-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Abgasen. Dabei
enthalten die Abgase heizwerthaltige Substanzen, insbesondere Schadstoffpartikel
und/oder Geruchspartikel. Außerdem betrifft
die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
-
Rekuperativ
wirkende und regenerativ wirkende Abluftreinigungsverfahren sind
bereits bekannt. Dabei steht im Allgemeinen die Vernichtung der
in der Abluft enthaltenen Schadstoffpartikel und/oder Geruchspartikel
im Vordergrund. Bei den vorbekannten Verfahren muß der zur
Verbrennung anstehende Luftstrom unabhängig von der Konzentration
der Schadstoffpartikel auf deren Verbrennungstemperatur erhitzt
werden. Um dabei ein Höchstmaß an der
zur Abluftreinigung erforderlichen Wärmeenergie zurückzugewinnen
und zwecks Energieeinsparung in den Abluftreinigungsprozeß zurückzuführen, werden
bei vorbekannten Verfahren als Wärmetauscher
wirkende Rekuperatoren, bei denen der Wärmeübergang über eine Trennwand stattfindet,
und Regeneratoren, bei denen ein direkter Wärmeübergang stattfindet, verwendet.
Die zu reinigenden Abluftströme
wurden durch Wärmezufuhr
bisher nur soweit erhitzt, daß die
Schadstoffe sicher vernichtet werden konnten. Eine Energiezufuhr
darüber hinaus
war nicht erwünscht
und wurde nicht durchgeführt.
-
Ein
Verfahren der eingangs angegebenen Art ist aus der
DE 199 43 157 A1 , auf die
Bezug genommen wird, bekannt. Bei diesem Verfahren werden die in
der Luft enthaltenen heizwerthaltigen Substanzen, insbesondere Schadstoffe,
aufkonzentriert und anschließend
verbrannt. Das Verfahren ist insbesondere geeignet, die Abluft aus
biologischen Prozessen, beispielsweise Kompostierung, durch thermische
Nachbehandlung zu reinigen. Insbesondere geht es um die Reinigung
von Abgasen, die bei der biologischen Behandlung bzw. Kompostierung
von Abfällen
entstehen. Bei einem bevorzugten Verfahren zur biologischen Behandlung
bzw. Kompostierung von Abfällen
oder sonstigen Stoffen oder Stoffgemischen, die organische Bestandteile
enthalten, insbesondere von Siedlungsabfällen, werden die Abfälle in einem
vorzugsweise geschlossenen Behälter durchströmt. Die
Abfälle
können
auf einen in dem Behälter
vorhandenen Lochboden aufgelegt werden. Die Zuluft wird in einem
Bereich unterhalb des Lochbodens eingebracht. Sie durchströmt das von
den Abfällen
gebildete Haufwerk von unten nach oben und wird dann als Abluft
abgezogen. Vorzugsweise wird ein Umluftbetrieb durchgeführt, bei
dem die Abluft ganz oder teilweise den Abfällen wieder zugeführt wird.
Dabei werden die heizwerthaltigen, brennbaren Substanzen, die von
der Luft während
der Durchführung
des Verfahrens zur biologischen Behandlung bzw. des Kompostierverfahrens
aufgenommen worden sind, aufkonzentriert. Dies erfolgt dadurch,
daß die
Abfälle
von der Luft mehrmals durchströmt
werden, also durch den Umluftbetrieb, bei dem die Abluft ganz oder
teilweise den Abfällen
erneut zugeführt wird,
so daß sie
die Abfälle
mehrmals durchströmt. Dadurch
werden brennbare, heizwerthaltige Substanzen, insbesondere Schadstoffe,
wie beispielsweise Kohlenwasserstoffverbindungen und Mikroorganismen
sowie Stoffwechselprodukte, Stripprodukte und Staub, ferner Dämpfe und
Gase angereichert und aufkonzentriert. Diese heizwerthaltigen Substanzen
werden mit der auszuschleusenden Abluft einer Brennkammer zugeführt, in
der sie verbrannt werden.
-
Bei
dem Verfahren nach der
DE
199 43 157 A1 ist es möglich,
einen weiteren Brennstoff in die Luft einzubringen, was insbesondere
dann vorteilhaft oder erforderlich sein kann, wenn die Konzentration der
heizwerthaltigen Substanzen nicht oder noch nicht ausreicht, um
eine günstige
Verbrennung oder überhaupt
eine Verbrennung durchzuführen.
Zusätzlich
zu den in der Umluft aufkonzentrierten heizwerthaltigen Substanzen
bzw. Luftschadstoffen kann vor der Brennkammer, in der die heizwerthaltigen
Substanzen verbrannt werden, ein weiterer Brennstoff in den Abluftstrom
eingebracht werden. Dies geschieht allerdings nicht auf einem hohen
Temperaturniveau, da der Brennstoff nach dem vorbekannten Verfahren vor
der Brennkammer zugeführt.
wird. Ferner wird der Brennstoff bei dem vorbekannten Verfahren
nur zu dem Zweck zugeführt,
die zur Verbrennung der Schadstoffe erforderliche Energie zu erreichen.
-
Aus
der
DE 199 39 390
A1 ist ein Verfahren zur thermischen Verwertung und Entsorgung
von Deponiegas mit hohen bis geringen Methankonzentrationen bekannt.
-
Die
US 52 97 954 A offenbart
eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen mit einem Behälter, der
mehrere Kammern umfaßt,
zu denen jeweils eine aufsteuerbare und verschließbare Abgasleitung führt.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art
zu verbessern und eine verbesserte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
der eingangs angegebenen Art vorzuschlagen.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und
durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Gemäß der Erfindung
wird dem Abgas Wärmeenergie
auf einem hohen Temperaturniveau zugeführt und wird die überschüssige Wärmeenergie
aus dem Abgas abgeführt.
Die überschüssige Wärmeenergie
kann aus dem Abgas ausgeschleust werden. Vorteilhaft ist es, wenn
die abgeführte,
bzw. ausgeschleuste Energie umgewandelt wird. Sie kann genutzt werden,
insbesondere in elektrische Energie oder anderweitig nutzbare Energie
umgewandelt werden.
-
Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zum Reinigen von Abgasen, die bei der biologischen Behandlung
von Hausmüll
oder hausmüllähnlichen Abfällen entstehen
und die heizwerthaltige Substanzen, nämlich Schadstoffpartikel und/oder
Geruchspartikel, enthalten, durchgeführt. Bei dem Verfahren werden
die heizwerthaltigen Substanzen verbrannt. Den Abgasen wird Wärmeenergie
auf einem hohen Temperaturniveau durch Verbrennung eines Brennstoffs
zugeführt,
wobei Wärmetauscher
zeitlich wechselweise die Abgase vor der Verbrennung aufheizen und
nach der Verbrennung von den Abgasen aufgeheizt werden. Der Brennstoff
ist ein regenerativer Brennstoff, der aus Abfall, der organische
Bestandteile enthält,
hergestellt ist. Bei dem Verfahren wird Wärmeenergie aus dem Abgas abgeführt und
genutzt.
-
Bei
der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird den zu reinigenden Abgasen bzw. der zu reinigenden Abluft mehr
Wärmeenergie zugeführt als
zur Vernichtung der heizwerthaltigen Substanzen, insbesondere Schadstoffe
und/oder Geruchspartikel, erforderlich ist. Dieser Energieüberschuß kann nach
der Abgasreinigung bzw. Abluftreinigung wieder aus dem Abgas bzw.
der Abluft abgeführt
bzw. ausgeschleust bzw. ausgekoppelt werden und in eine andere Energieform
umgeformt werden, insbesondere in eine nutzbare Energieform, insbesondere
in elektrische Energie. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können die
zur Abgasaufheizung bzw. Abluftaufheizung verwendete Wärmemenge
sowie die zur Verbrennung der heizwerthaltigen Substanzen, insbesondere
Schadstoffe und/oder Geruchsstoffe, erforderlichen und verwendeten
Temperaturen erheblich über
den zur Schadstoffvernichtung bzw. Geruchsstoffvernichtung erforderlichen
Grenzwerten liegen. Hierdurch wird eine sicherere bzw. vollständigere
Vernichtung der mit den Abgasen bzw. der Abluft transportierten
heizwerthaltigen Substanzen, insbesondere Schadstoffe und/oder Geruchsstoffe,
erreicht. Ferner wird dadurch die Grundlage für eine Energieabführung bzw. Energieausschleusung
bzw. Energieauskopplung geschaffen. Die dadurch entstehende überschüssige Energie
wird vorzugsweise zur Gewinnung elektrischer Energie oder anderweitig
nutzbarer Energie genutzt.
-
Die
Wärmeenergie
wird durch Verbrennung eines Brennstoffs zugeführt. Als Energieträger wird also
ein Brennstoff verwendet. Es können
feste, flüssige
oder gasförmige
Brennstoffe genutzt werden, vorzugsweise derart, daß deren
Verbrennungstemperaturen über
den Verbrennungstemperaturen der heizwerthaltigen Substanzen bzw.
Schadstoffe bzw. Geruchsstoffe liegen.
-
Der
Brennstoff ist ein regenerativer Brennstoff. Vorzugsweise wird ein
aus nachwachsenden Energieträgern
bestehender oder gewonnener Brennstoff verwendet.
-
Der
Brennstoff ist aus Abfall, der organische Bestandteile enthält, hergestellt.
Dabei wird der Abfall vorzugsweise unter Zwangsbelüftung kompostiert und
anschließend
getrocknet. Die Zwangsbelüftung erfolgt
vorzugsweise in einem geschlossenen Behälter. Vorteilhaft ist es, wenn
die Zwangsbelüftung
ganz oder teilweise in einem Umluftbetrieb durchgeführt wird.
Dabei wird die Abluft den Abfällen
ganz oder teilweise erneut zugeführt,
so daß sie
die Abfälle mehrmals
durchströmt,
wodurch brennbare, heizwerthaltige Substanzen, insbesondere Schadstoffe und/oder
Geruchsstoffe, aufkonzentriert werden. Die in der Abluft mitgeführten heizwerthaltigen
Substanzen, insbesondere Schadstoffe und/oder Geruchsstoffe, werden
angereichert, indem sie durch Kreislaufführung der Abluft aufkonzentriert
werden. Unter einer Kompostierung ist eine biologische Behandlung zu
verstehen. Erforderlichenfalls kann zusätzlich auch eine mechanische
Behandlung durchgeführt werden,
beispielsweise eine Zerkleinerung der Abfälle vor, während und/oder nach der biologischen
Behandlung bzw. Kompostierung.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich insbesondere, wenn der Abfall in einem geschlossenen
Behälter
unter Zwangsbelüftung
kompostiert wird. Bei dem Abfall handelt es sich vorzugsweise um
Hausmüll
oder hausmüllähnliche
Abfälle, die
organische Bestandteile enthalten. Der Abfall wird kompostiert,
also biologisch behandelt. Zusätzlich
kann eine mechanische Behandlung stattfinden, beispielsweise eine
Zerkleinerung, die vor und/oder während und/oder nach der Kompostierung
bzw. biologischen Behandlung durchgeführt werden kann. Durch das
erfindungsgemäße Verfahren
kann Abluft gereinigt werden, die bei der biologischen Behandlung
bzw. Kompostierung von Hausmüll
oder hausmüllähnlichen
Abfällen
nach folgendem Verfahren entsteht: Der Hausmüll bzw. die hausmüllähnlichen Abfälle werden
erforderlichenfalls zunächst
vorbehandelt, insbesondere zerkleinert. Anschließend werden sie in einem oder
mehreren geschlossenen Behältern
unter Zwangsbelüftung
kompostiert, wobei die organischen Bestandteile abgebaut wer den. Nach
einer bestimmten Zeit von beispielsweise sieben Tagen – nach dieser
Zeit sind die biologisch leichter zersetzbaren Bestandteile typischerweise ganz
oder zu einem wesentlichen Bestandteil abgebaut – wird die Kompostierung durch
Trocknung zum Stillstand gebracht. Das Material wird auf eine Restfeuchte
von höchstens
15 % getrocknet. Es kann dann erforderlichenfalls noch nachbehandelt
werden. Ein derartiges Material wird unter dem in der Fachliteratur
beschriebenen Namen Trockenstabilat® in Verkehr
gebracht.
-
Die
bei der Herstellung von Trockenstabilat® entstehende
Abluft wird vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigt. Dabei
kann als Brennstoff vorzugsweise Trockenstabilat® verwendet
werden.
-
Die
Abgase werden vor der Verbrennung durch einen Wärmetauscher aufgeheizt. Sie
heizen nach der Verbrennung einen Wärmetauscher auf. Die Wärmetauscher
sind vorzugsweise katalytisch wirkende Wärmetauscher. Insbesondere handelt
es sich um katalytisch wirkende Katalysatorpakete. Vorzugsweise
werden die Abgase vor der Verbrennung durch den Wärmetauscher
auf Verbrennungstemperatur aufgeheizt.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird in der Weise durchgeführt,
daß der
Wärmetauscher
zeitweise die Abgase aufheizt und zeitweise von den Abgasen aufgeheizt
wird. Es wird also ein zeitlich wechselnder Betrieb durchgeführt.
-
Nach
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird der Wärmetauscher
zeitweise gespült,
vorzugsweise mit Spülluft.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird in der Weise durchgeführt,
daß mehrere
Wärmetauscher wechselweise
die Abgase aufheizen und von den Abgasen aufgeheizt werden. Es findet
also ein zeitlich wechselnder Betrieb statt, bei dem mehrere, mindestens
zwei, Wärmetauscher
wechselweise die Abgase aufheizen und von den Abgasen aufgeheizt
werden.
-
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß drei Wärmetauscher wechselweise
die Abgase aufheizen, von den Abgasen aufgeheizt werden und gespült werden.
Es findet ein zeitlich wechselnder Betrieb statt, während dem jeder
Wärmetauscher
zeitlich wechselnd die Abgase aufheizt, von den Abgasen aufgeheizt
wird und gespült
wird.
-
Die
Steuerung der Wärmetauscher
erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit
der Temperaturen, beispielsweise der Temperaturen der Abgase und/oder der
Verbrennungsgase, und/oder in Abhängigkeit der in der abströmenden Luft
gemessenen Stoffkonzentrationen, insbesondere der gemessenen Schadstoffwerte.
-
Die
Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen,
die heizwerthaltige Substanzen, insbesondere Schadstoffpartikel
und/oder Geruchspartikel, enthalten, wobei die Vorrichtung insbesondere
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
dient. In der Vorrichtung ist ein Behälter vorhanden, der mehrere,
vorzugsweise drei, Kammern umfaßt,
zu denen jeweils eine aufsteuerbare und verschließbare Abgasleitung
und eine aufsteuerbare und verschließbare Reingasleitung führt. Die
Abgasleitungen können
von einer Abgas-Sammelleitung abzweigen. Die Reingasleitungen können in
eine Reingas-Sammelleitung münden.
-
Es
ist eine gemeinsame Brennkammer vorhanden. Bei der gemeinsamen Brennkammer
kann es sich um eine Brennkammer für alle Kammern handeln oder
um eine Brennkammer für
Gruppen von Kammern. Die gemeinsame Brennkammer schließt sich
vorzugsweise an die oberen Endbereiche der Kammern an.
-
In
den Kammern ist vorzugsweise ein Wärmetauscher vorhanden. Dabei
handelt es sich vorzugsweise um einen katalytisch wirkenden Wärmetauscher
bzw. um ein Katalysatorpaket.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen
erläutert.
In der Zeichnung zeigt die
-
einzige
Figur eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen in einer schematischen
Ansicht.
-
Die
Vorrichtung umfaßt
eine erste Kammer 8, eine zweite Kammer 9 und
eine dritte Kammer 10, in denen sich jeweils ein katalytisch
wirkender Wärmetauscher,
nämlich
ein Katalysatorpaket, befindet. Die Vorrichtung ist auf diese Weise
in drei Segmente I, II und III unterteilt.
-
Oberhalb
der Kammern 8, 9, 10 befindet sich eine
gemeinsame Brennkammer 11. Die Brennkammer 11 überdeckt
den Bereich der Kammern 8, 9, 10. Die
Kammern 8, 9, 10 münden mit ihren oberen offenen
Enden in die gemeinsame Brennkammer 11.
-
Die
zu reinigenden Abgase werden der Vorrichtung durch eine Abgas-Sammelleitung 1 zugeführt. Das
Abgas stammt aus der Herstellung von Trockenstabilat®. Das
Abgas kann der Vorrichtung als Rohgas mit einer Temperatur von beispielsweise 30°C zugeführt werden.
Von der Abgas-Sammelleitung 1 zweigt in jedem Segment I,
II, III eine Abgasleitung ab, die durch jeweils ein Ventil gesondert
aufsteuerbar ist. Das Ventil befindet sich im unteren Bereich der
jeweiligen Kammer 8, 9, 10.
-
Von
diesen unteren Bereichen der Kammern 8, 9, 10 zweigt
ferner jeweils eine Reingasleitung ab, die durch jeweils ein weiteres
Ventil gesondert aufsteuerbar ist. Die Reingasleitungen münden in
eine Reingas-Sammelleitung 7, aus der das Reingas mit einer
Temperatur von beispielsweise 47°C
abgeführt wird.
-
Ferner
ist eine Spülluft-Sammelleitung 6 vorhanden,
von der eine jeweils gesondert aufsteuerbare und verschließbare Spülluftleitung
in den unteren Bereich jeder Kammer 8, 9, 10 führt.
-
Im
Betrieb wird die Abluft aus der Herstellung von Trockenstabilat® durch
die Abgas-Sammelleitung in das System eingeleitet. Die Segmente
I, II, III befinden sich abwechselnd in einem Betriebszustand, in
dem die Abgase durch den Wärmetauscher
aufgeheizt werden, in dem die Abgase den Wärmetauscher aufheizen und in
dem der Wärmetauscher
gespült
wird. In der Darstellung der einzigen Figur werden die Abgase durch
den Wärmetauscher
in der Kammer 8 des Segments I aufgeheizt. Dementsprechend
ist das Ventil in der Abgasleitung zur Kammer 8 geöffnet und
ist das Ventil in der Reingasleitung von der Kammer 8 geschlossen.
In der Kammer 9 des zweiten Segments II heizen die Abgase
den Wärmetauscher
in dieser Kammer 9 auf. Dementsprechend ist das Ventil
der Abgasleitung zur Kammer 9 geschlossen und das Ventil
der Reingasleitung aus der Kammer 9 geöffnet. Der Wärmetauscher
in der Kammer 10 des Segments III wird mit Spülluft gespült. Dementsprechend
sind die Ventile von der Abgasleitung in die Kammer 10 und
in die Reingasleitung von der Kammer 10 geschlossen. Die
Spülluftleitung
in die Kammer 10 ist geöffnet.
-
In
Abhängigkeit
von den Temperaturen und/oder von den in der abströmenden Reinluft
gemessenen Schadstoffwerten wechseln die Kammern 8, 9, 10 der
Segmente I, II, III ihren Betrieb.
-
Die
durch die Abgas-Sammelleitung 1 in die Vorrichtung eingeleitete
Abluft wird durch das aufgeheizte Katalysatorpaket in der Kammer 8 auf
die Verbrennungstemperatur der Schadstoffe aufgeheizt, indem dieses
Katalysatorpaket Wärme
an die Abluft abgibt. Auf der Höhe 2 der
Kammer 8, also am oberen Ende der Kammer 8, an
dem die Kammern 8, 9, 10 in die gemeinsame
Brennkammer 11 münden, kann
die mit 30°C
in die Kammern eingeleitete Abluft eine Temperatur von 800°C erreicht
haben.
-
Danach
wird der Abluft auf hohem Temperaturniveau Wärmeenergie zugeführt. Dies
geschieht an der mit 3 bezeichneten Stelle, also in der
gemeinsamen Brennkammer 11. Die zugeführte Wärmeenergie stammt vorzugsweise
aus einer regenerativen Energiequelle. Insbesondere wird diese Wärmeenergie
durch die Verbrennung eines regenerativen Brennstoffs erzeugt. Vorzugsweise
wird Trockenstabilat® verbrannt. Hierdurch
wird dem Abgas Wärmeenergie
auf einem hohen Temperaturniveau zugeführt.
-
Die überschüssige Wärmeenergie,
also derjenige Teil der Wärmeenergie,
der zur Schadstoffvernichtung bzw. Geruchsstoffvernichtung nicht
benötigt wird,
wird auf hohem Temperaturniveau ausgekoppelt und in elektrische
Energie umgewandelt. Dies kann durch eine direkte Umformung 5 geschehen. Dabei
wird die Energie aus der Brennkammer 11 abgeführt. Dies
kann durch einen Wärmetauscher
erfolgen. Stattdessen oder zusätzlich
ist es möglich,
die überschüssige Wärmeeneregie
durch indirekte Umformung in elektrische Energie umzuwandeln. In
diesem Fall wird die überschüssige Wärmeenergie
an der Stelle 4, also im unteren Bereich der Kammer 9, ausgekoppelt.
Die Auskopplung erfolgt also an einer Stelle, an der die Luft das
Katalysatorpaket der Kammer 9 bereits durchströmt hat und
eine geringere Temperatur aufweist.
-
Die
Luft verläßt die Brennkammer 11 durch das
obere offene Ende der Kammer 9 des Segments II. Sie durchströmt die Kammer 9 des
Segments II von oben nach unten und gibt dabei Energie an das in
der Kammer 9 befindliche Katalysatorpaket ab. Das Verfahren
wird vorzugsweise derart geführt,
daß die
Luft so viel Energie an das Katalysatorpaket in der Kammer 9 abgibt,
wie erforderlich ist, um die Schadstoffe bzw. Geruchsstoffe sicher
zu vernichten, wenn im Segment II die Abgase vor der Verbrennung durch
den dort befindlichen Wärmetauscher
aufgeheizt werden, wenn also im Segment II derjenige Teil des Betriebes
durchgeführt
wird, der in der Schemazeichnung im Segment I durchgeführt wird.
-
Dementsprechend
verläßt die gereinigte
Abluft das System über
das Katalysatorpaket im Segment II, wobei sie ihre Wärme auf
dieses Katalysatorpaket im Segment II überträgt. Sie gelangt von dort über das
geöffnete
Ventil in die Rohgasleitung und weiter in die Rohgas-Sammelleitung 7,
von wo sie abgeführt
wird.
-
Bei
der Abluftreinigung werden die Katalysatorpakete der Segmente I,
II und III wechselweise beaufschlagt. Um den Schlupf ungereinigter
Abluft zu vermeiden, wird vor erneuter Beaufschlagung des kalten,
neu zu beaufschlagenden Katalysatorpaketes dieses mit Spülluft gespült. In der
Schemazeichnung geschieht dies im Segment III. Hierbei werden die
angereicherten unverbrannten Rückstände vom
Katalysator abgelöst
und mit der Spülluft
dem aufgeheizten Katalysatorpaket zugeführt (in der Schemazeichnung dem
Katalysatorpaket im Segment II), wobei sie zerstört werden. Dies geschieht,
bevor der Abluftstrom vollständig
auf das Katalysatorpaket im Segment III umgeschaltet wird.
-
Die
gereinigte Abluft verläßt das System durch
die Reingas-Sammelleitung 7. Sie hat ihre Wärmeenergie
nahezu vollständig
auf ein Katalysatorpaket übertragen
(in der Schemazeichnung auf das Katalysatorpaket im Segment II).
-
Durch
die Temperaturdifferenz, die in der gemeinsamen Brennkammer 11 erzeugt
wird, besteht erstmals die Möglichkeit,
eine mit einer Abluftreinigung gekoppelte externe Energieerzeugung
aus nachwachsenden Energieträgern
durchzuführen, und
zwar auf einem höheren
oder wesentlich höheren
Temperaturniveau als bisher. Nach Erreichen des zur Schadstoffzersetzung
erwünschten
bzw. erforderlichen Temperaturniveaus wird das über der Verbrennungstemperatur
der Schadstoffe liegende Energiepotential zur Energieauskopplung
und Nutzung, insbesondere Stromerzeugung, eingesetzt. Zur Umwandlung
der auskoppelbaren Energie werden vorzugsweise Gasturbinen, Heißgasturbinen, Dampferzeuger,
Heißluftmotoren,
Expansionsmaschinen oder Wärmekraftmaschinen
mit entsprechenden Stromerzeugungsaggregaten benutzt.
-
Da
die Wärmetauscher
in den Kammern 8, 9, 10 als Katalysatoren
wirken, können
die Energieumformer für
die auszukoppelnde Energie mit einer Heißgasqualität betrieben werden, die bisher
nicht erreicht worden ist, und zwar auch dann nicht, wenn Trockensorption,
Naßwäsche oder
Filter angewendet worden sind.
-
Durch
die Erfindung wird ein Verfahren zur thermisch regenerativen Abgasreinigung
mit Zufuhr von Hochtemperaturwärme
und externer Nutzung der überschüssigen Energie
geschaffen, wobei die Hochtemperaturwärme vorzugsweise aus re generativen
Brennstoffen gewonnen wird. Durch die Erfindung wird es ermöglicht,
ein Verfahren zur katalytischen, regenerativen und/oder rekuperativen
Abgasreinigung durchzuführen.
Dem Abgas kann mehr Wärmeenergie
zugeführt
werden, und dies kann auf einem höheren Temperaturniveau geschehen,
als zur Schadstoffzerstörung
erforderlich ist. Die überschüssige Wärmeenergie
kann aus dem System ausgeschleust und zur Nutzung umgeformt werden. Die
gereinigten Verbrennungsgase können
einer Heißgasturbine
oder Expansionsmaschine zugeführt werden.
Die Gasströme
können
so geführt
werden, daß die
gereinigten Abgase sowohl aus der Abluftreinigung als auch aus der
Schadstoffverbrennung und Energieerzeugung mit Umgebungstemperatur
in die Atmosphäre
austreten. Das Verfahren kann derart geführt werden, daß verschiedene
Kammern eines Behälters
mit katalytisch wirkenden Wärmetauschern gefüllt werden,
wobei diese Kammern mit unterschiedlich zu steuernden Gaszuführungsleitungen versehen
sein können.
Die Kammern können
eine Heißgasentnahmevorrichtung
aufweisen. Das Heißgas
kann den Kammern beispielsweise an den Stellen entnommen werden,
die der mit 4 bezeichneten Stelle im unteren Bereich der
Kammer 9 des Segments II entsprechen. An dieser Stelle
hat das Gas den katalytisch wirkenden Wärmetauscher in der Kammer 9 durchlaufen
und diesen Wärmetauscher aufgeheizt.
In dem oberen gemeinsamen Raum 11 der Vorrichtung, also
in der Brennkammer, kann eine Energieeinspeisevorrichtung für regenerative
Energieträger
vorhanden sein.
-
In
der Vorrichtung, die in der Zeichnung dargestellt ist, kann eine
wirkungsvolle Begrenzung von Cgesamt-Konzentrationen
mittels thermisch-regenerativer Abluftbehandlung erfolgen. Dabei
werden wie bei der Nachverbrennung die Kohlenwasserstoffe in einer
Brennkammer 11 zu Kohlendioxid und Wasserdampf oxidiert.
Zur Reduzierung der Betriebskosten erfolgt eine maximale Wärmerückgewinnung
mittels Keramik-Wärmetauschern,
die in den Kammern 8, 9, 10 untergebracht
sind. Im heißen
Zustand gibt die erste Kammer 8 des Segments I ihre gespeicherte Wärmeenergie
zur Aufheizung der Prozeßluft
ab, während
nach erfolgtem Abschluß der
Oxidation in der Brennkammer 11 die zweite Kammer 9 des
Segments II durch die heiße
Abluft erneut aufgeheizt wird. Durch zyklisches Umschalten der Strömungsrichtung
wird der Dauerbetrieb sichergestellt.
-
Durch
die Vorrichtung können
die Vorgaben der 29. BlmSchV eingehalten werden. Die Abwärme wird über spezielle
Wärmetauscher
mit katalytischen Eigenschaften bis zu 98 % zurückgewonnen. Emissionsrelevante
Umschaltpeaks werden durch Verwendung von drei Kammern 8, 9, 10 vermieden.
Das Ergebnis ist ein kontinuierlich niedriges Reingassignal in der
Reingas-Sammelleitung 7. Reinluftgehalte von 5 mg Cgesamt/m3 Abluft
lassen sich sicher einhalten. Auch während Wartungsarbeiten kann
die volle Funktion der Abluftreinigung gewährleistet werden, so daß eine 100
-ige Verfügbarkeit
erreicht werden kann. Die Brennkammer 11 ist nach den Vorgaben der
17. BlmSchV gestaltet, also mit Verweilzeiten von zwei Sekunden
bei Temperaturen von 850°C
und mit einem Temperaturquench, der eine Abkühldauer von < 1 Sekunde sicherstellt.