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Dokumentenidentifikation DE19627028A1 08.01.1998
Titel Rauchgasfilteranlage für Kleinfeuerungen
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE;
DEUTZ AG, 51063 Köln, DE
Erfinder Jung, Uwe, Dipl.-Ing., 51107 Köln, DE;
Schraudner, Josef, 51381 Leverkusen, DE
Vertreter Fuchs, F., Dr.-Ing., Pat.-Anw., 81541 München
DE-Anmeldedatum 04.07.1996
DE-Aktenzeichen 19627028
Offenlegungstag 08.01.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.01.1998
IPC-Hauptklasse F23J 15/00
IPC-Nebenklasse B01D 53/00   B01D 53/88   
Zusammenfassung Rauchgasfilteranlage für Kleinfeuerungen, insbesondere Kleinfeuerungen für die Verbrennung von Holz, mit einem Abluftkamin, der einen Partikelabscheider aufweist, der als regenerierbares Filter (3) mit Rauchgasgebläse (2) ausgebildet und dem eine regenerierbare Einrichtung (4) zur chemischen Reduzierung der gasförmigen Schadstoffe im Rauchgas nachgeschaltet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Rauchgasfilteranlage für Kleinfeuerungen, insbesondere Kleinfeuerungen für die Verbrennung von Holz, mit einem Abluftkamin, der einen Partikelabscheider aufweist.

Kleinfeuerungen, z. B. Öfen, offene Kamine im Wohnbereich etc. weisen einen Abluftkamin auf, der haufig am unteren Ende einen Abscheideraum für Ruß aufweist. Der Ruß liegt in Form von Rußpartikeln vor und wird von Zeit zu Zeit, insbesondere wenn der Kamin gekehrt worden ist, zusammen mit dem durch die Kehrung angefallenen Ruß, entfernt. Das Absetzen des Rußes im Abluftkamin und in dem sehr unvollkommen arbeitenden bekannten Partikelabscheider führt nur zu einer geringfügigen Abluftreinigung, daher sind in manchen Wohngebieten, z. B. in Innenstädten, Villensiedlungen etc. Kleinfeuerungen nicht oder nur eingeschränkt zugelassen. Ahnliches gilt für sogenannte offene Feuerstellen, d. h. Feuerstellen mit einem direkt oben anschließenden kurzen Abluftstutzen. Diese unterliegen meist den Vorschriften, die auch für das Verbrennen von Gartenabfällen etc. gelten. Eine uneingeschränkte ganzjährige Benutzung derartiger Einrichtungen ist daher häufig nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rauchgasfilteranlage für Kleinfeuerungen anzugeben, die eine Abgasreinigung derart ermöglicht, daß eine uneingeschränkte Benutzung erlaubt ist und der Betreiber ein gutes "Umweltgewissen" haben kann. Filteranlagen für Feuerungen, die besonderen Vorschriften entsprechen müssen, sind bekannt, so z. B. aus der EP-0 324 454 B1 - hier für eine Verbrennungsgroßanlage - oder der DE 39 04 352 A1 - hier für einen Dieselmotor - also für Verbrennungsanlagen besonderer Art. Die bekannten Lösungen geben keinen Hinweis darauf, wie eine Rauchgasfilteranlage für Kleinfeuerungen, die kostengünstig und den Größenverhältnissen von Hauskaminen, längeren Abluftstutzen o. ä. angepaßt ist, eingerichtet sein und betrieben werden muß.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Partikelabscheider als regenerierbares Filter mit Rauchgasgebläse ausgebildet ist, dem eine regenerierbare Einrichtung zur chemischen Reduzierung der gasförmigen Schadstoffe im Rauchgas nachgeschaltet ist. So ergibt sich vorteilhaft eine Rauchgasfilteranlage für Kleinfeuerungen, mit der durch nahezu vollständige Ruß- und Flugstaubabtrennung sowie chemische Nachreinigung alle Vorschriften für das Betreiben von Kleinfeuerungen eingehalten werden können.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Partikelabscheider und die Einrichtung zur chemischen Reduzierung der gasförmigen Schadstoffe beheizbar, insbesondere elektrisch beheizbar, ausgebildet sind. Es ist bekannt, Rußpartikelfilter abzubrennen, so z. B. aus der bereits genannten DE 39 04 352 A1. Bei großen Querschnitten besteht dabei die Gefahr örtlicher Überhitzungen. Es ist weiterhin bekannt, Flugstäube und andere Partikel aus den Rauchgasen auszuwaschen. Dies ist hohem apparativem Aufwand verbunden. Auch Einrichtungen zur chemischen Reduzierung der gasförmigen Schadstoffe durch Katalysatoren, die jeweils nach einer gewissen Zeit ausgetauscht werden, sind bekannt. Dies beschreibt z. B. die EP 0 324 454 B1. Dies ist mit hohen Kosten für die ausgetauschten Katalysatoren verbunden. Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Regeneration beider Reinigungseinrichtungen durch elektrische Beheizung, die überraschenderweise bei einem stationären Kleinfilter, z. B. im Hausbereich mit ausreichend gutem Regenerationserfolg eingesetzt werden kann, deutlich einfacher und damit günstiger.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Abluftkamin im Bereich des Partikelabscheiders und der Einrichtung zur chemischen Reduzierung der gasförmigen Schadstoffe im Querschnitt erweitert ausgebildet ist und umlenkungsfrei von den Rauchgasen durchströmt wird. Durch diese konstruktive Ausgestaltung ergibt sich eine besonders strömungsgünstige Abluftkaminausbildung.

Es ist für die Ausgestaltung des Partikelfilters vorgesehen, daß das Filter als keramisches Gewebefilter ausgebildet ist, insbesondere als Plattenfilter aus keramischen Gewebe. Der Filter kann auch wahlweise als Filter aus Faserwerkstoff ausgebildet sein. In beiden Fällen ergibt sich vorteilhaft eine Ausbildung, die durch Erwärmung auf Temperaturen unter 1000°C vollständig regeneriert werden kann und eine hohe Lebensdauer bei nur mäßigem Druckverlust aufweist. Der Abscheidegrad ist sehr hoch, dies trifft auch bei einer Ausbildung als Kerzenfilter zu. Unter Umständen können auch Schlauchfilter eingesetzt werden, die kostengünstig aus Endlosschläuchen hergestellt werden können.

Überraschenderweise ist es auch für die erfindungsgemäß relativ einfachen und mit stark schwankenden Rauchgastemperaturen betriebenen Rauchgasfilteranlagen möglich, die Einrichtungen zur chemischen Reduzierung der gasförmigen Schadstoffe als Oxidationskatalysatoren auszubilden. Die relativ kurzen Betriebszeiten vieler Kleinfeuerungen und die ohnehin niedrige Abgastemperatur im oberen, dem Partikelfilter nachgeschalteten, Teil des Abluftkamins, sprechen an und für sich dagegen. Bei geeigneter Auswahl des Katalysatormaterials, verbunden mit einer elektrischen, schon vor Betriebsbeginn einschaltbaren Heizung - gegebenenfalls auch für den Partikelabscheider - wird ein guter Abscheidegrad erreicht.

Die erfindungsgemäße Rauchgasfilteranlage weist vorteilhaft ein insbesondere automatisch arbeitendes elektrisches System zur Überwachung des Zustandes der einzelnen Anlagenteile und zur Durchführung einer gesteuerten Regeneration und gegebenenfalls Betriebstemperatureinstellung der Anlagenteile auf. So ist ein besonders vorteilhafter sicherer Betrieb möglich.

In der Ausbildung als automatisch arbeitendes System ergibt sich eine besonders hohe Betriebssicherheit, da Betreiberfehler weitestgehend ausgeschlossen werden können. Dies ist insbesondere für Kleinfeuerungen im häuslichen Bereich wichtig, da hier die bedienenden Personen in der Regel nicht die notwendige Fachkenntnis aufweisen, um Einrichtungen zu bedienen, die technische Vorgaben einhalten müssen.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen weitere, auch erfindungswesentliche, Einzelheiten ebenso wie aus den Unteransprüchen entnehmbar sind. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rauchgaskamins mit Filteranlage sowie

Fig. 2 eine beispielhafte elektrische Schaltung für die einzelnen Teile der Anlage.

In Fig. 1 bezeichnet 1 den erweiterten Teil des Abluftkamins, in dem die einzelnen Anlagenteile untergebracht sind. 2 bezeichnet das Abluftgebläse, das benötigt wird, um eine einwandfreie Funktion der Kleinfeuerungsanlage sicherzustellen. 3 bezeichnet den Partikelfilter und 4 die Einrichtung zur chemischen Rauchgasreinigung. 5 und 6 bezeichnen Temperaturmeßgeräte, die Werte für die Einstellung der regelbaren Heizungen 7 und 8 liefern, die sowohl für die Beheizung der einzelnen Einrichtungsteile zur Regeneration als auch zur Einstellung der optimalen Betriebstemperatur zur Abgasreinigung geeignet sind. Dies ist insbesondere für offene Kamine erforderlich, die mit sehr hohem Luftüberschuß arbeiten. 9 bezeichnet schließlich einen Auffangbehälter, in dem Rußpartikel aufgefangen werden. Die Druckmeßfühler 10 und 11 geben Signale zu einer Differenzdruckmeßeinrichtung 12, die durch Überschreiten eines vorgegebenen Differenzdrucks anzeigt, wenn eine Reinigung notwendig ist. Ebenso ist aber auch eine Reinigung in bestimmten Zeitintervallen möglich.

In Fig. 2 bezeichnet 13 einen Mikroprozessor, der auf einer Prozessorplatine des elektrischen Systems zur Überwachung der einzelnen Anlagenteile und zur Durchführung einer gesteuerten Regeneration angeordnet ist. An einer Zweidrahtleitung 17 befinden sich ein nicht gezeigter Druckaufnehmer mit Verstärker 14 sowie nicht gezeigte Thermoelemente, z. B. Nickel- Chrom-Nickelthermoelemente mit je einem Meßverstärker 15 und 16. Ein Potentiometer 28 dient zur Einstellung, sowie Taster 22, 29 und 30 zum Start des Systems durch direkte Bedienung oder durch Fernbedienung. Ein weiterer Tastereingang 20 wird als Reserve vorgesehen. Desweiteren besitzt das System als wesentliche Bestandteile Betriebsartentaster 25 und 26 sowie Anzeigen, z. B. Dioden, für Störung 23 und Filterbelastung 24.

Der Prozessorplatine vorgeschaltet ist eine Netzeingangsstufe 18 mit einem Netzfilter 19 und einem Transformator 20, dem ein Gleichrichter mit Glättungsglied 21 nachgeschaltet ist. Von hier aus gehen die verschiedenen Stromversorgungen für die einzelnen Anlagen- und Systemteile ab. Die Prozessorplatine weist weitere, nicht näher bezeichnete elektronische Bestandteile auf, die in der Zeichnung mit ihrer Funktion bzw. mit ihrer Standardbezeichnung angegeben sind. Das gleiche gilt für den Mikroprozessor 13.

Die erfindungsgemäße Rauchgasfilteranlage, die insbesondere für offene Wohnraumkamine und Öfen, aber auch für Hausfeuerungen aller Art vorgesehen ist, ist durch die in Fig. 2 gezeigte, auch automatisch arbeitsfähige, Einrichtung so betreibbar, daß alle Auflagen, die an Rauchgasfilteranlagen gestellt werden, erfüllt werden können. Dadurch wird sie universell einsetzbar, also auch für Standardhaushaltsheizkessel etc. Ihre Programmierung erfolgt entsprechend bekannter Programme. Das Beispiel eines zeitabhängig arbeitenden Programms zeigt die Fig. 2 der bereits erwähnten DE 39 04 352 A1.


Anspruch[de]
  1. 1. Rauchgasfilteranlage für Kleinfeuerungen, insbesondere Kleinfeuerungen für die Verbrennung von Holz, mit einem Abluftkamin, der einen Partikelabscheider aufweist, der als regenerierbares Filter (3) mit Rauchgasgebläse (2) ausgebildet und dem eine regenerierbare Einrichtung (4) zur chemischen Reduzierung der gasförmigen Schadstoffe im Rauchgas nachgeschaltet ist.
  2. 2. Rauchgasfilteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelabscheider (3) und die Einrichtung (4) zur chemischen Reduzierung der gasförmigen Schadstoffe beheizbar, insbesondere elektrisch beheizbar ausgebildet sind.
  3. 3. Rauchgasfilteranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftkamin (1) im Bereich des Partikelabscheiders und der Einrichtung (4) zur chemischen Reduzierung der gasförmigen Schadstoffe im Querschnitt erweitert ausgebildet ist und umlenkungsfrei von den Rauchgasen durchströmt wird.
  4. 4. Rauchgasfilteranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelfilter (3) als keramisches Gewebefilter ausgebildet ist, insbesondere als Plattenfilter aus keramischem Gewebe.
  5. 5. Rauchgasfilteranlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelfilter (3) als Filter aus Faserwerkstoff ausgebildet ist, insbesondere als Kerzenfilter aus metallischen Fasern.
  6. 6. Rauchgasfilteranlage nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (4) zur chemischen Reduzierung der gasförmigen Schadstoffe als Oxidationskatalysator ausgebildet ist, insbesondere als beheizbarer Oxidationskatalysator.
  7. 7. Rauchgasfilteranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (4) zur chemischen Reduzierung der gasförmigen Schadstoffe mehrteilig ausgebildet ist, insbesondere mit einzelnen Teilen für die CO&sub2;- und NO-Reduzierung.
  8. 8. Rauchgasfilteranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein elektrisches, insbesondere automatisch arbeitendes System zur Überwachung des Zustandes der einzelnen Anlagenteile und zur Durchführung einer gesteuerten Regeneration und gegebenenfalls Betriebstemperatureinstellung der Anlagenteile aufweist.
  9. 9. Rauchgasfilteranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneration bei Vorliegen eines vorher bestimmten Druckverlustes und bei einem vorher bestimmten Temperaturniveau durchgeführt wird.
  10. 10. Rauchgasfilteranlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneration der Anlagenteile bei Temperaturen zwischen 500°C und 800°C, insbesondere bei ca. 650°C bis 700°C durchgeführt wird.
  11. 11. Rauchgasfilteranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung für offene Wohnraumkamine.






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