DD155450A1

DD155450A1 - Verfahren zur thermischen nachverbrennung heizwertreicher abgase

Info

Publication number: DD155450A1
Application number: DD22621980A
Authority: DD
Inventors: Manfred Kahnt; Bernd Kurzmann
Original assignee: Manfred Kahnt; Bernd Kurzmann
Priority date: 1980-12-18
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1982-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Nachverbrennung heizwertreicher Abgase, das besonders fuer im Anfallzustand nicht explosible Abgase geeignet ist. Das Ziel des erfindungsgemaessen Verfahrens besteht in der Einsparung von Material, Arbeitszeit und Energie sowie der Verbesserung des Umweltschutzes bei gleichzeitiger Herabsetzung des Instandhaltungsaufwandes und der Erweiterung der Einsatzgrenzen der thermischen Nachverbrennung fuer spezifische Abgasgemische. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass das heizwertreiche ungereinigte Abgas und ein Teilstrom des heissen gereinigten Abgases getrennt voneinander in den Verbrennungsreaktor geleitet werden, und dass im Verbrennungsreaktor eine direkte Vermischung beider Abgasstroeme auf eine Mischtemperatur von 300 Grad C bis 700 Grad C, vorzugsweise 450 Grad C bis 550 Grad C erfolgt.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur thermischen nachverbrennung heizwertreicher Abgase

P 23 g, 7/00

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Nachverbrennung heizwertreicher Abgase, die brennbare gasförmige Schadstoffe enthalten, bei denen die Abgase in einem

lOVerbrennungsreaktor auf Reaktionstemperatur erwärmt und verbrannt sowie anschließend einer Abwärmeverwertungseinheit zugeführt werden, wobei durch eine wahlweise zuschaltbare Hilfsenergie die Abgase im Verbrennungsreaktor auf Reaktionatemperatur gehalten werden«

15Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für die thermische Nachverbrennung heizwertreicher im Anfallzustand nicht explosibler Abgase geeignet, die bei ihrer Oxydation erhebliche Wärmemengen freisetzen und infolge, ihrer hohen Schadstoffkonzentration sowie aus explosionstechnischen

20Erwägungen nicht oder nur begrenzt vorgewärmt werden dürfen bzw· deren Sauerstoffgehalt für die Oxydation der Schadstoffe nicht ausreichend ist_e

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen 25Bei verschiedenen Industrieprozessen fallen Abgase an, die mit brennbaren Schadstoffen, beispielsweise organische Lösemitteldämpfe, beladen sind, die hohe Heizwerte aufweisen und die im Anfallzustand nicht explosibel sindo Zur Reinigung von Industrieabgasen sind Verfahren bekannt, 30bei denen die mit Schadstoffen beladenen Abgase in

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Vorheizeinrichtungen durch gereinigte heiße Abgase vorgewärmt und in einem Verbrennungsraum mit Zusatzbrennstoff verbrannt werden (DE-GM 76 20 073, DE-OS 2 508 810)· Diese bekannten Verfahren sind für die Oxydation heizwert-

35**eicher Abgase ungeeignet, weil einerseits die bei der Oxydation auftretende Temperaturerhöhung werkstoffseitig und apparatetechnisch nicht verkraftet wird und andererseits eine Vorwärmung aus Sicherheitsgründen nicht zulässig ist«

40Es sind weiterhin Verfahren zur thermischen Abgasreinigung

. schadstoffbeladener Abgase durch Verbrennung mit Luftsauerstoff bekannt, bei denen heizwertreiche_s zeitweilig zündfähige schadstoffbeladene Abgase je nach Zustand unter Zusatz von Brennstoff oder Luft in einem Verbrennungsraum

45^eagieren, wobei die Einströmungsgeschwindigkeit der Abgase in den Reaktor höher als die Rückzündgeschwindigkeit der Reaktion.ist (DE-OS 2 857 182, DE-OS 2 625 139, DE-OS 2 655 881)ο Diese bekannten Verfahren benötigen zum Betreiben der rück-

50zündsicheren Einströmorgane einen hohen komplizierten apparativen sowie regelungstechnischen Aufwände Bei einem Versagen der Regelung besteht potentielle Explosionsgefahr· Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur thermischen Reinigung von heizwertreichen zeitweilig zündfähigen Abgasen

55gemäß DE-OS 2 637 169 kommen zum sicheren Betrieb sekundäre Explosionsschutzmaßnahmen wie Flammenrückschlagsicherungen, Brechsicherungen und druckstoßfeste Auslegungen bis 10 bar zum Einsatz ο

..Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die sekundären Explo-

60sionsschutzmaßnahmen einen, hohen Materialeinsatz erfordern sowie ein Ansprechen der Brechsicherungen den Ausfall dieses Verfahrens nach sich zieht ο Dadurch entsteht ein zusätzlicher Arbeitszeit- und Materialaufwand für die Instandsetzung sowie eine UmweltSchädigung bis zur Wiederinbetrieb-

65nahme des Verfahrens, da die Abgase in die Atmosphäre geleitet werden müssen«

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Ziel der Erfindung

Das Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Senkung des apparate- und regelungstechnischen Aufwandes· 70in der Einsparung von Material, Arbeitszeit und Energie, der Verbesserung des Umweltschutzes bei gleichzeitiger Herabsetzung des Instandhaltungsaufwandes und der Erweiterung der Einsatzgrenzen der thermischen Nachverbrennung für spezifische Äbgasgemische·

Darlegung des Wesens der Erfindung Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur thermischen Nachverbrennung bereitzustellen, das es . gestattet, heizwertreiche, im Anfallzustand nicht explo-

80sible Abgase unter energiewirtschaftlichen und apparatetechnisch günstigeren Bedingungen zu verbrennen. Diese Aufgabe wird' erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das heizwertreiche ungereinigte Abgas und ein Teilstrom des heißen gereinigten Abgases getrennt voneinander in den Ver-

85brennungsreaktor geleitet werden, und daß im Verbrennungsreaktor eine direkte Vermischung beider Abgasströme auf eine Mischtemperatur von 300 ⁰G bis 700 ⁰C, vorzugsweise 450 ⁰C bis 550 ⁰C erfolgt» Die Aufgabe wird weiterhin dadurch gelöst, daß ein Trägergas,

90vorzugsweise Frischluft, dem Teilstrom des heißen gereinigten Abgases vor seinem Eintritt in den Verbrennungsreaktor zugemischt wird© Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung besteht

. darin, da'ß das Trägergas ein Teilstrom des die Abwärmever-

95v?ertungseinheit verlassenden abgekühlten gereinigten Abgases ist β

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung wird der Teilstrom des heißen gereinigten Abgases vor seinem Eintritt in den Verbrennungsreaktor einer weiteren AbwärmelOOverwertungseinheit zugeführt ο

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht in der Einsparung von Material, Arbeitszeit und Betriebsmittelkosten sowie in der Verbesserung des Umweltschutzes·

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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der 105apparate- und regelungstechnische Aufwand gesenkt wird,» Noch ein weiterer Vorteil besteht in der Erweiterung der Einsatzgrenzen der thermischen Nachverbrennung für spezifische Abgasgemische.

"IOAusf uhr ungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden_o In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt

Figur 1: eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrena mit Zuführung des heißen gereinigten

AVbgasee als Teilstrom,

Figur 2: eine weitere Äusführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Zumischung von Frischluft als Trägergas in den-Teilstrom des heißen gereinigten Abgases und

Figur 3i eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Bereitstellung.von technologisch nutzbarer Energie durch den dem Verbrennungsreaktor zuzuführenden Teilstrom des heißen gereinigten Abgases ο

Beispiel 1

Bei der Desorption von Extraktionsmutterlauge fällt ein heizwertreicher Abgasstrom von 400 nri«lio/h mit einer

130Temperatur von 20 ⁰C an© Der thermisch zu reinigende Abgasstrom ist mit den Schadstoffkomponenten Diäthyläther, Äthanol, Methanol, Benzol und Äthylacetat in einer Gesamtkonzentration von 33,3 g/nrioN· beladen_o Der Schadstoffumsatz soll mindestens 95 % betragen«

135Dieses in der abgaserzeugenden Prozeßeinheit 8 anfallende heizwertreiche ungereinigte Abgas 1 wird direkt dem Verbrennungsreaktor 6 zugeführt ο Der aus dem Verbrennungsreaktor 6 austretende Gesamtstrom des heißen gereinigten Abgases 2 von 1 460 nrioN_e/h mit einer Temperatur von 700 ⁰C

140wird geteilt* Ein Teilstrom des heißen gereinigten Abgases 3 von 1 060 m^i,N*/h wird über ein Heißgasventilator 7

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dem Verbrennungsreaktor 6 zum Zwecke der Vermischung und der Erreichung der Reaktionatemperatur von 520 ⁰C zugeführt· Der andere Teilstrom, das abgekühlte gereinigte

i45Abgas 4 von 400 m^Ji,N_e/h,wird der Atmosphäre zugeleitet, nach dem er durch eine Abwärmeverwertungseinheit 9 zur Erzeugung eines Energieträgerstromes 5 ζ· Β· Sattdampf geführt wurde« Pur den stationären Betriebszustand hat die Hilfsenergie 10,ζ_β Β« Rauchgase einer Gas- oder 01-

15Ofeuerung,die Aufgabe, auftretende Wärmeverluste der Teilanlagen auszugleichen·

Beispiel 2

Das in der Prozeßeinheit 8 beim Luftstrippen von Abwässern

155der pharmazeutischen Industrie anfallende heizwertreiche ungereinigte Abgas 1 mit einem Mengenstrom von 1 926 kg/h und einer Temperatur von 20 ⁰C soll mit einem Umsatz größer als 95 % thermisch gereinigt werden· Ein Teilstrom des heißen gereinigten Abgases 3 von 780 kg/h des Gesamtstromes des heißen.gereinigten Abgases mit einer Temperatur von 750 ⁰O wird unter Zumischung von 462 kg/h Frischluft als Trägergas 11 mit einer Temperatur von 15 ⁰O zwecks Tem peraturbegrenzung von 65Ο ⁰O dem Verbrennungsreaktor 6 über ein Heißgasventilator 7 zugeleitet·

165Im Verbrennungsreaktor 6 wird unter Vermischung mit dem getrennt zugeführten heizwertreichen ungereinigten Abgas von 1 926 kg/h eine Mischtemperatur von 425 ⁰C erreicht· Durch die Hilfsenergie 10 wird ein Wärmestrom von 0,86 GJ/h

. in den Verbrennungsreaktor 6 eingetragen, so daß eine 170Reaktionstemperatur von 520 ⁰O gewährleistet ist«

Beispiel 3

Das in der Prozeßeinheit 8 anfallende heizwertreiche ungereinigte Abgas 1 mit einem Volumenstrom von 1 000 nrioIU/h 175und einer Temperatur von 20 ⁰C soll thermisch gereinigt werden_e Dieses heizwertreiche ungereinigte Abgas 1 besitzt einen Heizwert von 930 kJ/nrioIU, wobei ein Umsatz von mindestens 95 % erreicht wirdo Ein Teilstrom des gereinigten heißen Abgases 3 von 1 705 πτ1·Ν·/1ι des mit einer Tempe-

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180ratur von 730 ⁰O aus dem Verbrennungsreaktor 6 austretenden Gesamtstroms des heißen gereinigten Abgases 2 wird in einer Abwärmeverwertungseinheit 12 auf 650 ⁰C abgekühlt und über einem Heißgasventilator 7 dem Verbrennungsreaktor 6 zugeführt, in dem eine.Vermischung mit dem heizwertreichen un-

•3

185gereinigtem Abgas 1 von 1 000 nrioIU/h stattfindet und der Verbrennungsvorgang der Schadstoffe eingeleitet wird« Das abgekühlte gereinigte Abgas 4 von 1 135 nri*H_o/h wird, nach dem es einer Äbwärmeverwertungseinheit 9 zur Erzeugung

. eines Energieträgers 5 z« B₀ Warmwasser zugeführt wurde, in

190die Atmosphäre abgeleitet« Gleichzeitig wird in der Abwärmeverwertungseinheit 12 ein Energieträgerstrom 5, z, B· Heißluft zu Trockenzwecken, erzeugt· Durch die Hilfsenergie wird in den Verbrennungsreaktor 6 ein Wärmestrom von 0,45 GJ/h zur Aufrechterhaltung der thermischen Nachverbren-

195nung bei einer Reaktoraustrittstemperatur von 730 ⁰C eingebrachte

Claims

" ' ". 2262 19 Erfindungsansprüche

· . . 1* Verfahren zur thermischen Nachverbrennung heizwertreicher

200Abgase, die brennbare gasförmige Schadstoffe enthalten, bei denen die Abgase in einem Verbrennungsreaktor auf Reaktionstemperatur erwärmt und verbrannt sowie anschließend einer Abwärmeverwertungseinheit zugeführt werden, wobei durch eine . wahlweise zuschaltbare Hilfsenergie die Abgase im Verbren-

205nungsreaktor auf fieaktiönstemperatur gehalten werden, gekennzeichnet dadurch, daß das heizwertreiche ungereinigte Abgas (1) und ein Teilstrom des heißen gereinigten Abgases (3) getrennt voneinander in den Verbrennungsreaktor (6) geleitet ..werden, und daß im Verbrennungsreaktor (6) eine direkte Ver-

210mischung beider Abgasströme auf eine Mischungstemperatur von 3
folgt

von 300 ⁰C bis 700 ⁰O, vorzugsweise 450 ⁰C bis 550 ⁰O er-
' 2<> Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein 215Trägergas (11), vorzugsweise Frischluft, dem Teilstrom des . heißen gereinigten Abgases (3) vor dessen Eintritt in den Verbrennungsreaktor (6) zugemischt wird»
.3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß 220das Trägergas (11) ein Teilstrom des die Abwärmeverwertungseinheit (9) verlassenden abgekühlten gereinigten Abgases (4) ist· '

4o Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der 225Teilstrom des heißen gereinigten Abgases (3) vor seinem Eintritt in den Verbrennungsreaktor (6) einer weiteren Abwärmeverwertungseinheit (12) zugeführt wirdo

.^...Seiten Zeichnungen