WO2011098590A1 - Waste air purification method and system for eliminating especially formaldehyde from a correspondingly loaded waste gas flow from a biogas combustion device - Google Patents

Waste air purification method and system for eliminating especially formaldehyde from a correspondingly loaded waste gas flow from a biogas combustion device Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust air purification method and system for the elimination in particular of formaldehyde from a correspondingly polluted exhaust gas stream of a biogas incinerator.
  • Biogas is a combustible gas produced by fermenting biomass in biogas plants and used to produce bioenergy.
  • Suitable starting materials for the technical production of raw biogas are in particular:
  • Targeted energy crops Renewable resources such as corn, cereals, grass, clover, etc.
  • Raw biogas before its preparation is a water-saturated gas mixture with the main components methane (empirical formula: CH 4 ) with an average of 60%; Carbon dioxide (molecular formula: CO 2 ) with an average of 35% and vaporous water (empirical formula: H 2 0) with an average of 3.1% share of the gas composition.
  • N 2 traces of nitrogen are also present (empirical formula: N 2 ) with an average of 1%; Oxygen (empirical formula: O 2 ) averaging 0.3%; Hydrogen (empirical formula: H 2 ) averaging less than 1%; Ammonia (empirical formula: NH 3 ) with an average of 700 mg / m 3 and hydrogen sulfide (empirical formula: H 2 S) with an average of 500 mg / m 3 share of the gas composition.
  • landfill gas and sewage gas are produced during the anaerobic decomposition of organic material called fermentation or digestion. Therefore, these gases are occasionally summarized according to their origin under the terms biogas or biogas - both terms are used synonymously below.
  • Formaldehyde occurs in the combustion chamber very early during combustion of the biogas in the cold areas of the flame at 400 K to 800 K. It is the result of incomplete oxidation of methane contained in the biogas with an average of 60% and forms in particular when extinguishing the flame front of the combustion chamber walls and columns. Furthermore, it arises in the exhaust tract on the hot components of the exhaust system during valve overlap.
  • Formaldehyde is a harmful gas for the human body. At concentrations greater than 1 ppm (parts per million), it causes nasopharyngeal irritation, tear irritation at 4 to 5 ppm, and more than 20 ppm causes eye burning and heavy lacrimation, respiratory complaints and severe coughing. Values> 20 ppm are considered dangerous and can lead to lung damage. Furthermore, studies have confirmed the carcinogenic effects of formaldehyde.
  • the German legislator has therefore set the limit value for emissions from engines or technical systems to 60 mg / m 3 in the exhaust gas, for example in the Technical Instructions (TA) for Clean Air (TA Vietnamese). About 75% of all current plants do not reach this level without additional measures.
  • the EEG 2009 In addition to the guaranteed feed-in tariff for electricity generated from renewable energies, the EEG 2009 also sets a bonus for combined heat and power (CHP), ie for the additional use of the waste heat of a biogas incinerator, so that the sale of the heat and the CHP bonus will generate additional heat Income can be generated. So far, however, only a small part of the heat is used in most, especially agricultural, biogas plants for lack of heat demand on site.
  • CHP combined heat and power
  • the waste heat could be used effectively for drying, in particular, fermentation residues, wood chips, sewage sludge and / or the like in so-called convection drying plants, in particular belt or fluidized bed drying plants, which convert the feed into dry matter in a continuous drying process, which can be used thermally or agriculturally Fertilizer is usable.
  • the material to be dried in the inlet part by means of a, possibly special, feeding device is given as uniform as possible heap on a dryer belt. After being distributed on the conveyor belt, the material to be used is transported gently and statically. By avoiding friction of the material, both the mechanical wear of the drying plant is reduced, and minimizes the formation of dust and thus avoids the risk of explosion.
  • the drying zone is preferably divided into individual drying chambers, which are flowed through with warm drying air (100 ° C - 140 ° C).
  • warm drying air 100 ° C - 140 ° C.
  • the humidified in the dryer air is withdrawn by means of an exhaust fan from the dryer and performed in a first known embodiment, for example by a series of heat exchangers: the first lowers the temperature of the drying air, in the second stage, the condenser, the air is further cooled and characterized the vapors condensed out. Subsequently, in the third stage, the circulating air reheated.
  • a series of heat exchangers for example by a series of heat exchangers: the first lowers the temperature of the drying air, in the second stage, the condenser, the air is further cooled and characterized the vapors condensed out. Subsequently, in the third stage, the circulating air reheated.
  • the material to be dried is usually heaped up on a perforated sheet - the so-called inflow base - and flowed through with warm drying air or comparable hot gas against the force of gravity.
  • the gas velocity is chosen so that particles of the material are indeed lifted, but not discharged. This creates a fluidized bed that behaves like a liquid due to the free movement of the solid particles in the gas stream.
  • Indirect heating is particularly suitable for a dryer location with an existing energy carrier network, such as steam or thermal oil of a heat exchanger unit operatively connected to the exhaust gas of the biogas incinerator.
  • the heat input into the system takes place here by arranged in the convection drying system heater.
  • the heat energy required for evaporation is supplied to a stream of air by gas or oil burners. This hot air stream is then introduced into the chambers of the convection drying plant for heating.
  • Direct heating is also known, in which the approximately 450 ° C. hot exhaust gas (A) coming from the gas engine of a CHP is conducted into the exhaust gas mixing chamber of a belt or fluidized bed drying plant for sewage sludge after purification in an oxidation catalyst and mixed with preheated air.
  • A hot exhaust gas
  • P process air
  • Temperature and heat in the dryer are automatically controlled by sensors.
  • the moist, cooled to about 70 ° C air is withdrawn at the other end of the dryer in a known manner and passed through a wet scrubber.
  • the vapor ie air saturated with water vapor, which is produced during the drying of solids and ammonia (NH 3 ) formed during the drying process, is washed out and the further air cooled to about 55 ° C. is passed into a biofilter. There are still some bound odors.
  • the wastewater from the scrubber is ideally fed to the treatment plant whose sludge serve as feedstock in the belt or fluidized bed drying plant.
  • the use of oxidation catalysts to reduce, inter alia, the formaldehyde (CH 2 0) in the exhaust gas has the already described above rapid wear and the costs associated with the necessarily regular replacement of the catalyst costs to the detriment.
  • the present invention the object of the disadvantages of the prior art avoiding exhaust air purification process and - system for the substantial elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0), ammonia (NH 3 ) and the odor load from a correspondingly polluted exhaust stream of a biogas Incinerator to provide, which is introduced to avoid heat losses from the biogas combustion device coming directly into at least one chamber of a convection drying plant.
  • the term "elimination” the usual sum of all processes is understood which for the decrease in concentration of a substance in a mixture, here primarily of formaldehyde (CH 2 0), ammonia (NH 3 ) and the odor load in Contribute to the exhaust gas flow
  • the present invention in particular an exhaust gas purification method and system are provided, which in particular formaldehyde values of well below 10 mg / m 3 , based on 1 m 3 of original exhaust gas (undiluted), ensures Exhaust air purification method and by an exhaust gas purification system for eliminating in particular formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream of a biogas incinerator with the features of claim 1 or 12.
  • the exhaust air purification method according to the invention for the elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream (A) of a biogas incinerator is characterized by the fact that the exhaust stream (A) coming from the biogas incinerator directly, ie without the interposition of formaldehyde ( CH 2 0) eliminating devices such as oxidation catalysts or thermal afterburning, in at least one chamber of a convection drying plant introduced and as process air (P) by the convection drying plant forwarded and at the end as dryer exhaust air (T) from the convection drying plant is removable.
  • the dryer exhaust air (T) withdrawn from the convection drying plant is at least via a first gas scrubber designed as a wet scrubber, in which ammonia (NH 3 ) produced at least in the dryer exhaust air (T) during the drying process is preferably below the limit of 20 mg / m 3 is washed out - whereby the concentration value is lowered so that also the additional limit of TA air for the emission load with max.
  • a first gas scrubber designed as a wet scrubber
  • the introduction of the exhaust stream (A) coming from the biogas incinerator into the convection drying plant can take place in a chamber which at the same time constitutes a first drying chamber of the convection drying plant.
  • the exhaust stream (A) coming from the biogas incinerator into an exhaust mixing chamber of the convection drying plant, in which the exhaust gas (A) with air (AIR), which is usually too hot for the drying process, is preferably in the ratio 1 : 2 is mixed, so the resulting, about 33.33% exhaust gas (A) and about 66.66% air (AIR) containing process air (P) in the convection drying system for the passage is automatically controlled by sensors, in particular when the air (AIR) by means of waste heat of the combustion device and / or the exhaust gas (A) is preheated.
  • AIR air
  • P process air
  • the second gas purification system which is arranged downstream of the first gas purification system and likewise designed as a wet scrubber, is preferred for the elimination of formaldehyde (CH 2 O), preferably in a recirculation process, with potassium or sodium hydroxide dissolved in water (KOH or NaOH, especially 10-30 % solution, control operation: 10%) - hereinafter also referred to trivially as dilute potash or caustic soda solution - operated on the scrubber bottom and with dilute hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) in the exhaust air stream (T).
  • formaldehyde preferably in a recirculation process
  • KOH or NaOH potassium or sodium hydroxide dissolved in water
  • H 2 O 2 dilute hydrogen peroxide solution
  • H 2 O 2 hydrogen peroxide
  • KOH potassium hydroxide
  • reaction products Formed as reaction products are formic acid (scientific name: methanoic acid, structured formula: HCOOH, empirical formula: CH 2 O 2 ) and water (H 2 0).
  • the formic acid (CH 2 O 2 ) is neutralized by the dissolved potassium (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) at the scrubber bottom. This leads to the following reaction:
  • Potassium hydroxide as an alkaline medium is preferably used in agricultural biogas plants in the second gas purification plant, since the resulting potassium formate (Na) together with the dried feedstocks (fermentation residues etc.) are preferably utilized as fertilizer component and can satisfy part of the required potash requirement of the soils to be fertilized.
  • the second invention preferably operated in a closed circulation gas cleaning system can advantageously formaldehyde (CH 2 0) of significantly below 10 mg / m 3 , based on 1 m 3 of original engine exhaust gas (undiluted), can be achieved.
  • formaldehyde mainly volatile organic acids and mercaptans, etc.
  • the second gas purification plant additionally basic with a example 10-30% potassium or sodium hydroxide solution (KOH or NaOH) are operated, which advantageously removes or binds up to 90% and more of the odors from the exhaust air stream (T).
  • the present invention also relates to an exhaust air purification system for carrying out the exhaust air purification method described above for the elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream (A) of a biogas incinerator.
  • the exhaust air purification system comprises according to the invention at least means with which the exhaust stream (A) coming from the biogas incinerator directly into a chamber of a belt drying plant and as process air (P) by the belt drying plant forwarded and at the end as dryer exhaust air (T) is removable; wherein the dryer exhaust air (T) at least over a first, designed as a wet scrubber gas purification plant is feasible, in which at least in the dryer exhaust air (T) during the drying process ammonia (NH 3 ) is washed out, as well as at least a second, also designed as a wet scrubber gas purification system is feasible, in which in the dryer exhaust air (T) at least containing, originating from the exhaust gas (A) formaldehyde (CH 2 0) is leachable.
  • Advantageous embodiments and further developments of the exhaust air purification system which can be used individually or in combination with one another, are the subject of the dependent claims 13 to 16.
  • FIG. 1 shows the flow diagram of an exhaust air purification process for the elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream (A) of a biogas incinerator, such as this can be constructed, for example, in the immediate vicinity of an agricultural fermentation plant; and
  • Fig. 2 shows the flow diagram of an exhaust air purification process for the elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream (A) of a digester combustion device, as this example, can be erected in the immediate vicinity of a municipal sewage treatment plant.
  • Fig. 1 shows the flow diagram of an exhaust air purification process for the elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream A of a biogas incinerator 10, as this may preferably be constructed in the immediate vicinity of an agricultural fermentation plant.
  • the belt drying 20 in addition to the primary drying of digestate from the agricultural fermentation plant and an advantageous temperature sink for the exhaust gas A of the biogas combustion device 10, without which the exhaust gas A could not be fed to a trained as a wet scrubber gas purification plant, since about 450 ° C hot exhaust A vaporizes the scrubber water and any chemicals dissolved in it, quickly disabling the wet scrubber.
  • the dryer exhaust air T in which the exhaust gas A from the biogas combustion device 10 is represented by about one third (mixture of 2/3 ambient air (AIR - fed via a supply line 70) and 1/3 exhaust gas) is in the digestate drying in the absence of Access to a fresh water source and service water in rural areas preferably led directly into a first, designed as a wet scrubber gas cleaning plant 40, which with dilute, preferably 10-30% (standard rate: 10%), sulfuric acid (H 2 SO 4 - supplied via a supply line 71) is operated in a closed recirculation process, wherein gaseous pollutant components such as ammonia (NH 3 ) are washed out of the dryer exhaust air T.
  • a wet scrubber gas cleaning plant 40 which with dilute, preferably 10-30% (standard rate: 10%)
  • sulfuric acid H 2 SO 4 - supplied via a supply line 71
  • the coming of the digester gas combustion device 10 exhaust stream A is again directly, ie without the interposition of currently in the biogas industry usual formaldehyde (CH 2 0) eliminating facilities such as either fast-burning oxidation catalysts or expensive TNV plants, preferably a belt drying plant 20 trained convection drying plant fed, in which mainly the sewage sludge, as they are essential for the production of digester gas for a digester combustion device 10, are dried to be used, for example, as a substitute fuel in industrial plants such as cement plants or waste incineration plants.
  • CH 2 0 formaldehyde
  • the strip drying plant 20 associated with the digester gas combustion device 10 can thus be heated directly with the exhaust gas flow A from the digester gas combustion device 10 (so-called direct heating).
  • the belt drying 20 in addition to the primary drying of the sewage sludge from the municipal sewage treatment plant also represents an advantageous temperature sink for the exhaust gas A of the digester combustion device 10 without which the exhaust gas A could not be supplied to a trained as wet scrubber gas purification plant, since about 450 ° C hot exhaust gas A vaporizes the water of the scrubber, along with any chemicals dissolved in it, and would disable the scrubber after a few minutes.
  • the dryer exhaust air T in which the exhaust gas A from the Faulgas combustion device 10 is represented by about one third (mixture of 2/3 ambient air (AIR - supplied via the supply line 70) and 1/3 exhaust) is in the sewage sludge drying, which adjacent usually the access to fresh water sources and service water disposal is unproblematic, preferably first via a vapor condensation system 30 and then via a first, designed as a wet scrubber gas purification system 40, in which the dryer exhaust air T at about 60 ° C after condensation in the vapor condensation plant 30 enters.
  • AIR ambient air
  • the first gas cleaning system 40 of an exhaust air purification process or system 1 for municipal biogas combustion equipment without addition of chemicals only with water which is supplied via a feed line 72 and discharged via a discharge line 73, in be operated in an open cycle process, whereby gaseous pollutant components such as ammonia (NH 3 ), but also the dust particles typical in sewage sludge drying in the dryer exhaust air T are washed out.
  • gaseous pollutant components such as ammonia (NH 3 )
  • NH 3 ammonia
  • KOH or NaOH - fed via a supply line 75 potassium or sodium hydroxide
  • H 2 O 2 hydrogen peroxide solution
  • gas cleaning system 50 additionally basic with an example 10-30% potassium or sodium hydroxide (KOH or NaOH), which advantageously removes or binds up to 90% or more of the odorous substances (predominantly volatile organic acids and mercaptans, etc.) from the exhaust air flow T.
  • KOH or NaOH potassium or sodium hydroxide
  • the potassium (KOH) or sodium hydroxide solution (NaOH) as well as the hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) can be introduced into the exhaust air flow T via a distributor system 64 arranged in the gas purification system 50.
  • a distributor system 64 arranged in the gas purification system 50.
  • hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) dissolved in water in particular is introduced into the dryer exhaust air flow T between the first 40 and the second 50 gas purification system via a supply means or a supply line 74 that a reaction time of the hydrogen peroxide ( H 2 O 2) with as formaldehyde (CH 2 0) from the dryer air flow T of at least one, preferably remains of two seconds before the exhaust air stream T reaches the second gas cleaning plant 50th
  • Both the first 40 and the second 50 designed as wet scrubbers Gastherapies- aläge preferably operate on the countercurrent principle.
  • the exhaust air T to be cleaned is blown into the lower part of the column 62 of the scrubber 40, 50 and at the same time sprayed from above via a distributor system 64 with the particular detergent indicated.
  • the exchange of exhaust air T and detergent takes place on approximately in the middle of the column 62 arranged packing 63.
  • an exhaust air cleaning system 1 has proven, which comprises at least means with which the exhaust stream A from the biogas incinerator 10 coming directly into a chamber 21 preferably designed as a belt dryer convection dryer 20 and introduced as process air P through the Convection drying plant 20 forwarded and at the end as a dryer exhaust T is deductible; wherein the dryer exhaust air T at least over a first, designed as a wet scrubber gas purification system 40 is feasible, in which at least in the dryer exhaust air T produced during the drying process ammonia (NH 3 ) is washable, and at least a second, also designed as a wet scrubber gas purification system 50 is feasible , in which in the dryer exhaust air T at least containing, originating from the exhaust gas A formaldehyde (CH 2 0) is leachable.
  • a first, designed as a wet scrubber gas purification system 40 is feasible, in which at least in the dryer exhaust air T produced during the drying process ammonia (NH 3 ) is washable, and at least a second, also
  • the means not shown in detail for the initiation, forwarding and / or withdrawal of the exhaust stream A, the process air P and / or the dryer exhaust T are composed in particular of known per se exhaust stacks, air ducts, flaps and / or blower.
  • the belt drying plant 20 which is preferably used, may include a first drying chamber and / or an exhaust mixing chamber for mixing the process air P from the exhaust gas A and a, preferably preheated, air AIR.
  • pre-store the first gas purification device 40 a vapor condensation system 30 It may also be expedient to pre-store the first gas purification device 40 a vapor condensation system 30.
  • Gastherapiesstrom means 74 for supplying dissolved in water hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and / or potassium (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) in the dryer exhaust air stream (T ).
  • an exhaust air cleaning system 1 should also be 100% neutral in odor
  • the air to be cleaned T is first moistened and in the bottom layer of the filling 81 of the biofilter 80 blown.
  • the exhaust air T to be cleaned is then passed through a biologically active medium 82, which consists of bark, active compost and other ingredients, which are leased for the specific application.
  • the aim of this biological filter is to retain the last particles and aerosols contained in the dryer exhaust air T, while the biologically active substances are adsorbed in the air, so that primarily clean air R leaves the biofilter unit 80.
  • the odor-laden substances retained therein are biologically converted to carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O).
  • the present invention is also suitable for use with belt and / or fluidized-bed drying systems for applications other than those mentioned above, in particular in connection with belt drying systems etc. for wood chips, industrial sludges or the like.
  • TNV Thermal afterburning
  • SO 2 sulfur dioxide
  • NO x nitrogen oxides
  • other impurities in the exhaust gases A from the biogas or digester combustion device wear very quickly and become ineffective to be able to do without.
  • gas cleaning system 50 equipped exhaust air purification systems 1 for performing a waste-air purification process for elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream A of a biogas internal combustion engine 10 are also characterized advantageously by a long life and high reliability.
  • the chemicals used and with the use of potassium can be used hydroxide in the second scrubber stage to potassium formate (CHO 2 K) converted formaldehyde (CH 2 0) as the gas purification, in particular as fertilizer in agriculture, so that therefore a highly environmentally sound as well as economical exhaust air purification method and system 1 is provided with the present invention.

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Abstract

The invention relates to a waste air purification method and system (1) for eliminating especially formaldehyde (CH2O) from a correspondingly loaded waste gas flow (A) from a biogas combustion device (10), wherein the waste gas flow (A) from the biogas combustion device (10) is introduced directly into a chamber (21) of a convection drying installation (20), recirculated as process air (P) through the convection drying installation (20), and removed at the end as drier waste air (T). The drier waste air (T) is guided at least via a first gas purification installation (40) embodied as a wet washer, in which ammonia (NH3) created during the drying process, at least in the drier waste air (T), is washed out, and the drier waste air is then guided via a second gas purification installation (50) also embodied as a wet washer, in which formaldehyde (CH2O) from the waste gas (A), at least contained in the drier waste air (T), is washed out. The invention advantageously enables the elimination of conventional waste gas cleaning methods such as so-called "thermal post-combustion" (TPC) in very expensive TPC installations or "catalytic waste gas purification" in so-called oxidation catalysts, which wear out very rapidly and are ineffective as a result of pollutant gases such as sulphur dioxide (SO2), nitrogen oxide (NOx) and other impurities in the waste gases (A) from the biogas or digester gas combustion device.

Description

Abluftreinigungsverfahren und -System zur Elimination insbesondere von Formaldehyd aus einem entsprechend belasteten Abgasstrom  Exhaust air purification method and system for eliminating in particular formaldehyde from a correspondingly polluted exhaust gas flow
einer Biogas-Verbrennungseinrichtung  a biogas incinerator
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abluftreinigungsverfahren und -System zur Elimination insbesondere von Formaldehyd aus einem entsprechend belasteten Abgasstrom einer Biogas- Verbrennungseinrichtung. The present invention relates to an exhaust air purification method and system for the elimination in particular of formaldehyde from a correspondingly polluted exhaust gas stream of a biogas incinerator.
Biogas ist ein brennbares Gas, das durch Vergärung von Biomasse in Biogasanlagen hergestellt und zur Erzeugung von Bioenergie verwendet wird. Als Ausgangsstoffe für die technische Produktion von Roh-Biogas eignen sich insbesondere: Biogas is a combustible gas produced by fermenting biomass in biogas plants and used to produce bioenergy. Suitable starting materials for the technical production of raw biogas are in particular:
- vergärbare, biomassehaltige Reststoffe wie Klärschlamm, Bioabfall oder Speisereste; - fermentable, biomass-containing residues such as sewage sludge, biowaste or leftovers;
- Wirtschaftsdünger (Gülle, Mist); - manure (manure, manure);
- bislang wirtschaftlich ungenutzte Pflanzen bzw. Pflanzenteile (z. B. Zwischenfrüchte, Pflanzenreste, etc.); sowie  - hitherto economically unused plants or plant parts (eg catch crops, plant residues, etc.); such as
- gezielt angebaute Energiepflanzen (Nachwachsende Rohstoffe wie insbesondere Mais, Getreide, Gras, Klee etc.).  - Targeted energy crops (Renewable resources such as corn, cereals, grass, clover, etc.).
Mit Ausnahme der zuletzt genannten Möglichkeit handelt es sich dabei - abgesehen von Transport- und sonstigen Nebenkosten - um prinzipiell kostenlose Ausgangsstoffe.  With the exception of the latter option, apart from transport and other ancillary costs, these are basically free starting materials.
Roh-Biogas ist vor dessen Aufbereitung eine wassergesättigte Gasmischung mit den Hauptkomponenten Methan (Summenformel: CH4) mit durchschnittlich 60 %; Kohlendioxid (Summenformel: CO2) mit durchschnittlich 35 % und dampfförmiges Wasser (Summenformel: H20) mit durchschnittlich 3,1 % Anteil an der Gaszusammenset- zung. In Spuren sind meist auch Stickstoff (Summenformel: N2) mit durchschnittlich 1 %; Sauerstoff (Summenformel: O2) mit durchschnittlich 0,3 %; Wasserstoff (Summenformel: H2) mit durchschnittlich weniger als 1%; Ammoniak (Summenformel: NH3) mit durchschnittlich 700 mg/m3 und Schwefelwasserstoff (Summenformel: H2S) mit durchschnittlich 500 mg/m3 Anteil an der Gaszusammensetzung enthalten. Ebenso wie Biogas entstehen Deponiegas und Klärgas bei der als Vergärung oder Faulung bezeichneten anaeroben Zersetzung von organischem Material. Daher werden diese Gase gelegentlich auch nach ihrer Herkunft unter den Begriffen Faulgas oder Biogas zusammengefasst - wobei beide Begriffe im Folgenden synonym Verwendung fin- den. Raw biogas before its preparation is a water-saturated gas mixture with the main components methane (empirical formula: CH 4 ) with an average of 60%; Carbon dioxide (molecular formula: CO 2 ) with an average of 35% and vaporous water (empirical formula: H 2 0) with an average of 3.1% share of the gas composition. Most traces of nitrogen are also present (empirical formula: N 2 ) with an average of 1%; Oxygen (empirical formula: O 2 ) averaging 0.3%; Hydrogen (empirical formula: H 2 ) averaging less than 1%; Ammonia (empirical formula: NH 3 ) with an average of 700 mg / m 3 and hydrogen sulfide (empirical formula: H 2 S) with an average of 500 mg / m 3 share of the gas composition. Just like biogas, landfill gas and sewage gas are produced during the anaerobic decomposition of organic material called fermentation or digestion. Therefore, these gases are occasionally summarized according to their origin under the terms biogas or biogas - both terms are used synonymously below.
Für die Verwertung des Biogases ist der - abhängig von den verwendeten Ausgangsstoffen und der Betriebsweise der Biogasanlage - zwischen 45 % und 70 % enthaltene Anteil an Methan (CH4) am wertvollsten, da er, als oxidierbare Verbindung, bei der Verbren- nung Energie freisetzt. Je höher dessen Anteil ist, desto energiereicher ist das Gas. Nicht nutzbar sind das Kohlendioxid (CO2) und der Wasserdampf. Im Roh-Biogas störend sind vor allem Schwefelwasserstoff (H2S) und Ammoniak (NH3). Sie werden bei der Biogasaufbereitung vor der Verbrennung gewöhnlich entfernt, um Korrosion in Motoren, Turbinen und nachgeschalteten Komponenten wie Wärmetauscher, Katalysatoren oder Schalldämpfer etc. zu verhindern. For the utilization of the biogas, the proportion of methane (CH 4 ) contained between 45% and 70%, depending on the raw materials used and the mode of operation of the biogas plant, is the most valuable, since it releases energy during combustion as an oxidizable compound , The higher its proportion, the higher the energy of the gas. Not usable are the carbon dioxide (CO 2 ) and the water vapor. In the raw biogas disturbing are above all hydrogen sulfide (H 2 S) and ammonia (NH 3 ). They are usually removed during biogas upgrading prior to incineration to prevent corrosion in engines, turbines and downstream components such as heat exchangers, catalysts or mufflers, etc.
In Deutschland ist die Verbrennung aufbereiteter Biogase in Blockheizkraftwerken (BHKW) am häufigsten. Der Motor oder die Turbine eines BHKW treibt einen Generator an, der Elektrizität gewöhnlich zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz produziert. Dabei sichert das gegenwärtig in Deutschland geltende Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG 2009) eine gegenüber konventionellem Strom erhöhte und auf 20 Jahre garantierte Einspeisevergütung. In Germany, the incineration of processed biogas in combined heat and power plants (CHP) is the most common. The engine or turbine of a CHP drives a generator that usually produces electricity for supply to the public grid. The Renewable Energy Sources Act (EEG 2009) currently in force in Germany ensures a feed-in tariff that is higher than conventional electricity and guaranteed for 20 years.
Bei der Verbrennung von Biogas in Verbrennungseinrichtungen wie Gasmotoren oder Gasturbinen entsteht Formaldehyd (wissenschaftlicher Name: Methanal; strukturierte Formel: HCHO; Summenformel: CH20). Die gefundenen Werte bzw. Konzentrationen im Abgas liegen je nach Motorenhersteller, Motoreinstellung etc. zwischen 80 mg/m3 oder weniger bis ca. 300 mg/m3. Die Formaldehydkonzentrationen sind dabei abhängig vom Ladedruck, dem Verbrennungsluftverhältnis und dem Zündzeitpunkt. The combustion of biogas in incinerators such as gas engines or gas turbines produces formaldehyde (scientific name: methanal, structured formula: HCHO, empirical formula: CH 2 0). Depending on the engine manufacturer, engine settings, etc., the values or concentrations found in the exhaust gas are between 80 mg / m 3 or less and about 300 mg / m 3 . The formaldehyde concentrations are dependent on the boost pressure, the combustion air ratio and the ignition timing.
Formaldehyd entsteht im Brennraum sehr früh während der Verbrennung des Biogases in den kalten Bereichen der Flamme bei 400 K bis 800 K. Es ist das Ergebnis einer unvollständigen Oxidation des im Biogas mit durchschnittlich 60 % enthaltenen Methans und bildet sich insbesondere beim Verlöschen der Flammenfront an den Brennraumwänden und Spalten. Femer entsteht es im Abgastrakt an den heißen Komponenten der Abgasanlage während der Ventilüberschneidung. Formaldehyde occurs in the combustion chamber very early during combustion of the biogas in the cold areas of the flame at 400 K to 800 K. It is the result of incomplete oxidation of methane contained in the biogas with an average of 60% and forms in particular when extinguishing the flame front of the combustion chamber walls and columns. Furthermore, it arises in the exhaust tract on the hot components of the exhaust system during valve overlap.
Formaldehyd ist ein für den menschlichen Organismus schädliches Gas. Es führt bei Konzentrationen vom mehr 1 ppm (parts per million) zu Nasen-Rachen-Reizungen, bei 4 bis 5 ppm zu Tränenreiz, bei mehr als 20 ppm kommt es zu Augenbrennen und starkem Tränenfluss, Beschwerden beim Atmen und starkem Husten. Werte > 20 ppm gelten als gefährlich und können zu Lungenschäden führen. Weiterhin bestätigten durchgeführte Studien die krebserregende Wirkung von Formaldehyd. Formaldehyde is a harmful gas for the human body. At concentrations greater than 1 ppm (parts per million), it causes nasopharyngeal irritation, tear irritation at 4 to 5 ppm, and more than 20 ppm causes eye burning and heavy lacrimation, respiratory complaints and severe coughing. Values> 20 ppm are considered dangerous and can lead to lung damage. Furthermore, studies have confirmed the carcinogenic effects of formaldehyde.
Der deutsche Gesetzgeber hat deshalb beispielsweise in der Technischen Anleitung (TA) zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) den Grenzwert für Emissionen von Motoren oder technische Anlagen auf 60 mg/m3 im Abgas festgelegt. Etwa 75 % aller derzeitigen Anlagen erreichen diesen Wert ohne zusätzliche Maßnahmen nicht. The German legislator has therefore set the limit value for emissions from engines or technical systems to 60 mg / m 3 in the exhaust gas, for example in the Technical Instructions (TA) for Clean Air (TA Luft). About 75% of all current plants do not reach this level without additional measures.
Als Anreiz zur Senkung der Emissionen deutlich unter diesen Wert ist in dem EEG 2009 zusätzlich der sog.„Luftreinhaltebonus" in Höhe von 0,01 EUR/kWh el. für Biogasanlagen eingeführt worden, wenn sie nach dem in Deutschland geltenden Bundes- Immissionsschutzgesetz (BlmSchG) genehmigt wurden und einen Emissionswert von max. 40 mg/m3 Formaldehyd im Abgas durch Messungen eines unabhängigen und nach § 26 BlmSchG anerkannten Messinstituts dauerhaft nachweisen können (Beschluss der Länderarbeitsgemeinschaft Immissionsschutz (LAI) vom November 2008). Mittlerweile gilt diese Regelung auch für Biogasanlagen, die nicht nach BlmSchG genehmigungsbedürftig waren und nur über eine baurechtliche Genehmigung verfügen (zumeist Anlagen mit einer Leistung < 500 kW el.). As an incentive to reduce emissions well below this value, the so-called "Air Purification Bonus" amounting to EUR 0.01 / kWh el for biogas plants was also introduced in the EEG 2009, if it complies with the Federal Immission Control Act (BlmSchG ) and can permanently prove an emission value of max 40 mg / m 3 of formaldehyde in the exhaust gas by measurements of an independent measuring institute recognized by § 26 BlmSchG (decision of the Länder Arbeitsgemeinschaft Immissionsschutz (LAI) of November 2008) Biogas plants that did not require approval according to BlmSchG and only have a building permit (mostly plants with a capacity <500 kW el.).
Es ist bekannt, einen mit Formaldehyd belasteten, gewöhnlich etwa 450 °C heißen, Abgasstrom einer Biogas-Verbrennungseinrichtung mit verschiedenen technischen Nachrüstungsmaßnahmen reinigen zu können. Diese bekannten Reinigungssysteme werden un- mittelbar an der Verbrennungseinrichtung im Abgastrakt installiert und ziehen zum Teil erhebliche Zusatzinvestitionen nach sich. It is known to be able to clean a formaldehyde-loaded, usually about 450 ° C hot, exhaust gas stream of a biogas incinerator with various technical retrofitting measures. These known cleaning systems are installed directly on the incinerator in the exhaust system and sometimes entail considerable additional investments.
So kommen als Reinigungsverfahren für das etwa 450 °C heiße Abgas bislang gewöhnlich entweder das der sog.„Thermischen Nachverbrennung (TNV)" in sehr teuren TNV- Anlagen oder das der „katalytischen Abgasreinigung" in sogenannten Oxidations- Katalysatoren zum Einsatz, wobei letztere aufgrund der Unreinheit der Motorabgase (insbesondere Schadgase wie Schwefeldioxid (Summenformel SO2) und Stickoxide (Abkürzung: ΝΟχ)) sehr schnell verschleißen und unwirksam werden. Beim kumulativen Einsatz von Aktivkohlefiltern zum Zwecke der Abgasentschwefelung vor dem Oxidations- Katalysator muss der Abgasstrom zunächst auf Temperaturen unter 40 °C abgekühlt werden, um das Filter nicht zu verbrennen - dazu werden meist elektrisch betriebene Luftkühler mit hohem Stromverbrauch eingesetzt. So come as a cleaning method for about 450 ° C hot exhaust usually either the so-called. "Thermal afterburning (TNV)" in very expensive TNV plants or the "catalytic exhaust gas purification" in so-called oxidation Catalysts are used, the latter due to the impurity of the engine exhaust gases (especially noxious gases such as sulfur dioxide (empirical formula SO 2 ) and nitrogen oxides (abbreviation: ΝΟχ)) wear out very quickly and become ineffective. In the cumulative use of activated carbon filters for the purpose of exhaust gas desulfurization before the oxidation catalyst, the exhaust gas flow must first be cooled to temperatures below 40 ° C in order not to burn the filter - this is usually used electrically operated air cooler with high power consumption.
Neben der garantierten Einspeisevergütung für aus erneuerbaren Energien erzeugtem Strom ist im EEG 2009 auch ein Bonus für Kraftwärmekopplungen (KWK), also für die zusätzliche Nutzung der Abwärme einer Biogas-Verbrennungseinrichtung, festgelegt, so dass durch den Verkauf der Wärme und den KWK-Bonus zusätzliche Erträge generiert werden können. Bisher wird jedoch bei den meisten, insbesondere landwirtschaftlichen, Biogasanlagen mangels Wärmebedarf vor Ort nur ein geringer Teil der Wärme genutzt. Dabei könnte die Abwärme effektiv zur Trocknung insbesondere von Gärresten, Holzspänen, Klärschlämmen und/oder dergleichen mehr in sogenannten Konvektionstrock- nungsanlagen wie insbesondere Band- oder Wirbelschichttrocknungsanlagen genutzt werden, die das Einsatzgut in einem kontinuierlichen Trocknungsverfahren zu Trockengut umwandeln, das thermisch verwertbar oder landwirtschaftlich als Dünger nutzbar ist. In addition to the guaranteed feed-in tariff for electricity generated from renewable energies, the EEG 2009 also sets a bonus for combined heat and power (CHP), ie for the additional use of the waste heat of a biogas incinerator, so that the sale of the heat and the CHP bonus will generate additional heat Income can be generated. So far, however, only a small part of the heat is used in most, especially agricultural, biogas plants for lack of heat demand on site. In this case, the waste heat could be used effectively for drying, in particular, fermentation residues, wood chips, sewage sludge and / or the like in so-called convection drying plants, in particular belt or fluidized bed drying plants, which convert the feed into dry matter in a continuous drying process, which can be used thermally or agriculturally Fertilizer is usable.
In einer typischen Bandtrocknungsanlage wird das zu trocknende Gut im Einlaufteil mittels einer, ggf. speziellen, Aufgabevorrichtung als möglichst gleichmäßiges Haufwerk auf ein Trocknerband aufgegeben. Nach der Verteilung auf das Transportband wird das Einsatzgut schonend und statisch weitertransportiert. Durch Vermeidung von Reibung des Gutes wird sowohl die mechanische Abnutzung der Trocknungsanlage reduziert, als auch die Staubbildung minimiert und somit Explosionsgefahr gebannt. Die Trocknungszone ist vorzugsweise in einzelne Trocknungskammern aufgeteilt, welche mit warmer Trocknungsluft (100 °C - 140 °C) durchströmt werden. Ein modularer Aufbau in Kammern ermöglicht die einfache Kapazitätserweiterung durch Einfügen zusätzlicher Trock- nungskammern. Die im Trockner aufgefeuchtete Luft wird mittels eines Abluftgebläses aus dem Trockner abgezogen und in einer ersten bekannten Ausgestaltung beispielsweise durch eine Reihe von Wärmetauschern geführt: der Erste senkt die Temperatur der Trocknungsluft, in der zweiten Stufe, dem Kondensator, wird die Luft weiter abgekühlt und dadurch die Brüden auskondensiert. Anschließend wird in der dritten Stufe die Umluft wieder angewärmt. Ein solches System ermöglicht eine weitgehende Wiederverwendung der Trocknerabluft, sowie eine Reduzierung des Energiebedarfs durch interne Wärmerückgewinnung. In a typical belt drying plant, the material to be dried in the inlet part by means of a, possibly special, feeding device is given as uniform as possible heap on a dryer belt. After being distributed on the conveyor belt, the material to be used is transported gently and statically. By avoiding friction of the material, both the mechanical wear of the drying plant is reduced, and minimizes the formation of dust and thus avoids the risk of explosion. The drying zone is preferably divided into individual drying chambers, which are flowed through with warm drying air (100 ° C - 140 ° C). A modular design in chambers enables easy capacity expansion by inserting additional drying chambers. The humidified in the dryer air is withdrawn by means of an exhaust fan from the dryer and performed in a first known embodiment, for example by a series of heat exchangers: the first lowers the temperature of the drying air, in the second stage, the condenser, the air is further cooled and characterized the vapors condensed out. Subsequently, in the third stage, the circulating air reheated. Such a system allows extensive reuse the dryer exhaust air, as well as a reduction of the energy requirement by internal heat recovery.
In einer typischen Wirbelschichttrocknungsanlage wird das zu trocknende Gut gewöhn- lieh auf ein perforiertes Blech - dem sogenannten Anströmboden - aufgeschüttet und mit warmer Trocknungsluft oder vergleichbarem Heißgas gegen die Schwerkraft durchströmt. Die Gasgeschwindigkeit wird so gewählt, dass Teilchen des Guts zwar hochgehoben, aber nicht ausgetragen werden. Dadurch entsteht eine Wirbelschicht, die sich wegen der freien Bewegung der Feststoffteilchen im Gasstrom wie eine Flüssigkeit verhält. In a typical fluidized-bed drying plant, the material to be dried is usually heaped up on a perforated sheet - the so-called inflow base - and flowed through with warm drying air or comparable hot gas against the force of gravity. The gas velocity is chosen so that particles of the material are indeed lifted, but not discharged. This creates a fluidized bed that behaves like a liquid due to the free movement of the solid particles in the gas stream.
Es ist bekannt, derartige Konvektionstrocknungsanlagen indirekt und/oder direkt zu beheizen. It is known to heat such Konvektionstrocknungsanlagen indirectly and / or directly.
Die indirekte Beheizung bietet sich vor allem für einen Trocknerstandort mit vorhande- nem Energieträgernetz, wie Dampf oder Thermoöl einer mit dem Abgas der Biogas- Verbrennungseinrichtung in Wirkverbindung stehenden Wärmetauschereinheit, an. Der Wärmeeintrag in das System erfolgt hier durch in der Konvektionstrocknungsanlage angeordnete Heizregister. Bei der direkten Beheizung wird die zur Verdampfung notwendige Wärmeenergie durch Gas- bzw. Ölbrenner einem Luftstrom zugeführt. Dieser Warmluftstrom wird dann in die Kammern der Konvektionstrocknungsanlage zur Beheizung eingebracht. Indirect heating is particularly suitable for a dryer location with an existing energy carrier network, such as steam or thermal oil of a heat exchanger unit operatively connected to the exhaust gas of the biogas incinerator. The heat input into the system takes place here by arranged in the convection drying system heater. In the case of direct heating, the heat energy required for evaporation is supplied to a stream of air by gas or oil burners. This hot air stream is then introduced into the chambers of the convection drying plant for heating.
Es ist auch eine Direktbeheizung bekannt, bei der das aus dem Gasmotor eines BHKW kommende etwa 450 °C heiße Abgas (A) nach Reinigung in einem Oxidations- Katalysator in die Abgasmischkammer einer Band- oder Wirbelschichttrocknungsanlage für Klärschlämme geführt und mit vorgewärmter Luft vermischt wird. Die Weiterleitung dieser auf 300 °C temperierten Luft in eine Kammer des Trockners ergibt schließlich eine Prozessluft (P) für den Durchlauf durch den Trockner von 100 °C bis 140 °C. Temperatur und Wärmezufuhr im Trockner werden durch Sensoren automatisch geregelt. Die feuchte, auf etwa 70 °C abgekühlte Luft wird am anderen Ende des Trockners in bekannter Weise abgezogen und über einen Nasswäscher geführt. Dabei werden der Brüden, d.h. mit Wasserdampf gesättigte Luft, die beim Trocknen von Feststoffen entsteht und während des Trocknungsprozess entstehendes Ammoniak (NH3) ausgewaschen und die wei- ter, auf etwa 55 °C, abgekühlte Luft in einen Biofilter geführt. Dort werden noch enthal- tende Geruchsstoffe gebunden. Das Abwasser aus dem Wäscher wird idealer Weise der Kläranlage zugeführt, deren Schlämme als Einsatzgut in der Band- bzw. Wirbelschichttrocknungsanlage dienen. Der Rückgriff auf Oxidations-Katalysatoren zur Reduzierung u.a. des Formaldehyds (CH20) im Abgas hat jedoch den bereits oben beschrieben schnel- len Verschleiß und die mit dem notwendigerweise regelmäßigen Austausch der Katalysatoren verbundenen Kosten zum Nachteil. Direct heating is also known, in which the approximately 450 ° C. hot exhaust gas (A) coming from the gas engine of a CHP is conducted into the exhaust gas mixing chamber of a belt or fluidized bed drying plant for sewage sludge after purification in an oxidation catalyst and mixed with preheated air. The forwarding of this heated to 300 ° C air in a chamber of the dryer finally gives a process air (P) for the passage through the dryer of 100 ° C to 140 ° C. Temperature and heat in the dryer are automatically controlled by sensors. The moist, cooled to about 70 ° C air is withdrawn at the other end of the dryer in a known manner and passed through a wet scrubber. In the process, the vapor, ie air saturated with water vapor, which is produced during the drying of solids and ammonia (NH 3 ) formed during the drying process, is washed out and the further air cooled to about 55 ° C. is passed into a biofilter. There are still some bound odors. The wastewater from the scrubber is ideally fed to the treatment plant whose sludge serve as feedstock in the belt or fluidized bed drying plant. The use of oxidation catalysts to reduce, inter alia, the formaldehyde (CH 2 0) in the exhaust gas has the already described above rapid wear and the costs associated with the necessarily regular replacement of the catalyst costs to the detriment.
Schließlich ist in einem direkt mit Abgasen aus einer Biogas-Verbrennungseinrichtung beheiztem Klärschlamm- oder Gärreste-Konvektionstrockner neben den Schadgasen Formaldehyd (CH20) und Ammoniak (NH3) zusätzlich mit erheblich geruchsbeladener Abluft zu rechnen. Besonders bei nicht ausgefaulten Klärschlämmen ist diese Geruchsfracht oft so groß, dass mit einem lediglich nachgeschalteten Biofilter der in Deutschland geltende Grenzwert von 500 Geruchseinheiten (GE) nicht erreichbar ist. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein die Nachteile des Standes der Technik vermeidendes Abluftreinigungsverfahren sowie - System zur weitgehenden Elimination insbesondere von Formaldehyd (CH20), Ammoniak (NH3) und der Geruchsfracht aus einem entsprechend belasteten Abgasstrom einer Biogas-Verbrennungseinrichtung bereitzustellen, welcher zur Vermeidung von Wärme- Verlusten aus der Biogas-Verbrennungseinrichtung kommend unmittelbar in wenigstens eine Kammer einer Konvektionstrocknungsanlage eingeleitet wird. Obwohl auch im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff„Elimination" die übliche Summe aller Vorgänge verstanden wird, welche zur Konzentrationsabnahme eines Stoffes in einem Gemisch, hier vornehmlich von Formaldehyd (CH20), Ammoniak (NH3) sowie der Geruchsfracht im Abgasstrom, beitragen, soll mit der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Abgasreinigungsverfahren nebst -system bereitgestellt werden, welches insbesondere Formaldehydwerte von deutlich unter 10 mg/m3, bezogen auf 1 m3 Original- Abgas (unverdünnt), sicher stellt. Diese Aufgabe wird durch ein Abluftreinigungsverfahren sowie durch ein Abgasreinigungssystem zur Elimination insbesondere von Formaldehyd (CH20) aus einem entsprechend belasteten Abgasstrom einer Biogas-Verbrennungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 12 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Das erfindungsgemäße Abluftreinigungsverfahren zur Elimination insbesondere von Formaldehyd (CH20) aus einem entsprechend belasteten Abgasstrom (A) einer Biogas- Verbrennungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, das der Abgasstrom (A) aus der Biogas-Verbrennungseinrichtung kommend unmittelbar, d.h. ohne Zwischenschaltung von Formaldehyd (CH20) eliminierenden Einrichtungen wie Oxidations-Katalysatoren oder thermischen Nachverbrennungsvorrichtungen, in wenigstens eine Kammer einer Konvektionstrocknungsanlage einleitbar und als Prozessluft (P) durch die Konvektionstrocknungsanlage weiterleitbar und am Ende als Trocknerabluft (T) aus der Konvektionstrocknungsanlage abziehbar ist. Finally, in addition to the noxious gases formaldehyde (CH 2 0) and ammonia (NH 3 ), exhaust air that is directly heated with exhaust gases from a biogas incinerator and sewage sludge or fermentation residue convection dryer can be expected to have considerably odorous exhaust air. Especially with non-rotted sewage sludge this odor load is often so great that with a merely downstream biofilter the limit value of 500 odor units (GE) valid in Germany can not be reached. On this basis, the present invention, the object of the disadvantages of the prior art avoiding exhaust air purification process and - system for the substantial elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0), ammonia (NH 3 ) and the odor load from a correspondingly polluted exhaust stream of a biogas Incinerator to provide, which is introduced to avoid heat losses from the biogas combustion device coming directly into at least one chamber of a convection drying plant. Although in the context of the present invention, the term "elimination" the usual sum of all processes is understood which for the decrease in concentration of a substance in a mixture, here primarily of formaldehyde (CH 2 0), ammonia (NH 3 ) and the odor load in Contribute to the exhaust gas flow, the present invention, in particular an exhaust gas purification method and system are provided, which in particular formaldehyde values of well below 10 mg / m 3 , based on 1 m 3 of original exhaust gas (undiluted), ensures Exhaust air purification method and by an exhaust gas purification system for eliminating in particular formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream of a biogas incinerator with the features of claim 1 or 12. Advantageous embodiments and further developments, which can be used individually or in combination with each other , are the subject of dependent claims. The exhaust air purification method according to the invention for the elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream (A) of a biogas incinerator is characterized by the fact that the exhaust stream (A) coming from the biogas incinerator directly, ie without the interposition of formaldehyde ( CH 2 0) eliminating devices such as oxidation catalysts or thermal afterburning, in at least one chamber of a convection drying plant introduced and as process air (P) by the convection drying plant forwarded and at the end as dryer exhaust air (T) from the convection drying plant is removable.
Die aus der Konvektionstrocknungsanlage abgezogene Trocknerabluft (T) wird erfindungsgemäß zumindest über eine erste, als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungsanlage, in welcher zumindest in der Trocknerabluft (T) während des Trocknungsprozess entstandenes Ammoniak (NH3) vorzugsweise bis unterhalb des in der TA Luft festgelegten Grenzwertes von 20 mg/m3 ausgewaschen wird - wobei der Konzentrationswert so weit abgesenkt wird, dass auch der zusätzliche Grenzwert der TA Luft für die Emissionsfracht mit max. 100 g/h einhalten wird -, sowie zumindest über eine zweite, ebenfalls als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungsanlage geführt, in welcher in der Trocknerabluft (T) zumindest enthaltendes, aus dem Abgas (A) stammendes Formaldehyd (CH20), das die Konvektionstrocknungsanlage ohne weitere Reaktionen durchläuft und auch die erste Gasreinigungsanlage gewöhnlich ohne wesentliche Reaktionen passiert, vorzugsweise bis zumindest unterhalb des durch die LAI festgelegten Grenzwertes von 40 mg/m3 bezogen auf 1 m3 Original-Abgas (unverdünnt) ausgewaschen bzw. oxidativ eliminiert wird. According to the invention, the dryer exhaust air (T) withdrawn from the convection drying plant is at least via a first gas scrubber designed as a wet scrubber, in which ammonia (NH 3 ) produced at least in the dryer exhaust air (T) during the drying process is preferably below the limit of 20 mg / m 3 is washed out - whereby the concentration value is lowered so that also the additional limit of TA air for the emission load with max. 100 g / h is maintained, and at least over a second, also designed as a wet scrubber gas purification system, in which in the dryer exhaust air (T) at least containing, from the exhaust gas (A) originating formaldehyde (CH 2 0), the convection drying plant without undergoes further reactions and also the first gas purification plant usually happens without significant reactions, preferably at least below the limit specified by the LAI of 40 mg / m 3 based on 1 m 3 of original exhaust gas (undiluted) washed out or oxidatively eliminated.
Die Einleitung des aus der Biogas-Verbrennungseinrichtung kommenden Abgasstromes (A) in die Konvektionstrocknungsanlage kann in eine Kammer erfolgen, welche zugleich eine erste Trockenkammer der Konvektionstrocknungsanlage darstellt. The introduction of the exhaust stream (A) coming from the biogas incinerator into the convection drying plant can take place in a chamber which at the same time constitutes a first drying chamber of the convection drying plant.
Alternativ oder kumulativ hierzu hat sich jedoch bewährt, den aus der Biogas- Verbrennungseinrichtung kommenden Abgasstrom (A) zunächst in eine Abgasmischkammer der Konvektionstrocknungsanlage einzuleiten, in welcher das gewöhnlich für den Trocknungsprozess zu heiße Abgas (A) mit Luft (AIR) vorzugsweise im Verhältnis 1 : 2 durchmischt wird, so dass die daraus resultierende, etwa 33,33 % Abgas (A) und etwa 66,66 % Luft (AIR) enthaltende Prozessluft (P) in der Konvektionstrocknungsanlage für den Durchlauf automatisch durch Sensoren regelbar ist, insbesondere wenn die Luft (AIR) mittels Abwärme der Verbrennungseinrichtung und/oder des Abgases (A) vorgewärmt wird. Alternatively or cumulatively, however, it has proven useful to first introduce the exhaust stream (A) coming from the biogas incinerator into an exhaust mixing chamber of the convection drying plant, in which the exhaust gas (A) with air (AIR), which is usually too hot for the drying process, is preferably in the ratio 1 : 2 is mixed, so the resulting, about 33.33% exhaust gas (A) and about 66.66% air (AIR) containing process air (P) in the convection drying system for the passage is automatically controlled by sensors, in particular when the air (AIR) by means of waste heat of the combustion device and / or the exhaust gas (A) is preheated.
Soweit die Durchführung eines Abluftreinigungsverfahrens nach der Erfindung gleichermaßen einfach auf Frischwasser zugreifen wie Abwasser einfach zu beseitigen gestattet - wie beispielsweise beim Bau der für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Systemkomponenten unweit einer Kläranlage - hat sich bewährt, die erste vornehmlich zum Auswaschen zumindest von Ammoniak (NH3) vorgesehene Gasreinigungsanlage mit Wasser wie insbesondere gereinigtem Abwasser aus dem Ablauf der Kläranlage, vorzugsweise in einem Durchlaufverfahren, zu betreiben. As far as the implementation of an exhaust air purification process according to the invention equally easy access to fresh water as waste water easy to eliminate allowed - as for example in the construction of the required for the implementation of the process system components near a sewage treatment plant - has proven itself, the first primarily for washing at least ammonia (NH 3 ) provided gas purification plant with water such as in particular purified wastewater from the flow of the sewage treatment plant, preferably in a continuous process to operate.
In diesem wie auch anderen Fällen kann sich auch bewähren, einer ersten Gasreinigungs- anläge eine Brüdenkondensationsanlage vorzuschalten, welche eine weitere Wärmerückgewinnung gestattet. In this case, as well as other cases, it may also prove useful to connect a vapor purification plant upstream of a first gas purification plant, which permits further heat recovery.
Alternativ zu einer mit Wasser betriebenen ersten Gasreinigungsanlage hat sich bewährt diese mit verdünnter, vorzugsweise 10-30 oder mitunter auch 37,5 %-iger (Regelbetrieb: 10 %), Schwefelsäure (Summenformel: H2SO4) zu betreiben, welche vorteilhaft in einem geschlossenen Umwälzverfahren betreibbar von einem ständigen Frischwasserzulauf unabhängig ist. As an alternative to a water-operated first gas purification plant, it has proven useful to operate with dilute, preferably 10-30 or sometimes 37.5% strength (regular operation: 10%), sulfuric acid (empirical formula: H 2 SO 4 ), which is advantageous in a closed circulating process is operable independent of a constant supply of fresh water.
Erfindungsgemäß bevorzugt wird die der ersten Gasreinigungsanlage nachgeordnete und ebenfalls als Nasswäscher ausgebildete zweite Gasreinigungsanlage vornehmlich zur Elimination von Formaldehyd (CH20), bevorzugt in einem Umwälzverfahren, mit in Wasser gelöstem Kalium- oder Natriumhydroxid (KOH bzw. NaOH; insb. 10-30 %-ige Lösung; Regelbetrieb: 10 %) - im Folgenden auch trivial als verdünnte Kali- oder Natronlauge bezeichnet - auf dem Wäscherboden und mit verdünnter Wasserstoffperoxidlö- sung (H2O2) im Abluftstrom (T) betrieben. According to the invention, the second gas purification system, which is arranged downstream of the first gas purification system and likewise designed as a wet scrubber, is preferred for the elimination of formaldehyde (CH 2 O), preferably in a recirculation process, with potassium or sodium hydroxide dissolved in water (KOH or NaOH, especially 10-30 % solution, control operation: 10%) - hereinafter also referred to trivially as dilute potash or caustic soda solution - operated on the scrubber bottom and with dilute hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) in the exhaust air stream (T).
Insbesondere haben sich Mittel zum Zuführen von in Wasser gelöstem, vorzugsweise 5- 10 %-igem, Wasserstoffperoxid (H2O2) und ggf. weiterer Chemikalien wie insbesondere Natrium- (NaOH) oder Kaliumhydroxid (KOH) in den Trockner- Abluftstrom (T) be- währt, welche zwischen der ersten und der zweiten Gasreinigungsanlage vorzugsweise dergestalt angeordnet sind, dass eine Reaktionszeit des Wasserstoffperoxid (H2O2) mit dem Formaldehyd (CH20) im Trockner- Abluftstrom (T) von wenigsten einer, vorzugsweise von zwei, Sekunden verbleibt, bevor der Abluftstrom (T) die zweite Gasreinigungsanlage erreicht. In particular, means for supplying dissolved in water, preferably 5-10%, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and optionally other chemicals such as in particular sodium (NaOH) or potassium hydroxide (KOH) in the dryer exhaust air stream (T. ), which preferably between the first and the second gas cleaning system arranged such that a reaction time of the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) with the formaldehyde (CH 2 0) in the dryer exhaust air stream (T) of at least one, preferably two, seconds remains before the exhaust air stream (T), the second gas purification system reached.
Dabei kommt es zu folgender chemischer Reaktion des Formaldehyds (CH20) in der Trocknerabluft (T) mit dem eingesprühten, wässrigen Wasserstoffperoxid (H2O2): This results in the following chemical reaction of formaldehyde (CH 2 0) in the dryer exhaust air (T) with the sprayed, aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ):
HCHO + H202 => HCOOH + H20 HCHO + H 2 O 2 => HCOOH + H 2 O
Als Reaktionsprodukte entstehen Ameisensäure (wiss. Name: Methansäure; strukturierte Formel: HCOOH; Summenformel: CH2O2) und Wasser (H20). Die Ameisensäure (CH2O2) wird durch das gelöste Kalium- (KOH) oder Natriumhydroxid (NaOH) am Wäscherboden neutralisiert. Dabei kommt es zu folgender Reaktion: Formed as reaction products are formic acid (scientific name: methanoic acid, structured formula: HCOOH, empirical formula: CH 2 O 2 ) and water (H 2 0). The formic acid (CH 2 O 2 ) is neutralized by the dissolved potassium (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) at the scrubber bottom. This leads to the following reaction:
HCOOH + KOH => CHOOK + H20 beziehungsweise: HCOOH + NaOH => CHOONa + H20 HCOOH + KOH => CHOOK + H 2 0 or: HCOOH + NaOH => CHOONa + H 2 0
Dabei entstehen Wasser (H20) und Kalium- oder Natriumformiat (strukturierte Formel: CHOOK bzw. Na; Summenformel: CHO2K bzw. Na). Vorzugsweise verwendet man bei landwirtschaftlichen Biogasanlagen in der zweiten Gasreinigungsanlage Kalilauge als alkalisches Medium, da das entstehende Kaliumformiat (Na) zusammen mit den getrockneten Einsatzstoffen (Gärresten etc.) vorzugsweise als Düngerkomponente verwertet werden und einen Teil des nötigen Kalibedarfs der zu düngenden Böden befriedigen kann. This produces water (H 2 0) and potassium or sodium formate (structured formula: CHOOK or Na; empirical formula: CHO 2 K or Na). Potassium hydroxide as an alkaline medium is preferably used in agricultural biogas plants in the second gas purification plant, since the resulting potassium formate (Na) together with the dried feedstocks (fermentation residues etc.) are preferably utilized as fertilizer component and can satisfy part of the required potash requirement of the soils to be fertilized.
Mit der erfindungsgemäßen zweiten, vorzugsweise in einem geschlossenen Umwälzverfahren betriebenen, Gasreinigungsanlage können vorteilhaft Formaldehydwerte (CH20) von deutlich unter 10 mg/m3, bezogen auf 1 m3 Original-Motorenabgas (unverdünnt), erreicht werden. Zur weitgehenden, vorzugsweise zeitgleichen, Elimination der die erste Gasreinigungsanlage passierenden unangenehmen Geruchsfrachten (überwiegend flüchtige organische Säuren und Mercaptane etc.) aus der Trocknerabluft (T) kann die zweite Gasreinigungsanlage zusätzlich basisch mit einer beispielsweise 10-30 %-igen Kalium- oder Natrium- hydroxidlösung (KOH bzw. NaOH) betrieben werden, welche vorteilhaft bis zu 90 % und mehr der Geruchsstoffe aus dem Abluftstrom (T) entfernt bzw. bindet. With the second invention, preferably operated in a closed circulation gas cleaning system can advantageously formaldehyde (CH 2 0) of significantly below 10 mg / m 3 , based on 1 m 3 of original engine exhaust gas (undiluted), can be achieved. For extensive, preferably simultaneous, elimination of the first gas cleaning system passing unpleasant odor loads (mainly volatile organic acids and mercaptans, etc.) from the dryer exhaust air (T), the second gas purification plant additionally basic with a example 10-30% potassium or sodium hydroxide solution (KOH or NaOH) are operated, which advantageously removes or binds up to 90% and more of the odors from the exhaust air stream (T).
Soweit der Standort erfordert, dass die Durchführung des Abluftreinigungsverfahren nach der Erfindung zu 100 % geruchsneutral ausfallen soll hat sich schließlich bewährt, die Trocknerabluft (T) nach dem Durchtritt durch die zweite Gasreinigungsanlage noch durch eine Biofilteranlage zu führen, in dem noch restliche, etwa zu 10 % in der Trocknerabluft (T) vorhandene Geruchsstoffe (insbesondere geruchsbeladene Partikel und Aerosole) neutralisiert werden. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Abluftreinigungssystem zur Durchführung des zuvor beschriebenen Abluftreinigungsverfahrens zur Elimination insbesondere von Formaldehyd (CH20) aus einem entsprechend belasteten Abgasstrom (A) einer Biogas- Verbrennungseinrichtung. Das erfindungsgemäße Abluftreinigungssystem umfasst erfindungsgemäß zumindest Mittel, mit denen der Abgasstrom (A) aus der Biogas- Verbrennungseinrichtung kommend unmittelbar in eine Kammer einer Bandtrocknungsanlage einleitbar und als Prozessluft (P) durch die Bandtrocknungsanlage weiterleitbar und am Ende als Trocknerabluft (T) abziehbar ist; wobei die Trocknerabluft (T) zumindest über eine erste, als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungsanlage führbar ist, in welcher zumindest in der Trocknerabluft (T) während des Trocknungsprozess entstandenes Ammoniak (NH3) auswaschbar ist, sowie zumindest über eine zweite, ebenfalls als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungsanlage führbar ist, in welcher in der Trocknerabluft (T) zumindest enthaltendes, aus dem Abgas (A) stammendes Formaldehyd (CH20) auswaschbar ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des Abluftreinigungssystems, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 13 bis 16. As far as the location requires that the implementation of the exhaust air purification process according to the invention should turn out to be 100% odorless, it has finally proven to still lead the dryer exhaust air (T) after passing through the second gas purification plant by a biofilter, in the remaining, about 10% in the dryer exhaust air (T) existing odors (especially odorous particles and aerosols) are neutralized. The present invention also relates to an exhaust air purification system for carrying out the exhaust air purification method described above for the elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream (A) of a biogas incinerator. The exhaust air purification system according to the invention comprises according to the invention at least means with which the exhaust stream (A) coming from the biogas incinerator directly into a chamber of a belt drying plant and as process air (P) by the belt drying plant forwarded and at the end as dryer exhaust air (T) is removable; wherein the dryer exhaust air (T) at least over a first, designed as a wet scrubber gas purification plant is feasible, in which at least in the dryer exhaust air (T) during the drying process ammonia (NH 3 ) is washed out, as well as at least a second, also designed as a wet scrubber gas purification system is feasible, in which in the dryer exhaust air (T) at least containing, originating from the exhaust gas (A) formaldehyde (CH 2 0) is leachable. Advantageous embodiments and further developments of the exhaust air purification system, which can be used individually or in combination with one another, are the subject of the dependent claims 13 to 16.
Mit Realisierung der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft auf herkömmliche Abgas- reinigungsverfahren wie das der sog.„Thermischen Nachverbrennung (TNV)" in sehr teuren TNV- Anlagen oder das der„katalytischen Abgasreinigung" in sogenannten Oxida- tions-Katalysatoren, welche aufgrund von Schadgasen wie Schwefeldioxid (SO2), Stickoxide (ΝΟχ) und anderer Unreinheiten im Abgase (A) aus der Biogas- bzw. Faulgas- Verbrennungseinrichtung sehr schnell verschleißen und unwirksam werden, verzichtet werden. With implementation of the present invention can be advantageous to conventional exhaust gas cleaning method such as the so-called. "Thermal afterburning (TNV)" in very expensive TNV plants or the "catalytic exhaust gas purification" in so-called oxidation catalysts, which due to harmful gases such as sulfur dioxide (SO 2 ), nitrogen oxides (ΝΟχ) and other impurities in the exhaust gases (A) from the biogas or digester gas Combustion device wear out very quickly and become ineffective, be waived.
Zusätzliche Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft an Hand zweier Ausführungsbeispiele, auf welche die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, und in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Additional details and further advantages of the invention will be described hereinafter by way of example with reference to two embodiments, to which the present invention is not limited, and in conjunction with the accompanying drawings.
Darin zeigen schematisch: In it show schematically:
Fig. 1 das Fließdiagramm eines Abluftreinigungsverfahrens zur Elimination insbesondere von Formaldehyd (CH20) aus einem entsprechend belasteten Abgasstrom (A) einer Biogas-Verbrennungseinrichtung, wie diese beispielsweise in unmittelbarer Nachbarschaft einer landwirtschaftlichen Vergärungsanlage errichtet sein kann; und 1 shows the flow diagram of an exhaust air purification process for the elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream (A) of a biogas incinerator, such as this can be constructed, for example, in the immediate vicinity of an agricultural fermentation plant; and
Fig. 2 das Fließdiagramm eines Abluftreinigungsverfahrens zur Elimination insbesondere von Formaldehyd (CH20) aus einem entsprechend belastetem Abgasstrom (A) einer Faulgas-Verbrennungseinrichtung, wie diese beispielsweise in unmittelbarer Nachbarschaft einer kommunalen Kläranlage errichtet sein kann. Fig. 2 shows the flow diagram of an exhaust air purification process for the elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream (A) of a digester combustion device, as this example, can be erected in the immediate vicinity of a municipal sewage treatment plant.
Bei der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. In the following description of two preferred embodiments of the present invention, like reference characters designate like or similar components.
Fig. 1 zeigt das Fließdiagramm eines Abluftreinigungsverfahrens zur Elimination insbesondere von Formaldehyd (CH20) aus einem entsprechend belasteten Abgasstrom A einer Biogas-Verbrennungseinrichtung 10, wie diese vorzugsweise in unmittelbarer Nachbarschaft einer landwirtschaftlichen Vergärungsanlage errichtet sein kann. Dabei wird der aus der Biogas-Verbrennungseinrichtung 10 kommende Abgasstrom A unmittelbar, d.h. ohne Zwischenschaltung von in der Biogasbranche derzeit üblichen Formaldehyd (CH20) eliminierenden Einrichtungen wie nämlich entweder schnell verschleißende Oxidations-Katalysatoren oder teure TNV-Anlagen, einer vorzugsweise als Bandtrocknungsanlage 20 ausgebildeten Konvektionstrocknungsanlage zugeführt, in welcher vornehmlich die Gärreste, wie diese für die Erzeugung von Biogas für eine Biogas-Verbrennungseinrichtung 10 unumgänglich sind, getrocknet werden, um beispielsweise als Dünger in der Landwirtschaft genutzt zu werden. Die der Biogas-Verbrennungseinrichtung 10 zugeordnete Bandtrocknungsanlage 20 kann somit direkt mit dem Abgasstrom A aus der Biogas-Verbrennungseinrichtung 10 beheizt werden (sog. Direktbeheizung). Dabei stellt die Bandtrocknung 20 neben der vornehmlichen Trocknung der Gärreste aus der landwirtschaftlichen Vergärungsanlage auch eine vorteilhafte Temperatursenke für das Abgas A der Biogas-Verbrennungseinrichtung 10 dar, ohne welche das Abgas A gar nicht einer als Nasswäscher ausgebildeten Gasreinigungsanlage zugeführt werden könnte, da etwa 450 °C heißes Abgas A das Wasser des Wäschers nebst etwaiger darin gelöster Chemikalien verdampfen und so den Nasswäscher rasch außer Funktion setzen würde. Die Trocknerabluft T, in der das Abgas A aus der Biogas-Verbrennungseinrichtung 10 etwa mit einem Drittel vertreten ist (Mischung aus 2/3 Umgebungsluft (AIR - zugeführt über eine Zuführleitung 70) und 1/3 Abgas) wird bei der Gärrestetrocknung in Ermangelung des Zugriffs auf eine Frischwasserquelle und Brauchwasserentsorgung in ländlichen Gegenden vorzugsweise unmittelbar in eine erste, als Nasswäscher ausgebildete Gasrei- nigungsanlage 40 geführt, welche mit verdünnter, vorzugsweise 10-30 %-iger (Normalsatz: 10 %), Schwefelsäure (H2SO4 - zugeführt über eine Zuführleitung 71) in einem geschlossenen Umwälzprozess betrieben wird, wobei gasförmige Schadstoffkomponenten wie vornehmlich Ammoniak (NH3) aus der Trocknerabluft T ausgewaschen werden. Über das Abgas A aus der Verbrennungseinrichtung 10 in der Trocknerabluft T zusätzlich vorhandene Schadgase wie Stickoxide (NOx) und auch Formaldehyd (CH20) passieren dabei den schwefelsauen ersten Wäscher 40 und verbleiben als schädliche Abluftkomponenten in der Abluft T, die vor ihrem Eintritt in einen Biofilter 80 bzw. in die Atmosphäre noch zu eliminieren sind. Ebenso erfahren auch die Geruchsfrachten in der ersten Gasreinigungsanlage 40 noch keinerlei planmäßige Elimination. Fig. 2 zeigt das Fließdiagramm eines Abluftreinigungsverfahrens zur Elimination insbesondere von Formaldehyd (CH20) aus einem entsprechend belasteten Abgasstrom A ei- ner Faulgas-Verbrennungseinrichtung 10, wie diese beispielsweise in unmittelbarer Nachbarschaft einer kommunalen Kläranlage errichtet sein kann. Fig. 1 shows the flow diagram of an exhaust air purification process for the elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream A of a biogas incinerator 10, as this may preferably be constructed in the immediate vicinity of an agricultural fermentation plant. In this case, coming from the biogas incinerator 10 exhaust stream A directly, ie without the interposition of currently used in the biogas industry formaldehyde (CH 2 0) eliminating facilities such as either fast-burning oxidation catalysts or expensive TNV systems, preferably as a belt dryer 20th trained convection drying plant fed, in which mainly the digestate, as they are essential for the production of biogas for a biogas incinerator 10, are dried to be used for example as fertilizer in agriculture. The band dryer 20 associated with the biogas incinerator 10 can thus be heated directly with the exhaust stream A from the biogas incinerator 10 (so-called direct heating). In this case, the belt drying 20 in addition to the primary drying of digestate from the agricultural fermentation plant and an advantageous temperature sink for the exhaust gas A of the biogas combustion device 10, without which the exhaust gas A could not be fed to a trained as a wet scrubber gas purification plant, since about 450 ° C hot exhaust A vaporizes the scrubber water and any chemicals dissolved in it, quickly disabling the wet scrubber. The dryer exhaust air T, in which the exhaust gas A from the biogas combustion device 10 is represented by about one third (mixture of 2/3 ambient air (AIR - fed via a supply line 70) and 1/3 exhaust gas) is in the digestate drying in the absence of Access to a fresh water source and service water in rural areas preferably led directly into a first, designed as a wet scrubber gas cleaning plant 40, which with dilute, preferably 10-30% (standard rate: 10%), sulfuric acid (H 2 SO 4 - supplied via a supply line 71) is operated in a closed recirculation process, wherein gaseous pollutant components such as ammonia (NH 3 ) are washed out of the dryer exhaust air T. About the exhaust A from the combustion device 10 in the dryer exhaust air T additionally existing harmful gases such as nitrogen oxides (NO x ) and formaldehyde (CH 2 0) pass while the sulfur-first first scrubber 40 and remain as harmful exhaust components in the exhaust air T, before their entry into a biofilter 80 or in the atmosphere are still to be eliminated. Likewise, the odor freights in the first gas purification plant 40 are still experiencing no planned elimination. 2 shows the flow diagram of an exhaust air purification process for eliminating in particular formaldehyde (CH 2 O) from a correspondingly polluted exhaust gas flow A of a digester gas combustion device 10, such as may be constructed in the immediate vicinity of a municipal sewage treatment plant.
Dabei wird der aus der Faulgas-Verbrennungseinrichtung 10 kommende Abgasstrom A wiederum unmittelbar, d.h. ohne Zwischenschaltung von in der Biogasbranche derzeit üblichen Formaldehyd (CH20) eliminierenden Einrichtungen wie nämlich entweder schnell verschleißende Oxidations-Katalysatoren oder teure TNV-Anlagen, einer vorzugsweise als Bandtrocknungsanlage 20 ausgebildeten Konvektionstrocknungsanlage zugeführt, in welcher vornehmlich die Klärschlämme, wie diese für die Erzeugung von Faulgas für eine Faulgas-Verbrennungseinrichtung 10 unumgänglich sind, getrocknet werden, um beispielsweise als Ersatzbrennstoff in industriellen Anlagen wie Zementwerken oder Müllverbrennungsanlagen thermisch genutzt zu werden. In this case, the coming of the digester gas combustion device 10 exhaust stream A is again directly, ie without the interposition of currently in the biogas industry usual formaldehyde (CH 2 0) eliminating facilities such as either fast-burning oxidation catalysts or expensive TNV plants, preferably a belt drying plant 20 trained convection drying plant fed, in which mainly the sewage sludge, as they are essential for the production of digester gas for a digester combustion device 10, are dried to be used, for example, as a substitute fuel in industrial plants such as cement plants or waste incineration plants.
Die der Faulgas-Verbrennungseinrichtung 10 zugeordnete Bandtrocknungsanlage 20 kann somit direkt mit dem Abgasstrom A aus der Faulgas-Verbrennungseinrichtung 10 beheizt werden (sog. Direktbeheizung). Dabei stellt die Bandtrocknung 20 neben der vornehmlichen Trocknung der Klärschlämme aus der kommunalen Kläranlage auch eine vorteilhafte Temperatursenke für das Abgas A der Faulgas-Verbrennungseinrichtung 10 dar, ohne welche das Abgas A gar nicht einer als Nasswäscher ausgebildeten Gasreinigungsanlage zugeführt werden könnte, da etwa 450 °C heißes Abgas A das Wasser des Wäschers nebst etwaiger darin gelöster Chemikalien verdampfen und so den Nasswäscher nach wenigen Minuten außer Funktion setzen würde. The strip drying plant 20 associated with the digester gas combustion device 10 can thus be heated directly with the exhaust gas flow A from the digester gas combustion device 10 (so-called direct heating). In this case, the belt drying 20 in addition to the primary drying of the sewage sludge from the municipal sewage treatment plant also represents an advantageous temperature sink for the exhaust gas A of the digester combustion device 10 without which the exhaust gas A could not be supplied to a trained as wet scrubber gas purification plant, since about 450 ° C hot exhaust gas A vaporizes the water of the scrubber, along with any chemicals dissolved in it, and would disable the scrubber after a few minutes.
Die Trocknerabluft T, in der das Abgas A aus der Faulgas-Verbrennungseinrichtung 10 etwa mit einem Drittel vertreten ist (Mischung aus 2/3 Umgebungsluft (AIR - zugeführt über die Zuführleitung 70) und 1/3 Abgas) wird bei der Klärschlammtrocknung, benachbart welcher gewöhnlich sich der Zugriff auf Frischwasserquellen und Brauchwasserentsorgung als unproblematisch darstellt, vorzugsweise zunächst über eine Brüdenkondensationsanlage 30 und anschließend über eine erste, als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungsanlage 40 geführt, in welche die Trocknerabluft T mit ca. 60 °C nach der Konden- sation in der Brüdenkondensationsanlage 30 eintritt. Anders als bei Abluftreinigungsver- fahren oder -Systemen 1 für beispielsweise ländliche Biogas-Verbrennungseinrichtungen 10 kann die erste Gasreinigungsanlage 40 eines Abluftreinigungsverfahrens oder -Systems 1 für kommunale Faulgas-Verbrennungseinrichtungen ohne Zusatz an Chemikalien nur mit Wasser, welches über eine Zuführleitung 72 zugeführt und über eine Abführleitung 73 abgeführt, in einem offenen Durchlaufprozess betrieben werden, wobei gasförmige Schadstoffkomponenten wie vornehmlich Ammoniak (NH3), aber auch die bei der Klärschlammtrocknung typischen Staubanteile in der Trocknerabluft T ausgewaschen werden. The dryer exhaust air T, in which the exhaust gas A from the Faulgas combustion device 10 is represented by about one third (mixture of 2/3 ambient air (AIR - supplied via the supply line 70) and 1/3 exhaust) is in the sewage sludge drying, which adjacent usually the access to fresh water sources and service water disposal is unproblematic, preferably first via a vapor condensation system 30 and then via a first, designed as a wet scrubber gas purification system 40, in which the dryer exhaust air T at about 60 ° C after condensation in the vapor condensation plant 30 enters. Unlike exhaust air purification drive or systems 1 for example, rural biogas combustion equipment 10, the first gas cleaning system 40 of an exhaust air purification process or system 1 for municipal biogas combustion equipment without addition of chemicals only with water, which is supplied via a feed line 72 and discharged via a discharge line 73, in be operated in an open cycle process, whereby gaseous pollutant components such as ammonia (NH 3 ), but also the dust particles typical in sewage sludge drying in the dryer exhaust air T are washed out.
Über das Abgas A aus der Verbrennungseinrichtung 10 in der Trocknerabluft T zusätz- lieh vorhandene Schadgase wie Stickoxide (NOx) und Schwefeldioxid (SO2) sowie auch Formaldehyd (CH20) gehen dabei in die wässrige Lösung über und sind insoweit bereits aus der Abluft T zu einem Anteil entfernt. Dagegen erfahren die Geruchsfrachten in der ersten Gasreinigungsanlage 40 noch keinerlei gezielte Elimination. Zur fast vollständigen Elimination vornehmlich des Formaldehyds (CH20) aus der Trocknerabluft T sehen beide in Fig. 1 und 2 beschriebenen Abluftreinigungsverfahren bzw. -Systeme 1 vor, die Trocknerabluft T nach der ersten als Nasswäscher ausgebildeten Gasreinigungsanlage 40 einer zweite, ebenfalls als Nasswäscher ausgebildeten Gasreinigungsanlage 50 zuzuführen, welche mit in Wasser gelöstem Kalium- oder Natriumhydro- xid (KOH bzw. NaOH - zugeführt über eine Zuführleitung 75) oder trivialer ausgedrückt mit verdünnter Kali- oder Natronlauge auf dem Wäscherboden 61 und mit verdünnter, z.B. etwa 5-10 %-iger, Wasserstoffperoxidlösung (H2O2) im Abluftstrom T in einem Umwälzprozess betrieben wird. Zur weitgehenden, vorzugsweise zeitgleichen, Elimination der die erste Gasreinigungsanlage 40 passierenden unangenehmen Geruchsfrachten aus der Trocknerabluft T kann die zweite jeweils in Fig. 1 und 2 gezeigte Gasreinigungsanlage 50 zusätzlich basisch mit einer beispielsweise 10-30 %-igen Kalium- oder Natriumhydroxidlösung (KOH bzw. NaOH) betrieben werden, welche vorteilhaft bis zu 90 % oder mehr der Geruchsstoffe (überwiegend flüchtige organische Säuren und Mercaptane, etc.) aus dem Abluftstrom T entfernt bzw. bindet. About the exhaust gas A from the combustion device 10 in the dryer exhaust air T additionally existing noxious pollutants such as nitrogen oxides (NO x ) and sulfur dioxide (SO 2 ) and formaldehyde (CH 2 0) go into the aqueous solution and are so far already from the Extract air T removed to a proportion. By contrast, the odor freights in the first gas purification plant 40 do not yet undergo any targeted elimination. For almost complete elimination mainly of formaldehyde (CH 2 0) from the dryer exhaust air T see both in Fig. 1 and 2 before described exhaust air purification process or systems, the dryer exhaust air T after the first trained as a wet scrubber gas cleaning system 40 a second, also as a wet scrubber trained gas cleaning system 50, which with dissolved in water potassium or sodium hydroxide (KOH or NaOH - fed via a supply line 75) or trivially expressed with dilute potash or sodium hydroxide solution on the washer base 61 and with diluted, for example about 5-10 % -iger, hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) in the exhaust air flow T is operated in a recirculation process. For extensive, preferably simultaneous, elimination of the first gas cleaning system 40 passing unpleasant odor loads from the dryer exhaust T, the second respectively shown in Fig. 1 and 2 gas cleaning system 50 additionally basic with an example 10-30% potassium or sodium hydroxide (KOH or NaOH), which advantageously removes or binds up to 90% or more of the odorous substances (predominantly volatile organic acids and mercaptans, etc.) from the exhaust air flow T.
Die Kalium- (KOH) oder Natriumhydroxidlösung (NaOH) wie auch die Wasserstoffperoxidlösung (H2O2) kann über ein in der Gasreinigungsanlage 50 angeordnetes Verteiler- system 64 in den Abluftstrom T eingeleitet werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass weit bessere Reaktionsergebnisse erzielbar sind, wenn insbesondere in Wasser gelöstes Wasserstoffperoxid (H2O2) dergestalt in den Trockner- Abluftstrom T zwischen der ersten 40 und der zweiten 50 Gasreinigungsanlage über ein Zuführmittel bzw. eine Zuführleitung 74 eingeleitet wird, dass eine Reaktionszeit des Wasserstoffperoxid (H2O2) mit dem For- maldehyd (CH20) im Trockner- Ab luftstrom T von wenigsten einer, vorzugsweise von zwei, Sekunden verbleibt, bevor der Abluftstrom T die zweite Gasreinigungsanlage 50 erreicht. The potassium (KOH) or sodium hydroxide solution (NaOH) as well as the hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) can be introduced into the exhaust air flow T via a distributor system 64 arranged in the gas purification system 50. However, it has been shown that far better reaction results can be achieved if hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) dissolved in water in particular is introduced into the dryer exhaust air flow T between the first 40 and the second 50 gas purification system via a supply means or a supply line 74 that a reaction time of the hydrogen peroxide ( H 2 O 2) with as formaldehyde (CH 2 0) from the dryer air flow T of at least one, preferably remains of two seconds before the exhaust air stream T reaches the second gas cleaning plant 50th
Sowohl die erste 40 wie auch die zweite 50 als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungs- anläge arbeiten vorzugsweise nach dem Gegenstromprinzip. Dabei wird die zu reinigende Abluft T in das Unterteil der Kolonne 62 des Wäschers 40, 50 geblasen und gleichzeitig von oben über ein Verteilersystem 64 mit dem jeweils angegebenen Waschmittel besprüht. Der Austausch von Abluft T und Waschmittel geschieht auf etwa in der Mitte der Kolonne 62 angeordnete Füllkörper 63. So wird eine spezifische Oberfläche an der Pha- sengrenze sowie eine effiziente Absorption erreicht. Both the first 40 and the second 50 designed as wet scrubbers Gasreinigungs- aläge preferably operate on the countercurrent principle. In this case, the exhaust air T to be cleaned is blown into the lower part of the column 62 of the scrubber 40, 50 and at the same time sprayed from above via a distributor system 64 with the particular detergent indicated. The exchange of exhaust air T and detergent takes place on approximately in the middle of the column 62 arranged packing 63. Thus, a specific surface at the phase boundary and an efficient absorption is achieved.
Soweit chemische Substanzen als Waschmittel Verwendung finden wird entweder dieses mittels einer Umwälzpumpe 65 durch eine Umwälzleitung 76 in das Verteilersystem 64 gepumpt und gelangt über die Füllkörper 63 zurück in einen Vorlagebehälter 66. As far as chemical substances are used as detergents, either this is pumped by means of a circulation pump 65 through a recirculation line 76 into the distribution system 64 and passes through the packing 63 back into a storage container 66th
Soweit lediglich Wasser als Waschmittel Verwendung findet wird dieses stetig frisch dem Verteilersystem 64 zugeführt und aus dem Vorlagebehälter 66 in einen Kläranlagenzulauf gepumpt. Sämtliche Prozesse können automatisch gesteuert sein und so die sofortige Reaktion auf Spitzenbelastungen der Abluft T reagieren. Insgesamt kann mit den beiden Gasreinigungsanlagen 40 und 50 fast vollständige Absorptionsgrade zwischen 98 % und 99 % der eingetragenen Substanzen erreicht werden. Zur Durchführung des zuvor beschriebenen Abluf reinigungsverfahren hat sich ein Abluftreinigungssystem 1 bewährt, welches wenigstens Mittel umfasst, mit denen der Abgasstrom A aus der Biogas-Verbrennungseinrichtung 10 kommend unmittelbar in eine Kammer 21 einer vorzugsweise als Bandtrocknungsanlage ausgebildeten Konvektionstrocknungsanlage 20 einleitbar und als Prozessluft P durch die Konvektionstrocknungsanlage 20 weiterleitbar und am Ende als Trocknerabluft T abziehbar ist; wobei die Trocknerabluft T zumindest über eine erste, als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungsanlage 40 führbar ist, in welcher zumindest in der Trocknerabluft T während des Trocknungsprozess entstandenes Ammoniak (NH3) auswaschbar ist, sowie zumindest über eine zweite, ebenfalls als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungsanlage 50 führbar ist, in welcher in der Trocknerabluft T zumindest enthaltendes, aus dem Abgas A stammendes Formaldehyd (CH20) auswaschbar ist. As far as only water is used as a detergent is this constantly fresh supplied to the distribution system 64 and pumped from the reservoir 66 into a wastewater treatment plant inlet. All processes can be controlled automatically and thus react to the immediate reaction to peak loads of the exhaust air T. Overall, with the two gas purification systems 40 and 50 almost complete absorption levels between 98% and 99% of the registered substances can be achieved. To carry out the Abluf cleaning method described above, an exhaust air cleaning system 1 has proven, which comprises at least means with which the exhaust stream A from the biogas incinerator 10 coming directly into a chamber 21 preferably designed as a belt dryer convection dryer 20 and introduced as process air P through the Convection drying plant 20 forwarded and at the end as a dryer exhaust T is deductible; wherein the dryer exhaust air T at least over a first, designed as a wet scrubber gas purification system 40 is feasible, in which at least in the dryer exhaust air T produced during the drying process ammonia (NH 3 ) is washable, and at least a second, also designed as a wet scrubber gas purification system 50 is feasible , in which in the dryer exhaust air T at least containing, originating from the exhaust gas A formaldehyde (CH 2 0) is leachable.
Die nicht im Einzelnen dargestellten Mittel zur Einleitung, Weiterleitung und/oder zum Abzug des Abgasstromes A, der Prozessluft P und/oder der Trocknerabluft T setzen sich insbesondere aus an für sich bekannte Abgaskamine, Luftführungsleitungen, Klappen und/oder Gebläse zusammen. The means not shown in detail for the initiation, forwarding and / or withdrawal of the exhaust stream A, the process air P and / or the dryer exhaust T are composed in particular of known per se exhaust stacks, air ducts, flaps and / or blower.
Vorzugsweise kann die eine Kammer 21 der bevorzugt Verwendung findenden Band- trocknungsanlage 20 eine erste Trockenkammer und/oder eine Abgasmischkammer zum Mischen der Prozessluft P aus dem Abgas A und einer, vorzugsweise vorgewärmten, Luft AIR sein. Preferably, the belt drying plant 20, which is preferably used, may include a first drying chamber and / or an exhaust mixing chamber for mixing the process air P from the exhaust gas A and a, preferably preheated, air AIR.
Auch kann es zweckmäßig sein, der ersten Gasreinigungsvorrichtung 40 eine Brüdenkon- densationsanlage 30 vorzulagern. It may also be expedient to pre-store the first gas purification device 40 a vapor condensation system 30.
Des Weiteren kann bevorzugt sein, zwischen der ersten 40 und der zweiten 50 Gasreinigungsanlage Mittel 74 zum Zuführen von in Wasser gelöstem Wasserstoffperoxid (H2O2) und/oder Kalium- (KOH) oder Natriumhydroxid (NaOH) in den Trockner- Abluftstrom (T) vorzusehen. Furthermore, it may be preferred, between the first 40 and the second 50 Gasreinigungsanlage means 74 for supplying dissolved in water hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and / or potassium (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) in the dryer exhaust air stream (T ).
Soweit der Standort eines Abluftreinigungssystems 1 nach der Erfindung zusätzlich zu 100 % geruchsneutral ausfallen soll hat sich schließlich bewährt, die Trocknerabluft T nach dem Durchtritt durch die zweite Gasreinigungsanlage 50 noch durch eine Biofilter- anläge 80 zu führen, in dem noch restliche, etwa zu 10 % in der Trocknerabluft T vorhandene Geruchsstoffe wie nachfolgend beschrieben neutralisiert werden, um einen in Bezug auf die Nachbarschaft nicht geruchsbelästigenden Betrieb eines erfindungsgemäßen Abluftreinigungsverfahrens nebst -Systems 1 sicherzustellen: Dabei wird zur Vorbehandlung die zu reinigende Abluft T zunächst befeuchtet und in die unterste Schicht der Füllung 81 der Biofilteranlage 80 geblasen. Der dortige inerte Stoff gewährleistet einer- seits eine ideale Luftverteilung über die Filterfläche und andererseits die Bildung gleichmäßiger aerober Bedingungen. Die zu reinigende Abluft T wird danach durch ein biologisch aktives Medium 82 geleitet, das aus Rinde, aktivem Kompost und anderen Inhaltsstoffen besteht, die für den speziellen Einsatzbereich ausgewährt werden. Ziel dieses bio- logischen Filters ist, letzte in der Trocknerabluft T enthaltene Partikel und Aerosole zurückzuhalten, während die biologisch aktiven Substanzen in der Luft adsorbiert werden, so dass vornehmlich Reinluft R die Biofilteranlage 80 verlässt. Die darin zurückgehaltenen, geruchsbeladenen Stoffe werden biologisch in Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H20) umgewandelt. Insofar as the location of an exhaust air cleaning system 1 according to the invention should also be 100% neutral in odor, it has finally proved useful to pass the dryer exhaust air T through a second biofilter 80 after it has passed through the second gas purification plant 50, in which there are still about 10 remaining % in the dryer exhaust air T existing odors are neutralized as described below, to ensure a non-odorous in relation to the neighborhood operation of an exhaust air purification method according to the invention with system 1: For pretreatment, the air to be cleaned T is first moistened and in the bottom layer of the filling 81 of the biofilter 80 blown. The inert substance there ensures a on the one hand an ideal air distribution over the filter surface and on the other hand the formation of uniform aerobic conditions. The exhaust air T to be cleaned is then passed through a biologically active medium 82, which consists of bark, active compost and other ingredients, which are leased for the specific application. The aim of this biological filter is to retain the last particles and aerosols contained in the dryer exhaust air T, while the biologically active substances are adsorbed in the air, so that primarily clean air R leaves the biofilter unit 80. The odor-laden substances retained therein are biologically converted to carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O).
Die vorliegende Erfindung eignet sich schließlich auch in Verwendung mit Band- und/oder Wirbelschichttrocknungsanlagen für andere als den vorstehend genannten Anwendungen, insbesondere in Verbindung mit Bandtrocknungsanlagen etc. für Holzspäne, Industrieschlämme oder dergleichen mehr. Finally, the present invention is also suitable for use with belt and / or fluidized-bed drying systems for applications other than those mentioned above, in particular in connection with belt drying systems etc. for wood chips, industrial sludges or the like.
Der Nutzen für den Betreiber insbesondere einer landwirtschaftlichen Biogasanlage besteht darin, auf herkömmliche Abgasreinigungsverfahren wie das der sog.„Thermischen Nachverbrennung (TNV)" in sehr teuren TNV-Anlagen oder das der„katalytischen Abgasreinigung" in sogenannten Oxidations-Katalysatoren, welche aufgrund von Schadga- sen wie Schwefeldioxid (SO2), Stickoxide (NOx) und anderer Unreinheiten im Abgase A aus der Biogas- bzw. Faulgas-Verbrennungseinrichtung sehr schnell verschleißen und unwirksam werden, verzichten zu können. The benefit for the operator in particular of an agricultural biogas plant is to conventional exhaust gas purification methods such as the so-called. "Thermal afterburning (TNV)" in very expensive TNV plants or the "catalytic exhaust gas purification" in so-called oxidation catalysts, which due to Schadga - Sen such as sulfur dioxide (SO 2 ), nitrogen oxides (NO x ) and other impurities in the exhaust gases A from the biogas or digester combustion device wear very quickly and become ineffective to be able to do without.
Gleichzeitig erhält er eine äußerst wirtschaftliche Lösung seines Emissionsproblems, da die bekannte Abluftwäsche 40 zur Eliminierung von Ammoniak (NH3) ohnehin fester Lieferbestandteil einer jeden Konvektionstrocknungsanlage 20 ist und die Erweiterung neuer oder die Nachrüstung bereits bestehender Trocknungsanlagen 20 mit einer erfindungsgemäßen zweiten Gasreinigungsstufe 50 zur gezielten Elimination des Formaldehyds (CH20) aus dem Abgas A einer Biogas-Verbrennungseinrichtung 10 nach dessen Nutzung als Prozessluft P in der Bandtrocknungsanlage 20 im Verhältnis zum erzielten Ergebnis ohnehin wirtschaftlich und mit dem Luftreinhaltebonus sehr günstig ausfällt. At the same time it receives a very economical solution to its emission problem, since the known exhaust laundry 40 for the elimination of ammonia (NH 3 ) is already a firm delivery component of each convection drying plant 20 and the extension of new or retrofitting existing drying systems 20 with a second gas cleaning stage 50 according to the invention for targeted Elimination of the formaldehyde (CH 2 0) from the exhaust A of a biogas combustion device 10 after its use as process air P in the belt drying plant 20 in relation to the result achieved anyway economically and very favorable with the clean air bonus.
Mit einer zweiten, vorzugsweise aus korrosionsbeständigen Kunststoffkomponenten gefertigten, Gasreinigungsanlage 50 ausgestattete Abluftreinigungssysteme 1 zur Durchfüh- rang eines Abluftreinigungsverfahrens zur Elimination insbesondere von Formaldehyd (CH20) aus einem entsprechend belasteten Abgasstrom A eines Biogas- Verbrennungsmotors 10 zeichnen sich zudem vorteilhaft durch eine lange Lebensdauer und hohen Betriebssicherheit aus. Insbesondere aber ist der Einsatz der zugesetzten Chemikalien zur Elimination von Formaldehyd (CH20) auf unter 95 % des Ursprungswertes durchdosierbar, so dass selbst dann keine Konformitätsprobleme zu erwarten stehen, wenn der Formaldehyd-Grenzwert durch die LAI bzw. in der TA Luft zukünftig womöglich weiter abgesenkt würde. With a second, preferably made of corrosion-resistant plastic components, gas cleaning system 50 equipped exhaust air purification systems 1 for performing a waste-air purification process for elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust stream A of a biogas internal combustion engine 10 are also characterized advantageously by a long life and high reliability. In particular, however, the use of added chemicals for the elimination of formaldehyde (CH 2 0) to below 95% of the original value durchosierbar, so that even no problems of conformity are to be expected if the formaldehyde limit by the LAI or in the TA air future possibly lowered further.
Schließlich können die eingesetzten Chemikalien und das bei Verwendung von Kalium- hydroxid in der 2. Wäscherstufe zu Kaliumformiat (CHO2K) umgewandelten Formaldehyd (CH20) nach der Gasreinigung insbesondere als Dünger in der Landwirtschaft genutzt werden, so dass auch deshalb ein äußerst umweltgerechtes wie wirtschaftliches Abluftreinigungsverfahren und -System 1 mit der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist. Finally, the chemicals used and with the use of potassium can be used hydroxide in the second scrubber stage to potassium formate (CHO 2 K) converted formaldehyde (CH 2 0) as the gas purification, in particular as fertilizer in agriculture, so that therefore a highly environmentally sound as well as economical exhaust air purification method and system 1 is provided with the present invention.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Abluftreinigungssystem zur Durchführung eines Abluftreinigungsverfahrens zur Elimination insbesondere von Formaldehyd aus einem entsprechend belasteten Abgasstrom A einer Biogas- bzw. Faulgas-Verbrennungseinrichtung 10 10 Biogas- bzw. Faulgas-Verbrennungseinrichtung 1 exhaust air purification system for carrying out an exhaust air purification process for the elimination in particular of formaldehyde from a correspondingly polluted exhaust stream A of a biogas or digester gas combustion device 10 10 biogas or digester gas combustion device
20 Bandtrocknungsanlage 20 belt drying plant
21 Abgasmischkammer oder erste Trocknungskammer 30 Brüdenkondensationsanlage  21 exhaust gas mixing chamber or first drying chamber 30 vapor condensation plant
40 erste, als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungsanlage 40 first, designed as a wet scrubber gas purification plant
50 zweite, als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungsanlage 50 second, designed as a wet scrubber gas purification system
61 Wäscherboden der Gasreinigungsanlagen 40 bzw. 50 61 Scrubber bottom of the gas cleaning plants 40 and 50, respectively
62 Kolonne der Gasreinigungsanlagen 40 bzw. 50  62 column of the gas purification plants 40 and 50, respectively
63 Füllkörper der Gasreinigungsanlagen 40 bzw. 50  63 packing of the gas cleaning plants 40 and 50, respectively
64 Verteilersystem der Gasreinigungsanlagen 40 bzw. 50  64 distribution system of the gas cleaning plants 40 and 50, respectively
65 Umwälzpumpe der Gasreinigungsanlagen 40 bzw. 50 65 Circulation pump of the gas cleaning plants 40 and 50, respectively
66 Vorlagebehälter der Gasreinigungsanlagen 40 bzw. 50  66 storage tank of the gas cleaning plants 40 and 50th
70 Zuführleitung für Luft (AIR) als Prozessluftbestandteil 70 Supply line for air (AIR) as process air component
71 Zuführleitung für Schwefelsäure (H2SO4) als Waschmittel 71 Feed line for sulfuric acid (H 2 SO 4 ) as detergent
72 Zuführleitung für Wasser (H20) als Waschmittel 72 Feed line for water (H 2 0) as detergent
73 Abführleitung von mit Schadstoffen belasteten Wasser (H20) 73 discharge line of contaminated water (H 2 0)
74 Zuführmittel bzw. -leitung für Wasserstoffperoxid (H2O2) als Waschmittel74 Zuführmittel or line for hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) as a detergent
75 Zuführleitung für gelöstes Kaliumhydroxid (KOH) als Waschmittel 75 Supply line for dissolved potassium hydroxide (KOH) as detergent
76 Umwälzleitung 80 Biofilteranlage 76 circulation line 80 biofilter plant
81 aus inerten Stoffen gebildete unterste Schicht der Filterfüllung 81 formed of inert materials bottom layer of the filter filling
82 biologisch aktive Schicht der Filterfüllung 82 biologically active layer of filter filling
A Abgas, Abgasstrom der Biogas- bzw. Faulgas-Verbrennungseinrichtung 10 A exhaust gas, exhaust gas stream of the biogas or digester gas combustion device 10
P Prozessluft für den Durchlauf in der Bandtrocknungsanlage 20 T Trocknerabluft, Abluftstrom aus der Bandtrocknungsanlage 20 P Process air for the passage in the belt drying plant 20 T Dryer exhaust air, exhaust air flow from the belt drying plant 20
R Reingas R clean gas
AIR Luft, Umgebungsluft AIR air, ambient air

Claims

Patentansprüche claims
Abluftreinigungsverfahren zur Elimination insbesondere von Formaldehyd (CH20) aus einem entsprechend belasteten Abgasstrom (A) einer Biogas- Verbrennungseinrichtung (10), bei dem der Abgasstrom (A) Exhaust air purification process for the elimination in particular of formaldehyde (CH 2 0) from a correspondingly polluted exhaust gas flow (A) of a biogas combustion device (10), in which the exhaust gas flow (A)
aus der Biogas-Verbrennungseinrichtung (10) kommend unmittelbar in eine Kammer (21) einer Konvektionstrocknungsanlage (20) eingeleitet und als Prozessluft (P) durch die Konvektionstrocknungsanlage (20) weitergeleitet und  coming from the biogas incinerator (10) coming directly into a chamber (21) of a convection drying plant (20) and passed as process air (P) through the convection drying plant (20) and
am Ende als Trocknerabluft (T) abgezogen wird; wobei die Trocknerabluft (T)  is withdrawn at the end as a dryer exhaust air (T); the dryer exhaust air (T)
zumindest über eine erste, als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungsanlage (40) geführt wird, in welcher zumindest in der Trocknerabluft (T) während des Trocknungsprozess entstandenes Ammoniak (NH3) ausgewaschen wird, sowie at least via a first, designed as a wet scrubber gas purification system (40) is performed, in which at least in the dryer exhaust air (T) during the drying process ammonia (NH 3 ) is washed out, and
zumindest über eine zweite, ebenfalls als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungsanlage (50) geführt wird, in welcher in der Trocknerabluft (T) zumindest enthaltendes, aus dem Abgas (A) stammendes Formaldehyd (CH20) ausgewaschen wird. at least via a second, also designed as a wet scrubber gas purification system (50) is performed in which in the dryer exhaust air (T) at least containing, from the exhaust gas (A) originating formaldehyde (CH 2 0) is washed out.
Abluftreinigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Kammer (21) der Konvektionstrocknungsanlage (20) eine erste Trockenkammer und/oder eine Abgasmischkammer zum Mischen der Prozessluft (P) aus dem Abgas (A) und einer, vorzugsweise vorgewärmten, Luft (AIR) ist. Exhaust air purification method according to claim 1, characterized in that the one chamber (21) of the convection drying plant (20) comprises a first drying chamber and / or an exhaust gas mixing chamber for mixing the process air (P) from the exhaust gas (A) and a, preferably preheated, air (AIR ).
Abluftreinigungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessluft (P) in der Konvektionstrocknungsanlage (20) aus etwa 33,33 % Abgas (A) und etwa 66,66 % Luft (AIR) besteht. Exhaust air purification method according to claim 2, characterized in that the process air (P) in the convection drying plant (20) consists of about 33.33% exhaust gas (A) and about 66.66% air (AIR).
Abluftreinigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gasreinigungsanlage (40) mit Wasser, vorzugsweise in einem Durchlaufverfahren, betrieben wird. Exhaust air purification method according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the first gas purification plant (40) is operated with water, preferably in a continuous process.
Abluftreinigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Gasreinigungsvorrichtung (40) eine Brüdenkondensationsanlage (30) vorgeschaltet ist. Exhaust air purification method according to one of the preceding claims, characterized in that the first gas cleaning device (40) is preceded by a vapor condensation system (30).
Abluftreinigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gasreinigungsanlage (40) mit verdünnter, beispielsweise 10-30 oder 37,5 %-iger, Schwefelsäure (H2SO4), vorzugsweise in einem Umwälzverfahren, betrieben wird. Exhaust air purification method according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the first gas cleaning system (40) with dilute, for example 10-30 or 37.5% sulfuric acid (H 2 SO 4 ), preferably in a Umwälzverfahren operated ,
Abluftreinigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gasreinigungsanlage (50) mit verdünnter Wasserstoffperoxidlösung (H2O2) im Abluftstrom (T) betrieben wird. Exhaust air purification method according to one of the preceding claims, characterized in that the second gas cleaning system (50) with dilute hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) in the exhaust air stream (T) is operated.
Abluftreinigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gasreinigungsanlage (50) basisch mit einer, vorzugsweise 10-30 %-igen, Kalium- (KOH) oder Natriumhydroxidlösung (NaOH) im Abluftstrom (T) betrieben wird. Exhaust air purification method according to any one of the preceding claims, characterized in that the second gas purification system (50) is basically operated with a, preferably 10-30%, potassium (KOH) or sodium hydroxide solution (NaOH) in the exhaust air stream (T).
Abluftreinigungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten (40) und der zweiten (50) Gasreinigungsanlage Mittel (74) zum Zuführen von in Wasser gelöstem Wasserstoffperoxid (H2O2) und/oder Kalium- (KOH) oder Natriumhydroxid (NaOH) in den Trockner- Abluftstrom (T) vorgesehen sind vorzugsweise dergestalt, dass eine Reaktionszeit des Wasserstoffperoxid (H2O2) mit dem Formaldehyd (CH20) im Trockner- Abluftstrom (T) von wenigsten einer, vorzugsweise von zwei, Sekunden verbleibt, bevor der Abluftstrom (T) die zweite Gasreinigungsanlage (50) erreicht. Exhaust air purification method according to claim 7 or 8, characterized in that between the first (40) and the second (50) gas cleaning plant means (74) for supplying dissolved in water hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and / or potassium (KOH) or Sodium hydroxide (NaOH) provided in the dryer exhaust air stream (T) are preferably such that a reaction time of the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) with the formaldehyde (CH 2 0) in the dryer exhaust air stream (T) of at least one, preferably two , Seconds remains before the exhaust air flow (T) reaches the second gas purification system (50).
Abluftreinigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gasreinigungsanlage (50) mit verdünnter Kalioder Natriumlauge, also gelöstem Kalium- (KOH) oder Natriumhydroxid (NaOH), auf dem Wäscherboden (61) betrieben wird. Abluftreinigungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten, vorzugsweise in einem Umwälzverfahren betriebenen, Gasreinigungsanlage (50) eine Biofilteranlage (80) nachgeordnet ist. Exhaust air purification method according to one of the preceding claims, characterized in that the second gas cleaning system (50) with dilute potassium iodine, that is dissolved potassium (KOH) or sodium hydroxide (NaOH), is operated on the scrubber bottom (61). Exhaust air purification method according to one of the preceding claims, characterized in that the second, preferably operated in a recirculation, gas purification plant (50) is arranged downstream of a biofilter (80).
Abluftreinigungssystem (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche zur Elimination insbesondere vonExhaust air purification system (1) for carrying out the method according to one or more of the preceding claims for the elimination in particular of
Formaldehyd (CH20) aus einem entsprechend belasteten Abgasstrom (A) einerFormaldehyde (CH 2 0) from a corresponding polluted exhaust stream (A) one
Biogas- Verbrennungseinrichtung (10), Biogas incinerator (10),
wenigstens umfassend  at least comprehensive
Mittel, mit denen der Abgasstrom (A)  Means by which the exhaust gas flow (A)
aus der Biogas-Verbrennungseinrichtung (10) kommend unmittelbar in eine Kammer (21) einer Konvektionstrocknungsanlage (20) einleitbar und als Prozessluft (P) durch die Konvektionstrocknungsanlage (20) weiterleitbar und  from the biogas combustion device (10) coming directly into a chamber (21) of a convection drying plant (20) introduced and as process air (P) by the convection drying plant (20) forwarded and
am Ende als Trocknerabluft (T) abziehbar ist; wobei die Trocknerabluft (T) zumindest über eine erste, als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungsanlage (40) führbar ist, in welcher zumindest in der Trocknerabluft (T) während des Trocknungsprozess entstandenes Ammoniak (NH3) auswaschbar ist, sowie at the end as dryer exhaust air (T) is removable; wherein the dryer exhaust air (T) at least over a first, designed as a wet scrubber gas purification system (40) is feasible, in which at least in the dryer exhaust air (T) during the drying process produced ammonia (NH 3 ) is leachable, and
zumindest über eine zweite, ebenfalls als Nasswäscher ausgebildete Gasreinigungsanlage (50) führbar ist, in welcher in der Trocknerabluft (T) zumindest enthaltendes, aus dem Abgas (A) stammendes Formaldehyd (CH20) auswaschbar ist. at least a second, also designed as a wet scrubber gas purification system (50) is feasible, in which in the dryer exhaust air (T) at least containing, from the exhaust gas (A) originating formaldehyde (CH 2 0) is leachable.
Abgasreinigungssystem (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Kammer (21) der Konvektionstrocknungsanlage (20) eine erste Trockenkammer und/oder eine Abgasmischkammer zum Mischen der Prozessluft (P) aus dem Abgas (A) und einer, vorzugsweise vorgewärmten, Luft (AIR) ist. An exhaust gas purification system (1) according to claim 12, characterized in that one chamber (21) of the convection drying plant (20) has a first drying chamber and / or an exhaust mixing chamber for mixing the process air (P) from the exhaust gas (A) and one, preferably preheated, Air (AIR) is.
Abluftreinigungssystem (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Gasreinigungsvorrichtung (40) eine Brüdenkondensationsanlage (30) vorgeschaltet ist. Exhaust air purification system (1) according to claim 12 or 13, characterized in that the first gas cleaning device (40) is preceded by a vapor condensation system (30).
15. Abluftreinigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten (40) und der zweiten (50) Gasreinigungsanlage Mittel (74) zum Zuführen von in Wasser gelöstem Wasserstoffperoxid (H2O2) und/oder Kalium- (KOH) oder Natriumhydroxid (NaOH) in den Trockner- Abluftstrom (T) vorgesehen sind. 15. exhaust air purification system (1) according to one of claims 12 to 14, characterized in that between the first (40) and the second (50) gas purification system there are means (74) for feeding water-dissolved hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and / or potassium (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) into the dryer Exhaust air flow (T) are provided.
Abluftreinigungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten, vorzugsweise in einem Umwälzverfahren betriebenen, Gasreinigungsanlage (50) eine Biofilteranlage (80) nachgeordnet ist. Exhaust air purification system (1) according to one of the preceding claims 12 to 15, characterized in that the second, preferably operated in a recirculation, gas purification plant (50) is arranged downstream of a biofilter (80).
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