DE19948212C1 - Regenerative Nachverbrennungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine regenerative Nachverbrennungsvorrichtung (1) umfaßt in einem Gehäuse (2) in bekannter Weise von oben nach unten eine Verbrennungskammer (8), einen Wärmetauscherraum (7), der in mehrere mit Wärmetauschermaterial gefüllte Segmente unterteilt ist, sowie einen Drehverteiler (5). Letzterer stellt entsprechend seiner Drehstellung zum einen eine Verbindung zwischen einem Einlaß (3) für zu reinigendes Abgas mit mindestens einem ersten Segment des Wärmetauscherraumes (7) sowie zwischen mindestens einem zweiten Segment des Wärmetauscherraumes (7) und einem Auslaß (10) für gereinigtes Gas her. Oberhalb des Drehverteilers (5) ist ein Burn-Out-Drehschieber (31) angeordnet. Dieser ist durch Trennwände in Segmente unterteilt, von denen eines zum Drehverteiler (5) hin verschlossen ist und mit einem Auslaß (68) in Verbindung steht. Die anderen Segmente des Burn-Out-Drehschiebers (31) sind nach unten und oben hin offen. Der Burn-Out-Drehschieber (31) läßt sich so verdrehen, daß sein nach unten verschlossenes Segment wahlweise in Kommunikation mit jedem der Segmente des Wärmetauscherraumes (7) gebracht werden kann. In diesem Segment findet dann eine thermische Regeneration des dort befindlichen Wärmetauschermaterials statt, ohne daß in den anderen Segmenten der Normalbetrieb der Abgasreinigung unterbrochen werden müßte.

Description

Die Erfindung betrifft eine regenerative Nachverbrennungs­ vorrichtung, welche in einem Gehäuse von oben nach unten umfaßt:

• a) eine Verbrennungskammer;
• b) einen Wärmetauscherraum, der in mehrere mit Wärmetau­ schermaterial gefüllte Segmente unterteilt ist;
• c) einen Drehverteiler, der entsprechend seiner Dreh­ stellung herstellt:
  • a) eine Verbindung zwischen einem Einlaß für zu reinigendes Abgas und mindestens einem ersten Segment des Wärmetauscherraumes;
  • b) eine Verbindung zwischen mindestens einem zwei­ ten Segment des Wärmetauscherraumes und einem Auslaß für gereinigtes Gas,

wobei eine Einrichtung zur thermischen Regeneration des Wärmetauschermaterials vorgesehen ist, mit welcher heißes, reines Gas durch ausgewählte Segmente des Wärme­ tauscherraumes so lange geführt werden kann, bis sich die an dem Wärmetauschermaterial angelagerten Verun­ reinigungen von diesem 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 Wärmetauschermaterialien hindurchgeführt. Da die zu reinigenden Abgase häufig Verunreinigungen, insbesondere auch organische Verunreinigungen in Form kondensierbarer Substanzen, z. B. Teerprodukte, oder Stäube enthalten, setzen sich die Oberflächen der Wärmetauschermateria­ lien im Laufe des Betriebes mit diesen Verunreinigungen zu. Zur Regeneration muß das Wärmetauschermaterial perio­ disch auf eine Temperatur erhitzt werden, bei welcher sich die an der Oberfläche angelagerten Verunreinigungen lösen und ausgetragen werden können. Unter "angelagerten" Verunreinigungen werden im vorliegenden Zusammenhang alle Verunreinigungen verstanden, die sich mechanisch, chemisch, absorptiv, adsorptiv oder durch Kondensations­ prozesse an dem Wärmetauschermaterial anlagern und durch einen thermischen Prozeß in Verbindung mit Strömung wieder abgetragen werden können.

Dies geschieht bei den bekannten thermischen Nachver­ brennungsvorrichtungen dadurch, daß ihre normale Funk­ tion, in welcher die Abgase gereinigt werden, unterbro­ chen wird. Heiße Gase, die beispielsweise aus der Ver­ brennungskammer stammen können, werden durch die einzel­ nen Segmente des Wärmetauschermaterials geleitet, bis diese sich von oben nach unten auf die erforderliche Temperatur erhitzt haben, so daß alle Bereiche des Wärme­ tauschermaterials in diesen Segmenten von Verunreinigungen befreit werden. Nachteilig bei diesen bekannten regenera­ tiven Nachverbrennungsvorrichtungen ist, daß der Normal­ betrieb zur Regeneration ausgesetzt werden muß. Wenn also eine kontinuierliche Reinigungsfunktion sichergestellt werden soll, muß für die Stillstandszeiten der einen regenerativen Nachverbrennungsvorrichtung eine zweite, hierzu parallel liegende Nachverbrennungsvorrichtung vorgesehen sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine regene­ rative Nachverbrennungsvorrichtung der eingangs genann­ ten Art so auszugestalten, daß mit ihr ein kontinuier­ licher Reinigungsbetrieb auch während der thermischen Regeneration des Wärmetauschermaterials möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur thermischen Regeneration umfaßt:

• a) einen Burn-Out-Drehschieber, der oberhalb des Dreh­ verteilers angeordnet ist und durch Trennwände ge­ trennte Segmente aufweist, wobei
  • a) mindestens eines der Segmente des Burn-Out-Dreh­ schiebers nach oben offen und zum Drehverteiler hin verschlossen ist und mit einem Auslaß in Verbindung steht, während
  • b) die anderen Segmente des Burn-Out-Drehschiebers nach oben und unten offen sind;
• b) eine Antriebseinrichtung, mit welcher der Burn-Out- schieber so unterhalb des Wärmetauscherraums verdreht werden kann, daß sein nach unten geschlossenes Segment wahlweise in Kommunikation mit jedem Segment des Wärmetauscherraums gebracht werden kann.

Bei einer erfindungsgemäßen Nachverbrennungsvorrichtung wird also die Gasströmung vom Drehverteiler in den mit Wärmetauschermaterial gefüllten, segmentierten Wärmetau­ scherraum durch ein zusätzliches Element gesteuert, den "Burn-Out-Drehschieber". Durch diesen ändert sich an der grundsätzlichen Funktionsweise im Blick auf die Abgasreinigung gegenüber dem Stande der Technik nichts; der einzige Unterschied besteht in einem gegenüber dem Stand der Technik etwas verlängerten Strömungsweg vom Drehverteiler in den Wärmetauscherraum. Allerdings ist es bei der erfindungsgemäßen Nachverbrennungsvorrichtung möglich, ein einzelnes Segment oder einzelne Segmente des Wärmetauscherraumes aus dem Abgasreinigungsbetrieb herauszu­ nehmen. Hierzu wird der Burn-Out-Drehschieber so verdreht, daß sein nach unten verschlossenes Segment mit demjeni­ gen Segment bzw. denjenigen Segmenten des Wärmetauscher­ raumes kommuniziert, welches bzw. welche thermisch rege­ neriert werden soll(en). Dieses wird bzw. diese werden nunmehr nicht mehr periodisch von zugeführter, kühler Abluft gekühlt. Es erwärmt bzw. sie erwärmen sich nunmehr von oben bis unten durch das zur thermischen Regeneration eingesetzte heiße Gas, das entweder aus der Verbrennungs­ kammer der regenerativen Nachverbrennungsvorrichtung über die fraglichen, zu regenerierenden Segmente des Wärmetau­ scherraumes und das nach unten verschlossene Segment des Burn-Out-Schiebers zum Auslaß oder in der umgekehrten Rich­ tung geführt wird. In jedem Falle werden die Gase, welche die zu regenerierenden Segmente des Wärmetauscherraumes und das nach unten verschlossene Segment des Burn-Out-Schiebers durchströmen, letztendlich (wieder) in die Verbrennungskam­ mer geleitet, wo die Verunreinigungen, die sich während des Regenerationsprozesses von dem Wärmetauschermaterial gelöst haben, verbrennen. Dieser Vorgang kann für jedes Segment des Wärmetauscherraumes nach Bedarf separat durchgeführt werden.

Wenn die Zahl der Segmente des Wärmetauscherraumes mit der Zahl der Segmente des Burn-Out-Drehschiebers über­ einstimmt, bedeutet dies, daß stets eines der Segmente des Wärmetauscherraumes nicht an der Abgasreinigung teilnehmen kann. Dies wird bei derjenigen besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vermieden, bei welcher der Wärmetauscherraum in n Segmente unter­ teilt ist und

• a) der Burn-Out-Drehschieber in (n + 1) Segmente unter­ teilt ist, von denen n nach oben und unten offen und eines nach oben offen und nach unten geschlossen ist;
• b) im Strömungsweg zwischen dem Burn-Out-Drehschieber und dem Wärmetauscherraum ein Überleitraum vorgesehen ist, der
  • a) an seiner Oberseite in n Sektoren unterteilt ist, die jeweils einen Winkel von 360°/n ein­ schließen und eine Durchtrittsöffnung aufweisen, die mit einem der n Segmente des Wärmetauscher­ raums kommuniziert;
  • b) an seiner Unterseite in (n + 1) Sektoren unterteilt ist, die jeweils einen Winkel von 360°/(n + 1) einschließen, wobei n dieser Sektoren eine Durch­ trittsöffnung aufweisen, die je nach Drehstellung des Burn-Out-Drehschiebers mit jedem von dessen (n + 1) Segmenten kommunizieren kann, während ein Sektor geschlossen ist und in einer bestimmten Drehstellung des Burn-Out-Drehschiebers über dessen nach unten verschlossenem Segment steht;
  • c) n Trennwände aufweist, die zum Teil schräg so von der Oberseite zur Unterseite des Überleit­ raumes verlaufen, daß dieser in n Segmente unter­ teilt ist, die an der Ober- und Unterseite jeweils eine Durchtrittsöffnung aufweisen, wobei minde­ stens eines dieser Segmente an seiner Unterseite mindestens teilweise durch den geschlossenen Sektor begrenzt ist.

Dadurch, daß bei dieser Ausführungsform der Erfindung der Burn-Out-Drehschieber ein Segment mehr aufweist als der Wärmetauscherraum, kann der Burn-Out-Drehschie­ ber ebensoviele nach oben und unten offene, also an der Abgasreinigung teilnehmende Segmente aufweisen wie der Wärmetauscherraum. Durch den Kunstgriff des sog. "Überleitungsraumes" wird der Übergang zwischen der Segmentanordnung, wie sie der Wärmetauscherraum aufweist, und der Segmentanordnung, die im Burn-Out-Drehschieber vorliegt, geschaffen. Der Überleitraum stellt an seiner Unterseite mit dem geschlossenen Sektor eine Fläche zur Verfügung, unter welcher das nach unten verschlosse­ ne Segment des Burn-Out-Drehschiebers "geparkt" werden kann, wenn in keinem Segment des Wärmetauscherraumes eine thermische Regeneration erfolgen soll.

Zweckmäßig ist, wenn der Burn-Out-Drehschieber ein mitt­ leres Rohrstück aufweist, dessen Innenraum über eine Öffnung in seiner Mantelfläche mit dem nach unten ver­ schlossenen Segment des Burn-Out-Drehschiebers kommuni­ ziert. Das zur thermischen Regeneration verwendete heiße Gas wird in diesem Falle über das mittlere Rohrstück dem Burn-Out-Drehschieber zugeführt oder aus diesem abgeführt.

Das mittlere Rohrstück des Burn-Out-Drehschiebers kann nach unten geschlossen sein und oben mit einem koaxia­ len mittleren Rohrstück des darüberliegenden Bauelemen­ tes in Verbindung stehen, das mit dem Anschluß kommuni­ ziert. Dies bedeutet, daß das zur thermischen Regenera­ tion verwendete heiße Gas dem Burn-Out-Drehschieber von oben zugeführt bzw. aus diesem nach oben abgeführt wird.

Alternativ ist es auch möglich, daß das mittlere Rohr­ stück des Burn-Out-Drehschiebers nach oben geschlossen ist und unten mit einem koaxialen mittleren Rohrstück des darunterliegenden Bauelementes in Verbindung steht, das mit dem Anschluß kommuniziert.

Welche der beiden zuletzt geschilderten Ausführungsfor­ men der Erfindung eingesetzt wird, entscheidet sich nach den geometrischen Verhältnissen des Einzelfalles.

Eine weitere Möglichkeit, das zur thermischen Regenera­ tion verwendete heiße Gas durch den Burn-Out-Drehschieber zu führen, besteht darin, daß das nach unten verschlosse­ ne Segment des Burn-Out-Drehschiebers in seiner Mantel­ fläche eine Öffnung aufweist, über die es mit einem stationären, den Burn-Out-Drehschieber umgebenden Ring­ kanal kommuniziert, der seinerseits mit dem Anschluß kommuniziert. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Zuführung des der thermischen Regeneration dienenden heißen Gases zu dem Burn-Out-Drehschieber bzw. dessen Abführung aus dem Burn-Out-Drehschieber in radialer Richtung, was in Einzelfällen wiederum aus geometrischen Gründen vorzuziehen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen vertikalen Schnitt durch eine regenerative Nachverbrennungsvorrichtung mit den wichtigsten zu deren Betrieb erforder­ lichen peripheren Einrichtungen;

Fig. 2 eine Teilvergrößerung aus Fig. 1;

Fig. 3 schematisch eine isometrische Ansicht des Überleitraumes der Nachverbrennungsvorrich­ tung von Fig. 1;

Fig. 4 schematisch eine isometrische Ansicht des Burn-Out-Drehschiebers der Nachverbrennungs­ vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 5 die Draufsicht auf die untere Platte des Über­ leitraumes von Fig. 3;

Fig. 6 die Draufsicht auf die obere Platte des Über­ leitraumes von Fig. 3;

Fig. 7 die Draufsicht auf die untere Platte des Burn- Out-Drehschiebers von Fig. 4;

Fig. 8 die Draufsicht auf die obere Platte des Burn- Out-Schiebers von Fig. 4;

Fig. 9 die Draufsicht auf den Drehschieber der Nach­ verbrennungsvorrichtung von Fig. 1;

Fig. 10 und 11 die Nachverbrennungsvorrichtung von Fig. 1, jedoch jeweils mit anderen Führungen des zur thermischen Regeneration verwendeten Gases;

Fig. 12 eine alternative Ausführungsform einer regene­ rativen Nachverbrennungsvorrichtung mit peri­ pheren Einrichtungen entsprechend der Fig. 1;

Fig. 13 eine Teilvergrößerung aus Fig. 12;

Fig. 14 und 15 die Nachverbrennungsvorrichtung von Fig. 12, jedoch jeweils mit anderen Führungen des zur thermischen Nachverbrennung verwendeten Gases;

Fig. 16 eine dritte Ausführungsform einer regenerati­ ven Nachverbrennungsvorrichtung mit den wich­ tigsten peripheren Einrichtungen;

Fig. 17 eine Teilvergrößerung aus Fig. 1;

Fig. 18 und 19 die Nachverbrennungsvorrichtung von Fig. 16, jedoch jeweils mit anderen Führungen des zur thermischen Regeneration verwendeten Gases.

Die regenerative Nachverbrennungsvorrichtung ist in Fig. 1 insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeich­ net. Ihr grundsätzlicher Aufbau und ihre grundsätzliche Funktionsweise 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 3 für die zu reinigende Abluft, die über eine Einlaßleitung 4 zugeführt wird. Dieses Gas gelangt in ein Einlaßple­ num 30 und strömt in diesem axial, bezogen auf die Achse des Gehäuses 2, nach oben. Durch Kompensatoren 40, welche unterschiedliche Wärmedehnungen aufnehmen, gelangt das Gas in einen Drehverteiler 5, der mittels eines in Fig. 1 nicht dargestellten Antriebs in kontinuierliche oder schrittweise Drehbewegung versetzt werden kann.

Der Drehverteiler 5 stellt je nach seiner Drehstellung eine Verbindung zwischen dem Einlaß 3 und einem oder mehreren Segmenten aus einer Vielzahl tortenstückförmiger Segmente in einem im mittleren Bereich des Gehäuses 2 befindlichen Verteilraum 6 her. Die Gase durchtreten auf dem Weg vom Drehverteiler 5 zu den verschiedenen Segmenten des Ver­ teilraumes 6 zusätzlich einen Burn-Out-Drehschieber 31, der ebenfalls in nicht dargestellter Weise schritt­ weise verdreht werden kann, sowie einen stationären Überleitraum 41; die genaue Bauweise und Funktion von Burn-Out-Drehschieber 31 und Überleitraum 41 werden weiter unten näher erläutert.

Oberhalb des Verteilraumes 6 befindet sich im Gehäuse 2 ein Wärmetauscherraum 7, der in eine entsprechende Anzahl von Segmenten unterteilt ist, die jeweils mit einem entsprechenden Segment des darunterliegenden Ver­ teilraumes 6 kommunizieren. Die Segmente des Wärmetau­ scherraumes 7 sind mit Wärmetauschermaterial angefüllt.

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

Nach diesem groben Überblick über die Bauweise der Nach­ verbrennungsvorrichtung 1 werden die im vorliegenden Zusammenhang wichtigsten Komponenten hiervon, nämlich der Drehschieber 5, der Burn-Out-Drehschieber 31, der Überleitraum 41 sowie die zugehörigen inneren und äusse­ ren Leitungen näher erläutert. Zu Beschreibungszwecken wird dabei ein Ausführungsbeispiel der Nachverbrennungs­ vorrichtung 1 gewählt, bei welchem der Wärmetauscherraum 7 durch radial verlaufende Trennwände in elf gleich große Segmente unterteilt ist, zwei benachbarte Trennwände also jeweils einen Winkel von etwa 32,7° einschließen. Der darunter liegende Verteilraum 6 ist in der gleichen Weise segmentiert, enthält also ebenfalls elf gleich große Segmente, die über Öffnungen 25 (vgl. Fig. 2) in der Trennwand 42 zwischen Wärmetauscherraum 7 und Ver­ teilraum 6 mit den entsprechenden Segmenten des Wärme­ tauscherraumes 7 kommunizieren.

Die den Verteilraum 6 nach unten abschließende Trenn­ wand 43 ist im mittleren Bereich jeden Segments mit einer Öffnung 26 vgl. Fig. 2) versehen. Unter diesen Öffnungen 26 ist der in Fig. 3 dargestellte Überleitraum 41 befestigt. Zu dessen näherer Beschreibung wird nunmehr auf die Fig. 3, 5 und 6 Bezug genommen.

Der Überleitraum 41 wird durch eine obere Platte 44, eine untere Platte 45 und eine Zylindermantelfläche 46 begrenzt. Obere Platte 44, untere Platte 45 und Zylin­ dermantelfläche 46 sind in Fig. 3 nur schematisch mit gestrichelten Umrissen gezeigt, um den Blick ins Innere des Überleitraumes 41 freizugeben.

Die in Fig. 6 in Draufsicht gezeigte obere Platte 44 des Überleitraumes 41 ist mit elf gleich großen, tortenstück­ förmigen Durchbrechungen 47 versehen, zwischen denen streifenförmige Zwischenräume 50 liegen. Jede Durchbrechung 47 kommuniziert mit einem darüberliegenden Segment des Verteilerraumes 6 über eine Öffnung 26 in der Trennwand 43. In der Mitte der Platte 44 befindet sich eine kreis­ runde Öffnung 27.

Die in Fig. 5 dargestellte untere Platte 45 des Überleit­ raumes 41 dagegen ist in zwölf Sektoren unterteilt, die jeweils einen Winkel von 30° einschließen. Von diesen zwölf Sektoren sind elf mit einer entsprechenden tortenstückförmigen Durchbrechung 48 versehen, zwischen denen streifenförmige Zwischenräume 51 liegen. Der zwölfte Sektor 49 ist verschlossen. In der Mitte der Platte 45 be­ findet sich eine kreisrunde Öffnung 28.

Zwischen den elf Durchbrechungen 47 in der oberen Platte 44 und den elf Durchbrechungen 48 in der unteren Platte 45 des Überleitraums 41 werden nunmehr durch elf Trenn­ wände 49 elf segmentartige Verbindungen in folgender Weise geschaffen:

Zehn der elf Trennwände 49 verlaufen in axialer Richtung von den streifenförmigen Zwischenräumen 50 der oberen Platte 44 zu entsprechenden streifenförmigen Zwischen­ räumen 51 der unteren Platte 45. Die zwölfte Trennwand 49 erstreckt sich von dem verbleibenden streifenförmigen Zwischenraum 50 der oberen Platte 44 bis in die Mittel­ linie des geschlossenen Sektors 41 der unteren Platte 45, wie dies der Fig. 3 zu entnehmen ist. Da, wie er­ wähnt, die Durchbrechungen 47 der oberen Platte 44 einen größeren Winkel einschließen als die Durchbrechungen 48 der unteren Platte 45, verlaufen die Trennwände 49 zum größten Teil nicht in einer Axialebene sondern sind schräg gegen die Achse des Überleitraumes 45 angestellt.

In radialer Richtung erstrecken sich die Trennwände 49 des Überleitraumes 41 von dessen Mantelfläche 46 bis zu einem mittleren Rohrstück 65, welches die kreis­ runde Öffnung 28 in der unteren Platte 45 mit der kreis­ runden Öffnung 27 in der oberen Platte 44 verbindet und so einen axialen Durchgang durch den Überleitraum 41 schafft.

Sinn des Überleitraumes 41 ist es, an seiner unteren Platte 45 nicht nur elf tortenstückförmige Durchbre­ chungen 48 bereitzustellen, welche mit den entsprechen­ den elf Segmenten des Luftverteilraumes 6 des Wärme­ tauscherraumes 7 kommunizieren, sondern darüber hinaus eine geschlossene Sektorfläche 41 zu schaffen, deren Sinn sich im Zusammenspiel mit dem nachfolgend beschrie­ benen Burn-Out-Drehschieber 31 erschließen wird.

Der Burn-Out-Drehschieber 31 ist in den Fig. 4, 7 und 8 dargestellt. Er ist von einer oberen Platte 52, einer unteren Platte 53 und einer Zylindermantelfläche 54 begrenzt. Obere Platte 52, untere Platte 53 und Zy­ lindermantelfläche 54 sind erneut in Fig. 4 nur ge­ strichelt in ihren Umrissen gezeigt, um Einblick in das Innere des Burn-Out-Drehschriebers 31 zu gewähren.

Die obere, in Fig. 8 dargestellte Platte 52 des Burn- Out-Drehschiebers 31 enthält zwölf gleich große, torten­ stückförmige Durchbrüche 55, die also jeweils einen Winkel von 30° einschließen und durch streifenförmige Zwischen­ räume 56 getrennt sind. In der Mitte weist die obere Platte 52 eine kreisförmige Öffnung 57 auf.

Die untere, in Fig. 7 dargestellte Platte 53 des Burn- Out-Drehschiebers 31 ist in 12 gleichgroße Sektoren eingeteilt, von denen 11 mit tortenstückförmigen Durch­ brechungen 58 versehen sind. Die tortenstückförmigen Durchbrechungen 58 sind durch streifenförmige Zwischen­ räume 59 voneinander getrennt. Der zwölfte Sektor 60 der unteren Platte 53 ist geschlossen. In der Mitte weist die untere Platte 53 des Burn-Out-Drehschiebers 31 eine kreisförmige Durchbrechung 61 auf.

Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, erstreckt sich axial von der kreisförmigen Öffnung 57 in der oberen Platte 52 bis zur kreisförmigen Öffnung 61 in der unteren Platte 53 ein mittleres Rohrstück 62. Zwischen dem Rohrstück 62 und der Zylindermantelfläche 54 verlaufen radial zwölf Trenn­ wände 63, die sich axial jeweils von den streifenförmigen Zwischenräumen 56 der oberen Platte 52 zu den streifenför­ migen Zwischenräumen 59 der unteren Platte 53 bzw. zu den Rändern des geschlossenen Sektors 60 erstrecken. Auf diese Weise entstehen in dem Burn-Out-Drehschieber 31 zwölf Segmente, von denen eines nach unten durch den geschlos­ senen Sektor 60 abgedeckt ist, von denen die verbleibenden elf jedoch von oben nach unten durchgängig sind.

Das Rohrstück 62 des Burn-Out-Drehschiebers 31 steht über eine radiale Öffnung 64 mit dem Innenraum des Segmentes in Verbindung, welches nach unten verschlossen ist.

Der unterhalb des Burn-Out-Drehschiebers 31 angeordnete Drehverteiler 5 ist in an und für sich bekannter Weise ausgebildet. Er stellt je nach seiner Drehstellung eine Verbindung zwischen dem Einlaßplenum 30 und bestimmten Segmenten im Burn-Out-Drehschieber 31 und damit auch bestimmten Segmenten des Überleitraumes 41, des Verteil­ raumes 6 und des Wärmetauscherraums 7 her. Außerdem verbindet er bestimmte weitere Segmente des Burn-Out- Drehschiebers 31, welche im allgemeinen den erstgenannten Segmenten diametral gegenüberliegen, und damit auch weitere Segmente des Wärmetauscherraumes 7, des Verteilerraumes 6 und des Überleitraumes 41 mit einem Auslaß 10 (vgl. Fig. 1) für gereinigtes Gas. Schließlich stellt der Drehverteiler 5 über den Burn-Out-Drehschieber 31 und den Überleitraum 41 eine Verbindung zwischen demjenigen Segment des Verteilraumes 6 und damit des Wärmetauscherraumes 7 mit einem Spüllufteinlaß 11 (vgl. Fig. 1) her, das in Drehrichtung des Drehverteilers 5 gesehen denjenigen Segmenten vorauseilt, welche mit dem Auslaß 10 kommunizie­ ren.

Um die geschilderten Verbindungen herstellen zu können, weist der Drehverteiler 5 verschiedene Durchbrüche auf, deren Mündungen in die obere Stirnseite des Drehvertei­ lers 5 schematisch in Fig. 9 dargestellt sind. Die Drehrichtung des Drehverteilers 5 ist durch den Pfeil 32 gekennzeichnet. Der Durchbruch für die zu reinigende Abluft ist mit dem Bezugszeichen 33, der Durchbruch für die Spülluft mit dem Bezugszeichen 34 und der Durch­ bruch für die gereinigte Luft mit dem Bezugszeichen 35 gekennzeichnet. Zwischen den verschiedenen Durchbrü­ chen 33, 34, 35 verbleiben geschlossene, tortenstückför­ mige Bereiche 36, 37, 38 der oberen Stirnfläche des Drehverteilers 5, die jeweils einen Winkel von 30° ein­ schließen.

Das mittlere Rohrstück 65 des Überleitraumes 41 (verglei­ che Fig. 1 bis 3) wird koaxial von einem Rohrstück 66 verlängert, welches sich in axialer Richtung durch den Verteilraum 6 hindurcherstreckt. Von diesem zweigt unter rechtem Winkel ein weiteres Rohrstück 67 ab, wel­ ches den Verteilerraum 6 radial durchquert, den Mantel des Gehäuses 2 durchstößt und an einem Gasanschluß 68 endet. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Gasanschluß 68 über eine Leitung 69, in der ein Gebläse 70 liegt, mit einem Einlaß 71 am oberen Bereich des Gehäuses 2 verbunden, der zur Verbrennungskammer 8 führt.

Vom Auslaß 10 für gereinigtes Gas führt eine Leitung 72 über ein Gebläse 73 zu dem in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Kamin, gegebenenfalls über weitere Zwischenbehandlungsstationen. Von der Leitung 72 zweigt, in Strömungsrichtung hinter dem Gebläse 73, eine Leitung 74 ab, die mit dem Spüllufteinlaß 11 verbunden ist.

Die beschriebene regenerative Nachverbrennungsvorrichtung 1 funktioniert wie folgt:

Unter "Normalbetrieb" soll nachfolgend diejenige Betriebs­ art verstanden werden, in der in bekannter Weise die über die Leitung 4 zugeführten, verunreinigten Abgase in der Verbrennungskammer 8 nachverbrannt und nach erfolg­ tem Wärmetausch in den verschiedenen Segmenten des Wärme­ tauscherraumes 7 über den Gasauslaß 10 und die Leitung 72 zum Kamin abgeführt werden. In diesem "Normalbetrieb" befindet sich der Burn-Out-Drehschieber 31 in einer solchen Relativposition unterhalb des Überleitraumes 41, daß sein unten durch den Sektor 60 verschlossene Segment unterhalb der geschlossenen Sektorfläche 49 des Überleitraumes 41 zu liegen kommt. In dieser Position kommuniziert also das nach unten geschlossene Segment des Burn-Out-Drehschiebers 31 weder axial nach unten noch axial nach oben. Über die Öffnung 64, den Innenraum des Rohrstückes 62 des Burn-Out-Schiebers 31, den Innenraum des Rohrstückes 65 des Überleitraumes 41 sowie über die Rohrstücke 66 und 67 im Verteilraum 6 strömt also keinerlei Gas nach außen zum oder vom Gasanschluß 68.

Der Drehverteiler 5 dreht sich unterhalb des Burn-Out- Drehschiebers 31 in gewohnter Weise entweder kontinuierlich oder schrittweise von Segment zu Segment, wobei sequentiell das zu reinigende Abgas entsprechend der Position des Durchbruches 33 im Drehverteiler 5 in die entsprechenden Segmente des Burn-Out-Drehschiebers 31, des Überleit- Raumes 41, des Verteilraumes 6 und des Wärmetauscher­ raumes 7 in die Verbrennungskammer 8 geführt werden. Die Gase werden dort in bekannter Weise nachverbrannt und sodann durch diejenigen Segmente des Wärmetauscher­ raumes 7, des Verteilraumes 6, des Überleitraumes 41 und des Burn-Out-Drehschiebers 31 zurückgeleitet, die mit dem Durchbruch 34 des Drehverteilers 5 kommunizieren. Von dort gelangen die nunmehr gereinigten Abgase über den Auslaß 10, vom Gebläse 73 angesaugt, über die Leitung 72 zum Kamin.

Ein Teil der gereinigten Gase wird über die Leitung 74 zum Spüllufteinlaß 11 zurückgeleitet und von dort über eine gewinkelte Leitung 12, die zunächst durch das Einlaßplenum 30 und sodann mittig axial durch die Kompensatoren 40 hindurchgeführt ist, auf einem in der Zeichnung nicht dargestellten Weg in dasjenige Segment des Drehvertei­ lers 5 eingebracht, welches dem Spülluft-Durchbruch 34 entspricht. Diese Luft strömt weiter zu einem Segment des Überleitraumes 41, des Verteilerraumes 6 und des Wärme­ tauscherraumes 7. Das in diesem Segment des Wärmetauscher­ raumes 7 enthaltene Wärmetauschermaterial wird durch die durchströmende gereinigte Reinluft von Resten des Abgases befreit, welches das fragliche Segment des Wärmetauscher­ raumes 7 zuvor durchströmt hat, tritt in die Verbren­ nungskammer 8 aus und wird dort erneut nachverbrannt.

Ersichtlich unterscheidet sich die beschriebene "Normal­ funktion" der regenerativen Nachverbrennungsvorrichtung 1 in keiner Weise von derjenigen bekannter Nachverbrennungs­ einrichtungen. Ein kleiner Unterschied liegt darin, daß der effektive freie Strömungsquerschnitt für die Gase immer dann etwas verringert ist, wenn einer der Durchbrüche 33, 34, 35 des Drehverteilers 5 das durch den geschlosse­ nen Sektor 60 abgedeckte Segment des Burn-Out-Drehschie­ bers 31 überlappt. Da auch in diesem Falle die Strömungs­ querschnitte noch ausreichend groß sind, ergeben sich keine weiteren Auswirkungen auf die Reinigung der Abgase.

Unter "Regenerationsbetrieb" soll nachfolgend diejenige Betriebsart verstanden werden, in welcher - neben der weiter durchgeführten Reinigung von Abgasen - zusätzlich ein bestimmtes Segment innerhalb des Wärmetauscherraumes 7 thermisch regeneriert wird. Hierzu wird der Burn-Out- Drehschieber 31 aus der beschriebenen Position, in welcher das nach unten geschlossene Segment unterhalb des Sektor­ bereichs 41 des Überleitraumes 41 "geparkt" ist, unterhalb diejenige Öffnung 48 des Überleitraumes 41 gefahren, die mit dem zu regenerierenden Segment des Wärmetauscherraumes 7 kommuniziert.

Dieses Segment ist nunmehr von der normalen Durchströmung durch zu reinigendes Abgas bzw. durch Reingas ausgeschlos­ sen. Statt dessen wird durch das fragliche Segment des Wärmetauscherraumes 7 heißes Gas aus der Verbrennungskammer 8 gesaugt und strömt über die entsprechenden Segmente des Verteilraumes 6, des Überleitraumes 41 und das nach unten verschlossene Segment des Burn-Out-Drehschiebers 31 in den Innenraum des mittleren Rohrstückes 62 des Burn- Out-Drehschiebers 31, von dort über das mittlere Rohrstück 65 des Überleitraumes 41, die Rohrstücke 66 und 67 im Verteilerraum 6 zum Gasauslaß 68. Über die Leitung 69 werden diese Gase mit Hilfe des Gebläses 70 zum Einlaß 71 und damit in die Verbrennungskammer 8 zurückgeführt, wo eine Nachverbrennung stattfindet.

Der geschilderte Kreislauf der Luft über das zu regenerie­ rende Segment des Wärmetauscherraumes 7 wird so lange durchgeführt, bis sich von dem Wärmetauschermaterial dieses Segments alle Verunreinigungen gelöst haben. Danach kann - je nach Wunsch - der Burn-Out-Drehschieber 31 unter eine andere Durchbrechung 48 des Überleitraumes 41 gedreht werden, welche einem anderen zu regenerierenden Segment des Wärmetauscherraumes 7 zugeordnet ist. Auf diese Weise können nacheinander alle Segmente des Wärmetauscherraumes 7 thermisch regeneriert werden, ohne den Reinigungsbetrieb der regenerativen Nachverbrennungsvorrichtung 1 zu unter­ brechen; letzterer läuft parallel weiter, allerdings wegen des nicht am Reinigungsprozeß teilnehmenden gerade in Regeneration befindlichen Segmentes des Wärmetauscher­ raumes 7 mit etwas verringerter Leistung.

Sind alle Segmente des Wärmetauscherraumes 7 auf diese Weise von Verunreinigungen gereinigt, wird der Burn- Out-Drehschieber 31 wieder in seine "Parkposition" zurück­ gefahren, in welcher sein nach unten durch den Sektor 60 verschlossenes Segment unterhalb des geschlossenen Sektors 41 des Überleitraumes 41 steht.

Die Strömungsrichtung des Gases, welches die thermische Regeneration des Wärmetauschermaterials im Wärmetauscher­ raum 7 bewirkt, kann gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Anordnung auch umgekehrt werden. Dies ist schematisch in Fig. 10 gezeigt. Die Nachverbrennungsvorrichtung 1 ist gegenüber Fig. 1 unverändert. Statt jedoch das der thermischen Regeneration dienende Gas aus der Verbrennungs­ kammer 8 direkt in den Wärmetauscherraum 7 zu saugen, wird es der Verbrennungskammer 8 über einen seitlichen Auslaß 14 entnommen. Das heiße Verbrennungsgas wird über eine Leitung 15, in der eine Regelklappe 16 und ein Gebläse 17 liegen, dem Gasanschluß 68 zugeleitet. Zur Einstellung der richtigen Temperatur wird dem die Verbrennungskammer 8 verlassenden heißen Gas Frischluft zugeführt, die von der Außenatmosphäre über eine weitere Regelklappe 18 in die Leitung 15 eingebracht wird.

Der weitere Weg dieses Gases vom Gasanschluß 68 erfolgt nunmehr entgegengesetzt zu dem Strömungsverlauf, der oben anhand der Fig. 1 erläutert wurde. Die Segmente des Wärmetauscherraumes 7 werden dabei anders als beim Ausfüh­ rungsbeispiel von Fig. 1 von unten nach oben durchströmt. Dies hat den Vorteil, daß die heißen Gase zunächst die von der Verbrennungskammer 8 abgewandten, unteren Bereiche des Wärmetauschermaterials erreichen. Auf diese Weise läßt sich eine homogene, zur Ablösung der Verunreinigungen erforderliche Temperatur in dem Wärmetauschermaterial leichter und schneller erreichen. Die oben aus dem Wärme­ tauscherraum 7 austretenden Gase, welche mit vom Wärme­ tauschermaterial abgelösten Verunreinigungen befrachtet sind, werden gemeinsam mit dem Abgas, welches sich im normalen Reinigungsprozeß befindet, in der Verbrennungs­ kammer 8 nachverbrannt.

Während bei den in den Fig. 1 und 10 dargestellten Ausführungsbeispielen das zur thermischen Regeneration des Wärmetauschermaterials herangezogene Gas in der Verbrennungskammer 8 erhitzt wurde, wird bei dem Aus­ führungsbeispiel der Fig. 11 zur Erhitzung dieses Gases ein gesonderter Brenner 19 eingesetzt, dem mit Hilfe eines Gebläses 20 über eine Leitung 21 Frischluft zuge­ führt wird. Der weitere Weg des so erhitzten Gases vom Gasanschluß 68 aus innerhalb der regenerativen Nachver­ brennungseinrichtung 1, die im übrigen mit derjenigen der Fig. 1 und 10 übereinstimmt, ist derselbe wie in Fig. 10.

Fig. 12 zeigt einen Axialschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer regenerativen Nachverbrennungs­ vorrichtung, welches demjenigen von Fig. 1 sehr ähnlich ist. Entsprechende Teile sind daher mit demselben Bezugs­ zeichen wie in Fig. 1 zuzüglich 100 gekennzeichnet.

Die regenerative Nachverbrennungsvorrichtung 101 von Fig. 12 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 ausschließ­ lich in der Art, wie das zur thermischen Regeneration verwendete Gas im Bereich des Burn-Out-Drehschiebers 131 geführt wird. Während beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1, wie oben erläutert, dasjenige Segment des Burn-Out- Drehschiebers 31, welches nach unten durch den Sektor 60 verschlossen ist, radial nach innen zum mittleren Rohrstück 62 geöffnet war, besteht beim Ausführungsbeispiel von Fig. 12 in dieser Richtung keine Verbindung, wie dies besonders auch der Teilvergrößerung von Fig. 13 zu entnehmen ist. Stattdessen ist das fragliche Segment radial nach außen offen; die Zylindermantelfläche 154 des Burn-Out-Drehschiebers 131 besitzt also an dieser Stelle eine Öffnung 121. Der Burn-Out-Drehschieber 31 ist von einem Ringkanal 122 umgeben, der starr mit dem Gehäuse 102 bzw. der Trennplatte 143 an der Unterseite des Verteil­ raumes 106 befestigt ist. Ein Rohrstück 167 verbindet den Ringkanal 122 mit dem Gasanschluß 168 an der Außen­ seite des Gehäuses 102.

Diese konstruktive Änderung führt zu einer geringfügigen Modifikation des Strömungsweges der zur thermischen Regeneration verwendeten heißen Luft. Bei der in Fig. 12 gewählten Anordnung der peripheren Einrichtungen, die derjenigen von Fig. 1 entspricht, strömt dieses Gas aus dem nach unten verschlossenen Segment des Burn-Out-Dreh­ schiebers 31 radial nach außen in den Ringkanal 122 und von dort über das Rohrstück 167, den Gasanschluß 168 in der oben schon beschriebenen Weise zur Leitung 169 und über das Gebläse 170 zum Gaseinlaß 171.

Diese Gasführung kann bei der thermischen Nachverbrennungs­ vorrichtung 101 von Fig. 12 in derselben Weise umgekehrt werden, wie dies in Fig. 10 für das zuerst beschriebene Ausführungsbeispiel einer thermischen Nachverbrennungsein­ richtung 1 dargestellt ist. Dies ist in Fig. 14 gezeigt. Selbstverständlich kann auch bei der thermischen Nachver­ brennungsvorrichtung 102, ähnlich wie in der oben disku­ tierten Fig. 11, die zur thermischen Regeneration verwen­ dete Luft direkt der Außenatmosphäre entnommen und über ein Gebläse 120 sowie einen Brenner 119 dem Gaseinlaß 168 zugeführt werden. Dies ist in Fig. 15 dargestellt.

In den Fig. 16 und 17 ist ein drittes Ausführungsbei­ spiel einer thermischen Nachverbrennungsvorrichtung gezeigt, welches erneut große Ähnlichkeit mit dem Ausführungsbei­ spiel von Fig. 1 aufweist. Entsprechende Teile sind daher mit demselben Bezugszeichen, zuzüglich 200, versehen. Wieder ist der einzige Unterschied die Führung des zur thermischen Regeneration verwendeten Gases im Bereich des Burn-Out-Drehschiebers 131. Während in dem zuerst beschrie­ benen Ausführungsbeispiel der Innenraum des mittleren Rohrstückes 62 des Burn-Out-Drehschiebers 31 mit dem darüberliegenden mittleren Rohrstück 65 des Überleit­ raumes 41 kommunizierte, ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 16 und 17 das mittlere Rohrstück 262 des Burn-Out- Drehschiebers 231 nach oben verschlossen und nach unten geöffnet. Es kommuniziert hier mit einer Rohrleitung 229, die koaxial zum Gehäuse 2 und bereichsweise auch koaxial zur Spülluftleitung 212 durch die Kompensatoren 240 bis zur Unterseite des Gehäuses 202 verläuft. Dort zweigt unter rechtem Winkel eine Leitung 267 ab, die radial nach außen zu einem Gasanschluß 268 führt.

Der Gasanschluß 268 ist in derselben Weise wie in den Fig. 1 und 12 über ein Gebläse 270, das in einer Leitung 269 liegt, mit dem oberen Einlaß 271 der thermischen Nach­ verbrennungsvorrichtung 201 verbunden.

Fig. 18 zeigt eine Führung des zur thermischen Regene­ ration verwendeten Gases entsprechend derjenigen in den oben beschriebenen Fig. 10 und 14; Fig. 19 zeigt den Einsatz von aus der Außenatmosphäre entnommener und in einem gesonderten Brenner 219 erhitzter Luft, entsprechend den Fig. 11 und 15, worauf Bezug genom­ men wird.

Claims (6)

1. Regenerative Nachverbrennungsvorrichtung, welche in einem Gehäuse von oben nach unten umfaßt:

• a) eine Verbrennungskammer;
• b) einen Wärmetauscherraum, der in mehrere mit Wärme­ tauschermaterial gefüllte Segmente unterteilt ist;
• c) einen Drehverteiler, der entsprechend seiner Dreh­ stellung herstellt:
  • a) eine Verbindung zwischen einem Einlaß für zu reinigendes Abgas mit mindestens einem ersten Segment des Wärmetauscherraumes;
  • b) eine Verbindung zwischen mindestens einem zweiten Segment des Wärmetauscherraumes und einem Auslaß für gereinigtes Gas;

wobei eine Einrichtung zur thermischen Regeneration des Wärmetauschermaterials vorgesehen ist, mit welcher heißes, reines Gas durch ausgewählte Segmente des Wärme­ tauscherraumes so lange geführt werden kann, bis sich die an dem Wärmetauschermaterial angelagerten Verunrei­ nigungen von diesem lösen;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung zur thermischen Regeneration umfaßt:

• a) einen Burn-Out-Drehschieber (31; 131; 231), der ober­ halb des Drehverteilers (5; 105; 205) angeordnet ist und durch Trennwände (63) getrennte Segmente aufweist, wobei
  • a) mindestens eines der Segmente des Burn-Out-Dreh­ schiebers (31; 131; 231) oben offen und zum Dreh­ verteiler (5; 105; 205) hin verschlossen ist und mit einem Auslaß (68; 168; 268) in Verbindung steht, während
  • b) die anderen Segmente des Burn-Out-Drehschiebers (31; 131; 231) nach oben und unten offen sind;
• b) eine Antriebseinrichtung, mit welcher der Burn-Out- Drehschieber (31; 131; 231) so unterhalb des Wärmetau­ scherraums (7; 107; 207) verdreht werden kann, daß sein nach unten geschlossenes Segment wahlweise in Kommu­ nikation mit jedem Segment des Wärmetauscherraums (7; 107; 207) gebracht werden kann.

2. Regenerative Nachverbrennungsvorrichtung nach An­ spruch 1, bei welcher der Wärmetauscherraum in n Segmente unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Burn-Out-Drehschieber (31; 131; 231) in (n + 1) Segmente unterteilt ist, von denen n nach oben und unten offen und eines nach oben offen und nach unten geschlossen ist;
• b) im Strömungsweg zwischen dem Burn-Out-Drehschieber (31; 131; 231) und dem Wärmetauscherraum (7; 107; 207) ein Überleitraum (41; 141; 241) vorgesehen ist, der
  • a) an seiner Oberseite in n Sektoren unterteilt ist, die jeweils einen Winkel von 360°/n ein­ schließen und eine Durchtrittsöffnung (47) auf­ weisen, die mit einem der n Segmente des Wärme­ tauscherraumes (7; 107; 207) kommuniziert;
  • b) an seiner Unterseite in (n + 1) Sektoren unterteilt ist, die jeweils einen Winkel von 360°/(n + 1) einschließen, wobei n dieser Sektoren eine Durch­ trittsöffnung (48) aufweisen, die je nach Dreh­ stellung des Burn-Out-Drehschiebers (31; 131; 231) mit jedem von dessen (n + 1) Segmenten kommu­ nizieren kann, während ein Sektor geschlossen ist und in einer bestimmten Drehstellung des Burn-Out-Drehschiebers (31; 131; 231) über dessen nach unten verschlossenem Segment steht;
  • c) n Trennwände (49) aufweist, die zum Teil schräg so von der Oberseite zur Unterseite des Überleit­ raumes (41; 141; 241) verlaufen, daß dieser in n Segmente unterteilt ist, die an der Ober- und Unterseite jeweils eine Durchtrittsöffnung (47, 48) aufweisen, wobei mindestens eines dieser Segmente an seiner Unterseite mindestens teilweise durch den geschlossenen Sektor begrenzt ist.

3. Regenerative Nachverbrennungsvorrichtung nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Burn-Out-Drehschieber (31; 231) ein mittleres Rohrstück (62; 262) aufweist, dessen Innenraum über eine Öffnung (64) in seiner Mantelfläche mit dem nach unten verschlos­ senen Segment des Burn-Out-Drehschiebers (31; 231) kommu­ niziert.

4. Regenerative Nachverbrennungsvorrichtung nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Rohrstück (65) des Burn-Out-Drehschiebers (31) nach unten geschlossen ist und oben mit einem koaxialen mitt­ leren Rohrstück (66) des darüberliegenden Bauelements (41) in Verbindung steht, das mit dem Anschluß (68) kommuniziert.

5. Regenerative Nachverbrennungsvorrichtung nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Rohrstück (265) des Burn-Out-Drehschiebers (231) nach oben geschlossen ist und unten mit einem koaxialen mitt­ leren Rohrstück (266) des darunterliegenden Bauelementes (205) in Verbindung steht, das mit dem Anschluß (268) kommuniziert.

6. Regenerative Nachverbrennungsvorrichtung nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nach unten verschlossene Segment des Burn-Out-Drehschie­ bers (131) in seiner Mantelfläche eine Öffnung (121) aufweist, über die es mit einem stationären, den Burn- Out-Drehschieber (131) umgebenden Ringkanal (122) kommu­ niziert, der seinerseits mit dem Anschluß (168) in Ver­ bindung steht.