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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer thermischregenerativen
Abluftreinigungsanlage, bei der mit flüchtigen Kohlenwasserstoffen
belastete Abluft zum Aufheizen durch einen mehrere Betten aufweisenden
Wärmetauscher,
insbesondere keramischen Wärmetauscher,
und anschließend
durch eine mit Brenner versehene Brennkammer geleitet wird.
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Ein
Verfahren der vorstehenden Art ist bekannt. Es dient dazu, die Kohlenwasserstoffe
aus der Abluft durch Totaloxidation zu entfernen, sodass die Rohgas
darstellende, belastete Abluft als Reingas, also ohne Schadstoffe,
in die Umwelt abgegeben werden kann. Der Wärmetauscher weist insbesondere
mehrere Betten auf, die abwechselnd in verschiedenen Betriebsarten,
nämlich
Rohgasbetrieb, Reingasbetrieb und Spülbetrieb betrieben werden.
Im Rohgasbetrieb wird die belastete Abluft durch das Bett hindurchgeleitet,
wobei das Bett zuvor durch hindurchgeleitetes, heißes Reingas
erhitzt wurde. Im Reingasbetrieb wird das heiße, aus der Brennkammer kommende
Reingas durch das entsprechende Bett geleitet, sodass es aufgeheizt
wird, um anschließend
im Rohgasbetrieb die Oxidation der Kohlenwasserstoffe vornehmen
zu können.
Im Spülbetrieb wird
ein Bett betrieben, um sicherzustellen, dass beim Übergang
eines Bettes vom Rohgasbetrieb in den Reingasbetrieb kein Rohgas
in die Atmosphäre gelangt,
d. h., es muss sichergestellt sein, dass sich kein Rohgas mehr im
Bett befindet. Hierzu wird aus der Brennkammer stammendes Reingas
durch das zu spülende
Bett geleitet und wie der dem Rohgasstrom zugeführt. Die vorstehenden Ausführungen zum
Stand der Technik gelten ebenfalls für das entsprechende Vorgehen
beim Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens, sodass bei
der Erläuterung
der Erfindung hierauf verwiesen wird. Wird belastete Abluft mit
relativ hohen Beladungen von flüchtigen
Kohlenwasserstoffen gereinigt, so ist festzustellen, dass unerwünschte Temperaturprofile
in den Wärmetauscher,
also in die Betten, hineinwandern. Diese „Übertemperatur” im Wärmetauscher
(Bett) gegenüber
der Brennkammer entsteht aufgrund frei werdender Reaktionsenergie
des hoch beladenen Rohgases, das sich noch im Bett befindet, also
noch nicht die Brennkammer erreicht hat. Dies kann dazu führen, dass
ein relativ hoher Temperaturgradient nach dem Ablufteintritt beziehungsweise
vor dem Reingasaustritt entsteht. Dies führt dazu, dass die Betten z.
B. vom autothermen Betrieb, in dem keine Stützenergie durch den Brenner
der Brennkammer notwendig ist, in einen überautothermen Betrieb übergehen,
d. h., die Temperatur in den Betten erhöht sich, während die Brennkammertemperatur
relativ niedrig ist. Es kann beispielsweise vorkommen, dass in den
Betten Temperaturen über
1.000°C
entstehen, während
im Brennraum nur 800°C
herrschen. Hohe Temperaturen in den Betten, insbesondere auch Hot-Spots
in den Betten, können
zu Beschädigungen der
Wärmetauscherstruktur,
insbesondere der Wärmetauschkeramik,
führen.
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Aus
der
US 58 37 205 A ist
ein Verfahren zum Betreiben einer thermisch-regenerativen Abluftreinigungsanlage
bekannt, bei dem die Temperaturen mehrerer Wärmetauschbetten ermittelt werden. Über eine
Bypass-Einrichtung wird die Temperatur in jedem Bett auf einen vorbestimmten
Wert gehalten. Ein in einer Brennkammer angeordneter Brenner wird
in Abhängigkeit
der Belastung der Abluftreini gungsanlage mit flüchtigen Kohlenwasserstoffen
ein- und ausgeschaltet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben
einer thermisch-regenerativen Abluftreinigungsanlage zu schaffen,
bei der eine Überhitzung
der Betten sowie ein zu hoher Temperaturunterschied zwischen den
Betten vermieden wird. Vielmehr bleibt das gewünschte Verhältnis zwischen der jeweiligen
Betttemperatur und der Brennkammertemperatur erhalten.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen dazu sind in den weiteren Patentansprüchen genannt.
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Dazu
wird ein Verfahren mit folgenden Schritten durchgeführt:
- – Ermitteln
der Wärmetauschertemperatur
im Wärmetauscher,
- – Ermitteln
der Brennkammertemperatur in der Brennkammer und
- – Einstellen
der Brennerbetriebsweise in Abhängigkeit
von der Wärmetauschertemperatur
und der Brennkammertemperatur,
wobei die Betten abwechselnd
in den Betriebsarten Rohgasbetrieb, Reingasbetrieb und Spülbetrieb
betrieben werden und die Zeitdauern, in denen die Betriebsarten
Rohgasbetrieb, Reingasbetrieb oder Spülbetrieb vorliegen, Zykluszeiten
sind und zum Stoppen oder Verringern eines Temperaturanstiegs im
Wärmetauscher
und/oder in der Brennkammer die Zykluszeit des Reingasbetriebs verlängert wird,
sodass sich die Temperatur der an die Umgebung/Atmosphäre abgeführten Abluft
erhöht,
und wobei in Abhängigkeit
der jeweiligen Betttemperatur die Betten derart unterschiedlich
betrieben werden, dass sich Temperaturunterschiede der Betttemperaturen möglichst
verkleinern oder zu Null werden.
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Demzufolge
wird der Brenner der Brennkammer in unterschiedlichen Betriebsweisen
betrieben, wobei die jeweilige Betriebsweise sowohl von der Wärmetauschertemperatur
als auch von der Brennkammertemperatur abhängig ist. Demzufolge werden
zunächst
die Temperaturen im Wärmetauscher und
in der Brennkammer ermittelt. Diese Temperaturen stellen das Kriterium
dar, wie der Brenner betrieben wird. Aufgrund der verschiedenen
Brennerbetriebsweisen erfolgt ein mehr oder weniger großer Energieeintrag
in die Brennkammer, wobei derart vorgegangen wird, dass ein zu starkes
Aufheizen des Wärmetauschers
nicht auftritt. Insbesondere ist der Verfahrensschritt vorgesehen,
dass ein Einstellen eines Bereichs der Reaktionstemperatur innerhalb
der Anlage in Abhängigkeit
von der Wärmetauschertemperatur
(Betttemperatur) und der Brennkammertemperatur erfolgt. Wie erwähnt ist
vorgesehen, dass der Wärmetauscher
mehrere, insbesondere drei Betten aufweist, die abwechselnd in den
Betriebsarten Rohgasbetrieb, Reingasbetrieb und Spülbetrieb
betrieben werden. Auf die verschiedenen Betriebarten wurde eingangs
bereits zum Stand der Technik eingegangen, wobei dies auch für den Gegenstand
der Erfindung gilt. In Abhängigkeit
der jeweiligen Betttemperatur der Betten werden die Betten derart
unterschiedlich betrieben, dass sich Temperaturunterschiede der
Betttemperaturen möglichst
verkleinern oder zu Null werden. Das unterschiedliche Betreiben erfolgt
insbesondere derart, dass die unterschiedlichen Betriebsarten angewendet
werden, also für
den Rohgasbetrieb, den Reingasbetrieb und/oder den Spülbetrieb
dasjenige Bett ausgewählt
wird, das beispielsweise gegenüber
den anderen oder mindestens einem anderen Betten heißer oder
kühler
ist, derart, dass sich die Temperaturen der Betten möglichst
schnell aneinander angleichen. Auch hierdurch wird ein effektiver
und langlebiger Betrieb ohne dass Beschädigungen auftreten garantiert.
Ferner ist – wie erläutert – vorgesehen,
dass die Zeitdauern, in denen die Betriebsarten Rohgasbetrieb, Reingasbetrieb oder
Spülbetrieb
vorliegen, Zykluszeiten sind und dass insbesondere im Überautothermbetrieb
zum Stoppen oder Verringern des Temperaturanstiegs im Wärmetauscher
die Zykluszeit des Reingasbetriebs verlängert wird, sodass sich die
Temperatur der an die Umgebung/Außenatmosphäre abgeführten Abluft erhöht. Diese
Maßnahme
führt zu
einer Temperaturverringerung im Gesamtsystem, da durch ein längeres Hindurchleiten
von aus der Brennkammer stammenden Reingases durch den entsprechenden
Bereich/das entsprechende Bett des Wärmetauschers die Wärme durch
die Schüttung
des Wärmetauschers
weiter hindurchgetragen wird, das heißt, die aus dieser Schüttung austretende
und an die Außenatmosphäre abgegebene
Abluft (Reingas) wird eine umso höhere Ablufttemperatur aufweisen,
je länger diese
Zykluszeit des Reingasbetriebs ist. Die Folge ist, dass demnach
eine entsprechende Wärmemenge
an die Außenatmosphäre abgeführt wird,
quasi „über den
Schornstein herausgefahren” wird.
Wird die Zykluszeit beispielsweise von drei Minuten Reingasbetrieb
auf fünf
Minuten Reingasbetrieb erhöht, so
führt dies
zu dem genannten Wärmeaustrag
aus dem System, sodass insgesamt die Abluftreinigungsanlage dementsprechend „kühl” bleibt,
also ein weiterer Temperaturanstieg verhindert oder abgeschwächt wird.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass der Brenner in den Brennerbetriebsweisen:
- – Normalbetrieb
mit kontinuierlicher, stöchiometrischer
Beflammung oder
- – Injektionsbetrieb
mit abwechselnder, nicht stöchiometrischer
Beflammung durch zeitweise erfolgender Zufuhr von Brennstoff mit
Luft einerseits und zeitweise erfolgender Zufuhr von nur Brennstoff
andererseits oder
- – Autothermbetrieb
ohne Beflammung durch Ausschalten der Brennstoffzufuhr betrieben
wird.
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Im
Autothermbetrieb kann insbesondere eine Totaloxidation der Kohlenwasserstoffe
der Abluft im Wärmetauscher
erfolgen, ohne dass eine Stützbeflammung
durch den Brenner notwendig ist. Im Normalbetrieb wird derart viel
Brennstoff, insbesondere Gas, dem Brenner zugeführt, dass ein stöchiometrischer
Betrieb vorliegt. Dieser Betrieb erfolgt kontinuierlich, d. h.,
es wird zeitlich gleichbleibend beflammt. Im Injektionsbetrieb wird
ein nicht kontinuierlicher Betrieb gefahren, der überdies
nicht stöchiometrisch
ist. Abwechselnd erfolgt eine Beflammung mit Brennstoff und Luft
einerseits und nur Brennstoff andererseits. Es wird also zusätzlich Luft
injiziert. Dies jedoch nicht kontinuierlich, sondern alternierend
mit einem reinen Gasbetrieb.
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Es
ist vorteilhaft, wenn – wie
erwähnt – als Brennstoff
des Brenners Gas verwendet wird.
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Nach
einer Vorgehensart ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Normalbetrieb
in einem ersten Temperaturbereich der Wärmetauschertemperatur und in
einem ersten Temperaturbereich der Brennkammertemperatur erfolgt,
dass der Injektionsbetrieb in einem zwei ten Temperaturbereich der
Wärmetauschertemperatur
und einem zweiten Temperaturbereich der Brennkammertemperatur erfolgt,
wobei die zweiten Temperaturbereiche vorzugsweise oberhalb der ersten
Temperaturbereiche liegen, und dass der Autothermbetrieb erfolgt,
wenn ein dritter Temperaturbereich der Wärmetauschertemperatur und ein dritter
Temperaturbereich der Brennkammertemperatur vorliegt, wobei die
dritten Temperaturbereiche vorzugsweise oberhalb der zweiten Temperaturbereiche
liegen.
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In
einer alternativen Vorgehensart ist vorgesehen, dass der Normalbetrieb
erfolgt, wenn die Wärmetauschertemperatur
und die Brennkammertemperatur innerhalb bestimmter Temperaturbereiche
liegen oder der Injektionsbetriebe erfolgt, wenn die Wärmetauschertemperatur
und die Brennkammertemperatur in entsprechend anderen Temperaturbereichen
liegen oder der Autothermbetrieb erfolgt, wenn die Wärmetauschertemperatur
und die Brennkammertemperatur in wiederum entsprechend anderen Temperaturbereichen
liegen.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass in einem vierten Temperaturbereich der Wärmetauschertemperatur
und in einem vierten Temperaturbereich der Brennkammertemperatur
ein Überautothermbetrieb erfolgt,
wobei die vierten Temperaturbereiche oberhalb der dritten Temperaturbereiche
liegen. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass im Überautothermbetrieb
trotz ausgeschaltetem Brenner die Temperatur im Wärmetauscher
und/oder in der Brennkammer ansteigt. Durch die Oxidation, insbesondere
Totaloxidation, der Kohlenwasserstoffe der Abluft im Wärmetauscher
erfolgt im Überautothermbetrieb – ohne dass
eine Stützbeflammung
durch den Brenner erfolgt – eine
Wärmeentwicklung,
die derart groß ist,
dass der erwähnte
weitere Temperaturanstieg beziehungsweise die weiteren Temperaturanstiege
erfolgen.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass insbesondere im Überautothermbetrieb zum Stoppen
oder Verringern des Temperaturanstiegs im Wärmetauscher und/oder in der
Brennkammer die Abluft oder ein Anteil davon aus der Brennkammer
direkt, insbesondere nach außen
abgeleitet wird, ohne dass der Wärmetauscher
oder ein Bereich/Bett von ihm durch die Abluft aufgeheizt wird.
Demzufolge wird Wärme
nach außen,
also an die Außenatmosphäre abgeführt, sodass
diese nicht in der Abluftreinigungsanlage verbleibt, wodurch es
zu einem Stoppen oder Verringern des erwähnten Temperaturanstiegs beziehungsweise
der erwähnten
Temperaturanstiege kommt. Die abgeführte Wärme steht demzufolge nicht
mehr zur Verfügung,
um den Wärmetauscher
oder einen Bereich/Bett von ihm und/oder die Brennkammer weiter zu
erhitzen. Die abgeleitete Abluft, die Reingas darstellt, also nicht
mehr durch Kohlenwasserstoffe belastet ist, gelangt vorzugsweise
direkt ins Freie, wird also nicht dazu verwendet, um einen Bereich/ein
Bett des Wärmetauschers
aufzuheizen, das heißt,
sie wird von der Brennkammer nicht in diesen Bereich/in dieses Bett
geleitet, sondern daran vorbei (mittels Bypass beziehungsweise Kurzschluss)
direkt nach außen.
Wird – zu
einem späteren
Zeitpunkt – dieser
Bereich des Wärmetauschers
beziehungsweise das Bett genutzt, um noch nicht gereinigte Abluft
aufzuheizen, bevor diese in die Brennkammer einströmt, so trifft
diese Abluft beim Durchströmen
des Bereichs/Betts auf eine entsprechend weniger stark vorgeheizte
Wärmetauschersubstanz.
Hieraus wird deutlich, dass insgesamt das Gesamtsystem weniger stark
erhitzt wird.
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Vorzugsweise
kann vorgesehen sein, dass der den erwähnten Bypass/Kurzschluss durchströmende Abluftvolumenstrom
(Reingas) der Abluft mittels einer Stelleinrichtung/Verschließeinrichtung
einstellbar/einregelbar ist. Demzufolge lässt sich die direkt nach außen abgeführte Wärme einstellen/einregeln.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die Betttemperatur in jedem der Betten
ermittelt wird. Hierzu werden in den Betten entsprechende Temperaturerfassungseinrichtungen
installiert.
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Insbesondere
erfolgt die Anwendung der verschiedenen Betriebsarten, um die Bettentemperatur
zu vergleichmäßigen, wenn
mindestens der Temperaturunterschied zwischen einem Bett und einem anderen
Bett > 250°C ist.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Betreiben
der Abluftreinigungsanlage in Abhängigkeit von einer Reaktionstemperatur
in einem vorgegebenen Temperaturbereich erfolgt. Insbesondere ist
es dabei vorteilhaft, wenn bei der Reaktionstemperatur sowohl die
Brennkammertemperatur als auch die Betttemperatur berücksichtigt
wird. Demzufolge erfolgt die Betriebsführung nicht wie bisher nur
unter Berücksichtigung
der Brennkammertemperatur, sondern unter Berücksichtigung aller Temperaturen,
d. h., also nicht nur der Brennkammertemperatur, sondern auch der
Betttemperatur. Demzufolge werden dann nicht mehr die Festlegungen
zur Einstellung der Abluftreinigungsanlage in Abhängigkeit
von der Brennkammertemperatur – wie
heute üblich – getroffen,
sondern in Abhängigkeit
der Brennkammertemperatur und der Betttemperatur. Sofern es sich
um eine Mehrbettenanlage handelt, kann die Temperatur eines Betts
oder es können
die Temperaturen mehrerer Betten herangezogen werden.
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Die
Figuren veranschaulichen die Erfindung und zwar zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht einer thermischregenerativen Abluftreinigungsanlage
in einer ersten Betriebsart,
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2 die
Darstellung der 1 in einer anderen Betriebsart,
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3 ein
Diagramm,
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4 verschiedene
Flussbilder und
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5 ein
weiteres Diagramm.
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Die 1 zeigt
eine Abluftreinigungsanlage 1, die einen Wärmetauscher 2 in
Form von drei Betten 3, 4 und 5 aufweist,
die mit keramischen Wabenkörpern
ausgestattet sind. Um mit flüchtigen
Kohlenwasserstoffen belastete Abluft K, die Rohgas darstellt, zu
reinigen, also von den Kohlenwasserstoffen zu befreien, wird diese
durch eines der Betten 3 bis 5, in 1 momentan
Bett 4, geleitet. Das Bett 4 ist auf eine hohe
Temperatur, beispielsweise 800°C, vorge heizt.
Anschließend
gelangt das Abgas K in eine Brennkammer 6 der Abluftreinigungsanlage 1, wobei
in der Brennkammer 6 ein Brenner 7 mit einer Flamme 8 angeordnet
ist. Der Brenner 7 erzeugt eine Stütztemperatur. Durch die Beaufschlagung
der Abluft K mit der im Bett 4 herrschenden Temperatur
werden die Kohlenwasserstoffe oxidiert, sodass aus dem Rohgas Reingas
wird. Dieses in der Brennkammer vorhandene Reingas wird anschließend durch
das Bett 5 geleitet, um es aufzuheizen. Anschließend erfolgt
eine Abgabe des Reingases gemäß Pfeil 9 an die
Umgebung/Außenatmosphäre. Mittels
gestrichelter Pfeile ist angedeutet, dass es in einer anderen Betriebsart
auch möglich
ist, dass Reingas sowohl durch das Bett 5 als auch durch
das Bett 3 zu leiten. Nach einer gewissen Zeit erfolgt
eine Umtaktung, d. h., die Abluft K wird nicht mehr durch das Bett 4 geleitet,
sondern durch dass Bett 3 oder durch das Bett 5.
Dementsprechend wird das Bett 4 nunmehr verwendet, um das
Reingas hindurchzuleiten, damit es sich wieder aufheizt, da es zuvor
Energie an das Rohgas gegeben hatte.
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Um
zu verhindern, dass bei einem Übergang von
dem Rohgasbetrieb eines Betts 3, 4 oder 5 in
den Reingasbetrieb Rohgas in das Reingas gelangt, erfolgt – gemäß 2 – ein sogenannter
Spülbetrieb. Hierbei
wird Reingas gemäß Pfeil 10 aus
der Brennkammer 6 durch ein Bett (z. B. Bett 3)
geleitet, das zuvor Rohgas geführt
hat, um Rohgasreste auszuspülen,
die gemäß Pfeil 11 zusammen
mit dem Reingas in den belasteten Abluftstrom K rückgeführt werden,
sodass sich ein Kreislauf ergibt, der solange aufrechterhalten wird,
bis das Bett 3 keine Rohgasreste mehr aufweist.
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Insbesondere
bei einer hohen Belastung der Abluft mit Kohlenwasserstoffen kann
es vorkommen, dass sich die Wärmetauschertempe ratur
WTT, also die Temperatur in mindestens einem Bett 3 bis 5 des Wärmetauschers 2 unzulässig stark
erhöht,
insbesondere größer ist,
als die Brennkammertemperatur BKT in der Brennkammer 6.
Im Zuge mehrerer Reinigungszyklen, kann das Temperaturprofil immer
weiter in die Betten 3 bis 5 hineinwandern, sodass
beispielsweise in den Betten oder in mindestens einem Bett 3 bis 5 oder
in einem Bereich eines Bettes 3 bis 5 eine Wärmetauschertemperatur
WTT von 1.000°C herrscht,
während
in der Brennkammer eine Brennkammertemperatur BKT von 800°C vorliegt.
Zu hohe Temperaturen im Wärmetauscher 2 kann
zu Zerstörungen
der keramischen Bauteile führen.
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Um
dies zu verhindern ist vorgesehen, dass die Wärmetauschertemperatur WTT im
Wärmetauscher 2,
insbesondere in den einzelnen Betten 3 bis 5,
ermittelt wird. Vorzugsweise wird in jedem Bett 3 bis 5 die
jeweilige Wärmetauschertemperatur
WTT ermittelt. Ferner wird in der Brennkammer 6 die Brennkammertemperatur
BKT ermittelt. Die Ermittlung der Wärmetauschertemperatur und der
Brennkammertemperatur erfolgt jeweils mittels mindestens eines geeigneten
Temperatursensors.
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Der
Brenner 7 kann in unterschiedlichen Brennerbetriebsweisen
betrieben werden. Im Normalbetrieb des Brenners 7 wird
dieser mit kontinuierlicher, stöchiometrischer
Beflammung durch Zufuhr eines Brennstoffs, insbesondere Gases, betrieben. Ferner
ist ein Injektionsbetrieb möglich,
bei dem abwechselnd ein Betrieb des Brenners mit Brennstoff und
mit Brennstoff und Luft erfolgt. Es wird also zusätzlich Luft
injiziert. Die Luft kann mit einer Brennerlanze eingedüst werden.
Dies jedoch nicht kontinuierlich, sondern abwechselnd mit dem reinen
Brennstoffbetrieb, wobei wiederum als Brennstoff insbe sondere Gas
verwendet wird. Die Verbrennung erfolgt demnach nicht stöchiometrisch
und wie erwähnt alternierend.
Schließlich
ist auch noch ein Autothermbetrieb der Abluftreinigungsanlage 1 möglich, in
dem ohne Beflammung gearbeitet wird, d. h., der Brenner 7 ist
nicht in Betrieb. Die Brennstoffzufuhr wird also ausgeschaltet.
Dennoch behält
die Anlage eine entsprechend hohe, der Abgasreinigung dienende Temperatur
dadurch, dass insbesondere eine Totaloxidation der Kohlenwasserstoffe
in dem entsprechenden Bett 3 bis 5 des Wärmetauschers 2 ohne
die Stützbeflammung
des Brenners 7 erfolgt, wobei durch diese Oxidation Wärme entsteht.
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Um
nun die Abluftreinigungsanlage 1 derart erfindungsgemäß zu betreiben,
dass eine Überhitzung
der Betten 3 bis 5 vermieden wird, erfolgt eine Einstellung
der Brennerbetriebsweise in Abhängigkeit
von der Wärmetauschertemperatur
WTT und der Brennkammertemperatur BKT, d. h., je nach dem, welche
Temperaturen vorliegen, wird der Brenner entweder im Normalbetrieb,
im Injektionsbetrieb oder im Autothermbetrieb betrieben. Das Diagramm
der 3 verdeutlicht eine erste Vorgehensart, bei welchen
Temperaturen der Brenner 7 in welcher Brennerbetriebsweise
betrieben wird.
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Gemäß 3 wird
erfindungsgemäß wie folgt
vorgegangen: Unterschieden wird ein erster Temperaturbereich der
Wärmetauschertemperatur WTT
und ein erster Temperaturbereich der Brennkammertemperatur BKT von
einem zweiten Temperaturbereich der Wärmetauschertemperatur WTT und
einem zweiten Temperaturbereich der Brennkammertemperatur BKT sowie
ein dritter Temperaturbereich der Wärmetauschertemperatur WTT und ein
dritter Temperaturbereich der Brennkammertemperatur BKT. Der erste
Temperaturbereich der Wärmetauschertemperatur
beträgt
750°C bis
800 °C. Der erste
Temperaturbereich der Brennkammertemperatur BKT beträgt 750°C bis 800°C. Der zweite
Temperaturbereich der Wärmetauschertemperatur
WTT beträgt
800°C bis
820°C. Der
zweite Temperaturbereich der Brennkammertemperatur beträgt 800°C bis 820°C. Der dritte
Temperaturbereich der Wärmetauschertemperatur
WTT beträgt
820°C bis
850°C und der
dritte Temperaturbereich der Brennkammertemperatur BKT beträgt 820°C bis 850°C. Sofern
die Wärmetauschertemperatur
WTT und die Brennkammertemperatur BKT im jeweils ersten Temperaturbereich
liegen, erfolgt der Normalbetrieb. Liegen die Wärmetauschertemperatur WTT und
die Brennkammertemperatur BKT innerhalb des jeweiligen zweiten Temperaturbereichs,
so wird der Injektionsbetrieb des Brenners 7 gefahren.
Liegen die Wärmetauschertemperatur
WTT und die Brennkammertemperatur BKT jeweils innerhalb des dritten
Temperaturbereichs, so wird der Autothermbetrieb vorgenommen, d.
h., der Brenner 7 wird abgeschaltet. Wird das Verfahren
zum Betreiben der thermischregenerativen Abluftreinigungsanlage 1 nach
den vorstehenden Regeln durchgeführt,
so wird ein Überhitzen
der Betten 3 bis 5 vermieden.
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Nach
einer alternativen, zweiten Vorgehensart des erfindungsgemäßen Betreibens
der thermisch-regenerativen Abluftreinigungsanlage 1 ist vorgesehen,
dass die verschiedenen Brennerbetriebsweisen in Abhängigkeit
von Schwellwerten der Brennkammertemperatur BKT und der Wärmetauschertemperatur
WTT durchgeführt
werden und zwar wenn diese Schwellwerte überschritten beziehungsweise
unterschritten werden. Die 4 verdeutlicht das
Vorgehen. Ihr ist zu entnehmen, dass – von links nach rechts betrachtet – ein Autothermbetrieb
erfolgt, wenn die Brennkammertemperatur BKT > 750°C
und die Wärmetauschertemperatur
WTT > 820°C ist. Dieser
Autotherm betrieb wird auch dann durchgeführt, wenn die Brennkammertemperatur
BKT > 820°C und die
Wärmetauschertemperatur
WTT < 750°C ist. Der Autothermbetrieb
ist mit dem Bezugszeichen A gekennzeichnet.
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Der
Induktionsbetrieb I wird durchgeführt, wenn die Brennkammertemperatur
BKT > 750°C und die
Wärmetauschertemperatur > 800°C ist. Ferner wird
der Injektionsbetrieb I durchgeführt,
wenn die Brennkammertemperatur BKT > 800°C
und die Wärmetauschertemperatur
WTT < 750°C ist.
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Der
Normalbetrieb N erfolgt, wenn die Brennkammertemperatur BKT < 800°C und die
Wärmetauschertemperatur
WTT > 750°C ist. Ferner
erfolgt der Normalbetrieb N wenn die Brennkammertemperatur BKT > 650°C und die
Wärmetauschertemperatur WTT < 750°C ist.
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Zusätzlich oder
alternativ ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit der jeweiligen Betttemperatur der
Betten 3 bis 5 die Betten derart unterschiedlich betrieben
werden, dass sich Unterschiede der Betttemperaturen möglichst
verkleinern oder zu Null werden. Es ist also angestrebt, dass in
den Betten 3 bis 5 etwa gleiche Temperaturen (innerhalb
bestimmter Bereiche) vorliegen, nicht jedoch sehr große Unterschiede.
Hierzu ist vorgesehen, dass die Betten nicht nach einem festen Zyklus
betreffend den Rohgasbetrieb, den Reingasbetrieb und den Spülbetrieb
betrieben werden, sondern dass die jeweilige Betriebsart Rohgasbetrieb,
Reingasbetrieb und Spülbetrieb
in Abhängigkeit
von bestehenden Temperaturdifferenzen zwischen den Betten 3 bis 5 gewählt wird.
Bei den verschiedenen Betriebsarten werden unterschiedlich große Energiemengen,
die zu einer Erwärmung
führen,
in die Betten 3 bis 5 eingetragen. Es wird nun
so vor gegangen, dass ein gegenüber
den anderen Betten relativ warmes Bett möglicht mit einer Betriebsart
betrieben wird, die nicht zu einem weiteren Erwärmen des Bettes führt. Andersherum
wird ein gegenüber
den anderen Betten relativ kühles
Bett mit einer Betriebsart betrieben, dass sich dieses Bett möglichst
aufheizt, sodass ein Temperaturangleich an die anderen Betten erfolgt.
Dennoch erfolgt stets nach einer gewissen Zeit eine Umtaktung, um
die Funktionsfähigkeit
der Anlage zu erhalten. Auch diese Zeit kann derart variiert werden,
um die erwähnte Temperaturangleichung
herbeizuführen.
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Die 5 zeigt
ein der 3 entsprechendes Diagramm, das
neben dem Normalbetrieb, Induktionsbetrieb und Autothermbetrieb,
so, wie diese Betriebsarten zur 3 erläutert wurden,
ferner auch noch einen Überautothermbetrieb
ausweist. Ein Überautothermbetrieb
liegt dann vor, wenn durch die Oxidation, insbesondere Totaloxidation,
der Kohlenwasserstoffe der Abluft im Wärmetauscher derart viel Wärme frei
wird, dass ein weiterer Temperaturanstieg im Wärmetauscher und/oder in der
Brennkammer 6 erfolgt, also kein Gleichgewichtszustand
vorliegt, sondern trotz ausgeschaltetem Brenner 7 ein Temperaturanstieg
im System vorliegt.
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Zusätzlich zur 3,
auf die sowie den zugehörigen
Text verwiesen wird, zeigt die 5 einen vierten
Temperaturbereich der Wärmetauschertemperatur
WTT und einen vierten Temperaturbereich der Brennkammertemperatur
BKT. In der 5 beträgt der erste Temperaturbereich
der Wärmetauschertemperatur
750°C bis
800°C. Der
erste Temperaturbereich der Brennkammertemperatur BKT beträgt 750°C bis 800°C. Der zweite
Temperaturbereich der Wärmetauschertemperatur
WTT beträgt
800°C bis
820°C. Der
zweite Temperaturbereich der Brennkammertemperatur beträgt 800°C bis 820°C.
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Der
dritte Temperaturbereich der Wärmetauschertemperatur
WTT beträgt
820°C bis
840°C und der
dritte Temperaturbereich der Brennkammertemperatur BKT beträgt 820°C bis 840°C. Der vierte Temperaturbereich
der Wärmetauschertemperatur WTT
beträgt
840°C bis
860°C. Der
vierte Temperaturbereich der Brennkammertemperatur BKT beträgt 840°C bis 860°C. Sofern
die Wärmetauschertemperatur
WTT und die Brennkammertemperatur BKT im jeweils ersten Temperaturbereich
liegen, erfolgt der Normalbetrieb. Liegen die Wärmetauschertemperatur WTT und
die Brennkammertemperatur BKT innerhalb des jeweiligen zweiten Temperaturbereichs,
so wird der Injektionsbetrieb des Brenners 7 gefahren. Liegt
die Wärmetauschertemperatur
WTT und die Brennkammertemperatur BKT jeweils innerhalb des dritten
Temperaturbereichs, so wird der Autothermbetrieb vorgenommen, das
heißt,
der Brenner 7 wird abgeschaltet. Sofern die Wärmetauschertemperatur WTT
und die Brennkammertemperatur BKT im jeweils vierten Temperaturbereich
liegen, erfolgt ein Überautothermbetrieb,
in dem trotz ausgeschaltetem Brenner 7 die Temperatur in
der Brennkammer 6 und/oder dem Wärmetauscher weiter stark ansteigen würde, wenn
nicht mindestens eine der folgenden Maßnahmen ergriffen wird. Die
erste Maßnahme sieht
vor, dass Wärme
dadurch an die Außenatmosphäre abgeführt wird,
dass ein Anteil des Reingases aus der Brennkammer 6 direkt
nach außen
geleitet wird, also nicht mehr dazu verwendet wird, den Wärmetauscher
für ein
späteres
Erwärmen
von noch nicht gereinigter Abluft aufzuheizen. Hierzu ist ein nicht
dargestellter Bypass/Kurzschluss vorgesehen, das heißt, hierdurch
wird ein Anteil des Reingases aus der Brennkammer 6 – gemäß 1 – nicht über das
Bett 5 und/oder das Bett 3 geleitet, sondern direkt
in die Umgebung Außenatmosphäre (Pfeil 9, 1).
Das übrige
Reingas der Brennkammer wird – wie üblich – zum Aufheizen
des Betts 3 und/oder des Betts 5 eingesetzt. Zusätzlich oder
alternativ ist es möglich,
dass zur Vermeidung eines weiteren Temperaturanstiegs oder zur Verringerung
eines Temperaturanstiegs die Zykluszeit verlängert wird, während der
(momentan) aus der Brennkammer 6 Reingas durch das Bett 3 beziehungsweise 5 strömt, sodass das
Bett 3 beziehungsweise 5 entsprechend – über seine
Schüttungshöhe betrachtet – über eine
größere Wegstrecke
aufgeheizt wird, das heißt
die Temperaturen wandern – gemäß 1 – weiter
von oben nach unten durch das Bett hindurch, sodass insgesamt die
das jeweilige Bett 3 beziehungsweise 5 verlassende,
gereinigte Abluft mit höherer
Temperatur unten austritt und demzufolge Abluft mit höherer Temperatur
gemäß Pfeil 9 an
die Außenatmosphäre abgegeben
wird. Damit wird Wärmeenergie
aus dem System ausgetragen, sodass sich insgesamt ein Überhitzen
vermeiden lässt.