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Bezeichnung: Entschwefelung von Rohgas
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Beschreibung: Die Erfindung betrifft die Entschwefelung von Rohgas,
insbesondere von Faulgas aus Kläranlagen, bei dein dem Rohgas ein Regenerationsgas
iijit zur Roligasmenge proportionaler Luft-bzw. Sauerstoffmenge zudosiert und das
Gasgemisch durch eine Reinigungsmasse geleitet wird.
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Es ist bekannt, Schwefelwasserstoff aus Gasen zu entfernen, indem
diese durch eine geformte Reinigungsmasse geleitet werden, die Eisenoxyd enthält
(DE-PS 11 40 662). Dabei entstehen Eisensulfid und Wasser. Die Reinigungsmasse kann
mit Luft bzw. Sauerstoff regeneriert werden, wobei sich Eisenoxyd bildet und elementarer
Schwefel freigesetzt wird. Beide Umwandlungsvorgänge läßt man auch bereits gleichzeitig
im fleinigungsbehälter ablaufen, wozu dem zu entschwefelnden Rohgas vor dem Auftreffen
auf die Reinigungsmasse Sauerstoff zugesetzt wird.
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Dieses Zusetzen von Sauerstoff ist nicht ungefährlich, wenn das gereinigte
Gas wie Faulgas ein brennbares Gas ist, das zur Nutzung seiner Energie verbrannt
wird. ird mit einem Sauerstoffüberschuß gearbeitet, so kann die Flamme zurVickschlagen
und
es zu einer Explosion der Anlage kommen. <~i ZU geringer Zuführung von Sauerstoff
ist dagegen die Regelltration unvollständig, so daß die Reinigungsmasse sich frühzeitig
erschöpft. Daher wird der Sauerstoffbedarf genau berechnet und entsprechend zudosiert.
Schwierigkeiten ergeE)en sich J(^ioch, wenn aer Rohgasanfall schwankt, wie es bei
Elåranlagen ifll allgemeinen der Fall ist, so daß eine gleichbleibende 7')dosierung
von Sauerstoff bzw. Luft wegen des dann gelegentlich auftretenden Sauerstoffüberschusses
kritisch ist. Das gilt auch dann, wenn die gleichmäßig erfolgende Zudosierung in
kurzen Zeitabschnitten - also beispielsweise tageweise -entsprechend dem erwarteten
Rohgasanfall neu festgeset'.t und eingestellt wird.
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Diesen Schwierigkeiten könnte man mit einer Regeleinrichtung entgehen,
in die fortlaufend die momentanen Meßwerte dps Rohgasanfalls und der zugeführten
Luft bzw. des Sauerstoffs eingespeist werden, worauf diese Meßwerte auf die gewünschte
Proportionalität hin verglichen und bei einer Abweichung zur einen oder anderen
Seite hin ein entsprechendes Signal zur Rückregelung der Luft- oder Sauerstoffzufuhr
auf den vorgegebenen Proportionalwert erzeugt wird. Eine solche Regleinrichtung,
bei der aus verschiedenen Einzelmeßwerten ein Regelsignal gewonnen wird, ist jedoch
sehr aufwendig und ist daher für kleinere Anlagen, wie sie bei der Faulgasverwer
tung zu finden sind, aus wirtschaftlichen Erwägungen nicht angemessen.
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Dementsprechend ist die Erfindung darauf gerichtet, mit einfachen
Mitteln eine Explosionsgefahren ausschließende proportionale Zudosierung des Sauerstoffs
zu erhalten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rohgasanfall
fortlaufend gemessen und der Meßwert direkt in ein Steuersignal umgesetzt wird,
das ein Dosierventil für das mit konstantem Vordruck zugeführte Regenerationsgas
steuert.
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Somit wird auf eine Einzelmeßwerte auswertende und die Auswertung
zu einem Regelsignal verarbeitende aufwendige Regeleinrichtung verzichtet und statt
dessen ein einziger Meßwert für den Rohgasanfall in ein Proportionalsignal umgewandelt,
das die Öffnungsstellung des Dosierventils steuert. Auf diese einfache und kostnsprende
Weise kann eine proportionale Zudosierung des Regenerationsgases erfolgen, soweit
dieses nit einem konstanten Vordruck zur Verfügung steht. In diesem Falle wird der
Durchsatz an Regenerationsgas durch den Öffnungsquerschnitt des Dosierventils bestimmt,
der seinerseits in proportionaler Abhängigkeit vom Steuersignal eingestellt wird.
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In näherer Ausgestaltung dieser Lösung kann das Rohgas eine Differenzdruckmeßeinrichtung
durchströmen, die ein Meßblende mit einem Differenzdruckbilder aufweist, dem ein
Differenzdruckmeßrnnformer zugeordnet ist, der über eine Steuerleitung direkt mit
dem Dosierventil verbunden ist. Dabei kann der Differenzdruckn1eßumformer beispielsweise
ein elektrisches Steuersignal bis maximal 20 mA erzeugen, das dann dem hüchstmöglichen
Rohgasanfall entspricht und das Dosierventil voll öffnet, um unter Berücksichtigung
des Regenerationsgasvordrucks einen auf den höchsten Rohgasanfall abgestimmten Regenerationsgasdurchsatz
zu bewirken. Ein gegenüber dem Höchstwert verringerter Rohgasdurchsatz führt zu
einem entsprechend schwächeren Steuersignal mit einer entsprechenden Teilöffnung
des Dosierventils, wobei ein Absinken des Rohgasdurchsatzes auf Null zu einem vollständigen
Schließen des Dosierventils führt.
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Das Dosierventil kann als elektro-pneumatisches Stellventil oder auch
als voll elektrisches Stellventil ausgebildet sein, wobei die Betätigungskraft für
das Dosierventil von einer Druckluftquelle bzw einer Stromquelle unter Steuerung
durch das Steuersignal zur Verfügung gestellt wird. Dabei kann die Proportionalität
zwischen der Stärke des Steuersignals und dem Durchsatz an Regenerationsgas am besten
dadurch erreicht
werden, daß das Dosierventil einen auf- bzw. zusteuerbaren
rechteckigen Durchströmungsquerschnitt aufweist.
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Zweckmäßigerweise ist dem Dosierventil ein Druckminderer zur Einstellung
und Konstanthaltung des Vordrucks des Regenerationsgases vorgeordnet. Hierdurch
wird nicht nur ein Wonstanter Vordruck gewährleistet, darüber hinaus kann nach dem
Einbau eine Anpassung an die örtlichen Gegebenheiten vorgenommen werden, indem der
Vordruck so hoch eingestellt wird, daß bei voll geöffnetem Dosierventil gerade der
Durchsatz an Regenerationsgas erreicht wird, der für den maximalen Rohgasanfall
errechnet wurde. Diese Einstellung wird erleichtert, wenn dem Dosierventil ein Durchflußmesser
für das Regenerationsgas nachgeordnet ist. Ebenso ist es sinnvoll, auch die dem
Rohgas zugeordnete Differenzdruckmeßeinrichtung mit einer Durchflußmengenanzeige
zu versehen.
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Obwohl die vorgenannten Maßnahmen eine sichere Arbeitsweise gewährleisten,
ist es im allgemeinen doch empfehlenswert, ein Magnetventil zur Absperrung der Regenerationsgaszufuhr
vorzusehen, das mittels Grenzkontaktgebern bei Erreichen von Grenzwerten des Anfalls
von Rohgas und/oder des Durchsatzes an Regenerationsgas betätigbar ist. Dadurch
wird mit geringem Zusatzaufwand erreicht, daß bei nicht normalen Betriebszuständen,
die auf Störungen irgendwelcher Art zurückgehen können, die Sauerstoffzufuhr vollends
abgeschaltet wird, was zweckmäßigerweise durch eine Warnanzeige oder ein Warnsignal
angezeigt wird. Es kann daher kein explosives Gasgemisch entstehen und je nach den
Gegebenheiten zu einer von Hand gesteuerten Zuführung von Luft bzw. Regenerationsgas
übergegangen werden, bis wieder normale Betriebsverhältnisse erreicht sind.
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Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Durchführung der
vorbeschriebenen Entschwefelung. Diese Einrichtung ist gekennzeichnet durch eine
Hauptrohrleitung mit einer Meßblende
und eine in die Hauptrohrleitung
mündende Nebenrohrleitung, in die ein Konstantdruckminderer und zwischen diesem
und der auptrohrleitng ein Dosierventil eingebaut sind.
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lit einer solchen Einrichtung, die ggf. uni einen Differenzdruckbilder,
einen Differenzdruckmeßumformer, elektrische Steuerleitungen, Durchflußmesser und
ein Magnetventil ergänzt werden kann, läßt sich die vorbeschriebene Entschwefelung
auf einfache Weise durchführen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer
schematischen Zeichnung der Einrichtung näher erläutert.
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Eine Hauptrohrleitung 1 ist mit Flanschen 2 und 3 zum Einflanschen
in eine Faulgasleitung einer Kläranlage versehen.
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Die Durchflußrichtung durch die Hauptrohrleitung 1 ist durch den Eintrittspfeil
am Flansch 2 kenntlich gemacht. In die Hauptrohrleitung 1 mündet eine Nebenrohrleitung
#, durch die der Hauptrohrleitung 1 Druckluft aus einer nicht dargestellten Druckluftquelle
zugeführt werden kann.
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In die Hauptrohrleitung 1 ist eine eßblende 5 eingeflanscht, die mit
Druckfühlleitungen 6 und 7 versehen ist. Diese sind iiber Ventile S und 9 an einen
Differenzdruckbilder 10 angeschlossen, der mit der festgestellten Druckdifferenz
ein .aß fiir den Gasdurcnsatz durch die Hauptrohrleitung 1 bildet und mit einer
Durchflußmengenanzeige 11 versehen ist.
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Dem Differenzdruckbilder 10 ist ein Differenzdruckmeßumformer 12 zugeordnet,
der in Abhängigkeit vom momentanen Faulgasdurchsatz ein zu diesem proportionales
elektrisches Steuersignal im Bereich von beispielsweise 0 - 20 mA erzeugt. Dieses
elektrische Steuersignal kann an der Signalklemme 13 abgegriffen werden. Außerdem
weist der Differenzdruckmeßumformer 12 eine Grenzkontaktklemme 14 auf, die bei einem
einstellbaren Minimalwert und/oder einem einstellbaren Maximalwert für den Faulgasdurchfluß
mit einem elektrischen Schaltsignal versorgt wird.
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In die Nebenrohrleitung 4 sind in Durchströmungsrichtung ein Konstantdruckminderer
15 zur Einstellung und Konstanthaltung des Vordrucks der zugeführten Druckluft,
ein Dosierventil 16, ein Durchflußmesser 17 und ein Magnetventil 18 eingebaut.
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Das Dosierventil 16 ist als elektro-pneumatisches oder voll elektrisches
Stellventil ausgebildet, dem über die Leitung 1C.
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die benötigte Betriebsenergie zugeführt wird, also entweder Druckluft
mit einem konstanten Druck von beispielsweise 1,4 bar oder Strom. Die Steuerung
des Dosierventils 16 erfolgt über eine an die Signalklemme 13 des Differenzdruckmessumformers
12 angeschlossene Steuerleitung 20. Das Dosierventil 1G weist einen in Abhängigkeit
vom jeweiligen Steuersignal über die Stelleinrichtung 21 auf- bzw. zugesteuerten
Durchströmungs querschnitt auf. Dabei ändert sich der jeweilige Öffnungsquerschnitt
des Dosierventils 16 proportional zur Größe des Steuersignals und damit zum Faulgasdurchsatz
durch die Hauptrohrleitung 1.
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Der Durchflußmesser 17 ist mit einem Grenzwertsignalgeber 22 versehen,
der bei Minimaldurchfluß und/oder Maximaldurchfluß ein Grenzwertsignal liefert,
das über die Signalleitung 23 der Schalteinrichtung 24 des Magnetventils 18 zugeführt
wird.
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Die Schalteinrichtung 24 ist über eine weitere Signalleitung 25 an
die Grenzkontaktklemme 14 des Differenzdruckmessumformers 12 angeschlossen. Wird
der Schalteinrichtung 94 über die Signalleitung 23 oder 25 ein Signal zugeführt,
was in Abhälgigkeit von den eingestellten Grenzwerten bei starken Abweichungen vom
üblichen Bereich des Durchsatzes an Faulgas bzw. an zur Regeneration verwendeter
Luft der Fall ist, so schließt das Magnetventil 18 und unterbindet jede Zufuhr von
Luft zum Faulgas. Gleichzeitig wird eine nicht dargestellte Warneinrichtung betätigt,
damit alsbald dem auslösenden Grund nachgegangen werden kann.
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Nachdem die dargestellte und beschriebene Einrichtung in eine Rohgasleitung
eingebaut und der Anschluß der Nebenrohrleitung
4 an die Druckluftquelle
sowie der Energieanschluß über die Leitung 19 hergestellt sind,wird die Einrichtung
auf die Gegebenheiten des speziellen Anwendungsfalles eingestellt.
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Dazu wird zunächst der in Betracht kommende maximale Gasanfall festgelegt,
der beispielsweise 100 m3/h beträgt. Hierfür wird die benötigte Regenerationsluft
berechnet, die beispielsweise 1,0 m3/h beträgt. Diesem Wert an Regenerationsluft
entspricht das maximale Steuersignal des Differenzdruckbilders 12 von beispielsweise
20 mA. Nunmehr wird bei voll geöffnetem Dosierventil 16 die diesem zugeführte Luft
mittels des einstellbaren Konstantdruckminderers 15 auf einen solchen Vordruck gebracht,
daß der Durchflußmesser 17 den maximal erforderlichen Luftdurchsatz (1,0 m3/h) anzeigt.
Mit diesem Vordruck der Regenerationsluft wird weiterhin gearbeitet. Infolge der
Proportionalität zwischen dem nJasanfall, dem Steuersignal und dem Öffnungsquerschnitt
des;;posierventils 16 sorgt die Einrichtung selbsttätig für die Zudosierung einer
dem jeweiligen Faulgas anfall entsprechenden Menge an Regenerationsluft.
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Die Durchflußmengenanzeige 11 und der Durchflußmesser 17 ermöglichen
während des späteren Betriebs jederzeit eine Kontrolle, ob das richtige Zudosierungsverhältnis
eingehalten wird. Bei Betriebsstörungen, die sich auf den Gasanfall oder den Durchsatz
an Regenerationsluft auswirken, wird entsprechend den eingestellten Durchsatzgrenzwerten
das Magnet ventil 18 geschlossen und somit verhindert, daß es zur Bildung einer
Sauerstoff enthaltenden explosiven bzw. entzündbaren Gasmischung kommen kann.
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zusammengefaßt kann man die Erfindung auch wie folgt beschreiben:
Einem aus einer Kläranlage anfallenden Faulgas, das mittels einer Reinigungsmasse
entschwefelt wird, wird Regenerationsluft zudosiert. Die Zudosierung erfolgt in
Abhängigkeit vom jeweiligen Faulgasanfall, damit eine über den momentanen Sauerstoffbedarf
zur Regeneration hinausgehende Sauerstoffzuführung unterbleibt. Eine exakte Dosierung
wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß der Faulgasanfall fortlaufend gemessen
und der Meßwert direkt in ein Steuersignal umgesetzt wird, das ein Dosierventil
für die mit konstantem Vordruck zugeführte Regenerationsluft steuert.
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Bezeichnung: Entschwefelung von Rohgas Bezugszeichenliste: 1 Hauptrohrleitung
2 Flansch 3 Flansch 4 Nebenrohrleitung 5 Meßblende 6 Druckfühlleitung 7 Druckfühlleitung
8 Ventil 9 Ventil 10 Differenzdruckbilder 11 Durchflußmengenanzeige 12 Differenzdruckmeßumformer
13 Signalklemme 14 Grenzkontaktklemme 15 Konstantdruckminderer 16 Dosierventil 17
Durchflußmesser 18 Magnetventil 19 Leitung 20 Steuerleitung 21 Stelleinrichtung
22 Grenzwertsignalgeber 23 Signalleitung 24 Schalteinrichtung 25 Signalleitung
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