CZ376598A3 - Zařízení pro zpracování těkavých organických složek provozního plynu - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro zpracování tekavých organických složek pracovního plynu.

Dosavadní stav techniky

Řízení a/nebo odstranění nežádoucích nečistot a vedlejších produktu z rozličných výrobních operací získalo značnou důležitost a ohlede» na potenciální znečistění takový»! nečistota»! a vedlejšími produkty, která nohou takové nečistoty vyvíjet. Jeden obvyklý přístup k řešení pro odstranění nebo alespoň snížení téchto znečisťujících látek je jejich oxidace hoření». Hoření nastane když je znečistěný vzduch, obsahující dostatečné »nožstvi kyslíku, ohřát na dostatečné vysokou teplotu a na dostatečné dlouhou dobu pro přeménu nežádoucích složek na neškodné plyny jako je oxid uhličitý a vodní pára.

S ohlede» na vysokou cenu paliva potřebného pro vyvíjení žádaného tepla pro hoření je výhodné rekuperovat co nejvyssí množství tohoto tepla. Pro tento ucel popisuje patentový spis Spojených států amerických c.3,870,474 tepelné oxidační zařízeni obsahující tři regenerátory, z nichž dva jsou v provozu po nějakou danou dobu, zatímco třetí přijímá »aló množství vyčištěného vzduchu pro vypuzeni z ného jakéhokoliv nezpracovaného nebo znečistěného vzduchu a vede jej do spalovací komory, kde se nečistoty oxiduji. Po dokončeni prvního cyklu je proud znečistěného vzduchu obrácen regenerátorem, ze kterého byl vycisténý vzduch předtím odveden, pro předehřátí znečistěného vzduchu béhem jeho průtoku regerátorem před zavedením do spalovací komory. Tímto způsobem je dosaženo rekuperace.

Podobné patentový spis Spojených států amerických číslo 3,895,918 popisuje tepelný regenerační systém, ve kterém je uspořádáno několik, navzájem vzdálených, nerovnoběžných loží • · ·

-2tepelné výmény proti obvodu ústřední spalovací komory, mající vysokou teplotu. Každé loze výmény tepla je vyplnéno keramickými prvky pro výménu tepla. Odpadni plyny z průmyslových procesu se přivádějí ke vtokovému potrubí, které rozděluje plyny do vybraných úseku výměny tepla v závislosti na tom, zda vtokový ventil k danému úseku je otevřen nebo zavřen.

Je žádoucí odstranit jeden ze tři regeneračních úsekú bez významné ztráty účelnosti a účinnosti. Nicméně nejvetsí nevýhodou t.zv. dvounádobových regeneračních tepelných oxidačních zařízení je únik nezpracovaného plynu do okolí béhem cyklování. Protože uniklý plyn nebyl spálen, snižuje tento únik plynu celkovou účinnost zařízení.

Úkolem předloženého vynálezu je proto vytvořit dvounádobové regenerační tepelné oxidační zařízeni, které minimalizuje nebo zamezuje únik nevyčisténých odpadních plynu.

Dále je úkolem předloženého vynálezu vytvořit dvounádobové regenerační tepelné oxidační zařízení, které ekonomicky účinným způsobem minimalizuje nebo zamezuje únik nevyčisténých odpadních plynu.

Dalším úkolem předloženého vynálezu je vytvořit kompaktní regenerační tepelné oxidační zařízení.

Podstata vynalezu

Vynález řeší výše uvedené úkoly tím, ze vytváří zařízeni pro zpracováni tekavých složek pracovního plynu obsahující prvni a druhou kolonu výmény tepla, z nichž každá obsahuje prostředí výmény tepla a má vtok plynu a výtok plynu a je spojena se spalovací komorou mající vrchol, ohřívací prostředek umí&téný ve spalovací komoře pro vyvíjení nebo udržováni vysoké teploty ve spalovacé komoře, ventil pro střídavé směrováni pracovního plynu do prvni nebo druhé kolony výmény tepla, jednu zachycovací komoru mající vtok spojenou b ventilem, přičemž zachycovací komora má dno, které je víkem spalovací komory a odsávací komín otevřený do ovzduší a spojený s výtokem zachycovací komory.

4

-344

4 4 >

, < 44 ·· * · · • 4 4

4 4 4

Podle výhodného provedení předloženého vynálezu ventil sméruje pracovní plyn do jedné z kolon v závislosti na teplotě prostředí výšeny tepla v koloné.

Podle dalšího výhodného provedeni předloženého vynálezu zachycovací komora obsahuje množinu rozdělovačích desek rozdélujicich zachycovací komoru na množinu drah proudu tvaru meandru mezi vtokem a výtokem zachycovací komory.

Podle dalšího výhodného provedeni předloženého vynálezu zařízeni obsahuje sudý počet drah proudu ve tvaru meandru.

Vynález dále vytváří způsob zpracovaní tekavých složek pracovního plynu, jehož podstata spočívá v tom, ze plyn se ohřeje zavedením do první kolony výmény tepla, obsahující prostředí výmény tepla, při teploté vyssi nez je počáteční teplota plynu, ohřátý plyn se sméruje do spalovací komory ve spojeni s první kolonou výmény tepla, dokončí se oxidace tekavých složek ohřátého plynu, plyn se ochladí směrováním do druhé kolony výmény tepla, obsahující prostředí výmény tepla, při teploté nizsí nez teplota plynu, periodicky se méní proud nezpracovaného pracovního plynu mezi první a druhou kolonou výmény tepla, část nezpracovaného pracovního plynu se béhem periodické zmény sméruje do zachycovací komory, alespoň část nezpracovaného recyklujícího pracovního plynu se sméruje do zachycovací komory první nebo druhé kolony výmény tepla.

Podle výhodného provedeni předloženého vynálezu se působí na plyn v zachycovací komoře tak, aby sledoval dráhu tvaru meandru.

Přehled obrázku na výkresech

Vynález je znázorněn na výkresech, kde obr.l znázorňuje půdorys regeneračního tepelného oxidačního zařízení podle vynálezu, obr.2 je bokorysný pohled na regenerační tepelné zařízení z obr.l a obr.3 je půdorys zachycovací komory tekavých organických složek podle předloženého vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

S technologii regenerační tepelné oxidace pásma přenosu tepla musí být periodicky regenerována, aby bylo prostředí přenosu tepla (obecně loze z keramické kameniny) v pásmu uvolněné energie znovu naplněno. Toho se dosáhne periodickou výměnou pásma přenosu tepla, kterým proudí studená a horká tekutina. Zejména když horká tekutina protéká matrici přenosu tepla, je teplo přenášeno z tekutiny do matrice, čímž se tekutina ochladí a matrice se ohřeje. Naopak, když chladná tekutina proudí horkou matricí, teplo se přenáší z matrice do tekutiny, což má za následek ochlazení matrice a ohřátí tekutiny. Následkem toho působí matrice jako zásobník tepla, střidavé přijímající teplo z horké tekutiny, ukládající toto teplo a potom toto teplo uvolňující do chladné tekutiny.

Změna pásem přenosu tepla pro regeneraci matrice se provádí přes přepínací ventil regeneračního tepelného oxidačního zařízení. V přednostním provedeni předloženého vynálezu je uspořádán jeden přepínací ventil pro každé pásmo přenosu tepla a přednostně jsou přepínací ventily talířové ventily, jejichž přepínací kmitočet nebo cyklus je funkci volumetrického množství proudu. Zatímco přepínací ventily tvoři prostředek pro regeneraci matrice, vlastní proces regenerace má za následek krátkou dobu emise nezpracované tekutiny přímo do ovzduší, způsobující snížení účinnosti rozkladu množství tekavých organických složek a v případe zavedeni vysoké teploty varu těkavých organických složek vzniká potenciální neprůhlednost. Pro zvýšení účinnosti rozkladu tekavých organických složek a vyloučeni vzniku neprůhlednosti vznikající z regenerace matrice může být nezpracovaná tekutina odvedena z komínu oxidačního zařízeni a směrována do 'skladovací nádoby nebo do zachycovací komory těkavých organických složek. Funkci zachycovací komory je uložení kalu nezpracované tekutiny, který vzniká béhem regeneračního procesu matrice, po dostatečné dlouhou dobu, aby mohla být jeho vétsi část pomalu recyklována (t.j. při velmi malém proudu) zpét do vtoku oxidacní ho zařízení pro zpracování. Nezpracovaná -tekutina v zachycovaci komoře musí být zcela vyčerpána a recyklována do vtoku oxidačního zařízení v časovém useku potřebném mezi cykly regenerace matrice, protože proces musí být opakován pro všechny následující regenerace matrice.

V obr.l jsou znázorněna dvé z deseti regeneračních tepelných oxidačních zařízení. Tlakový ventilátor 12 s přímým pohonem sméruje plyn ke zpracování do vhodného potrubí pneumatickými talířovými ventily 14., 14¾ a do (nebo z> regeneračních kolon 15, 15¾ výmény tepla naplněných keramickou kameninou. Spalovací komora 16 <obr.2) mající připojený ohřívací prostředek, jako jeden nebo několik plynových hořáku, je s nimi spojena a je umístěna nad každou regenerační kolonou 15. 15¾ výmény tepla a je také spojena s odsávacím komínem

17. který odvádí spaliny do ovzduší.

Na vrcholu spalovací komory 16 je s ní přímo spojena zachycovaci komora 18. Víko spalovací komory 16 slouží také jako dno zachycovaci komory 18, což má za následek kompaktní spojené uspořádání. Přednostně má tvar zachycovaci komory 18 stejný obrys jako spalovací komora 16 a proto má stejnou délku a stejnou šířku. Výská zachycovaci komory 18 je vétsi než výská spalovací komory, protože je závislá na různých kritériích. Zejména výská spalovací komory 16 je funkcí rychlosti tekutiny, zatímco, výská zachycovaci komory je funkci objemu nezpracované tekutiny, ubytku tlaku, teploty nezpracované tekutiny a doby prodlení. Například výská zachycovaci komory muže být 180 cm a teplota nezpracované tekutiny 38 *C a 240 cm při teploté nezpracované tekutiny 175 ^QC. Objem nezpracované tekutiny je naopak přímo závislý na velikosti matrice výmény tepla oxidačního zařízeni, na prázdném objemu matrice, na spínacím čase spínacích ventilu a na velikosti spínacího ventilu potrubí připojeného k pásmu výmény tepla. Pro zajištění, aby velikost zachycovaci komory 18 byla přiměřená, má zachycovaci komora 18 přednostně objem 1,5 krát vétsi než objem nezpracované tekutiny. Proplachovací vratný talířový ven··

-6til 30 a připojené proplachovací vratné potrubí 31 recykluji v zachycovacl komoře 18 tekutinu zpět ke vtoku oxidačního zařízení .

Přídavné k jeho objemu je uspořádaní zachycovacl komory 18 kritické s ohledem na její obsah a vraceni nezpracované tekutiny zpét do vtoku oxidačního zařízeni pro zpracování během doby potřebné mezi cykly regenerace matrice výměny tepla. Jakýkoliv nezpracovaný objem nevrácený do cyklu unikne do ovzduší odsávacím komínem 17, clmz se snlzl účinnost zachycovaci komory 18 a snlzl se celková účinnost oxidačního zařízeni.

V obr.23 je schématicky znázorněna v půdoryse zachycovacl komora 18. Množina rozdělovačích desek 20a-20n, majících rozsah od vlka ke dnu, je umístěna v zachycovacl komoře 18 a rozděluje zachycovacl komoru 18 na proudové dráhy tvaru meandru. Přednostně je počet proudových drah tvaru meandru sudý a je vytvořen rozdélovacími deskami, takže spojeni vtoku a výtoku zachycovacl komory je na stejné straně oxidačního zařízeni, coz udržuje výtok zachycovacl komory 18 na stejné straně oxidačního zařízeni jako odsávací komín X?, ke kterému je připojen íprotoze musí být nizsl nez tlak ovzduší pro umoznénl odsáváni v ném obsazené tekutiny), coz má za následek velmi kompaktní uspořádáni. Počet proudových drah tvaru meandru je omezen nejen fyzickou velikosti zachycovacl komory

18. ale i výsledným úbytkem tlaku - žádá se minimální úbytek tlaku. Takto je počet a příčný průřez drah proudu v meandrovém vzoru přednostně navržen pro maximální úbytek tlaku 5,0 cm vodního sloupce a pro rychlost tekutiny přibližné 39,0 acfm <při 38 az 175 ^PG) s odpovídájicim minimem doby prodleni 3,0 sekund. Přednostně je vytvořeno seat drah proudu v meandrovém vzoru. Proudové dráhy meandrového vzoru účinné prodlužuji komoru, takže vytvářej! uspořádáni uzavřeného proudu prodloužením doby prodleni tekutiny v zachycovacl komoře 18.

Při provozu jedné spalovací komory a připojené matrice výmény tepla každé ze dvou kolon, rekuperujících energii, • · · · · • « ··· ·· jsou ohřívány na Lakovou žádanou -teplotu, jakou vytváří plynový hořák ve spalovací komoře <připojené potrubí 35 hořáku je znázorněno v obr.2), tekutina nezpracovaná v procesu je směrována do oxidačního zařízení pro zpracování. Chladnější tekutina nezpracovaná v procesu proudí napřed jednou z kolon rekuperujících teplo a přitom se předehřívá konvektivnim přestupem tepla s teplejší matrici výměny tepla. Jsou to předehřívání nebo přenos energie, která zajistuji vysoký etupen tepelně účinnosti spojeně s regenerační rekuperací tepla. Při vybuzení matrice, ve které byla započata největší část oxidace, vtéká pracovní tekutina do spalovací komory 16 ohřívané hořákem, kde se dokončuje oxidace nezpracovaně tekutiny. Po vybuzení spalovací komory 16 zpracovaná tekutina proudí nyní druhou kolonou rekuperace tepla, kde teplejší tekutina převádí teplo zpět do chladnější matrice.

Periodicky musí nezpracovaná tekutina procesu střídat kolony rekuperace tepla pro udrženi tepelné účinnosti regeneraci odpovídající matrice výměny tepla. Během regenerace matrice výměny tepla nezpracovaný proud <1> nacházející se v prázdném objemu matrice převedené ze stavu začínajícího předehřátí pracovního plynu matrici do stavu začínající regenerace matrice, <2> nacházející se v talířovém ventilu k připojovacímu potrubí koncici matrice ve stavu regenerace, <3> nacházejici se ve vtokovém potrubí talířového ventilu oxidačního zařizeni a <4> proudící talířovým ventilem během přepínacího cyklu talířového ventilu je směrován do zachycovací komory 16 za účelem minimalizace jeho úniku do ovzduší. Pro odvedení nezpracovaného proudu, který má být recyklován, ze zachycovací komory 18 k oxidačnímu zařízení, musí být zachycovací komora 18 pod tlakem ovzduší a je tudíž spojena s odsávacím komínem 17. Sací strana tlakového ventilátoru 12 vytváří u jeho vtoku podtlak 7,5 cm vodního sloupce, který nejen napomáhá k přenosu nezpracovaného proudu pracovního plynu z jeho zdroje k oxidačnímu zařízení, ale je rovněž používán k překonáni tahu odsávacího komínu a vyčerpání nezpracovaného • · • · · 9 « « ' - * ·· · · * · * · » » Μ » ’ «' · · e- . · • * * • « t ·· ·»> · » · 4» ··

-8proudu ze zachycovací komory 16 a k vrácení do vstupu ventilátoru oxdidacniho zařízení. Vzor proudu tvaru meandru účinné prodlužuje zachycovací komoru 16 a ti» zvyšuje dobu prodleni nezpracované tekutiny v zachycovací komoře 16. CÍm vetší je objen zachycovací konory 16 a delší doba prodleni, tím lepši

V 3 J¹ V V je po»er recyklace k uniku nezpracované tekutiny. Cas potřebný pro úplné vyprázdněni zachycovací komory 16 je omezen a je určen dobou trvání nezi spínacími pochody ventilu pro regeneraci matrice, která je obecné asi 240 sekund. Jakákoliv nezpracovaná tekutina v zachycovací komoře 18., která není recyklována, uniká odsávacím komínem 17 do ovzduší působením přirozeného tahu komína. Nezpracovaný proud v zachycovací komoře 16 musí být vrácen do oxidačního zařízeni pri malé objemové rychlosti proudu <t.j. asi 2,0 k celkového proudu odsávaného z procesu vstupujícího do oxidačního zařízeni), takže velikost a spotřeba elektřiny oxidačního zařízeni není nepříznivé ovlivnéna.

• ·

-β• · · ο ·

Claims (6)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   1. Zařízeni pro zpracováni tekavých složek pracovního plynu obsahující první a druhou kolonu výmény tepla, z nichž každá obsahuje prostředí výmény tepla a má vtok plynu a výtok plynu a je ve spojeni se spalovací konorou nající vrchol, ohřívací prostředek umístěný ve spalovací komoře pro vyvíjení nebo udržování vysoké teploty ve spalovacé komoře, ventil pro střídavé šněrováni pracovního plynu do prvni nebo druhé kolony výnény tepla, jednu zachycovací konoru, nající vtok ve spojení s ventilen, přičemž zachycovací komora ná dno, které je viken spalovací konory a odsávací konin otevřený do ovzduší a spojený s výtoken zachycovací konory.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tin, že ventil snéruje pracovní plyn do jedné z kolon v závislosti na teploté prostředí výnény tepla v koloné.
3. 3. Zařízeni podle nároku 1, vyznačující se tín, že zachycovací konora obsahuje nnožinu rozdělovačích desek rozdélujících zachycovací konoru na nnožinu drah proudu tvaru meandru mezi vtokem a výtokem zachycovací komory.
4. 4. Zařízeni podle nároku 3, vyznačující se tim, že obsahuje sudý počet drah proudu ve tvaru meandru.

   -10• » 0 • 00 · · » · * · · * * • 0

   0 0 · 0 «

   • · · ·

   0

   0 0

   9 •00 ··« • 0 0 · 0 « 0 ·

   0 0 0 »

   0 0 » 0 ·
5. 5. Způsob zpracováni tekavých složek pracovního plynu vyznačující se tím, ze plyn se ohřeje zavedením do první kolony výmény tepla, obsahující prostředí výmény tepla, při teploté vyssi nez je počáteční teplota plynu, ohřátý plyn se sméruje do spalovací komory spojenou s prvni kolonou výmény tepla, dokonči se oxidace těkavých složek ohřátého plynu, plyn se ochladí směrováním do druhé kolony výmény tepla obsahující prostředí výmény tepla při teploté nizsi nez teplota plynu, periodicky se méní proud nezpracovaného pracovního plynu mezi prvni a druhou kolonou výmény tepla, část nezpracovaného pracovního plynu se béhem periodické zmény směruje do zachycovaci komory, alespoň část nezpracovaného recyklujícího pracovního plynu se sméruje do zachycovací komory prvni nebo druhé kolony výmény tepla.
6. 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, ze se působí na plyn v zachycovací komoře tak, aby sledoval dráhu ve tvaru meandru.

   Zastupuje:

   VSFTPf.x

   KANCELÁŘ ^ř’ .'iAL chíůKÝ

   WO 97/44119 • · » • · · · • » • · · < · ♦ · 9 · « · ♦ · 9 • · · .· «.

   í»CT/es97/o#&: .* • ·· · · · ·· ··

   ACCE

   FIG.

   SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

   WO 97/44119 .Λ.

   •PCTflJS97/08954 ··’

   2/2 ¹² FIG. 2

   FIG. 3 ciiRRTmiTF SHEET (RULE 26)