CH620996A5

CH620996A5 -

Info

Publication number: CH620996A5
Application number: CH762277A
Authority: CH
Inventors: Harald Karlsoen
Original assignee: Elkem Spigerverket As
Priority date: 1976-06-30
Filing date: 1977-06-21
Publication date: 1980-12-31
Also published as: ES460223A1; GB1523258A; IT1080674B; DE2729220C2; JPS576371B2; NL7706735A; SE7707450L; NL174674B; FI771913A; CA1090608A; FR2356926A1; NO142052C; NO762263L; FI62596C; FI62596B; US4147500A; DE2729220A1; DK283877A; JPS534358A; BE856344A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gasreinigung unter periodischer Reinigung von Rohren und Filtern in einer Anlage 60 zur kontinuierlichen Analyse des Gases aus Industrieöfen, sowie eine Anwendung des Verfahrens.

Bekanntlich ist es sehr schwierig, eine kontinuierliche Analyse der von ölgeheizten Öfen entweichenden Gase zu bewerkstelligen. Es ist z.B. schwierig, sauberes Gas zu erhalten, das frei ss von Schmutz und Feuchtigkeit ist. Dabei ist es unbedingt notwendig, dass das Gas trocken und sauber ist, bevor es in die Messinstrumente eingelassen wird. Ferner muss das System so ausgebildet sein, dass die Instandhaltung einfach und billig im Betrieb ist. Es ist auch erwünscht, dass die Verbrennung im Ofen möglichst effektiv und wirtschaftlich ist und automatisch von den durch die Gasanalyse ermittelten Werten für 02 und C02 gesteuert werden kann. Die Erzielung einer solchen automatischen Steuerung erfordert kontinuierliche Registrierung. Es sind bereits früher mehrere Versuche gemacht worden, um einen kontinuierlichen Reinigungsprozess der Gase von Feuchtigkeit und Schmutz zu erzielen. Man hat dabei Versuche sowohl mit Grob- als auch Feinfiltern und verschiedenen Wasser-Ausscheidungsanordnungen vorgenommen. Keine der bekannten Methoden hat aber zu befriedigenden Ergebnissen geführt, da man ständig der Verstopfung und Verwachsung der Gasrohre ausgesetzt gewesen ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Gas vom Ofen durch ein beheiztes Filter geführt und danach in einem Kühler auf etwa +2° C abgekühlt wird, und dass die dabei kondensierte Feuchtigkeit in einem Behälter gesammelt wird, der mit einem Pegelstandüberwacher ausgerüstet ist, welcher bei Erreichen eines bestimmten Wasserstandes im Behälter eine Reinigung der Anlage dadurch steuert, dass Gasventile schliessen, während gleichzeitig Kondensatventile öffnen und Druckluftventile später für die Druckluft geöffnet werden, welche die Rohre und Filter sauber bläst und gleichzeitig das angesammelte Wasser entfernt.

Dieses Verfahren in einer Anlage zur kontinuierlichen Gasanalyse von Gas in Öfen hat den Vorteil, dass ausgeschiedene Feuchtigkeit von abgekühltem Gas die Reinigung der Messausrüstung steuert, wobei Filter und Rohre sauber geblasen und die Feuchtigkeit wieder ausgeblasen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels in den beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Verfahren in schematischer Darstellung, und

Fig. 2 die verschiedenen Komponenten einer Anlage im einzelnen. ____

Das Gas wird vom Ofen A über eine Überwachungs-Einheit

I und weiter durch ein isoliertes Rohr zu einem keramischen, beheizten Filter 2 geleitet, das mittels eines elektrischen Elementes 27 erwärmt wird. Das Gas wird bei der Passage durch das Filter 2 von Schmutz und Staub befreit, und wird dann zu einem Kühler, z.B. einem Wirbelrohr-Kühler 3, weitergeleitet, der nach dem Prinzip adiabatischer Expansion von Luft arbeitet, und der das Gas bis auf etwa +2° C abkühlt. Während dieser Abkühlung wird die Feuchtigkeit im Gas kondensiert, und das sich im unteren Teil des Kühlers ausscheidende Wasser wird weiter zu einem Behälter 4 geleitet, der aus durchsichtigem Material, z.B. klarem PVC, hergestellt ist. Das Gas wird vom Kühler 3 über Gasventile 11 und 12 zu einer Pumpe 13 geleitet. Von der Pumpe wird es weiter durch ein Papierfilter 14 und einen zweiten Wasserausscheider 15 geführt und von dort weiter zu den Messinstrumenten 17 und 18 geleitet, die den Gehalt der Gase an 02 und C02 registrieren.

In das Rohr, das den Kühler 3 und den Behälter 4 verbindet, ist ein Kapillarrohr 28 als Luftauslass aus dem Behälter 4 eingesetzt. Im Behälter 4 ist ferner ein Pegelstandüberwacher 5 montiert, der den Pegelstand des auskondensierten Wassers registriert. Von dieser Stelle aus wird die Steuerung des Reinigungsprogramms eingeleitet. Wenn der Wasserstand im Behälter 4 eine bestimmte Höhe erreicht hat, wird durch den Pegelstandüberwacher die Reinigung ausgelöst, indem die Gasventile

II und 12 für den Durchlauf des Gases schliessen. Gleichzeitig wird ein Kondensatventil 6 geöffnet, wonach Druckluftventile 19 und 20 später für die Druckluft geöffnet werden, die das Wasser aus dem Behälter 4 bläst. Das Wasser läuft durch das offene Kondensatventil 6 und weiter durch ein Drosselventil 7, das die Geschwindigkeit des ausfliessenden Wassers reguliert. Die durch die Druckluftventile 19 und 20 eingeführte Druckluft

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bläst gleichzeitig auch das beheizte Filter 2 sauber, geht durch die Rohre der Überwachungs-Einheit 1 und tritt in den Ofen A ein. Ein Kondensatventil 9 öffnet sich ebenfalls, und das hier angesammelte Wasser wird mit einer Geschwindigkeit ausgeblasen, die durch ein weiteres Ventil 8 justiert wird. s

Wenn das Wasser im Behälter 4 einen Minimalstand erreicht hat, schliessen sich die Druckluftventile 19 und 20, und wenn ein Drucküberwacher 10 den O-Druck erreicht hat, öffnen sich die Gasventile 11 und 12 wieder, und die Pumpe 13 sorgt dafür, dass das Gas vom Ofen weiter durch das Papierfilter iu 14 geführt und zu einem zweiten Behälter 15 geleitet wird, der mit einem Standfühler 16 ausgerüstet ist. Durch Erhalten eines Minimalwasserstandes im Behälter 4 wird eine Wasserdichtung geschaffen, die den Eintritt falscher Luft verhindert. Der Standfühler 16 schaltet die ganze Anlage aus, wenn das Gas noch 15 Feuchtigkeit enthalten sollte. Er ist aus Sicherheitsgründen angeordnet, falls eine Komponente in der Anlage versagen sollte, z.B. Magnetventile und/oder Dichtungen. Das Gas wird danach weiter zu den Instrumenten 17 und 18 geführt, wo sein Gehalt an 02 und C02 gemessen wird. Die ermittelten Werte 20 werden als Mass bei der Zuführung von Öl und Luft zum Ofen im Einvernehmen mit der gewünschten Temperatur verwendet. Jedes der Instrumente 17 und 18 gibt Ausgangssignale, die zu einem Registrierinstrument geführt werden. Dieses Ausgangssignal kann auch einer Computer-Steuerung eingegeben werden, 25 die die Temperatur und Ofenproduktion mit diesen Signalen koordiniert.

Die Druckluft tritt über ein handbetätigtes Ventil 24 in das System ein und geht weiter durch ein Magnetfeld 23 und einen Drucküberwacher 22 zu den Druckluftventilen 19 und 20, die 30 bei normalem Betrieb geschlossen sind. Beim Betrieb geht die Luft durch ein Reduzierventil 21 und strömt weiter zum Wirbel-rohr-Kühler 3, der einen kalten Luftstrahl erzeugt, der das Gas auf +2° C abkühlt, wie oben erwähnt. Man muss hier für einen stabilen Luftdruck sorgen, um stabile Kühlung zu erzielen. Die 35 Temperatur der Luft variiert aber je nach dem Verbrauch und Tag- oder Nachtbetrieb. Um diesem entgegenzuwirken, wird eine Temperaturanzeige 29 gegen ein Widerstands-Thermoelement ausgetauscht, das einen Temperaturmesser 26 Signale abgibt. Das Instrument wirkt als PI-Regler und steuert wie- 40 derum einen Ausgleichsmotor 25, der über eine Kette ein Reduzierventil 21 steuert, so dass der Druck im Wirbelrohr-Kühler reguliert werden kann. Dadurch wird erreicht, dass das Gas jederzeit eine Temperatur von etwa +2° C hat.

Der Drucküberwacher 22 stellt fest, ob die Anlage vollen 45 Druck hat. Wenn der Druck zu niedrig wird oder fortbleibt, schliesst sich ein Sicherungsventil 23, und die Anlage wird ausgeschaltet. Wenn die Anlage nach einem Stillstand wieder in Betrieb gesetzt werden soll, müssen zunächst die Messinstrumente 17 und 18 angefahren werden, da sie eine Arbeitstempe- 50

ratur von 45° C erreichen müssen und hierfür etwa 3-4 Stunden brauchen. Ferner muss das beheizte Filter 2 mit Hilfe des Elements 27 erwärmt werden, wofür etwa 2 Stunden benötigt werden. Wenn die erforderliche Erwärmung stattgefunden hat, schliessen sich die Ventile 19 und 20, 9 und 6, während sich die Gasventile 11,12 und 23 öffnen und die Pumpe 13 anläuft, so dass das Gas durch das System zu den Instrumenten geführt wird. Das Pumpengehäuse der Pumpe 13 kann z.B. aus klarem PVC oder einem anderen Material hergestellt sein, das dem korrodierenden Gas widerstehen kann.

Die beschriebene Anlage hat den Vorteil, dass der Aufwand für die Instandhaltung minimal ist, da der Austausch von Papierfiltern, keramischem Filter und die Eichung von Instrumenten routinemässig erfolgen kann. Ferner kann die Anlage kontinuierlich arbeiten, und sie reinigt sich selbst von Feuchtigkeit und Schmutz, wodurch Verwachsung von Rohr und Filter verhindert werden.

Die Anlage kann ferner nahe beim Ofen angebracht werden und ist so gebaut, dass sich die Temperatur des Gases bei Durchströmung der Rohre und sonstigen Komponenten nach Passieren des Kühlers 3 bis zu den Messinstrumenten gleich-mässig steigert, so dass keine Feuchtigkeit mehr auskondensiert wird. Wie erwähnt, ermöglicht diese Konstruktion die Verwendung einer Computersteuerung des Ofens in einer betriebssicheren Weise. Die Druckluftmenge wird auch automatisch gemäss der Temperatur des Gases im Kühler reguliert, was ein sehr wichtiges Merkmal ist.

Das zu analysierende Gas wird verfahrensgemäss bis wenig über den Gefrierpunkt des Wassers abgekühlt. Um weitere unkontrollierte Kondensation zu meiden, ist es daher wichtig, dass die Temperatur der nach Abkühlung des Gases zu passierenden Komponenten etwas höher ist, so dass die Temperatur des Gases steigt. Der Temperaturanstieg geschieht durch Zuführung von Betriebswärme von den Komponenten 11,12 und 13 sowie von der Umgebung her, und, falls erforderlich, durch weitere Wärmezufuhr. Es ist sehr wichtig, dass jede weitere Kondensation vermieden wird, da eine derartige Kondensation in Pumpe, Filtern oder Instrumenten diese Komponenten sehr rasch zerstören würde.

Es ist ferner eine automatische Reinigung der Rohre von der Gasentnahme am Ofen bis zum Kühler eingebaut, einer Strecke, an der man erfahrungsgemäss Verwachsung riskiert. Dieses System wird, wie erwähnt, elektrisch mittels des Pegel-standüberwachers 5 im Behälter 4 gesteuert, in dem Kondenswasser vom Kühler gesammelt wird. Die Häufigkeit des Ausblasens wird mittels des Pegelstandüberwachers 5 reguliert und die Ausblasezeit wird durch das Drosselventil 7 bestimmt, durch welches das Wasser während des Ausblasens läuft. Wenn im Behälter 4 ein Minimalstand erreicht ist, wird das System automatisch auf normalen Betrieb zurückgeschaltet.

C 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

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1. Verfahren zur Gasreinigung unter periodischer Reinigung von Rohren und Filtern in einer Anlage zur kontinuierlichen Analyse des Gases aus Industrieöfen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas vom Ofen (A) durch ein beheiztes Filter (2) 5 geführt und danach in einem Kühler (3) auf etwa +2° C abgekühlt wird, und dass die dabei kondensierte Feuchtigkeit in einem Behälter (4) gesammelt wird, der mit einem Pegelstand-überwacher (5) ausgerüstet ist, welcher bei Erreichen eines bestimmten Wasserstandes im Behälter (4) eine Reinigung der io Anlage dadurch steuert, dass Gasventile (11 und 12) schliessen, während gleichzeitig Kondensatventile (6 und 9) öffnen und Druckluftventile (19 und 20) später für die Druckluft geöffnet werden, welche die Rohre und Filter sauber bläst und gleichzeitig das angesammelte Wasser entfernt. 15

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass mittels Drosselventilen (7 und 8) die Durchströmung und dadurch die Zeit für das Ausblasen durch die Kondensatventile (6 und 9) reguliert wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich- 20 net, dass der Pegelstandüberwacher (5) beim Erreichen eines Minimalstandes im Behälter (4) die Druckluftventile (19 und

20) schliesst, wonach ein Drucküberwacher (10) die Gasventile (11 und 12) öffnet, so dass das Gas über eine Pumpe (13) und ein weiteres Gasfilter (14) zu Analyseinstrumenten (17 und 18) 25 geleitet wird, die den 02- und C02-Gehalt der Gase messen.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Gases nach Passieren des Kühlers (3) erhöht wird, um weitere Kondensation von Feuchtigkeit zu vermeiden. 30

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4 an einer Anlage mit einem zwischen dem weiteren Gasfilter (14) und den Messinstrumenten (17 und 18) angeordneten, zweiten Behälter (15) mit Standfühler (16), dadurch gekennzeichnet, dass der Standfühler (16) die Anlage ausschaltet, wenn Feuchtigkeit im zwei- 35 ten Behälter (15) vorhanden ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 an einer Anlage mit einem Drucküberwacher (22), dadurch "gekennzeichnet,

dass ein Sicherungsventil (23) schliesst und dadurch die Anlage ausgeschaltet wird, wenn der im Drucküberwacher (22) ermit- 40 telte Druck einen Grenzwert unterschreitet.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Kühler (3), der mittels adiabatisch expandierter Luft arbeitet, durch ein Widerstands-Thermoelement und einen Temperaturmesser (26) gesteuert wird, die über 45 einen Ausgleichsmotor (25) ein Reduzierventil (21) steuern,

das die Druckluftzuführung zum Kühler (3) reguliert.

8. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 5 in einer Anlage zur Bestimmung des 02- und C02-Gehalts des Gases aus Industrieöfen, wobei die Messergebnisse für 02 und C02 so registriert werden.

9. Anwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messergebnisse des 02- und C02-Gehalts in eine Rechenmaschine eingegeben werden zur Steuerung des Ofenprozesses im Industrieofen. ss