DD207567A1 - Vorrichtung zur katalytischen verbrennung unerwuenschter abluft-bzw. abgasbestandteile - Google Patents

Abstract

DasZiel der Erfindung besteht in der Verbesserung des Wirkungsgrades und in der Erhoehung der Zuverlaessigkeit der Abgasverbrennung, in der Einsparung von Arbeitszeit, Material und Kosten bei der Fertigung, Montage und dem Betrieb der Vorrichtung. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dassdie Katalysatormasse zwischen stirnseitig in Richtung des Abgasstromes einseitig geoeffneten, GASDURCHLAESSIGEN Zylindermaenteln angeordnet ist, die einen Ringraum aufweisendes Reaktorelement bilden, das stormabwaerts gasdicht ausgebildet und stromaufwaerts in Verlaengerung der Zylindermaentel einen gasundurchlaessigen bordartig ausgebildeten Reserveraum aufweist, der mit dem Ringraum in Verbindung steht, an dessen Zylindermaentel, gleichmaessig auf den Umfang verteilt Laengsstreifen, in achsialer Richtung innere und aeussere Versteifungsringe und am unteren Ende innere und aeussere Einfassungsringe angeordnet sind, und dass die Reaktorelemente parallel zum Abgasstrom und symmetrisch zur Reaktormittelachse in einer Ebene in einem mit kreisfoermigen Loechern versehenen Reaktorzwischenboden einhaengbar angeordnet sind.

Description

23 9 63 7 3

Titel der Erfindang

Vorrichtung zur katalytischem Verbrennung unerwünschter Abluft- bzw. Abgasbestandteile '

P 23 g, 7/06

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur katalytischen Verbrennung unerwünschter Abluft- bzw· Abgasbestandteile, in deren Reaktor die Katalysetormasse in mehreren hohl-

lOzylinderförmigen Teilreaktoren, ein Wärmeübertrager und eine Heizeinrichtung angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders zur katalytischemVerbrennung unerwünschter organischer* gasförmiger Verunreinigungen industrieller Abluft, die eine

15kurze Verweilzeit erfordern und in großen Mengen anfal- len· ' . '. . , · —

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Eine möglichst effektive Abluft- bzw. Abgasbehandlung mittels katalytischer Verbrennung erfordert die Anwendung

20niedriger Reaktionstemperaturen bei geringem Material- und Platzbedarf sowie die geometrisch günstige Anordnung der zur Reaktion notwendigen Katalysatormasse und deren gleichmäßige Beaufschlagung mit dem Abgas· -...- Das DD-WP 113 263 löst dies durch Stromteilung und Führung

25der Abluft über mehrere hinter- bzw. übereinander angeordnete Teilreaktoren verschiedener, angepaßter ,geometrischer Größe und vieleckiger Form, welche Anströmkegel, Abführrohr und Drosseleinrichtungen für die Einstellung der zugeordneten

OO / CJ. - *

Abluftvolumina besitzen· '. :

3OEs ist ferner aus dem DD-PS 133 704 bekannt, die Teilreaktoren räumlich ineinander' umhüllend anzuordnen·

Der Nachteil dieser bekannten technischen lösungen besteht darin, daß der Wirkungsgrad der katalytischen Verbrennung

35entscheidend von der genügend genauen Einstellung der Abgasteilströme abhängig ist· Schon geringe Abweichungen vom vorgegebenen Abgasteilstrom verschlechtern den Wirkungsgrad wesentlich· Die Polgen sind hohe Betriebskosten und eine unvollständige Verbrennung·

40Ein weiterer Uachteil besteht im erheblichen 'Platzbedarf durch diese ungünstige Raumausnutzung der bekannten Vorrichtungen·

Der komplizierte Aufbau der Reaktoren und die schlechte Zugänglichkeit der Katalysatoren erschweren den Katalysa-

45torwechsel und führen zu erhöhten Aufwendungen an Material, Arbeitszeit und Kosten·

Es^ist weiterhin bekannt, die Katalysatormasse schalenförmig an den Seitenflächen eines Polyeders mit sternförmiger Grundfläche in Katalysatorelementen anzuordnen (DD-WP 144

50811)· Diese bekannte technische lösung hat den Nachteil,, daß beim Katalysatörwechsel eine Vielzahl von Katalysatörelementen an zum Teil schlecht zugänglichen Stellen des Reaktors demontiert werden müssen* Dies verursacht einen hohen Arbeitsaufwand· Desweiteren ist die Fertigung des

55Reaktors infolge seiner komplizierten Form material- und arbeitszeitaufwendig·

Andere bekannte technische Lösungen verwenden fertigungsmäßig aufwendige Einbauten, beispielsweise Lochplatten^: oder Siebe (DE-PS 1 138 380), Ringbleche mit Schlitzen (DE-AS 019 206) oder Zwangsstromfuhrungen (DD-WP 133 705 und .

. DDtPS 133 582). Diese Einbauten verursachen im Reaktor zusätzlich unerwünschte Druckverluste. Ihr Einbau ist kompliziert und der Platzbedarf groß· Ferner ist ,aus der DE-AS 1 215 852 bekannt, die Katalysa-

65tormasse in einen hohlzylinderförmigen Reaktor anzuordnen, -

der ,von einem Wärmeübertrager umgeben ist.

Der Nachteil dieser bekannten Lösung besteht in der beträchtlichen vertikalen Ausdehnung des Reaktors, was zu einer ungleichmäßigen Beaufschlagung des Reaktors fährt. Der Kata-701ysatorwechsel ist schwierig und entsprechend aufwendig..

Ziel der Erfindung ' .-.'.

Das Ziel der Erfindung besteht in aex Verbesserung des Wirkungsgrades und in der Erhöhung der Zuverlässigkeit der Ab-

75gasverbrennung, in der Einsparung von Arbeitszeit, Material .und Kosten bei der Fertigung, Montage und dem Betrieb der Vorrichtung, in der Verringerung des Platzbedarfes für den Reaktor, in der Vereinfachung des Katalysatörwechsela bei gleichzeitiger Senkung des Arbeitszeit- und Materialaufwand-

SOdes beim Katalyaatorwechsel, in der Verbesserung der Wartungs- und Reparaturfreundlichkeit und in der Herabsetzung körperlich schwerer Arbeit. -

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Katalysatormasse gleichmäßig mit dem Abgasstrom zu beaufschlagen* . Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,' daß die Katalysatormasse zwischen stirnseitig in Richtung des Ab-

9Ogasstromes einseitig geöffneten, gasdurchlässigen Zylindermänteln angeordnet ist, die einen Ringraum aufweisendes Reaktorelement bilden, das stromabwärts gasdicht ausgebildet ist und stromaufwärts in Verlängerung der Zylindermäntel einen gasundurchlässigen bordartig ausgebildeten Reserve-

95raum aufweist., der mit dem Ringraum in Verbindung steht, ; an dessen Zylindermäntel gleichmäßig auf den Umfang ver-

, teilt längssteifen, in achsialer Richtung innere und äußere Versteifungsringe und am unteren Ende innere und äußere Einfassungsringe angeordnet sind, un'd daß die RelOOaktorelemente parallel zum Abgasstrom und symmetrisch zur Reaktormittelachse in einer Ebene in einem mit kreisförmigen löchern versehenen Reaktorzwischenboden einhängbar angeordnet sind·. . ^

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Die Aufgabe wird weiter dadurch gelöst, daß die Zylinder-

105mäntel aus Siebgewebe oder perforiertem Blech bestehen» Ia eimer bevorzugtem Ausführungsform der Erfindung weist der Reserveraum ein Haltekreuz auf. '

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Unterboden kegel- oder kegelstumpfförmig als Abgasleit-

liOeinrichtung ausgebildet»

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Unterboden der Reaktorelemente auf Auflagern aufliegt

Die technisch-ökonomischen Auswirkungen der Erfindung be-

115stehen in der Verbesserung des Wirkungsgrades und in der Erhöhung der Zuverlässigkeit des Verbrennungsprozesses· Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine gleichmäßigere Volumenstrombelastung und thermische Belastung der Katalysatormasse bei gleichzeitiger Einsparung von

120Arbeitszeit, Material und Kosten»

Desweiteren zeichnet sich die Erfindung durch eine geringe Bauhöhe des "Reaktors-mit einer platzsparenden Anordnung der Katalysatormasse im. Beaktor aus. Die Vereinfachung des Ka-' talysatorwechsels gestattet die Senkung des Arbeitszeit-

125und Materialaufwandes beim Katalysatorwechsel. Gleichzeitig wird eine Verbesserung der Wartunga- und Reparaturfreundlichkeit und eine Herabsetzung körperlich schwerer Arbeit erreicht»

' .-.♦·

130Ausführungabeispiel - ''

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel - näher erläutert werden.

In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt

I352?igur T - eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Anordnung mehrerer Reaktorelemente Figur 2 eine Draufsicht der Figur 1 entlang des.

Schnittes A-A

Figur .3 eine räumliche Darstellung eines erfindungs-, gemäßen Reaktorelementes

Figur 4 α· 5 eine acJaeinatische Darstellung des Reaktorelementwechsels

Figur 5a eise Draufsicht der Figur 5 entlang des

Schnittes B-B.

Die Vorrichtung zur katalytischem Verbrennung besteht aus einem zylinderförmigen Reaktor 17, der einen Außenmantel 20, einen Innenmantel 21 aufweist und aus einem Wärmeübertrager 18 mit Unterteil 19. '

150Der Außen- und Innenmantel 20 und.21 bildet den Ringapalt 22, durch den die mit Schadstoffen beladene, im Wärmeübertrager '18 vorgewärmte Abluft ia den Vermiachungaraum 23 atrömt· Im Vermischungsraum 23j der an seinem unteren Ende durch eine Mischblende 25 begrenzt ist, befindet sich eine Brennkammer

15524· Die Mischblende 25 gewährleistet eine intensive Vermischung der Abluft mit den in der Brennkammer 24 durch Öl- oder Gasbrenner 26 erzeugtem heißen Rauchgasen. Der Reaktorraum 17a ist stromabwärts vom Vermischungsraum 23 zur Trennung der ungereinigten und gereinigten Abluft durch

löOeinen ebenen absenkbaren Reaktorzwischenboden 14 geteilt ausgeführt· Der Reaktorzwisqhehboden 14 weist kreisförmige Löcher auf, in, die hohlzylinderartige Reaktorelemente .1 einhängbar angeordnet aind. Die Reaktorelemente 1 stützen sich mittels Auflager 12 auf dem Reaktorzwischenboden 14 ab· Im

1.65PaIIe von Reaktoren großen Durchmessers erfolgt zusätzlich eine Abstützung des Unterbodens 4 der Reaktorelemente 1 durch Auflager 27·

Der Reaktorzwischenboden 14 ist im Betriebszustand in Höhe der Oberkante der Reaktorelemeate 1 angeordnet·

i7ÖDer Spalt zwischen den Aussparungen im Reaktorzwischenboden 14 und den Reaktorelementen 1 wird mittels Dichtungen 15 gasdicht abgedichtet·

In Abhängigkeit der Abluftvolumina, der Katälysatorart und den in der Abluft enthaltenen Schadstoffen werden mehrere

175solcher Reaktorelemente in geometrisch günstiger Anordnung, beispielsweise 4 oder 7, in den Reaktorzwischenboden 14 eingehängt·

Die Reaktorelemente 1 haben gasdurchlässige innere.and , äußere Zylindermäntel 2 und 3» die einen Ringraum 1-6 and

180einen Innenraam 28 bilden, die durch den Unterbpden 4 abgeschlossen sind. Die Zylindermäntel 2 und 3 bestehen vorzugsweise aus Siebgewebe oder perforierten Blech· Gleichmäßig auf den Umfang der Zylindermäntel. 2 und 3 verteilt, sind Längssteifen 5 angeordnet, wodurch der radiale Ab-

185stand zwischen dem äußeren und inneren Zylindermantel . ' _; . fixiert und die Längsstabilität der Reaktorelemente 1 gewährleistet ist· Die Zylindermäntel 2 und 3 sind an ihrem unteren Ende in ι einem Inneren und äußeren Einfassungsring 8 and 9 eingespannt· Um ein Ausbeulen der Zylindermäntel 2

190und 3 durch die Katalysatorschüttung auszuschließen, sind , innere und äußere Versteifungsringe 10 und 11 in achsialer Richtung und in gleichmäßigen Abständen auf dem Umfang der Zylindermäntel 2 und 3 angeordnet· Der Innenraum der Reaktorelemente 1 ist zum Einströmen der

195ungereinigten*Abluft oben offen ausgeführt· Unten ist der . Innenraum- durch den Unterboden 4 verschlossen, so daß die Abluft zwangsläufig aas dem Innenraum 28 in radialer Richtung durch die Katalysatorschüttung nach außen strömt· Vorteilhafterweise kann der Unterboden 4 auch als Abgasleit-

200einrichtung ausgebildet sein· .

Die Reaktorelemente 1 haben oben in Verlängerung ihrer Zylindermäntel 2 und 3 einen gasundurchlässigen Bord 7a, der durch einen inneren und äußeren Bordrand 6 und 7 gebildet wird· Der Raum des Bords 7a ist mit Katalysatormasse ge-

205füllt und steht mit dem Rihgraum 16 in Verbindung.: Erfolgt eine Setzung der sich im Ringraum 16 befindlichen Katalysatormasse, so rutscht Katalysatormasse nach, wodurch im gasdurchlässigen Teil der Reaktorelemente 1 immer Katalysatormasse vorhanden ist·

210An der Einströmseite weisen die Reaktorelemente 1 für die Befestigung von Anschlagmitteln zum Transport mittels Hebezeug Haltekreuze 13 auf· .

Die Figur 3 zeigt ein Beispiel eines mechanisierten'Wechsels . der' Reaktorelemente 1 mittels Seilzug· Zur Herausnahme der

215Heaktorelemente 1 wird der Reaktorzwischenboden 14 abgesenkt

und der Öl- bzw. Gasbrenner 26 seitlich abgeschwenkt·'.Das mittlere Reaktorelement 1 kann dann durch achäialen Seilzug aus dem Reaktor 17 gezogen v/erden· Bei den seitlich stehenden Reaktorelementen 1 wird durch eine Seilumlenkung

22Odas jeweilige Element soweit vom Auflager 27 gehoben, bis es zur Reaktormitte schwingt. Ein anschließender Achsialzug gestattet das vollständige Herausziehen aus dem-Reaktor 17· Das Einsetzen der Reaktorelemente 1 erfolgt so, daß zunächst die äußeren und anschließend das mittlere Reaktorelement 1

225in den Reaktorzwischenboden eingebracht wird·

Claims (1)

1. Erfindungsansprüche , .. · , . .

   1· Torrichtung zur katalyt*ischen Verbrennung unerwünschter Abluft- bzw· Abgasbestandteile, in deren Reaktor die Kata-

   2301ysatormasse in mehreren hohlzylinderförmigen Teilreaktoren, ein Wärmeübertrager und eine Heizeinrichtung angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Katalysatormasse zwischen stirnseitig in Richtung des Abgasstromes einseitig geöffneten, 'gasdurchlässigen Zylindermänteln (2; 3) ange-

   235oidnet ist, die einen Ringraum (16) aufweisendes Reaktorelement (1) bilden, das stromabwärts gasdicht ausgebildet ist und stromaufwärts¹' in Verlängerung der Zylindermäntel (2; 3) einen gasundurchlässigen ,bordartig ausgebildeten Reserveraum (29) aufweist, der mit dem Ringraum (16) inVer-

   24Obindung steht, an dessen Zylindermänteln (2; 3)» gleichmäßig auf den Umfang verteilt, Längssteifen (5), in achsialer Richtung innere und äußere Versteifungaringe (10; 11) und am unteren Ende innere und, äußere Einfassungsringe (8; 9)' angeordnet sind, und daß die Reaktorelemente (y)

   245parallel zum Abgasstrom und symmetrisch zur Reaktormittelachse in einer Ebene in einem mit kreisförmigen Löchern . versehenen Reaktorzwischenboden (14) einhängbar angeordnet sind·
   2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

   25Oder ünterboden (4) auf Auflagern (27) aufliegt.

   3· Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zylindermäntel (2; 3) aus Siebgewebe oder perforierten Blech bestehen·
   4· Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der

   255Unterboden (4) kegel- oder kegelstumpfförmig als Abgasleiteinrichtung ausgebildet ist·

   5· Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Reserveraum (29) Haltekreuze (13) aufweist.

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