DE19926405A1

DE19926405A1 - Verfahren zur thermischen Regeneration des Wärmetauschermaterials einer regenerativen Nachverbrennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19926405A1
Application number: DE19926405A
Authority: DE
Inventors: Walter Poetzl
Original assignee: Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Current assignee: EISENMANN ANLAGENBAU GMBH & CO. KG, 71032 BOEBLINGEN, DE
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: DE19926405C2; PL192690B1; ATE273483T1; PL345861A1; EP1108185A1; WO2000077453A1; CZ2001458A3; EP1108185B1; US6622780B1; DE50007369D1

Abstract

Zur Regeneration des Wärmetauschermaterials, welches sich in den verschiedenen Segmenten eines Gehäuseabschnittes (2) einer regenerativen Nachverbrennungsvorrichtung (1) befindet, wird in der Verbrennungskammer (8) dieser Nachverbrennungsvorrichtung (1) mit einem Brenner (9) Luft erhitzt, der Verbrennungskammer (8) direkt entnommen, mit Frischluft auf die gewünschte Regenerationslufttemperatur eingestellt und zum Einlaß (4) der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung (1) zurückgeführt. Der Auslaß (10) der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung (1) bleibt dabei geschlossen. Der Drehverteiler (5) der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung (1) dreht sich bei diesem Vorgang, der so lange fortgesetzt wird, bis alle Segmente des Wärmetauschermaterials auf eine Temperatur erhitzt sind, bei welcher sich die an den Wärmetauschermaterialien adsorbierten Verunreinigungen lösen und in der Verbrennungskammer (8) verbrennen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Regeneration des Wärmetauschermaterials einer regenera tiven Nachverbrennungsvorrichtung, welche in einem Ge häuse von oben nach unten umfaßt:

a) einen Verbrennungsraum;
b) einen Abschnitt, der in mehrere mit Wärmetauscher material gefüllte Segmente unterteilt ist;
c) einen Drehverteiler, der entsprechend seiner Dreh stellung herstellt:
- a) eine Verbindung zwischen einem Einlaß für zu reinigendes Abgas mit einem ersten Segment des Wärmetauschermaterials;
- b) eine Verbindung zwischen einem zweiten Segment des Wärmetauschermaterials und einem Auslaß für gereinigtes Gas;
- c) eine Verbindung zwischen einem dritten, dem zweiten Segment in Drehrichtung des Drehver teilers vorauseilenden Segment des Wärmetauscher materials und einem Einoder Auslaß für Spülgas,

bei welchem Verfahren Luft in der Verbrennungskammer erhitzt, dieser entnommen, mit Frischluft auf die gewünsch te Regenerierlufttemperatur eingestellt und nacheinander durch alle Segmente des Wärmetauschermaterials geleitet wird, wodurch das Wärmetauschermaterial auf eine Temperatur gebracht wird, bei welcher sich die am Wärmetauschermate rial adsorbierten Verunreinigungen lösen.

Regenerative Nachverbrennungsvorrichtungen dienen der Reinigung verunreinigter Abgase aus industriellen Pro zessen. Zur Einsparung von Energie bei der thermischen Nachverbrennung werden die zu reinigenden Abgase durch Wärmetauschermaterial hindurch geführt. Da die zu reini genden Abgase häufig organische Verunreinigungen in Form kondensierbarer Substanzen, z. B. Teerprodukte, oder organische Stäube enthalten, setzen sich die Ober flächen dieser Wärmetauschermaterialien im Laufe des Betriebes mit diesen Verunreinigungen zu. Zur Regenera tion muß das Wärmetauschermaterial periodisch auf eine Temperatur erhitzt werden, bei welcher sich die an der Oberfläche adsorbierten Verunreinigungen lösen und ausge tragen werden können. Dies geschieht bei den bekannten thermischen Nachverbrennungsvorrichtungen dadurch, daß Frischluft in die Verbrennungskammer eingebracht, dort auf hohe Temperatur erhitzt und sodann von oben her durch das Wärmetauschermaterial nach unten geleitet, über den Drehverteiler dem Auslaß zugeführt und sodann über den Kamin in die Außenatmosphäre entsorgt wird. Der Drehverteiler steht bei diesem Vorgang. Es wird zugewartet, bis sich das jeweils durchspülte Segment des Wärmetauscher materials von oben bis nach unten auf die erforderliche Temperatur erhitzt hat, so daß alle Bereiche des Wärme tauschermaterials in diesem Segment von Verunreinigungen befreit werden. Danach wird der Drehverteiler um ein Segment verdreht und der Vorgang beginnt von neuem. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren zur Regeneration des Wärmetauschermaterials ist zum einen die verhältnis mäßig lange Zeit, die zur Reinigung aller Segmente notwen

dig ist. Darüber hinaus enthält das dem Kamin zugeleitete Gas die Verunreinigungen, die sich vom Wärmetauschermate rial gelöst haben, und ist somit nicht sauber.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die thermische Regeneration schnell vonstatten geht und darüber hinaus keine Verunreinigungen in die Umgebungs atmosphäre abgegeben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zur thermischen Regeneration verwendete in der Verbrennungskammer erhitzte Luft dem Verbrennungsraum entnommen und zum Einlaß für zu reinigendes Abgas zurück geführt wird, während der Auslaß für gereinigtes Gas geschlossen ist, und daß diese Luft so lange bei sich drehendem Drehverteiler im Kreislauf geführt wird, bis das gesamte Wärmetauschermaterial ausreichend erhitzt ist und sich alle Verunreinigungen von diesem gelöst haben.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Rezirkulation der erhitzten Luft zum Einlaß wird zweierlei erreicht:

Zum einen wird das jeweils beaufschlagte Segment des Wärmetauschermaterials von unten her erhitzt, also von einer Seite, die normalerweise verhältnismäßig kühl ist, da sie von der Verbrennungskammer weit entfernt ist. Auf diese Weise läßt sich eine einheitliche Er wärmung des Wärmetauschermaterials im Segment schneller erzielen, als wenn dieses Segment von der Verbrennungs kammer her mit Heißluft beaufschlagt würde. Zum anderen wird bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise die Luft, welche vom Wärmetauschermaterial gelöste Verunreinigungen mit sich führt, in den Verbrennungsraum eingebracht, wo diese Verunreinigungen verbrannt und damit unschäd lich gemacht werden. Über den Kamin wird somit nur von Verunreinigungen vollständig befreite Luft in die Um gebung abgegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt schematisch eine regenerative Nachverbrennungsvor richtung mit den wichtigsten zu deren Betrieb erforder lichen peripheren Einrichtungen.

Die regenerative Nachverbrennungsvorrichtung ist in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Ihr grundsätzlicher Aufbau und ihre grundsätzliche Funk tionsweise sind - soweit nachfolgend nichts anderes gesagt ist - in der EP 0 548 630 A1 oder der EP 0 719 984 A2 beschrieben, worauf ausdrücklich verwiesen wird.

Im unteren Bereich des Gehäuses 2 der regenerativen Nachverbrennungsvorrichtung 1 befindet sich ein Einlaß raum 3 für die zu reinigende Abluft, die über eine Einlaß leitung 4 zugeführt wird. Ein im Einlaßraum 3 angeordneter Drehverteiler 5 stellt je nach seiner Drehstellung eine Verbindung zwischen dem Einlaßraum 3 und einem Segment aus einer Vielzahl tortenstückförmiger Segmente in einem oberhalb des Einlaßraumes 3 befindlichen Verteilraum 6 her. Erneut oberhalb des Verteilraumes 6 befindet sich im Gehäuse 2 ein Wärmetauschraum 7, der in eine entspre chende Anzahl von Segmenten unterteilt ist, die jeweils mit einem entsprechenden Segment des darunter liegenden Verteilraume kommunizieren. Die Segmente des Wärmetausch raumes 7 sind mit Wärmetauschermaterial angefüllt.

Über den Wärmetauschraum 7 befindet sich im obersten Bereich des Gehäuses 2 eine Verbrennungskammer 8, in welche ein Brenner 9 mündet.

Der Drehverteiler 5 ist in bekannter Weise so ausgebildet, daß er ein weiteres Segment des Verteilerraumes 6, welches im allgemeinen dem erstgenannten Segment diametral gegen überliegt, und damit auch ein weiteres Segment des Wärme tauscherraumes 7 mit einer Auslaßleitung 10 für gereinig tes Gas verbindet. Schließlich stellt der Drehverteiler 5 eine Verbindung zwischen demjenigen Segment des Verteil raumes 6 und damit des Wärmetauschraumes 7 mit einer Spülluftleitung 11 her, das in Drehrichtung des Drehver teilers 5 gesehen demjenigen Segment vorauseilt, welches mit der Auslaßleitung 10 kommuniziert.

Die Auslaßleitung 10 für gereinigtes Gas führt über ein motorgesteuertes Ventil 12 sowie ein Gebläse 13, ein weiteres motorgesteuertes Ventil 14 und einen Schall dämpfer 15 zu einem Kamin 16. Zwischen dem Gebläse 13 und dem motorgesteuerten Ventil 14 zweigt eine Rückführ leitung 17 ab, die über ein weiteres motorgesteuertes Ventil 18 mit der Einlaßleitung 4 für zu reinigendes Abgas verbunden ist. Von der Rückführleitung 17 zweigt die bereits erwähnte Spülluftleitung 11 ab, in der ein weiteres motorgesteuertes Ventil 19 liegt. In die Spül luftleitung 11 mündet außerdem zwischen dem Ventil 19 und dem Einlaß in die regenerative Nachverbrennungsvorrichtung 1 eine mit der Außenatmosphäre verbundene Frischluftleitung 20, die durch ein weiteres motorgesteuertes Ventil 21 verschließbar ist.

Schließlich ist die Verbrennungskammer 8 mit der Auslaß leitung 10 für gereinigte Gase an einer Stelle zwischen dem motorgesteuerten Ventil 12 und dem Gebläse 13 ver bunden; diese Verbindung läßt sich mit einem motorge steuerten Ventil 23 öffnen oder schließen. Zwischen dem motorgesteuerten Ventil 23 und der Mündungsstelle in die Auslaßleitung 10 mündet in die Leitung 22 eine Frischluftzuführleitung 24, die ebenfalls durch ein motorgesteuertes Ventil 25 versperrbar ist.

Der Normalbetrieb der regenerativen Nachverbrennungsvor richtung 1, in welchem verunreinigte Abgase behandelt werden, entspricht dem Bekannten:

Das zu reinigende Abgas 4 wird über die Einlaßleitung 4 in die Einlaßkammer 3 der regenerativen Nachverbren nungsvorrichtung 1 eingebracht und entsprechend der jeweiligen Drehstellung des Drehverteilers 5 in ein bestimmtes Segment des Verteilraumes 6 weitergeleitet. Die Abluft steigt von diesem Segment des Verteilraumes 6 auf in das darüberliegende Segment des Wärmetausch raumes 7 und nimmt von dem dortigen Wärmetauschermate rial zuvor gespeicherte Wärme auf. Das Abgas erhitzt sich beim Durchgang durch das Wärmetauschermaterial, bis es beim Austritt aus der Oberseite aus dem Wärme tauschraum 7 die Entzündungstemperatur für die in ihm enthaltenen Verunreinigungen entweder erreicht hat oder dieser Entzündungstemperatur nahekommt. Im letzteren Falle wird mit Hilfe des Brenners 9 die Verbrennung der Verunreinigungen durchgeführt; im ersten Falle fin det die Verbrennung ohne Zufuhr äußerer Energie statt.

Die erhitzte, nunmehr die (ungefährlichen) Verbrennungs produkte enthaltende Luft tritt von oben her in ein Segment des Wärmetauschraumes 7 ein und durchströmt dieses nach unten. Es gibt dabei einen Großteil seiner Wärme an das dortige Wärmetauschermaterial ab und tritt an der Unter seite des Wärmetauschraumes 7, entsprechend abgekühlt, in das entsprechende Segment des Verteilraumes 6 ein und wird vom Drehverteiler 5 der Auslaßleitung 10 zugeführt. In dieser Betriebsweise sind die motorgesteuerten Ven tile 12 und 14 geöffnet sowie die motorgesteuerten Ven tile 18, 23, und 25 geschlossen. Die Reinluft wird mit Hilfe des Gebläses 13 über den Kamin 16 in die Außen atmosphäre ausgetragen.

Wie bereits oben erwähnt, wird dasjenige Segment des Wärmetauschraumes 7, welches dem von Reinluft durchström ten Segment in Drehrichtung des Drehverteilers 5 voraus eilt, mit Spülluft gespült. Diese Spülung erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel etwas anders als bei den oben erwähnten Druckschriften: Hier wird nämlich über die Rückführleitung 17 und die Spülluftleitung 11 bei geöffnetem motorgesteuerten Ventil 19 und ge schlossenem motorgesteuerten Ventil 21 Reinluft über den Drehverteiler 5 dem entsprechenden Segment des Wärme tauschraumes 7 zugeführt. Dieser Unterschied in der Art der Spülung ist jedoch für die grundsätzliche Be triebsweise der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung 1 jedenfalls im vorliegenden Zusammenhang ohne Bedeu tung.

Nach längerer Betriebszeit bedarf das im Wärmetausch raum 7 befindliche Wärmetauschermaterial einer Regene ration, da sich seine Oberflächen mit Substanzen, bei spielsweise Teerprodukten oder organischen Stäuben, die vom zu reinigenden Abgas mitgeführt werden, zuge setzt haben. Diese thermische Regeneration geschieht bei der beschriebenen regenerativen Nachverbrennungs vorrichtung 1 wie folgt:

Die Zufuhr von zu reinigender Abluft über die Einlaß leitung 4 wird abgestellt. Die motorgesteuerten Ventile 12 und 19 werden geschlossen, dagegen werden die motorge steuerten Ventile 14, 18, 21, 23 und 25 geöffnet.

In diesem Schaltungszustand der verschiedenen motorge steuerten Ventile wird heiße Luft aus der Verbrennungskam mer 8 entnommen. Über die Frischluftzufuhrleitung 20 wird Frischluft beigemischt und dadurch die Regenerations lufttemperatur eingestellt. Die Mischluft wird mit dem Gebläse 13 über die Leitung 22 und das geöffnete Ventil 23 angesaugt und über die Rückführleitung 17 und das geöffnete motorgesteuerte Ventil 18 in die Einlaßleitung 4 und von dort über den Einlaßraum 3, den Drehverteiler 5, das entsprechende Segment des Verteilraumes 6 einem Segment des Wärmetauschraumes 7 zugeführt. Diese Luft tritt oben wieder in die Verbrennungskammer 8 ein und wird durch den Brenner 9 erhitzt. Die heiße Luft wird auf dem geschilderten Wege zirkuliert, während der Drehvertei ler 5 sich weiter dreht. Überschüssige Luft im Kreislauf wird durch entsprechende Öffnung des motorgesteuerten Ventiles 14 zum Kamin 16 hin abgeführt.

Die geschilderte Luftzirkulation wird bei laufendem Drehverteiler 5 so lange durchgeführt, bis das Wärme tauschermaterial auch in den untersten Bereichen die jenige Temperatur erreicht hat, bei welcher die Ablage rungen von dem Wärmetauschermaterial abgetragen werden. Diese Verunreinigungen werden sodann von der zirkulie renden Luft in die Verbrennungskammer 8 gebracht und dort verbrannt. Ist dieser Prozeß abgeschlossen, so werden die verschiedenen motorgesteuerten Ventile wie der in die Ausgangsposition zurückgestellt und die Zu fuhr von zu reinigender Abluft über die Einlaßleitung 4 wird wieder aufgenommen.

Claims

1. Verfahren zur thermischen Regeneration des Wärmetauscher materials einer regenerativen Nachverbrennungvorrichtung, welche in einem Gehäuse von oben nach unten umfaßt:

a) eine Verbrennungskammer;
b) einen Abschnitt, der in mehrere mit Wärmetauscher material gefüllte Segmente unterteilt ist;
c) einen Drehverteiler, der entsprechend seiner Dreh stellung herstellt:
- a) eine Verbindung zwischen einem Einlaß für zu reinigendes Abgas mit einem ersten Segment des Wärmetauschermaterials;
- b) eine Verbindung zwischen einem zweiten Segment des Wärmetauschermaterials und einem Auslaß für gereinigtes Gas;
- c) eine Verbindung zwischen einem dritten, dem zweiten Segment in Drehrichtung des Drehver teilers vorauseilenden Segment des Wärmetauscher, aterials und einem Ein- oder Auslaß für Spülgas,

bei welchem Verfahren Luft in der Verbrennungskammer erhitzt, dieser entnommen, mit Frischluft auf die gewünsch te Regenerationslufttemperatur eingestellt und nacheinander durch alle Segmente des Wärmetauschermaterials geleitet wird, wodurch das Wärmetauschermaterial auf eine Temperatur gebracht wird, bei welcher sich die an dem Wärmetauscher material adsorbierten Verunreinigungen lösen, dadurch gekennzeichnet, daß die zur thermischen Regneration verwendete in der Verbrennungskammer (8) erhitzte Luft der Verbrennungs kammer (8) entnommen und zum Einlaß (4) für das zu rei nigende Abgas zurückgeführt wird, während der Auslaß (10) für gereinigtes Gas verschlossen ist, und daß die Luft so lange bei sich drehendem Drehverteiler (5) im Kreislauf geführt wird, bis das gesamte Wärmetauscher material ausreichend erhitzt ist und sich alle Verun reinigungen von diesem gelöst haben.