DD270639A3 - Kamin zur behandlung gasfoermiger stoffstroeme - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kamin zur Behandlung von gasfoermigen Stoffstroemen, welche insbesondere aus der Verbrennung fester, fluessiger und gasfoermiger Brennstoffe resultieren. Der Kamin ist sowohl fuer den Neubau als auch fuer die Rekonstruktion und Modernisierung von Abgaseinrichtungen universell anwendbar. Ziel ist es im wesentlichen, dass der Kamin als Strahlwaescherturm betreibbar, in einfacher und rationeller Art und Weise in typisierten Baureihen industriell vorfertigbar und am Einsatzort mit geringen Aufwendungen zusammenfuegbar und aufstellbar ist. Erfindungsgemaess wird dazu der Kamin aus gleichartigen uebereinanderzustapelnden Montageelementen, vorzugsweise aus Beton, mit einem Axialdurchbruch und mehreren Koaxialdurchbruechen, welche durch Radial- und Koaxialkanaele miteinander verbunden sind, aufgebaut. In den Axial- und/oder Koaxialdurchbruechen sind Muffenrohre aus mineralischen Baustoffen, Strahldueseneinheiten sowie Speichervolumina fuer die Waschfluessigkeit vorgesehen.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kamin zur Behandlung von gasförmigen Stoffströmen, welche insbesondere aus der Verbrennung fester, flüssiger und gasförmiger Brennstoffe resultieren. Sie ist für alle Leistungsbereiche von Verbrennungsanlagen, vorzugsweise bis zu einer Heizleistung von 12 MW, sowohl für den Neubau als auch für die Rekonstruktion und Modernisierung von Abgaseinrichtungen universell anwendbar. Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich verstärkt auf Stadtzentren und industrielle Ballungsgebiete, in denen die Probleme des Umweltschutzes, der Abgaswärmenutzung und der Nutzungsdauererhöhung vorhandener baulicher Anlagen mit effektiven technischtechnologischen Fertigungsmethoden lösbar sind. Die Erfindung läßt sich in Form einer komplexen Baueinheit problemlos in industrielle Fertigungsprozesse integrieren.

Charakteristik der bekannten .technischen Lösungen

Es sind eine Vielzahl von Naßbehand; ngsvorfahren und -vorrichtungen mit direktem Kontakt zwischen Verbrennungsabgas und Waschflüssigkeit bekannt, welche eine Reinigung, vornehmlich zur Reduzierung der rmweltbelastenden Schwefeldioxidemission, und/oder V'ärmerückfjewinnung mittels verschiedenartiger Strahlapparate, Hilfs- bzw. Zusatzaggregate und Einzelteile mit spezieller Geometrie beinhalten. Einige Systemausführungen für kleine und große Abgasbehandlungsanlagen sind dazu beispielsweise in den Erfindungsschriften DE-AS 2462812, DH-OS 2424842, DE-AS 2512233, GB-PS 130667S und US-PS 3835796 beschrieben. Alle in der Fachliteratur vorgestellten Prinziplösungen besitzen den Nachteil, daß sie aus mehreren verschiedenen Baugruppen, beispielsweise Strahlt ohr als Kontakt- und Reaktionsstrecke für Waschflüssigkeit und Abgas, Flüssigkeitsbehälter für die Speicherung der Waschflüssigkeit sowie für die Aufnahme und Behandlung der aus dem Abgas ausgetragenen Schadstoffbestandteile, Schornstjinrohr für die Abführung tier gereinigten und ausgekühlten Abgase in die Atmosphäre, zusammengefügt werden. Daraus resultieren u. a. zahlreiche Verbindungs- und Abdichtelemente zwischen den Baugruppen sowie zusätzlich notwendige Bauteile zur Lagefixierung und statischen Stabilisierung des Bauwerkes. Ungünstig ist außerdem, daß zumindest diejenigen Strahlrohrabschnitte, in denen die maximale oder eine extrem hohe kinetische und wärmespezifische Energiedichte des Gas-Flüssigkeits-Gemisches vorliegt, aus kostenintensiven korrosions- und hochtemperaturbeständigen Werkstoffen, beispielsweise Edelstahlmarken, hergestellt werden. Derartige Konstruktionskonzeptionen für Abgasbehandlungsanlagen mit Strahlwäschersystem sind grundsätzlich durch einen außerordentlich hohen Material-, Fertigungs- und Montageaufwand charakterisiert. Der hohe Fertigungsaurwand ist insbesondere durch qualitativ hohe Fertigungsanforderungen geprägt.

Eine effektive Einordnung in bestehende Objekte mit Heizkesselanlagen bzw. Wärmeerzeugungsaggregaton ist wegen der stark differenzierten Leistungsbereiche und des damit verbundenen, umfangreich erforderlichen Strahlwäsc'-erso,liments zumeist undurchführbar. In vielen Fällen ist infolge des begrenzten Platzangebotes eine Nachrüstung sogar völlig ausgeschlossen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Kamin zur Behandlung gasförmiger Stoffströme zu schaffen, der al» universeller Strahlwäscherturm für Neubau- und Rekonstruktionsvorhaben betreibbar, in einfacher und rationeller Art und Weise in typisierten Baureihen industriell vorfertigbar und am Einsatzort mit geringer: Aufwendungen zusammenfügbar und aufstellbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, den Kamin zur Behandlung gasförmiger Stoffströme so auszugestalten, daß die vorgefertigten Bauelemente bzw. Baugruppen, gegliedert in ein minimiertes Typen- bzw. Baureihensortiment, bei der Montage arn Einsatzort

zu einem platzsparenden, statisch stabilen und funktionell zuverlässigen Bauwerk vereinigt werden können. Weiterhin wird eine ausreichende Standsicherheit und ansprechendes Design des Kamins ohne Benutzung zusätzlicher Konstruktionselemente erreicht.

Darüber hinaus werden einerseits kostengünstige sowie problemlos verfügbare Ausgangsmaterialien zur Anwendung gebracht

und andererseits einfachste technisch-technologische Realisierungsbedingungen gewährleistet.

Erfinaungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, d«ß der Kamin mit integrierter Strahlwaschanlage gleichartige Montageelomente, vorzugsweise aus Beton oder anderen mineralisuhon Baustoffen, mit einem senkrecht zur Auflagefläche der Montageelemente verlaufenden Durchbruch, bezeichnet als Axialdurchbruch, und mohreren dazu parallel angeordneten Durchbrüchon, bezeichnet as Koaxialdurchbrüche, aufweist. Die Montageelemente enthalten bevorzugt jeweils an ihrer Oberseite eingebrachte Radialkanäle, welche von den Koaxialdurchbrüchen zürn Axialdurchbruch führen, und eingebrachte Koaxialkanäle, welche eine Verbindung zwischen den Koaxialdurchbrüchen schaffen. Die Montageelemente besitzen außerdem

an den Stirnseiten Lagefixierungselemente, vorzugsweise Zentrierringe. Des weiteren befinden sich an einer Seite der Axial- und

Koaxialdurchbrüche muffenartige Erweiterungen, in welche Muffenrohre aus mineralischen Baustoffen, vorzugsweise aus

lasiertem Steinzeug, angeordnet sind.

Die in einfacher Weise, ins oesondere als Formteile vorfertigbaren Montageelemente werden am Einsatzort zu einem turmartigen Kaminbauwerk übereinandergostapelt und mit zusätzlichen Bauelementen zur Funktionsrealisierung der Strahlwaschanlage

während der Endmontage komplettiert.

Das Strahlrohr, d. h. der Kontaktbereich der unter Druck verdüsten Waschflüssigkeit und des angesaugten ungereinigten Abgases sowie das Ableitungsrohr für das gereinigte Abg^s werden ausschließlich durch die Axial- und Koaxi&idurchbrfjche

gebildet. Im oder am letzten oberen Montageelement sind eine oder mehrere Strahldüse.! problemlos installierbar. Die Koaxial- und Radialkanäle ermöglichen sowohl alle funktions- und leistungsspezifisch erforderlichen Verbindungsvarianten zwischen

Strahlrohr und Abgasableitungsrohr als auch die Eingliederung von Rohrleitungen für den Betrieb des Waschflüssigkeitskreislaufes. Die nicht benötigten Kanäle der Montagoelemente werden mittels vorgefertigter Paßstücke bzw.

-steine verschlossen. Die Koaxial- und Axialdurchbrüche des letzten unteren Montageelementes bzw. der letzten unteren

Montageelemente dienen als Behälter, mit entsprechender Korrosionsschutzauskleidung oder als Aufnahme für vorgefertigte Behälter zur Speicherung und Behandlung der Waschflüssigkeit. Der brfindungsgemäße Kamin für Rekonstruktionszwecke ist vorzugsweise im Rahmen der turnusmäßigen Erneuerung der

vorhandenen Schornsteinköpfe auf der gesunden Bausubstanz zu errichten.

Derartige Kaminaufsätze sind zweckmäßigerweise so auszugest' ten, daß je nach vorliegenden Schornsteinabmessungen und Abgasparametern einige Koaxialdurchbrüche (Strahlrohr) wahlweise mit Strahldüsen ausgerüstet und eine bestimmte

zugehörige Anzahl von Koaxialdurchbrüch in zur Abgasleitung in die Atmosphäre verwendet werden.

Der durch die Axialdurchbrüche aller Montr ]eel<?r iente gebildete Strömungskanal fungiert hierbei als Verlängerung des

bestehenden Schornsteinkanals, welcher über di;> Radial- und Koaxialkanäle in den Strahlrohren in Verbindung steht. Dieser

Schornsteinkansl wird nur beim Auftreten einer Havarie, z. B. bei Defekt der im Waschkreislauf eingesetzten Pumpe, geöffnet, so

daß die Heizungsanlage mit natürlicher oder separat erzwungener Saugzugwirkung weiter betreibbar ist. Somit können die

Montageelemente an bestehende Standardschornsteine universell angepaßt werden. Der erfindungsgemäße Kamin mit gleichartigen Montageelementen für Neubauzwecke wird auf einem Fundamen¹, errichtet. Die Größe der Montageelemente sowie die notwendigen Strahlwäscherbaugruppen und -teile sind einzeln oder in Typen- bzw. Baureihen der Leistung des zugehörigen Wärmeerzeugers angepaßt. An den Axialdurchbrüchen zur Abgasableitung sind

beispielsweise mehrere als Stahlrohr dienende Koaxialdurchbrüche, die mehreren einzeln betreibbaren Wärmeerzeugern zugeordnet sind, anschließbar. Umgekehrt besteht die Möglichkeit, an mehrere Koaxialdurchbrüche zur Abgasleitung einen als

Strahlrohr dienenden Axialdurchbruch, dem ein oder mehrere einzeln betreibbare Wärmeerzeuger zugeordnet sind,

anzuschließen.

Sind die vorgeschriebenen Mindesthöhen zur Ableitung der gereinigten Abgase in die Atmosphäre bei einigen territorialen Sonderfällen mittels der funktionsbedingt anzuordnenden Montageelementan7ahl nicht erreichbar, können die Durchbräche

des oberen Montageelements problemlos durch Rohre verlängert werden.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Erfindung anhand detaillierter Beispiele näher erläutert, in den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kamins für Neubauvorhaben entsprechend Linie l-l der Fig. 2 Fig. 2: Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Montag jelements entsprechend Linie H-Il der Fig. 1 Fig. 3: Schnittansicht eines arfindungsgemäßen Kamine für Rekonstruktionsvorhaben entsprechend Linie IH-III der Fig.4 Fig. 4: Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Montageelements entsprechend Linie IV-IV der Fig. 3

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Kamin für Neubauzwecke besteht aus einem Fundamentteil 23 und mehreren gleichartigen Montageelementen 1, welche jeweils einen Axialdurchbruch 2, Koaxialdurchbrüche 3, Radialkanäle 4, Koaxialk?ridle 5 sowie Zentrierringe 6 enthalten. Die Montageelemente 1, die Paßstücke 7 und das Fundamentteil 23 sind z. B. aus Beton hergestellt. Im oberen Bereich des Kamins erfolgt der Anschluß der Abgaszuführung 12 an eine Strahldüseneinheit 13. Die Axialdurchbrüche der Montageelemente 1 sind zumindest im oberen Bereich mit einem oder mehreren Muffenrohren 19 aus mineralischen Baustoffen, vorzugsweise lasiertem Steinzeug, ausgestattet. Die Muffenerweiterungen 20 dienen dabei zur Befestigung bzw. Halterung. Die Radialkanäle 4 stellen die Verbindung zu den aus Koaxialdurchbrüchen 3 gebildetten Abgaszügen her, welche über Koaxialkanäle 5 miteinander in Verbindung stehen. In die im unteren Bereich des Kamins angeordneten Montageelemente 1 sind Behälter 8 zur Aufnahme der Waschflüssigkeit 18 eingehangen. Die Behälter 8 sind durch Überlaufstücke 22 untereinander verbunden. Die an die Behälter 8 angeschlossene Rohrleitung 11 führt z. B. zu einem nicht dargestellten rekuperativen Wärmetauscher, in welchem ein Großteil der Enthalpie der Waschflüssig<eit 18 an eine" Nutzwasserstrom übertragen wird. Anschließend gelangt die ausgekühlte Waschflüssigkeit 18 über eine Pumpe sowie die Rohrleitung 10 wieder zur Strahldüseneinheit 13, wird hier unter Einwirkung des Pumpendruckes versprüht und saugt damit eine bestimmte Rauchgasmenge aus der Abgaszuführung 12 ab. Die Rohrleitung 11 dient außerdem zur Ableitung von wäßrigen chemischen Reaktions- bzw. Neutralisationsprodukten.

Nach dem intensiven Kontakt von Waschflüssigkeit 18 und o'ern unbehandiltan Abgas 17 im Bereich des aus mehreren Montageelementen 1 gebildeten axialen Strahlrohres strömt das gereinigte und bis zur Taupunkttemperatur bzw. bis in Taupunkttemperaturnähe abgekühlte Abgas 16 über die Radialkanäle 4 sowie Koaxialdurchb üche 3 ins Freie. Alle Flächen der Montageelemente 1, welche mit Abgas 16 und 17 oder Waschflüssigkeit 18 ir. Berührung kommen, sind mit

einem Schutzbelag, bevorzugt mit Anstrichsystemen aus Bitumenstoffen und/oder spezieilen Epoxidharzdispersionen mit

Aushärtungsfähigkeit auf frischem Zementmörtel, zu versehen. Solche Korrosionsichutzbeläge, welche beispielsweise in Verbindung mit PVC- oder PE-Folienmaterial komplettiert werden können, ermögl chen auch einen Verzicht auf separate Behälter 8, d. h. wenn sowohl der Axialdurchbruch 2, die Koaxialdurchbrüche 3 so\ 'ie die offenen Radial- und Koaxialkanäle 4,5

der Montageelemente 1 als auch die durch das Fundamentteil 23 abgeschlossenen Bodenflächen entsprechend behandelt werden.

In d'i Koaxialdurchbrüche 3 sind z. B. auch nicht eingezeichnete Wärmetauscher installierbar, durch welche die fi>r die Verbrennung benötigte Luft mittels der Restwärme der Abgase 16 vorgewärmt wird, woraus erhebliche Wirkun^sgradverbesserungen innerhalb der Wärmeerzeugungsanalyse resultieren. In Fig. .1 und 4 ist ein Kamin für Rekonsiruktions- bzw. Modarnisie.ijngszwecke, insbesondere für Schulen, Bürogebäude oder

größere Wohnhäuser mit Heizungsanlagen für feste Brennstoffe, dargestellt. Die Montageelemente 1 sind dem jeweiligen

Kaminquer schnitt angepaßt und für gleichartige Kamine typisiert. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Kamins erfolgt durch

manuelle Montage der einzelnen Baugruppen und -teile im Dachbereich des Gebäudes, d.h. bevorzugt im Zusammenhang mit der in bestimmten Zeitabständen ohnehin notwendigen Sanierung von Schornsteinköp'en.

Das erste Montageelement 1 wird durch eine Mörtelfuge 15 mit dem Mauerwerk 9, we'ches zuvor bis zu den festigkeitsmäßig

stabilen bzw. ungeschädigten Mauerwerksschichten abgetragen wurde, verbunden. In den Koaxialkanälen 15 wird eine vorgefertigte Ringleitung 21 verlegt, _' 'en Ans .iilüsse einerseits zu den Behältern 8 und zum anderen zur Rohrleitung 11, welche im Kaminschacht angeordnet t, führen. Danach erfolgt das Aufsetzen des zweiten Montageelements 1, das Einsetzen der Behälter β und das Anschließen des Überlaufstückes 22 an die Rohrleitung 11. In Verbindung mil dem Aufsetzen weiterer

Montageelemente 1 werden in einem vertikalen Strang der Koaxialdurchbrüche 3, in welchem die Abgasv :h ι vorgesehen ist.

ein oder mehrere Muffenrohre 19 eingebracht.

Vor dem Auflegen des letzten Montageelements 1, welches mit einer Verschlußklappe 14 und einem Verschlußstück 24

versehen ist, wird eine Strahldüseneinheit 13 befestigt, die mit einer durch den Kaminschacht frostsicher geführten

Rohrleitung 10 für die Zuführung von Waschflüssigkeit 18 gekoppelt ist. Die Rohrleitung 10 wird durch einen Radialkanal 4

gelegt. Alle nicht benötigten Radialkanäle 4 sind mittels Paßstücken 7 und entsprechender Mörtelmischung zu verschließen.

Das unbehandelte Abgas 17 wird infolge des durch die Strahldüseneinheh 13 bewirkten Impulsaustausches angesaugt, erfährt

im Bereich der darunterliegenden Rohrsektionen einen intensiven Wärme- und Stoffaustausch ι .-.it der Waschflüssigkeit 18 und verläßt über die offenen Radiülkanäle 4 und Koaxialdurchbrüche 3 als gekühltes und gereinigtes Abgas 16 dan Kamin.

Die Verschlußkappe 14 bleibt während des ordnungsgemäßen Betriebes des Strahlwäschersystems geschlossen und wird nur

in Havariefällen oder im Zeitraum planmäßiger Funktionseinstellungen geöffnet.

Aufgrund der möglichen Einfach- und Mehrfachanordnung von Strahldüseneinheiten 13 können Kamine unterschiedlicher Leistungsfähigkeit mittels gleichartiger Montageelementa 1 rekonstruiert werden. Die dazu notwendigen Gesanitkostenaufwendungen stellen ein Minimum dar, weil sowohl eine sortimentsreduzierte industrielle Vorfertigung der Montagetlemente 1 sowie aller Baugruppen und -teile als auch eine einfache Montage am Einsatzort in rationaller Waise

durchführbar ist.

Ein bedeutender Vorzug des erfindungsgemäßen Kamins besteht grundsätzlich auch darin, daß die Standsicherheit und die ·

gesamte stat.sche Stabilität unter Einwirkung der bekannten äußeren Belastungen (z.B. Wind, Klima) sowie ein formgünstiges

Außenhautprofil des Bauwerkes ohne Verwendung zusätzlicher Konstruktionselemente gegeben sind.

Claims (3)

1. Kamin zur Behandlung gasförmiger Stoffströme, welcher sich aus einzelnen Montagebaugruppen mit integrierten Strahlwäscherelementen zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kamin aus vertikal übereinandergestapelten gleichartigen Montageelementen (1) mit einem Axialdurchbruch (2) und Koaxialdurchbrüchen (3), welche durch Radialkanäle (4) sowie Koaxialkanäle (5) miteinander verbunden sind, besteht und daß die Montageelemente (1) an ihrer Ober- und Unterseite mit einem Lagefixierungssegment versehen sind.

2. Kamin nach Anspruc η 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Axialdurchbrüchen (2) und/oder Koaxialdurchbrüchen

(3) Muffenrohre (19) aus mineralischen Baustoffen sowie Speichervolumina für die Waschflüssigkeit (18) vorgesehen sind.