DE2601181C2

DE2601181C2 - Device for the thermal cleaning treatment of an exhaust gas

Info

Publication number: DE2601181C2
Application number: DE19762601181
Authority: DE
Inventors: James H. Maywood N.J. Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-01-14
Filing date: 1976-01-14
Publication date: 1985-02-07
Also published as: DE2601181A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Ai l.The invention relates to a device of the Ai l mentioned in the preamble of claim 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 38 70 474, insbesondere Fig. 4 und 5) sind zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete Wärmetauscherbetten vorgesehen, zwischen denen eine Reinigungsbrennkammer angeordnet ist. Die Wärmetauscherbetten weisen auf ihren von der Brennkammer abgewandten Enden Leitungsanschlüsse auf, die mit einem Mehrwegeventil verbunden sind, das die Strömung von Rohgas entweder in das erste Wärmetauscherbett, von da aus in die Brennkammer und von dieser aus gereinigt durch das zweite Wärmetauscherbett bis zu einem Auslaß oder umgekehrt die Strömung des Rohgases in das zweite Wärmetauscherbett, von diesem aus in die Brennkammer und von dieser aus gereinigt durch das erste Wärmetauscherbett hindurch zu einem Auslaß steuert. Weiterhin sind Einrichtungen vorgesehen, die eine wahlweise Beaufschlagung von Wärmetauscherbetten mit einer Spülströmung ermöglichen. Aufgrund der Verwendung von zwei hintereinander angeordneten Wärmetauscherbetten ergeben sich insbesondere bei Anlagen mit großer Leistung sehr lange Rohrleitungen, die für die Verbindung der Wärmetauscherbetten mit dem Mehrwegeventil erforderlich sind, was zu Isolationsproblemen und zu einem erhöhten Strömungswiderstand führt. Durch die Verwendung von zwei Wärmetauscherbetten ist es bei Verwendung einer Spülströmung erforderlich, den Betrieb der Vorrichtung zu unterbrechen und es ist weiterhin nicht möglich, die einzelnen Wärmetauscherbetten in unterschiedlichem Ausmaß aufzuheizen oder abzukühlen, wenn dies aufgrund irgendwelcher Betriebsparameter wünschenswert ist. Die bekannte Vorrichtung weist daher nur eine sehr geringe Betriebsflexibilität auf.In a known device of this type (US-PS 38 70 474, especially FIGS. 4 and 5) are two in the longitudinal direction heat exchanger beds arranged one behind the other are provided, between which a cleaning combustion chamber is arranged. The heat exchanger beds have line connections on their ends facing away from the combustion chamber, which are connected to a multi-way valve are connected that the flow of raw gas either in the first heat exchanger bed, from there from into the combustion chamber and cleaned from this through the second heat exchanger bed to an outlet or, conversely, the flow of the raw gas into the second heat exchanger bed, from there into the Combustion chamber and cleaned from this through the first heat exchanger bed to an outlet controls. Furthermore, devices are provided that allow the optional application of heat exchanger beds enable with a flushing flow. Due to the use of two arranged one behind the other Heat exchanger beds result in very long pipelines, especially in systems with high output, which are required for connecting the heat exchanger beds to the multi-way valve, which leads to insulation problems and leads to an increased flow resistance. By using two heat exchanger beds it is necessary when using a purge flow to interrupt the operation of the device and it is still not possible to use the individual heat exchanger beds to a different extent heat up or cool down if this is desirable due to some operating parameters. The known device therefore has only a very low level of operational flexibility.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung zur thermischen Reinigungsbehandlung von Abgasen bekannt (US-PS 34 04 965), bei der die Wärmetauscherbetten um eine horizontale Achse herum in einer Revolveranordnung angeordnet sind. Diese bekannte Vorrichtung weist zwar mehr als zwei Wärmetauscherbetten auf. doch ist die Konstruktion aufgrund der erforderlichen sich bewegenden Teile sehr kompliziert, so daß eine derartigeThere is also a device for thermal cleaning treatment of exhaust gases known (US-PS 34 04 965), in which the heat exchanger beds are arranged around a horizontal axis in a turret arrangement are arranged. This known device has more than two heat exchanger beds. It still is the construction due to the required moving parts very complicated, so that such

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Vorrichtung nur für relativ kleine Anlagen geeignet ist, weil anderenfalls die zu bewegenden Massen zu groß wurden. Bei dieser bekannten Vorrichtung können weiterhin nur jeweils zwei diametral gegf nüberliegende Wärmetauscherbetten als Einlaß- und Auslaß-Wärmetauscherbett verwendet werden, so daß sich ebenfalls eine geringe Betriebsflexibilität ergibt und es ist weiterhin nicht vorgesehen, durch eine Spülströmung das Austreten von ungereinigtem Rohgas an die Atmosphäre zu verhindern.Device is only suitable for relatively small systems, because otherwise the masses to be moved would be too large. In this known device can continue only two diametrically opposite heat exchanger beds each as inlet and outlet heat exchanger bed can be used, so that there is also little operational flexibility, and it still is there is no provision for uncleaned raw gas to escape into the atmosphere through a flushing flow impede.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau einen hohen Wirkungsgrad und eine große Betriebsflexibilität aufweist.The invention is based on the object of a device to create the type mentioned, which with a simple structure, a high efficiency and a has great operational flexibility.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the invention emerge from the subclaims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt bei einfachem Aufbau ohne bewegte Teile eine hohe Leistung, da durchgehend relativ große Querschnitte und relativ kurze Leitungslängen verwendet werden können. Durch den Fortfall von Mehrwegventilanordnungen ist eine unabhängige Steuerung des Betriebs der einzelnen Wärmetauscherbetten möglich, so daß sich eine hohe Betriebsflexibilität ergibt, die beispielsweise die Verwendung einer Spülströmung ohne Unterbrechung des Betriebes der Vorrichtung ermöglicht Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen hohen Wärmerückgewinnungswirkungsgrad auf, da ein Wärmetauschc/bett, das als Au^ritts-Wärmetauscherbett verwendet wurde, unmittelbar anschließend als Eintrittswärmetauscherbett verwendet werden kann, wobei es weiterhin möglich ist. ein Austritts-Wärmetauscherbett während zweier aufeinanderfolgender Betriebsphasen als Austritts-Wärmetauscherbett zu verwenden, so daß sich selbst bei geringem Rohgasdurchsatz und niedrigen Temperaturen eine ausreichende Aufheizung der Wärmetauscherbetten ergibt.The device according to the invention results in high performance with a simple structure without moving parts, since relatively large cross-sections and relatively short cable lengths can be used throughout. The omission of multi-way valve arrangements means that the operation of each is independent Heat exchanger beds possible, so that there is a high operational flexibility, for example the use a flushing flow without interrupting the operation of the device enables the inventive Device has a high heat recovery efficiency, since a heat exchange bed, which was used as an Au ^ ritts heat exchanger bed, immediately afterwards as an inlet heat exchanger bed can be used, although it is still possible. an exit heat exchanger bed during two successive operating phases as an outlet heat exchanger bed to use, so that even with low raw gas throughput and low temperatures sufficient heating of the heat exchanger beds results.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist großflächige Verbindungen zwischen der Brennkammer und den Wärmetauscherbetten einerseits und den Wärmetauscherbetten und den an diese angrenzenden Strömungskanälen andererseits auf, die mit den Eintritts- und Austritts-Leitungen in Verbindung stehen.The inventive device has large connections between the combustion chamber and the Heat exchanger beds on the one hand and the heat exchanger beds and the flow channels adjoining them on the other hand, with the inlet and outlet lines stay in contact.

Die hierdurch erzielten geringen Strömungswiderstände können noch weiter dadurch verringert werden, daß die einzelnen Eintritts- und Austritts-Leitungen durch Ringleitungen miteinander verbunden sind.The low flow resistances achieved in this way can be further reduced by that the individual inlet and outlet lines are connected to one another by ring lines.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigtEmbodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. In the drawing shows

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Vorrichtung,F i g. 1 shows a plan view of an embodiment of the device,

F i g. 2 eine vergrößerte perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1.F i g. FIG. 2 is an enlarged perspective and partially sectioned view of part of the device according to FIG Fig. 1.

F i g. 3 eine Schnittansicht der Vorrichtung im Schnitt längs der Linie 3-3 nach F i g. 2,F i g. 3 shows a sectional view of the device in section along the line 3-3 according to FIG. 2,

Fig.4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines typischen Wärmetauscherelementes der Wärmetuuscherpackungen, 4 is an enlarged perspective view of a typical heat exchanger element of the heat exchanger packs,

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung. F i g. 5 shows a further embodiment of the device.

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung zur thermischen Reinigungsbehandlunjj eines Abgases ist insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Vorrichtung weist drei mit 12,13,14 bezeichnete Wärmetauscherbetten auf, die mit aus Keramik bestehenden Wärmetauscherelementen 11 gefüllt sind Diese drei Wärmetauscherbetten 12,13,14 sind unter im wesentlichen g'ieichen Winkelabständen um den Umfang einer Hochtemperatur-Reinigungs'Brennkammer 30 herum angeordnet.The in the F i g. 1 to 3 illustrated embodiment the device for thermal cleaning treatment of an exhaust gas is denoted by 10 as a whole. The device has three heat exchanger beds labeled 12, 13, 14 which are filled with heat exchanger elements 11 made of ceramic These three Heat exchanger beds 12,13,14 are essentially below equal angular distances around the circumference of a high-temperature cleaning combustion chamber 30 arranged.

Den Wärmetauscherbetten werden beispielsweise aus Industrieverfahren stammende Abgase als Rohgase durch einen Einlaß 16 zugeführt Dieser Einlaß ist mit einer Eingangssammelleitung 18 verbunden, mittels welcher die Rohgase einem beliebigen oder sämtlichen Wärmetauscherbetten 12,13 und 14 zugeführt werden können. Die Eingangssammelleitung 18 ist über Eintritts-Leitungen 19 jeweils mit dem unteren Ende von dea Wärmetauscherbetten 12,13 bzw. 14 zugeordneten Strömungskanälen 22, 23 bzw. 24 verbunden. Mit Hilfe von Absperrorganen 20 kann jeweils der Zustrom des Rohgases zu einem oder mehreren bestimmten ausgewählten Strömungskanälen und den zugeordneten Wärmetauscherbetten geleitet werden. Die Absperrorgane 20 können entweder von Hand bedient werden oder sie können alternativ für eine elektromechanische, pneumatische oder andere Betätigung ausgebildet sein und ggf. nach einem Programm gemäß einem vorgegebenen zyklischen Ablauf betätigt werden, wie dies noch näher erläutert wird. Die Strömungskanal-Wärmetauscherbett-Kombinationen sind jeweils in Bauteilen 32,33 und 34 mit vertikalen Wandungen angeordnet, die im folgenden insgesamt als Wärmetauscher bezeichnet werden und deren horizontale Querschnitte Kettenlinienform aufweisen. Die Wärmetauscher 32, 33 und 34 weisen Wandungen 25 aus Metall auf, die an der Innenseite mit einer Auskleidung aus einem hitzebeständigen oder anderen Isoliermaterial versehen sind.For example, exhaust gases from industrial processes are used as raw gases in the heat exchanger beds fed through an inlet 16. This inlet is connected to an input manifold 18, by means of to which the raw gases are fed to any or all of the heat exchanger beds 12, 13 and 14 can. The input manifold 18 is via inlet lines 19 each with the lower end of dea heat exchanger beds 12, 13 and 14 associated flow channels 22, 23 and 24 respectively. With help of shut-off devices 20, the inflow of the raw gas to one or more specific selected Flow channels and the associated heat exchanger beds are passed. The shut-off devices 20 can either be operated manually or alternatively they can be used for an electromechanical, pneumatic or other actuation and possibly according to a program according to a predetermined one cyclical sequence are operated, as will be explained in more detail. The flow channel heat exchanger bed combinations are each arranged in components 32, 33 and 34 with vertical walls, which are shown below are collectively referred to as heat exchangers and their horizontal cross-sections are catenary exhibit. The heat exchangers 32, 33 and 34 have walls 25 made of metal, which on the inside with are provided with a lining made of a heat-resistant or other insulating material.

Die Wärmetauscherbetten 12,13 und 14 sind mit keramischen Wärmetauscherelementen 11 gefüllt. Diese Wärmetauscherelemente 11 werden an der der Brennkammer zugewandten Seite der Wärmetauscherbetten durch mehrere schräg angeordnete Jalousielamellen 27 aus Metall oder hitzebeständigem Material gehalten und an der anderen, dem Strömungskanal zugewandten Seite durch ein Netz oder Sieb oder durch eine Jalousie 28. An der Oberseite sind die Wärmetauscher durch eine hitzebeständig ausgekleidete Metallplatte 26 abgeschlossen. The heat exchanger beds 12, 13 and 14 are ceramic Heat exchanger elements 11 filled. These heat exchanger elements 11 are attached to the combustion chamber facing side of the heat exchanger beds by several obliquely arranged louvre blades 27 made of metal or heat-resistant material and held on the other, facing the flow channel Side through a mesh or sieve or through a louvre 28. The heat exchangers are through a Heat-resistant lined metal plate 26 completed.

Das zu reinigende Rohgas gelangt durch Absperrorgane 20 und Eintritts-Leitungen 19 in einen oder mehrere vorbestimmte Strömungskanäle 22, 23 bzw. 24 und gelangt sodann durch das Netz 28 in die entsprechenden Wärmetauscherbetten 12, 13 bzw. 14 und durchsetzt diese je nach der jeweiligen Einstellung der Absperrorgane 20 und 44. Sodann wird das Gas durch entsprechende Jalousielamellen 27 einwärts und aufwärts in die in der Mitte angeordnete Reinigungs-Brennkammer 30 gelenkt, die einen insgesamt zylindrischen Querschnitt aufweist. Die Reinigungs-Brennkammer ist ebenfalls hitzebeständig ausgekleidet und oben durch eine hitzbeständig ausgekleidete Kuppel 31 und unten durch einenThe raw gas to be cleaned passes through shut-off devices 20 and inlet lines 19 into one or more predetermined flow channels 22, 23 or 24 and then passes through the network 28 into the corresponding Heat exchanger beds 12, 13 or 14 and penetrates them depending on the respective setting of the shut-off devices 20 and 44. Then the gas is through corresponding louvre blades 27 inwards and upwards into the in the middle arranged cleaning combustion chamber 30 steered, which has an overall cylindrical cross-section having. The cleaning combustion chamber is also lined to be heat-resistant and has a heat-resistant top lined dome 31 and below by one

M> entsprechenden Boden 29 abgeschlossen. Unmittelbar außerhalb der Jalousielamellen 27 sind mehrere unter einem Winkel schräg angeordnete Prall- oder Leitplatten 35, 36 bzw. 37 aus Metall oder einem anderen geeigneten Werkstoff zur Gasumlenkung angeordnet. DieseM> corresponding bottom 29 completed. Direct outside of the louvre blades 27 are a plurality of baffle or guide plates arranged at an angle 35, 36 or 37 made of metal or another suitable material for deflecting the gas. These

b5 Umienkplatten dienen zur Verlängerung des Strömungsweges des Gases (und damit seiner Aufenthaltsdauer) innerhalb der Reinigungs-Brennkammer 30, indem die Gasströmung seillich abgelenkt wird. Sie ver-b5 Umienkplatten are used to extend the flow path of the gas (and thus its residence time) within the cleaning combustion chamber 30 by the gas flow is diverted by rope. You

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hindern gleichzeitig, daß das Gas entlang der verhältnismäßig kühlen Innenoberflächen der Wandung 38 der Reinigungs-Brennkammer 30 strömt, so daß gewährleistet ist, daß das Gas vor dem Austritt aus der Reinigungs-Brennkammer 30 eine maximale Temperatur erreicht. at the same time prevent the gas along the relatively cool inner surfaces of the wall 38 of the cleaning combustion chamber 30 flows, so that guaranteed is that the gas reaches a maximum temperature before exiting the cleaning combustion chamber 30.

Die Reinigungs-Brennkammer 30 ist mit mehreren Gas- oder ölbrennem 39 oder mit elektrischen Heizgeräten versehen, die durch öffnungen in der gekrümmten Wandung 38 nach innen in Richtung auf den Mittelpunkt der Reinigungs-Brennkammer 30 hineinragen. Diese Brenner 39 erzeugen in der Reinigungs-Brennkammer 30 eine sehr intensive Hitze in der Größenordnung von beispielsweise 750 bis 1000⁰C, wodurch sämtliche in dem Rohgas zurückgebliebenen Unreinheiten oxidiert oder karbonisiert werden.The cleaning combustion chamber 30 is provided with several gas or oil burners 39 or with electrical heating devices which protrude through openings in the curved wall 38 in the direction of the center of the cleaning combustion chamber 30. These burners 39 generate very intense heat in the cleaning combustion chamber 30 in the order of, for example, 750 to 1000 ^° C., as a result of which all the impurities remaining in the raw gas are oxidized or carbonized.

Das gereinigte Gas wird sodann aus der Reinigungs-Brennkammer 30 wieder abgeführt, und zwar (je nach den Einstellkombinationen der Absperrorgane 20 und 44) durch eine oder mehrere ausgewählte der anderen Wärmetauscher, und zwar durch einen an bestimmten Stellen in diesen mittels eines Sauggebläses 40 erzeugten Undruckes. Selbstverständlich könnten die Gase auch mittels Überdruck durch die Eingangssammelleitung und die Eintritts-Leitungen und die Wärmetauscher in die Reinigungs-Brennkammer und aus dieser durch eine oder mehrere der übrigen Wärmetauscher herausgedrückt werden. Die Austrittsseite des Sauggebläses kann auch entweder in die Eingangssammelleitung zurückgeführt oder aber auch mit der Umgebungsluft oder mit Eintritts-Leitungen 51 für Spülgas verbunden sein. Das Sauggebläse 40 ist über einen Leitungsabschnitt 41 und eine Ausgangssammelleitung 42 sowie über Absperrorgane 44 und Ausgangs-Leitungen 46 mit den Strömungskanälen 22, 23 bzw. 24 der Wärmetauscher 32,33 und 34 verbunden, und zwar an höher gelegenen Stellen als die entsprechenden Eintritts-Leitungen 19. Das aus der Reinigungs-Brennkammer austretende gereinigte Gas heizt die Wärmetauscherelemente 11 in dem bzw. den Wärmetauscherbett(en), welche(s) es durchsetzt, auf, und tritt daher erheblich abgekühlt aus dem zugehörigen Strömungskanal in die Ausgangsleitungen 46 und über die Absperrorgane 44 in die Ausgangssammelleitung 42 und durch das Sauggebläse 40 aus. Es ist zu erkennen, daß diese aufgeheizten Wärmetauscherbetten während des nächsten Zyklus, in welchem das zugeführte Rohgas durch sie hindurch angesaugt wird, bereits vorgeheizt sind, so daß weniger Wärme in der Reingungs-Brennkammer 30 für die Reinigung der Rohgase erforderlich ist, was eine erhebliche Brennstoffeinsparung bewirktThe cleaned gas is then removed from the cleaning combustion chamber 30 discharged again, namely (depending on the setting combinations of the shut-off devices 20 and 44) through one or more selected ones of the other heat exchangers, namely through one at a specific one Place in this impression generated by means of a suction fan 40. Of course the gases could also by means of overpressure through the inlet manifold and the inlet lines and the heat exchanger into the cleaning combustion chamber and from there through one or more of the remaining heat exchangers be pushed out. The outlet side of the suction fan can also either go into the input manifold returned or also connected to the ambient air or to inlet lines 51 for flushing gas be. The suction fan 40 is via a line section 41 and an output manifold 42 as well Via shut-off devices 44 and outlet lines 46 with the flow channels 22, 23 and 24 of the heat exchanger 32, 33 and 34 connected, at higher points than the corresponding inlet lines 19. The cleaned gas emerging from the cleaning combustion chamber heats the heat exchanger elements 11 in the heat exchanger bed (s), which (s) it permeated, on, and therefore occurs considerably cooled from the associated flow channel into the outlet lines 46 and via the shut-off devices 44 into the output manifold 42 and through the suction fan 40 the end. It can be seen that these heated heat exchanger beds during the next cycle in which the supplied raw gas is sucked through them, are already preheated, so that less heat in the cleaning combustion chamber 30 for cleaning the raw gases is required, which is a considerable Causes fuel savings

in der Praxis können die verschiedenen Wärmetauscher etwa nach folgendem Funktionszyklus betrieben werden.in practice the various heat exchangers be operated according to the following functional cycle.

1. Die Rohgase werden über die Eingangssammelleitung 18 durch das entsprechende offene Absperrorgan 20 und die Eintritts-Leitung 19 des Wärmetauschers 32 zugeführt; die den Wärmetauschern1. The raw gases are via the input manifold 18 through the corresponding open shut-off device 20 and the inlet line 19 of the heat exchanger 32 supplied; the heat exchangers

33 und 34 zugeordneten Absperrorgane 20 der Eintritts-Leitungen 19 sind dabei geschlossen. Das dem Wärmetauscher 32 zugeordnete Austritts-Absperrorgan 44 ist geschlossen, während die entsprechenden Absperrorgane 44 der Wärmetauscher 33 und33 and 34 associated shut-off devices 20 of the inlet lines 19 are closed. That the Outlet shut-off element assigned to the heat exchanger 32 44 is closed, while the corresponding shut-off elements 44 of the heat exchangers 33 and

34 offengehalten werden, derart, daß diese beiden Wärmetauscher mit dem Sauggebläse 40 verbunden sind. Nach seinem Durchtritt durch das Wärmetauscherbett 12 und seiner Reinigung in der Reinigungs-Brennkammer 30 wird das inzwischen auf etwa 800°C erhitzte Rohgas durch die Wärmetauscherbetten 13 und 14 hindurch in die Ausgangssammelleitung 42 austreten, wobei es die Wärmetauscherelemente 11 in den Wärmetauscherbetten 13 und 14 auf Temperaturen im Bereich von 750 bis 1000⁰C aufheizt. Das gereinigte Gas wird durch den beschriebenen Wärmeaustausch erheblich abgekühlt und gelangt durch das Sauggebläse 40 an34 are kept open in such a way that these two heat exchangers are connected to the suction fan 40. After passing through the heat exchanger bed 12 and cleaning it in the cleaning combustion chamber 30, the raw gas, which has meanwhile been heated to around 800 ° C, will escape through the heat exchanger beds 13 and 14 into the output manifold 42, whereby the heat exchanger elements 11 in the heat exchanger beds 13 and 14 heated to temperatures in the range from 750 to 1000 ^{0 C.} The cleaned gas is cooled considerably by the heat exchange described and arrives through the suction fan 40

ίο den Auslaß (oder in den Reinigungskreislauf).ίο the outlet (or into the cleaning circuit).

2. Im nächsten Teil des Zyklus ist das Einlaß-Absperrorgan 20 zu dem Wärmetauscherbett 12 geschlossen, während das dem Wärmetauscherbett 13 zugeordnete Einlaß-Absperrorgan 20 geöffnet ist. Entsprechend sind nunmehr die den Wärmetauscherbetten 12 und 14 zugeordneten Auslaß-Absperrorgane 44 geöffnet. Der Eintritt des Rohgases in die Reinigungs-Brennkammer 30 erfolgt daher nunmehr nur durch das Wärmetauscherbett 13, das durch den vorhergehenden Austritts-Gasstrom auf eine der Temperatur der Reinigungs-Brennkammer 30 angenäherte Temperatur aufgeheizt wurde. Das Gas gelangt sodann in die Reinigungs-Brennkammer 30, wird dort gereinigt und dann durch die Wärmetauscherbetten 12 und 14 in die Ausgangssammelleitung 42 abgesaugt. Daher werden in dem Wärmetauscherbett 12 die Wärmetauscherelemente 11 durch die ausströmenden Gase wieder aufgeheizt und das Wärmetauscherbett 14, das bereits während des ersten Teils des Zyklus aufgeheizt wurde, wird erneut und weiter aufgeheizt.2. The next part of the cycle is the inlet valve 20 closed to the heat exchanger bed 12, while the one assigned to the heat exchanger bed 13 Inlet valve 20 is open. The heat exchanger beds are now correspondingly 12 and 14 associated outlet shut-off devices 44 open. The entry of the raw gas into the The cleaning combustion chamber 30 is therefore now only carried out through the heat exchanger bed 13, the through the preceding outlet gas flow to one of the temperature of the cleaning combustion chamber 30 approximate temperature was heated. The gas then enters the cleaning combustion chamber 30, is cleaned there and then through the heat exchanger beds 12 and 14 into the output manifold 42 sucked off. Therefore, in the heat exchange bed 12, the heat exchange elements 11 is heated again by the outflowing gases and the heat exchanger bed 14, which is already was heated during the first part of the cycle, will be heated again and further.

3. Während des dritten Teils des Funktionszyklus ist nunmehr nur das Eingangs-Absperrorgan 20 zu dem Wärmetauscherbett 14 geöffnet und sein Austritts-Absperrorgan 44 ist geschlossen, während für die Wärmetauscherbetten 12 und 13 jeweils das Gegenteil gilt Daher strömt das Rohgas durch das Wärmetauscherbett 14 und wird durch die aufgeheizten Wärmetauscherelemente 11 in diesem vorgewärmt; das Gas gelangt sodann in die zentrale Reinigungs-Brennkammer 30, wo sich seine Temperatur auf ungefähr 750 bis 100O⁰C erhöht und verläßt dann die Reinigungs-Brennkammer 30 über die Wärmetauscherbetten 12 und 13, wobei es einen erheblichen Teil seiner Wärmeenergie an diese Wärmetauscherbetten abgibt, bevor es durch die Ausgangssammelleitung 42 und das Sauggebläse 40 austritt3. During the third part of the functional cycle, only the inlet shut-off element 20 to the heat exchanger bed 14 is now open and its outlet shut-off element 44 is closed, while the opposite applies to the heat exchanger beds 12 and 13 is preheated in this by the heated heat exchanger elements 11; the gas then enters the central cleaning combustion chamber 30, where its temperature increases to approximately 750 to 100O ⁰ C and then leaves the cleaning combustion chamber 30 via the heat exchanger beds 12 and 13, giving off a considerable part of its thermal energy to these heat exchanger beds before exiting through exit manifold 42 and aspirator 40

so Beim Übergang von einem Wärmetauscherbett zu den anderen wird das zugeführte Rohgas durch die verschiedener! in der Nähe der Jalousielamellen 27 angeordneten Umlenk- bzw. Leitplatten 35,36 bzw. 37 abgelenkt Diese Ablenkung hat einen längeren Strömungsweg von dem Eintritts-Wärmetauscherbett zu dem bzw. den Austritts-Wärmetauscherbetten während jedes Teils des Zyklus (für eine bestimmte Sauggebläse-Drehzahl) zur Folge. Dies bedeutet, daß das Gas langer in der Reinigungs-Brennkammer 30 verbleibt und daher seineso When passing from one heat exchanger bed to the other, the raw gas supplied is replaced by the different! deflection or guide plates 35, 36 and 37 arranged in the vicinity of the blind slats 27 This deflection has a longer flow path from the entry heat exchanger bed to the the exit heat exchanger beds during each part of the cycle (for a given suction fan speed) result. This means that the gas will last longer Cleaning combustion chamber 30 remains and therefore his

ω Temperatur in dem höchstmöglichen Maße ansteigt, derart, daß sich eine vollständige Reinigung des Rohgases ergibt Gleichzeitig wird die Strömung des vorgewärmten Gases durch die Umlenk- bzw. Leitplatten von der verhältnismäßig kühleren Innenoberfläche der Wand 38 der Reinigungs-Brennkammer 30 ferngehalten, derart, daß das Gas leichter auf die Temperatur im Bereich von 750 bis 1000⁰C gebracht werden kann.
Die Jalousielamellen lenken das zu reinigende Gasω temperature rises to the greatest possible extent, so that a complete cleaning of the raw gas results the gas can be brought to the temperature in the range from 750 to 1000 ⁰ C more easily.
The louvre blades direct the gas to be cleaned

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etwas nach oben in Richtung auf die Kuppel 31 und tragen damit ebenfalls etwas zu einer Verlängerung des Gasströmungsweges und damit der Aufenthaltsdauer des Gases bei seinem Durchgang durch die Reinigungs-Brennkammer 30 bei. Diese Jalousien 27 sind einfach in ihrer Konstruktion und daher billiger als Stapel von mit öffnungen versehenen Keramikblöcken. Die Jalousielamellen bieten der Gasströmung auch einen geringeren Widerstand und bewirken daher nur einen geringen Druckabfall, der von dem Sauggebläse aufgebracht werden muß. Auf die Jalousielamellen wird ferner auch nicht der volle Druck der Wärmetauscherelemente 11 in seitlicher Richtung ausgeübt, wie dies bei den bisher verwendeten Keramik-Grußblöcken der Fall war. Die Kuppel 31 weist eine hohe konstruktive Festigkeit und eine hohe Beständigkeit gegen mechanische Stoßbclastungen auf. Sie trägt auch zur Intensivierung der Hitze im Mittelteil der Reinigungs-Brennkammer 30 aufgrund ihrer gekrümmten Ausbildung bei, die bis zu einem gewissen Grad wie ein Fokussierungsstrahler wirkt.slightly upwards in the direction of the dome 31 and thus also contribute something to an extension of the Gas flow path and thus the duration of the gas as it passes through the cleaning combustion chamber 30 at. These blinds 27 are simple in construction and therefore cheaper than stacks of ceramic blocks provided with openings. The louvre blades also provide a lower gas flow Resistance and therefore cause only a small pressure drop applied by the suction fan must become. Furthermore, the full pressure of the heat exchanger elements 11 in exerted lateral direction, as was the case with the previously used ceramic greeting blocks. the Dome 31 has a high structural strength and a high resistance to mechanical shock loads on. It also contributes to the intensification of the heat in the central part of the cleaning combustion chamber 30 due to their curved training, which to a certain extent acts like a focusing radiator.

Die gekrümmten Wandungen der Reinigungs-Brennkammer 30 sind aus einer oder mehreren großen gekrümmten Metallplatten hergestellt, die leicht zusammensetzbar sind.The curved walls of the cleaning combustion chamber 30 are made up of one or more large curved ones Made of metal plates that are easy to assemble.

Die meisten Metallteile der Vorrichtung sind im wesentlichen durch eine hitzebeständige Auskleidung abgeschirmt. Hierdurch wird eine übermäßige Ausdehnung des Metalls und dessen Beschädigung durch übermäßige Wärme vermieden. Die gekrümmten Wandungen der Wärmetauscher 32,33 bzw. 34 weisen eine hohe Festigkeit auf und aufgrund der geringen Anzahl von Stoßstellen und Dichtungs- oder Schweißstellen ist die Gefahr von Leckbildungen bei der beschriebenen Vorrichtung gering.Most of the metal parts of the device are essentially shielded by a heat-resistant lining. This will cause excessive expansion of the metal and damage to it from excessive Avoided heat. The curved walls of the heat exchangers 32, 33 and 34 are high Strength on and due to the small number of joints and sealing or welding points is the There is little risk of leaks in the device described.

In manchen Fällen, wenn sich die Durchströmungsrichtung in einem der Wärmetauscher ändert, wie beispielsweise am Ende eines Teilzyklus, kann es dazu kommen, daß etwas Rohgas in dem Strömungskanal oder in dem Wärmetauscherbett zurückbleibt. Falls sodann anschließend gereinigtes Gas durch dieses Wärmetauscherbett abgesaugt wird, würde es das Rohgas durch die Ausgangsleitungen 46 und die Ausgangssammelleitung 42 mit sich herausführen. Um dies zu vermeiden, ist eine Reihe von Eintritts-Leitungen 51 für Spülgas mit zugehörigen Absperrorganen 52 vorgesehen. Diese Eintritts-Leitungen 51 sind an der Oberseite der Strömungskanäle durch eine öffnung in den hitzebeständig ausgekleideten Deckplatten 26 der betreffenden Wärmetauscher angeschlossen. Sie sind sämtlich mit der Austrittsseite des Sauggebläses 40 verbunden, derart, daß bei öffnung des Absperrorgans 52 das gekühlte gereinigte Gas, das aus der Vorrichtung abgezogen wurde, durch die Eintritts-Leitung 51 in einen Strömungskanal zurückgeführt wird, wodurch das Rohgas in die Reinigungs-Brennkammer gespült wird. Zur Veranschaulichung sei angenommen, daß der in F i g. 2 dargestellte Wärmetauscher gerade den Teil des Funktionszyklus beendet hat, in welchem ihm Rohgas durch die Eintritts-Leitung 19 zugeführt wurde, während das Austritts-Absperrorgan 44 geschlossen war. Nunmehr soll die Gasströmung durch diese Kombination umgekehrt werden, derart daß nunmehr gereinigtes Gas aus der Reinigungs-Brennkammer 30 durch die Jalousielamellen 27 hindurch und durch das Wärmetauscherbett in den Strömungskanal gelangt und aus diesem durch die Ausgangs-Leitung 46 abgeführt wird. Um zu verhindern, daß das gereinigte Gas bei seiner Auswärtsströmung das zurückgehaltene Rohgas mitführt, werden die Absperrorgane 20 und 44 geschlossen und das Absperrorgan 52 für die Eintritts-Leitung 51 wird geöffnet. Auf diese Weise drückt das gekühlte gereinigte Gas von der Austrittsseite des Sauggebläses 40 das zurückgehaltene Rohgas radial einwärts aus dem Strömungskanal durch das Bett in die Reinigungs-Brennkammer 30 hinein. Nach einer kurzen Zeitdauer wird das Absperrorgan 52 geschlossen und das Austritts-Absperrorgan 44 geöffnet, während das Eintritts-Absperrorgan 20 geschlossenIn some cases when the flow direction changes in one of the heat exchangers changes, such as at the end of a partial cycle, it can do so come that some raw gas remains in the flow channel or in the heat exchanger bed. If so Then purified gas is sucked off through this heat exchanger bed, it would become the raw gas through output lines 46 and output manifold 42 with it. To avoid this, a number of inlet lines 51 for flushing gas with associated shut-off devices 52 are provided. These inlet lines 51 are heat-resistant on the upper side of the flow channels through an opening in the lined cover plates 26 of the heat exchanger concerned connected. You're all with that The outlet side of the suction fan 40 is connected in such a way that when the shut-off element 52 is opened, the cooled purified gas withdrawn from the device through the inlet conduit 51 into a flow channel is returned, whereby the raw gas is flushed into the cleaning combustion chamber. As an illustration it is assumed that the one shown in FIG. 2 heat exchanger shown has just finished the part of the functional cycle in which it crude gas through the Inlet line 19 was fed while the outlet shut-off device 44 was closed. Now the gas flow is to be reversed through this combination so that now purified gas from the cleaning combustion chamber 30 through the louvre blades 27 passes through and through the heat exchanger bed into the flow channel and out of this through the Output line 46 is discharged. To prevent the purified gas from flowing outwards carries the retained raw gas with it, the shut-off devices 20 and 44 are closed and the shut-off device 52 for the entry line 51 is opened. In this way, the cooled purified gas pushes away from the On the exit side of the suction fan 40, the retained raw gas is passed radially inward out of the flow channel the bed into the cleaning combustion chamber 30. After a short period of time, the shut-off element 52 closed and the outlet shut-off element 44 opened, while the inlet shut-off element 20 is closed

ίο bleibt, so daß nunmehr der Gasstrom ohne die Gefahr eines Austretens von Rohgas in den Austrittsstrom der Vorrichtung umgekehrt werden kann.ίο remains so that now the gas flow without the danger leakage of raw gas into the outlet stream of the device can be reversed.

Die Verwendung von warmem Gas für die Spülströmung ergibt Vorteile gegenüber der Verwendung von Umgebungsluft als Spülgas. Bei Verwendung von Umgebungsluft besteht die Gefahr eines Wärmeschocks für die Wärmetauscherelemente 11, da die das erhitzte Wärmetauscherbett durchsetzende Umgebungsluft wesentlich kühler ist als das gereinigte Gas am Auslaß des Sauggebläses 40. Weiterhin wird bei Verwendung von Umgebungsluft das Wärmetauscherbett auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt als durch das warme Austrittsgas von dem Sauggebläse. Das bedeutet, daß der betreffende der Spülung unterzogene Wärmetauscher einen unnötig hohen Wärmeverlust erfährt, derart, daß er mehr Wärme von dem gereinigten Gas in der Gegenrichtung benötigt, was einen unnötigen Wärmeverlust und dementsprechend eine Brennstoffvergeudung bedeutet Weiterhin besteht bei der Verwendung von warmem Gas gegenüber der Spülung mit Umgebungsluft eine geringere Wahrscheinlichkeit für die Kondensation von Feuchtigkeit oder ein Absetzen anderer Substanzen im Bereich des Strömungskanals.The use of warm gas for the purge flow gives advantages over the use of Ambient air as purge gas. When using ambient air there is a risk of a thermal shock for the heat exchanger elements 11, since the heated Ambient air passing through the heat exchanger bed is significantly cooler than the purified gas at the outlet of the Suction fan 40. Furthermore, when using ambient air, the heat exchanger bed is set to a lower one Temperature cooled than by the warm exhaust gas from the suction fan. That means that the The heat exchanger in question subjected to the scavenging experiences an unnecessarily high heat loss, such that it requires more heat from the purified gas in the opposite direction, causing unnecessary heat loss and accordingly means wasting fuel. Furthermore, there is the use of warm Gas has a lower likelihood of condensation than purging with ambient air of moisture or the settling of other substances in the area of the flow channel.

In Fi g. 5 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung mit fünf Wärmetauschern 55 bis 59 und fünf zugeordneten Leitplatten 65 bis 69 und entsprechenden, nicht dargestellten Eintritts- und Austritts-Absperrorganen in den mit den Eintritts- und Austritts-Anschlüssen 18' und 42' verbundenen Eintritts- und Ausgangs-Leitungen dargestellt. Bei einer derartigen Ausführungsform der Vorrichtung ist die Programmsteuerung der Einlasse und Auslässe der verschiedenen Strömungskanal-Wärmetauscherbett-Kombination nach Wahl beliebig möglich, derart, daß beispielsweise die Wärmetauscher 57 und 58 Rohgas zugeführt erhalten, während die Wärmetauscherbetten 55, 56 und 59 das Rohgas nach seiner Reinigung in der Reinigungs-Brennkammer 30' zugeführt erhalten. Die Weiterschaltung könnte in aufeinanderfolgenden Drehschritten erfolgen, derart, daß als nächstes die Wärmetauscher 55 und 59 während des nächsten Zyklus als Einlaßkombinationen verwenden werden, usw.In Fi g. 5 is a modified embodiment of FIG Device with five heat exchangers 55 to 59 and five associated guide plates 65 to 69 and corresponding, Inlet and outlet shut-off devices (not shown) in the inlet and outlet connections 18 'and 42' shown connected inlet and outlet lines. In such an embodiment of the device is the program control of the inlets and outlets of the various flow channel heat exchanger bed combinations optionally possible, in such a way that, for example, the heat exchangers 57 and 58 are supplied with raw gas, while the heat exchanger beds 55, 56 and 59, the raw gas after its cleaning in the cleaning combustion chamber 30 'received. The switching could take place in successive rotary steps, such that next the heat exchangers 55 and 59 as inlet combinations during the next cycle will be used, etc.

Zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades, zur Verringerung der Brennstoffkosten und zur Gewährleistung einer noch vollkommeneren Umwandlung von schädlichen Gasen können den Wärmetauscherbetten Wärmetauscherelemente aus einem katalytischen Material zugeordnet oder in derf Wärmetauscherbetten angeordnet sein. Das Katalysatormaterial kann in Form von Packungen in rechteckigen Behältern vorgesehen werden, die beispielsweise von der Seite oder von der Decke der vertikalen Gehäuse der Wärmetauscher her einsetzbar sein können. Eine Stelle für einen derartigen Katalytikkörper ist in F i g. 5 in parallelen gestrichelten Linien bei 60 angedeutet Als Katalysator eignet sich ein beliebiges für die betreffende chemische Reaktion oder den betreffenden chemischen Prozeß, wie beispielsweise die Umwandlung von Stickstoffoxiden in StickstoffTo further improve the efficiency, to reduce fuel costs and to guarantee An even more complete conversion of harmful gases can use the heat exchanger beds Associated with heat exchanger elements made of a catalytic material or arranged in the heat exchanger beds be. The catalyst material can be provided in the form of packings in rectangular containers are, for example, from the side or from the ceiling of the vertical housing of the heat exchanger can be used. A location for such a catalytic body is shown in FIG. 5 in parallel dashed lines Lines indicated at 60. Any suitable catalyst for the chemical reaction in question or the chemical process involved, such as the conversion of nitrogen oxides into nitrogen

26 Ol26 Ol

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und Kohlenstoffdioxyd, geeignetes Katalysatormaierial. Die Einbringung derartiger Katalysatoren kann auch geringeren Brennstoffverbrauch und möglicherweise geringere Investitionskosten in Folge niedrigerer Betriebstemperaturen ermöglichen. Der jeweils verwendete spezielle Katalysator hängt selbstverständlich von vielen Faktoren wie Eintrittstemperatur, Art des zu behandelnden schädlichen Abgases, Art und Größe der Wärmetauscherelemente 11 usw. ab.and carbon dioxide, suitable catalyst material. The incorporation of such catalysts can also reduce fuel consumption and possibly enable lower investment costs as a result of lower operating temperatures. The one used in each case specific catalyst obviously depends on many factors such as inlet temperature, type of to be treated harmful exhaust gas, the type and size of the heat exchanger elements 11, etc. from.

Die Schirme oder Netze 28 können statt einer ebenen Ausgestaltung auch um ihre vertikale Achse gekrümmt sein, so daß sie von der Reinigungs-Brennkammer 30 aus gesehen konvex erscheinen. Eine derartige Ausbildung ergibt eine zusätzliche Festigkeit gegenüber dem durch das Gewicht der Wärmetauscherelemente 11 ausgeübten seitlichen Druck.The umbrellas or nets 28 can also be curved about their vertical axis instead of a flat configuration so that they appear convex when viewed from the cleaning combustion chamber 30. Such a training results in additional strength compared to that exerted by the weight of the heat exchanger elements 11 side print.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

2020th

2525th

3030th

3535

4040

5050

5555

6060

Claims

26 Ol patent claims:

1. Device for thermal cleaning treatment of an exhaust gas

- With a stationary, centrally arranged cleaning combustion chamber in the heating devices maintain a high temperature,

- with several, connected to the central combustion chamber ι ο bordering stationary heat exchangers with heat exchanger beds, which with the Combustion chamber in direct flow connection essentially over the entire surface facing it stand and have a packing of solid heat exchanger elements,

- With devices having control valves for the optional supply of the raw gas to the Heat exchanger beds or to remove the cleaned gas from the heat exchanger beds after treatment in the cleaning combustion chamber or for optional exposure the heat exchanger beds with a purge gas, in particular purified gas,

characterized in that at least three heat exchanger beds (12, 13, 14, Fig. 1; 55 to 59, Fig. 5) arranged at angular intervals around the central cleaning combustion chamber (30; 30 ') are that the devices for supplying and removing gas for each heat exchanger bed are separate have an inlet line (19) for the raw gas and an outlet line (46) for the cleaned gas and that the control valves as separate, each one of the inlet lines or outlet lines associated shut-off devices (20, 44) are formed which can be actuated independently of one another are.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the central cleaning combustion chamber (30; 30 ') is designed as a vertical, cylindrical container, which by means of corresponding recesses in its outer surfaces in substantially over the entire height extending more direct Connection with the heat exchanger beds (12 to 14; 55 to 59) is «

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchanger (32 to 34; 55 to 59) are limited by non-parallel vertical side walls that lead to the cleaning combustion chamber (30; 30 ') diverge towards and on the side of the heat exchanger beds facing away from this (12 to 14) each delimit a flow channel (22 to 24).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the inlet line (19) and the outlet line (46) in each case in the extending essentially over the entire height of the heat exchanger bed Flow channel (22 to 24) open large cross-section.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the outlet line (46) each in a vertical direction Distance above the inlet line (19) connected to the associated flow channel (22 to 24) is.

6. Device according to one or more of the previous h5 previous claims, characterized in that the individual heat exchanger beds (12 to 14) in the direction of flow at least on one side by several essentially horizontally arranged Blind slats (27) are limited.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the louvre blades (27) on the Jen central cleaning combustion chamber (30) facing sides of the heat exchanger beds (12 to 14) and are arranged obliquely upwards with respect to the central cleaning combustion chamber (30).

8. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the inlet lines (19) assigned to the individual heat exchanger beds with an annular Inlet manifold (18) and the outlet pipes assigned to the individual heat exchanger beds (46) with an annular outlet tube (42) are connected.

9. Device according to one of claims 3 to 8, characterized in that on the top of the Flow channels (22 to 24) each with a shut-off device (52) provided with inlet lines (51) for Purge gas are arranged.