DE19818693A1 - Device for monitoring an adsorbent reactor - Google Patents
Device for monitoring an adsorbent reactorInfo
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- B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
- B01D53/0446—Means for feeding or distributing gases
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen eines Adsorptionsmittel-Reaktors für die Reinigung von Abga sen oder Ablüften, wobei der Reaktor mindestens eine Adsorp tionsmittelkammer aufweist, die von einer gasdurchlässigen Eintrittswand und einer gasdurchlässigen Austrittswand be grenzt ist.The invention relates to a device for monitoring an adsorbent reactor for cleaning waste gases sen or venting, wherein the reactor at least one adsorb tion medium chamber, which is of a gas-permeable Inlet wall and a gas-permeable outlet wall be is bordered.
Bei den Abgasen kann es sich um Rauchgase aus thermi schen Verbrennungsanlagen handeln, beispielsweise aus Kraft werken, Müllverbrennungsanlagen, Krematorien oder derglei chen. Die Abgase können aber auch aus sonstigen Prozessen stammen, beispielsweise aus Sinterprozessen oder chemischen Prozessen. Unter anderem bei letzteren werden auch schad stoffbelastete Ablüfte abgezogen.The exhaust gases can be flue gases from thermi incineration plants act, for example, from power plants, waste incineration plants, crematoriums or the like chen. The exhaust gases can also come from other processes originate, for example, from sintering processes or chemical Processes. Among other things, the latter are also harmful exhaust air contaminated with substances is deducted.
Adsorptionsmittel-Reaktoren werden heut zutage für hoch wirksame Verfahren zur Gasreinigung eingesetzt. Dabei werden die im Gas enthaltenen Schadstoffe am Adsorptionsmittel ad sorbiert und somit aus dem Gasstrom entfernt. Das Gas wird durch eine horizontale oder vertikale Schicht des Adsorp tionsmittels geleitet, und zwar entweder im Querstrom, im Gleichstrom oder im Gegenstrom zur Wanderrichtung des Ad sorptionsmittels.Adsorbent reactors are getting high these days effective processes for gas cleaning are used. In doing so the pollutants contained in the gas at the adsorbent ad sorbed and thus removed from the gas stream. The gas will through a horizontal or vertical layer of the adsorp tion means directed, either in cross-flow, in Co-current or counter-current to the direction of travel of the Ad sorbent.
Als besonders wirksames und kostengünstiges Adsorptions mittel wird in der Gasreinigung überwiegend ein kohlenstoff haltiges Adsorptionsmittel (Herdofenkoks, Aktivkoks, Aktiv kohle) eingesetzt. Die guten Adsorptionseigenschaften dieser Materialien müssen allerdings mit einer erhöhten Brandgefahr erkauft werden. Die Betriebstemperatur des Reaktors beträgt i.a. 80 bis 150°C. Diese Temperatur liegt deutlich unterhalb der Zündtemperatur des Kokses bzw. der Kohle, jedoch ergeben sich im Zuge der Schadstoffadsorption exotherme Reaktionen, die zu örtlichen Überhitzungen führen können, und zwar dann, wenn durch Inhomogenitäten in der Adsorptionsmittelschicht eine ausreichende Durchströmung nicht mehr gewährleistet ist. Hieraus resultieren Schleichströmungen, die zur Ausbil dung sogenannter Hot-Spots führen. Unter Hot-Spots versteht man Nester von Tennis- bis Fußballgröße, die aufgrund der Schleichströmungen von dem zu reinigenden Gas nicht mehr ausreichend gekühlt werden. Dadurch erhöht sich in diesen Nestern die Temperatur, was widerum die exothermen Reaktio nen verstärkt. Die Nester können sich auf diese Weise aus weiten und im Extremfall ein Abbrennen des Reaktors bewir ken, wobei dessen Innenausrüstung zusammenschmilzt. Das Aus maß der Brandgefahr wird deutlich, wenn man bedenkt, daß eine einzige Adsorptionsmittelkammer bis zu mehreren hundert Kubikmetern Koks bzw. Kohle enthalten kann.As a particularly effective and inexpensive adsorption Mostly, carbon is used in gas cleaning containing adsorbent (hearth coke, activated coke, active coal) used. The good adsorption properties of this However, materials have an increased risk of fire be bought. The operating temperature of the reactor is i.a. 80 to 150 ° C. This temperature is well below the ignition temperature of the coke or coal, however, result exothermic reactions occur in the course of the adsorption of pollutants, that can cause local overheating, if due to inhomogeneities in the adsorbent layer sufficient flow is no longer guaranteed is. This results in creeping currents that lead to training so-called hot spots. Understands hot spots one nests from tennis to football size, which due to the No more creeping flows from the gas to be cleaned be cooled sufficiently. This increases in this Nests the temperature, which in turn causes the exothermic reaction intensified. The nests can look like this widen and in extreme cases cause the reactor to burn off ken, its interior equipment melts together. The end The extent of the fire risk becomes clear when you consider that a single adsorbent chamber up to several hundred Cubic meters of coke or coal can contain.
Es ist daher Vorschrift, den Betrieb des Reaktors zu überwachen. Dies geschieht bislang dadurch, daß die CO-Kon zentrationen in dem zu reinigenden Gas vor und hinter dem Adsorptionsmittel-Reaktor gemessen werden und die Differenz der beiden Messungen ermittelt wird (ΔCO-Messung). Ein Hot- Spot "produziert" CO und führt damit zu einem Anstieg der ΔCO-Messung. Diese Überwachung ist sehr kostspielig und technisch aufwendig. Auch bedarf sie der regelmäßigen Kali brierung. Desweiteren ist die Zuverlässigkeit bzw. Funk tionstüchtigkeit dieser Methode nicht immer gewährleistet.It is therefore mandatory to shut down the operation of the reactor monitor. So far, this has been done in that the CO-Kon concentrations in the gas to be cleaned before and after the Adsorbent reactor can be measured and the difference of the two measurements is determined (ΔCO measurement). A hot Spot "produces" CO and thus leads to an increase in ΔCO measurement. This monitoring is very expensive and technically complex. It also needs regular potash browning. Furthermore, the reliability or radio This method is not always guaranteed to be effective.
Da ein Hot-Spot nur örtlich auftritt und im allgemeinen nur ca. 0,005% der gesamten Ausströmfläche ausmacht, ent steht eine CO-Strähne, die erst erfaßt werden kann, wenn ei ne Vermischung mit dem übrigen Gas erfolgt ist. Da die Ver mischung je nach Lage des Hot-Spot nicht immer gewährleistet ist, erfolgt die Detektion des Hot-Spot nicht in jedem Fall.Because a hot spot only occurs locally and in general accounts for only approx. 0.005% of the total outflow area is a streak of CO that can only be detected when ei ne has been mixed with the other gas. Since the Ver Mixing not always guaranteed depending on the location of the hot spot the hot spot is not always detected.
Unter der Voraussetzung ausreichender Durchmischung sind ΔCO-Anstiege von 10 bis 30 mg/m3 ein Zeichen für das Auftre ten eines Hot-Spot. Bei hohen CO-Grundgehalten bzw. stark schwankenden CO-Gehalten fällt dieser typische ΔCO-Anstieg nicht ins Gewicht. Die Meßgenauigkeit ist dann also unzu länglich. Provided there is sufficient mixing, ΔCO increases of 10 to 30 mg / m 3 are a sign of the occurrence of a hot spot. In the case of high basic CO levels or strongly fluctuating CO levels, this typical ΔCO increase is negligible. The measuring accuracy is then inadequate.
Auch bei Einsatz nicht brennbarer Adsorptionsmittel kön nen aufgrund exothermer Reaktionen Hot-Spots auftreten, de ren Ausbreitung zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Adsorptionsmittel-Reaktors führen können.Even when using non-flammable adsorbents hot spots occur due to exothermic reactions, de spread to damage or destroy the Adsorbent reactor can lead.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwa chungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau und einfacher Meßtechnik mit hoher Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit arbeitet.The invention is based on the object chachungsvorrichtung of the type mentioned to create which with a simple structure and simple measuring technology with high Sensitivity and reliability works.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Vor
richtung erfindungsgemäß gekennzeichnet
To solve this problem, the above-mentioned direction is characterized according to the invention
- - durch mindestens einen langgestreckten Temperatursen sor, der in mindestens einem Bereich eines Musters, das die gasdurchlässige Fläche der Ein- und/oder Austrittswand er faßt, letzterer bzw. letzteren zugeordnet ist und bei ört licher Überschreitung einer vorgewählten Temperaturschwelle ein Signal abgibt und- by at least one elongated temperature sensor sor in at least one area of a pattern that the gas permeable surface of the inlet and / or outlet wall summarizes, the latter or the latter is assigned and at local If a preselected temperature threshold is exceeded emits a signal and
- - durch eine mit dem Temperatursensor verbundene Schalt- und/oder Anzeigeeinrichtung, die das vom Temperatursensor abgegebene Signal aufnimmt und in Abhängigkeit von diesem in die Prozeßteuerung eingreift und/oder einen Alarm auslöst.- by a switch connected to the temperature sensor and / or display device that the temperature sensor emitted signal picks up and depending on this in the process control intervenes and / or triggers an alarm.
Der wesentliche Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß tatsächlich örtliche Überhitzungen erfaßt und in ein Steuersignal umgesetzt werden können. Das Auftreten ei nes Hot-Spot muß also nicht erst aus einem Mittelwert abge leitet werden, der auf der gesamten Rauchgasmenge basiert. Die örtliche Temperatur des Rauchgases auf der An- bzw. Ab strömseite der Adsorptionsmittelschicht gibt zuverlässig Auskunft darüber, ob die Reaktionen in diesem Bereich der Kammer normal ablaufen oder ob bereits ein Schwelnest im Entstehen begriffen ist. Die Ansprechempfindlichkeit ist al so sehr hoch. Dies bedeutet, daß Hot-Spots sehr frühzeitig erkannt und durch entsprechende Gegenmaßnahmen bekämpft wer den können.The main advantage of this device is in that local overheating is actually detected and in a control signal can be implemented. The appearance of an egg Hot spot does not have to be derived from an average based on the total amount of flue gas. The local temperature of the flue gas on the on and off flow side of the adsorbent layer gives reliable Information about whether the reactions in this area of Chamber run normally or whether there is already a smoldering nest in the Is emerging. The responsiveness is al so very high. This means that hot spots come very early recognized and counteracted by appropriate countermeasures that can.
Im einfachsten Fall wird ein optischer oder akustischer Alarm ausgelöst. Man wird dann in aller Regel als erste Maß nahme den Adsorptionsmitteldurchsatz des Reaktors aktivieren bzw. erhöhen. Dadurch gelangt der Hot-Spot in Bereiche, die vom Gas intensiver durchströmt und dementsprechend besser gekühlt werden, wodurch der Hot-Spot verschwindet.In the simplest case it becomes an optical or acoustic Alarm triggered. One is then usually used as a first measure Activate the adsorbent throughput of the reactor or increase. This will get the hot spot into areas that flows through the gas more intensively and accordingly better be cooled, whereby the hot spot disappears.
Sofern diese Maßnahme nicht ausreicht, unterbricht man den Betrieb und fährt den Adsorptionsmittel-Reaktor im ge schlossenen Kreislauf, wobei das Kreislaufgas mit einem se paraten Kühler gekühlt wird.If this measure is not sufficient, you stop the operation and drives the adsorbent reactor in ge closed cycle, the cycle gas with a se separate cooler is cooled.
Schließlich besteht auch die Möglichkeit, ein Inertgas, vorwiegend Stickstoff, einzublasen und somit den Brandherd zu löschen.Finally, there is also the possibility of an inert gas, mainly nitrogen, and thus the source of the fire to delete.
Sämtliche dieser Maßnahmen werden i.a. manuell eingelei tet. Die Schalteinrichtung bietet aber auch die zusätzliche oder alternative Möglichkeit, die Eingriffe in den Reaktor betrieb automatisch zu steuern.All of these measures are generally manually entered tet. The switching device also offers the additional one or alternative way of intervening in the reactor control operation automatically.
Die Erfassung einer Temperaturschwelle ist meßtechnisch wesentlich einfacher als die Erfassung einer CO-Konzentra tion im Abgas. Hinzu kommt, daß der Temperatursensor zwar eine große Fläche überwacht, dabei jedoch lediglich eine einzige Meßstelle bildet. Wird hingegen mit der CO-Konzen tration gearbeitet, so lassen sich aussagekräfigte Werte nur aus einer Konzentrationsdifferenz ableiten. Es sind also zwei Meßstellen erforderlich, eine im Rauchgaseinlaß und ei ne zweite im Rauchgasauslaß. Gegenüber den CO-Sonden ent fällt bei dem Temperatursensor das Erfordernis der regelmä ßigen Nacheichung.The detection of a temperature threshold is metrological much easier than recording a CO concentration tion in the exhaust gas. In addition, the temperature sensor monitors a large area, but only one forms only measuring point. On the other hand, with the CO-Konzen tration worked, so only meaningful values derive from a concentration difference. So there are two measuring points required, one in the flue gas inlet and one ne second in the flue gas outlet. Compared to the CO probes falls with the temperature sensor the requirement of regular Recalibration.
Die gasdurchströmte Fläche der Ein- bzw. Austrittswand der Adsorptionsmittelkammer kann ohne weiteres eine Größe von 100 m2 und mehr erreichen. Dennoch besteht die Möglich keit, mit einem einzigen Temperatursensor pro Wand zu arbei ten. Allerdings kann es unter Umständen günstiger sein, die gasdurchströmte Fläche in einzelne Bereiche zu unterteilen und diese je mit einem gesonderten Temperatursensor zu be stücken, wobei jeder Temperatursensor an eine gesonderte Schalt- und/oder Anzeigeeinrichtung angeschlossen sein kann.The gas-flowed area of the inlet and outlet wall of the adsorbent chamber can easily reach a size of 100 m 2 and more. Nevertheless, it is possible to work with a single temperature sensor per wall. However, it may be cheaper to divide the gas-flowed area into individual areas and each to be equipped with a separate temperature sensor, with each temperature sensor connected to a separate switch - And / or display device can be connected.
Der höchste Grad der Sichrheit wird dadurch erzielt, daß man sowohl der Eintrittswand als auch der Austrittswand je weils einen oder mehrere Temperatursensoren zuordnet. Ein trittseitig wird die Wärme im wesentlichen durch Strahlung, austrittseitig durch Strahlung sowie vor allem durch Wärme übergang zwischen Gas und Sensor übertragen. Häufig wird eine Überwachung nur der Austrittswand genügen. Allerdings wurde gefunden, daß bei aufgetretenen Schäden vielfach die Eintrittswand stärker als die Austrittswand in Mitleiden schaft gezogen worden war.The highest level of security is achieved by: one of both the entrance wall and the exit wall because assigns one or more temperature sensors. A the heat is essentially emitted by radiation, exit side by radiation and especially by heat Transfer between gas and sensor. Frequently monitoring only the outlet wall is sufficient. Indeed it was found that the damage occurred in many cases Entry wall stronger than the exit wall in pity shaft had been drawn.
Aus konstruktiven Gründen wird man den Temperatursensor in aller Regel auf der Außenseite der jeweiligen Wand verle gen. Vorteilhafter hingegen ist es, den Temperatursensor auf der Innenseite zu verlegen, da die Empfindlichkeit der Er fassung zunimmt, wenn sich der Abstand zum Hot-Spot vermin dert und wenn vor allen Dingen der Einfluß von temperatur nivellierenden Wandelementen reduziert wird. Voraussetzung für eine Verlegung des Temperatursensors auf der Innenseite der jeweiligen Wand ist allerdings, daß der Temperatursensor entsprechend robust ausgebildet ist oder gegen Beschädigun gen durch das Adsorptionsmittel abgeschirmt werden kann.For constructional reasons you become the temperature sensor usually lay on the outside of the respective wall On the other hand, it is more advantageous to turn the temperature sensor on the inside because the sensitivity of the Er version increases when the distance to the hot spot decreases and especially if the influence of temperature leveling wall elements is reduced. requirement for laying the temperature sensor on the inside the particular wall, however, is that the temperature sensor is appropriately robust or against damage can be shielded by the adsorbent.
Eine weitere kritische Zone des Reaktors befindet sich in dessen Einlaßbereich. Dort kommt es unter der Wirkung des atmosphärischen Sauerstoffs zu kalten exothermen -Reaktionen, die örtlich bis zur Selbstentzündung gesteigert werden kön nen, und zwar insbesondere dann, wenn heißes Leckagegas mit geringer Strömungsgeschwindigkeit hinzutritt. Es entstehen Hot-Spots, die im weiteren Verlauf in den Reaktor hineinwan dern und dabei in den eigentlichen Heißgasbereich gelangen. Der weitere Verlauf hängt, wie oben erläutert, von den ört lichen Strömungsbedingungen ab.Another critical zone of the reactor is located in its inlet area. There it comes under the effect of atmospheric oxygen to cold exothermic reactions, which can be increased locally to self-ignition NEN, especially when hot leakage gas with low flow rate. Arise Hot spots that continued to flow into the reactor change and get into the actual hot gas area. The further course depends, as explained above, on the locations flow conditions.
Im Übergangsbereich zwischen dem Bunker und der Adsorp tionsmittelkammer, also im Einlaßbereich des Reaktors, sind ΔCO-Messungen naturgemäß nicht möglich. Auch liefern CO-Mes sungen keine aussagekräftigen Ergebnisse. Der CO-Gehalt in diesem Bereich ist ohnehin hoch. Hot-Spots führen also nur zu einer vernachlässigbar geringen Erhöhung, es sei denn, es wäre für ein steuerndes Eingreifen ohnehin zu spät. In the transition area between the bunker and the adsorp tion chamber, that is, in the inlet region of the reactor ΔCO measurements are naturally not possible. CO-Mes also deliver no meaningful results. The CO content in this area is high anyway. Hot spots only lead to a negligible slight increase unless it is would be too late for a controlling intervention anyway.
Die Verhältnisse im Auslaßbereich des Reaktors sind mit denen im Einlaßbereich durchaus vergleichbar, mit der Maß gabe, daß das Adsorptionsmittel den Heißgasbereich bereits durchlaufen hat.The conditions in the outlet area of the reactor are the same quite comparable to those in the inlet area, with dimensions gave that the adsorbent already the hot gas area has gone through
Die Gefahr von Hot-Spots tritt ferner auf bei der Durch führung des Flugstromverfahrens. Hier wird Adsorptionsmittel in den Gasstrom eingedüst und später durch Filter wieder ab geschieden. Die Filter werden periodisch abgereinigt, wobei das Adsorptionsmittel in einem Bunker gesammelt wird. Auch hier kommt es zu einer Beaufschlagung mit Heißgas von gerin ger Strömungsgeschwindigkeit.The danger of hot spots also arises when passing through management of the entrained current process. Here is adsorbent injected into the gas stream and later removed by filters divorced. The filters are cleaned periodically, whereby the adsorbent is collected in a bunker. Also This is where hot gas from gerin is applied flow rate.
Schließlich sei auf die Lagerung von Schüttgütern in Silos verwiesen. Silos werden häufig pneumatisch beschickt und dabei entsprechend durchlüftet. Ferner kommt es zu einer natürlichen Beatmung durch den Temperaturwechsel zwischen Tag und Nacht. Dabei kann es zu kalten exothermen Reaktionen kommen, die sich bis zur Selbstentzündung, d. h., bis zur Bildung von Hot-Spots, aufschaukeln.Finally, the storage of bulk goods is in Silos referenced. Silos are often fed pneumatically and aired accordingly. There is also a natural ventilation due to the temperature change between Day and night. This can lead to cold exothermic reactions come up to self-ignition, d. that is, until Formation of hot spots, rocking.
Im übrigen können Überhitzungen auch in solchen Schütt gütern auftreten, die im wesentlichen aus unbrennbarem Mate rial bestehen.Incidentally, overheating can also occur in such bulk goods occur that are essentially made of incombustible mate rial exist.
In wesentlicher Weiterbildung richtet sich daher die Er
findung auf eine Vorrichtung zum Überwachen eines Behälters
für Schüttgüter, die exothermen Reaktionen unterworfen sein
können, wobei der Behälter einen Schüttguteinlaß und einen
Schüttgutauslaß aufweist. Diese Vorrichtung ist zur Erzie
lung einer hohen Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit bei
einfachem Aufbau und einfacher Meßtechnik gekennzeichnet
In a significant further development, the invention is therefore directed to a device for monitoring a container for bulk goods which may be subjected to exothermic reactions, the container having a bulk material inlet and a bulk material outlet. This device is characterized for the development of high sensitivity and reliability with a simple structure and simple measuring technology
- - durch mindestens einen langgestreckten Temperatursen sor, der in mindestens einem Bereich eines Musters, das die Durchtrittsfläche des Schüttgutes, vorzugsweise des Schütt gutein- und/oder -auslasses erfaßt, letzterem bzw. letzteren zugeordnet ist und bei örtlicher Überschreitung einer Temperaturschwelle ein Signal abgibt, und- by at least one elongated temperature sensor sor in at least one area of a pattern that the Passage area of the bulk material, preferably the bulk material well inlet and / or outlet recorded, the latter or the latter is assigned and if locally exceeded one Temperature threshold emits a signal, and
- - durch eine mit dem Temperatursensor verbundene Schalt- und/oder Anzeigeeinrichtung, die das vom Temperatursensor abgegebene Signal aufnimmt und in Abhängigkeit von diesem einen Steuerimpuls erzeugt und/oder einen Alarm auslöst.- by a switch connected to the temperature sensor and / or display device that the temperature sensor emitted signal picks up and depending on this generates a control pulse and / or triggers an alarm.
Es ergeben sich die bereits oben erläuterten Vorteile, mit der Maßgabe, daß der Temperatursensor vom Schüttgut um strömt wird. Ggf. wird man den Temperatursensor daher ab schirmen, vorzugsweise durch ein Muster von stabförmigen Ab schirmelementen.The advantages already explained above result, with the proviso that the temperature sensor from bulk is flowing. Possibly. the temperature sensor is therefore turned off shield, preferably by a pattern of rod-shaped Ab screen elements.
Bei trichterförmiger Ausbildung des Schüttgutein- und/oder -auslasses wird der Temperatursensor vorteilhafter weise im Trichtereinlaufbereich angeordnet. Ein kann hier den kritischen Bereich zuverlässig überwachen und befindet sich auf einem Niveau, auf dem die Strömungsgeschwindigkeit des Schüttgutes noch nicht zu hoch ist. Wäre letzteres der Fall, so bestünde die Gefahr, das Hot-Spots mit relativ hoher Geschwindigkeit "durchschießen", ohne den Temperatur sensor zu aktivieren. Sofern mit Ablagerungen an den Trich terwänden zu rechnen ist und sofern diese Ablagerungen eine Entzündungsgefahr darstellen, besteht in Weiterbildung der Erfindung die Möglichkeit, den Temperatursensor auch über die Trichterwände zu erstrecken.With funnel-shaped formation of the bulk material and / or outlet, the temperature sensor becomes more advantageous arranged in the hopper inlet area. One can here reliably monitor and locate the critical area yourself at a level where the flow rate of the bulk material is not yet too high. Would the latter be the If so, there is a risk that the hot spots with relative "shoot through" high speed without the temperature to activate the sensor. If with deposits on the trich and if these deposits form a deposit There is a risk of inflammation in training of Invention the possibility of also using the temperature sensor to extend the funnel walls.
Das Verlegungsmuster des Temperatursensor bzw. der Tem peratursensoren kann frei gewählt werden, sofern die gesamte zu überwachende Fläche erfaßt wird. Als besonders vorteil haft hat sich ein mäanderförmiges Verlegungsmuster erwiesen. Auch sich kreuzende Mäander kommen in Frage.The laying pattern of the temperature sensor or the tem temperature sensors can be freely selected, provided that the entire area to be monitored is recorded. As a special advantage a meandering laying pattern has proven to be imprisoning. Crossing meanders are also possible.
In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung wird vorge schlagen, daß der Temperatursensor einen rohr- oder schlauchförmigen Mantel aufweist, der mit einem Medium ge füllt ist, welches bei örtlicher Überschreitung der vorgege benen Temperaturschwelle einer ausgeprägten Druckänderung unterworfen ist, und daß die Schalt- und/oder Anzeigeein richtung druckempfindlich ausgebildet ist. Die Überschrei tung der Temperaturschwelle wird also in ein Drucksignal um gewandelt, welches ganz besonders einfach zu erfassen und zu verarbeiten ist. Bei rohrförmigem Mantel kann der Tempera tursensor ggf. ohne Abschirmung im Schüttgutstrom angeordnet werden.In an essential further development of the invention, it is provided suggest that the temperature sensor a pipe or has tubular jacket which ge with a medium is filled, which if the specified limit is exceeded temperature threshold of a pronounced change in pressure is subject, and that the switching and / or display on direction is pressure sensitive. The overriding device of the temperature threshold is thus converted into a pressure signal changed, which is particularly easy to grasp and to process. In the case of a tubular jacket, the tempera The door sensor may be arranged in the bulk material flow without shielding become.
Dabei besteht die bevorzugte Möglichkeit, daß der rohr- oder schlauchförmige Mantel des Temperatursensors druck- und temperaturfest ist und daß das den Mantel füllende Medium bei Überschreiten der vorgegebenen Temperaturschwelle ver dampfbar ist. Die ausgeprägte Druckänderung resultiert also aus dem Phasensprung des Mediums in dem abgeschlossenen Vo lumen des Temperatursensors.The preferred possibility is that the pipe or tubular jacket of the temperature sensor pressure and is temperature-resistant and that the medium filling the jacket if the specified temperature threshold is exceeded is steamable. The pronounced change in pressure thus results from the phase jump of the medium in the completed Vo lumen of the temperature sensor.
Bei dem Medium kann es sich um einen Feststoff handeln. Vorteilhafter hingegen ist die Verwendung einer Flüssigkeit, da der Druckimpuls örtlicher Verdampfungserscheinungen ver lustarm weitergeleitet werden kann.The medium can be a solid. However, the use of a liquid is more advantageous, because the pressure pulse of local evaporation phenomena ver can be forwarded with little pleasure.
Als alternative Weiterbildung der Erfindung wird vorge schlagen, daß der rohr- oder schlauchförmige Mantel des Tem peratursensors temperaturempfindlich ist und daß das den Mantel füllende Medium unter einem Überdruck steht. Sobald die vorgegebene Temperaturschwelle überschritten wird, kommt es mindestens zu einer Erweichung des Mantels. Der Mantel bläht sich örtlich auf, wodurch der Überdruck des Mediums sprunghaft sinkt. In aller Regel wird der Mantel undicht, was zu einem besonders ausgeprägten Druckabfall führt. Der Mantel kann beispielsweise aus thermoplastischem Kunststoff bestehen. In Frage kommen auch Schmelzmaterialien, bei spielsweise Schmelzmetalle. Das unter einem Überdruck ste hende Medium kann eine Flüssigkeit sein. Vorteilhafter hin gegen ist der Einsatz eines Gases, da dieses einfacher unter einem Überdruck zu halten ist. Vor allen Dingen eignet sich Stickstoff, da es als Intergas nicht dazu beitragen kann, einen entstehenden Brandherd zusätzlich mit Sauerstoff zu versorgen.As an alternative development of the invention is pre suggest that the tubular or tubular jacket of the Tem temperature sensor is temperature sensitive and that the Coat filling medium is under positive pressure. As soon as the specified temperature threshold is exceeded there is at least a softening of the coat. The coat inflates locally, causing the overpressure of the medium abruptly sinks. As a rule, the coat leaks, which leads to a particularly pronounced pressure drop. Of the Jacket can for example made of thermoplastic material consist. Melting materials are also possible for example, molten metals. That is under an overpressure The medium can be a liquid. More advantageous against is the use of a gas, since this is easier under pressure must be maintained. Above all, is suitable Nitrogen, because as an intergas it cannot help an emerging source of fire with oxygen supply.
Der Temperatursensor ist vorzugsweise an einen Druckre gelkreis angeschlossen. Der Druckregelkreis dient dazu, die bei Gasen und Flüssigkeiten unvermeidbaren Leckverluste aus zugleichen und den Temperatursensor wartungsfrei über lange Zeiträume betriebsbereit zu halten. The temperature sensor is preferably at a Druckre gel circuit connected. The pressure control loop serves the leakage inevitable for gases and liquids and the temperature sensor is maintenance-free for a long time To keep periods ready for operation.
Dabei wird vorgeschlagen, daß der Regelkreis einen Druckregler aufweist, der unter Zwischenschaltung einer Drossel an eine Druckquelle angeschlossen ist. Der Druck im Temperatursensor bleibt also konstant. Die Schalt- und/oder Anzeigeeinrichtung ist stromab des Druckreglers an den Tem peratursensor angeschlossen. Kommt es zu einer sprunghaften Druckänderung im Temperatursensor, so verhindert die Drossel einen sofortigen Druckausgleich. Die sprunghafte Druckände rung kann also ungestört von der Schalt- und/oder Anzeige einrichtung erfaßt und umgewandelt werden.It is proposed that the control loop one Has pressure regulator, with the interposition of a Throttle is connected to a pressure source. The pressure in The temperature sensor therefore remains constant. The switching and / or The display device is downstream of the pressure regulator at the tem temperature sensor connected. There is a jump Pressure change in the temperature sensor prevents the throttle immediate pressure equalization. The leap in pressure tion can therefore be undisturbed by the switching and / or display device can be detected and converted.
Vorteilhafterweise ist der Temperatursensor bei druck- und temperaturfester Ausbildung seines Mantels an ein Dämp fungsglied angeschlossen. Das Dämpfungsglied dient dazu, während der Anfahrphase des Reaktors eine Fehlauslösung der Überwachungsvorrichtung zu verhindern. Es kompensiert näm lich während dieser Phase die Wärmedehnung des den Mantel des Temperatursensors füllenden Mediums. Lediglich die bei Überschreitung der Temperaturschwelle auftretende sprung hafte Druckänderung wird in ein Überwachungssignal umge setzt.The temperature sensor is advantageously and temperature-resistant design of his jacket on a damper connected. The attenuator is used to during the start-up phase of the reactor a false triggering of the Prevent monitoring device. It compensates näm Lich the thermal expansion of the jacket during this phase the medium filling the temperature sensor. Only the at Jump in temperature that occurs pressure change is converted into a monitoring signal puts.
Handelt es sich um eine Ausführungsform des Temperatur sensors, bei der dessen Mantel temperaturempfindlich ausge bildet ist, so schließt man den Temperatursensor vorteilhaf terweise an ein Überdruckventil an. Dadurch wird verhindert, daß sich im Schlauch während der Aufheizphase ein Überdruck aufbauen kann, der die Ansprechempfindlichkeit des Schlau ches beeinflußt.Is it an embodiment of the temperature sensors, whose jacket is temperature-sensitive forms, it is advantageous to close the temperature sensor to a pressure relief valve. This prevents that there is an overpressure in the hose during the heating phase can build up the responsiveness of the smart ches influenced.
Im übrigen wird man bei der Wahl des den Temperatursen sor füllenden Mediums bestrebt sein, ein Material zu verwen den, dessen Wärmedehnungskennlinie über der Temperatur bis zur Temperaturschwelle möglichst flach verläuft.For the rest, you will be in the choice of the Temperatursen sor filling medium strive to use a material the, whose thermal expansion curve over temperature up to runs as flat as possible to the temperature threshold.
Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Aus führungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in: In the following the invention based on preferred Aus management examples in connection with the enclosed Drawing explained in more detail. The drawing shows in:
Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch einen Adsorptionsmittelreaktor; Figure 1 is a schematic vertical section through an adsorbent reactor.
Fig. 2 einen Schnitt entsprechend Fig. 1 durch einen abgewandelten Reaktor; FIG. 2 shows a section corresponding to FIG. 1 through a modified reactor;
Fig. 3 ein Funktionsschema der Überwachungsvorrichtung; Fig. 3 is a functional diagram of the monitoring device;
Fig. 4 in vergrößertem Maßstab eine abgewandelte Wand gestaltung des Reaktors nach Fig. 1. Fig. 4 in an enlarged scale a modified wall design of the reactor of FIG. 1.
Fig. 1 zeigt einen Adsorptionsmittel-Reaktor 1, wie er bei der Reinigung von Rauchgasen aus Verbrennungsanlagen zum Einsatz kommt. Es handelt sich um einen Wanderbettreaktor, bei dem ein Adsorptionsmittel, im vorliegenden Falle Aktiv koks, eine Adsorptionsmittelkammer 2 von oben nach unten durchwandert, während die Kammer von den Rauchgasen im Quer strom horizontal durchströmt wird. Die Adorptionsmittelkam mer 2 wird linksseitig von einer gasdurchlässigen Eintritts wand 3 und rechtsseitig von einer gasdurchlässigen Aus trittswand 4 begrenzt. Fig. 1 shows an adsorbent reactor 1 , as it is used in the cleaning of flue gases from combustion plants. It is a moving bed reactor in which an adsorbent, in the present case active coke, passes through an adsorbent chamber 2 from top to bottom, while the chamber is flown horizontally by the flue gases in cross flow. The Adorptionsmittelkam mer 2 is delimited on the left side by a gas-permeable inlet wall 3 and on the right-hand side by a gas-permeable outlet wall 4 .
Auf der Austrittswand 4 ist ein langgestreckter Tempera tursensor 5 mäanderförmig verlegt, und zwar im vorliegenden Falle derart, daß er die gesamte gasdurchlässige Fläche der Austrittswand erfaßt.On the outlet wall 4 , an elongated temperature sensor 5 is meandered, in the present case such that it covers the entire gas-permeable surface of the outlet wall.
Ferner zeigt Fig. 1 anhand der Strich-Punkt-Linie 5', daß auch im auslaßseitigen Bereich des Reaktors ein langge streckter Temperatursensor 5 angeordnet werden kann. Er be findet sich auf einem Niveau, auf welchem die Wanderge schwindigkeit des Adsorptionsmittels noch vergleichsweise gering ist.Furthermore, Fig. 1 shows with the dash-dot line 5 'that a langge stretched temperature sensor 5 can be arranged in the outlet-side region of the reactor. He is at a level at which the speed of the adsorbent is still comparatively low.
Fig. 2 zeigt einen abgewandelten Reaktor 1, bei dem an hand der Strich-Punkt-Linie 5'' angedeutet ist, wie im ein laßseitigen Bereich der drei Adsorptionsmittelkammern 2 langgestreckte Temperatursensoren 5 angeordnet werden kön nen. Auch hier besteht die Möglichkeit, die Temperatursenso ren direkt innerhalb der Einlauftrichter anzuordnen. Glei chermaßen kann das Niveau der Linie 5' gemäß Fig. 1 angeho ben werden. Fig. 2 shows a modified reactor 1 , in which on the dash-dot line 5 '' indicated how elongated temperature sensors 5 can be arranged in a let-side area of the three adsorbent chambers 2 NEN. It is also possible to arrange the temperature sensors directly inside the inlet funnel. Equally, the level of line 5 'according to FIG. 1 can be increased.
Die Anordnungen der Temperatursensoren im Einlaß- und/oder Auslaßbereich des Schüttgutes wird bei Adsorptions mittel-Reaktoren in der Regel eine flankierende Maßnahme darstellen. Bei Bunkern und Silos hingegen, auch bei Bunkern zur Durchführung des Flugstromverfahrens, werden diese An ordnungen die Haupt-Überwachungseinrichtungen bilden. In je dem Falle wird man dafür sorgen, daß der gesamte kritische Bereich erfaßt wird.The arrangements of the temperature sensors in the intake and / or outlet area of the bulk material is during adsorption medium-sized reactors usually a flanking measure represent. With bunkers and silos, however, also with bunkers to carry out the entrained-current procedure, these are regulations form the main monitoring facilities. In each in the event one will ensure that the entire critical Area is covered.
Aus Fig. 3 ergibt sich, daß jeder Temperatursensor 5 an eine Schalt- und/oder Anzeigeeinrichtung 6 angeschlossen ist. Diese Einrichtung nimmt das vom Temperatursensor 5 ge lieferte Signal auf und erzeugt einen optischen oder akusti schen Alarm. Anstelle dessen oder zusätzlich dazu kann die Einrichtung in die Steuerung des Reaktors eingreifen.From Fig. 3 it follows that each temperature sensor 5 is connected to a switching and / or display device 6 . This device receives the signal supplied by the temperature sensor 5 and generates an optical or acoustic alarm. Instead of or in addition to this, the device can intervene in the control of the reactor.
Aufgrund seiner flächendeckenden Anordnung kann der Tem peratursensor 5 örtliche Überhitzungen des Rauchgases er fassen, die auf das Entstehen von Hot-Spots im Adsorptions mittel hinweisen. Die Hot-Spots werden frühzeitig mit hoher Empfindlichkeit erkannt, wobei der erforderliche meßtech nische Aufwand sehr gering ist.Due to its area-wide arrangement, the temperature sensor 5 can detect local overheating of the flue gas, which indicates the occurrence of hot spots in the adsorption medium. The hot spots are recognized at an early stage with high sensitivity, and the required measuring technology is very low.
Der Temperatursensor 5 weist im vorliegenden Fall einen schlauchförmigen Mantel aus Kunststoff auf, der mit unter Überdruck stehendem Stickstoff gefüllt ist. Die Betriebstem peratur des dargestellten Reaktors liegt bei 140°C. Der Temperatursensor 5 ist auf eine Temperaturschwelle einge stellt, die 20K höher liegt, also bei 160°C. Sobald die Temperatur an irgendeiner Stelle der Außenwand 4 der Reak tionsmittelkammer 2 die Temperaturschwelle überschreitet, kommt es zu einer örtlichen Erweichung des Mantels des Tem peratursensors 5. Der unter Überdruck stehende Stickstoff kann sich also ausdehnen, wodurch der Überdruck sprunghaft abfällt. Der Temperatursensor 5 kann so eingestellt sein, daß er mit minimaler Verzögerung undicht wird, woraus ein besonders markanter Drucksprung resultiert. In the present case, the temperature sensor 5 has a tubular jacket made of plastic, which is filled with nitrogen under excess pressure. The operating temperature of the reactor shown is 140 ° C. The temperature sensor 5 is set to a temperature threshold that is 20K higher, i.e. at 160 ° C. As soon as the temperature at any point on the outer wall 4 of the reac tion chamber 2 exceeds the temperature threshold, there is a local softening of the jacket of the temperature sensor 5. The nitrogen under pressure can therefore expand, causing the pressure to drop suddenly. The temperature sensor 5 can be set so that it leaks with minimal delay, which results in a particularly striking pressure jump.
Der Druckabfall im Temperatursensor 5 wird von der Schalt- und/oder Anzeigeeinrichtung 6 erfaßt und entspre chend verarbeitet.The pressure drop in the temperature sensor 5 is detected by the switching and / or display device 6 and processed accordingly.
Der Temperatursensor 5 ist an eine Druckquelle 7 ange schlossen. Dabei sorgt ein Druckregler 8 dafür, daß etwaige minimale Leckverluste ausgeglichen werden und daß der vorge gebene Überdruck im Temperatursensor aufrechterhalten bleibt. Eine Drossel 11 sorgt dafür, daß ein im Temperatur sensor 5 auftretender Druckabfall nicht augenblicklich kom pensiert werden kann. Ferner ist ein Überdruckventil 12 vor gesehen, welches unerwünschte Drucksteigerungen während der Anfahrphase des Reaktors ausgleicht.The temperature sensor 5 is connected to a pressure source 7 . A pressure regulator 8 ensures that any minimal leakage losses are compensated for and that the pre-given excess pressure in the temperature sensor is maintained. A throttle 11 ensures that a pressure drop occurring in the temperature sensor 5 cannot be compensated for immediately. Furthermore, a pressure relief valve 12 is seen before, which compensates for undesirable pressure increases during the start-up phase of the reactor.
Die Empfindlichkeit der Überwachungsvorrichtung hängt davon ab, daß die Temperatur des Rauchgases möglichst nahe am Hot-Spot erfaßt wird, bevor also eine Kühlung des stärker erhitzten Rauchgases stattgefunden hat. Bei der Ausführungs form nach Fig. 4 wird der temperaturausgleichende Effekt der Austrittswand 4 weitgehend dadurch vermieden, daß der Temperatursensor 5 auf der Innenseite der Austrittswand an geordnet ist. Letztere besteht aus Elementen 13 und 14, wo bei das Element 13 den Temperatursensor 5 ausreichend gegen das Adsorptionsmittel abschirmt.The sensitivity of the monitoring device depends on the temperature of the flue gas being detected as close as possible to the hot spot, before cooling of the more heated flue gas has taken place. In the execution form according to FIG. 4, the temperature-regulating effect of the exit wall 4 is substantially avoided in that the temperature sensor is arranged on the inside of the exit wall for 5. The latter consists of elements 13 and 14 , where the element 13 shields the temperature sensor 5 sufficiently against the adsorbent.
Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmög lichkeiten gegeben. So kann, wie eingangs erläutert, der Mantel des Temperatursensors druck- und temperaturfest aus gebildet sein, wobei das an die Schalt- und/oder Anzeigeein richtung gelieferte Signal aus einem Druckanstieg resul tiert, der durch die Verdampfung des im Inneren des Druck sensors enthaltenen Mediums erzeugt wird, wobei dieses Medi um ein Feststoff oder eine Flüssigkeit sein kann. Bei Anord nung des Sensors innerhalb des Schüttgutes benötigt ein me chanisch belastbarer Sensor eine geringere Fläche, da keine Abschirmung erforderlich ist. Es hinaus besteht auch die Möglichkeit, den Druckanstieg nicht durch einen Phasensprung zu erzeugen, sondern durch reine Wärmedehnung. Modifications are possible within the scope of the invention given. Thus, as explained at the beginning, the Jacket of the temperature sensor made of pressure and temperature resistant be formed, which is the switching and / or display direction delivered signal from a pressure rise resul by the evaporation of the inside of the pressure sensor contained medium is generated, this medi can be a solid or a liquid. If arranged measurement of the sensor within the bulk material requires a me mechanically resilient sensor a smaller area, since none Shielding is required. There is also the Possibility of not increasing the pressure by a phase jump to generate, but by pure thermal expansion.
Alle Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1, 2 und 4 zei gen eine Anordnung, bei der der Temperatursensor an der Aus trittswand der Adsorptionsmittelkammer angeordnet ist. Im Rahmen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, die Ein trittswand mit einem Temperatursensor zu bestücken. Dieser spricht dann vorwiegend auf Strahlungswärme an. Häufig ge nügt es, eine der beiden Wände mit einem Temperatursensor auszurüsten. Es können jedoch auch beide Wände mit Tempera tursensoren bestückt sein. Im Falle einer Zwischenwand (Fig. 2) bildet diese die Austrittswand für die stromauf gelegene Kammer und gleichzeitig die Eintrittswand für die stromab gelegene Kammer (bezogen auf die Strömungsrichtung des zu reinigenden Gases).All of the embodiments of FIGS. 1, 2 and 4, the adsorbent chamber is arranged zei gen an arrangement in which the temperature sensor to the off occurs wall. Within the scope of the invention, there is also the possibility of equipping a step wall with a temperature sensor. This then responds primarily to radiant heat. It is often sufficient to equip one of the two walls with a temperature sensor. However, both walls can also be equipped with temperature sensors. In the case of an intermediate wall ( FIG. 2), this forms the outlet wall for the upstream chamber and at the same time the inlet wall for the downstream chamber (based on the direction of flow of the gas to be cleaned).
Im übrigen besteht auch die Möglichkeit, den Temperatur sensor nicht direkt auf der jeweiligen Wand, sondern im Ab stand zu dieser anzuordnen.Otherwise there is also the possibility of changing the temperature sensor not directly on the respective wall, but in the down stood to order this.
Vor allem kann im Falle von Silos und ähnlichen Schütt gutbehältern auch der Innenraum des Behälters durch einen oder mehrere langgestreckte Temperatursensoren überwacht werden.Especially in the case of silos and similar bulk well the interior of the container by a or monitors several elongated temperature sensors become.
Claims (16)
- - durch mindestens einen langgestreckten Temperatursen sor (5), der in mindestens einem Bereich eines Musters, das die gasdurchlässige Fläche der Ein- und/oder der Austritts wand (4) erfaßt, letzterer bzw. letzteren zugeordnet ist und bei örtlicher Überschreitung einer vorgewählten Temperatur schwelle ein Signal abgibt, und
- - durch eine mit dem Temperatursensor verbundene Schalt- und/oder Anzeigeeinrichtung (6), die das vom Temperatursen sor abgegebene Signal aufnimmt und in Abhängigkeit von die sem in die Prozeßsteuerung eingreift und/oder einen Alarm auslöst.
- - By at least one elongated Temperatursen sensor ( 5 ), which in at least one area of a pattern that detects the gas-permeable surface of the inlet and / or outlet wall ( 4 ), is assigned to the latter or the latter and when a preselected temperature is exceeded locally threshold emits a signal, and
- - By a switching and / or display device ( 6 ) connected to the temperature sensor, which picks up the signal emitted by the temperature sensor and intervenes in the process control as a function of this and / or triggers an alarm.
- - durch mindestens einen langgestreckten Temperatursen sor, der in mindestens einem Bereich eines Musters, das die Durchtrittsfläche des Schüttgutein- und/oder -auslasses er faßt, letzterem bzw. letzteren zugeordnet ist und bei ört licher Überschreitung einer Temperaturschwelle ein Signal abgibt, und
- - durch eine mit dem Temperatursensor verbundene Schalt- und/oder Anzeigeeinrichtung, die das vom Temperatursensor abgegebene Signal aufnimmt und in Abhängigkeit von diesem einen Steuerimpuls erzeugt und/oder einen Alarm auslöst.
- - By at least one elongated Temperatursen sensor, which in at least one area of a pattern, which he captures the passage area of the bulk material inlet and / or outlet, is assigned to the latter or the latter and emits a signal when a temperature threshold is exceeded locally, and
- - By a switching and / or display device connected to the temperature sensor, which receives the signal emitted by the temperature sensor and generates a control pulse and / or triggers an alarm as a function thereof.
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