DE2343495A1 - Vorrichtung zur reinigung von abgasen durch nachverbrennung - Google Patents

Description

WERNER & PFLEIDERER Stgt.-Feuerbach,

16. August 1973 Pat.-Es/Hl PE 7316

Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen

durch Nachverbrennung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen durch Nachverbrennung in einer Reaktionskammer welcher ein Wärmetauscher zur Aufheizung der zu reinigenden durch die gereinigten Abgase vorgeordnet ist.

Die Beseitigung von Schadstoffen der Abluft aus Industrieanlagen erfolgt vielfach durch thermische Nachverbrennung, teils unter Zuhilfenahme von Katalysatoren. Dabei werden zur Aufheizung der ungereinigten Abluftmengen für die Nachverbrennung hohe Wärmeenergiemengen benötigt. Um einen Teil dieser Energiemengen aus der gereinigten Abluft in den Verbrennungsprozess zurückzuführen, d.h. zur Aufheizung der noch ungereinigten Abluft zu verwenden, erfolgt bei derartigen Anlagen eine Ausleitung der gereinigten Abluft hoher Temperatur durch einen oder mehrere zugleich von der ungereinigten Abluft durchströmten Wärmetauscher.

Bei den bisher bekannten Vorrichtungen zur Reinigung von

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Abgasen durch Nachverbrennung sind entweder Röhrenwärmetauscher oder Plattenwärmetauscher eingesetzt. Röhrenwärmetauscher gestalten sich in der Konstruktion und in der Herstellung sehr aufwendig, sie erweisen sich außerdem besonders anfällig gegen eine Zerstörung durch Wärmedehnungen. Um eine ausreichende Wärmerückführung bei der Nachverbrennung von Abluft zu erzielen, haben derartige Wärmetauscher einen großen Raumbedarf. Eine Integration in das die Reaktion ska iriner umschließende Gehäuse ist daher nicht möglich. Auch Pia ttenv/ärmetauscher erlauben aufgrund ihrer bei ausreichender Wärmerückführung umfangreichen Bauweise keine Einbeziehung in das Gehäuse der Reaktionskammer, sondern sind getrennt angeordnet und ebenfalls nur durch Rohrleitungen mit dieser verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher vorzusehen, dessen Raumausdehnung und besondere Anordnung eine Integration in das Gehäuse der Reaktionskammer bei hoher Austauschleistung ermöglicht.

Gemäß der Erfindung ist dies dadurch erreicht, daß der Wärme tauscher aus mehreren geschlossenen, mit einem Vlärmeträgermedium gefüllten Wärmerohren gebildet ist, die zueinander parallel und quer zur Durchflußrichtung der Abgase in der Zuführungs- und Ableitung zur Reaktionskammer angeordnet sind und den Querschnitt der zueinander unmittelbar benachbart geführten Abgasleitungen durchdringen.

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Die Anwendungen Wärmerohren als Wärmetauscher zur Rückführung der Abwärme von Abgasen in Nachverbrennungseinrichtungen in der gekennzeichneten Weise erlaubt aufgrund des räumlich geringen Bauaufwandes eine Integration der erfotderliehen Wärmetauscheinrichtung in das Gehäuse dieser Nachverbrennungsainrichtungen bei optimalem Wärmeaustausch. Dabei hat sich gezeigt, daß der Einsatz von Wärmerohren für den Wärmeaustausch auch großer Ubertragungsleistungen in Hachverbrennungsanlagen bei Temperaturen über 5oo C wie sie meist gegeben sind besonders wirtschaftlich ist. Auch die bei Einsatz von Wärmerohren erzielbare hohe Wärmestromdichte in der Trennwand zwischen den Abgasen ermöglicht eine Verbesserung der Gesamtwärmebilanz.

Die parallele und unmittelbar benachbarte Führung der Abgasströme gewährleistet darüber hinaus einen geringen Wärmeverlust. Die Ubertragungsleistung eines Wärmerohres ist entsprechend seiner umspülbaren Oberfläche konstruktiv einfach festlegbar. Die Wärmerohre können für den laufenden Bedarf an Neuanlagen in großen Stückzahlen gefertigt und auf Vorrat gehalten werden. Da der gereinigte und als Heizgasstrom für die ungereinigte Abluft dienende Abgasstrom eine nahezu konstante Temperatur von ca. 7oo° C hat, läßt sich auf einfache Weise für verschiedene Nachverbrennungsanlagen die erforderliche Anzahl von Wärmerohren ermitteln.

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Die in den weiteren Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale und deren Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des näheren dargelegt.

In der Zeichnung ist scheiratisch ein Querschnitt einer Nachverbrennungsvorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Das Gehäuse 1 der dargestellten Nachverbrennungseinrichtung umfaßt zunächst die Reaktionskammer 2 und den Brenner 3. Die Zuführung der ungereinigten Abgase über die Brenneinrichtung zur Reaktionskammer erfolgt über die Zuführungsleitung 4, die Abführung der gereinigten Abgase über die Leitung 5. Beide Abgasleitungen sind eingangs im Gehäuse direkt nebeneinander angeordnet und von einer in Abhängigkeit der erforderlichen Wärmeübertragungslei£tting bestimmbaren Anzahl von Wärmerohren 6 durchdrungen. Die Anordnung der VTärmerohre ist so getroffen, daß sie in der Trennwand 7 beider Abgasleitungen freitragend angeflanscht sind, so daß sie mit ihren Rohrhälften jeweils in den Strömungsbereich der Abgase hineinragen. Die Wärmerohre können sich so zum Zwecke freier Wärmedehnung nach beiden Seiten beliebig ausdehnen.

Die im Gehäuse angeordneten Wärmerohre sind leicht zugänglich und auch zu Reinigungszwecken leicht austauschbar. Dies ist in Bezug auf gleichbleibende übertragunqsleistungen von erheblichem Vorteil.

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Als weiterer besonderer Vorteil der vorgeschlagenen Anordnung von Wärmerohren in Nachverbrennungseinrichtungen ist der relativ geringe Druckverlust der Abluftströme bei der Umströmung der Wärmerohre hervorzuheben, der bei den sonst gebräuchlichen Röhren- bzw. Plattenwärmetauschern stets nachteilig groß war. Die einzelnen in ihrem Aufbau bekannten Wärmerohre bestehen aus geschlossenen zylinderförmigen und mit einem Wärmeträgermedium teilweise gefüllten Rohren, deren Oberfläche zur besseren Wärmeabgabe durch eine Verrippung vergrößert sein kann. Als Wärmeträgermedium können je nach Temperaturniveau ein besonderes Wärmeträgeröl, oder auch flüssiges Natrium oder Kalium Verwendung finden. Am Rohrinnenmantel der Wärmerohre befindet sich zumeist ein Drahtgeflecht zur gleichmäßigen Verteilung der Wärme an die Rohroberfläche durch Kapillarwirkung. Dabei können die Wärmerohre in ihrer Einbaulage geneigt sein, so daß eine gezielte Rückführung des Trägermediums zur Wärmeübergabestelle unter Einwirkung der Schwerkraft erfolgt. An der Wärmeübergabestelle, das ist in der Schemazeichnung die rechte Wärmerohrhalfte, erfolgt eine Aufheizung und Verdampfung des Trägermediums. Das dampfförmige Trägermedium strömt im Kern des Wärmerohres zur Wärmesenke, das ist die linke Wärmerohrhalfte der Schema zeichnung. Hier erfolgt die Abkühlung des Trägermediums durch Wärmeabgabe und anschließend dessen Rücklauf.

509813/099 Patentansprüche -

Claims (3)

WERNER & PFLEIDERER .Λ% Stgt.-Feuerbach, 16. August 1973 Pat.-Es/Hl PE 7316 Patentansprüche ■ ^

1. Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen durch Nachverbrennung in einer Reaktionskairaner welcher ein Wärmetauscher zur Aufheizung der zu reinigenden durch die gereinigten Abgase vorgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher aus mehreren geschlossenen, mit einem Wärmeträgermedium gefüllten Wärmerohren (16) gebildet ist, die zueinander parallel und quer zur Durchflußrichtung der Abgase in der Zuführungs- und Ableitung (4,5) zur Reaktionskammer (2) angeordnet sind und den Querschnitt der zueinander unmittelbar benachbart geführten Abgasleitungen durchdringen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (6) innerhalb eines die Reaktionskammer (2) und deren Abgasleitungen (4,5) umschließenden Gehäuses (1) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (6) an der zwischen den Abgasleitungen (4,5) sich befindlichen Trennwand (7) freitragend befestigt sind.

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