DE60309904T2

DE60309904T2 - Verfahren und anlage zur ultrareinigung von rauch und gasen

Info

Publication number: DE60309904T2
Application number: DE60309904T
Authority: DE
Inventors: Valerio Tognazzo
Original assignee: Tognazzo Valerio Abano Terme
Current assignee: Tognazzo Valerio Abano Terme
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2023-09-27
Also published as: AU2003277916A1; PT1545747E; ATE345864T1; RU2325943C2; CA2500237A1; CN1332736C; RU2005113298A; WO2004030795A1; CY1106025T1; AU2003277916B2; ITVE20020030A1; BR0314960A; JP2006501062A; ES2275123T3; CN1688378A; AU2003277916C1; EP1545747B1; EP1545747A1; DK1545747T3; US20060150813A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Ultrareinigung von Rauch oder Gasen mit völliger Rückgewinnung der gebildeten Schadstoffe.
Es ist allgemein bekannt, dass die Atmosphäre einen erheblichen Gehalt an Schadstoffrauch und -gasen enthält, die durch Abfalldeponien (Biogas), Vergasungsanlagen, Kraftwerke, Müllverbrennungsanlagen und dergleichen erzeugt werden und Mikroschadstoffe enthalten, die hauptsächlich aus Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 1 μm (Feinstaub) bestehen, welche wie epidemiologische Studien gezeigt haben, Krankheit und Tod verursachen.
Das offensichtlichste und gefährlichste Beispiel sind Müllverbrennungsanlagen, welche im Allgemeinen aus einer großen, mit Luft versorgten Verbrennungskammer bestehen, die bei etwa 900°C arbeitet, gefolgt von einer kleinen Nachverbrennungskammer, die bei etwa 1200°C arbeitet, und die in der Lage sind, den zugeführten Abfall hauptsächlich in feine Teilchen, CO₂, H₂O usw. umzuwandeln.
Die anschließende Reinigung des Rauchs mit Filtern, welche auch als trockene Reinigung bekannt ist, ist nicht in der Lage, insbesondere Mikroschadstoffe wirksam zu entfernen, während die Nassreinigung, die wirksamer sein würde, nicht länger durchgeführt werden kann, da die Abgabe des schadstoffhaltigen Abwassers in die Umgebung untersagt ist.
Obgleich folglich die gegenwärtigen Müllverbrennungsanlagen das allgemeine Problem der thermischen Vernichtung lösen, haben sie bisher nicht zufriedenstellend das Problem der Beseitigung der Mikroschadstoffe gelöst. Insbesondere enthält der Rauch, der von einer Verbrennungsanlage abgegeben wird, Mikroschadstoffe, die im Wesentlichen von zwei Quellen herrühren: Metalle und chlororganische Verbindungen (Dioxine und Furane). Die letzteren sind schwer zu entfernen, da sich vom Staub oder anderen leicht entfernbaren festen Teilchen, die in dem Rauch enthalten sind, lediglich ein geringer Anteil (etwa 20 %) anlagert, während der Rest im Dampfzustand (Aerosol) vorliegt und besonders gefährlich ist, denn, wenn er mit Wasser oder anderen Flüssigkeiten in Kontakt kommt, wird er nicht entfernt, sondern stattdessen von denselben transportiert.
Insbesondere stellen die chlororganischen Verbindungen sehr gefährliche Umweltgifte dar, da sie eine teratogene und karzinogene Aktivität entwickeln und darüber hinaus das Immun-, Endokrin- und Reproduktionssystem schädigen können. Sie sind auch bioakkumulierbar, d.h. in der Lage, sich in der Nahrungskette anzusammeln und dadurch mit der Zeit immer gefährlicher zu werden.
Aus DE-A-4022087 geht hervor, dass Abgase, die leichte oder schwere organische Schadstoffe, wie Benzol enthalten, mit einer Leitung in ein Flüssigkeitsbad einzuführen, welches ein Schäummittel enthält, um zahlreiche kleine Blasen zu bilden, die über eine Endabtrennung in eine Welle kippen, wobei sie zu Schnee abkühlen, während sie sich in einer Kammer nach unten bewegen, die von einem Tiefkühlverdampfer gekühlt wird. Während der Wasseranteil gefriert, werden Lösungsmittel in den Gasen in eine Flüssigkeit umgewandelt, wodurch das gereinigte Gas zurückbleibt. Die Lösungsmittel sammeln sich aufgrund der Schwerkraft in Schichten in einem getrennt angeordneten PVC-Gefriergefäß an und werden mit einem Magnetventil entfernt, wobei das gefrorene Wasser, falls notwendig, zum Schmelzen und zur Wiederverwendung zurückbleibt.
Aufgrund der ernsten Probleme, welche solche Schadstoffe verursachen können, besteht das Problem, sie in dem größtmöglichen Ausmaß zu entfernen, sodass der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, ein Verfahren und eine Anlage zum Einsatz stromabwärts beispielsweise einer Trockenreinigungsanlage vorzuschlagen, um dieses Problem zu lösen.
Eine andere Aufgabe ist es, aus Gasen vor ihrer Verwendung jegliche Schadstoffe zu entfernen, die zur Korrosion, Abnutzung, Verstopfung, Verkrustung oder anderen sehr schädigenden Konsequenzen führen.
Das vorstehend genannte Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Ultrareinigung von Rauch oder Gasen mit einer totalen Wiedergewinnung der gebildeten Schadstoffe erreicht, wie im Anspruch 1 beschrieben.
Durch die Erfindung wird auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung gestellt, wie im Anspruch 32 beschrieben.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im einzelnen nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, in der
1 schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
2 ein Blockdiagramm zum Betrieb der Anlage zeigt, welche an eine externe Reinigungs- und Vergasungsanlage angeschlossen ist, die in ein System von Brennstoffzellen integriert ist.
Wie aus den Figuren ersichtlich, ist die erfindungsgemäße Ultrareinigungsanlage stromabwärts einer Reinigungsanlage, beispielsweise vom herkömmlichen Typ angeordnet, welche ein trockenes Reinigungssystem verwendet, wobei möglicherweise eine Einrichtung, beispielsweise ein Scrubber (nicht dargestellt) zugeordnet ist, um den Rauch auf Umgebungstemperatur (etwa 20 bis 30°C) herabzusetzen.
In seinen Grundzügen umfasst sie einen Wäscher 2, welcher im Wesentlichen aus einem Gefäß mit einer Doppelkegelstumpfform besteht, dessen Inneres, in Höhe der Verbindung zwischen den beiden Grundflächen eine leicht nach oben gerichtete konkave Platte 4 enthält, die von einer Welle 6 getragen wird, die mit hoher Geschwindigkeit, vorzugsweise nicht weniger als U.p.M. um eine senkrechte Achse rotierbar ist.
Das obere Ende des Gefäßes, das den Wäscher 2 bildet, ist über eine Leitung 8 an den Scrubber angeschlossen, von dem der zu behandelnde Rauch bzw. die zu behandelnden Gase stammen und über eine andere kurze Leitung 10 an eine Wasserstrahlzuführung mit einer Temperatur von etwa 4°C.
Der untere Teil des Doppelkegelgefäßes 2 weist eine Verengung 12 auf, mit der ein Venturi-Effekt hervorgebracht werden kann, wobei er darunter über eine Leitung 14 an einen herkömmlichen Wasserreiniger 16 angeschlossen ist. Der Wäscher ist auch über eine andere Leitung 18 mit einer Schneewaschkammer 20 (Schneeerzeuger) verbunden, welche von oben mit schadstofffreien Wasser versorgt wird.
Der Schneeerzeuger besteht im Wesentlichen aus zwei Seite an Seite angeordneten zylindrischen Gefäßen 22 mit vertikaler Achse, welche mit ihrem unteren Ende über eine horizontale Leitung 24 verbunden sind, welche einen konischen unteren Abschnitt 26 aufweist und an ihren untersten Punkt mit einer Auslassleitung 28 zu dem Wasserreiniger 16 verbunden ist. Jeder Zylinder 22 weist eine wärmeisolierende Beschichtung 30 an seiner äußeren Oberfläche auf und ist oben unter seinem Dach mit einer Sprinkler-Scheibe 32 versehen, die über eine Leitung 68 zur Zufuhr von schadstofffreien Wasser versorgt wird. In einer Position unter jeder Sprinkler-Scheibe 32 ist ein perforierter Ring 34 vorgesehen, der über eine Leitung 66 zur Zufuhr von CO₂ mit einer Temperatur von im Wesentlichen weniger als 0°C versorgt wird.
Einer der beiden Zylinder 22 nimmt in seinem oberen Teil im geringen Abstand von seiner oberen Kante die Leitung 18 auf, die mit dem Wäscher 22 verbunden ist, der andere Zylinder 22 nimmt in seinem oberen Teil eine Leitung 36 auf, die an ein Aktivkohlefilter 38 angeschlossen ist.
Dieser Filter 38 besteht aus einem Gefäß, das nicht nur mit einer seitlichen Verbindungsöffnung zu der Leitung 38 zum Eintritt des Rauchs oder Gasstroms versehen ist, sondern auch mit einer oberen Öffnung 40 als Aktivkohleeinlass, einer unteren Auslassleitung 42, einem darunter liegenden Trockner 44 sowie einer seitlichen Öffnung 46 zum Auslass des vollständig gereinigten Rauchs bzw. der vollständig gereinigten Gase.
Von dem Aktivkohletrockner 44 erstreckt sich eine Abgabeleitung 48 zu dem Wasserreiniger 16, dessen Wasser während des Aktivkohletrocknungsprozesses erzeugt wird. Herkömmliche Förderer, welche in den Zeichnungen schematisch durch die Förderlinie 50 dargestellt sind, sind ebenfalls zum Transport der getrockneten Aktivkohle von dem Trockner 44 zu der oberen Öffnung 40 des Filters 38 vorgesehen.
Aufgrund der unterschiedlichen Merkmale der Verunreinigung des Wassers, das aus dem Wäscher 2, der Schneewaschkammer 20 und dem Trockner 44 austritt, kann vorgesehen sein, dass der Trockner 16 aus mehreren unterschiedlichen Reinigungseinrichtungen besteht, die jeweils geeignet sind, das obige verunreinigte Wasser in einer zuverlässigeren Weise zu behandeln.
Wie angegeben, sind bei der erfindungsgemäßen Anlage nicht nur die Auslassleitung 14 von dem Wäscher 2 sondern auch die Auslassleitung 28 von dem Schneeerzeuger 20 und die Auslassleitung 48 von dem Aktivkohletrockner 44 an den Wasserreiniger 16 angeschlossen, der beispielsweise einen Verdampfer aufweist, der einen gereinigten austretenden Dampf entlang einer Leitung 52 und entlang einer anderen Leitung 54 gebildetes schadstoffhaltiges Wasser liefert.
Der Wasserreiniger 16 ist über die Leitung 54 mit einem Vergaser 56 verbunden, der vorzugsweise aus der Maschine besteht, die Gegenstand der EP-B1-0292987 mit dem Titel „Verfahren und Maschine zur Umwandlung von brennbaren Schadstoff- oder Abfallmaterialien in saubere Energie und verwendbare Produkte" ist, welche in der Lage ist, Wasser zu dissoziieren und den Wasserstoff zu gewinnen.
Dieser Vergaser umfasst

– einen thermischen Lanzenzerleger, der in Abwesenheit von Luft und bei einer Temperatur von mehr als 1600°C betrieben wird, wobei ein vollständiger Zerfall des zu behandelnden Materials in brennbare Gase auf der Basis von H₂ und CO, nicht brennbaren Gasen und Inertstoffen erfolgt,
– einen Wasserseparator, um alle so zersetzten Produkte augenblicklich zu kühlen und die inerten Produkte mit Wasser zu trennen, wodurch Dampf erzeugt und die Gastemperatur auf nicht weniger als 1200°C herabgesetzt wird,
– einen Filterthermoreaktor, der eine reinigende kohlenstoffartige Masse enthält, die auf eine Temperatur von mehr als 1200°C erwärmt ist, wobei der besagte Filterthermoreaktor an den besagten Zerleger und den besagten Separator angeschlossen ist, um die restlichen Schadstoffe aus den Gasen zu entfernen und sie zumindest teilweise in Wasserstoff, Kohlenmonoxidsäure, andere völlig brauchbare gasförmige Produkte überzuführen, und
– eine Kühleinrichtung für die besagten gasförmigen Produkte, die aus dem besagten Filterthermoreaktor austreten.

Die Leitung 52, die von dem Reiniger 16 abgeht, tritt in einen Wärmetauscher 58 ein und geht als Leitung 10 ab, welche den Wäscher 2 mit eiskaltem Wasser versorgt.
Der Vergaser 56 ist über eine Leitung 60 an ein Brennstoffzellensystem 62 angeschlossen, um es mit H₂ zu versorgen und über eine andere Leitung 64 an den Wärmetauscher 58, um ihn mit flüssigem CO₂ zu versorgen und von dort über die Leitung 66 an die perforierten Ringe 34 der Zylinder 22 des Schneeerzeugers 20.
Das Brennstoffzellensystem 62 ist über die Leitung 68 an die Sprinkler-Scheiben 32 der Zylinder 22 des Schneeerzeugers 22 angeschlossen, um sie mit schadstofffreiem Wasser zu versorgen.
Die erfindungsgemäße Anlage ist auch mit einer Vielzahl von Systemen zur Steuerung, Überwachung und Anpassung an alle Betriebsparameter versehen, insbesondere der Fluidtemperaturen und Strömungsgeschwindigkeiten. Da diese Systeme als herkömmlich angesehen werden können und infolgedessen im Können eines Fachmanns liegen, werden sie nicht näher beschrieben.
Die vorstehend beschriebene Anlage arbeitet folgendermaßen:
Der Rauch und die Gase, die behandelt werden und von denen die Makroschadstoffe bereits entfernt worden sind, werden zusammen mit dem Strahl aus eiskaltem Wasser, der von dem Wärmetauscher 58 stammt und von oben über die Leitung 10 zugeführt wird, in den Wäscher 2 eingeführt. In dem Wäscher 2 trifft das Wasser auf die Platte 4, welche es aufgrund ihrer Rotation mit hoher Geschwindigkeit durch den Zentrifugaleffekt und über die gegenüberliegende seitliche Wand des Wäschers schleudert, wobei diese Wand innen von dem Rauch bzw. Gasen gestreift wird, welche die Mikroschadstoffe enthalten.
Der Effekt des Schleuderns des besagten Rauchs bzw. der besagten Gase gegen die Wand des Wäschers 2 durch die Wasserströmung, welche ihre maximale Dichte besitzt, in Kombination mit der Verringerung des Querschnitts ihres Durchtritts durch den kreisförmigen Spalt, der durch die rotierende Platte 4 festgelegt wird, und die besagte Wand des Wäschers 2 führen dazu, dass das Wasser einen großen Teil der Schadstoffe aufnimmt. Diese Aufnahme wird erleichtert, falls der Winkel, der durch die Richtung des besagten zentrifugalen Wasserstrahls und die Rauch- oder Gasstromrichtung gebildet wird, weniger als 90°C ist.
Die anschließende ringförmige Verengung 16, durch die das Wasser/Rauch- oder Gasgemisch hindurchtritt, setzt das System durch den Venturieffekt unter Druck, um diese Aufnahme zu erhöhen.
Das gebildete schadstoffhaltige Wasser wird aus dem Wäscher 2 über die Leitung 14 abgegeben und dem Reiniger 16 zugeführt, wo es behandelt wird.
Der so behandelte Rauch bzw. die so behandelten Gase, die die Mikroschadstoffe in einer wesentlich geringeren Menge enthalten, verlassen den Wäscher 2 und passieren die Leitung 18, um in den Schneeerzeuger 20 einzutreten. Nach dem Auftreffen auf den kalten CO₂-Strom, der von dem Wärmetauscher 58 stammt und über die Leitung 66 in den Schneeerzeuger 20 von oben zugeführt wird, wird dort das schadstofffreie Wasser, das durch die Wasserstoffverbrennung in den Brennstoffzellen 62 entsprechend der bereits erwähnten EP-B1-0292987 erzeugt worden ist, in Schneeflocken durch die kalte Temperatur des besagten CO₂ umgewandelt. Diese treffen, während sie sich entlang der beiden Zylindergefäße 22, die den besagten Schneeerzeuger bilden, nach unten bewegen, den Rauch- oder Gasstrom im Gleichstrom und im Gegenstrom entlang eines Labyrinthwegs, um das Wasser, das die Schadstoffe enthält, sodass ihr Volumen vergrößert wird, sowie die Schadstoffe, die nicht in dem Wasser enthalten sind, aufzunehmen.
Erfindungsgemäß kann das Wasser in andrer Weise in Schneeflocken übergeführt werden, beispielsweise durch Kühlen des Schneeerzeugers 20 mit einem CO₂-Strom, der auf die Außenseite der Wände der Zylindergefäße 22 gerichtet ist, oder durch Verwendung eines anderen kalten Gases, beispielsweise Stickstoff oder Sauerstoff, welcher später zur Verbrennungsunterstützung in dem Vergaser 56 verwendet wird.
Bemerkt sei, dass der Bindungseffekt der Schneeflocken und die herabgesetzte Kinetik der Mikroschadstoffe aufgrund der niedrigen Temperatur, bei der ihre Entfernung stattfindet, die optimalen Bindungsbedingungen mit hoher operativer Ausbeute sowohl der wasserhaltigen Schadstoffe wie jener Schadstoffe, die nicht in dem Wasser enthalten sind, bestimmt. Die Wirkung der Schneeflocken ist ähnlich zu sehen wie die von Aktivkohle mit der zusätzlichen Fähigkeit, Schadstoffarten zum entfernen, die mit Aktivkohle nicht entfernbar sind.
Am Auslass des Schneeerzeugers 20 ist der Rauch- oder Gasstrom praktisch frei von Spuren von Wasser, welches aufgrund der niedrigen Temperatur unter Anwachsen der Schneeflocken einem Gefrieren unterliegt. Dieser Rauch- oder Gasstrom wird einer Erwärmung oberhalb 0°C während seines Durchtritts durch die Leitung 36 sowohl wegen der Länge dieser Leitung wie der möglichen Gegenwart von Heizeinrichtungen entlang derselben unterworfen. Am Ende seines Weges tritt der erwärmte Rauch- oder Gasstrom in den Filter 38 ein, der Aktivkohle bei einer Temperatur oberhalb 0°C enthält und wandert dann vom oberen Bereich nach unten, um jegliches Wasser aufzusaugen, das vom Schneeerzeuger 20 nicht aufgenommen ist. Als Folge davon wird die Aktivkohle feucht und in dem Trockner 44 regeneriert, von wo sie durch die Förderleitung 50 in den Kreislauf zurückgelangt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Wärme, die zum Trocknen der Aktivkohle benötigt wird, von der Anlage, welche den Rauch oder die Gase, die gereinigt werden sollen, erzeugt, oder insbesondere von dem Vergaser 56 geliefert.
Das Wasser, das den Trockner 44 verlässt, wird über die Leitung 48 dem Reiniger 16 zugeführt, wo es einen herkömmlichen Reinigungsprozess in der gleichen Weise wie das Wasser, das den Wäscher verlässt, unterworfen wird und dem Schneeerzeuger 20.
Nach aufeinanderfolgenden Regenerationszyklen, wenn die Aktivkohle verbraucht ist, kann sie dem Vergaser 56 zur thermischen Zersetzung zugeführt werden.
Wegen der dreifachen Reinigungsstufe, die in dem Wäscher 2, dem Schneeerzeuger 20 und dem Aktivkohlefilter 44 erfolgt, ist der Rauch- oder Gasstrom, der das Filter durch die Öffnung 46 verlässt, völlig frei von jeglichen Schadstoffspuren.
Es sei erwähnt, dass der Wäscher 2, welcher die Schadstoffe in optimaler Weise auf der Basis der zwei Prinzipien der Zentrifugalkraft und des Venturidruckeffekts absorbiert, eine starke Herabsetzung der Schadstoffe, die in dem Rauch oder den Gasen enthalten sind, bewirkt. Dies reißt jedoch unvermeidbar am Auslass des Wäschers eine geringe Menge Wasser, welches Mikroschadstoffe enthält, mit sich. Der anschließende Schneeerzeuger 20 hat die Fähigkeit, an die Schneeflocken das Wasser zu binden, das von dem Wäscher 2 austritt, und damit die darin enthaltenen Mikroschadstoffe, sodass eine noch gründlichere Reinigung erreicht wird. Der anschließende Aktivkohlefilter 38 entfernt minimale Spuren von Mikroschadstoffen enthaltendem Wasser völlig, welches dem Schneeflockeneffekt entwichen ist, um die Reinigung zu vervollständigen.
Die vorstehend beschriebene Ultrareinigungsanlage wird vorzugsweise zusammen mit einem Vergaser nach der besagten EP-B1-0292987 verwendet. Zu diesem Zweck wird der gereinigte Dampf, der den Reiniger 16 verlässt, durch die Leitung 52 dem Wärmetauscher 58 zugeführt, während das schadstoffhaltige Wasser, das den Reiniger 16 verlässt, dem Vergaser 56 zugeführt wird, in dem es in H₂ und flüssiges CO₂ übergeführt wird.
Das flüssige CO₂ wird durch die Leitung 64 dem Wärmetauscher 58 zugeführt, in welchem es einen teilweisen Wärmeaustausch mit dem Dampf des Reinigers 16 unterliegt, um es zu kondensieren und in Wasser bei 4°C zu überführen. Das CO₂, das nun erwärmt ist, aber noch eine Temperatur unterhalb 0°C aufweist, wird durch die Leitung 66 dem perforierten Ring 34 des Schneeerzeugers 20 zugeführt, während das eiskalte Wasser, das durch Kondensation des Dampfes erhalten wird, durch die Leitung 10 in den Wäscher 2 eingespeist wird.
Der Wasserstoff von dem Vergaser 56 wird durch die Leitung 60 dem Brennstoffzellensystem 62 zugeführt, von dem brauchbare Energie und schadstofffreies Wasser erzeugt wird. Das letztere wird durch die Leitung 68 geführt, um die Sprinkler-Scheiben 32 des Schneeerzeugers 20 zu versorgen.
Das Endergebnis dieses so integrierten erfindungsgemäßen Verfahrens ist damit die vollständige Reinigung von Rauch oder Gasen und die Energieerzeugung durch das Brennstoffzellensystem 62 mit beträchtlichen Umwelt- und wirtschaftlichen Vorteilen.
Es sei auch bemerkt, dass im Allgemeinen die Gase, die die Vergasungsanlage nach EP-B1-0292987 verlassen, Säuren (Salz-, Schwefelsäure, usw.) enthalten, welche die verschiedenen herkömmlichen Reinigungssysteme nicht völlig entfernen können, obgleich deren Reinigungskosten sehr hoch sind.
Diese Säuren, die in dem restlichen Prozesswasser gelöst sind, zersetzen rasch die Katalysatoren auf Metallbasis, die im Allgemeinen zur Umwandlung von Kohlenmonoxid (CO) und Wasser (H₂O) in Kohlendioxid (CO₂) und Wasserstoff (H₂) verwendet werden. Diese Säuren verunreinigen auch das erhaltene Kohlendioxid, machen es unbrauchbar und führen damit zu hohen wirtschaftlichen Verlusten. Diese Säuren schädigen schließlich die integrierten Vergaser-Brennstoffzellenanlagen, wo eine sehr hohe Reinheit des verwendeten Brennstoffgases zur Erzeugung elektrischer Energie (mit hohem Wirkungsgrad), wärme- und schadstofffreien Wasser wesentlich ist.
Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist deshalb für die Vergasungsanlage nach EP-B1-0292987 sehr vorteilhaft.
Die Vergasungsanlage nach EP-B1-0292987 hat in der Praxis eine Mindestkapazität von 2 t/h, wenn sie beispielsweise zur thermischen Vernichtung von Kunststoff verwendet wird und ist in der Lage zur Erzeugung von

– 14,700 m³/h Gas, das einer Ultrareinigungsbehandlung zu unterwerfen ist,
– 9.5 MW im Überschuss, die zum Verdampfen des von der Ultrareinigungsanlage abgegebenen Wassers verwendet werden, um es damit im Kreislauf zu führen,
– 12 MW elektrischer Energie zum Betrieb des Wäschers etc.;
– 7300 kg/h CO₂ bei –40°C (neben H₂ und/oder O₂ und/oder N₂) zum Kühlen des Wassers und Gases und zur Schneegewinnung,
– 1100 l/h schadstofffreiem Wasser, das durch die vollständige Gewinnung von Schadstoffen, die dem Vergaser zugeführt werden, erhalten wird, zur Schneeerzeugung.

Obgleich diese Mengen von einer sehr geringen Menge thermisch vernichteten Kunststoffmaterials erhalten werden, sind sie viel höher, als zum Betrieb der erfindungsgemäßen Ultrareinigungsanlage erforderlich. Daraus folgt, dass die Integration der Ultrareinigungsanlage mit dem Vergaser nach EP-B1-0292987 es ermöglicht, die Abfallprodukte des letzteren nicht nur zur Versorgung der ersteren Anlage einzusetzen, sondern auch zur Versorgung anderer Ultrareinigungsanlagen, um Schadstoffe, die durch andere Anlagen (beispielsweise Verbrennungsöfen, Zementfabriken, usw.) erzeugt werden, zu entfernen.

Claims

Verfahren zur Ultrareinigung von Rauch oder Gasen mit völliger Rückgewinnung der gebildeten Schadstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Strom des schadstoffhaltigen Rauchs oder der schadstoffhaltigen Gase einer Sprinklerwaschung mit schadstofffreiem Wasser in einem Schneeerzeuger (20) unterworfen wird und das Wasser während seines Durchtritts einer raschen Kühlung auf eine Temperatur unterworfen wird, die ausreicht, um es in Schneeflocken umzuwandeln, die auf ihrem Weg die Schadstoffe aufsammeln, die in dem Rauch- oder Gasstrom enthalten sind, – aus dem besagten Schneeerzeuger (20) die besagten Schneeflocken, die dessen Basis erreicht haben, entleert werden, und – das erhaltene schadstoffhaltige Wasser, das aus den besagten Schneeflocken stammt, einem Vergaser (56) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein aufsteigender Rauch- oder Gasstrom in den besagten Schneeerzeuger (20) eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas- oder Rauchstrom der Wirkung der Schneeflocken in dem besagten Schneeerzeuger (20) entlang wenigstens eines Abschnitts ihres Weges im Gleichstrom und entlang wenigstens eines Abschnitts ihres Weges im Gegenstrom ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Waschen schadstofffreies Wasser verwendet wird, das von Brennstoffzellen (62) geliefert wird, denen Wasserstoff zugeführt wird, der von dem besagten Vergaser (56) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschwasser auf eine Temperatur von nicht mehr als 0 °C gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschwasser durch Kühlen des Schneeerzeugers (20) rasch abgekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Schneeerzeuger (20) mit einem kalten Fluidstrom gekühlt wird, der extern entlang der Wände des Schneeerzeugers zirkuliert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte schadstofffreie Wasser mit einem kalten Gasstrom rasch abgekühlt wird, der in den besagten Schneeerzeuger (20) injiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Schneeerzeuger (20) mit Sauerstoff abgekühlt wird, welcher als Verbrennungsunterstützung in dem Vergaser (56) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschwasser mit einem Kohlendioxidstrom rasch abgekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschwasser mit einem Stickstoffstrom rasch abgekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauch- oder Gasstrom, der bereits der Wirkung der Schneeflocken unterworfen worden ist, trockene Aktivkohle durchströmt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohle mit Wärme getrocknet wird, die aus einer thermischen Zerstörungsanlage (56) erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohle mit Wärme getrocknet wird, die durch die Anlage erzeugt wird, welche den zu reinigenden Rauch- und Gasstrom produziert.
Verfahren nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erhaltene schadstoffhaltige Wasser, das beim Trocknen der Aktivkohle erhalten wird, einem Vergaser (56) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die verbrauchte Aktivkohle einer thermischen Zerstörungsanlage (56) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, bevor der Gas- oder Rauchstrom der Wirkung der Schneeflocken unterworfen wird, er einer Waschung unterworfen wird, nach der das gebildete schadstoffhaltige Wasser dem Vergaser (56) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauch- oder Gasstrom gewaschen wird, indem der besagte Strom von einem Wasserstrahl hoher Geschwindigkeit getroffen wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauch- oder Gasstrom mit einem Wasserstrahl gewaschen wird, der einen Winkel von weniger als 90 ° zur Richtung des besagten Rauch- oder Gasstroms einnimmt.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasserstrahl eine hohe Geschwindigkeit verliehen wird, indem er von oben auf eine Platte (4) fällt, welche sich um eine senkrechte Achse dreht.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauch- oder Gasstrom mit Wasser mit einer Temperatur von etwa 4 °C gewaschen wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschwasser mit einer Temperatur von etwa 4 °C durch Kühlen mit einem kalten Gas erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschwasser mit einer Temperatur von etwa 4 °C durch Kühlen mit Gas von dem Vergaser (56) erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschwasser mit Kohlendioxid gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschwasser mit Stickstoff gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschwasser mit Sauerstoff gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauch- oder Gasstrom in einem Wascher (2) gewaschen wird, der wenigstens eine Wand aufweist, die von dem besagten Strom berührt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 15 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass das schadstoffhaltige entleerte Wasser einer Reinigungsanlage (16) zugeführt wird, bevor es dem Vergaser (56) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergaser (56) verwendet wird, der umfasst: – einen thermischen Lanzenzertrümmerer, der in Abwesenheit von Luft und bei einer Temperatur von mehr als 1600 °C betrieben wird, um das gesamte zu behandelnde Material in verbrennbare Gase auf der Basis von H₂, CO, nichtbrennbaren Gasen und Inertstoffen zu zersetzen, – einen Wasserseparator, um zusammen alle derart zersetzten Produkte plötzlich zu kühlen und die inerten Produkte mit Wasser abzutrennen, um Dampf zu erzeugen und die Gastemperatur auf nicht weniger als 1200 °C zu reduzieren, – einen Filter-Thermoreaktor, der eine reinigende kohlenstoffhaltige Masse enthält, die auf eine Temperatur von mehr als 1200 °C erwärmt ist, wobei der besagte Filter-Thermoreaktor mit dem besagten Zertrümmerer und dem besagten Separator verbunden ist, um restliche Schadstoffe aus den Gasen zu entfernen und um sie wenigstens teilweise in Wasserstoff, Kohlenmonoxidsäure oder andere insge samt brauchbare gasförmige Produkte umzuwandeln, und – eine Kühleinrichtung für die besagten gasförmigen Produkte, welche aus dem besagten Filter-Thermoreaktor austreten.
Verfahren nach Anspruch 28 und 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf, der von der Reinigungsanlage (16) mittels flüssigem CO₂ erzeugt wird, das von dem Vergaser (56) produziert wird, kondensiert wird, um auf diese Weise Wasser zu erhalten, das dem Wascher (2) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff, der von dem Vergaser (56) erzeugt wird, verwendet wird, um die Brennstoffzellen (61) zu versorgen, von denen schadstofffreies Wasser erhalten wird, das dem Schneeerzeuger (20) zugeführt wird.
Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: – einen Schneeerzeuger (20), dem der zu reinigende Rauch- oder Gasstrom zugeführt wird und dem ebenfalls schadstofffreies Wasser zugeführt wird, – eine Kühleinrichtung (34), die dem besagten Schneeerzeuger (20) zugeordnet ist, um das besagte Wasser in Schneeflocken umzuwandeln, – wenigstens eine Auslassleitung (36) von dem besagten Schneeerzeuger (20) für den gereinigten Rauch- oder Gasstrom, und – eine Einrichtung (28) zur Verbindung der Basis (26) des besagten Schneeerzeugers (20) mit einem Vergaser (56) für das erhaltene schadstoffhaltige Wasser, das von den besagten Schneeflocken stammt.
Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauch- oder Gasstrom in dem besagten Schneeerzeuger (20) nach oben steigt.
Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneeerzeuger (20) so geformt ist, um wenigstens einen Abschnitt zu bilden, durch den der Rauch- oder Gasstrom einen absteigenden Weg nimmt und wenigstens einen Abschnitt, durch den er aufsteigt.
Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des besagten Schneeerzeugers (20) eine konische Form aufweist.
Anlage nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneeerzeuger (20) wenigstens zwei sich im Wesentlichen vertikal erstreckende Gefäße (22) aufweist, die miteinander verbunden sind, um einen Labyrinthweg für den Rauch- und Gasstrom zu definieren.
Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des Schneeerzeugers (20) wärmeisoliert sind.
Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneeerzeuger (20) oben mit einer Einrichtung (32) zur Sprinklerabgabe des besagten schadstofffreien Wassers versehen ist.
Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneeerzeuger (20) oben mit einer Vielzahl von Düsen (34) zur Abgabe eines kalten Gasstroms versehen ist.
Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneeerzeuger (20) oben mit wenigstens einem perforierten Ring (34) versehen ist, dem kaltes Gas zugeführt wird.
Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des Schneeerzeugers (20) mit wenigstens einem Zwischenraum zur Zirkulation eines kalten Gasstroms versehen sind.
Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass für den Rauch- oder Gasstrom von dem Schneeerzeuger (20) über eine Leitung (36) mit einem Aktivkohlefilter (38) verbunden ist.
Anlage nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaften der besagten Leitung (36) gewählt werden, um den Rauch- oder Gasstrom zu erwärmen, wenn er durchfließt.
Anlage nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Leitung (36) mit einer Heizeinrichtung versehen ist.
Anlage nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trockner (44) zur Regenerierung der besagten Aktivkohle dem Aktivkohlefilter (36) zugeordnet ist, zusammen mit einer Förderlinie (50) für den besagten Kohlenstoff, der in dem besagten Filter (38) regeneriert worden ist.
Anlage nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Trockner (44) mit einer Einrichtung (48) zu seiner Verbindung mit dem besagten Vergaser (56) versehen ist.
Anlage nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Trockner (44) mit einer thermischen Zerstörungsanlage (56) verbunden ist, um die Wärme zu liefern, die für den Trocknerbetrieb notwendig ist.
Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Wascher (2) umfasst, der stromaufwärts von dem besagten Schneeerzeuger (20) zur vorläufigen Behandlung des zu reinigenden Rauch- oder Gasstroms vorgesehen ist.
Anlage nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Wascher (2) aus einem kreisförmigen Gefäß besteht, das innen mit einer rotierenden Platte (4) versehen ist, deren Kante mit der Wand des besagten Gefäßes einen ringförmigen Durchgang für das Gemisch aus dem besagten Rauch oder den besagten Gasen, die dem besagten Gefäß zugeführt werden, definiert, wobei das Waschwasser von dem oberen Ende des besagten Gefäßes auf die besagte rotierende Platte (4) fällt.
Anlage nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Platte (4) eine leicht aufwärts weisende Konkavität aufweist.
Anlage nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Gefäß eine doppelkonische Form aufweist, wobei der mittlere Teil mit dem größten Durchmesser in der Höhe der besagten rotierenden Platte (4) angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Wascher (2) mit dem besagten Vergaser (56) über eine Leitung (14) verbunden ist.
Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 35, 46 und 52, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Reiniger (16) umfasst, dem das entleerte Wasser zugeführt wird und der mit dem besagten Vergaser (56) verbunden ist.
Anlage nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Reiniger (16) einen Verdampfer mit einem Dampfausgang und einem anderen Ausgang für gebildetes schadstoffhaltiges Wasser umfasst, das den besagten Vergaser (56) versorgt.
Anlage nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Wärmetauscher umfasst, von dem der Kühlkreislauf mit CO₂ versorgt wird, welches von dem besagten Vergaser (56) stammt, und der mit dem besagten Schneeerzeuger (20) verbunden ist, wobei dem Kühlkreislauf Dampf zugeführt wird, der von der besagten Reinigungsanlage (16) stammt und mit dem besagten Wascher (2) verbunden ist.
Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Brennstoffzellensystem (62) umfasst, dem Wasserstoff von dem besagten Vergaser (56) zugeführt wird, und das den besagten Schneeerzeuger (20) mit schadstofffreiem Wasser versorgt.
Anlage nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergaser (56) mit einem Trockner (44) verbunden ist, um die notwendige Wärme zum Betrieb des Letzteren zu liefern.