DE3543419C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrich­ tung zur thermischen Reinigung von Gasen nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art sind aus der DE-OS 29 44 566 wie auch der JP 58-2 520 (A) bekannt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen werden die zu reinigenden Gase über einen Zuführkanal einer Wärmetauscherkolonne und von hier einem Verbrennungsraum zugeführt, in dem dann mittels eines Injektor-Brenners diese Gase erhitzt werden. Vom Verbrennungsraum aus werden die erhitzten Gase sodann einem Auslaßkanal zugleitet, der sie letzt­ lich in gereinigtem Zustand nach außen abgibt.

Die bekannten Konstruktionen sind dadurch charakteri­ siert, daß die einzelnen Konstruktionselemente starr zu einer Einheit zusammengefügt sind. Dies führt aufgrund der erheblichen Temperaturschwankungen zwischen den ein­ zelnen Kammern der Vorrichtung zu mechanischen Spannungen an den Stoßstellen zwischen den Konstruktionselementen, was im Laufe der Zeit dazu führt, daß die gesamte Einheit leck wird. Die daraus resultierende Folge ist, daß dann, wenn gefährliche Gase zu behandeln, das heißt zu reinigen sind, die Umwelt ganz erheblichen Belastungen unterworfen wird.

Außerdem ist bei diesen bekannten Vorrichtungen festzu­ stellen, daß die brennbaren Bestandteile dieser Gase nicht vollständig verbrannt werden und daher auch von dieser Seite eine weitere Umweltbelastung erfolgt.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der die im Vorstehenden beschriebenen Probleme weitestgehend vermieden sind, bei der also die Sicherheit in bezug auf eine eventuelle Umweltbelastung ganz wesentlich erhöht ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definierte Merkmalskombination gelöst. Weiterbildungen dieser Lösung sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Die Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Diese zeigt die Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung.

Das Grundelement der Vorrichtung ist ein zylindrisches Ge­ häuse (1), in das ein aus mehreren Kammern bestehender Verbrennungsraum (2) eingesetzt ist. Der Zwischenraum zwischen diesem Verbrennungsraum (2) und der Innenwandung des Gehäuses (1) bildet den Zuführkanal für das zu reinigende Gas, das über einen Zuführstutzen (3) dem Reinigungssystem zugeführt wird. Dieser Zuführstutzen (3) liegt etwa im Bereich des einen Endes des Gehäuses (1), das an diesem Ende über einen topfförmigen Wärmetauscher (4) dicht abgeschlossen ist. Das Gas wird unter Druck in den Zuführstutzen (3) und damit in das Reinigungssystem als Ganzes eingeleitet. Aufgrund des Strömungsdrucks wird das Gas in den vorgenannten Zuführ­ kanal geleitet und damit längs des Ringraumes zwischen Gehäuse (1) und Verbrennungsraum (2) zum zweiten Ende des Gehäuses (1) geführt. Dieses zweite Ende ist ebenfalls dicht verschlossen, so daß sich zwischen den beiden Enden des Gehäuses ein abgeschlossener Raum ergibt.

Am genannten zweiten Ende des Gehäuses (1) ist eine Thermoquelle (5) vorgesehen, die insbesondere als Gas­ brenner oder als Elektroheizung ausgebildet ist. Der Ver­ brennungsraum (2) ist koaxial zum Gehäuse aufge­ hängt; gleichzeitig ist die Thermoquelle so ausgerichtet, daß der Heizstrahl koaxial in den Innenraum des Verbren­ nungsraumes (2) wirkt. Das im Verbrennungsraum (2) gerei­ nigte Gas wird jenseits über den vorgenannten topfförmi­ gen Wärmetauscher (4) einem Auslaßstutzen (6) zugeführt.

Die Wirkungsweise der soweit beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:

Das zu reinigende Gas wird beispielsweise mit einer Temperatur von 300°C über den Zuführstutzen (3) in das System eingeführt. Über den Zuführkanal zwischen Gehäuse (1) und Verbrennungsraum (2) wird dieses Gas zu der am zweiten Ende des Gehäuses (1) befestigten Thermoquelle (5) geleitet und gleichzeitig aufgrund der äußeren Form des aus einer Mehrzahl von Kammern mit kegel­ stumpfförmigen, jeweils paarweise am kleineren und größe­ ren Kegelstumpfdurchmesser miteinander verbundenen Wand­ abschnitten bestehenden Verbrennungsraumes (2), das heißt aufgrund der Höhen und Tiefen dieses so geformten Ver­ brennungsraumes (2), verwirbelt. Von der Thermoquelle (5) wird schließlich das Gas auf eine höhere Temperatur von zum Beispiel 700°C erhitzt. Dieses erhitzte Gas strömt nunmehr durch den Innenraum des Verbrennungs­ raums (2), wobei es aufgrund dessen innerer Gestaltung wiederum beziehungsweise zusätzlich verwirbelt wird. Auf­ grund dieser Verwirbelung ergibt sich eine optimale Auf­ schließung der brennbaren Bestandteile und damit ein opti­ maler Wirkungsgrad der Verbrennung selbst. Am Auslaß­ stutzen (6) wird schließlich das gereinigte und im Wärme­ tauscher (4) wieder abgekühlte Gas abgeführt.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Verbrennung sind an der Innenwandung des Gehäuses (1) Umlenkeinrichtun­ gen (7) vorgesehen, die die Verwirbelung des Gases begün­ stigen. Diese Umlenkeinrichtungen (7) sind jeweils in den Ebenen der kleinsten Kegelstumpfdurchmesser angeordnet, so daß sie als kegelförmige Scheiben zwischen die Ein­ schnürungen des Verbrennungsraumes (2) reichen. Zusätz­ lich zu den Umlenkeinrichtungen (7) sind im Innenraum des Verbrennungsraumes (2) Kreisscheiben (8, 9) vorgesehen, über die das Gas zusätzlich verwirbelt wird. Die Kreis­ scheiben (8) sind quasi als Prallbleche ausgebildet und liegen jeweils in den Bereichen des größten Kegelstumpf­ durchmessers. Diese Kreisscheiben lassen im Bereich zwischen ihrem Außendurchmesser und dem entsprechenden Verbrennungsraumdurchmesser einen ringförmigen Gasdurch­ laß frei. Jeweils am kleinsten Kegelstumpfdurchmesser des Verbrennungsraums (2) sind ebenfalls Kreisscheiben (9) vorgesehen, die als Lochscheiben ausgebildet sind. Diese Lochscheiben können vorzugsweise auch mit katalyptisch wirkenden Belägen oder Zusätzen versehen sein.

Es ist auch denkbar, beispielsweise an der Außenseite des Verbrennungsraums (2) noch weitere Umlenkeinrichtungen vorzusehen.

Die Verbindung zwischen dem Verbrennungsraum (2) und dem Gehäuse (1), das heißt die Aufhängung des Verbren­ nungsraumes (2) im Gesamtsystem muß so sein, daß der Ver­ brennungsraum (2) insofern schwimmend gelagert sein muß, als er den auftretenden thermischen Belastungen bezie­ hungsweise den aus den Temperaturdifferenzen resultieren­ den Längenausdehnungen ausweichen kann. Die Lösung dieses Problems kann auf unterschiedliche Art und Weise erfol­ gen. Es ist denkbar, den Verbrennungsraum (2) als Ganzes im Bereich des die Thermoquelle tragenden Endes des Gehäuses (1) schwenkbar aufzuhängen, damit er erforder­ lichenfalls seitlich ausweichen kann. Es ist auch denk­ bar, den Verbrennungsraum (2) über Kompensatoren an einem der beiden Enden des Gehäuses (1) aufzuhängen. Grund­ sätzlich ist bei der Frage der Aufhängung die Temperatur­ verteilung zu berücksichtigen. Wesentlich ist, daß der Verbrennungsraum (2) relativ zum Gehäuse (1) nicht ganz starr, sondern leicht nachgiebig aufgehängt ist. Der Verbrennungsraum (2) kann auch über Gleitlager im Gehäuse (1) beweglich sein.

Vorzugsweise ist der Verbrennungsraum (2) so dimensio­ niert, und zwar vornehmlich bezüglich des Winkels zwischen den einzelnen kegelstumpfförmigen Bauteilen, daß etwaige Längenausnehmungen der der Thermoquelle (5) zuge­ wandten Seite durch die jeweils andere Seite kompensiert werden.

Abschließend soll noch darauf verwiesen werden, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch modular aufgebaut werden kann. Zu diesem Zweck werden einzelne Module konzi­ piert, die jeweils einer Kammer entsprechen. Diese Module können dann jeweils dem aktuellen Anwendungsfall ent­ sprechend zusammengefügt werden, wodurch sich jeweils spezifische Volumina für die zu reinigenden Gasmengen zu­ sammenbauen lassen.

Diese Modulbauweise erweist sich für Reparaturzwecke als besonders vorteilhaft. Schließlich ist es dabei möglich, die einzelnen Module voneinander zu trennen und gegebenen­ falls defekte Schikanen oder eventuell auch verbrauchte Katalysatoren zu erneuern.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur thermischen Reinigung von mit brenn­ baren Bestandteilen belasteten Gasen, mit einem zylindri­ schen Gehäuse und einem darin angeordneten Verbrennungs­ raum, in dem die Gase mittels einer Thermoquelle ver­ brannt werden, sowie mit einem Zuführkanal für die zu reinigenden Gase, der zwischen der Wand des Verbrennungs­ raums und dem Gehäuse gebildet ist, und mit einem Auslaß­ kanal für die gereinigten Gase, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum aus einer Mehrzahl von Kammern mit kegelstumpfförmigen, jeweils paarweise am kleineren und größeren Kegelstumpfdurchmesser miteinander verbunde­ nen Wandabschnitten besteht und daß jeweils in den Ebenen der größten und der kleinsten Kegelstumpfdurchmesser im Verbrennungsraum rechtwinklig zur Achse des Verbrennungs­ raums Kreisscheiben (8, 9) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwandung des Gehäuses (1) in den Ebenen der kleinsten Kegelstumpfdurchmesser der Wand des Ver­ brennungsraums umlaufende Umlenkeinrichtungen (7) für das zu reinigende Gas vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite der Wand des Verbrennungsraums weitere Umlenkeinrichtungen für das zu reinigende Gas vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ebenen der kleinsten Kegelstumpfdurch­ messer im Verbrennungsraum angeordneten Kreisscheiben (9) Katalysatoren aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer dem aktuellen Anwendungsfall ent­ sprechenden Anzahl von Modulen zusammengefügt ist, von denen jedes eine Kammer des Verbrennungsraums (2) umfaßt.