AT402697B - Verfahren zur thermischen abreinigung von regenerativen nachverbrennungsanlage ohne schastoffreisetzung und ohne unterbrechung des hauptgasstrommes - Google Patents

Verfahren zur thermischen abreinigung von regenerativen nachverbrennungsanlage ohne schastoffreisetzung und ohne unterbrechung des hauptgasstrommes Download PDF

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Description

AT 402 697 B
Grundlagen der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Reinigung von organischen Schadstoffen. Seit einigen Jahren werden mit Erfolg thermisch regenerative Systeme zur Abluftverbrennung für verschiedenste Applikationen eingesetzt. Da die Verbrennung eine Temperatur von 800 *C erfordert, sind möglichst effiziente Wärmetauscher einzusetzen. Üblicherweise werden bei regenerativen Verfahren Schüttungen aus keramischen Füllkörpern zum Wärmetausch eingesetzt (DE 3428537, US 5026277).
Es ist weiters aus dem Patent EP 0472605 ersichtlich, daß keramische Wabenkörper einen wesentlich effizienteren Wärmeaustausch bei geringerem Druckverlust ermöglichen als Schüttbettreaktoren.
Dadurch ist es möglich, auch große Abgasströme mit verhältnismäßig niedrigem Energieeinsatz zu reinigen.
In Abgasen sind jedoch oft neben den gasförmigen Verunreinigungen auch organische Aerosole wie Lacknebel, Harznebel, Bitumendämpfe, Pyrolyseprodukte und organische Stäube enthalten, welche bei längerer Betriebszeit Beläge an den keramischen Wärmetauschern verursachen. Dadurch steigt der Druckverlust der Anlage, die Kapazität der Anlage wird reduziert, bis durch mechanische Reinigungsmaßnahmen Abhilfe geschaffen werden kann. Diese sind mit hohem Zeitaufwand für das Ausräumen der Wärmetauscherkeramik verbunden und reduzieren dadurch die Verfügbarkeit der RNV Anlage wesentlich.
Die hohe Temperaturbeständigkeit der Keramikwaben ermöglicht es jedoch, durch Anheben des Temperaturniveaus im unteren kühleren Bereich der Keramik ein Abbrennen der organischen Beläge zu erreichen. Damit ist ohne mechanischen Reinigungsaufwand eine volle Wiederherstellung des freien Durchganges zu erreichen.
Zusätzlich ermöglicht die Wabenform der Keramik ein effizientes Durchblasen mittels Preßluft, um eventuelle anorganischen Reste zu beseitigen.
Dieser Vorgang wird bisher durch spezielle zusätzliche Abgasleitungen oder durch vorhandene Spülleitungen bewerkstelligt, die eine längerdauernde einseitige Strömungsrichtung im zu reinigenden Regenerator von der Brennkammer nach unten ermöglichen.
Zusätzlich kann durch Rückführung des Teilstromes aus dem zu reinigenden Turm in die Brennkammer eine Belastung der Atmosphäre mit Pyrolyseprodukten aus den Belägen vermieden werden (US 5259757). Nachteilig ist hier der hohe Energiebedarf des Brenners, um die Temperaturdifferenz zur Brennkammertemperatur auszugleichen.
Eine weitere Verbesserung bietet hier die Rückführung der belasteten Abluft zum Rohgas anstatt zur Brennkammer, wobei der volle Wirkungsgrad der regenerativen Wärmetauscher zum Einsatz kommt.
Dieser Vorgang wird durch eine besondere Anordnung von Ventilen und Rohrleitungen besonders effizient und ermöglicht eine Reinigung des Systems ohne Reduzierung des Hauptabgasstromes im Gegensatz zu Patent US 5259757 Spalte 3, Zeile 6-10 und 34-39.
Beispiel 1
Fig. 1 zeigt eine 3-Bett Anlage mit saugseitigem Hauptventilator, welche sich zuerst im Normalbetrieb unter Ausnutzung aller 3 Türme befindet.
Zur Einleitung des thermischen Abreinigens gesteuert über den angestiegenen Differenzdruck wird das System zuerst auf 2-Bett Betrieb umgeschaltet. Dabei wird das Hauptabgas in voller Menge über die Türme A und B mittels der Klappen K30, K31 und K40, K41 wechselweise gefahren, wobei die Reinigungsleistung ca 97% beträgt.
An Turm C sind beide Hauptklappen K50 und K51 geschlossen. Nun wird die Klappe K18, und K52 geöffnet und das Gebläse V02 saugt einen Teilstrom von 10% des Hauptabgastromes von der Brennkammer in den Turm C an. Dieser Teilstrom erhitzt nun kontinuierlich die Keramik von Turm C, wobei der gewünschte Anstieg der Temperatur vom Temperaturfühler TISA 51 gemessen wird. Das Abgas nimmt nun zunehmend organische Zersetzungsprodukte mit und fördert diese in das Rohgas und damit wieder in das System, wobei die Pyrolyseprodukte verbrannt werden. Nach einigen Stunden erreicht die Temperatur am Ende des Regenerators den Sollwert von 500’C. Danach wird diese Temperatur durch Schließen und Öffnen von K52 für eine Zeit von 3 Stunden konstant gehalten. Nach dieser Zeit sind alle organischen Beläge an der Keramik abgebrannt.
Nun wird von Klappe K18 mit Abschaltung von V02 auf Klappe K17 umgeschaltet, wodurch der Kühlvorgang mit Reingas eingeleitet wird. Dadurch wird der Konus und die Keramik im unteren Bereich gekühlt. Nach ca 1-2 Stunden kann wieder auf Normalbetrieb mit 3 Türmen oder auf analoges Abreinigen des nächsten Turmes umgeschaltet werden. 2

Claims (10)

  1. AT 402 697 B Beispiel 2 Fig.2 zeigt eine 3-Bett Anlage mit druckseitigem Hauptventilator, welche sich zuerst im Normalbetrieb unter Ausnutzung aller 3 Türme befindet. Zur Einleitung des thermischen Abreinigens gesteuert über den angestiegenen Differenzdruck wird das System zuerst auf 2-Bett Betrieb umgeschaltet. Dabei wird das Hauptabgas in voller Menge über die Türme A und B mittels der Klappen K30, K31 und K40, K41 wechselweise gefahren, wobei die Reinigungsleistung ca 97% beträgt. An Turm C sind beide Hauptklappen K50 und K51 geschlossen. Nun wird die Klappe K16, und K52 geöffnet und das Hauptgebläse V01 saugt einen Teilstrom von 10% des Hauptabgastromes von der Brennkammer in den Turm C an. Dieser Teilstrom erhitzt nun kontinuierlich die Keramik von Turm C, wobei der gewünschte Anstieg der Temperatur vom Temperaturfühler TISA 51 gemessen wird. Das Abgas nimmt nun zunehmend organische Zersetzungsprodukte mit und fördert diese in das Rohgas und damit wieder in das System, wobei die Pyrolyseprodukte verbrannt werden. Nach einigen Stunden erreicht die Temperatur am Ende des Regenerators den Sollwert von 500 *C. Danach wird diese Temperatur durch Schließen und Öffnen von K52 für eine Zeit von 3 Stunden konstant gehalten. Nach dieser Zeit sind alle organischen Beläge an der Keramik abgebrannt. Nun wird Klappe K16 geschlossen und mit Start von V02 auf Klappe K17 umgeschaltet, wodurch der Kühlvorgang mit Frischluft eingeleitet wird. Dadurch wird der Konus und die Keramik im unteren Bereich gekühlt. Nach ca 1-2 Stunden kann wieder auf Normalbetrieb mit 3 Türmen oder auf analoges Abreinigen des nächsten Turmes umgeschaltet werden, wobei die Spülung der Türme über K16 und Gebläse V01 erfolgt. Patentansprüche 1. Verfahren zur thermischen Abreinigung von regenerativen Nachverbrennungssystemen ohne Schadstoffreisetzung und ohne Unterbrechung des Hauptabgasstromes gemäß Fig.l mit 2 bis 7 Regeneratortürmen mit keramischen prismatischen oder regellosen Einbauten, welche abwechselnd mit Rohgas, Spülluft und Reingas beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der thermischen Abreinigung der Türme ein Teilstrom unter Absenkung der Brennkammertemperaturzone auf 400-600’C in die Wärmetauschertürme geleitet wird und das dabei aus dem in thermischer Reinigung befindlichen Turm austretende Gas über die Klappe K 18 und das Gebläse V02 wieder dem Rohgas zugeführt wird, wobei die Türme .durch das System zusammen mit dem rückgeführten Strom im Zweiturmbetrieb mit etwa 97 % Wirkungsgrad gereinigt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System während des gesamten thermischen Reinigungsvorganges (Aufheizung und Abkühlung) für die Reinigung des Hauptabgasstromes im Zweiturmbetrieb gleichzeitig ohne Einschränkung zur Verfügung steht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen K32, K42 und K52 durch Umschaltung von K18 auf K17 gleichzeitig als Abbrennklappen, als Kühlklappen und als Spül luftklappen eingesetzt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom durch die Klappen K32, K42, K52 während des Abbrenn- und Kühlvorganges weniger als 30%, vorzugsweise 10-20% des Hauptluftstromes beträgt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung der Keramik, die Haltezeit und die Abkühlung der Keramik für den Abbrennvorgang durch die Temperaturfühler TISA 31, TISA 41, TISA 51 am jeweiligen Tragrost der Keramik geregelt werden.
  6. 6. Verfahren zur thermischen Oxidation von Schadstoffen ohne Schadstoffreisetzung und ohne Unterbrechung des Hauptabgasstromes gemäß Fig.2 mit 2 bis 7 Regeneratortürmen mit keramischen prismatischen oder regellosen Einbauten,welche abwechselnd mit Rohgas, Spülluft und Reingas beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilgasstrom, der zur thermischen Abreinigung der Türme unter Absenkung der Brennkammertemperaturzone auf 400-600 · C in die Wärmetauschertürme geleitet wird und aus dem in thermischer Reinigung befindlichen Turm austritt, über die Klappe K 16 vor dem System eingebauten Hauptgebläse V01 wieder dem Rohgas zugeführt wird, wobei die Türme durch 3 AT 402 697 B das System zusammen mit dem rückgeführten Strom im Zweiturmbetrieb mit ca 97% Wirkungsgrad gereinigt werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das System während des gesamten thermischen Reinigungsvorganges (Aufheizung, Haltezeit und Abkühlung) für die Reinigung des Hauptabgasstromes im Zweiturmbetrieb gleichzeitig, ohne Einschränkung zur Verfügung steht.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen K32, K42 und K52 durch Umschaltung von K16 auf K17 mit dem Hilfsgebläse V02 gleichzeitig dem Abbrennvorgang, dem Kühlvorgang und dem Spülvorgang dienen.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom durch die Klappen K32, K42, K52 während des Abbrenn- und Kühlvorganges weniger als 30%, vorzugsweise 5-20% des Hauptluftstromes beträgt.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung der Keramik, die Haltezeit und die Abkühlung der Keramik für den Abbrennvorgang durch die Temperaturfühler TISA 31, TISA 41, USA 51 am jeweiligen Tragrost der Einbauten geregelt wird. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4
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