CZ360298A3 - Regenerační oxidační systém - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se tykej regeneračního oxidačního systému pro čistění plynů

Dosa vadni ^t.ax_jL^hn„iky.

Řízeni a/nebo vyloučeni nežádoucích nečistot a vedlejších produktu z různých výrobních operací získaly významnou důležitost s. ohlede» na potenciální znečistění, jaké takové nečistoty a vedlejší produkty nohou vyvíjet. Obvyklý pristup k odstraněni nebo alespoň sníženi téchto znecisťujicich látek spočívá v jejich oxidaci shořením. Shořeni nastavá, když je znečistěný vzduch, obsahující dostatečná množství kyslíku, obrat, na teplotu dostat.ec.ne vysokou a po dostatečné dlouhou dobu pro preménu nežádoucích sloučenin v neškodné plyny, jako je oxid uhličitý a vodní pára.

S ohledem na vysokou spotřebu paliva nutného pro vyvinuti potřebného tepla pro shoření, je výhodné rekuperovat co nejvyssí možné množství tepla. Patentový spis Spojených státu amerických čislo 3,-370,474 (jehož obsah je zde uveden v odkazu) popisuje tepelné regenerační oxidační zařízeni obsahující t.ři regenerační jednotky, z nichž dvé jsou v pirovozu po určitou dobu, zatímco treti jednotka přijímá malou dávku vyčištěného vzduchu píro vypuzeni nezpracovaného nebo znečistěného vzduchu a vypouští jej do spalovací kompry, kde jsou znečistujici látky oxidovány. Po dokončeni prvního cyklu se proud znečistěného vzduchu obrátí v regeneračním zařízeni, ze kterého byl vyčištěný vzduch drive vypuzen, za účelem předehřátí znečistěného vzduchu béhera jeho průtoků regeneračním zarizenim před jeho zavedením do spalovací komory. Tímto způsobem je dosažena rekuperace.

Patentový spis Spojených státu amerických č.4,302,426 popisuje tepelný regenerační znečistění odstraňující systém, který upravuje nadměrné teploty v pásmu hoření nebo spalováni • · • · · · • · · · • · · » · · při vysokých -teplotách. Pro tento ucel se ε-nimá teplota ve spalovacím pásmu a když je zde dosazeno p<ředem určené vysoké teploty, plyny, které by normálně protékaly ložem výměníku tepla, místo toho obtékají loze, jsou smíchány s jinými ply které již byly ochlazeny jako výsledek jejich normálního průtoků ložem tepelné výměny a jsou odsáty do ovzduší.

Nicméně založeni působeni obtoku na teplotě snímané ve spalovacím pásmu nebo pásmu vysoké teploty je poněkud neúčinné a muže mít za následek, nežádoucí tepelně špičky.

Úkolem předloženého vynálezu je tudíž zlepšit, účinnost téchto regeneračních tepelných oxidačních zařízeni a zejmena provoz obtoku.

Dalším úkolem předloženého vynálezu je sníženi nebo vyloučeni tepelných špiček v takovém zařízeni.

Podstata vynálezu

Tyto problémy dosavadního stavu techniky byly vyřešeny předloženým vynálezem, který vytváří regenerační tepelné oxidační zařízeni, ve kterém plyn, jako například znečistěný vzduch, se nejprve vede horkým výměnným ložem a komunikační vysokoteplotní oxidační (spalovací) komorou, a potom poměrné chladným druhým ložem pro výměnu tepla. Zařízeni obsahuje, několik vnitrné isolovaých, keramikou vyplněných, teplo rekuperujicích kolon ve spojeni s vnitrné isolovanou spalovací komorou. Zpracovávaný vzduch nebo plyn se vede. do oxidačního zařízeni vstupním potrubím obsahujícím vhodné ventily, přednostně pneumaticky ovládané typové ventily. Vzduch se potom vede do prostředí pro výměnu tepla, které obsahuje zachycené teplo z předešlého rekuperačního cyklu. Výsledkem je, že zpracovávaný vzduch je ohřát na oxidační teploty v prostředí pro výměnu tepla a důsledkem je oxidace znečistěného vzduchu nebo zpracovávaného plynu. Oxidace znečistěného vzduchu v prostředí pro výměnu tepla je označována jako spalování v loži. Není-li znečistěný vzduch zcela oxidován v prostředí pro výménu tepla, je oxidační proces dokončen ve spalovací • · «· ·· • · · ··* komoře, kde je umístěn prostředek pro plynulý ohřev proudu. Plyn je udržován na provozní teploté po dostatečné dlouhou dobu pro úplné rozložení tekavých organických sloučenin. Teplo vyvíjená béhem oxidačního procesu působí jako palivo k redukci zadaného výstupu hořáku. Jestliže je teplo, uvolněné pri oxidaci rozpouštědla v proudu znečistěného vzduchu pod požadovanou pro samočinné udržovanou operaci, pak se vyviji doplňkově teplo zdroji tepla umístěnými ve spalovací komoře. Ze spalovací komory proudi vzduch svisle dolu jinou kolonou obsahujíc! prostředi pro výměnu tepla, čímž se zachytl teplo v prostředi pro užití v následujícím vstupním cyklu, když se obrátí proud řídicích ventilu. Výsledný čistý vzduch se. vhání přes výstupní ventil a výstupní potrubí a uvolňuje se do ovzduší při nepatrné vyšší teploté, nez je na vstupu, nebo je recirkulovan zpět do vstupu oxidačního zařízeni. Teplota je snímána nejen ve spalovací komoře, ale také v prostředi výměny tepla a když je snímána abnormálně vysoká teplota, plyny ve. spalovací komoře jsou vedeny obtokem kolem lože výměny tepla a mohou být smíchány s plyny, které již byly ochlazeny jako následek jejich normálního průtoků ložem výměny tepla.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je znázorněn na výkresech, kde. obr. 1 je schématický pohled na regenerační zařízeni, obsahující spalovací komoru a snímací prostředek podle předloženého vynálezu, a obr.2 znázorňuje, průběh teploty oxidačního zařízení podle předloženého vynálezu.

Přiklad provedení vynálezu

V rozloženi těkavých organických sloučenin je mnoho přechodných reakci, které se vyskytují v oxidaci (rozkladu) tekavých organických sloučenin na oxid uhličitý a vodní páru. Poslední krok v řetězu reakci je rozklad oxidu uhelnatého na oxid uhličitý s přeměnou oxidu uhelnatého na oxid uhličitý pro jednu třetinu uvolněného tepla z tekavých organických • * • · • · a • · • ·

-4sloucenin. Naopak rozklad oxidu uhelnatého na oxid uhličitý začíná při teploté 732 až 760 a vyžaduje přiměřenou dobu pro dokončeni. Stupen, do kterého nastává oxidace tekavých organických sloučenin v kameninové® loži v regeneračním tepelném oxidačním zařízení je funkcí typu tekavých organických sloučenin, rychlosti reakce, tekavých organických sloučenin, teploty lože a doby setrvaní a míchání uvnitř lože. Pri teploté oxidace nastavené na SIS neni část. horkého konce kameninového loze, kde. muže. zac.it oxidace, na dostatečné vysoké teplote po dostatečné, dlouhou dobu, aby mohla nastat úplná oxidace. Následkem toho vétsí část. oxidační reakce a přidružené energie <t.j.tepla), které je uvolněno jako výsledek oxidace, se odehrává ve spalovací komoře. Výsledek tohoto uvolnění tepla se projevi jako zvýšení teploty ve spalovací komoře a redukce paliva hořáku na vstupu do spalovací komory.

Při tradiční teploté spalovací komory 815 nastane oxidační reakce, většiny tekavých organických sloučenin v komoře a teplo uvolněné z této oxidace ohřívá proud vzduchu v komoře. Při vyssi hladině tekavých organických sloučenin než je třeba pro samočinné udržovanou oxidaci, se teplota v komoře zvýší nad bod nastaveni 815 °C a hořák moduluje zavřeni a vypnuti. Pokračuje zvýšení teploty nad bod nastaveni

81!

a následkem toho je žádán obtok horké strany při udržováni teploty 815 při snížení tepelné účinnosti oxidačního zařízeni při odchýleni části proudu v oxidačním zařízení z kameninového lože.

V souhlase s tím využívá předložený vynález vyssi teploty ve spalovací komoře <871 - 326 ^&C) a vhání většinu nebo celé množství těkavých organických sloučenin, aby se jejich oxidační reakce odehrála v kameninovém loži. Teplo uvolněné z exotermicke reakce, tekavých organických sloučenin zahřeje chladnéjsi hmotu se kterou je v dotyku, což již neni hmota proudu vzduchu ve spalovací komoře, nýbrž spise vétsí a chladnější hmota kameninového lože majícího mnohem vétsí tepelnou kapacitu než vzduch. Následkem toho teplota spálová• · · · · · » · · · ·

I « · · · » ♦ · · • B · B cí komory zůstane poměrně stálá, zatímco hmota kameninového loze pohlcuje -teplo a rozšiřuje - pr-ubéh-jeho teploty... Rozšířením průběhu teploty kameninového lože je tepelná účinnost oxidačního zařízeni snížena a oxidační zařízeni samo o sobe reguluje její tepelnou účinnost jak stoupají hladiny tekavých organických sloučenin nad sasof zd činitel k .nné udržovanou hladinu. Je u ro vni tekav y ch or g an ickych

zovanir, ktere	muže byt
určeno poetem	pxoaenny
y m en i k u t e p 1 a ,	výstupn

Leno tímto způsobe?, a to jících: tepelnou ucínnosl materiály konstrukce, dobu spínaní, úbytek tlaku atd klad pro tepelnou účinnost výměníku tepla 95 je * 3 pX JI optim a lni hladiny exploze. Nad rozpouštědla učiva hladina rozpouštědla zvolena S,Ož spodni těmito 3, ON spodní hladiny exploze oxidační zařízeni obtok na horké straně pro řízeni teploty. Znalost chovaní p.rúbéhu teploty v kameninovém prostředí múze byt použito pro monitorováni rozpouštědla hladiny a pro hladiny vyšší než 8,ON spodní hladiny exploze pro rizenš provozu obtoku na horké straně. Tento průběh teploty je získán z prostředku pro snímáni teploty umístěného v kamenině, v souhlase, s předloženým vynálezem.

V obr.l je schematicky znázorněno regenerační tepelně oxidační zařízeni IQ sestávající ze dvou lozí 2 A, 28 pro výměnu tepla, ze spalovací komory 3 mající alespoň jeden hořák 4_, ze vstupního potrubí 7A čí 7B pro každé, loze, a z otvoru 6A a SB pro každé potrubí. Každé lože 2A, 2B má vstupní prosstredek 11 plynu, výstupní prostředek 12 plynu a s nim spojeny ventil 13. Prostředky 5 pro snímáni teploty jako jsou termočlánky, jsou umístěny v kameninovém loži. Zvláštní umístění termočlánku není absolutné rozhodující. Mohou byt. například umístěny 150 mm, 300 mm, 450 mm, 600 mm pod vrcholem prostředí. Přednostně jsou termočlánky umístěny ve vzdálenosti 300 mm az 450 mm pod vrcholem prostředí, jak je znázorněno. Každý prostředek 5 pro snímání teploty je elektricky připojen k řídicímu prostředkii 8. Potrubí horkého obtoku/tlumič 3 dostává • · « · « « ► · * » · · » · » · · ·

I · · « « « · · ·5Α· signál z řídicího prostředku Q, který moduluje tlumic prc, udržováni teploty aéřené prostředkem 5 pro snímání teploty do předem určeného bodu nastavení. Odborníkům skoleným v oboru bude jasné, ze skutečný použitý bod nastavení závisí částečné na skutečné hloubce prostředku pro snímaní teploty v kamenině, pravé tak jako na bodu nastaveni spalovací komory. Vhodný bod nastaveni je v rez~ahu od -SVÍ Hn Ok .

SPOLEČNÁ ADVOKÁTNÍ KANCELÁŘ VSETECKA ZELfcNÝ ŠVORČÍK KALENSKÝ A PARTNEŘI ' 00 Praha 2, .Málkova 2

Česká republika

I · · I «· ·*

-6Obr.2 znázorňuje prubéh teploty v typickém oxidačním zařízení se dvěma kol onamipodle .předloženého vynalezu,. Teplota v kamenině každého lože oxidačního zařízení je monitorována termočlánky TE1 a TE2. Například u výměníku tepla majícího tepelnou účinnost. 95%' je samočinné udržovaný prubéh teploty dosazen u hladiny rozpouštědla 3,5% spodní hladiny exploze.

Regenerační systém tepelného oxidačního zařízení podle předloženého vyňal dvou regenerac nich kolon. Jsou-li zadaný vetší jednotky pro zpracováni větších přiváděných objemu, múze byt. počet kolon zvetšen. Je-li přiváděný objem příliš velký pro systém se dvěma kolonami, muže být ke· splhěni požadavků přidán přídavný systém (se spalovací komorou) a použit ve spojeni s prvním systeme-m. Regeieračni zařízeni podle předloženého vynalezu muže zpracovávat , od 140 m³.min~² do 1700 dvou kolon. Aplikace vyžadující vice než 1700 m .min mohou být prováděny s vícenásobnými jednotkami .

Při zménach množství prostředí pro výměnu tepla obsaženého v kolonách, muže byt dosaženo tepelné účinnosti o velikosti ©5%, 30% nebo 35%. Například jednotka mající ©5% tepelnou účinnost, bude mít přibližné hloubku lože prostředí pro výměnu tepla o velikosti 140 cm. Jednotka mající 90% tepelnou účinnost bude mít hloubku lože prostředí pro výměnu temer všechny radované vel i kož · -A m .mi n pri použiti tepla o velikosti 270 ca,

Standardní provozní teploty ©71

- 326 *€ jsou používány přednostně, rovněž muže být. použita navrhovaná teplota 9S2 - 1093 °C nebo vyšši.

Při vysokých zátěžích rozpouštědla, je-li hořák vyřazen, je možné, aby teplota ve spalovací komoře převýšila předem určený bod nastaveni teploty a je pouze monitorována. Když nastane spalovaní v loži, termočlánky v kameninovém loži monitorují hladinu rozpouštědla závislou na výsledné zrněné průběhů teploty. Je-li zatéž rozpouštědla dostatečné vysoka <t.j.vyšší než S% spodni hladiny exploze), obtok horkého plynu je řízen (modulován) na základe snímané teploty v kameniSPOLEČNÁ ADVOKÁTNÍ KANCELÁŘ VŠETEČKA ZELtniÝ ŠVOPČÍK KALENSKÝ • · <

• · ··*>

« · · · » • · · · »· ·· * ’

-7Když nastane spalovaní v loži, termočlánky v kameninové» loži monitoruji hladinu rozpouštědla závislou na výsledné zméné prubéhu teploty. Je-li zátéž rozpouštědla dostatečné, vysoka (t. j . vyš>š.í než δ % spodní hladiny exploze), obtok horkého plynu je řizen (modulován) na základe· snímané teploty v kameninovém loži nezávisle na teploté spalovací komory, jako v dosavadním stavu techniky, k dosazeni nutného stupně sníženi činnosti výměníku tepla. Monitorování teploty lože spise než teploty spalovací komory zajišťuje, že teplota loze je udržovaná dostatečné vysoka pro dosazeni úplné oxidace rozpouštědla v loži (jednoduše, využivajici teploty spalovací komory, protože řidiči bod by mohl způsobit, že by teplota lože byla příliš nizka pro vysoké stupně horkého plynu obtoku, čímž by se obětovala požadovaná hladina rozkladu rozpouštědla v loži). Přídavné umožněni uskutečněni spalováni v loží znamena, ze žádané množství horkého plynu v obtoku (je-li zadáno) bude menší nez v obvykle technologii, čímž se připouští v oxidacnim zařízeni zvýšeni sp<odni hladiny exploze. Rizeni a maximální množství horkého plynu v obtoku jsou tudíž funkci minima přípustné teploty kameninového lože měřené v přesném miste horkého konce lože.

Jestliže maximální přípustné množství horkého plynu obtoku je dosaženo v závislosti na bodu řízení teploty kameninového lože a je-li obsah rozpouštědla již dostatečné vysoký, potom je okolní ředicí vzduch zaváděn do mechanismu konečného řízeni pro podporu přijatelného provozu oxidačního zařízení. Maximum přípustné teploty horkého konce kameninového lože bude řídit množství zaváděného ředicího vzduchu.

Zabezpečeni proti vysoké teploté. snížené ze 1033 °C mérené te.plot.ou velké spalovací komory vyřadí oxidační zařízeni, aby bylo chráněno před překročením teploty.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Regenerační oxidační systém pro čistění plynu, obsahující: regenerační kolony, z nichž každá obsahuje prostředí výměny tepla, prostředek vstupu plynu spojený s každou z regeneračních kolon, prostředek výstupu plynu spojeny s každois z lika regeneračních kolon, spalovací komoru spojenou s každou z regeneračních kolon, prostředek umístěny ve spalovací komoře pro vyvíjeni tepla, ventil spojeny s prostředkem vstupu plynua s prostředkem výstupu plynu pro střídavé, směrovaní plynu vstupního prostředku jedno: z několika kolon v rvma saeru a jmou několika kolon ve druhém směru, prostředek snímáni teploty umístěný v každé z regeneračních kolon mezi prostředkem vyaeny tepla pro snímaní v nich předem určeno vysoké: teploty, a prostředek, připojeny k uvedenému snímacímu prostředku a ke spalovací komoře pro odváděni časti plynu ze spalovací komory když prostředek snímáni teploty snímá předem určenou vysokou teplotu.
2. 2. Regenerační oxidační systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostředek pro vyvíjeni tepla je borák.
3. 3. Regenerační oxidační systém podle nároku 1, vyznačující se. tím, že ventil je pneumaticky řízený ventil.
4. 4, Způsob řízení teploty pdynu v regeneračním tepelném zařízeni obsahujícím alespoň dvě stacionární pásma výměny tepla spojena se spalovací komorou, přičemž každé pásmo obsahuje prostředek výměny tepla, přičemž plyny po opuštění spalovací komory normálně proudí do jednoho stacionárního pásma výměny tepla, zahrnující

   a) snímáni teploty plynu prostředí výměny tepla v jednom pásmu výměny tepla,

   b) odezvou na snímanou teplotu odváděni části plynů ze spalovacího pásma, takže tyto plyny obtékají jiná pásma výměny tepla.
5. 5- Způsob podle nároku 3, kde tepla od 305 m do 457 m od v tomto pásmu.