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Entfernung oxidierbarer Aerosole aus Abluftströmen

Volltext

Beschreibung

Die sichere und vollständige Beseitigung lungengängiger oxidierbarer Aerosole stellt in vielen technischen Prozessen ein noch weitgehend ungelöstes Problem dar. Dabei ist das Spektrum der in Frage kommenden Aerosole sehr vielfältig. Es reicht von rußförmigen Emissionen aus Verbrennungsmotoren, Holzfeuerungen, sowie Röst- und Räucherprozessen über lungengängige Feinststäube in der Holz-, Textil-, Kunststoff-, und Lebensmittelverarbeitung bis zu Bioaerosolen unterschiedlichster Art und Herkunft (Aerosole aus biologischen Abwasserreinigungsanlagen sowie Krankheitskeime, Blütenpollen und anderen Allergenen in Krankenhäusern und Reinraumbereichen).

In diesem Projekt wurde die vollständige Oxidation dieser Aerosole zu CO2, Wasser und anorganischen Reststoffen untersucht. Die Oxidation erfolgte im Gegenstromreaktor, einem neuen Reaktorkonzept mit integriertem Wärmerücktausch. Dem Wärmerücktausch kommt dabei eine große Bedeutung zu, da Aerosole aus den genannten Prozessen meist nur eine geringe Schadstoffkonzentration aufweisen und in der Regel bei niedrigen Temperaturen anfallen. Große Luftströme müssen daher auf die notwendige Reaktionstemperatur aufgeheizt werden, wobei die bei der Oxidation freigesetzte Reaktionswärme gering ist. Daher muß ein sehr effizienter Wärmetausch zwischen eintretender und austretender Luft gewährleistet werden. Zu diesem Zweck wurde der Gegenstromreaktor entwickelt und optimiert, der sich durch eine hohe Wärmeintegration auszeichnet [].

Bei diesem Reaktor strömen Abluft und gereinigte Abluft abwechselnd in benachbarten Kanälen. Die Kanäle wurden mit Einbauten versehen um einen hohen Wärmeübergang zu erzielen. Hierzu wurden verschiedene Strukturen entwickelt und für diese Strukturen der örtliche Wärmeübergang bestimmt und optimiert. Durch die Verwendung geeigneter Strukturen läßt sich die Apparategröße gegenüber der Verwendung von ebenen Spalten um den Faktor 12 reduzieren. Zur Auslegung und zur Simulation des Betriebsverhaltens wurde ein Modell des Reaktors erstellt. In Simulationsrechnungen wurde das Betriebsverhalten des Reaktors für unterschiedliche Bedingungen ermittelt. Zur Untersuchung der katalytischen und thermischen Oxidation von Aerosolen wurden Gegenstromreaktoren mit unterschiedlichen Spaltgeometrien entwickelt und aufgebaut. Das Umsatzverhalten der entwickelten Gegenstromreaktoren wurde anhand von unterschiedlichen Aerosolen untersucht. Als Modellaerosole wurden Räucheraerosole, Aerosole aus Holz-Feinststäuben und ein Bioaerosol aus Hefen für die Oxidationsversuche verwendet. Zur Erzeugung der Modellaerosole wurden unterschiedliche Aerosolgeneratoren ausgelegt und aufgebaut. Das Umsatzverhalten dieser Aerosole bei der Oxidation im Gegenstromreaktor wurde für unterschiedliche Betriebsbedingungen untersucht.

Die Untersuchungen belegen, daß organische Aerosole im Gegenstromreaktor praktisch vollständig umgesetzt werden können. Dies gilt sowohl für die untersuchten Aerosole aus Holz-Feinststäuben als auch für die untersuchten Räucheraerosole. Dabei werden sowohl die enthaltenen Rauchpartikel als auch die in den Räucheraerosolen enthaltenen Kohlenwasserstoffe praktisch vollständig umgesetzt. Auch die in den Räucheraerosolen enthaltenen Geruchsstoffe werden im Gegenstromreaktor zu über 99% umgesetzt. Als Beispiel für die Entfernung von Bioaerosolen aus der Abluft wurde die Inaktivierung eines Hefe-Aerosols untersucht. Die Versuche zeigen, daß auch bei kurzen Verweilzeiten im Kopfbereich des Reaktors eine trockene Sterilisierung von Luftströmen möglich ist. Der besondere Vorteil des Gegenstromreaktors liegt dabei in dem hohen Wärmerücktausch. Damit ist eine Inaktivierung bei geringem Energieaufwand möglich.

Metadaten

TitelEntfernung oxidierbarer Aerosole aus Abluftströmen 
Stand 1998 
Seitenzahl90 
Förderkennzeichen PEF395005

 

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