeitsabscheiders bil denden Verdampfungsraum gesammelt und wenig stens teilweise verdampft und in Dampfform zusammen mit den heißen Abgasen in die Tau scheranordnung geführt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß vor Inbetriebnahme des Wärmeerzeu gers der von den Düsen erzeugte Wassernebel auf die Rauchgasaustrittsseite der Tauscher anordnung geleitet wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß im Bereich des Feuchtigkeitsabschei ders eine Neutralisation der sauren Abgase erfolgt.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß vor Inbetriebnahme des Wärmeerzeu gers über eine Zusatzheizung ein Verdampfen von Wasser im Bodenbereich des Gerätes er folgt und der so erzeugte Wasserdampf zur Rauchgaseintrittseite der Tauscheranordnung geführt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Behälter (1) mit einer Rauchgaszuführung (2), einer Tauscheranordnung (9) aus einer oder mehreren Rippenrohrwendeln (10), einem der Tauscheranordnung (9) nachgeschalteten Feuchtigkeitsabscheider (18), wobei die Tau scheranordnung (9) gegenüber dem Feuchtig keitsabscheider (18) derart getrennt ist, daß vom Feuchtigkeitsabscheider (18) zum rauchgaseintrittseitigen Ende der Tauscher anordnung (9) eine Gasverbindung (21) be steht und an der Rauchgasaustrittseite der Tauscheranordnung (9) eine Öffnung des Feuch tigkeitsabscheiders zu den Rippenrohrwendeln (10) hin geschaffen ist und der Feuchtig keitsabscheider (18) in seinem dem Eintritt der Rauchgase abgewandten Ende mit einem Abgasrauchzug (27) in Verbindung steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Boden (14) des zylindri schen Feuchtigkeitsabscheiders (18) unmittel bar oberhalb der Rauchgaszuführung (2) liegt und mit Wärmeleitrippen (15) ausgerüstet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Feuchtigkeitsabscheiders (18) eine Wasser nebeldüse (24) vorgesehen ist, die ein kuge lig ausgerichtetes Aerosol erzeugt, daß auf die Rauchgasaustrittseite der Tauscheranord nung (9) hin gerichtet ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß das untere Ende des Feuch tigkeitsabscheiders (18) napfförmig ausgebil det ist und zum Feuchtigkeitsabscheider hin durch eine Bodenplatte (16) abgeschlossen ist, die einen Eintritt der im Feuchtigkeits abscheider entstehenden Flüssigkeit in den napfförmigen Teil des Feuchtigkeitsabschei ders ermöglicht, der als Verdampferraum (19) ausgebildet ist.

12. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 11, da durch gekennzeichnet, daß in dem Verdampfer raum (19) eine Bodenlochplatte (20) angeord net ist und zwischen der Bodenplatte (14) und der Bodenlochplatte (20) Verbindungsöff nungen (21) in der Wandung des Feuchtigkeits abscheiders (18) und der Tauscheranordnung (9) bestehen.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Behälter (1) in seinem unteren Bereich als Wassersammelraum (29) ausgebil det ist, der mit einem Ablaßventil (14) aus gerüstet ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennnzeich net, daß im Wassersammelraum (29) eine Zu satzheizung (28), beispielsweise elektrische Heizung, vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche 8 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, daß der Behälter (1) eine Was sermantelisolierung (5) aufweist, die mit einem Heizungsvorlauf (7) und einem Heizungs rücklauf (6) in Verbindung steht.

16. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 8, da durch gekennzeichnet, daß die Tauscheranord nung (9) mit einem Warmwasserboiler in Ver bindung steht.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß an den Abgasrauchzug (27) ein Saug gebläse anschließt.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche 8 bis 17, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Wassermantelisolie rung (5) eine Kontroll- und Beschickungsöff nung (30) vorgesehen ist.

19. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 8, da durch gekennzeichnet, daß der Verdampferraum (19) über ein Überlaufventil (31) mit dem Wassersammelraum (29) in Verbindung steht.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche 8 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsabscheider (18) aus stufenförmig angeordneten Abscheider böden besteht, die ggf. mit eine Neutrali sation der Abgase bewirkenden Neutralisa tionsgranulaten beschickbar sind und vorzugs weise aus Kunststoff bestehen.