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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur regenerativen Nachverbrennung
von klebrigen Schadstoffpartikeln in Abgas, insbesondere von Kohle- und/oder
Graphitpartikeln in Abluft, mit wenigstens einer Nachverbrennungseinrichtung,
die in einer Abgasleitung angeordnet ist, und die wenigstens eine Brennkammer
und wenigstens drei mit dieser verbundene Nachverbrennungssäulen
umfasst, wobei jede Nachverbrennungssäule eine Wärmespeichereinheit
aufweist.
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Außerdem
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung
zur regenerativen Nachverbrennung von klebrigen Schadstoffpartikeln
in Abgas, insbesondere von Kohle- und/oder Graphitpartikel in Abluft,
bei dem das zu reinigende Abgas in wenigstens einer Nachverbrennungssäule einer
Nachverbrennungseinrichtung aufgeheizt wird, die Schadstoffe oxidiert
werden und das gereinigte Abgas in einer weiteren Nachverbrennungssäule
abgekühlt wird; während das gereinigte Abgas in
der weiteren Nachverbrennungssäule abgekühlt wird, wird
die zuvor mit zu reinigendem Abgas beaufschlagten Nachverbrennungssäule
mit Spülgas gespült.
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Im Übrigen
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung
zur regenerativen Nachverbrennung von klebrigen Schadstoffpartikeln
in Abgas, insbesondere von Kohle- und/oder Graphitpartikel in Abluft,
bei dem das zu reinigende Abgas über wenigstens einen Vorfilter
einer Nachverbrennungseinrichtung zugeführt wird.
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Aus
der
US 5.620.668 ist
eine derartige Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer
solchen bekannt. Solche Vorrichtungen werden in der Industrie zur
Abluftnachverbrennung eingesetzt. Insbesondere in der Kohle-/Graphitindustrie
ist die Abluft sehr umweltbelastend, so dass dort besondere Anforderungen
in Bezug auf die Zuverlässigkeit und die Effizienz der
Abgasreinigung gestellt werden. Die Vorrichtungen müssen
daher redundant aufgebaut sein, um eine Abgasreinigung auch dann
sicherzustellen, wenn wesentliche Bauteile, insbesondere eine Brennkammer
oder eine Nachverbrennungssäule, ausfallen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren
der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass die Zuverlässigkeit
und die Effizienz der Abgasreinigung verbessert wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass wenigstens zwei voneinander unabhängige Nachverbrennungseinrichtungen
in der Abgasleitung parallel geschaltet sind und jede Nachverbrennungseinrichtung
wenigstens vier voneinander unabhängige Nachverbrennungssäulen
umfasst, die jeweils über Absperrmittel mit der Abgasleitung oder
einer Spülleitung oder einer Regenerationsleitung verbindbar
sind.
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Erfindungsgemäß ist
also für jedes wesentliche Bauteil wenigstens ein Reservebauteil
vorgesehen, welches ständig zugeschaltet sein kann oder erst
aktiviert wird, wenn das erste Bauteil ausfällt oder abgeschaltet
wird.
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Die
Nachverbrennungseinrichtungen sind so ausgestaltet, dass eine von
beiden ausreicht, um den Betrieb mit einer ausreichenden Abgasreinigung
aufrechtzuerhalten, ohne dass die durchgeleitete Abgasmenge reduziert
werden muss. Die vier Nachverbrennungssäulen können
sich gegenseitig ersetzen, so dass sie unabhängig voneinander
regeneriert werden können, ohne dass die gesamte Vorrichtung
außer Betrieb genommen werden muss, so dass eine Abgasreinigung
auch dann noch sichergestellt ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform kann in der Regenerationsleitung
eine Wärmequelle, insbesondere eine Brennkammer, angeordnet
sein, mit der Regenerationsgas, insbesondere Frischluft oder vorgereinigte
Abluft, vorzugsweise auf etwa 650°C aufgeheizt werden kann.
So ist eine besonders effiziente Regeneration von verschmutzten
Wärmetauschermassen in den Nachverbrennungssäulen möglich,
bei der die Schmutzpartikel einfach oxidiert werden.
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Um
verschmutzte Restgase aus den Wärmetauschermassen der Nachverbrennungssäulen
zu entfernen, kann die Spülleitung mit einem Spülgas, insbesondere
gereinigter Abluft, beaufschlagbar sein.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können
den Nachverbrennungseinrichtungen wenigstens zwei, vorzugsweise
drei, Vorfilter parallel vorgeschaltet sein, die voneinander unabhängig über
Absperrmittel mit der Abgasleitung oder der Regenerationsleitung
verbindbar und mit Abgas beziehungsweise Regenerationsgas beaufschlagbar sind.
Mit den Vorfiltern können klebrige Schmutzpartikel aus
dem Abgas gefiltert werden und bei entsprechend geschalteten Absperrmitteln
kann das vorgefilterte Abgas den Nachverbrennungseinrichtungen zu geführt
werden. Die Redundanz der Vorfilter ermöglicht, dass immer
einer der Vorfilter regeneriert werden kann, während der/die
andere(n) weiterhin das Abgas filtern. Hierzu wird dieser durch
entsprechendes Schalten der Absperrmittel mit der Regenerationsleitung
verbunden und mit dem Regenerationsgas beaufschlagt.
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Zweckmäßigerweise
können die Vorfilter über die Absperrmittel in
der Regenerationsleitung so zuschaltbar sein, dass sie mit der Wärmequelle
einen Regenerationskreislauf bilden. Auf diese Weise kann die Regeneration
ohne Sauerstoffzufuhr betrieben werden, wobei trotzdem das Regenerationsgas
mit der Wärmequelle erwärmt wird.
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Ferner
können die Absperrmittel Absperrklappen beziehungsweise
Drosselklappen sein, welche sehr robust und auch bei hohen Temperaturen und
großer Schmutzbelastung zuverlässig schaltbar und
dicht sind.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
dass das zu reinigende Abgas wahlweise auf wenigstens zwei voneinander
unabhängige Nachverbrennungseinrichtungen verteilt wird
und bei Bedarf eine von wenigstens drei Nachverbrennungssäulen
mit einer Regenerationsleitung verbunden und zur Oxidation der Schadstoffe
mit aufgeheiztem Regenerationsgas beaufschlagt wird.
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Auf
diese Weise wird ein redundanter Betrieb ermöglicht, bei
dem bei einer Wartung oder einer Störung einer der Nachverbrennungseinrichtungen
die andere Nachverbrennungseinrichtung weiter betrieben wird und
eine Reinigung der gesamten Abgasmenge sicherstellt. Durch die spezielle
Art, die Nachverbrennungssäulen zu- beziehungsweise abzuschalten,
ist bei Bedarf, also beispielsweise bei Verschmutzung, eine Regenerierung
der selben im laufenden Betrieb möglich, ohne dass die gesamte
Vorrichtung gestoppt werden muss und ohne dass die durchgeleitete
Abgasmange reduziert werden muss.
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Um
die Verschmutzung der Nachverbrennungseinrichtungen durch klebrige
Schmutzpartikel zu verringern, kann die zu reinigende Abluft zunächst abwechselnd
durch einen von zwei voneinander unabhängigen, parallel
geschalteten Vorfilter geleitet, mit diesem vorgereinigt und die
vorgereinigte Abluft den Nachverbrennungseinrichtungen zugeleitet
werden, wobei der zweite Vorfilter regeneriert werden kann, so dass
er ohne Wartungsstopp gleich wieder zu Verfügung steht.
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Gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Regeneration
des Vorfilters dieser zunächst mit Regenerationsgas, insbesondere
vorgereinigter Abluft oder Frischluft, beaufschlagt, anschließend
die Sauerstoffzufuhr gestoppt, die Temperatur des Regenerationsgases
allmählich gezielt erhöht und wenigstens ein Teil
der im Vorfilter befindlichen Filterrückstände,
insbesondere Kohlenwasserstoffe, ausgetrieben und mit dem vorhandenen
Sauerstoff verbrannt; die Temperatur weiter allmählich
gezielt erhöht und verbleibende Rückstände
pyrolysiert, die entstehenden Pyrolysegase mindestens einer Nachverbrennungseinrichtung
zugeleitet und dort nachverbrannt; anschließend der Vorfilter
gezielt mit Oxidationsgas, insbesondere vorgereinigter Abluft und/oder
Frischluft, beaufschlagt und die Pyrolyserückstände,
insbesondere Kohlenstoff, oxidiert. Auf diese Weise werden die Filterrückstände
nahezu rückstandslos und unter geringer mechanischer und thermischer
Belastung aus dem Vorfilter entfernt, so dass er beim nächsten
Filterzyklus wieder seine gesamte Filterkapazität besitzt.
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Um
eine optimale Pyrolyse beziehungsweise Oxidation der Filterrückstände
zu erzielen, kann das Regenerationsgas, insbesondere Abluft oder
Frischluft, auf etwa 650°C aufgeheizt werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnung näher erläutert.
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In
der einzigen Figur ist eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehene
Vorrichtung zur regenerativen Nachverbrennung von klebrigen Kohle-
und Graphitpartikeln in Abluft dargestellt.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst zwei identische voneinander unabhängige
Nachverbrennungseinrichtungen 12, in der Figur zentral
dargestellt, denen über eine Abluftleitung 14a und 14b parallel
geschaltet verunreinigte, aus einer Kohle-Graphit-Anlage kommende
Abluft zugeführt wird. Den Nachverbrennungseinrichtungen 12 sind,
in der Figur links unten, drei identische Vorfilter 16 in
Strömungsrichtung der Abluft parallel vorgeschaltet. Austrittsseitig
führt die Abluftleitung 14c von den Nachverbrennungseinrichtungen 12 über
eine weiter unten erläuterte Dreifach-Verzweigung 38 zu
einem Abluftkamin 18 in der Figur rechts.
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Im
Einzelnen ist der Strömungsweg der Abluft wie folgt:
Die
Abluftleitung 14a verzweigt sich eintrittsseitig in drei
in funktionaler Hinsicht parallele Vorfilter(VF)-Leitungszweige 20,
in denen sich jeweils einer der Vorfilter 16 befindet.
Stromaufwärts eines jeden Vorfilters 16 befinden
sich in den VF-Leitungszweigen 20 jeweils eine Ablufteintrittsklappe 22, stromabwärts
der Vorfilter 16 ist jeweils eine Abluftaustrittsklappe 24 angeordnet.
Die Ablufteintrittsklappen 22 und die Abluftaustrittsklappen 24 sind
unabhängig voneinander öffenbar, so dass wahlweise die
gesamte Abluft durch einen oder aufgeteilt durch mehrere der Vorfilter 16 geleitet
und mit diesem/diesen vorgereinigt werden kann. Bei der Vorreinigung werden
klebrige Kohle- und Graphitpartikel im Vorfilter 16 gehalten
und verbleiben dort als Filterrückstand. Die vorgereinigte
Abluft hingegen tritt aus dem Vorfilter 16 aus.
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An
dieser Stelle sei erwähnt, dass die Ablufteintrittsklappen 22 und
die Abluftaustrittsklappen 24 sowie alle im weiteren beschriebenen
Klappen motorisch beziehungsweise Kolbenzylinder betätigt
und vorzugsweise mit einer nicht gezeigten zentralen Steuereinrichtung
verbunden sind, mit der sie angesteuert werden können.
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Hinter
den Abluftaustrittsklappen 24 vereinigen sich die VF-Leitungszweige 20 wieder
in der Abluftleitung 14b, über die die vorgereinigte
Abluft zu den Nachverbrennungseinrichtungen 12 geleitet wird.
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In
Abluftströmungsrichtung vor den Nachverbrennungseinrichtungen 12 teilt
sich die Abluftleitung 14b in zwei funktional parallele
Nachverbrennungs(NV)-Leitungszweige 26, in denen sich jeweils eine
der Nachverbrennungseinrichtungen 12 befindet. Unmittelbar
im Anschluss an die Verzweigung befindet sich in jedem NV-Leitungszweig 26 eine
Zuschaltklappe 28, mit der die Zufuhr von vorgereinigter Abluft
in den entsprechenden NV-Leitungszweig 26 und so zu der
entsprechenden Nachverbrennungseinrichtung 12 freigegeben
und wieder gestoppt werden kann.
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Jeder
NV-Leitungszweig 26 gabelt sich seinerseits zu vier in
funktionaler Hinsicht parallelen Turmleitungsabschnitten 30.
In jedem Turmleitungsabschnitt 30 befindet sich ein Nachverbrennungsturm 32;
die Nachverbrennungstürme sind untereinander identisch.
Die Turmleitungsabschnitte 30 führen jeweils in
einen Eintritts-/Austrittsbereich des entsprechenden Nachverbrennungsturms 32,
in der Figur jeweils unten, hinein beziehungsweise aus diesem heraus.
Stromaufwärts jedes Nachverbrennungsturms 32 befindet
sich in dem entsprechenden Turmleitungsabschnitt 30 eine
Abluftklappe 34, mit der der Zustrom an vorgereinigter
Abluft in den Nachverbrennungsturm 32 gesteuert werden
kann. Stromabwärts ist jeweils eine Reingasklappe 36 angeordnet, über
die das gereinigte Abgas aus dem Nachverbrennungsturm 32 ausströmen
kann. Die vier Abluftklappen 34 und die vier Reingasklappen 36 sind
voneinander unabhängig betätigbar, so dass wahlweise einem
oder mehreren der Nachverbrennungstürme 32 vorgereinigte
Abluft zugeführt beziehungsweise gereinigte Abluft abgeführt
werden kann.
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Stromabwärts
der Nachverbrennungstürme 32 münden die
vier Turmleitungsabschnitte 30 in den entsprechenden NV-Leitungszweig 26.
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Die
beiden NV-Leitungszweige 26 treffen sich an der Dreifach-Verzweigung 38,
an die sich drei identische parallel geschaltete Reingasventilatoren 40 anschließen.
Die Reingasventilatoren 40 sind über nicht gezeigte
Steuerleitungen mit der Steuereinrichtung verbunden und mit dieser
steuerbar. Jedem Reingas-ventilator 40 ist eine Ventilatorklappe 42 vorgeschaltet, über
die der Zustrom an gereinigter Abluft zu diesem geregelt werden
kann. Die Reingasventilatoren 40 sind in dem Sinne redundant,
dass sie gleichzeitig mit einem Teil des gereinigten Abluftstroms
oder alleine mit dem gesamten gereinigten Abluftstrom beaufschlagt
werden können.
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Im
Anschluss an die Reingasventilatoren 40 führt
die Abluftleitung 14c wieder vereinigt zu dem Abluftkamin 18.
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Zwischen
den Reingasventilatoren 40 und dem Abluftkamin 18 zweigt
eine Spülluftleitung 44 von der Abluftleitung 14c ab.
Die Spülluftleitung 44 teilt sich zunächst
in zwei Zweige jeweils für einen der Nachverbrennungseinrichtungen 12 auf;
diese teilen sich ihrerseits in vier Abschnitte auf, die jeweils in
den Eintritts-/Austrittsbereich eines der Nachverbrennungstürme 32 münden.
Vor jedem Nachverbrennungsturm 32 ist in dem entsprechenden
Abschnitt der Spülluftleitung 44 eine Spülluftklappe 46 angeordnet,
mit der eine Spülluftzufuhr in den Nachverbrennungsturm 32,
also eine Zufuhr von gereinigter Abluft zum Spülen des
Nachverbrennungsturms 44, gesteuert werden kann.
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Jede
Nachverbrennungseinrichtung 12 umfasst außerdem
eine Nachverbrennungs(NV)-Brennkammer 48, die auf den den
Eintritts-/Austrittsbereichen gegenüberliegenden Seiten
der Nachverbrennungstürme 32, in der Figur jeweils
oben, mit den vier Nachverbrennungstürmen 32 verbunden
ist. In den NV-Brennkammern 48 findet die Oxidation der
in der vorgereinigten Abluft noch enthaltenen klebrigen Kohle- und
Graphitpartikel statt. Jede NV-Brennkammer 48 ist hierzu
mit zwei identischen Brennern 50 ausgestattet, welche unabhängig
voneinander betrieben werden können, wobei einer von beiden
für eine ordnungsgemäße Nachverbrennung
der Partikel in der vorge reinigten Abluft ausreicht. So können
auch die Brenner 50 in aktiver oder passiver Redundanz betrieben
werden. Die Brenner 50 sind ebenfalls mit der Steuereinrichtung
verbunden und mit dieser zentral steuerbar.
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Ferner
weist jeder Nachverbrennungsturm 32 eine Wärmespeichereinheit 52 auf.
Die Wärmespeichereinheiten 52 können
aus Keramik sein, welches in der Lage ist, Wärme zu speichern
und wieder abzugeben. Befindet sich der Nachverbrennungsturm 32 in
einem Einlass- oder Heizzyklus, was weiter unten näher
erläutert ist, so heizt die entsprechende Wärmespeichereinheit 52 die
sie durchströmende zu reinigende Abluft auf und kühlt
selbst dabei ab. Ist der Nachverbrennungsturm 33 in einem
Auslass- oder Kühlzyklus, so kühlt die insbesondere
bei einem vorherigen Einlass- oder Heizzyklus abgekühlte
Wärmespeichereinheit 52 die gereinigte Abluft
ab. Die Abluftwärme wird in der Wärmespeichereinheit 52 gespeichert
und bei einem folgenden Einlass- oder Heizzyklus wie bereits beschrieben
an die zu reinigende Abluft abgegeben.
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Im Übrigen
ist jeder Nachverbrennungsturm 32 über eine Burnout-Verbindungsleitung
mit einer der entsprechenden Nachverbrennungseinrichtung 12 zugeordneten
Burnout-Leitung 54 verbunden. Die Burnout-Leitungen 54 kommen
von einer Regenerationsleitung 56. Sie können über
eine jeweilige Burnout-Hauptklappe 58 geöffnet
oder gesperrt werden. In jeder Burnout-Verbindungsleitung ist außerdem eine
Burnout-Luftklappe 60 angeordnet. Die Burnout-Luftklappen 60 können
ebenfalls voneinander unabhängig geöffnet oder
gesperrt werden. Über die Burnout-Leitungen 54 kann
den Nachverbrennungstürmen 32 auf diese Weise
unabhängig voneinander Regenerationsluft zugeführt
werden.
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Die
Regenerationsluft ist erforderlich, um einen verschmutzten Nachverbrennungsturm 32 zu
regenerieren, also zu reinigen, wobei der Sauerstoff in der Regenerationsluft
zur Oxidation der Schmutzpartikel benötigt wird. Die Regeneration
ist weiter unten näher erläutert.
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Die
Regenerationsleitung 56 kommt von einer Regenerationsbrennkammer 62 mit
einem Brenner 64, in der Figur links oben. Mit der Regenerationsbrennkammer 62 kann
die Regenerationsluft auf etwa 650°C aufgeheizt werden.
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In
der Regenerationsleitung 56 ist in Strömungsrichtung
hinter der Regenerationsbrennkammer 62 ein Umgasventilator 66 angeordnet.
Hinter dem Umgasventilator 66 befinden sich die beiden
Abzweigungen für die beiden Burnout-Leitungen 54. Außerdem
führt die Regenerationsleitung 56 zu drei funktional
parallelen Eintrittsleitungsteilen 68, welche jeweils in
einen der Vorfilter 16 führen. Vor jedem Vorfilter 16 ist
in dem entsprechenden Eintrittsleitungsteil 68 eine Regenerationslufteintrittsklappe 70 angeordnet.
Die Regenerationslufteintrittsklappen 70 können unabhängig
voneinander geöffnet beziehungsweise geschlossen werden.
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Auf
den den Eintrittsleitungsteilen 68 gegenüberliegenden
Seiten der Vorfilter 16 führt jeweils ein Austrittsleitungsteil 72 aus
den Vorfilter 16 heraus und zu einer Austrittssammelleitung 74.
In jedem Austrittsleitungsteil 72 befindet sich eine Regenerationsluftaustrittsklappe 76.
Die Eintrittsleitungsteile 68 und die Austrittsleitungsteile 72 sind
bezüglich der Vorfilter 16 so angeordnet, dass
die Regenerationsluft entgegen der Abluftströmungsrichtung
durch die Vorfilter 16 strömt.
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Die
Austrittssammelleitung 74 teilt sich in eine Regenerationszuleitung 78,
welche zur Regenerationsbrennkammer 62 führt,
und eine Nachverbrennungszuleitung 80. Die Nachverbrennungszuleitung 80 teilt
sich ihrerseits in zwei Nachverbrennungszuleitungsteile 82,
die jeweils zu einer der NV-Brennkammern 48 führen.
In jedem Nachverbrennungszuleitungsteil 82 ist eine NV-Brennkammerklappe 84 angeordnet;
die NV-Brennkammerklappen 84 können unabhängig
voneinander betätigt werden.
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Insgesamt
sind die Vorfilter 16 durch entsprechende Betätigung
der jeweiligen Regenerationslufteintrittsklappen 70 und
Regenerationsluftaustrittsklappen 76 bei geschlossenen
NV-Brennerklappen 84 unabhängig voneinander in
der Regenerationsleitung 56 mit der Regenerationsbrennkammer 62 in
einem Regenerationskreislauf schaltbar.
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Zu
der Regenerationszuleitung 78 führt außerdem
eine Verbindungsleitung 86, welche von der Abluftleitung 14b,
und dort aus einem Bereich in Strömungsrichtung hinter
den Vorfiltern 16 und vor den NV-Leitungszweigen 26,
abzweigt. In der Verbindungsleitung 86 ist eine Verbindungsklappe 88 angebracht,
mit der die Verbindungsleitung 86 geöffnet oder
gesperrt werden kann.
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In
den Bereich der Abluftleitung 14b, von dem die Verbindungsleitung 86 abzweigt,
mündet ferner eine Frischluftzuleitung 90, die
in der Figur auf Höhe der unteren Nachverbrennungseinrichtung 12 dargestellt
ist. In der Frischluftzuleitung 90 ist eine Frischluftklappe 92 zur
Steuerung der Frischluftzufuhr angeordnet. Über die Frischluftzuleitung 90 kann beim
Anfahren der Vorrichtung 10 der Regenerationsbrennkammer 62 alternativ
oder zusätzlich zu der vorgereinigten Abluft auch Frischluft
als Regenerationsluft zugeführt werden. Ferner kann über
die Frischluftzuleitung 90 und die Abluftleitung 14b bei geöffneten
Zuschaltklappen 28 in den NV-Leitungszweigen 26 den
Nachverbrennungseinrichtungen 12 Frischluft zugeführt
werden.
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Die
Vorrichtung 10 funktioniert wie folgt:
Die zu reinigende,
mit klebrigen Kohle- und Graphitpartikeln verschmutzte Abluft wird
eintrittsseitig, in der Figur links, der Abluftleitung 14a zugeführt.
Zunächst werden die Ablufteintrittsklappe 22 und
die Abluftaustrittsklappe 24 eines der Vorfilter 16 geöffnet,
dem so die Abluft über den entsprechenden VF-Leitungszweig 20 zuströmt.
Mit dem Vorfilter 16 werden die klebrigen Kohle- und Graphitpartikeln
aus der Abluft entfernt und verbleiben als Filterrückstände
im Vorfilter 16. Die Ablufteintrittsklappen 22 und die
Abluftaustrittsklappen 24 der beiden anderen Vorfilter 16 hingegen
werden schließend angesteuert.
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Während
die Abluft durch einen der drei Vorfilter 16 geleitet wird,
wird wenigstens der zuletzt benutzte Vorfilter 16 regeneriert,
was weiter unten näher beschrieben ist, das heißt,
die Filterrückstände werden entfernt. Gegebenenfalls
steht der dritte Vorfilter 16 währenddessen bereits
zur Benutzung bereit.
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Die
vorgereinigte, von den klebrigen Kohle- und Graphitpartikeln befreite
Abluft wird stromabwärts über den VF-Leitungszweig 20 und
die Abluftleitung 14b den Nachverbrennungseinrichtungen 12 zugeleitet,
wo sie weiter gereinigt wird; die Funktionsweise der Nachverbrennungseinrichtung 12 ist
weiter unten beschrieben.
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Die
Regeneration der Vorfilter 16 geschieht wie folgt:
Zunächst
werden die Ablufteintrittsklappe 22 und die Abluftaustrittsklappe 24 des
zu regenerierenden Vorfilters 16 geschlossen und die Regenerationslufteintrittsklappe 70 und
die Regenerationsluftaustrittsklappe 76 geöffnet.
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Anschließend
wird die Verbindungsklappe 88 in der Verbindungsleitung 86 geöffnet,
so dass ein Teil der vorgereinigten Abluft aus dem gerade im Filterbetrieb
befindlichen Vorfilter 16 über die Abluftleitung 14b,
die Verbindungsleitung 86 und die Regenerationszuleitung 78 als
Regenerationsluft der Regenerationsbrennkammer 62 zuströmt.
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Zusätzlich
kann auch die Frischluftklappe 92 in der Frischluftzuleitung 90 geöffnet
werden, so dass auch Frischluft über die Abluftleitung 14b,
die Verbindungsleitung 86 und die Regenerationszuleitung 78 der
Regenerationsbrennkammer 62 zuströmen kann. Auf
diese Weise kann der Vorfilter 16 auch ausschließlich
mit Frischluft oder einer Mischung aus vorgereinigter Abluft und
Frischluft als Regenerationsluft regeneriert werden. Dies ist insbesondere beim
Anfahren der Anlage dann erforderlich, wenn keine oder nur wenig
vorgereinigte Abluft zur Verfügung steht oder wenn aus
unten erläuterten Gründen Sauerstoff in der Regenerationsluft
benötigt wird.
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Dann
werden die Verbindungsklappe 88 in der Verbindungsleitung 86 und
gegebenenfalls die Frischluftklappe 92 in der Frischluftzuleitung 90 geschlossen,
so dass keine weitere vorgereinigte Abluft und keine Frischluft
der Regenerationsbrennkammer 62 zuströmt. Der
Vorfilter 16 bildet nun mit der Regenerationsbrennkammer 62 einen
geschlossenen Regenerationskreislauf.
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In
der Regenerationsbrennkammer 62 wird die Regenerationsluft
mit Hilfe des Brenners 64 auf etwa 650°C aufgeheizt.
Dies geschieht langsam und gezielt, damit die Regenerationsbrennkammer 62 nicht überhitzt
wird.
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Mit
dem Umgasventilator 66 wird die langsam heißer
werdende Regenerationsluft über die Regenerationsleitung 56 und
den jeweiligen Eintrittsleitungsteil 68 dem zu regenerierenden
Vorfilter 16 zugeleitet. Da die Burnout-Hauptklappen 58 geschlossen
sind, strömt die gesamte Regenerationsluft dem Vorfilter 16 zu.
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Mit
der heißer werdenden Regenerationsluft wird der Vorfilter 16 langsam
auf etwa 650°C aufgeheizt. Dabei werden zunächst
im Vorfilter 16 die leicht flüchtigen Kohlenwasserstoffe
und danach die höhersiedenden Kohlenwasserstoffe ausgetrieben
und mit dem vorhandenen Sauerstoff verbrannt. Nach überschreiten
der Zündtemperatur der Kohlenwasserstoffe und dem Verbrauch
des in dem geschlossenen Regenerationskreislauf befindlichen Sauerstoffs
wird der Prozess unter Sauerstoffmangel, vorzugsweise ohne Sauerstoff,
weiter betrieben, bis die Kohlenwasserstoffe gänzlich pyrolysiert
sind und sich im Vorfilter 16 nur noch Restkohlenstoff
und Gase und im Regenerationskreislauf nur noch Gase befinden.
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Die
während des Reinigungsprozesses entstehenden Rauch- und
Pyrolysegase werden über die NV-Brennkammerklappe 84 in
eine im Reinigungsbetrieb befindliche Nachver brennungseinrichtung 12 geleitet.
Wenn beide Nachverbrennungseinrichtungen 12 in Betrieb
sind, können beide NV-Brennkammerklappen 84 geöffnet
werden. Die Pyrolysegase aus dem Vorfilter 16 beziehungsweise dem
Regenerationskreislauf strömen dann über die Nachverbrennungszuleitung 80 und
den (die) Nachverbrennungszuleitungsteil(e) 82 der (den) NV-Brennkammer(n) 48 zu
und werden dort nachverbrannt.
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Gleichzeitig
wird die Verbindungsklappe 88 in der Verbindungsleitung 86 geöffnet,
so dass vorgereinigte Abluft über die Abluftleitung 14b,
die Verbindungsleitung 86 und die Regenerationszuleitung 78 der
Regenerationsbrennkammer 62 zuströmt, dort langsam
aufgeheizt und wie oben beschrieben dem Vorfilter 16 zugeführt
und so diesem gezielt Sauerstoff zudosiert wird. Durch die dosierte,
temperaturgeregelte Zugabe von Sauerstoff wird der nach der Pyrolyse
der Kohlenwasserstoffe im Vorfilter 16 verbliebene Restkohlenstoff
oxidiert und der Vorfilter 16 gänzlich gereinigt.
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Die
regenerative Nachverbrennung der vorgereinigten Abluft in den Nachverbrennungseinrichtungen 12 erfolgt
wie nachfolgend beschrieben:
Die Zuschaltklappe 28 derjenigen
Nachverbrennungseinrichtung 12 wird geöffnet,
der die von den Vorfiltern 16 kommende vorgereinigte Abluft
zur Nachverbrennung zugeführt werden soll. Es können auch
beide Zuschaltklappen 28 geöffnet werden, so dass
sich die vorgereinigte Abluft auf beide Nachverbrennungseinrichtungen 12 verteilt.
Die Zuschaltklappen 28 können auch in einem vorgegebenen
Verhältnis geöffnet werden.
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In
der gewählten Nachverbrennungseinrichtung 12 werden
die Abluftklappen 34 von zwei der Nachverbrennungstürme 32,
welche regeneriert und betriebsbereit sind und sich im Einlass-
oder Heizzyklus befinden, geöffnet. Die Wärmespeichereinheiten 52 dieser
Heiz-Nachverbrennungstürme 32 sind aufgeheizt
und bereit zur Wärmeabgabe. Die Reingasklappen 36,
die Spülluftklappen 46 und die Burnout-Luftklappen 60 der
Heiz-Nachverbrennungstürme 32 werden geschlossen.
Außerdem werden die Abluftklappen 34 der beiden
anderen Nachverbrennungstürme 32 geschlossen.
Die vorgereinigte Abluft strömt so nur den Heiz-Nachverbrennungstürmen 32 zu,
wo sie die in den Wärmespeichereinheiten 52 gespeicherte
Wärme abführt und aufgeheizt wird.
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Die
heiße vorgereinigte Abluft aus einem der Heiz-Nachverbrennungstürme 32 wird
der NV-Brennkammer 48 zugeführt. Dort ist wenigstens
ein Brenner 50 in Betrieb, vorzugsweise sind beide Brenner 50 in
Betrieb. In der NV-Brennkammer 48 wird die aufgeheizte
Abluft oxidiert und so gereinigt.
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Die
gereinigte heiße Abluft wird einem der beiden anderen Nachverbrennungstürme 32,
welcher ebenfalls regeneriert und betriebsbereit ist, zugeführt,
der sich im Auslass- oder Kühlzyklus befindet; die Wärmespeichereinheiten 52 sind
im Auslass- oder Kühlzyklus abgekühlt und bereit,
Wärme zu speichern. Die Burnout-Luftklappe 60 des Kühl-Nachverbrennungsturms 32 wird
zuvor geschlossen beziehungsweise bleibt geschlossen. Der Wärmespeichereinheit 52 des
Kühl-Nachverbrennungsturms 32 wird Wärme
der heißen Abluft zugeführt und diese so abgekühlt.
Gleichzeitig wird der Heiz-Nachverbrennungsturm 32, aus
welchem die heiße Abluft stammt und dessen Wärmespeichereinheit 52 nun
abgekühlt ist, schnell ge spült, was weiter unten
näher beschrieben wird, und steht dann als Kühl-Nachverbrennungsturm 32 zur
Aufnahme der heißen Abluft aus dem anderen, noch mit vorgereinigter
Abluft gefüllten Heiz-Nachverbrennungsturm 32 bereit.
Mit der heißen Abluft aus dem anderen Heiz-Nachverbrennungsturm 32 wird
entsprechend vefahren.
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Um
die kühle gereinigte Abluft aus einem der Kühl-Nachverbrennungstürme 32 über
den entsprechenden Turmleitungsabschnitt 30 und den entsprechenden
NV-Leitungszweig 26 in Richtung Abluftkamin 18 abzulassen,
wird die Reingasklappe 36 des Kühl-Nachverbrennungsturms 32 geöffnet.
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Der
Nachverbrennungsprozess ab der Befüllung der Heiz-Nachverbrennungstürme 32 wird
kontinuierlich wiederholt. Dabei werden die Nachverbrennungstürme 32 wechselweise
im Einlass- oder Heizzyklus und im Auslass- oder Kühlzyklus
betrieben.
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Während
des gesamten Betriebes der Vorrichtung 10 wird wenigstens
eine der drei Ventilatorklappen 42, vorzugsweise werden
zwei der drei, mit der Steuereinrichtung öffnend angesteuert
und der entsprechende Reingasventilator 40 aktiviert, so dass
er die abgekühlte, gereinigte Abluft in den Abluftkamin 18 bläst,
von wo aus sie in die Umgebung gelangt.
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Die
Reingasklappe 36 und die Abluftklappe 34 des vierten
Nachverbrennungsturms 32 werden oder bleiben einstweilen
geschlossen. Der vierte Nachverbrennungsturm 32 kann während
die vorgereinigte Abluft unter Verwendung der drei anderen Nachverbrennungstürme 32 nachverbrannt
wird, gespült und bei Bedarf, also bei Verschmutzung, in
weiter unten beschriebener Weise re generiert werden. Er steht so
bei einem späteren Nachverbrennungsprozess, insbesondere
beim Ausfall oder der Verschmutzung eines der anderen Nachverbrennungstürme 32,
zur Verfügung und kann dessen Funktion übernehmen.
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Zur
Spülung eines der Nachverbrennungstürme 32 wird
dessen Spülluftklappe 46 geöffnet und die
Burnout-Luftklappe 60, die Abluftklappe 34 und die
Reingasklappe 36 werden geschlossen. Über die Spülluftleitung 44 strömt
dann gereinigte Abluft aus dem Bereich der Abluftleitung 14c stromabwärts
der Reingasventilatoren 40 dem Nachverbrennungsturm 32 zu,
durch diesen hindurch, verdrängt dort die nicht gereinigte
Abluft aus dem Nachverbrennungsturm 32 und gelangt in die
entsprechende NV-Brennkammer 48.
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Zur
Regeneration eines der Nachverbrennungstürme 32 werden
dessen Burnout-Luftklappe 60 und die Burnout-Hauptklappe 58 der
entsprechenden Burnout-Leitung 54 geöffnet, so
dass heiße Regenerationsluft von der Regenerationsleitung 56 dem Nachverbrennungsturm 32 zuströmt
und dort im Durchlauf eine Oxidation der Schmutzpartikel bewirkt.
Der Nachverbrennungsturm 32 wird anschließend
wie oben beschrieben gespült.
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Falls
bei einer der Nachverbrennungseinrichtungen 12 eine Störung
auftritt, kann diese einfach von der Abluftleitung 14b entkoppelt
werden, indem die entsprechende Zuschaltklappe 28 geschlossen
wird, so dass ihr keine weitere vorgereinigte Abluft zuströmt.
Der anderen Nachverbrennungseinrichtung 12 strömt
dann die gesamte vorgereinigte Abluft zu; diese Nachverbrennungseinrichtung 12 übernimmt
dann automatisch die Funktion der abgekoppelten mit. Die aktive
Nachverbrennungseinrichtung 12 wird dabei vereinfacht betrieben,
so dass die durchgeleitete Abluftmenge nicht reduziert werden muss.
Hierzu wird jeweils zwischen zwei Nachverbrennungstürmen 32 parallel
hin- und hergeschaltet, wobei auf die Spülung und Regeneration
während des Störungsbetriebs verzichtet wird.
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Bei
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 beziehungsweise
eines Verfahrens zum betreiben einer solchen sind unter anderem
folgende Modifikationen möglich:
Die Vorrichtung 10 und
das Verfahren sind nicht beschränkt auf die regenerative
Nachverbrennung von klebrigen Kohle- und Graphitpartikel in Abluft.
Vielmehr können mit ihr/ihm auch andersartige Abgase von
andersartigen, insbesondere klebrigen Partikeln gereinigt werden.
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Die
Vorrichtung 10 kann auch mehr als zwei Nachverbrennungseinrichtungen 12 umfassen.
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Es
können jeweils auch mehr als vier Nachverbrennungstürme 32 einer
Nachverbrennungseinrichtung 12 redundant gekoppelt sein.
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Statt
der Keramik kann auch eine andersartige Wärmespeichereinheit
verwendet werden.
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In
der Regenerationsleitung 56 kann statt einer Regenerationsbrennkammer 62 auch
eine andersartige Wärmequelle verwendet werden.
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Anstelle
von Frischluft oder vorgereinigter Abluft oder eine Mischung aus
beidem kann auch ein anderes Regenerationsgas zugeführt
werden.
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Das
Regenerationsgas, insbesondere die Regenerationsluft, kann auch
auf mehr oder weniger als 650°C aufgeheizt werden.
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Alternativ
zur gereinigten Abluft kann auch ein anderes Spülgas verwendet
werden.
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Es
können auch mehr oder weniger als drei Vorfilter 16 verwendet
werden.
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Anstelle
von Absperrklappen können auch andersartige Absperrmittel,
beispielsweise Drosselklappen, vorgesehen sein.
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Ein
Teil der Absperrklappen oder alle Absperrklappen können
statt über die Steuereinrichtung auch manuell betätigbar
sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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