DE3511669C2

DE3511669C2 - Verfahren zum Entfernen von gasförmigen Schadstoffen aus Rauchgasen, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3511669C2
Application number: DE19853511669
Authority: DE
Inventors: Gebhard 8070 Ingolstadt Nöth; Volker 8021 Neuried Reindl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1987-03-05
Also published as: DE3511669A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Entfernen von gasförmigen Schadstoffen aus den Rauchgasen von Feuerungsanlagen aufgezeigt, wobei man die Schadstoffe in wäßriger Lösung mit geeigneten chemischen Substanzen reagieren läßt und/oder die Rauchgase über einen Kamin oder dergleichen abführt. Hierbei kühlt man die heißen Rauchgase im wesentlichen bis zum Taupunkt ab, führt die gekühlten Gase zusammen mit dem kondensierenden Wasser über feste Substrate, die mindestens teilweise aus den geeigneten chemischen Substanzen bestehen, so daß das Kondensat zusammen mit den in ihnen gelösten Schadstoffen die wäßrige Lösung bildet, und führt abschließend die gereinigten Rauchgase ab.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von gasförmigen Schadstoffen aus den Rauchgasen von Feuerungsanlagen, wobei man die Rauchgase bis zum Taupunkt abkühlt und das Kondensat mit neutralisierenden Stoffen reagieren läßt und die Rauchgase über einen Kamin abführt sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Mit fossilen Brennstoffen betriebene Feuerungsanlagen enthalten bekanntermaßen in ihren Rauchgasen große Mengen an Schwefeloxiden, die maßgeblich an den Umweltbelastungen mit ihren bekannten schädlichen Folgen beteiligt sind.
Beim Beseitigen von Schadstoffen aus Rauchgasen besteht das Problem, daß zum einen die Schadstoffe gründlich, also mit hohem Wirkungsgrad beseitigt werden müssen, daß die Anlagen nur ein geringes Bauvolumen aufweisen dürfen, da sie in Einfamilienhäusern ebenso verwendbar sein sollen wie in Großfeuerungsanlagen, daß die Anlagen einen geringen Herstellungspreis aufweisen müssen, daß die Anlagen nur wenig bewegte und somit zu wartende Teile aufweisen dürfen, daß die Anlagen einen geringen Energieeigenbedarf haben müssen und daß die Giftstoffe in neutralisierter Form und in geringen Volumenmengen anfallen.
Die Großfeuerungsanlagen, die heute neu erstellt werden, versieht man im allgemeinen mit Entschwefelungsanlagen, bereits bestehende Anlagen werden zum Teil nachgerüstet oder stillgelegt. Die heute gebräuchlichen Entschwefelungsanlagen, die bei Großfeuerungsanlagen zum Einsatz kommen arbeiten größtenteils mit dem Kalkwasserverfahren - einer Naßentschwefelung -, wobei das Rauchgas nach Abfiltern des in ihm enthaltenen Staubes mit Kalkwasser besprüht wird. Der Kalk setzt sich mit dem Schwefeldioxid zu Gips um, der dann nach Trocknung abgefahren wird. In einem ähnlichen Verfahren wird statt Kalkwasser Amoniakwasser verwendet, wobei dann das Endprodukt Amoniumsulfat ist, das als Kunstdünger in der Landwirtschaft verwendet werden kann.
Dieses bekannte Prinzip wird in vereinfachter Form auch für kleinere Feuerungsanlagen verwendet, wobei jedoch Mindestwärmeleistungen von 200 kW aus Rentabilitätsgründen gefordert sind. Aus Kostengründen sind Kleinanlagen für Ein- und kleinere Mehrfamilienhäuser für Feuerungsanlagen bis 50 kW indiskutabel.
In der DE-OS 32 28 885 wird ein Rauchgas-Waschverfahren beschrieben, bei dem die Rauchgase nach Abkühlung im Gegenstrom durch einen üblichen Gaswäscher gegen eingesprühtes Wasser geleitet werden, und anschließend die sich bei diesem Vorgang bildenden Säuren neutralisiert werden. Derartige Rauchgaswäscher, die mit neutraler Flüssigkeit arbeiten, sind wegen einer großen Anzahl benötigter Pumpen und einem hohen Wasserverbrauch sehr kostenaufwendig und das Verfahren benötigte Anlagen mit großem Bauvolumen.
Die DE-OS 32 10 236 beschreibt die Rückgewinnung kondensierbarer Stoffe aus einem Gasstrom. Hierbei werden kondensierbare Flüssigkeiten dadurch einem Gasstrom entnommen, daß man diese Flüssigkeit durch Zuführung einer identischen, gekühlten Flüssigkeit abkühlt und danach in einer zweiten Stufe den teilgereinigten Gasstrom über ein Aktivkohlenbett führt, um dort weitere kondensierbare Flüssigkeit von der Aktivkohle aufnehmen zu lassen. Das Festbett dient bei dem beschriebenen Verfahren allein als Absorbtionsmittel, welches keine chemische Veränderung der absorbierten Substanz bewirkt. Es ist also erforderlich, daß in einem weiteren Schritt die absorbierten Stoffe wieder durch Regeneration zurückgewonnen oder aber chemisch umgesetzt werden müssen.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung für kleinere, gegebenenfalls schon bestehende Heizanlagen ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches aufzuzeigen, das eine kostengünstige und dennoch wirksame Entfernung von Schadstoffen aus den Rauchgasen und deren Entgiftung erlaubt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches dadurch gelöst, daß man die gekühlten Gase zusammen mit dem kondensierenden Wasser über feste Substrate aus Aktivkohle oder Sinterglas führt, die mindestens teilweise die neutralisierenden Stoffe Calciumcarbonat Bariumoxid, Ammoniumdicarbonat, Natronlauge, Calciumhydroxid enthalten.
Dadurch, daß man das zur chemischen Reaktion benötigte Wasser den Rauchgasen entnimmt, entfällt eine zusätzliche Frischwasserzufuhr, so daß die Betriebskosten erheblich gesenkt werden können. Weiterhin kann die während der Kühlung dem Rauchgas entzogene Wärme einem anderen Bestimmungszweck zugeführt werden, so daß der Wirkungsgrad der Feuerungsanlage erheblich steigt, was wiederum die Amortisationszeiträume wesentlich verkürzt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens führt man den Rauchgasen vor dem Abführen in den Kamin Luft aus dem Umgebungsraum zu und erhöht den Druck des so entstandenen Gemisches. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die zunächst wassergesättigten Rauchgase nach Verlassen des Entgiftungssubstrates in eine niedrigere relative "Luft"feuche überführt werden, so daß es bei weiterer Abkühlung im Kamin nicht zu der dort gefürchteten Kondensatbildung kommen kann. Weiterhin wird durch die Druckerhöhung der Zug der Anlage gewährleistet.
Vorzugsweise führt man überschüssiges Kondensat weiteren geeigneten Substanzen zu, in denen dies entgiftet, bzw. neutralisiert wird.
Aus sicherheitstechnischen Gründen ist es besonders vorteilhaft, wenn man die Druckdifferenz der Rauchgase über den festen Substraten also zwischen Eintritt und Austritt der Rauchgase zu den Substraten mißt und bei überhöhtem Meßwert, der eine Verstopfung anzeigt, die Rauchgase an den festen Substraten vorbeileitet. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Feuerungsanlage nicht gegen allzu hohe Strömungswiderstände arbeiten muß.
Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung, die einen Wärmetauscher aufweist, der an die Feuerungsanlage und einen Kühlmittelskreislauf derart angeschlossen ist, daß den aus der Feuerungsanlage abgeführten Rauchgasen Wärme entzogen wird. Weiterhin ist in der Vorrichtung ein Reaktionsbehälter angeordnet, der mit einem Rauchgaseinlaß an den Ausgang des Wärmetauschers, mit einem Rauchgasauslaß an den Kamin angeschlossen ist.
Im Behälter ist ein gasdurchlässiges erstes Substratbett gasdicht zwischen dem Rauchgaseinlaß und dem Rauchgasauslaß angeordnet. Durch diese Serienschaltung von Wärmetauscher und Reaktionsbehälter ist gewährleistet, daß eine schnelle Reaktion auf geänderte Bedingungen z. B. beim An- und Abschalten der Anlage erfolgen kann, so daß der Reaktionsbehälter im wesentlichen bei konstanten Bedingungen betrieben werden kann, was wiederum dessen Wirkungsgrad beim Entgiften wesentlich erhöht. Zwischen dem Substratbett und dem Rauchgaseinlaß ist vorteilhafterweise ein Entspannungsraum für die Rauchgase angeordnet. Das vom Wärmetauscher kommende Gas wird also in diesen Raum zuerst eingeleitet. Von dort strömt es durch das Substratbett in Richtung Rauchgasauslaß und von dort zum Kamin. Das Substratbett kann aus einer homogenen Schicht bestehen, oder aber auch aus mehreren Schichten, die durch Entspannungsräume für die Rauchgase getrennt sind. Die Substratschicht besteht hierbei vorteilhafterweise aus einem neutralisierend wirkenden Granulat oder Pulver, oder aber aus Feststoffen, die vorzugsweise Poren aufweisen und zur Erzeugung einer großen Oberfläche entsprechend geformt sind (z. B. wellpappartig aufgerollt sind) und die mit den entsprechenden neutralisierenden Stoffen kontaminiert sind. Die Stoffmenge soll hierbei so bemessen sein, daß mindestens über ein ganzes Jahr hinweg eine ausreichend hohe Neutralisierungskapazität sichergestellt ist.
Als neutralisierende Stoffe werden hierbei Calciumcarbonat, Bariumoxid, Ammoniumdicarbonat, Natronlauge, Calciumhydroxid verwendet. Als Substratmaterial wird Aktivkohle oder Sinterglas verwendet.
Vorteilhafterweise ist im Rauchgasauslaß eine Einlaßöffnung für Luft aus dem Umgebungsraum vorgesehen, nach der Einlaßöffnung Druckerhöhungsmittel, wie z. B. ein Gebläse oder dergleichen, die das so entstandene Gasgemisch dem Kamin zuführen. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die abgeführten Rauchgase eine niedrige relative Feuchtigkeit aufweisen, so daß es bei der weiteren, im Kamin folgenden Abkühlung nicht zu einer Unterschreitung des Taupunktes kommt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist ein zweites Subtratbett räumlich unter dem ersten gasdurchlässigen Substratbett im Reaktionsbehälter angeordnet, und weiterhin ein Überlaufstutzen vorgesehen, der relativ zum zweiten Substratbett so angeordnet ist, daß diejenige Wassermenge, die vom zweiten Substratbett nicht mehr aufgefangen werden kann, über diesen Überlaufstutzen in den Abwasserkanal abgeführt werden kann. Vorzugsweise strömt hierbei die überschüssige Wassermenge durch das zweite Substratbett hindurch und wird dort neutralisiert.
Um bei Verstopfung des Substratbettes die einwandfreie Funktion der Feuerungsanlage dennoch zu gewährleisten ist vorteilhafterweise zwischen dem Rauchgaseinlaß und dem Rauchgasauslaß eine Bypassleitung vorgesehen, in der Ventilmittel, z. B. eine Rauchklappe, zur Abriegelung oder Freigabe angeordnet sind. Mit den Ventilmitteln steht ein Differenzdruckmeßorgan in Wirkverbindung, das den Differenzdruck in Strömungsrichtung gesehen vor und nach dem gasdurchlässigen ersten Substratbett mißt. Bei Überschreiten eines voreinstellbaren Differenzdruckpegels öffnet dann das Differenzdruckmeßorgan die Ventilmittel, so daß die Rauchgase nicht mehr über das Substratbett geführt werden, sondern direkt in den Kamin gelangen. Vorteilhafterweise steht das Differenzdruckmeßorgan gleichzeitig mit Ventilmitteln im Kühlmittelkreislauf in Wirkverbindung, so daß bei Überschreiten des voreinstellbaren Differenzdruckpegels auch der Kühlmittelkreislauf geschlossen wird. Darüber hinaus werden vorteilhafterweise auch die Druckerhöhungsmittel bei Überschreiten des Differenzdruckpegels abgeschaltet. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß bei Störungen im Reaktionsbehälter die Feuerungsanlage in konventioneller Weise arbeitet, so daß die Rauchgase mit ihrer ursprünglichen Temperatur, wie sie aus der Feuerungsanlage kommt, in den Kamin gelangen und dort frei abströmen.
Vorzugsweise besteht der Wärmetauscher aus Einzelelementen, die über Spannmittel zu beliebig langen Einheiten in gas- bzw. flüssigkeitsdichter Verbindung miteinander zusammenpackbar sind. Durch diese Ausführungsform des Wärmetauschers kann sichergestellt werden, daß die Rauchgase auf die für das Entgiftungsverfahren notwendige Temperatur mit exakter Anpassung abgekühlt werden können, da der Wärmetauscher je nach Wärmeleistung der Feuerungsanlage größer oder kleiner dimensioniert werden kann. Man muß also nicht wie bisher üblich den Kühlmittelkreislauf steuern, sondern kann den Wärmetauscher selbst hinsichtlich seiner Kapazität bestimmen.
Vorteilhafterweise bestehen die Einzelelemente aus Innenrohrstücken mit radial nach außen ragenden und parallel zur Rohrachse verlaufenden Rippen, die von Außenrohrelementen im wesentlichen eng umschlossen sind, wobei die Innenrohrstücke vorzugsweise als Gußteile ausgebildet sind. Der Wasserdurchlauf erfolgt hierbei im Gegenstrom zum Rauchgas im zentralen Rohr, während die Rauchgase das zentrale Rohr im Außenbereich durchströmen. Durch die Verrippung ist ein guter Wärmeübergang gewährleistet.
Die am Zentralrohr angeordneten Wärmeübertragungselemente, d. h. die Rippen, sind vorteilhafterweise derart angeordnet und gestaltet, daß der aus mehreren Einzelsegmenten zusammengesetzte Wärmetauscher leicht von Rückständen (z. B. Ruß, Flugkoks, teerige Bestandteile) gereinigt werden kann. Dies wird durch die sternförmige Rippenanordnung erreicht, die strömungsgünstig in Axialrichtung ausgerichtet ist. Im allgemeinen ist eine einfache Reinigung dadurch erreichbar, daß man z. B. mit einer speziellen Reinigungsbürste jeweils zwischen einem Rippenpaar auf der gesamten Wärmetauscherlänge hindurchfährt.
Die Außenrohrelemente können mit den Innenrohrstücken fest verbunden sein (z. B. durch Angießen). Es können jedoch auch separate Außenrohrelemente rings um die Innenrohrstücke angeordnet werden. Die Außenrohrelemente können als ineinander verschiebbare Rohrstücke ausgebildet sein, oder aber auch als Rohr-Halbschalen die ebenfalls segmentweise aufgebaut sein können. Bei beiden bevorzugten Ausführungsformen ist ein einfaches Offenlegen des Wärmetauschers möglich, so daß die oben erwähnte Reinigung leicht erfolgen kann.
Die im Einzelfall notwendige Anzahl an Einzelsegmenten wird durch zwei an beiden Enden angebrachte Deckel verschlossen, die wiederum über eine durchgehende Zentralstange miteinander verbunden werden. Vorzugsweise verspannt man die Einzelelemente über Gewinde und zugehörige Muttern.
Selbstverständlich sind die Einzelelemente so gefertigt, bzw. durch Dichtungen so miteinander verbunden, daß der Innenraum zum Außenraum fest abgedichtet ist, so daß kein Kühlmedium austreten kann.
Der Zulauf des Kühlmediums in das Zentralrohr geschieht durch den Deckel oder ein Einzelsegment am Eingang des Wärmetauschers, z. B. in der Weise, daß das Zuführungsrohr durch den Deckel hindurch zum Ende des Wärmetauschers geführt wird, wo dann das Kühlmedium in den Innenraum des Innenrohrstückes eintritt und entgegen der Strömungsrichtung der Rauchgase zurückfließt. Es ist auch eine Zuführung des Mediums direkt durch den Deckel oder durch ein Einzelsegment am Ende des Wärmetauschers möglich. Vorzugsweise sind im Inneren der Innenrohrstücke entsprechende Verwirbelungselemente angebracht, die gewährleisten, daß über den gesamten Querschnitt des Innenrohrstückes eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Kühlmedium gegeben ist.
Vorteilhafterweise kann der Wärmetauscher auch aus Gruppen von Einzelelementen bestehen, die z. B. über 90° oder 180° Krümmer miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann die Anlage den gegebenen Platzverhältnissen besonders leicht angepaßt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Innenrohrstücke im Krümmungsbereich von Deckel zu Deckel Verbindungsrohre für den Vor- und Rücklauf des Kühlmediums enthalten. Es ist auch möglich den Krümmungsbereich durch Kompaktteile zu überbrücken, die im wesentlichen den normalen axialen Einzelelementen entsprechen. Die Außenrohrelemente zur Führung und Außenbegrenzung der Rauchgase können im Krümmungsbereich durch entsprechende Rohrkrümmer ersetzt werden. Bei kompakten Krümmer- und Einzelsegmenten (mit angegossenen Außenrohrelementen) ist dies ebenfalls möglich.
Die Einzelelemente sind vorteilhafterweise aus Aluminium gegossen und erhalten bei Bedarf im Rauchgasführungsraum eine Oberflächenbeschichtung zum Schutz gegen die saueren Bestandteile in den Rauchgasen. Hierfür eignen sich Kunststoffe oder auch Emaille. Gleiches gilt selbstverständlich auch für andere Einzelteilen, die den Rauchgasen ausgesetzt sind, wobei man auch widerstandsfähige Edelstähle verwenden kann.
Durch den Aufbau der beschriebenen Wärmetauscher in Segmentbauweise wird erreicht, daß nicht nur die angestrebte Rauchgastemperatur exakt erreicht werden kann, sondern auch nur diejenigen Kosten verursacht werden, die unbedingt erforderlich sind.
Weiterhin ist es durch die bevorzugte Ausführungsform des Wärmetausches möglich den jährlichen Aufwand an Energiekosten (für Gas, Öl bzw. Kohle) um bis zu 15% zu senken, wodurch eine kurzfristige Amortisation der Anschaffungskosten gegeben ist.
Durch die Erfindung wird eine Reduzierung der Schwefeloxid im Jahresmittel um ca. 90% erreicht, wobei die hierfür notwendigen Investitionskosten äußerst niedrig sind. Insbesondere ist zu bemerken, daß durch die Erfindung keine zusätzlichen Kosten, wie z. B. Umbau des Kamines oder der übrigen Feuerungsanlagenteile entstehen. Die Reinigung und Wartung der Gesamtanlage ist leicht zu bewerkstelligen, die neutralisierten Kondensate können in die öffentliche Kanalisation abgeleitet werden.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in Figuren dargestellt sind. Hierbei zeigt
Fig. 1A einen Querschnitt durch ein Innenrohrstück des Wärmetauschers entlang der Linie A-A aus Fig. 1B;
Fig. 1B einen Längsschnitt durch ein Innenrohrstück nach Fig. 1A entlang der Linie B-B;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen vollständigen Wärmetauscher;
Fig. 3A, B Krümmerelemente eines Wärmetauschers nach Fig. 2;
Fig. 4 eine Prinzipskizze durch eine Anlage mit Wärmetauscher, Reaktionsbehälter, Bypass und Kamin;
Fig. 5 eine Prinzipskizze der Anordnung eines vollständigen Systems, und
Fig. 6A-C verschiedene räumliche Anordnungsformen des Systems.
Gemäß Fig. 1 bestehen die Innenrohrstücke 20 aus Rohrabschnitten, die sternförmig nach außen ragend mit Rippen 21 versehen sind, zwischen denen sich der Raum 31 für die Rauchgase findet. Die Innenrohrstücke sind hierbei vorteilhafterweise als Gußstücke ausgebildet, wobei die Rippen 21 dem durchströmenden Rauchgas die Wärme entziehen und an das Kühlmedium im Innenraum 32 der Innenrohrstücke 20 abgeben. Selbstverständlich ist auch die zusätzliche Ausbildung von Rippen und/oder Verwirbelungselementen im Inneren des Innenrohrstückes möglich.
In Fig. 2 ist ein vollständiger Wärmetauscher dargestellt, der aus Innenrohrstücken 20 nach Fig. 1 besteht, die aufeinander gesetzt mit Endstücken 15 A und 15 B abgeschlossen werden. Die Endstücke 15 A und 15 B sind mit zentralen Bohrungen versehen, durch die ein Spannstab 13 geführt ist, der an seinen beiden Enden Gewindeansätze aufweist. Die Innenrohrstücke können, abweichend von der gezeigten Ausführungsform, auch unterschiedliche Länge aufweisen.
Auf den Gewindeansätzen sitzen Muttern, über die die Innenrohrstücke 20 zusammengespannt werden können. In den einen Deckel 15 A münden der Kühlmittelzulauf 12 und der Kühlmittelablauf 10, wobei der Kühlmittelzulauf 12 über ein Verlängerungsrohr bis in die Nähe des zweiten Deckels 15 B geführt ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Kühlmedium vom einen Ende des Innenrohres zurück zum anderen Ende und dort zum Kühlmittelausgang 10 fließt.
Der Öffnung des Kühlmittelzulaufs 12 gegenüberliegend ist ein Ventilkegel 5 angeordnet, der auf einer Betätigungsstange sitzt, die flüssigkeitsdicht durch den zweiten Deckel 15 B nach außen geführt ist. Durch diese Anordnung kann der Kühlmittelkreislauf unterbrochen werden.
In den Fig. 3A und 3B sind zwei Krümmer gezeigt, die dazu dienen, den Wärmeaustauscher aus Gruppen von Einzelsegmenten in beliebiger Form aufzubauen. Hierbei sind die Außenrohrelemente 24 über ein gekrümmtes Außenrohrelement 24 B bzw. 24 C verbunden, während die Innenrohrelemente über Krümmer 15 C bzw. 15 D verbunden sind.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher wird folgendermaßen betrieben: Durch den Kühlmittelzulauf 12 wird Wasser z. B. aus dem Heizungsrücklauf einer Zentralheizungsanlage in den Innenraum 32 der Innenrohrstücke 20 geleitet und fließt dort zum Rücklauf 10 zurück. Das Rauchgas wird durch den Außenraum 31 zwischen Innenrohrstücken 20 und Außenrohrelementen 24 entgegen dem Kühlmittelstrom geführt. Über die Rippen 21 findet hierbei der Wärmeaustausch vom Rauchgas zum Kühlmittel statt.
Durch diese Energierückgewinnung kann der Heizungsbetreiber je nach Verhältnissen bis zu 15% der Heizkosten einsparen. Am Ausgang des Wärmetauschers sind die Rauchgase auf eine Temperatur von etwa 100°C abgekühlt, so daß die Kondensation beginnt.
Im folgenden wird anhand von Fig. 4 das vollständige System beschrieben. Die durch den Wärmetauscher geleiteten Rauchgase gelangen in einen Rauchgaseinlaß 210, der ins Innere eines Reaktionsbehälters 200 führt. Der Rauchgaseinlaß 210 führt in einen Entspannungsraum 212, über dem ein Substratbett 214 angeordnet ist. Das Substratbett besteht entweder direkt aus den geeigneten Substanzen oder aus einem Feststoff, der mit den geeigneten Substanzen kontaminiert ist. Hierbei ist das Substratbett so locker aufgebaut, daß die Rauchgase mit nur geringem Druckverlust hindurchströmen können. Dadurch, daß das Rauchgas durch den Wärmeentzug im Wärmetauscher 2 auf eine relativ niedrige Temperatur abgekühlt wurde, kondensiert das Wasser im Rauchgas. Die entstehenden feinen Tropfen haften an den festen Grenzflächen im Substratbett an. An den Grenzflächen findet eine weitere Kondensation statt, wobei die Flüssigkeit weiter in das Feststoffinnere eindringt. In der Flüssigkeit lösen sich die Schadstoffe, insbesondere die Schwefeloxide begierig, so daß nunmehr die Schadstoffe in wäßriger Lösung vorliegen. In dieser wäßrigen Lösung reagieren sie nun mit dem wirksamen Material des Substratbettes, wobei auch gleichzeitig eine katalytische Oxydatin von SO₂ zu SO₃ sowie von Sulfit zu Sulfat stattfindet. Ein Teil des Wassers wird z. B. bei Erzeugung von Gips gebunden, der Bilanzrest tropft nach unten ab.
Nachdem das Rauchgas das Substratbett 214 durchströmt hat, gelangt es in einen Raum 218 über dem Substratbett und von dort in einen Rauchgasauslaß 220. Im Rauchgasauslaß 220 befindet sich Öffnungen 222. Am Ende des Rauchgasauslasses 220 ist ein Gebläserad 110 angebracht, das über einen außenliegenden Elektromotor 113 angetrieben wird. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, daß die Rauchgase nicht aus den Öffnungen 222 austreten können, sondern vielmehr Umgebungsluft den Rauchgasen zugemischt wird.
Die aus dem Gebläserad 110 austretenden Gase gelangen dann über eine Leitung 240 in den Kamin 100.
Zwischen dem Rauchgaseinlaß 210 und dem Rauchgasauslaß 220 bzw. der Leitung 240 zum Kamin 100 ist ein Rohrstück 230 als Bypass vorgesehen. Dieses Rohrstück 230 ist normalerweise durch eine Klappe 117 geschlossen. In den Raum 218 über dem Substratbett 214 ragt ein Differenzdruckmechanismus 114, der mit seinem anderen Ende mit dem Rauchgaseinlaß 210 in Verbindung steht, so daß er mit dem Differenz, druck über dem Feststoffbett 214 beaufschlagt wird.
Die Klappe 117 ist über eine Hebelverbindung mit der Betätigungsstange des Ventilkegels 5 derart verbunden, daß bei Öffnen der Klappe 117 der Ventilkegel 5 auf die Öffnung des Kühlmittelzulaufes 12 aufgedrückt wird. Weiterhin steht die Klappe 117 über Verbindungsmittel 107 mit einem Schalter 116 in Verbindung, der den Motor 113 an- bzw. ausschaltet. Diese Verbindung 107 ist hierbei derart, daß bei Öffnung der Klappe 117 (entgegen dem Uhrzeigersinn) der Schalter 116 geöffnet wird, so daß der Elektromotor 113 außer Betrieb gesetzt wird.
Das Differenzdruckmeßorgan 114 wird derart, daß bei erhöhtem Differenzdruck die Klappe 117 freigesetzt wird, so daß sich diese in Strömungsrichtung stellt und den Bypass freigibt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß bei verstopftem Substratbett 214 zum einen die Rauchgase direkt aus dem Wärmetauscher 2 in den Kamin 100 gelangen, zum anderen der Wärmetauscher über Abschaltung des Kühlmittelkreislaufes außer Betrieb gesetzt wird, so daß die Rauchgase nunmehr mit der üblichen hohen Temperatur in den Kamin 100 strömen können. Sobald die Anlage abgeschaltet wird, schließt die Klappe 117 wieder, so daß bei erneutem Anfahren der Feuerungsanlage wieder der Differenzdruck gemessen wird und somit erneut die Durchlaßfähigkeit der Substratschicht 214 geprüft wird, wonach gegebenenfalls der Bypass 230 wieder geöffnet wird.
Unter dem Substratbett 214 ist ein zweites Substratbett 216 angeordnet, in das überschüssiges Wasser aus dem ersten Substratbett 214 tropft und dort neutralisiert wird. Überschüssiges Kondensat fließt nach der Neutralisation über einen Überlaufstutzen 224 in die Kanalisation (nicht gezeigt).
Fig. 5 zeigt eine vollständige Anlage in schematischer Anordnung. Die Anlage wird zwischen einen Heizkessel 1 und einen Kamin 100 geschaltet. Der funktionsnotwendige Wärmetauscher 2 ist vor dem Reaktionsbehälter 200 angeordnet. Wenn wegen einer Betriebsströmung der Kühlmittelzulauf 76 in dem Wärmetauscher 2 stillgelegt ist, tritt der Direktzufluß 78 in Kraft. Zusätzlich ist der Wärmetauscher mit einem Sicherheitsventil 77 versehen.
In den Fig. 6A-6C sind verschiedene Anordnungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, die durch die besondere Formvariabilität der Wärmetauscher 2 ermöglicht werden, so daß man die Anlage an jeden bestehenden Raum anpassen können.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von gasförmigen Schadstoffen aus den Rauchgasen von Feuerungsanlagen, wobei man die Rauchgase bis zum Taupunkt abkühlt und das Kondensat mit neutralisierenden Stoffen reagieren läßt und die Rauchgase über einen Kamin abführt, dadurch gekennzeichnet, daß man die gekühlten Gase zusammen mit dem kondensierenden Wasser über feste Substrate aus Aktivkohle oder Sinterglas führt, die mindestens teilweise die neutralisierenden Stoffe Calciumcarbonat, Bariumoxid, Ammoniumbikarbonat, Natronlauge, Calciumhydroxid enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Abführen der Rauchgase diesen Luft aus dem Umgebungsraum zuführt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Druckdifferenz der Rauchgase über den festen Substraten mißt und bei überhöhtem Meßwert die Rauchgase an den festen Substraten vorbeileitet.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3

- mit einem Wärmetauscher, der an die Feuerungsanlage und einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist,

- einem Reaktionsbehälter, der mit einem Rauchgaseinlaß an den Ausgang des Wärmetauschers (2) und mit einem Rauchgasauslaß an den Kamin angeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß ein gasdurchlässiges erstes Substratbett (214) in gasdichter Verbindung mit dem Reaktionsbehälter (200) zwischen dem Rauchgaseinlaß (210) und dem Rauchgasauslaß (220) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch

- eine Einlaßöffnung (222) im Rauchgasauslaß (220) und

- Druckerhöhungsmittel (110/113) zwischen Rauchgasauslaß (220) und Kamin (100).

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, gekennzeichnet durch

- ein zweites Substratbett (216), das räumlich unter dem gasdurchlässigen ersten Substratbett im Reaktionsbehälter (200) angeordnet ist, und

- einen Überlaufstutzen (224), der relativ zum zweiten Substratbett (216) so angeordnet ist, daß diejenige Wassermenge, die vom zweiten Substratbett (216) nicht mehr aufgefangen werden kann, über den Überlaufstutzen (224) auch nach Durchströmen des zweiten Substratbettes ( 216) abläuft.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6 gekennzeichnet durch

- eine Bypassleitung (230) zwischen dem Rauchgaseinlaß (210) und dem Rauchgasauslaß (220),

- Ventilmittel (117) zur Abriegelung oder Freigabe der Bypassleitung (230), und

- ein Differenzdruckmeßorgan (114), dessen in Strömungsrichtung gesehen erster Meßpunkt vor und dessen zweiter Meßpunkt hinter dem gasdurchlässigen ersten Substratbett (214) angeordnet ist und das mit den Ventilmitteln (117) derart in Wirkverbindung steht, daß bei Überschreiten eines voreinstellbaren Differenzdruckpegels die Ventilmittel (117) geöffnet werden und die Druckerhöhungsmittel (110, 113) über Schaltmittel (116) desaktiviert werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzdruckmeßorgan (114) weiterhin mit Ventilmitteln (5) derart in Wirkverbindung steht, daß bei Überschreiten des voreinstellbaren Differenzdruckpegels der Kühlmittelkreislauf (10, 12) geschlossen wird.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (2) aus Einzelelementen (20, 21; 24) besteht, die über Spannmittel (13) zu beliebig langen Einheiten in gas- bzw. flüssigkeitsdichter Verbindung miteinander zusammenpackbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente aus Innenrohrstücken (20) mit radial nach außen ragenden und parallel zur Rohrachse verlaufenden Rippen (21) bestehen, die von Außenrohrelementen (24) eng umschlossen sind, wobei die Innenrohrstücke (20) als Gußteile ausgebildet sind.