PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19601759A1 01.08.1996
Titel Anlage zum Abscheiden von Schadstoffen aus der Abluft einer Schadstoffquelle, insbesondere eines Spannrahmens
Anmelder Koenig AG, Amriswil, CH
Erfinder Natter, Arthur, Wolfurt, AT
Vertreter Loesenbeck und Kollegen, 33613 Bielefeld
DE-Anmeldedatum 19.01.1996
DE-Aktenzeichen 19601759
Offenlegungstag 01.08.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.08.1996
IPC-Hauptklasse F26B 25/00
IPC-Nebenklasse B01D 51/10   
Zusammenfassung Die Abluft wird in einem Glattrohr-Wärmetauscher (13) abgekühlt. Sie durchströmt die Innenseite der Rohre (19) des Rohrbündels, welche senkrecht oder geneigt stehen. An einem sekundärseitigen Anschluß (43) des Wärmetauschers (13) wird Kaltwasser eingespeist. Dem Wärmetauscher (13) können ein Luftwäscher (36) und ein Tropfenabscheider (26), allenfalls zusätzlich ein Elektrofilter nachgeschaltet sein. Im Wärmetauscher (13) und dem Luftwäscher (36) kondensiert ein Teil der kondensierbaren Schadstoffe aus, und ein Teil der wasserlöslichen und der Feststoffe werden ausgeschieden. Die Anlage kann automatisch gereinigt werden und benötigt einen geringen Platzbedarf.

Beschreibung[de]

Aus der EP-B 334 922 ist eine Anlage zum Abscheiden von Schadstoffen aus der Abluft eines Spannrahmens bekannt. Die Abluft wird über zwei Lamellen-Wärmetauscher, die sekundärseitig von Frischluft bzw. Wasser umströmt sind, abgekühlt. In einem Tropfenabscheider werden die auskondensierten Teile abgeschieden. Schließlich wird die abgekühlte Abluft durch Filtermatten abgezogen. Die Lamellen-Wärmetauscher dieser Anlage sind relativ schwer zu reinigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage dieser Art anzugeben, welche wartungsfreundlich ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der Ansprüche gelöst.

Dadurch, daß der Wärmetauscher als Glattrohr-Wärmetauscher ausgebildet ist, dessen Rohre innen von der Abluft durchströmt werden, können diese Rohre sehr einfach gereinigt werden. Die abluftseitige Wandtemperatur bei einem Glattrohr-Wärmetauscher ist bei gleichem Kühlmedium außerdem niedriger als die Lamellentemperatur eines Lamellen-Wärmetauschers, so daß mehr kondensierbare Schadstoffe auskondensiert werden können. Durch die vertikale oder geneigte Anordnung des Wärmetauschers ist der Platzbedarf im Grundriß gering.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Schema einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 ein Schema einer zweiten Ausführungsform, und

Fig. 3 eine Variante der Ausführung nach Fig. 1.

Die Anlage 10 nach Fig. 1 ist in Kombination mit einem nur schematisch angedeuteten Spannrahmen 1 dargestellt. Der Spannrahmen 1 hat mehrere Felder 2, 3, 4, durch welche eine Stoffbahn 5 durchgeführt wird, z. B. zum Trocknen oder zum Thermo-Fixieren. Die Abluft des vordersten Feldes 3 ist nur geringfügig mit Schadstoffen belastet und wird mittels eines Gebläses 6 direkt ins Freie gefördert. Die z. B. 150° bis 180°C heiße Abluft der übrigen Felder 2, 4 wird über eine Sammelleitung 7 durch die Anlage 10 abgesaugt.

Die Leitung 7 ist an eine Eintrittskammer 11 am oberen Ende von zwei in Serie geschalteten Glattrohr-Wärmetauschern 12, 13 angeschlossen. Die Wärmetauscher 12, 13 haben ein gemeinsames, rohrförmiges, senkrecht oder geneigt stehendes Gehäuse 14, das oben durch einen abnehmbaren Deckel 15 abgeschlossen ist. Das Gehäuse 14 hat eine obere, eine mittlere und eine untere Trennwand 16, 17, 18. In die Trennwände 16-18 sind durch beide Wärmetauscher 12, 13 durchgehende, glatte Rohre 19 eingeschweißt, die von der Abluft innenseitig durchströmt werden. Die Innenseite der Rohre 19 ist poliert. Zwischen den Trennwänden 16-18 sind Schikanen 20 angeordnet, so daß die Rohre 19 aussenseitig vom Kühlmedium meanderförmig von unten nach oben umspült werden. In die Rohre 19 können zusätzlich Turbulatoren 24, d. h. wendelförmig verdrehte Lamellen, eingeschoben sein, um die Turbulenz der Abluft in den Rohren und damit den Wärmeübergang zu steigern. Die Turbulatoren 24 haben außerdem den Effekt, daß sich die Abluft schraubenlinienförmig bewegt, womit eine gewisse Zentrifugalwirkung und damit ein besseres Abscheiden von Kondensat und Feststoffen an den Rohrwänden erreicht wird.

Der obere Wärmetauscher 12 ist ein Luft-Luft-Wärmetauscher, in welchem Frischluft z. B. für den Spannrahmen 1 z. B. auf etwa 120°C erwärmt wird. Damit kann der Energiebedarf des Spannrahmens 1 gesenkt werden. Im unteren Wärmetauscher 13 wird unten Kaltwasser eingespeist, das z. B. auf etwa 30°C erwärmt wird. Durch die Kombination der beiden Wärmetauscher 12, 13 wird die Abluft auf etwa 45°C abgekühlt. Dabei kondensiert ein erheblicher Teil der kondensierbaren Schadstoffe der Abluft aus. Wenn die Abluft feucht ist, bildet sich vor allem im unteren Wärmetauscher 13 ein Wasserfilm an der Rohrwand und Wassernebel. In diesem Wasser werden wasserlösliche Bestandteile der Schadstoffe, z. B. Formaldehyde und Glykole, durch Absorption teilweise gelöst.

Weil die Rohre 19 senkrecht oder geneigt sind, fließt das Kondensat, unterstützt durch die Luftströmung, in den Rohren 19 nach unten in die Austrittskammer 21, von wo es über einen Anschluß 22 in einen Sammelbehälter 23 geleitet wird.

Die Abluft wird aus der Austrittskammer 21 über einen Tropfenabscheider 26 und ein Elektrofilter 27 durch ein Gebläse 28 abgesaugt und in einen Kamin 29 gefördert. Der Tropfenabscheider 26 hat Lamellen 30 mit vertikalen Umlenkrinnen, in welchen mitgerissene Flüssigkeitströpfchen abgeschieden werden und über einen Anschluß 31 ebenfalls in den Behälter 23 geleitet werden. Auch die im Elektrofilter 27 abgeschiedenen feinsten Teilchen und Aerosoltröpfchen werden über einen Anschluß 32 in den Behälter 23 geleitet. Durch die Kombination der Wärmetauscher 12, 13, des Tropfenabscheiders 26 und Elektrofilters 27 kann ein Gesamtabscheidegrad bezogen auf die Aerosole von gegen 90% erreicht werden.

Bei weniger hohen Anforderungen kann der Elektrofilter 27 auch weggelassen werden.

Die Wärmetauscher 12, 13 können automatisch dadurch gereinigt werden, daß das Wasser aus dem unteren Wärmetauscher 13 entleert und der sekundärseitige Luftdurchfluß durch den oberen Wärmetauscher 12 abgeschaltet wird. Die heiße Spannrahmenabluft von z. B. 150°C bis 200°C erhitzt dann die beiden Wärmetauscher 12, 13 und den Tropfenabscheider 26 rasch auf eine Temperatur, bei welcher Fettbeläge in den Rohren 19 und an den Lamellen 30 abgeschmolzen werden. Die hohe Luftgeschwindigkeit im Bereich der Wärmetauscher 12, 13 und der Lamellen 30 begünstigt die Reinigungswirkung.

Als Kühlmedium kann im ersten Wärmetauscher 12 statt Luft auch Wasser, z. B. vorgewärmtes Prozeßwasser eingesetzt werden. Gegebenenfalls kann einer der Wärmetauscher 12 oder 13 auch entfallen. Im Kamin 29 kann ein weiterer Glattrohr-Wärmetauscher 13&min; als Dampf-Luftgemischkondensator und ein weiterer, nachgeschalteter Tropfenabscheider 26&min; eingebaut werden, was in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet ist. Als Kühlmedium kann in diesem Wärmetauscher 13&min; Kaltwasser oder Kaltluft eingesetzt werden, wobei die erwärmte Kaltluft zu Heizzwecken eingesetzt werden könnte.

Diese Variante ist vor allem zweckmäßig, wenn in den ersten beiden Wärmetauschern 12, 13 (oder im einzigen ersten Wärmetauscher 12 oder 13) die Abluft nicht unter den Taupunkt abgekühlt wird. In diesem Falle werden in den Wärmetauschern 12, 13 und im Elektrofilter 27 vor allem Aerosole und kondensierbare Schadstoffe, aber kaum Wasser abgeschieden. Weil die Abluft im Elektrofilter 27 nicht wasserdampfgesättigt ist, ist der Betrieb dieses Filters 27 sicherer. Die in den Wärmetauschern 12, 13 und im Elektrofilter 27 ausgeschiedenen Schadstoffe sind meist ölhaltig und werden als Sondermüll entsorgt. Deshalb ist es erstrebenswert, deren Volumen gering zu halten.

Im Dampf-Luftgemischkondensator 13&min; erfolgt dagegen eine Abkühlung der Abluft erheblich unter dem Taupunkt. Er hat abluftseitige Wandtemperaturen von 15°C bis 30°C. Dadurch bildet sich an den Innenwänden der Rohre 19 dieses Kondensators 13&min; ein Wasserfilm und es bilden sich Nebeltröpfchen in der Abluft. Der Kondensator 13&min; hat dadurch eine Waschwirkung wie ein Wäscher mit wasserberieselten Füllkörpern. Im Gegensatz zu einem solchen Füllkörperwäscher, der zu Verstopfungen neigt, ist der Glattrohr-Wärmetauscher 13&min; sehr einfach zu warten. Es kann z. B. das oben beschriebene automatische Reinigungsverfahren angewandt werden. Das im Kondensator 13&min; kondensierte Wasser löst wegen der Waschwirkung größtenteils die wasserlöslichen Schadstoffe aus der Abluft. Da diese Schadstoffe nicht ölhaltig sind, ist die Abwasserbelastung gering, so daß das im Kondensator 13&min; und im Tropfenabscheider 26&min; ausgeschiedene Kondensat direkt in die Kanalisation geleitet werden kann. Der anfallende Sondermüll kann dadurch gering gehalten werden.

Die aus dem Abscheider 26&min; austretende Abluft hat einen geringen Wasserdampfgehalt. Wasserdampf ist oft ein typischer Geruchsträger. Durch die Auskondensation eines wesentlichen Teils des Wasserdampfs wird also auch die Geruchsbelästigung vermindert. Dies kann mit herkömmlichen Wäschern nicht erreicht werden, weil diese meist auf Temperaturen über 45°C betrieben werden.

Bei weniger hohen Anforderungen kann der Elektrofilter 27 auch entfallen.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich dadurch von jener nach Fig. 1, daß bloß ein einziger Wärmetauscher 13 vorgesehen ist, und daß im gleichen Gehäuse 14 unterhalb des Wärmetauschers 13 ein Luftwäscher 36 angeordnet ist. Im Luftwäscher 36 sind mehrere Sprühdüsen 37 montiert, welche über eine Leitung 38 mit Abwasser versorgt werden. Durch das fein versprühte Abwasser im Luftwäscher 36 gehen wasserlösliche Bestandteile der Schadstoffe der Abluft in Lösung. Ferner werden Feststoffe, z. B. Flusen, ausgewaschen. Das nur geringfügig stärker belastete Abwasser wird über einen Anschluß 38 der Kanalisation zugeführt. Der Luftwäscher 36 hat ein demontierbares Sichtfenster 39 mit einem Beleuchtungskörper 40 zur Überwachung und zu Reinigungszwecken.

Im Tropfenabscheider 26 sind weitere Sprühdüsen 41 angeordnet, welche gegen die Lamellen 30 gerichtet sind und über eine Leitung 42 periodisch mit Frischwasser versorgt werden, um an den Lamellen haftenden Schmutz abzuspülen.

Der Wärmetauscher 13 hat unten einen Anschluß 43 für Kaltwasser. Zusätzlich kann er in der Mitte einen weiteren Anschluß 44 zur Einspeisung wärmeren Wassers aufweisen.

Um die Verweilzeit der eingesprühten Wassertröpfchen zu verlängern, kann der Tropfenabscheider 26 statt unmittelbar anschließend an den Luftwäscher 36 auch im Kamin 29 angeordnet werden, was in Fig. 2 strichpunktiert mit dem Bezugszeichen 26&min; angedeutet ist. Der Kamin 29 hat unten ebenfalls einen Anschluß 45 zum Ableiten von Kondensat.

Statt des dem Wärmetauscher 13 nachgeschalteten Luftwäschers 36 oder zusätzlich zu diesem kann in der Eintrittskammer 11 oder einer dieser vorgeschalteten Kammer ein Wasserzerstäuber angeordnet werden, in welchem über Hohlkegeldüsen 46 Frischwasser fein zerstäubt wird. Diese Variante ist in Fig. 2 gestrichelt angedeutet. Damit wird die Abluft vor dem Eintritt in den Wärmetauscher 13 mit Wasserdampf gesättigt. Dieser Wasserdampf kondensiert dann im Wärmetauscher 13 teilweise wieder aus. Wegen der relativ langen Verweilzeit bis zum Tropfenabscheider 26 werden dabei die wasserlöslichen Bestandteile der Schadstoffe der Abluft im auskondensierten Wasser teilweise absorbiert. Damit kann die Reinigungswirkung weiter verbessert werden. Diese Variante eignet sich vor allem in jenen Fällen, wo die rückgewonnene Wärme nicht oder schlecht verwertet werden kann.

Der Wasserzerstäuber mit den Sprühdüsen 46 kann auch als Einspritzkondensator in der Ausführungsform nach Fig. 1 vor dem Dampf-Luftgemischkondensator 13&min; sinnvoll eingesetzt werden, falls die Abluft relativ trocken ist aber wasserlösliche Bestandteile enthält. Diese Variante ist in Fig. 3 dargestellt. Die Sprühdüsen 46 sind mehrere konzentrisch angeordnete Einspritzdüsen mit feinster Zerstäubung des Frischwassers. Sie spritzen nach unten gegen den Abluftstrom. Die Wassertröpfchen werden durch den Abluftstrom umgelenkt und nach oben in den Dampf-Luftgemischkondensator 13&min; mitgerissen. Die feinen Wassertröpfchen ergeben eine große Wasseroberfläche. Daher werden wasserlösliche Substanzen effizient in Lösung gebracht. Vor dem Kondensator 13&min; ist die Abluft wasserdampfgesättigt. Mit der turbulenten Strömung des Dampf-Luftgemisches im Kondensator 13&min; gelangen die im Luftstrom mitgeführten Wassertröpfchen immer wieder in den Grenzschichtbereich der kalten Kondensatorrohre. Dadurch werden diese unter die Temperatur der Kernströmung gekühlt, so daß an den Tropfenoberflächen Wasserdampf kondensiert. Durch die Kombination Oberflächenkondensator mit vorgebautem Einspritzkondensator wird eine sehr hohe Kondensatorleistung erzielt, so daß aus dem Kamin 29 kaum noch eine Dampffahne austritt.

Das im Kamin 29, im Kondensator 13&min; und im Tropfenabscheider 26&min; anfallende Kondensat ist hauptsächlich Wasser mit wasserlöslichen Bestandteilen und enthält praktisch kein Öl. Es kann deshalb in die Kanalisation geleitet und braucht nicht als Sondermüll entsorgt zu werden. Es wird deshalb nicht in den Behälter 23 geleitet. Dadurch werden die Entsorgungskosten gesenkt.


Anspruch[de]
  1. 1. Anlage zum Abscheiden von Schadstoffen aus der Abluft einer Schadstoffquelle (1), umfassend einen Glattrohr-Wärmetauscher (13) mit einen Bündel von glatten, unverrippten Rohren (19), die vertikal oder geneigt angeordnet sind und in eine Eintrittskammer (11) und in eine Austrittskammer (21) für die Abluft münden, und mit einem Eintrittsanschluß für ein Kühlmedium benachbart der Austrittskammer (21) und einen Austrittsanschluß für das Kühlmedium.
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, wobei das Kühlmedium Kaltwasser oder Kaltluft ist.
  3. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei dem Wärmetauscher (13) abluftseitig ein Tropfenabscheider (26) nachgeschaltet ist.
  4. 4. Anlage nach Anspruch 3, wobei zwischen dem Wärmetauscher (13) und dem Tropfenabscheider (26) ein Abluftwäscher (36) angeordnet ist.
  5. 5. Anlage nach Anspruch 4, wobei der Abluftwäscher (36) und der Wärmetauscher (13) ein gemeinsames, rohrförmiges Gehäuse (14) haben.
  6. 6. Anlage nach einem der Ansprüche 1-5, wobei dem Wärmetauscher (13) ein Elektrofilter (27) nachgeschaltet ist.
  7. 7. Anlage nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Rohre (19) des Wärmetauschers (13) innenseitig poliert sind.
  8. 8. Anlage nach einem der Ansprüche 1-7, wobei in den Rohren (19) des Wärmetauschers (13) Turbulatoren (24) angeordnet sind.
  9. 9. Anlage nach einem der Ansprüche 1-8, wobei dem Wärmetauscher (13) ein Wasserzerstäuber (46) vorgeschaltet ist, um die Abluft mit Wasserdampf zu sättigen.
  10. 10. Anlage nach einem der Ansprüche 1-9, wobei dem Wärmetauscher (13) ein zweiter Glattrohr-Wärmetauscher (12) vorgeschaltet ist und die Rohre (19) des Rohrbündels durch beide Wärmetauscher (12, 13) geradlinig durchgehen.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com