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Vorrichtung zur thermischen Oxidation brennbarer Bestandteile
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von Salzlösungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur thermischen Oxidation brennbarer
Bestandteile von Salzlösungen mit anschließender Wärmerückgewinnung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung ist in der DE-OS 30 21 8S5 beschrieben
und dargestellt.
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Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist es, daß sie bei einem
Defekt des Abhitzekessels, der beispielsweise durch Salzablagerungen, Undichtigkeiten
oder dgl. hervorgerufen werden kann, abgeschaltet werden muB, so daß die Beseitigung
von fortlaufend anfallenden Schadstoffen oftmals im ungeeignetsten Zeitpunkt unterbrochen
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung entsprechend
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die auch bei reinigungs-, reparatur-
oder wartungsbedürftigem Abhitzekessel weiter betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs
1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Durch Schließen der Absperreinrichtung kann der Abhitzekessel isoliert
werden7 ohne die Verbrennung der Schadstoffe zu unterbrechen, da das gesamte Abgas
nun über den Behälter für die Salzschmelze und durch die Bypaß-Leitung in die Abgasleitung
stromabwärts des Abhitzekessels oder gegebenenfalls auch in eine eigene Abgasleitung
gelangen kann. Das Reinigen oder Reparieren des Abhitzekessels kann dann zu einem
Zeitpunkt erfolgen, zu dem eine Betriebsunterbrechung zugelassen werden kann oder
auch während des Betriebes.
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Um die thermische Belastung der Absperreinrichtung während des Normalbetriebes
gering zu halten, ist es zweckmäßig, diese stromabwärts des Abhitzekessels in der
Abgasleitung anzuordnen. Die Bypaß-Leitung muß dann naturgemäß stromabwärts der
Absperreinrichtung in die Abgasleitung münden, wenn keine eigene Abgasleitung vorgesehen
wird.
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Der Behälter für die Salzschmelze ist üblicherweise als Quenchtank
ausgeführt, enthält also Flüssigkeit, wobei das die Salzschmelze aus der Brennkammer
führende Rohr als Tauchrohr ausgebildet ist, das unterhalb des Flüssigkeitspiegels
mündet, so daß die Flüssigkeit eine Sperre bildet, die verhindert, daß im Normalbetrieb
Abgase in nennenswerter Menge durch den Quenchtank in die Bypaß-Leitung gelangen.
Eine geringe Abgasmenge ist oftmals erwünscht, um ein Zuwachsen der Austrittsöffnung
durch Salzablagerungen zu vermeiden. Zur Regelung dieser Abgasmenge kann in der
Bypaß-Leitung ein Ventil angeordnet werden. Da mit diesem Ventil das Verhältnis
der Massenströme durch die Abgasleitung und die Bypaß-Leitung eingestellt werden
kann, ist es damit auch möglich, die Leistung des Abhitzekessels zu verändern, ohne
die Leistung des Brenners verändern zu müssen.
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Vorzugsweise erfolgt die Verbrennung salzhaltiger oder anderer toxischer
Schadstoffe bei geringem Unterdruck gegenüber der umgebenden Atmosphäre, der durch
ein Sauggebläse in der Abgasleitung hinter dem normalerweise in dieser Leitung angeordneten
Wäscher erzeugt dieses wird. Durch Anordnung/Gebläses (oder eines zusätzlichen Sauggebläses)
in der Bypaß-Leitung wird ein Druckgefälle vom Kesselaustritt zum Kesseleintritt
erzeugt, so daß der abgeschaltete Kessel keinesfalls von heißen Abgasen durchströmt
werden kann. Diesem Gebläse kann ein Kühler und/oder Wäscher vorgeschaltet werden,
um die thermische Belastung und die Korrosion des Gebläses zu verringern.
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Um das Eindringen von Abgasen in den abgescllaltetrrl Ahhitzekessel
auch bei nicht vollständig dichter Aasperreinrichtung zu vermeiden, ist es zweckmäßig,
in die Abgasleitung vor und/oder hinter dem Abhitzekessel Spül-oder Sperrluft einzuführen.
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Vorzugsweise ist in der Abgasleitung zwischen dem Abhitzekessel und
dem Absperrventil eine Kühleinrichtung für die im Normalbetrieb aus dem Abhitzekessel
austretenden Gase vorgesehen. Dadurch wird das Absperrventil im Normalbetrieb thermisch
entlastet. Die Kühleinrichtung kann gleichzeitig Reinigungsfunktionen ausüben, um
korrosive und abrasive Medien auszuscheiden, welche die Funktion oder Lebensdauer
der Absperreinrichtung oder anderer nachgeschalteter Einrichtungen beeinträchtigen
könnten. Diese Kühleinrichtung kann z.B. von einem Waschkühler, einem Strahlwäscher,
einer Füllkörperkolonne oder dgl. gebildet werden.
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Die Kühleinrichtung kann auch von einem stromabwärts des Abhitzekessels
in der Abgasleitung angeordneten Flüssigkeit enthaltenden Behälter gebildet werden,
in den die Abgasleitung mit einem Tauchrohr unterhalb des Flüssigkeitsspiegels mündet.
Eine solche Kühleinrichtung kann als Absperreinrichtung wirken, die den Vorteil
hat, daß sie keine beweglichen Teile aufweist und daher gegen thermische Belastung
und Korrosion unempfindlich ist.
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Wenn der Behälter für die Salzschmelze, wie bekannt, Flüssigkeit enthält,
in die ein die Salzschmelze führendes Tauchrohr eintaucht, kann die Absperreinrichtung
stromabwärts des Abhitzekessels auch allein von einem Wasserschloß gebildet werden,
der einen Flüssigkeit enthaltenden Behälter aufweist, in den die Abgasleitung mit
einem Tauchrohr unterhalb des Flüssigkeitsspiegels mündet. Durch Veränderung der
Eintauchtiefen
der Tauchrohre relativ zueinander kann erreicht werden,
daß entweder die Bypaß-Leitung oder die Abgasleitung hinter dem Abhitzekessel abgesperrt
wird.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung
einer ersten Vorrichtung mit abschaltbarem Abhitzekessel, und Fig. 2 eine schematische
Darstellung ähnlich Fig. 1 einer zweiten Vorrichtung, bei der hinter dem Abhitzekessel
ein Wasserschloß in der Abgasleitung angeordnet ist.
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Es sei zunächst auf Fig. 1 bezuggenommen, in der mit 1 eine Brennkammer
bezeichnet ist, an die ein Brenner 2 angebaut ist, dem Brennstoff durch eine Leitung
3 und Verbrennungsluft durch eine Leitung 4 mittels eines Gebläses 4a zugeführt
wird. In die Brennkammer 1 mündet ferner eine Zuflußleitung 5 für die Salzlösung,
der durch eine Leitung 6 mittels eines Gebläses 6a die zur Verbrennung der organischen
Bestandteile der Salzlösung erforderliche Verbrennungsluft zugegeben wird. Die Brennkammer
1 ist mit einer wärmeisolierenden keramischen Auskreidung 7 versehen. An ihrem unteren
Ende weist die Brennkammer 1 eine AbfluBöffnung 8 auf, durch welche die Salzschmelze
in einen darunter liegenden Quenchtank 9 gelangen kann. Dort wird die Salzschmelze
durch Wasser ausgewaschen, das durch eine Leitung 10 zu- und eine Leitung 11 abgeführt
wird.
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Vom unteren Bereich der Brennkammer 1 geht seitlich eine Abgasleitung
12 aus, die zu einem Abhitzekessel 13 führt, in welchem sie einen Wärmetauscher
14 durchströmt. Dem Abhitzekessel wird Speisewasser durch eine Leitung 15 zugeführt,
und der erzeugte Dampf kann durch eine Leitung 16 abströmen. Nar.h dem Dj pr,hr
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Wärmetauschers 14 gelangt das Abgas durch die Abgasleitung
12' zu einem Wäscher 17 mit Pumpe 18 und Venturidüse 19 und es kann nach Durchströmen
eines Tropfenabscheiders 20 durch eine Leitung 21 direkt oder über weitere Reinigungsstufen
in die Atmosphäre gelangen.
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Um die Vorrichtung auch dann betreiben, d.h. die anfallenden Salzlösungen
weiter verbrennen zu können, wenn der Abhitzekessel 13 reparatur-, reinigungs- oder
wartungsbedürftig ist, ist in der Abgasleitung 12' ein Absperrventil 22 sowie eine
den Abhitzekessel 13 umgehende Bypaß-Leitung 23 für die Abgase vorgesehen, die von
dem Ouenchtank 9 ausgeht und in die Abgasleitung 12' stromabwärts des Absperrventils
22 mündet.
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In der Bypaß-Leitung 23 sind ein Sauggebläse 24 und vor diesem ein
Ventil 25 sowie ein Kühler 26 angeordnet. Nach dem Schließen des Absperrventils
22 strömt das gesamte Abgas durch den Quenchtank 9 und die Bypaß-Leitung 23 zur
Abgasleitung 12' und von dort durch den Wäscher 17 in die Atmosphäre. Durch das
Sauggebläse 24 wird ein Druckgefälle vom Kesselaustritt zum Kesseleintritt geschaffen,
so daß keine heißen Abgase in den abgeschalteten Abhitzekessel 13 eindringen können.
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Ein weiteres Gebläse 33 kann auch in der Leitung 21 angeordnet werden.
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Um ein Zuwachsen der Abflußöffnung 8 durch erstarrende Salzschmelze
zu verhindern oder zumindest zu verzögern, ist es zweckmäßig, daß auch etwas Abgas
zusammen mit der Salzschmelze durch die Abflußöffnung 8 austritt.
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Die Menge dieses Abgases kann durch das Ventil 25 eingestellt werden,
mit dem auch die Leistung des Abhitzekessels 13 ohne Veränderung der Leistung des
Brenners 2 variiert werden kann, indem mehr oder weniger oder gar kein Abgas durch
die Abgasleitung 12 oder die Bypaß-Leitung 23 strömen kann.
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Um sicherzustellen, daß auch bei geschlossenem Absperrventil 22 keine
Abgase in den Abhitzekessel 13 gelangen können, ist es zweckmäßig, eine Sperrluftleitung
27 mit Absperrventil 28 vorzusehen, die in die Abgasleitung 12' hinter dem Absperrventil
22, jedoch vor der Einmündung 29 der Bypaß-Leitung 23 in die Abgasleitung 12' mündet.
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Alternativ könnte diese Sperrluftleitung auch vor dem Absperrventil
22 in die Abgasleitung 12' münden, wie bei 27' gestrichelt angedeutet. Eine entsprechende
Sperrluftleitung 30 mit Absperrventil 31 kann auch zwischen der Brennkammer 1 und
dem Abhitzekessel 13 in die Abgasleitung 12 münden. Schließlich ist es auch möglich,
die Abgasleitung 12 zwischen Brennkammer 1 und Abhitzekessel 13 im Bedarfsfall zu
unterbrechen, beispielsweise durch en Absperrorgan in Form einer Steckscheibe 32,
die zwischen die Anschlußflansche der Abgasleitung 12 eingeschoben wird. In diesem
Fall ist eine abgasseitige Wartung des Abhitzekessels selbst während des Betriebes
möglich.
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Das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen
gemäß Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß in der Abgasleitung 12' zwischen dem Abhitzekessel
13 und dem Absperrventil 22 ein Duenchtank 34 angeordnet ist, der einen Behälter
35 aufweist, dem Kühl-und Spülwasser durch eine Leitung 36 zugeführt wird, das durch
eine Leitung 37 mit Überlauf 38 wieder abgeführt wird. Die Abgasleitung 12' ragt
mit einem Tauchrohr 39 in den Behälter 35 hinein und mündet unterhqlb des Flüssigkeitsspiegels.
Im Normalbetrieb, d.h. bei geöffnetem Absperrventil 22, werden die aus dem Abhitzekessel
13 austretenden Gase, die immer noch eine Temperatur von bis zu 4000 kl haben können,
abgekühlt und es werden in den Gasen enthaltene korrosive oder abrasive Stoffe ausgewaschen.
Dadurch wird die thermische Belastung des Absperrventils 22 verringert,
wodurch
die Betriebssicherheit erhöht wird und preiswr?rtr-rr? Werkstoffe verwendet werden
können. Durch das ALIssclleiden von korrosiven und abrasiven Stoffen wird die Funktionsfähigkeit
und Lebensdauer des Absperrventils 22 verbessert. Bei geschlossenem Absperrventil
22 wirkt der Ouenchtank 34 als Wasserschloß und somit als zusätzliche Absperreinrichtung.
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Die Eintauchtiefe des Tauchrohres 39 muß naturgemäß geringer sein
als die Eintauchtiefe des Tauchrohres 9'.
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Es ist aber auch möglich, den Quenchtank 34 als alleinige Absperreinrichtung
in der Abgasleitung 12' vorzusehen. In diesem Fall muß die Eintauchtiefe des Tauchrohres
39 und/oder des Tauchrohres 9' - vorzugsweise durch entsprechende Veränderung des
Flüssigkeitsstandes - so veränderbar sein, daß im Normalbetrieb der Quenchtank 9
und zum Isolieren des Abhitzekessels der Quenchtank 34 als Wasserschloß wirkt. Die
Eintauchtiefe des Tauchrohres 39 muß also im Normalbetrieb kleiner und zum Abschalten
des Abhitzekessels 13 größer sein als die Eintauchtiefe des Tauchrohres 9'.
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In Abwandlung der dargestellten Ausführungsbeispiele kann die Bypaß-Leitung
23 über einen eigenen Wäscher mit einer in die Atmosphäre mündenden Abgasleitung
in Verbindung stehen anstatt in die Abgasleitung 12' zu münden.
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