DE2254848A1

DE2254848A1 - Verfahren zum thermischen nachverbrennen von abluft aus industriellen arbeitsanlagen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2254848A1
Application number: DE2254848A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr Ing Zenkner
Original assignee: BOEHLER ZENKNER STRMUNGSTECHNI
Current assignee: BOEHLER ZENKNER STRMUNGSTECHNI
Priority date: 1972-11-09
Filing date: 1972-11-09
Publication date: 1974-05-16
Also published as: FR2206478A1; DE2254848B2; AT329732B; JPS49100869A; ATA947073A; CA1005698A; GB1457533A; IT999277B; US3942264A; DD108220A5; CH576259A5

Description

3. November 1972 D 4373 - rese

Böhler-Zenkner GmbH & Co. EG₀, Düsseldorf

Verfahren zum thermischen Nachverbrennen von Abluft aus industriellen Arbeitsanlagen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Nachverbrennen von oxydierbare !Fremdkörper, ITüssigkeitsteilchen oder Gase enthaltender Abluft aus industriellen Arbeitsanlagen, wie Trockenkammern od.dgl., in denen ein Umluftkreislauf erzeugt wird, der heiße Luft enthält, die zum Ver-

409820/0581

richten der jeweiligen Arbeit in der Arbeitsanlage dient und unter Mitführen von Fremdkörpern und Flüssigkeits- oder Gasteilchen als Abluft die Arbeitsanlage verläßt, bei dem die Abluft nach Verlassen der Arbeitsanlage aus dem Umluftkreislauf entnommen und in eine nachgeschaltete Nachverbrennungsanlage eingeführt wird, in der die in der Abluft enthaltenen !Fremdkörper und Flüssigkeits- oder Gasteilchen unter Zuführung von Energie, z.B. mit Hilfe einer Brenneranlage verbrannt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses neuen Verfahrens. Solche Vorrichtungen werden z.B. in Verbindung mit Trocknern, Backöfen, Härteöfen, Eöstanlagen, De still ieranlgjen usw. verwendet.

Bei Ausübung der bekannten Verfahren der hier in Frage stehenden Art muß sehr viel zusätzliche Energie aufgewendet werden, da Energie sowohl der Arbeitsanlage als auch der Nachverbrennungsanlage zugeführt werden muß, wobei der hohe Energiebedarf sich vor allem infolge der Notwendigkeit ergibt, ständig auch der Nachverbrennungsanlage Energie sαzuführen. Abgesehen davon, ergibt sich bei Ausübung der bekannten Verfahren auch noch die Notwendigkeit, die den hohen Temperaturen ausgesetzten Teile, insbesondere die Teile der Brennkammer, sehr gut und auf recht kostspieligem Wege zu isolieren. Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, hier Abhilfe zu schaffen.

409820/0581 - 3 -

8AD ORIGINAL

_ 3 — '

Zu dem obengenannten Zweck ist gemäß der Erfindung bei dem neuen Verfahren vorgesehen, daß man im wesentlichen Energie von ausserhalb des Gesamtsystems nur in der ITachverbrennungsanlage zuführt und daß man die sich bei der Verbrennung in dieser Anlage ergebenden heißen Abgase in die Arbeitsanlage ein— und dem. in dieser vorhandenen "ümluftkreislauf wieder zuführt, damit sie der in diesem "ümluftkreislauf bereits vorhandenen luft die für das Verrichten der Arbeit erforderliche Energie abgibt, und daß man die sich hierbei ergebende Abluft sodann wieder in der üblichen Weise in die Machverbrennungsanlage einführt« Bei einem solchen Verfahren kann z.B. zusätzlich vorgesehen sein, daß ein Teil der heißen Abgase aus der Uachverbrennungsanlage in der üblichen Weise durch den Schornstein abgeführt und ein anderer Teil dem Ümluftkreislauf in der Arbeitsanlage wieder zugeführt wird, dem auch Frischluft von ausserhalb des Systems zugeleitet wird. Eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Nachverbrennungsanlage der industriellen Arbeitsanlage nachgeschaltet ist und einerseits eine Wärmeaustauscheranordnung und andererseits eine Brenneranordnung enthält, durch welche die von der Arbeitsanl$p kommende Abluft nach Passieren der Wärmeaustauscheranordnung hindurchgeschickt wird und deren Auslaß mit dem Umluftkreislauf in der Arbeitsanlage in Verbindung steht_o Die Anordnung kann jedoch auch so getroffen sein, daß dem Umluftkreislauf und

40 98 20/0581 "⁴"

dem einer Kachverbrennung zu unterziehenden Abluftstrom eine gemeinsame Lufterhitzungsanordnung zugeordnet ist, die einerseits im Umluftkreislauf liegt und andererseits von der .Abluft durchströmt wird, wobei ein Teil der aus der Lufterhitzungsanordnung austretenden Abgase durch den Schornstein abgeführt und ein anderer Teil in den Umluftkreislauf zurückgeführt wird. Zweckmäßigerweise kann hierbei vorgesehen sein, daß die Vorrichtung eine Brennkammeranordnung enthält, die einerseits von der aus der Arbeitsanlage austretenden und z.B. von einem sogenannten Umluftgebläse in der Bewegung unterstützten Abluft durchströmt und andererseits vom Umluftstrom bespült wird, und daß der Brennkammeranordnung zwei Wärmeaustauscheranordnungen zugeordnet sind, von denen die erste in Strömungsrichtung des Umluftstromes gesehen der Brennkammeranordnung nachgeschaltet ist und vom Umluftstrom durchsetzt wird und die zweite in Strömungsrichtung der Abluft gesehen der Brennkammeranordnung vorgeschaltet ist und einerseits von der Abluft und andererseits von der aus der Brenikammeranordnung austretenden Abgasen durchsetzt wird. Hiebei kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß die Abluft nach dem Austritt aus der Arbeitsanlage in der zweiten Wärmeaustauscheranordnung vorgewärmt und anschließend durch die Brennkammeranordnung hindurchgeführt wird, daß die aus der Brennkammeranordnung austretenden Abgase durch die zweite Wärmeaustauscheranordnung hindurchgeführt werden,

- 3 -409820/0581

um hierbei die aus der Arbeitsanlage frisch ankommende Abluft vorzuwärmen, und daß schließlich die Abgase nach dem Verlassen der zweiten Wärmeaustauscheranordnung der efcsten Wärmeaustauscheranordnung zugeführt werden, in der sie den Umluftstrom aufheizen.

Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß nunmehr wesentlich weniger Energie verbraucht wird, da keine zusätzliche Energie einerseits für die Arbeitsanlage und andererseits für die Nachverbrennungsanlage erforderlich ist und sogar bei der Arbeitsanlage Energie eingespart werden kann. Die Isolierung kann einfacher und billiger sein, die Blechmaterialien sind weitgehend von Umluft umspült, so daß eine geringere und somit billigere Quali—tat verwendet werden kann und sich eine hohe Lebenserwartung und eine höhere Festigkeit ergibt, Es ergibt sich die Möglichkeit einer energiesparenden Regelung bei höchster Brennkammertemperatur, da nur wenig unkontrollierte Energie an die Umluft abgegeben werden muß und daß eine feinfühlige Wärmeabgabe in den Wärmeaustauscheranordnungen möglich ist. Insgesamt ist die Anordnung kompakt und ramsparend, man kann eine sogenannte Kompakteinheit atfbauen, die das Gebläse für die Umluft (zweckmäßigerweise Querstromgebläse), die Brennkammeranordnung und die verschiedenen Wärmetauscheranordnungen, evtl. den Bypass zwischen Abluft und Brennkammer

- 6 - " 409 820/0581

zur Umgebung des Wärmeaustauschers für die Vorheizung der Abluft mit Abgas und evtl. auch das Ablufthochdruckgebläse (z.B. Querstromgebläse) enthalten kann. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn im Ablaufsystem eine Bypass-Anordnung zur Regelung der Wärme bei konstanter Brennkammertemperatur vorgesehen ist, Hierbei kann z.B. vorgesehen sein, daß der zweiten Wärmeaustauscheranordnung eine in die Abluftführung eingesjhaltete Bypass-Anordnung züge-Οίοί .e'ü iJ>t, ,i.i fc iiR-'i-.in JiIf e der von der Arbeitsanlage kommende Abluftstrom ganz oder teilweise von der zweiten Wärmeaustauscheranordnung weggeleitet und unmittelbar der Brennkammeranordnung zugeführt wird. Weitere Vorteile der Erfindung sind die Möglichkeit einer energiesparenden Regelung e durch den bereits euähnten und später noch näher zu beschreibenden Bypass bei konstanter Brennkammertemperatur, so daß man erst das eine leichte Brennkammertemperaturveränderung vornehmen muß, wenn diese Regelung nicht ausreicht.

Das Querstromgebläse gewährleistet eine gleichmäßige Einströmung von Brennkammer und Umluft und Wärmetauscher. Die konstruktive Ausbildung macht darüberhinaus eine Erwägung der heißen gegenüber den weniger heißen Teilen möglich, also eine Elastizität der ganzen Anlage, durch die irgendwelche Dehnungen und Kontraktionen infolge thermischer Einflüsse ohne weiteres ausgeglichen werden können.

409820/0581 - 7 -

8AD ORIGINAL

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsl) ei spiele

des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:

Fig. Λ das Schema einer nach "bekannten

Verfahren arbeitenden Vorrichtung "bzw. Anlage,

Fig. 2 .das Schema einer Vorrichtung oder

.Anlage gemäß der Erfindung, die mit dem neuen Verfahren operiert',

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer

Anlage gemäß der Erfindung, die nach dem neuen, erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet,

Fig. 4, 5 lind 6 verschiedene weitere Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung in schematischer Darstellung,

Fig. 7 eine weitere Variante der erfindungs

gemäßen Vorrichtung wiederum in rein scüisiHbischer Darstellung,

Fig. 8 eine Ausführungsform- der Variante

nach Jig. 7 in einer Vorderansicht im Schnitt wiederum schematisch

¹ r

dargestellt,
409820/G581 ~

Fig. 9 eine v/eitere abgewandelte Ausführungs-

form des Gegenstandes der Erfindung in einer Seitenansicht,

Fig. 10 die Anordnung nach Fig. 9 in einer

Draufsicht,

Fig. 11 die Anordnung nach Fig. 9 in einer

Vorderansicht,

Fig. 12 und 13 eine Einzelheit der Anordnung nach

Fig. 9 und 10 in einer Draufsicht in einem waagrechten Schnitt, der jeweils in verschiedenen Ebenen genommen worden ist,

Fig. 14, 15, 16 und 17 eine weitere Ausführungsform des

Gegenstandes der Erfindung in einer Seitenansicht bzw. Vorderansicht bzw. in einer Draufsicht in Schnitten, die in verschiedenen Ebenen genommen worden sind und

Fig. 18 und 19 eine weitere Variante des Gegenstandes

der Erfindung in einer Draufsicht bzw. in einer Seitenansicht jeweils im Schnitt und in sdi ematischer Darstellung.
409820/0581

"⁹ " 225484?

In Fig. 1 ist eine der nach "bekannten Verfahren auf dem Geriet der sogenannten thermischen Nachverbrennung arbeitende Anlage gezeigt. 1 ist hierbei die Arbeitsanlage,-die z.Bο als sogenannter Vierzonentrockner ausgebildet sein kann, bei dem das Gut gemäß Pfeil 2 von links nach rechts hindurchwandern muß. Die Sperrluft strömt gemäß den Pfeilen 3 in die Anlage ein, sie hat dafür su sorgen, daß keine Bestandteile aus der im Trockner vorhandenen Atmosphäre seitlich aus dem Trockner entweichen können. In an sich bekannter Weise wird dies dadurch erreicht, daß im Trockner selbst ein gewisser Unterdruck erzeugt wird, der zur Folge hat, daß Umgebungsluft an den Sperren links und rechts und überall da, wo ein Spalt vorhanden ist, in die Arbeitsanlage eintreten kann. Um die Bestandteile, die sich im Öfen absetzen und unerwünscht sind, wegzubekommen und wegzutransportieren wird in den vier Zonen 1a, 1b, 1c, 1d jeweils ein Umluftkreislauf 4a, 4b, 4c, 4d erzeugt, indem die Umluft in der Zone umgewälzt wird, an irgendeiner Stelle abgesaugt und an anderen Stellen über Düsen z.B. wieder eingeblasen wird. In diesem Umluftkreislauf wird die Luft selbst aufgeheizt, die Energie, die sie im Trockner verliert, indem sie die Arbeit leistet, muß ihr irgendwo wieder zugeführt werden und dazu dienen die gestrichelt angedeuteten Lufterhitzer 5, ΪΏ- denen die Umluft aufgeheizt wird,, die dann ihre Wärme im Trockner entsprechend ihrer eigentlichen Aufgabe wieder abgibt. Aus jeder Zone wird dann, schon weil

- 10 409820/0581

man den erforderlichen Unterdruck im Trockner aufrechterhalten will, Luft gemäß den Pfeilen 6 abgezweigt, die normalerweise in den Schornstein geblasen wird, bei Verwendung einer Nachverbrennungsanlage 7 üedoch nachbehandelt wird, und zwar derart, daß die Schadstoffe, Aromate usw.,die in der Arbeitsanlage frei werden, vor dem Austritt in den Schornstein durch Verbrennen unschädlich gemacht werden. Die Nachverbrennungsanlage 7 enthält eine Wärmeaustauscheranordnung 8, einen Brenner 9» dem die Energie 10 zugeführt wird, und das Ganze ist im Gehäuse 11 enthalten. Wie bereits früher ausgeführt, ist bei den bekannten Anlagen dieser Art der Nachteil vorhanden, daß Energie in der Arbeitsanlage selbst, vgl. die oben erwähnten Lufterhitzer 5a» 5b, 5c» 5d, und zusätzlich noch in der Nachverbrennungsanlage 7 zugeführt werden muß. Hierdurch werden die Betriebskosten wesentlich erhöht, wobei vor allen Dingen die ständige Zufuhr von Hilfsenergie teuer ist. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen, wobei vorgeschiede ι ·.<■-<-:<:?, Co" ■'■■: ά erfindungsgemäß im wesentlichen Energie von außerhalb des Gesamtsystems nur in der Nachverbrennungsanlage zuführt und daß man die sich bei der Verbrennung in dieser Anlage ergebenden heißen Abgase in die Arbeitsanlage ein- und dem in dieser vorhandenen Umluftkreislauf wieder zuführt, damit sie der in diesem Umluftkreislauf bereits vorhandenen Luft die für das Verrichten der Arbeit erforderliche Energie abgibt, und'daß

- 11

409820/0581 SAO OR,_G,_NAL

■ — 11 —

man die sich ergebende Abluft sodann wieder in der üblichen Weise in die ITachverbrennungsanlage einführt. Während also bei ofen bekannten Verfahren die aus der Nachverbrennungsanlage austretenden Abgase gemäß den Pfeilen 12, 13 direkt in den Schornstein wandern, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß die Abgase gemäß den Pfeilen 12, 15a» 15b, 15Cj 15d zumindest teilweise in die Arbeitsanlage eingeführt und dem in dieser vorhandenen Umluftkreislauf wieder zugeführt werden, damit sie der in diesem Umluftkreislauf bereits vorhandenen Luft die für das Verrichten der Arbeit erforderliche Energie abgibt. Die Abluft wird dann wieder in der üblichen Weise in die IJachverbrennungsanlage eingeführt. In diesem 3TaIIe muß man sich also selbstverständlich die gestrichelten Lufterhitzer 5a* 5"b, 5c, 5<1 wegdenken, sie werden bei Ausübung des neuen Verfahrens nicht mehr verwendet. Bei der in Pig. .1 gezeigten Ausführungsform wird ein Teil der Abgase aus der Uachverbrennungsanlage gemäß Pfeil 13 in der üblichen Weise durch den Schornstein abgeführt, es wird dann noch Frischluft 16 von außerhalb des Systems zugeleitet. Bei solchen erfindungsgemäfen Anlagen xirird der Verbrauch an Energie wesentlich herabgesetzt, weil die Energieerzeuger im Arbeitssystem weggelassen worden sind, der Ausbrand ist ebenfalls besser, weil sie nunmehr die erforderliche Mindestflammengröße infolge der Einsparung an Energie ohne weiteres erzeugen können. Allerdings" benötigt man hier besonders gute Isolation der ÜTachverbrennungs-

- 12 4 0 9-8 2-0/0 5.81 '

anlage "bzw· der Brennkammer in dieser Anlage. Zur weiteren Vereinfachung und Verbilligung dient deshalb die AnorLnung gemäß Fig. 2. Hier ist vorgesehen, daß dem Umluftkreislauf 17a, 17b, 17c, 17d und dem einer Nachverbrennung zu unterziehenden Abluftstrom 18a, 18b, 1gc, 18d jeweils eine gemeinsame Lufterhitzungsanoxdnung 19, 20, «Μ, 22, zugeordnet ist, die einerseits im Umluftkreislauf 17a usw. liegt und andererseits von der Abluft gemäß den Pfeilen 18a usw. durchströmt wird, wobei ein Teil der aus der Lufterhitzungsanordnung austretenden Abgase gemäß den Pfeilen 25a, 23b, 2Jc, 23d durch den Schornstein bei 24- abgeführt wird, während ein anderer Teil gemäß den Pfeilen 25a, 25b, 25c," 25d in denUmluftkreislauf zurückgeführt wird. Die Einrichtungen 19, 20, 21, 22 haben zwei Aufgaben, nämlich einerseits den Umluftstrom zu behalten und andererseits die Abluft durch Verbrennung zu säubern. Die bei der Nachverbrennung freiwerdende Energie wird also nicht wie früher direkt in den Schornstein geführt, sondern dem Umluftstrom zugeführt. Es ergibt sich also eine wesentliche Energieeinsparung.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie zur Durchführung des neuen Verfahrens benötigt wird, wobei die dort gezeigten Einzelheiten mit weiteren wichtigen Vorteilen verbunden sind. Diese Vorrichtung enthält eine Brennkammeranordnung 26 bestehend aus einem Brenner 27, dem bei 28 Hilfsenergie von außen

- 13 409820/0581

zugeführt wird und einer Brennkammer 29. Diese Brennkammer— anordnung wird einerseits von der aus der Arbeitsanlage 3'Ö kommenden Abluft 31» deren Strom von einem sogenannten Umluftgebläse 32 unterstutztwird, durchströmt und andererseits vom-Umluft strom "53'¹QGByOXt* Der Brennkammer anordnung sind zwei Wärmeaustauscheranordnungen -34, 35 zugeordnet:, von denen die erste in Strömungsrichtung des Umluftstromes 33 gesehen der Brennkammeranordnung 29 nachgeschaltet ist. Diese nachgeschaltete Wärmeaustauscheranordnung 35 wird im folgenden der Einfachheit wegen "erste Wärm eaus täusche ranordnung" genannt werden, sie kann auch "Umluftwärmetauscher" genannt werden. Die Wärme austauscheranordnung 34-ist in Strömungä?ichtung der Abluft 31 gesehen der Brennkammeranordnung vorgeschaltet und wird im folgenden "zweite Wärmeaustauscheranordnung" genannt, sie wird einerseits von der Abluft 31 und andererseits von den aus der Brennkammeranordnung austretenden Abgasen 36a, 36b, durchsetzt. Die Abluft' ciiixcl· ΐ.Γ-Π}.·!: <^Λ Lo Wl.Tacaustauscheranordnung 34 und strömt sodann gemäß den Pfeilen 36c, 36d in die Brennkammeranordnung ein, die Abgase heizen in der Wärmeaustauscheranordnung '34 die Abluft auf und stiohen sodann nach Verlassen dieser Wärmeaustaus'cheränordnung 34 gemäß dem Pfeil 36 e, 36f in die erste Wärmeaustauscheranordnung 35 ein, in der sie den" Umluftstrom 33 aufheizt, um·anschließend diese' Wämeaustauscheranordnung gemäß Pfeil 36g zu verlassen und

9820/0581

den Schornstein 37 zu schließen. Bei dieser Anlage gemäß |"ig. ist noch eine dritte Wänneaustauscheranordnung 38 vorgesehen, die in Strömungsrichtung der Abgase gesehen der ersten Wärmeaustauscheranordnung nachgeschaltet ist und in der die Abgase die neu hinzukommende Frischluft gemäß Bfeil 36i vorwärmen. Diese Frischluft; kann z.B. mit Hilfe des Gebläses 39 gefördert werden, im Umluftstrom ist ebenfalls ein Fördergebläse 40 angeordnet, während der Abluftstrom aus der Arbeitsanlage heraus von dem Gebläse 32, z.B. durch ein Sauggebläse unterstützt wird, das in der Arbeitsanlage einen Unterdruck erzeugt, auf den bereits früher hingewiesen worden ist, und das gleichzeitig dazu dient, denDruckverlust in der Brennkammeranordnung und der Wärmeaustauscheranordnung zu überwinden und auszugleichen. Bei später noch zu beschreibenden Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß die zweite Wärmeaustauscheranordnung ebenfalls vom Umluftstrom umspült und gekühlt wird. Hierauf wird später noch näher eingegangen werden. Eg handelt sich hier also um eine integrierte thermische Nachverbrennungsanlage, die nicht nur den bereite erwähnten Vorteil des wesentlich geringeren Energieverbrauchs aufweist, sondern auch als eine Kompakteinheit ausgebaut werden kann, die im Umluftstrom sitzt und die z.B. die Brennkammeranordnung, die erste Wärmeaustauscheranordnung und die zweite Wärmeaustauscheranordnung sowie evtl. das im Umluftstrom angeordnete Gebläse enthält und in den Ünhift strom eingesetzt ist. Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß der Abluftstrom, der Abgasstrom und d®^ S%Ui£t£±^om .außerhalb der Arbeits-

Λ Γ. — I _/ —

ORIGINAL JNSfECTEO

anlage vollständig voneinander getrennte Kreisläufe durchlaufen und nur im Bereich der Brennkammeranordnung und der ersten und der zweiten Wärmeaustauscheranordnung aneinandervo rb ei strömen. Zusätzlich ist noch eine By_--M=? ?-··*. s;*.'] "ι ι £_ 41 χ 3 gesehen, die im Abluftsystem angeordnet ist und zur

Regleung der Wärmeabfuhr an die Umluft "bei konstanter Brennsoll
kammer-temperatur dienend Diese der zweiten Wärmeaustauscheranordnung 3^- zugeordnete Bypass-Anrdnung 4-1 hat den Zweck, den von der Arbeitsanlage kommenden Abluftstrom ganz oder teilweise von der zweiten Wärmeaustausdaerancaänung wegzuleiten und unmittelbar der Brennkammeranordnung zuzuführen. Wenn die zweite Wärmeaustauscheranordnung 34- umgangen wird, dann wird viel Energie benötigt, wenn eine bestimmte Brennkammertemperatur gehalten werden soll, weil dann die Abluft relativ kai+" in die Brennkammer anordnung eintritt, es muß also mehr Hilfsenergie zugeführt -werden. Die Abgase hingegen gemäß den Pfeilen 36a» 36b usw. können sich in der Wärmeaustauscheranordnung 34- dann nicht abkühlen, sie kommen also heißer zur ersten Wärmeaustauscheranordnung 35 an, so daß der Umluft mehr. Energie abgegeben wird. Wenn bei geschlossener Bypass-Anordnung die zweite Wärmeaustauscheranordnung 34- voll beaufschlagt wird, sind die austretenden Abgase weniger heiß, sie geben weniger Energie an die Umluft in der Austauscheranordnung 35 ab. Die Wärmeaustauscheranordnung 34- muß also so ausgel.egt sein, daß bei voller Beaufschlagung und geschlossener Bypass-Anordnung die Energiemenge, die innerhalb der Brennkammer

409820/0581 _ ₁₆ _

SA©

zur Verbrennung freigegeben wird, gerade der Mindestleistung entspricht, die die Umluft benötigt. Wenn die Bypass-Anordnung allmählich geöffnet wird, kann im TJinluftwärmeaustauscher mehr Energie an die Umluft abgegeben werden, wobei man, wenn man in der Brennkammeranordnung die eingestellte Temperatur erreichen will, etwas mehr Energie zuführen muß· Die maximal mögliche Energiemenge, die der TJmTuft in der ersten Wärmeaustauscheranordnung 35 zugegeben wird, wird dann erreicht, wenn die Bypass-Anordnung voll offen ist. In diesem Fall benötigt man natürlich mehr Hilfsenergie. Auf diese Weise wird bei konstanter Brennkammertemperatur, also bei konstanter Ausbrandgüte ein großer Bereich regelbar,' die vom Abgasstrom dem Umluftstrom mitgeteilte Energiemenge ist hierbei innerhalb eines großen Bereichs regelbar. Bei dieser Anordnung ist hierbei vorgesehen, daß die gesa*e Energie, die in der Arbeitsanlage benötigt wird, in der Nachverbrennungsanlage freigegeben wird, wobei zweckmäßigerweise der Nachverbrennungsaustauscher (zweite Wärmeaustauscheranordnung) entsprechend dem minimalen Wärmebedarf des Umluftwärmeaustauschers (erste Wärmeaustauscheranordnung) ausgelegt ist· Aue allen diesen Überlegungen ergibt sich, daß man bestrebt sein muß, im Bereich der Brennkammer möglichst wenig Energie abzugeben, weshalb es sinnvoll ist, die Brennkammer der Brennkammeranordnung innen mit einer keramischen Masse auszukleiden, die den Wärmeübergang dämpft und verhindert, daß zuviel Energie

- 17 409820/0581

an die Oberfläche der Brennkammer abgegeben wird. Außerdem ist es zweckmäßig, den Umluftwärmeaustauscher so auszubilden, daß er sehr, sehr fein reagiert, er muß möglichst wenig Masse besitzen und mglichst mit Turbulenzelementen versehen sein, damit die Umluft schnell etwas von dem spürt, was an dieser Stelle geschieht, Zwectoäßigerweise ist auch der Wärmeaustauscher der zweiten Wärmeaustauscheranordnung 34 mit Turbulenzelementen ausgestattet. Die Brennkammer anordnung und die verschiedenen Wärmeaustauscheranordnungen sind an einem Gehäuse enthalten, das nach außen hin isoliert ist, wobei die Isolation weniger stark und kostspielig als im Falle der weiter oben beschriebenen Anordnung sein muß, weil nur eine Isolation zwischen dem Temperaturniveau der Umluft, das z.B. 200° betragen kann und der Umgebung und nicht mehr zwischen einem Temperaturniveau von 750 - 800° und der Umgebung stattfinden muß. Bei der Anordnung nach Fig. 4 handelt es sich um eine etwa in derselben Weise wie in Fig. 3 aufgebaute Torrichtung mit einer Brennkammeranordnung 45, dem Umluft strom 46, der ersten Wärmeaustauscheranordming 47, der zeiten Wärmeaustauscheranordnung ■ 48 usw. Hier ist zusätzlich noch in Richtung des Abgasstromes 49 gesehen der zweiten Wärmeaustauscheranordnung 48 eine vorzugsweise innerhalb der Arbeitsanlage angeordnete Strahleranordnung 49, z.B. in Gestalt einer sogenannten Strshltasche nachgeschaltet, die einlaßseitig mit der

\J -

zweiten Wärmeaustauscheranordnung zur Aufnahme der aus dieser austretenden Abgase gemäß Pfeil 50 und Auslaßseitig

409820/0581 - 18 -

mit der ersten Wärmeaustauscberanordnung 46 gemäß Pfeil 51» 52 in Verbindung steht. Der Strahl er anordnung kann z.B. ebenfalls eine Bypass^Anordnung 53 zugeordnet sein, mit deren Hilfe die von der zweiten Wämeaustauscheranordming genäB Pfeil 50 ankommenden Abgase über die Umgehungsleitung 54· an der Strahleranordnung vorbeigeleitet und unmittelbar zur ersten Wärmeaustauscheranordnung weitergeleitet werden können, während dem Jusgang der Strahleranordnung bzw. der Umgehungsleitung ebenfalls eine weitere Bypass-Anordnung 55 zugeordnet sein kann, mit deren Hilfe die aus der Strahleranordnung οir? in der Umgehungsleitung ankommenden Abgase an der ersten Wärmeaustauscheranordnung 47 vorbei in Eichtung zum Schornstein 56 hin geleitet werden. Die Strahltasche befindet sich innerhalb des Trockners und dient ebenfalls dazu, die Arbeitsanlage in ihrer Funktion zu unterstützen und weiter Energie an dieser Stelle zuzuführen. Hierbei ergeben sich dann noch weitere Regelungsmöglichkeiten.

Die Variante nach Pig. 5 unterscheidet sich von den verschiedenen oben beschriebenen Varianten nur in einem Punkt, nämlich darin,daß von der die Frischluft führenden Leitung eine Zweigleitung 58 abgeht, die direkt und auf kurzem Veg in den Umluftkreislauf 59 mündet. Eine solche Anordnung eignet sich z_oB. dann, wenn Z₀B₀ bei Lacktrocknungsanlagen od.dgl. ein Mindestsauerstoffgehalt garantiert werden muß

-19-409820/0581

BAD ORIGINAL

und die Sperre der gesamten Arbeitsanlage, in der Frischluft eingeführt wird, sehr weit von der eigentlichen Arbeitszone weg ist, daß das an der interessierenden Stelle garnicht genügend Sauerstoff vorhanden ist. Dafin ist es u.IJ. nötig, den Sauerstoff direkt und auf kurzem Wege ein- ■ zuführen. Im übrigen besitzt, diese Anlage, wie ohne weiteres zu erkennen ist, etwa dieselben Teile wie die oben beschriebenen Anordnungen .

Bei der Vorrichtung nach Fig. ■ 6 besteht gegenüber den vorher beschriebenen Vorrichtungen der Unterschied, daß die zweite Wärmeaustauscheranordnung aus zwei Einzelwärmeaustauschern 60, 61 besteht, die sowohl in Richtng des von der Arbeitsanlage 63 kommenden Abluftstromes 64, als auch in Richtung des von der Brennkammeranordnung 65 kommenden Abgasstromes 66 in Reihe hintereinander geschaltet sind, wobei natürlich im Falle des Abluftsiromes der eine Einzelwärmeaustauscher, z.B. der Austauscher 60 und im Falle des Abgasstromes der andere Einzelwärmeaustauscher, z.B. der Austauscher 61 jeweils vorgeschsLtet sind. Mit Hilfe von in geeigneter Weise zugeordneten Bypass-Anordnungen 6? können diese beiden Einzelwärmeaustauscher 60, 61 einzeln oder gemeinsam einschaltbar sein. Wenn der Bypass 67 geschlossen ist, treten die Abgase 66 zunächst in den Austauscher 61 ein und dann über die leitung 68 in den Austauscher 60, von dem aus sie gemäß den Pf eilen 69 weitör-

- 20 -40982^/0581

strömen. Wenn die Bypass-Anordnung geöffnet ist, wird der Einzelwärmeaustauscher 60 umgangen. Die Abgase gehen über 68 sogleich in die Leitung 70 ein. Die Bypass-Anordnung 71 dient dazu, entweder - wenn sie geschlossen ist - die Abluft über, beide Einzelwärmeaustauscher 60, 61 zu zwingen, oder aber - wenn sie geöffnet ist - die Abluft direkt zur Brennkammer 64 gelangen zu lassen. Die Vorrichtung nach Fig. 6 zeichnet sich also dadurch aus, daß nunmehr der Wärmeaustauscher in zwei geteilt ist und beliebig dazwischen auch gereinigte Abgase abgezweigt werLen können, die natürlich in diesem Falle ein wesentlich höheres Temperaturniveau haben. Das wäre z.B. dann vnn Vorteil, wenn man den Strahler 72 mit noch höherer Temperatur beaufschlagen müßte. In Fig. 7 ist das Funktionsschema einer weiteren Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung dargesta.lt. Mit 73 ist die Brennkammer darges1d.lt, 74· ist das Gebläse zum Fördern der Umluft, 75 ist die erste Wärmeaustauscheranordnung, während 76 und 77 zwei Einzelwärmeaustauscher sind, die gemeinsam die zweite Warmeaustauscheranordnung bilden. Die Umluft wird mit Hilfe des als Querstromgebläse ausgebildeten Fördergebläses 74-um die Brennkammeranordnung 73 herum gemäß den Pfeilen 76 geblasen, so daß sie diese Brennkammeranordnung auf ihrem ganzen Umfang umspült und sodann zäsehen den Rohrleitungen 79 der ersten Wärmeaustauscheranordnung 77 hindurchgeblasen wird, gemäß den Pfeilen 80, um von hier

- 21 -409820/0581

BAD. OFUGINAL

aus in die Arbeitsanlage zu gelangen, die nicht weiter dargestellt, ist. Me Jbluft gelangt aus der Arbeitsanlage in die zweite WärmeaustauselieraiiQrdnung, in der sie gemäß den Pfeilen S¹Ia, 81b und 81e geführt wird-, sodann gelangt sie in vorgeheiztem Zustand gemäß Pfeil 81 d in die Brenne kammeranordnung 75» && eter sde verbrannt wird. Die sich, hierbei ergebenden Abgase werden gemäß den Pfeilen 81 e, 81f, 81g, und- 81i abschließenxf durch die zweite Wärmeaustauseiieranordnung Mndurchgefüiirt,: um hierbei' die Abluft z.B.im Segenstrom oder Kreüzstrom vorzuheizen. An~ semießend werden die Abgase in die Eoiirleitungen 79 ^^er ersten ^ä^eaustauscneranordtomg gemäß den Pfeilen'?Λΐα. eingeführt, um. dann in den Schornstein zu gelangen. -Hierwie in den anderen bereits beschriebenen und noch zu · beschreibenden Yariantert hat sieh, als zweckmäßig erwiesen, daß Querstromgebläse mit einem als" lange Walze" ausgebildeten Lauf er auszubilden, dessen' Länge etwa derjenigen der zweckmäßigerweise zylindrischen Brennkammer 73 entspricht,; wobei die Brennkammer und die Gebläsewalze etwa achsparallel verlaufen. Eonst-Euktiv ist bei dieser Ausführungsform fror- ■ sehen, daß die zweite Wärmeausjauseher anordnung aus zwei · miteinander in Verbindung stehenden Partien oder Hälften 76,77 besteht, die parallel und in. Abstand" zueinander' an·^ geordnet sind und zwischen sich die erste Wärmeaustauscher-' anordnung; enthalten» Auch in. diesem\falle, ist, wie weiter unten anhand weiterer Ausfiihrungsbeispiele noch näher bei^:

- 22

schrieben, werden wird, die ?veite wameaustausohereinrichtung mit den beiden sie zwischen sieb enthaltenden Einzelwärmeaustauschem der ersten Wärmeaustauschereinrichtung zu einer kompakten Einheit in Gestalt eines länglichen flachen Prismas mit z.B. rechteckigem Querschnitt zusammengefasst, innerhalb dessen die beiden Einzelwärmeaustauscher verbindende Querkanäle und Verteilerkanäle laufen, wobei das Prisma mit der zweckmäßig etwa achsparallel und in Abstand angeordneten Brennkammer, die z.B. die Gestalt eines KreisiZylinders haben kann, durch Verbindungskanäle verbunden ist, die einerseits in die Brennkammer an deren beiden axialen Enden münden und andererseits die Verbindung zu den Querkanälen bzw. Einzelwärmeaustauschern herstellen. Eine praktische Anwen&ungs- und Ausführungsform des anhand von Fig. 7 geschilderten Prinzips ist in Fig. 8 gezeigt, in der die beiden Einzelwärmeaustauscher der zweiten Wänaeaustauschereinrichtung bei 82, 83 gezeigt sind; während die erste Wärmeaustauschereinrichtung bei 84 dargestellt ist. Die Abluft kommt gemäß Pfeil 85a an und durchströmt den ersten Einzelwärmeaustauscher 82, um sodann in den Kanal 86 gemäß Pfeil 85b zu gelangen. Nachdem die Abluft dann noch den zweiten Einzelwärmeaustauscher 83 durchlaufen hat, gelangt sie zur Brennkammer, die aus dieser austretenden Abgase gelangen in die Rohrleitungen 8? bzw. 88 der beiden Einzelwärmeaustauscher von wo aus sie dann gemäß Pfeil 85c bzw. 85d in die Rohre 84-a der ersten Wäremaustauscheran-

- 23 -409820/0581

Ordnung einströmen. Der in senkrechter Kichtüng von oben

■·-■-:■-■ Ver-

nach unten laufende letzte/bindungsfcanal 89 ist etwa im mittleren Bereich durch, eine Querwand 90 in zwei Hälften getrennt, die gareil s der Hälfte der Rohre der ersten Wärmeaustauscheranordnung zugeordnet sind, die an ihrem anderen Ende in einen abschließenden Verbindungskanal münden. Es ergibt' sich also hierbei, daß die gemäß den Pfeilen 85 c, 85d in die Leitungen 84a einströmende Luft im SammelkaEä. 91 gemäß den Pfeilen 85 nach unten strömt, um sodann in den leitungen 84b der ersten Wärmeaustausctieranordnung im entgegengesetzten Sinne zu strömen und erneut in den-Kanal 89, diesmal jedoch,um in dessen untere Hälfte zu gelangen, von wo sie über das Eohr 92 nach außen gehen können. In diesem JPalle bestfeen, wie bei den bereits beschriebenen Ausfuhrungsformen und wie.bei den weiter unten noch au beschreibenden Ausführungsformen die Wärmeaustauscher zwechäßigerweise aus Bohrregistern mit Turbulenzeinbauten 93» sie werden im Kreuzstromprinzip von den Strömen durchsetzt. Außerdem ist zu erkennen, daß die verschiedenen Wärmeaustauscher 82, 83 und Verteiler- bzw. Querkanäle 86, 89 sowie 84 und 91 nach Art eines schneckenfömgen Gebildes umeinanderherum angeordnet sind, wobei die wärmeren Teile, insbesondere die Teile der zweiten Wärmeaustauscheranordnung außen, und die weniger heißen Teile, insbesondere die Teile der ersten Wärmeaustau.scheranordnung innen angeordnet sind. Zweckmäßigerweise trifft man die

40982Q/0581

Anordnung so, daß die verschiedenen senkrechten Verbindungskanäle an den beiden Stirnseiten des Gehäuses angeordnet sind und an der Grundlage beweglich oder elastisch gelagert sind, z.B. mittels sogenannten PanzerroUeitn 95» 96 oder mittels Kugelauflagen, während die waagrechten Verbindungpunct Verteilerkanäle oben und unten an den Längsseiten des Gehäuses entlang verlaufen. Die beiden Einzelwärmeaustauscher der zweiten Värmeaustauscheranordnung sind als übereinanderliegende, waagrechte, parallele flachprisamtische Kasten ausgebildet, von denen der obere an seinen beiden Enden von den senkrechten Verbindungskanälen 86, 89 von unten her unterstützt wird, während der untere nur an seinem einen Enden mit der Stirnseite mit einem der senkrechten Kanäle verbunden und an seinem anderen Ende frei ist. Dadurch und auch infolge der Tatsache, daß zwischen dem abschließenden senkrechten Verbindungskanal 91der ersten Wärmeaustauscheranordnungj der mit seinem unteren Ende an der Unterlage bei 97 beweglich gelagert ist, und dem senkrechten Verbindungskanälen 86 der zweiten Wärmeaustauscheranordnung ein Zwischenraum vorhanden ist, ergibt sich eine besonders gute Elastizität und Beweglichkeit der gesamten Anlage, die nunmehr auch hohen thermischen Belastungen ausgesetzt werden kann, ohne daß es zu ¥erepannungen usw. kommen kann, Konstruktive Einzelheiten der oben geschilderten Anordnung ergben sich bei Betrachtung der Fig. 9 bis 13·

- 25 -

409820/0581

Hier ist die Brennkammer mit 100 "bezeichnet, 1,01 und sind die Einzelwärmeaustauscher der zweiten Wärmeaustauscheranordnung, 10$ ist die erste Wärmeaustauseheranordnung, es ist zu erkennen, daß die Umluft gemäß den Pfeilen 104a, 10413, 104-c die Brennkammer umspült und dann durch die erste Wärmeaustauscheranordnung zwischen den "beiden Warne austauschern der zweite Wärmeaustauscheranordnung hindurchtritt. 105 ist der Sammelkanal ί durch den die Abluft nach Verlassen der zweiten Wärmeaustauscheranordnung in die Brennkammeranordnung gelangt, 106 ist der Kanal, durch den die Abgase aus der Brennkammer anordnung in die zweite Wärmeaustauscheranordnung gelangt. Die Abluft gelangt durch den Kanal 107 in den unteren Einzelwärmeaustauscher 108, um anschließend über den senkrechten Kanal 109 nach oben zu gelangen, worauf Mn die Abluft den oberen Einzelwärmeaustauscher 110 durchströmt, um von diesem über den Sammelkauä. 105 in die Brennkammer zu gelangen. Die Abgase gelangen über den Kanal 106 in den Ojuerverteiler 101, woraus sie zunächst den oberen Einzelwärmeaustauscher 110 in entgegengesetzter Sichtung durchlaufen, um sodann über den senkrechten Kanal 112 nach unten zu gehen und in den ersten Einzelwärmeaustauscher ii/entgegengesetzter Richtung durchzuströmen, bis sie durch den Eohrstutzen II3 z.B., zum Schornstein abgehen können. Die Abluft wird also über einen Verteilerkanal durch einen der Einzelwärmeaus-

409820/0581 - 26 --

austauscher der ersten Wärmeaustauscheranordnung hindurchgefülirt und dann nach. Durchlaufen eines senkrechten Verbindungskanals durch den anderen Einzelwärmeaustauscher hindurchgeführt, um anschließend über den Sammelkanal in die Brennkammer eingeführt zu werden, aus der die Abgase über einen Querverteilerkanal durch einen der Einzelwärmeaustauscher der zweiten Wärmeaustauscheranordnung und von dort aus über einen weiteren Verteilerkanal durch den anderen Wärmeaustauscher durchgeführt zu werden, um von dort aus über einen letzten Verbindungskanal durch die Bohre der ersten Wärmetauscheranordnung hindurchgeschickt zu werden, die von außen her von dem Umluftstrom nach Passieren der Brennkammer bestrichen werden. Diese Bohre sind bei 114 dargestellt. Auch hier ist die waagrechte Trennwand 115 i^m mittleren Bereich des senkrechten Kanals 116 vorgesehen, auch hier gehen die Abgase durch einen Teil der Bohre 114 in der einen Richtung und sodann diaeh den übrigen Teil der Rohre 114 in der anderen Richtung durch. Die beiden Wärmeaustauscheranordnungen und evlt. auch die Brennkammeranordnung sind in einem Gesamtgehäuse 117 enthalten, wobei zwischen der Wand dieses Gesamtgehäuses und den Gehäusewänden der Wärmeaustauscheranordnungen ein Luftspalt 118 vorhanden ist. Das Abluftgebläse ist in dem Bereich untergebracht, in dem die kleinstmögliche Temperatur vorhanden ist, d.h. die Temperatur derUmluft diese Temperatur ist konstant. Das Gebläse arbeitet mindestens

409820/0581 - 27 -

immer von der Temperatur her im gleichen Arbeitsrhythmus, die Brennkammer hat durch die runde Bauchform jetzt die Möglichkeit auch hohe Luftkräfte aufzunehmen. Um die oben ■ bereits erwähnte Elastizität des gesamten Kompleexes noch zu erhöhen , bestehen die Verbindungskanäle, der Sammelkanal 104 und der Abgaskanal 106 jeweils aus zwei an den miteinander zu verbindenden Teil angebrachten Stutzen 105a, 105b bzw. 106a, 106b, die durch !Compensations- Leitungsabschnitte 115 bzw. 106c beweglich meiteinander verbunden sind, die eine Bewegung der beiden Stutzen gegeneinander in axialer^und/oder radialer Richtung gestatten, z.B. indem sie faltenbalgartig ausgebildet sind - oder wie bei obm in. der Zeichnung dargesieLlten Auiührungsb ei spielaus zwei etwa kegelstumpfförmigen Hälften mit biegsamen, beweglichen Wänden, bestehen, deren etwa gleich große Grundflächen einander zugewandt und miteinande-r verbunden sind. Auch die Bypass-Anordnung 119 enthält eine Rdrleitung, die einen biegsamen elatsichen Abschnitt 120, z.B. in Form eines Faltenbalgs oder eines !Compensators besitzt. Auch dies trägt zur Elastizität der gesamten Anordnung bei. Die Verteilerkanäle bzw. Querkanäle verjüngen sich von einem Ende zum anderen Ende hin, z.B. indem sie etwa dreieckfö rmigen Querschnitt haben, wie bei "21, 122 gezeigt ist, wobei die Aussenwände der Verteilerkanäle bzw. Querkanäle abnehmbar bzw. abschraubbar sein können,₍ damit man die Turbulenzelemente 123 innerhalb der Rohr-

409820Λ0&81 " ²⁸"

leitungen zugänglich machen kann,, Diese Turbulenzäemente sind spiralig ausgebildet,, sie bestehen aus Streifen, die beispielsweise um sich selbst um die Längsachse herum verwunden sind. Zur günstigeren "umlenkung des jeweiligen Stromes von z.B. 90 oder 180° und zu einer besseren Verteilung der strömenden Menge über die Breite des jeweiligen Kanals können auch noch Reihen von parallelen und auf einer Aßhse in Abstand zueinander angeordneten schaufelartigen Umlenkblättern 125 vorgesehen sein, die nach .Art eines Schaufelgitters angeordnet sind.

In Fig. 14-, 15, 16, 17 ist wiederum eine Anlage der hier in Frage stehenden Art gezeigt, die ebenfalls ein Gebläse, eine Brennkammer 120 und eine erste Wärmeaustauscheranordnung 121 sowie eine zweite Wärmeaustauscheranordnung 122 und 123 besitzt. Zwischen diesen beiden ist eine Bypass-Anordnung vorgesehen, Zusätzlich ist noch vorgesehen, daß in dem eigentlichen Wärmeaustauschrohr des Umluftwärmeaustauschers noch ein zweites Bohr vorgesehen ist, wobei die heißen Abgase durch den Zwischenraum zwischen den beiden Bohren hindurchgeschickt werdeiyünd damit einerseits die Wärme an die Umluft abgeben, und andererseits Wärme auch an das Innenrohr mit der aufzuheizenden Abluft abgeben, wobei sich auf diese Weise ein sehr kompakt bauender Wärmeaustauscher ergibt.

- 29 -

409820/0581

« 18 und 19 zeigen schließlich die Anordnung des Erfindungsgegenstandes "bei Backofen. oc~.,<fgl. Auch hier ist ein Gebläse 125, eine Brennkammer 126 und ein Lufterhitzer 127 mit Poppelrohr vorgesehen, die ganze Anordnung ist gleichzeitig eingebaut in einem Trockner 128, der zwei sogenannte Düsenmäulier 129» 150 besitzt, die ein durchlaufendes Förderband 131 bestreichen, auf das über die Büsenmäuler heiße Luft aufgeblasen wird. Bwisehen den IKisenmäulern kann die Luft In den umgebenden Raum ausweichen und von diesem Kaum wird die vom Gebläse angesaugt, da sie zu behandeln ist, weil sie mit irgendwelchen Substanzen wie Lösungsmittel, Aromat usw» beladen Ist« Diese Luft Luft wird durch die Innenroile durch den Austauscher hindurchgeführt, aufgeheizt, durch den Brenner geführt, sodann wird die in das Abgasrohr geführt. Bs ergibt sieh hierbei eine sehr kompakte linheit, in der der Lufterhitzer gleichzeitig Uachver- · brennungsanlage ist» Das Querstromgebläse bringt den Torteil" wit sich, daß die gesamte Breite der Brennkammer gleichmäßig angeblasen wird, daß der Hotor und die Antriebsaggregate sich nicht im Bereich der haß en Luft be- ' finden, aber trotzdem Integiert mit der gesamten Anlage untagetiBtcht werden können.

A09820/0581

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum thermischen Nachverbrennen von oxydierbare Fremdkörper, Flüssigkeitsteilchen oder Gase enthaltender Abluft aus industriellen Arbeitsanlagen, wie Trockenkammern od.dgl., in denen ein Umluftkreislauf erzeugt wird, der heiße Luft enthält, die zum Verrichten der jeweiligen Arbeit in der Arbeitsanlage dient und unter Mitführen von Fremdkörpern und Flüssigkeits- oder Gasteilchen als Abluft die Arbeitsanlage verläßt, bei dem die Abluft nach Verlassen der Arbeitsanlage aus dem Umluftkreislauf entnommen und in eine nachgeschaltete Nachverbrennungsanlage eingeführt wird, in der die in der Abluft enthaltenen Fremdkörper und Flüssigkeits- oder Gasteilchen unter ZuÄhrung von Energie, z.B. mtb Hilfe einer Brenneranlage verbrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man im wesentlichen Energie von ausserhalb des Gesamtsystems nur in der Nachverbrennungsanlage zuführt und daß man die sich bei der Verbrennung in dieser Anlage ergebenden heißen Abgase in die Arbeitsanlage ein- und dem in dieser vorhandenen Umluftkreislauf wieder zuführt, damit sie der in diesem Umluftkreislauf bereits vorhandenen Luft die für das Verrichten der Arbeit erforderliche Energie abgibt, und daß man die sich hierbei ergebende Abluft sodann wieder in der üblichen. Weise in die Hachverbrennungsanlage einführt.

— 2 —

409820/0581

e 22154348

2. Verfahren nach ,Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der heißen Abgase aus der ITachverbrennungsanlage in der üblichen Weise durch den Schornstein abgeführt und ein anderer Teil dem Umluftkreislauf in der Arbeitsanlage wieder zugeführt wird, dem auch Frischluft von ausserhalb des Systems zugeleitet wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Uachverbrennungsanlage der industriellen Arbeitsanlage nachgeschaltet ,ist und einerseits eine Wärmeaustauseheranordnung und andererseits eine Brenneranordnung enthält, durch welche die von der Arbeitsanlage kommende Abluft nach Passieren der Wärmeaustauseheranordnung hindurchgeschickt wird und deren Auslass mit dem Umluftkreislauf in der Arbeitsanlage in Verbindung steht. '

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ton der vom Auslaß der Brenneranordnung zum Umluftkreislauf führenden Leitung eine Zweigldtung abgeht, die · zum Schornstein führt, und in diese Leitung eine Prischluftleitung an einer Stelle mündet, die zweckmäßigeioeise in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Abgang der Zweigleitung liegt. '. -

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An-

spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umluftkreislauf und dem einer Nachverbrennung zu unterziehenden Abluftstrom eine gemeinsame Lufterhitzungsanordnung zugeordnet ist,.die einerseits im Umluftkreislauf liegt und andererseits von der Abluft durchstij mt wird, wobei ein Teil der aus der Lufterhitzungsanordnung austretenden Abgase durch den Schornstein abgeführt und ein anderer Teil in den Umluftkreislauf zurückgeführt wird.

6o Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Brennkammeranordnung enthält, die einerseits von der aus der Arbeitsanlage austretenden und z.B. von einem sogenannten Umluftgebläse in der Bewegung unterstützten Abluft durchströmt und andererseits vom Umluftstrom bespült wird, und daß der Brennkammeranordnung zwei Wärmeaustauscheranordnungen zugeordnet sind, von denen die erste in Strömungsrichtung des Umluftströmes gesehen der Brennkammeranordnung nachgeschaltet ist und vom Umluftstrom durchsetzt wird und die zweite in Strömungsrichtung der Abluft gesehen der Brennkammeranordnung vorgeschaltet ist und einerseits von der Abluft und andererseits von den aus der Brennkammeranordnung austretenden Abgasen durchsetzt wird.

7o Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft nach 4m Austritt aus der Arbeitsanlage in der zweiten Wärmeaustauscheranordnung vorgewärmt und anschließend

409820/0581 " ⁴ "

durch die Brorenic armorer ano rdnung hindurchgeführt wird j .daß die aus äer Brennkagaaeranordiiang austrtenden Abgase durch die zweite Wärmeaustauseheranordnung Mndurchgefulife werden, um hierbei die aus der Arbeitsanlage frisch ankommende Abluft varzuwärömen» und daß schließlich die Abgase nach dem Verlassen der zweiten Wärmeaustauscheranordnung der ersten Wärmeaustauscheranordnung zugeführt werden, in der sie den Umluft strom aufheizen·

8. Vorrichtung nach Anspruda 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet,

das Gehäuse der

daß äie/zweitenWärmeaustauscheranordnung vom Umluftstrom umspült und gekühlt wirdp "

9· Vorrichtung natch einem der Ansprüche 5 "bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine dritte Wärmeaustauscheranordnung besitzt, die in Sträaingsrichtung der Abgase gesehen der ersten Wärmeaustauscheranordnung nachgesehaltet ist und in der die Abgase die neu. hinzukommende !Frischluft vorwärmen.

10p Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 "bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß im Umluft strom, noch ein Fördergebläse angeordnet ist. -

11, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 t>is 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Unterstützen des Abluftstromes aus der Arbeitsanlage heraus ein Gebläse, z.Bc, ein Sauggebläse

409820/0581 - 5 - . "

vorgesehen ist, das' in der jkrbeitsanlage einen Unterdrück erzeugt und das gleichzeitig dazu dient, den Bruckverlust in der Bremskammeranordnung und den Wärmeaustauscheran-» Ordnungen zu überwinden und auszugleichen,

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftstrom, der Abgasstrom und der Umluftstrom ausserhalb der Arbeitsanlage vollständig voneinander getrennte Kreisläufe durchlaufen und nur im Bereich der Brennkammer-anordnung und der ersten und der zweiten Wärmeaustauscheranordnung aneinander vorbeiströmen.

13o Vorrichtung nach einem der Ansprühe 5 bis 12_t dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammeranordnung ,die erste Warmeaustauscheranordnung und die zweite Wärme aus taue eher anordnung sowie evtl. das im Umluftstrom angeordnete Gebläse zu einer

ein

sogenannten Kompaktheit zusammengefasst sind, die in den Umluftstrom eingesetzt ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wärmeaustauscheranordnung bo ausgelegt ist, daßjfeei voller Beaufschlagung die Energiemenge, & e innerhalb der Brenitemmer zur Verbrennung freigegeben wird, gerade der Mindestleistung entspricht» welche die Umluft benötigt, zuzüglich der geringstmöglichen Abgasverluste.

15o Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5bis 14_f dadurch

409820/0581

-ar- . ■'.. ■

gekennzeichnet, daß im Abluft system eine Bypass-Anordnung zur Regelung der Wärmeabfuhr an die Umluft "bei konstanter Brennkammertemperatur vorgesehen ist«,

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Wärmeaustauscheranordnung eine in die Abluftführung eingeschaltete Bypass-Anordnung zugeordnet ist, mit deren Hilfe der von der Arbeitsanlage kommende Abluftstrom ganz oder teilweise von der zweiten Wänaeaustauscheranordnung weggeleitet und unmittelbar der Brennkammeranordnung zugeführt wird.

17· Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Bypass-Anordnung bei konstanter Brennkammer-Tempecatur die vom Abgasstrom dem Umluftstrom mitgeteilte Energiemenge innerhalb "eines großen Bereichs regelbar ist, der z.B. der Größe der zweiten Wärmeaustauscheranordnung entspricht.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis17» dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Energie, die in der Arbeitsanlage benötigt wird, in der Kachverbrennungsanlage freigegeben wird. _s

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß d$r NachverbrennungsaustaUscher (zweite Wärmeaustauscheranordnung) entsprechend dem minimalen Wäremebedarf des Umluftwärmeaustauschers (erste Wärmeaustauscher-

409820/0581

— 7 —

anordnung) ausgelegt ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer der Brennkammeranordnung

Isolationsschicht z.B. einer innen mit einer/keramischen Masse ausgekleidet ist, damit im Bereich der Brennkammer möglichst wenig Energie an den Umluft strom abgegeben wird_o

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher der ersten - Wärmeaustauscheranordnung mit Turbulenzelementen ausgestattete Leitungen aufweist und nur eine sehr geringe Masse besitzt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 21, dadurch

gekennzeichnet, daß die Brennkammeranordnung und die Verschiedenen

in
Wärmeaustauscheranordnungen/einem Gehäuse enthalten sind, das

nach aussen hin isoliert ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung des Abgasstromes gesehen der zweiten Wärmeaustauscheranordnung eine vorzugsweise innerhalb der Arbeitsanlage angeordnete Stehleranordnung, z.B. eine ßuHhltasche nachgescheitet ist, die einlaßpeitig mit der zweiten Wärmeaustauscheranordnung zur Aufnahme der aus dieser austretenden Abgase und auslaßseitig mit der ersten Wärmeaustauscheranordnung in Verbindung steht·

409820/0W1 ■- 8 -

24» VorrichtungnachAnspruch2J, dadurch gekemzeichnet, daß der SträMeranordnung» z.B_o der Strahltasehe eine Bypäss-Anordnung zugeordnet ist j mit deren Hilfe die von der zweiten itfairaeaustauseheranördnTKig ankommenden -Abgase über eine Umgehungsleitung an der Strahleranordnung vörbeigeleitet und unmittelbar zur ersteri WärmeaiiBtauscneranordnung weitergleitet werden.

25- Torriciittuig nacii Irtsprucii 23 oder 24jdadurch gekennzeiclmet j daß dem Jmsgaiig der Steueranordnung "bzw. der ' IJEmgenungsleitTing.eine BOTass-Jnordniing ztigeordnet ist, mit deren Hilfe diö aus der Stranieranordnuiig öder in der tim·^ genungsleitüng ankönmeiideil Abgase art der ersten \förmBaustauscneranprdnimg inSi ehtüng zum Scnörnstein Ma vorbeigeleitet werden_o

26. Vorricntung ns^cn einem der Ansprüche 9 "bis 25» dadurcii gekennzeichnet j daß von der die Frischluft zuführenden Leitung eine Zweigleitung abgeht $ die direkt und auf kurzem Wege in den TJmluftkreislaüf mündet.

27· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 26 j dadurch gekennzeichnet, daß die zweite \förmeaiistaus6h^räiMrdnting aus aswei. sowohl in Sichtung des vt>n der Arbeitsah-iöge kommenden Äbiufi;strömes als auch in Eichttaig des von der Srennkinmieranördnung kömmenden Aiigässtromes in fieihe Üntereinanderge-

40 9 3 20/0581 - 9 -

schalteten Einzelwärmeaustauscbern "bestellt, die Mit Hilfe von in geeigneter Weiße zugeordneten B^ass^Anordiitingen einzeln oder gemeinsam einschaltbai sind·

28* Vorrichtung nach Anspruch 27» dadurch gekennzelefane't| daß die von der Arbeitsanlage ankommende Abluft zuiiaenBt in den ersten Einzelwärmeaustauscher der zweiten. Wärmeaustauscheranordnung eintritt und von diesem zum zweiten Einzelwärmeaustauscher zu gelangen kann, von dem aus sie zur BrennkaiBBteranordnung fließt und daß die von diesen letzteren kommenden Abgase zunächst in den zweiten EinzelwärÄeaüstauscher und nach diesem in den ersten EinzeiwäÄeaus'tiiißcner eintreten, von dem aus sie in Sichtung zur erileii teriaeöustaußcheranordnung bzw* zur Strahlerianordnun|f fließen*

29e Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß dem Austritt für die Abgase aus dem zweiten Einzelwärmeaustauscher eine Bypass-Anordnung nachgeschaltet ist, bei deren öffnung der Abgasstrom an dem ersten Einzelwärmeaustauscher forbeigeleitet wird_o

30* Vorrichtung nach einem der Anejprtiche 6 bis 29 § dadurch gekennzeichnet, daß die Umluft mit Hilfe eines als Querstromgebläse ausgebildeten IBrdfergeMäBis um die Brennkammeranordnung herumgebläsen wird, so daß sie diese auf ihrem

4098 20/0 581

*■] '- H

ganzen Umfang umspült, daß die Umluft sodann zwischen den Rohrleitungen der ersten Wärmetauscheranordnung hindurchgeblasen wird, um von hieajeus in die Arbeitsanlage zu gelangen, daß die Abluft aus der Arbeitsanlage in die zweite Wärmeaustauscheranordnung eingeführt und sodann in vorgeheiztem Zustand in die Brennkammeranordnung geschickt und in dieser verbrennt wird, daß die Abgase anschließend durch die zweite Wärmeaustauscheranordnung hindurchgeführt werden, um hierbei die Abluft z.B. im Gegenstrom oder Kreuzstrom vorzuheizen, und von hier aus in die Rohrleitungen der ersten Wärmeaustauscherapordnung eingeführt werden, um dann in den Schornstein zu gelangen.

31» Vorrichtung nach Jinspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Querstromgebläse einen als lange Walze ausgebildeten Läufer hat, dessen Länge etwa derjenigen der zweckmäßjgerweise zylindrischen Brennkammer entspricht, wobei die Brennkammer und die Gebläsewalze etwa achsparallel verlaufen.

32. Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 31» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wärmeaustauscheranordnung aus zwei miteinander in Verbindung stehenden Partien oder Hälften besteht, die parallel und ii Abstand zueinander angeordnet sind und zwischen sich die erste Wärmeaustauscheranordnung enthalten.

-11 -

409820/0581

33· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 "biß gekennzeichnet, daß die zweite

Und die "beiden diese zwischen sich eiithalt#n4.&n , austauscher der ersten Wärmeaustay.schereinl'icli'fctiiig üil kompakten Einheit in Gestalt eines länglichen flachen mit ZoB. rechteckigem Querschnitt zusammengeiößt eiftd« innerhalb dessen die beiden Einzelwärffieauötauöchea? verbindend© Qiierkanäle und Verteilerkanäle verlaufen und daß mit del* zweckmäßig etwa achsparallel und in Abstand aHgeör&a.et#Q Bi*etin-* kammer , die ζ*Β· die Gestalt eines Kr#ißzylindfe2?s haben kmm.% durch Verbindungskanäle verbunden Ißt, die einerseits in die Brennkammern an derei^fceideri axialen Enden münden und andererseits die Verkipdwg ζυ den Querkanälen bzw« !EinzeiträrÄöitts-« tauscherti herstellen_o

3^-· Vorrichtung nach einem der Ansprüche i? biß 33« dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscher aus Rohrregistern mit Eurbulenzeinbauten bestehen und im EAlS,etrümpfifissip..von den Strömen durchsetzt werden·

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 oder ψ±^ dft" durch gekennzeichnet ,daß die verschiedenen Wtaieaiiit aiii eher und Verteiler- bzw· Querkanäle nach Art eines schneckenförmigen Gebildes ineinanderlaufend umeinander herum angeordnet sind·

36* Vorrichtung nach Inspruch 35, dadurch g#kentizeicMet_#

409820/0511

daß die wärmeren IeIIe₅ insbesondere die IDeile der zweiten Wämeaustauscheranordnung äussen -und die weniger heißen Teile, insbesondere die Teile der 1. Wärmeaustauscheranordnung innen angeordnet sind.

37· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 "bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die-Abluft über einen Verteilerkanäl durch einen der Einzelwärmeaustauscher der ersten Wärme austauseheranordnun g hindurchgeführt und dann nach Durchlaufen eines senkrechten Verbindungskanals durch den anderen Einzelwärmeaustauscher der ersten Wärmeaustauscheranordnung hindurchgeführt wird, um anschließend über einen Sammelkanal in die Brennkammer eingeführt zu werden, aus der die Abgase über einen Querverteilerkanal durch einen der Einzelwärmeaustauscher der zweiten Wärmeaustauscheranordnung und von dort aus über einen weiteren Verteilerkanal durch den anderen Wärmeaustauscher hinduaöigeführt werden, um von dort aus über einen letzten Verbindungskanal durch die Rohre der ersten Wärmeaustauscheranordnung hindurchgeschickt zu werden, die von aus sen her von dem Umluft strom nach Passieren der Brennkammer bestrichen wa*den_o

38. Vorrichtung nach Anspruch 37» dadurch gekennzeichnet, daß der in senkrechter Richtung von oben nach unten laufende letzte Verbindungskanal etwa im mittleren Bereich durch

- 13 409820/0581

eine Querwand in zwei Hälften getrennt wird, die jeweils der Hälfte der Rohre der ersten Wärmeaustauscheranordnung zugeordnet sind, die an ihrem anderen Ende in einen abschließenden Verbindungskanal münden.

39- Vorrichtung nach einem der Anspräche 33 bis 38» dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer hinter der zweiten Wärmeaustauscheranordnung vorgesehen ist.

40. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umluftkreislauf und dem einer Nachverbrennung zu mrterziehenden Abluftstrom eine gemeinsame Lufterhitzungsanordnung zugeordnet ist, die einerseits im Umluftkreislauf liegt und andererseits von der Abluft durchströmt wird, wobei ein in einem Teil des Austauschersystems die Abluft vorgeheizt, in der Brennkammer ausgebrannt in einem anderen Teil des Austauschers abgekühlt wird und anschließend als gereinigtes Abgas oder Eeingas durch den Schornstein abgeführt wird.

41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen senkrechten Verbindungskanäle an den beiden Stirnseiten des Gehäuses angeordnet sind und an der Grundlage beweglich oder elastisch gelagert sind, z.B. mittels einer Kugelauflage oder einer sogenannten Panzerrolle, während die waagerechten Verbindungs-

409820/0 581

- 14 -

und- Verteilerkanäle oben und unten aii den Längsseiten dgs Gehäuses entlang verlaufen^

42* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 41 _i dadurch gekennzeichnet, daß die beiden EinzelwäiMeäustaüsöher der zweiten Wärmeatistauscherahordhüng als ulsefeiliander*· liegende waagerechte_t parallele flachprismatiöche Eästen ausgebildet sind» von denen der obere an seinen beiden Enden voii senkrechten Yerbindungskanälen von unten her unter stützt wird, wahrend der untere nur an sein§m einen Ende mit der Stirnseite mit einem der senkrechten Kanäle verbunden und an seinem anderen Ende frei ist.

Vorrichtung nach erinova der Ansprüche 35 "bis 42$ dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem abschließenden senkrechten Verbindungskanal der ersten WärmeaustätLsCheränördnüngi der mit seinem unteren Ende an einer Unterlagen elastisch-beweglich gelagert ist und den senkrechten Verbindungskanälen der zweiten WärmeaUstauscheranordnung ein Zwischenraum vorhanden ist.

44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 his 43$ dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wärmeaustauscheranordnüngen und evtl. auch die Brennkammeranordnung in einem Gesamtgehäuse enthalten sind, zwischen dessen Wand und den öehäuse

·- 15 -

BAD ORIGINAL

wänden der Wärmeaustauscheranordnung ein Luftspalt vorhanden ist.

45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle jeweils aus zwei an· den miteinander zu verbindenden Teilen angebrachten Stutzen bestehen, die duch Kompeneations-Leistungsabschnitte miteinander verbunden sind, die eine Bewegung der beiden Stutzen gegeneinander in axialer und/oder radialer Richtung gestatten, z.B. indem sie faltenbalgartig ausgebildet sind oder aus zwei etwa kegelstumpfförmigen Hälften mit biegsamen, beweglichen Wänden bestehen, deren etwa gleich große Grundflächen einander zugewandt und miteinander verbunden sind.

46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 lais 4-5» da~ durch gekennzeichnet, daß die Verteilerkanäle bzw. Querkanäle sich von einem zum anderen Ende hin verjüngen, z.B. indem sie etwa dreieckförmigen Querschnitt haben.

47· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 35t dadurch gekennzeichnet, daß die Aussenwände der Verteilerkanäle bzw. Querkanäle abnehmbar, z.B. abschraubbar sind·

48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bie 47t dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrleitungen in den ver-

409820/0581

schiedenen Wärmeaustauschern z.B. spiralig verlaufende !Turbulenzelemente, vorzugsweise in sich selbst um die Längsachse herum verwundene Streifen οd«,dgl. enthalten

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 Ms 48, dadurch gekennzeichnet, daß de Querkanäle bzw. "Verteileiösnäle Reihen von parallelen und auf einer Achse in Abstand zueinander angeordneten schaufelartigen Umlenkblättern enthalten, die eine günstigere Umlenkung des geweiligen Stromes z.B. um 90° oder 180° sowie eine bessere Verteilung der strömenden Menge über die Breite des jeweiligen Kanals bewirken.

50. Vorrichtung nach einem+der Ansprüche 31 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Anordnung eine Rohrleitung enthält, die einen biegsamen elastischen -Abschnitt, z.B.· in Form eines Faltenbalg© oder eines Kompensators besitzt.

51. Vorrichtung .nach einem der .Ansprüche 5bis 50» dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen der ersten Wärmeaustauscheranordnung jeweils aus zwei konzentrischen Rohren bestehen, wobei die Abgase den Zwischenraum zwischen den Rohren durchfließen und hierbei einerseits die die Rohre von aussen bespülende Umluft und andererseits die die Innenrohre durchströmende Abluft erwärmen.

409820/0581