DE2636374C2

DE2636374C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abgas

Info

Publication number: DE2636374C2
Application number: DE2636374A
Authority: DE
Inventors: Eiichi Kanagawa Ando; Naoichi Yokohama Kanagawa Oshida
Original assignee: Shinagawa Furnace Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Furnace Co Ltd
Priority date: 1975-08-14
Filing date: 1976-08-12
Publication date: 1984-12-06
Also published as: DE2636374A1; JPS5238459A; JPS532828B2; AU499570B1; US4076504A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen von unterschiedlichen Industrieanlagen und Maschinen, die giftige Bestandteile, wie übelriechende Substanzen, unverbrannte Substanzen, brennbare Substanzen usw., enthalten.

Bisher sind mehrere Verfahren zum Reinigen von Abgas entwickelt worden, die entsprechend der Art des zu behandelnden Abgases ausgelegt und abgewandelt worden sind. Diese Verfahren lassen sich in die nachstehenden Gruppen unterteilen: Waschen, Verbrennung, Adsorption, chemische Desodorierung und Bodenzerrüttungsoxydation.

Bei diesen Verfahrensweisen zum Reinigen von Abgasen ergeben sich bei der Verbrennung bessere Resultate als bei anderen Gruppen, und innerhalb der verschiedenen Verbrennungsmethoden ist die direkte Verbrennung effektiver als die katalytische Verbrennung.

Bei der bekannten direkten Verbrennung wird ein Abgas mit Hilfe einer Gas- oder ölbrennerbefeuerung in einer Brennkammer (Reaktionskammer) erwärmt, und die giftigen Bestandteile in dem Gas werden verbrannt oder thermisch zersetzt. Das hierbei anfallende Heißgas wird zu einem Wärmeaustauscher geleitet, der eine Vorwärmung des ursprünglichen Abgases zur Brennstoffersparnis ermöglicht.

Da die Wärmeersparnisrate jedoch bei metallischen Wärmeaustauschern mit vielen Kanälen, die hierbei meistens angewendet werden, sich auf niedrige Werte, wie 20 bis 45% belauft, wird unvermeidlich Gas bei relativ so hohen Temperaturen von diesen Wärmeaustauschern abgegeben. Wenn darauffolgend SOx und NOx beseitigt und abgeführt werden sollen, muß das Gas mit Hilfe einer Kühleinrichtung abgekühlt werden, bevor es in Naßentschwefelungs- und Denitrierungseinrichtungen eingeleitet wird. Zusätzlich wird der wärmebeständige oder warmfeste Stahl, der für die Auslegung der Wärmeaustauscher benötigt wird, schnell durch die Alkalioxide, Alkalisulfate, Schwefeloxide, Vanadiumoxide und andere erodierende Substanzen erodiert. An den metallischen Flächen abgelagerter Staub bewirkt eine Senkung des Wärmeauslauschwirkungsgrades, und diese Ablagerungen müssen von Zeit zu Zeit bei einer Reinigung beseitigt werden. Wenn das Gas derartige Substanzen enthält, sind bekannte metallische Wärmeaustauscher nahezu ungeeignet.

q Um eine maximale Gasreinigungswirkung bei einer direkten Verbrennung erzielen zu können, sollte das

Abgas, das die Brennkammer (Reaktionskammer) durchströmt, bei einer optimalen Temperatur während einer ausreichenden Verweilzeit, die zur Beendigung der Desodorierungsreaktion erforderlich ist, belassen werden. Aus diesem Grunde muß ein ziemlich großer Innenraum der Brennkammer auf eine beträchtlich hohe Temperatur aufgeheizt und bei dieser Temperatur belassen werden.

Wenn der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschers niedrig liegt, nehmen der Brennstoffverbrauch und die Betriebskosten unvermeidbar zu.

b¹; Wenn das Gas durch eine Brennerbefeuerung erwärmt wird, bildet die Flamme die von der Brennerdüse ausgeht, einen örtlichen Strom mit extrem hohen Temperaturen in der Brennkammer. Dies zieht meist eine ungleichmäßige Gastemperaturverteilung in der Kammer nach sich. Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu beseitigen. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum

Reinigen von Abgas in einer Reinigungskammer, die mit einem festen Material gefüllt ist, das im Oberteil zugeführt wird und sich in der Reinigungskammer von oben nach unten bewegt und am Boden abgezogen wird, während das Abgas am Boden der Reinigungskammer zugeführt wird und das gereinigte Abgas am Oberteil der Kammer abgelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Material aus Pellets oder Kugeln aus einem feuerfesten Werkstoff oder einem Metall besteht, das nicht mit dem Abgas reagiert und derart im Gegenstrom zum Abgas bewegt wird, daß die giftigen Bestandteile des Abgases oxydiert oder thermisch zersetzt werden und dabei Hitze entsteht, die im Oberteil der Reinigungskammer vom Abgas an die von oben zugegebenen Pellets oder Kugeln abgegeben wird, im unteren Teil von den Pellets oder Kugeln an das von unten eingeführte Abgas.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgas mit einer Kammer mit einem Abgaseinlaß an ihrem Boden und einem Abzug für das gereinigte Abgas an ihrem Oberteil, ferner mit einer Fülleinrichtung für festes Material an ihrem Oberteil und einem Abzug für festes Material an ihrem Boden, wobei das feste Material die Kammer füllt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer als Schachtofen ausgebildet ist und daß das feste Material aus Pellets oder Kugeln aus einem feuerfesten Werkstoff oder Metall besteht, das mit dem zu reinigenden Abgas nicht reagieren kann.

Zwar waren sowohl aus der DE-OS 15 42 601 als auch aus der DE-PS 6 72 598 Vorrichtungen zum Reinigen von Gasen bekannt Von diesen beschreibt jedoch lediglich die DE-OS 15 42 601 einen Schachtofen, der Verbrennungstemperaturen widersteht. Keine der anderen in dieser DE-OS beschriebenen Vorrichtungen und keine in der DE-PS 6 72 598 beschriebenen Vorrichtungen ist für Verbrennungstemperaturen ausgelegt So ist diesem Stand der Technik kein Schachtofen zu entnehmen, der mit Pellets oder Kugeln aus feuerfestem Werkstoff oder Metall gefüllt ist, die mit dem zu reinigenden Gas nicht reagieren aber als Wärmeträger fungieren und dadurch die Oxidation oder thermische Zersetzung der giftigen Bestandteile des Abgases in Gang halten.

Bei der vorliegenden Erfindung wird in der Reinigungskammer eine Zone gebildet, in der sich die Kugeln oder Pellets bei gegenseitiger Vermischung nach unten bewegen, d. h. eine sogenannte »aktive Bewegungszone«. In den unteren Abschnitt der aktiven Bewegungszone wird bei ausreichend hohen Temperaturen ein Abgas eingeleitet, das durch die Hohlräume des warmen Füllmaterials nach oben strömt. Hierbei wird das Gas durch die aktive Bewegung der Pellets vermischt und in Bewegung versetzt und absorbiert Wärme von der Oberfläche der heißen Pellets, so daß sich eine gleichmäßige Verteilung der Gasströmung ergibt. Die giftigen Bestandteile in dem Gas werden während Gasreinigungsreaktionen, die an den Grenzflächen zwischen Gas und Feststoff in vorteilhafter Weise ablaufen, oxiden und zersetzt.

Ein beträchtlicher Vorteil ist hierbei in der Ausnutzung der aktiven Bewegung der Pellets in der aktiven Bewegungszone zu sehen. Diese Maßnahme ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Gastemperatur, des Druckes und der Strömung, und zusätzlich wird die für das Gas erforderliche Zeit zum Passieren der Hohlräume des Füllmaterials ausreichend verlängert Somit können der Wärmeinhalt des Gases und die Reaktionswärme der brennbaren Bestandteile zur Erwärmung der Pellets oder Kugeln effektiv ausgenutzt werden. Das heißt, diese dienen als Wärmeregenerierungsmedium während der Abwärtsbewegung im oberen Teil der »aktiven Bewegungszone«, so daß sich der Wärmeaustauschwirkungsgrad und die Wärmeaustauschleistung des Schachtofens wesentlich verbessern lassen. Demzufolge läßt sich der Brennstoffverbrauch für den Ofen auf ein Minimum reduzieren, oder es wird sogar gar kein Brennstoff benötigt, so daß das Verfahren mit extrem niedrigen Betriebskosten ausgeführt werden kann.

Zugleich kann ein Flammenrückschlag oder ein Nachbrennen völlig durch die zahlreichen kleinen Poren bzw. Hohlräume in dem Füllmaterial beseitigt werden, so daß sich eine wesentlich sichere Betriebsweise gewährleisten läßt

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der vorstehende Schachtofen dadurch gekennzeichnet, daß er aus drei Teilabschnitten, einem oberen Schacht, einem mittleren Schacht und einem unteren Schacht zusammengesetzt ist und an der Trennungslinie zwischen dem unteren und dem mittleren Schacht abzweigende Gasauslässe aufweist und an der Trennungslinie zwischen dem mittleren und dem oberen Schacht mehrere Heißgaseinlässe und daß diess Auslässe und Einlasse über Gashauptleitungen, die den Schachtofen ringförmig umgeben, mit einer Temperaturregelkammer mit einer Befeuerungseinrichtung verbunden sind.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Schachtofen aus drei Teilen, einem oberen, einem dazwischen liegenden und einem unteren Schacht zusammengesetzt, deren Ofenwände ungefähr in Höhe des Heißgaseinlasses und der Verzweigungsleitungen für den Gasauslaß entsprechend verbunden sind. Ferner ist eine Verbindung mit einer Temperatursteuerkammer mit einer Brennerbefeuerung vorgesehen. Die Kammer ist mit dem Schachtofen über eine Heißgasleitung am Oberteil und mit einer Abzweiggasleitung am Bodenteil, wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben, verbunden. Durch die Einstellung eines Schiebers, der in der Abzweiggasleitung oder in der Heißgasleitung angeordnet ist, läßt sich die Menge des Heißgases von den abzweigenden Gasauslässen, die durch die Brennerbefeuerung erwärmt werden und in den oberen Schacht über Heißgaseinlässe eingeleitet wird, einfach regeln, so daß eine optimale Temperaturverteilung im oberen Schacht erzielt wird. Wenn eine derartige Erwärmung des Gases nicht erforderlich ist, kann die Gesamtmenge des Gases nach unten über die drei Teile des Schachtes bei geschlossenem Schieber strömen.

Dadurch, daß erfindungsgemäß Kugeln bzw. Pellets als Wärmeregenerierungsmedium kontinuierlich vom Ofenboden abgezogen und am Oberteil wieder eingegeben werden, läßt sich auch kontinuierlich der Staub abführen, der in den Ofen mit dem Abgas gelangt ist, so daß sici. ein hoher Reinigungsgrad und eine ausgezeichnete Wärmeausnutzung ohne regelmäßige Reinigung des Ofens gewährleisten lassen.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung an bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 ist eine Vertikalschnittansicht einer Einrichtung zum Reinigen von Abgas gemäß der Erfindung; Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 11-11 in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie Hl-IIl in Fig. I; Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 1;

F i g. 5 ist eine Vertikalschnittansicht eines Schachtofens gemäß der Erfindung, anhand welcher die Bewegung der Kugeln bzw. Pellets während einer kontinuierlichen Abwärtsbewegung erläutert ist; und

Fig.6 ist eine Vertikalschnittansicht einer Ausführungsform einer Einrichtung zum Abführen der Kugeln bzw. Pellets.

In den Fig. 1 bis 4 sind Schnittansichten des Grundaufbaus einer Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen gemäß der Erfindung dargestellt, während in F i g. 5 die Bewegung der Kugeln bzw. Pellets als Wärmeregenerierungsmedium veranschaulicht ist, die in dem Schachtofen enthalten sind und sich kontinuierlich bewegen. Der gesamte Schachtofen 2 mit einem runden Querschnitt ist aus drei Teilstücken, einem unteren Schacht 14, einem Zwischenschacht 15 und einem oberen Schacht 16 zusammengesetzt. Der Schachtofen 2 ist mit einem Wärmeregenerierungsmedium 1, nämlich Kugeln oder Pellets aus feuerbeständigem Material, wie Metalloxide oder aus einem Metall aufgefüllt, die eine Füllstoffsäule 3 bilden. Das dem Boden des Schachtofens 2 zugewandte Ende weist eine gasdichte Verbindung mit einem ersten Abzugstrichter 6 auf, der eine Kugelabzugseinrichtung 5 (z. B.

eine Abzugseinrichtung mit einer bekannten Schnecke) und mehrere Abgaseiniässe 7 aufweist, die in entsprechenden Abständen an der Mantelwand angeordnet sind. Der zweite Abzugs trichter 18 mit einer Abzugsschleuse 17 und der dritte Abzugstrichter 20 mil einer Abzugsschleusc 19 sind in Serie zu dem ersten Abzugstrichter 6 ι geschaltet. Am Oberteil des Schachtofens 2 ist eine Abgasleitung 21 angeschlossen, während im unteren ^; Abschnitt der Leitung 21 bzw. des Abzugsschachles 21 eine Schüttrinne 22 vorgesehen ist, die mit einer

Beschickungseinrichtung 8 für die Kugeln bzw. Pellets verbunden ist. Das Wärmeregenerierungsmedium am Boden des Schachtofens 2 wird kontinuierlich über die Abzugseinrichtung 5 für die Pellets in den zweiten Abzugstrichter 18 abgezogen, und daraufhin wird das Wärmeregencrierungsmedium vollständig über dem

dritten Abzugstrichter 20 durch wechselweises öffnen und Schließen der Abzugsschleusen 17 und 19 abgezogen.

Bei einem derartigen Abziehen läßt sich der Gasdruck in dem Ofen während des gesamten Abzugsvorganges

konstant halten. Die abgezogenen Kugeln bzw. Pellets werden zu der Beschickungseinrichtung 8 über eine ,

Rezirkulierungseinrichtung 23 gefördert, die beispielsweise als ein Schachtforderer mit Förderkörben oder als Schrägaufzug mit Förderbändern usw. ausgebildet ist, und die Pellets werden kontinuierlich am Oberteil des Schachtofens 2 wiederum eingefüllt. Um den unteren Abschnitt des Schachtofens 2 ist eine kreisringförmige Abgashauptversorgungsleitung 24 angeordnet und mit den einzelnen Abgaseinlässen 7 über entsprechende Einlaßrohre, die ungefähr radial angeordnet sind, verbunden. Ein Abgas eines bestimmten Industrieunternehmens oder einer Industrieanlage wird in die Abgashauptversorgungsleitung 24 über ein Gebläse 25 und eine Abgasleitung 26 eingespeist. An der Trennungslinie zwischen dem unteren Schacht 14 und dem Zwischenschacht 15 sind mehrere abzweigende Gasauslässe 9 angeordnet, die von'der Innenseite zur Außenseite geneigt in der Ofenwand verlaufen. An der ,

Trennungslinie zwischen dem Zwischenschacht 15 und dem oberen Schacht 16 sind ebenfalls einige Heißgaseinlässe 12, die nach oben geneigt sind, angeordnet. Die abzweigenden Gasauslässe 9 und die Heißgaseinlässe 12 sind mit entsprechenden Gashauptleitungen 27 und 28 verbunden, die um die Ofenwand angeordnet sind. Die abzweigende Gashauptleitung 27 und die Heißgashauptleitung 28 sind mit einer einzigen oder einer zweifachen Verzweigungsleitung 29 und einer Hcißgasleilung 30 entsprechend verbunden. Eine Temperaturregelkammer 11 ist benachbart zu dem Schachtofen 2 angeordnet und mit dem Schacht über eine Abzweiggasleitung 29 am Boden und über eine Heißgasleitung 30 am Oberteil verbunden. Eine Klappe H3 ist in der abzweigenden Gasleitung 29 angeordnet, die eine Regelung und Einstellung der Menge eines abzuzweigenden Gasstromes aus den abzweigenden Gasauslässen 9 ermöglicht.

Die Temperaturregelkammer 11 ist ebenfalls mit einem Staubsack 32 mit einer Abzugsschleuse 31 verbunden

und mit einer Heizeinrichtung 10 ausgerüstet, die eine Gas- oder ölbefeuerung aufweist. Wie zuvor beschrieben, wird das Wärmeregenerierungsmedium kontinuierlich am Boden des Schachtofens 2 abgezogen und kontinuierlich wiederum am Oberteil des Ofens eingeleitet. Die Füllsäule 3 aus dem wärmeregenerierenden Medium des Schachtofens 2 bewegt sich mit einer extrem niedrigen Geschwindigkeit nach unten, und die Füllhöhe wird beibehalten. Das Wärmeregenerierungsmedium, das die Füllsäure 3 bildet, bewegt sich auf die folgende Art und i

so Weise. Der Füllbereich 33 in der Nähe des Oberteils des Schachtofens in F i g. 5 wird als sogenannte »inaktive Bewegungszone« bezeichnet, da sich der Füllstoff in diesem Bereich nur längs senkrechten Scherfiächen bewegt, die unzählbar in der Füllsäule ausgebildet sind. Oder anders ausgedrückt die: nach unten gerichtete Bewegung des Wärmeregenerierungsmediums kann als sogenannte statische Bewegung in jeder Höhe ohne eine wechselseitige, in Querrichtung gerichtete Durchmischung bezeichnet werden. Unterhalb des Bodens der inaktiven Zone 33 kann sich jedoch das Füllmaterial nach unten längs Scherebenen mit einem bestimmten, nach unten gerichteten Neigungswinkel bewegen, die sich unzählbar in dem Füllstoff, wie mit den Pfeilen gezeigt, ausbilden. Der so gebildete Bereich 4 wird als sogenannte »aktive Bewegungszone« bezeichnet, da sich in dieser Zone das -

Wärmeregenerierungsmedium nach unten mit einer aktiven, in Querrichtung gerichteten wechselseitigen I Mischbewegung bewegt. Dieser Fallbereich wird als sogenannte »aktive Bewegungszone 4« bezeichnet ^f>

Die Lage der Trennungslinie zwischen der inaktiven und der aktiven Bewegungszone läßt sich quantitativ in Abhängigkeit von den Abmessungen des Ofens, des Schüttgewichts und des inneren Reibungswinkels des Füllstoffes mit Hilfe von »mechanischen Feststoffanalysen« aufgrund des Fülldrucks in dem Schacht bestimmen. U

In eine so ausgebildete Einrichtung zur Reinigung von Abgas mit einer Bewegung des Wärmeregenerierungs- | mediums, wie oben beschrieben, wird ein zu reinigendes Abgas bei niedriger Temperatur (beispielsweise 10 bis 70°C), das beispielsweise Ammoniak, Schwefelwasserstoff. Cyanwasserstoff usw. enthält am Boden des unteren * Schachts 14 über ein Gebläse 25, die Abgasleitung 26, die Abgashauptversorgungsleitung 24 und die Abgasein- ,' lasse 7 eingeleitet Das Abgas strömt über die Poren bzw. Hohlräume in dem wärrneregenerierenden Medium Z

nach oben in die aktive Bewegungszone 4. §J

Das Wärmeregenerierungsmedium, das auf eine hohe Temperatur erwärmi worden ist, bewegt sich über die Trennungslinie zwischen dem Zwischenschacht und dem unteren Schacht nach unten. Im unteren Schacht 14 trifft somit das sich nach unten bewegende, auf hohe Temperatur erwärmte Wärmeregenerierungsmedium mit einer aktiven, gegenseitigen, in Querrichtung gerichteten Mischbewegung auf die nach oben gerichtete Strömung des kalten Abgases aus den Abgaseinlässen 7. Die aktive Bewegung des Wärmeregenerierungsmediums steuert so zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung des Wärmeregenerierungsmediums und der Abgasströmung in jeder Höhe des Schachtabschniits bei, und gleichzeitig wird dadurch eine gegenseitige Vermischung der Gasströmungen über die zahlreichen Hohlräume in dem Füllstoff bewirkt. Unter diesen Bedingungen erfolgt der Wärmeaustausch zwischen den Oberflächen des regenerierenden Mediums und dem Gas längs einer extrem großen Wärmeaustauschfläche während einer ausreichenden Wärmeaustauschzeit. Demzufolge wird das Abgas während der aufwärts gerichteten Strömungsbewegung in dem unteren Schacht 14 ausreichend vorgewärmt und erreicht in Höhe der abzweigenden Gasauslässe 9 eine Temperatur von ungefähr 650⁰C Somit werden Teiloxydationen und thermische Zersetzungen einiger giftiger Bestandteile des Abgases schon im unteren Schacht 14 längs der zahlreichen Grenzflächen zwischen dem Gas und dem Wärmeregenerierungsmedium eingeleitet.

An der Trennungslinie zwischen dem unteren Schacht 14 und dem Zwischenschacht 15 kann eine bestimmte Menge an Abgas (die nach Maßgabe einer bestimmten Abgaszusammensetzung bestimmt wird) zu der Temperaturregelkammer 11 über abzweigende Gasauslässc 9, eine Hauptgasabzweigleitung 27 und eine Abzweiggasleitung 29 abgezweigt werden. Der Strömungswiderstand des Füllstoffes in dem Zwischenschacht 15 und die zusätzliche Verstellung der Klappe 13 erleichtern die Ableitung des abzuzweigenden Gases. Das verbleibende Abgas strömt direkt über den Zwischenschacht 15 nach oben, wird weiter oxiden und weiter thermisch zersetzt.

In der Temperaturregelkammer 11 sammelt sich in dem Staubsack 32 im Abgas suspendierter Staub an. Das abgezweigte Abgas wird erforderlichenfalls auf eine gewünschte Temperatur durch eine Heizeinrichtung 10 erwärmt und am Boden des oberen Schachts 16 über eine Heißgasleitung 30, eine Heißgashauptleitung 28 und Heißgaseinlässe 12 wiederum eingespeist. Im oberen Schacht 16 trifft das Heißgas auf das Abgas und vermischt sich mit diesem, das durch die Hohlräume des Füllstoffs in dem Zwischenschacht 15 durchgeströmt ist. Die Gasmischtemperatur am Boden des oberen Schachts 16 sollte auf ungefähr 800°C dadurch geregelt werden, daß die Temperatur des Heißgases in der Temperaturregelkammer 11 geregelt wird. Im oberen Schacht 16 trifft demzufolge das kalte Wärmeregenerierungsmedium, das sich nach unten bewegt und am Oberteil des Ofens eingegeben wird, auf die nach oben gerichtete Strömung des heißen Gasgemisches. Hierbei wird das kalte, wärmeregenerierende Medium auf ungefähr 800⁰C durch den Wärmeinhalt des Gases und die bei der exothermen Reaktion anfallende Wärme bei der Zersetzung der giftigen Bestandteile während der Bewegung nach unten in Richtung auf die Heißgaseinlässe 12 erwärmt. Andererseits wird das Gas vollständig gereinigt und während der nach oben gerichteten Strömung durch die Hohlräume des Füllstoffs abgekühlt und anschließend zur Atmosphäre über den Abzugsschacht 21 bei einer Temperatur von ungefähr 100⁰C ausgelassen.

Der Schachtofen 2 gemäß der Erfindung ist so ausgelegt, daß die aktive Bewegungszone bei einer ausreichenden Höhe im oberen Schacht 16 liegt. Die aktive Bewegung des wärmeregenerierenden Mediums im oberen Schacht 16 ist zweifelsohne mit einem effektiven Wärmeaustausch zwischen dem heißen Gas und dem kalten, wärmeregenerierenden Medium im unteren Schacht 14 verbunden.

Wenn das zu behandelnde Abgas einen gewissen Bestandteil an brennbaren Stoffen enthält, kann man Wärme durch die Oxydation und Zersetzung der Stoffe gewinnen, die dazu ausreicht, das wärmeregenerierende Medium bei einer erforderlichen Temperatur konstant zu halten. Bei der Reinigung derartiger Gase ist das Erwärmen des abgezweigten Gases mit Hilfe der Heizeinrichtung 10 in der Tcmperaturregelkammer 11 nicht erforderlich. Demzufolge kann der Schachtofen gemäß der Erfindung ohne irgendeine Brennstoff- oder Wärmequelle betrieben werden.

Das Wärmeregenerierungsmedium, das bei der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, sollte vorzugsweise Eigenschaften, wie leichte Absorption und Abgabe von Wärme, Stabilität auch bei hohen Temperaturen, hohe Druckfestigkeit bzw. hohen Druckfesiigkeitswiderstand, leichte Bewegung in dem aufgefüllten Zustand usw. aufweisen. Als ein solches wärmeregenerierendes Medium kommen somit solche Substanzen in Betracht, die eine kugelförmige oder nahezu kugelförmige Gestalt aufweisen, wie Metalle, Metalloxide, wärmebeständige Materialien oder dementsprechende Verbundmaterialicn, die entsprechend der Zusammensetzung und Eigenschaft des zu behandelnden Abgases ausgewählt werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Querschnitt des oberen Schachts 16 in einigen Fällen geringfügig in einer bestimmten Höhe erweitert, und der Querschnitt verjüngt sich kaum merklich zum Boden hin. Der Querschnitt des unteren Schachts 14 verjüngt sich ebenfalls nach unten in Richtung der Höhe der Abgaseinlässe und weiterhin in Richtung auf die Abzugseinrichtung. Die Verjüngung im Querschnittsbereich wirkt sich auf die Verteilung der Gasströmung von den Gaseinlässcn 12 oder 7 zu dem Mittelabschnitt des Füllstoffes aus. Die Verbreiterung der Querschnittsfläche bringt eine Verringerung der Bewegungs- bzw. Wanderungsgeschwindigkeit des Füllstoffs und eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases mit sich, so daß die erforder liche Reaktion ablaufen kann und genügend Zeil zum Wärmeaustausch zur Verfugung steht Die Verjüngung bo und Erweiterung im Querschnittsbereich können ebenfalls eine vorteilhafte Verkleinerung der Höhe der inaktiven Zone mit sich bringen, die in der Nähe des Oberteils des Ofens vorgesehen ist. Wenn der Ofenquerschnitt im Bereich der aktiven Bewegungszone verjüngt ist, können an einzelnen Stellen Rückstände des wärmeregenerierenden Mediums nicht auftreten, da sich nämlich das wärmeregenerierende Medium in Querrichtung aktiv bewegt

Die Heizwerte der zu behandelnden Abgase sollten zuvor aufgrund der analytisch bestimmten Bestandteile ermittelt werden. Wenn der Heizwert eines zu behandelnden Abgases nicht für die erforderlichen Reaktionstemperaturen ausreichend ist, sollte eine entsprechende Menge des Gases zu der Temperaturregelkammer 11

durch Verstellung der Klappe 13 abgezweigt werden.
,! Wenn bei einem Schachtofen gemäß der Erfindung der Heizwert des zu behandelnden Abgases ungefähr bei

V-. 25 kcal/Nm³ oder höher liegt, läßt sich die notwendige Temperatur für die Oxydation und die thermische

M Zersetzung der brennbaren Bestandteile durch die Reaktionswärme selbst einhalten. Bei diesen Anwendungsfäl-

!? 5 len ist eine zusätzliche Erwärmung des abgezweigten Gases in der Temperaturregelkammer 11 nicht erforder-

t ^lich·

fei Obgleich in den Fig.2 bis 4 ein Aufbau eines Schachtofens 2 mit einem kreisförmigen Querschnitt als

fe bevorzugtes Ausführungsbeispiel gezeigt ist, läßt sich die Erfindung auch auf öfen mit rechteckförmigen

|; Querschnitten übertragen.

Il ίο Obgleich bei dem oben aufgeführten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Klappe 13 in der abzweigenden

|> Gasleitung 29 angeordnet ist, kann sie auch in der Heißgusleitung 30 statt in der Abzweigleitung 29 angeordnet

j§ sein.

§ Obwohl bei der obigen Ausführungsform das Abgas mit Hilfe eines Gebläses 25 unter Druck in den Ofen

re eingeführt wird, kann das Gebläse auch mit dem Oberteil des Ofens verbunden sein, so daß das Abgas über die

M 15 öffnungen am Boden des Schachtofens 2 angesaugt wird.

gj Das abströmende, abgezweigte Gas, das über die abzweigenden Gasauslässe 9 abgezogen wird, kann zu einer

P Abfall- bzw. MUllveraschungseinrichtung weitergeleitet werden, in der der Abfall bzw. Müll mit Hilfe des

i4 Wärmeinhalts des vorgewärmten abgezweigten Gases und die dem Abfall innewohnende Eigenbrennwärme

'i| verascht werden. Das behandelte Gas kann in den Schachtofen 2 über die Heißgaseinlässe 12 eingespeist

f'- 20 werden.

;;| F i g. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Abzugseinrichtung für die Pellets. Das obere Ende des ersten

H Abzugstrichters 6 ist gasdicht mit dem unteren Schacht 14 verbunden. Das wärmeregenerierende Medium im

p: Schachtofen 2 liegt auf einem beweglichen Tisch 34 auf. der unterhalb der öffnung am Boden des unteren

; - Schafts 14 angeordnet ist. Der Tisch 34 kann sich auf Stützrollen 35 horizontal hin- und hergehend bewegen, die

jv 25 an dem ersten Abzugstrichter 6 befestigt sind. Die hin- und hergehende Bewegung des Tisches 34 wird mit Hilfe

•:f eines Kolbenkurbeltriebs mit einer Kolbenstange 36, einem Verbindungsglied 39, einer Kurbel 38 und einer

E| Antriebseinrichtung 37 erzielt. Die Kolbenstange 36 ragt in die Wand des Trichters über eine dicht verschlossene

,;> Führung hinein und läßt sich in hin- und hergehende Bewegung mit sich veränderndem Ausschlag und Hub

Ii bewegen. Auf diese Art und Weise kann das wärmeregenerierende Medium kontinuierlich an dem unteren

H 30 Schacht 14 in den ersten Abzugstrichter 6 bei einer vorgegebenen Abzugsgeschwindigkeit abgezogen werden.

M Der erste Abzugstrichter 6 ist mit einer Abzugsklappe bzw. Abzugsschleuse 17 am Ende versehen und

ψ gasdicht abgeschlossen mit dem zweiten Abzugstrichter 18 verbunden, der eine zweite Abzugsschleuse 9

j aufweist.

S^ Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele erläutert.

35 Die Vorrichtung zur Reinigung von Abgas, die in den F i g. I bis 4 gezeigt ist. dient zur Reinigung von Abgasen, und die Bedingungen sind wie folgt. Die dabei erzielten Resultate sind in den Tabellen I und II aufgeführt.

40 Kenngrößen des Ofens:

(I) Abmessungen der Vorrichtung zum Reinigen von Abgas

1) Querschnittsfläche des Oberteils des Ofens 0,25 m^J

2) Querschnittsfläche des oberen Schachts in

45 Höhe des Heißgaseinlasses 025 m²

3) Querschnittsfläche des unteren Schachts in

Höhe des Abgaseinlasses 0,16 m²

4) Länge des oberen Schachts 0,8 m

5) Länge des dazwischen angeordneten Schachts 0.9 m
so 6) Länge des unteren Schachts 1,6 m

7) maximale Querschnittsfläche des oberen Schachts 036 m²

8) Querschnittsfläche des dazwischen liegenden Schachts 02 m²

9) Querschnittsfläche des unteren Schachts am Boden 0.14 m²
10) Höhe der Temperaturregelkammer 12 m

55 11) Durchmesser der Temperaturregelkammer 0,6 m

(II) Wärmeregenerierungsmedium

1) Material: Pellets aus gesintertem Eisenoxid

2) mittlerer Pelletdurchmesser: 13 mm

3) Pelletabzugsgeschwindigkeit (abwärts gerichtete

60 Bewegungsgeschwindigkeit des Füllstoffs): 0.6 m/h

(III) Gasbehandlungsgeschwindigkeit: 800 NmVh

(IV) Gaszusammensetzung: siehe Tabellen I und II

65 Wie die Ergebnisse in den Tabellen I und II zeigen, wurden die übel riechenden Bestandteile in dem Abgas nahezu vollständig zersetzt und beseitigt Im Vergleich zu den Ergebnissen mit anderen direkten Verbrennungen (im allgemeinen 50 bis 80 ppm NOx fällt bei der Kohlenwasserstoffzersetzung an) ist die Konzentration von NOx unerwartet niedrig. Dieses Ergebnis wird mit Hilfe der vorliegenden Erfindung erzielt

Tabelle I

Ergebnisse beim Beispiel 1

1) Gastemperatur in Höhe des Abgaseinlasses

2) Gastemperatur in Höhe des abzweigenden Gasauslasses

3) Gastemperatur in Höhe des HeiBgascinlasses (Reaktionstemperatur)

4) Gastemperatur am Oberteil des Ofens (am Abzugsschacht)

5) Temperatur der abgezogenen Pellets

6) Temperatur der eingegebenen Pellets

7) maximale Temperatur der Pellets im Ofen

8) zu behandelndes Gas:

9) Konzentration der übel riechenden Bestandteile im Gas: Toluol

Methylethylketon Äthylacetat

10) Brennstoffverbrauch in der Heizeinrichtung

11) Zusammensetzung des die Vorrichtung am Oberteil des Ofens verlassenden Gases:

Toluol (bestimmt nach der Gaschromatographie) CO (bestimmt nach dem Verfahren mit Bestimmungsrohr) NOx (Naphthylendiamin-Verfahren)

Tabelle II

Ergebnisse beim Beispiel 2

65° C 600° C

75O°C 115⁰C 70⁰C 60° C 75O°C das Gas enthält organische Lösungsmittel

400 ppm i00 pprn 220 ppm keiner

1 ppm max. 10 ppm max. 10—20 ppm

25° C 65O⁰C

800° C 130° C 30° C 20° C 800° C Gas, das bei der Kohlevergasung anfällt

200 ppm 85 ppm 200 ppm 2,5-3.0 kg/h (Kerosin)

1) Gastemperatur in Höhe des Abgaseinlasses

2) Gastemperatur in Höhe des abzweigenden Gasauslasses

3) Gastemperatur in Höhe des Heißgaseinlasses (Reaktionstemperatur)

4) Gastemperatur am Oberteil des Ofens (im Abzugsschacht)

5) Temperatur der abgezogenen Pellets

6) Temperatur der Pellets zur Beschickung

7) maximale Temperatur der Pellets im Ofen

8) zu behandelndes Gas:

9) Konzentration der übel riechenden Bestandteile im Gas: Ammoniak

Cyanwasserstoff Schwefelwasserstoff

10) Brennstoffverbrauch in der Heizeinrichtung

11) Zusammensetzung des am Oberteil des Ofens austretenden Gases:

Ammoniak Cyanwasserstoff Schwefelwasserstoff NOx

SOx

·) Bestimmt nach der Gaschrcmasographic. **) Bestimmt nach dem Naphthylendiamin-Verfahren, ***) Bestimmt nach dem Rosanilin-Verfahren.

Bei bekannten Vorgehensweisen mit direkter Verbrennung bildet eine Flamme, die sich von einer Brennerdüse aus erstreckt, eine örtliche Strömung mit extrem hohen Temperaturen von bis zu 1800° C in dem Raum der Brennkammer, da die angeschlossenen Wärmeaustauscher einen recht geringen Wirkungsgrad aufweisen. Dies ist unmittelbar der Grund für die Zunahme des NOx-Gehaltes in dem behandelten Gas. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung können Abgase bei extrem hoher thermischer Wirkung und geringem Brennstoffverbrauch verarbeitet und behandelt werden. Ein Grund hierfür liegt in dem Wärmeaustausch zwischen dem wärmeregenerierenden Medium und den Gasen, und ferner verstärkt sich die Oxydation und Zersetzung der giftigen Bestandteile durch die aktive Bewegung des wärmeregenerierenden Mediums in der aktiven Bewegungszone. Beispielsweise enthält verschmutzte Luft, die beim Sinterungsvorgang von Grünkohle und Teerdolomitstein anfällt, eine Menge an Teerdampf, die Heizwerte von 30 bis 60 kcal/Nm³ aufweisen. Wie in Tabelle I gezeigt können die Abgase bei dem Verfahren gemäß der Erfindung mit einem Heizwert von ungefähr 25 kcal/Nm³ ohne zusätzlichen Brennstoffverbrauch behandelt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die verschmutzte Luft durch die bei der Verbrennung selbst anfallende Wärme gereinigt werden.

1 ppm max.*) nicht ermittelt*) 0,01 ppm max.*) 40-50 ppm**) 200 ppm, ca.***)

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen von Abgas in einer Reinigungskammer, die mit einem festen Material gefüllt ist, das im Oberteil zugeführt wird und sich in der Reinigungskammer von oben nach unten bewegt und am

s Boden abgezogen wird, während das Abgas am Boden der Reinigungskammer zugeführt wird und das gereinigte Abgas am Oberteil der Kammer abgelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Material aus Pellets oder Kugeln aus einem feuerfesten Werkstoff oder einem Metall besteht, das nicht mit dem Abgas reagiert und derart im Gegenstrom zum Abgas bewegt wird, daß die giftigen Bestandteile des Abgases oxydiert oder thermisch zersetzt werden und dabei Hitze entsteht, die im Oberteil der Reinigungs kammer vom Abgas an die von oben zugegebenen Pellets oder Kugeln abgegeben wird, im unteren Teil von den Pellets oder Kugeln an das von unten eingeführte Abgas.

2. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß dem Abgas im mittleren Teil des Durchlaufs von außen Wärme zugeführt wird.

3. Vorrichtung zum Reinigen von Abgas mit einer Kammer mit einem Abgaseinlaß an ihrem Boden und einem Abzug für das gereinigte Abgas an ihrem Oberteil, femer mit einer Fülleinrichtung für festes Material an ihrem Oberteil und einem Abzug für festes Material an ihrem Boden, wobei das feste Material die Kammer füllt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer als Schachtofen (2) ausgebildet ist und daß das feste Material (3) aus Pellets oder Kugeln aus einem feuerfesten Werkstoff oder Metall besteht, das mit dem zu reinigenden Abgas nicht reagieren kann.

4. Vorrichtung mit einem Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schachtofen (2) aus drei Teilabschnitten, einem oberen Schacht (16), einem mittleren Schacht (15) und einem unteren Schacht (14) zusammengesetzt ist und an der Trennungslinie zwischen dem unteren und dem mittleren Schacht (14, 15) abzweigende Gasauslässe (9) aufweist und an der Trennungslinie zwischen dem mittleren und dem oberen Schacht (15,16) mehrere Hcißgaseinlässe (12) und daß diese Auslässe und Einlasse über Gashauptlei tungen (27,28), die den Schachtofen ringförmig umgeben, mit einer Temperaturregelkammer (11) mit einer

Befeuerungseinrichtung (10) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klappe (13) entweder in dem Durchlaß (29) zu der Temperaturregelkammer (11) oder in deren Auslaß (30) angeordnet ist. der zu den Heißgaseinlässen (12) führt.