DE3717375A1

DE3717375A1 - Einrichtung fuer die reinigung von ventilationsausscheidungen

Info

Publication number: DE3717375A1
Application number: DE19873717375
Authority: DE
Inventors: Julija Pavlovna Veber; Vjaceslav Lvovic Vinokurov; Eduard Yakovlevic Kernerman; Gennadij Ivanovic Lysenko; Vladimirovic Popovskij; Vladimir Andreevic Sazonov
Original assignee: VINOKUROV VJACESLAV L'VOVIC
Current assignee: VINOKUROV VJACESLAV L'VOVIC
Priority date: 1987-05-22
Filing date: 1987-05-22
Publication date: 1988-12-15
Also published as: AT387643B; DE3717375C2; ATA125587A; FR2616357A1; FR2616357B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen für die Verbrennung von Industrieabfällen und betrifft Einrichtungen für die Beseitigung von gasförmigen Abfallprodukten bzw. schädlichen Gasen und insbesondere Einrichtungen für die Reinigung von Ventilationsausscheidungen.

Besonders wirksam kann die vorliegende Erfindung in Einrichtungen für die Reinigung von Ventilationsausscheidungen schwacher Konzentration eingesetzt werden, die an Lackierungs- und Trocknungslinien anfallen, wo mit organischen Lösungsmitteln gearbeitet wird und die mit örtlicher Absaugung an Arbeitsplätzen ausgestattet sind.

Die Erfindung kann im Maschinenbau, in der Metallurgie, im Gerätebau und in einem anderen beliebigen Industriezweig zur Anwendung kommen, in dem Lack- und Farbanstricharbeiten ausgeführt werden.

Bekannt ist eine Einrichtung für die Reinigung von Ventilationsausscheidungen (SU, A, 520489), in deren Gehäuse eine Feuerkammer mit einem Brenner, eine Mischkammer mit einem Lochrohr und eine Nachbrennkammer mit aus zwei koaxialen Lochkegeln bestehenden katalytischen Elementen, sowie ein Röhrenwärmeaustauscher sukzessiv angeordnet sind.

Zur gleichmäßigen Erhitzung von Ventilationsausscheidungen bis auf die Temperatur der Oxydationsreaktion an den katalytischen Elementen dient in der Einrichtung das Lochrohr der Mischkammer. Infolge der koaxialen Anordnung des Brenners und des Lochrohres der Mischkammer wird ein gleichmäßiges Vermischen der Feuerungsgase mit den Ventilationsausscheidungen nicht zustande gebracht, wodurch vor den katalytischen Elementen ein ungleichmäßiges Temperaturfeld des Luftstromes entsteht und entsprechend ein wirksamer Betrieb der Einrichtung unmöglich wird. Die Ausbildung der katalytischen Elemente in Form von zwei koaxialen Lochkegeln erfordert einen zusätzlichen Aufwand für die Wärmeisolation der Nachbrennkammer, die ein großes Volumen hat.

Bekannt ist eine Einrichtung für die Reinigung von Ventilationsausscheidungen (Lurgi, "Reinigung von Gasen, Abgasen und Abluft durch Absorption und Katalyse"), in deren Gehäuse eine Feuerkammer mit einem Brenner untergebracht ist, über dem sich ein Stutzen für die Zuführung der Ventilationsausscheidungen befindet. Hinter der Feuerkammer sind eine Nachbrennkammer und ein Wärmeaustauscher sukzessiv angeordnet. In der Nachbrennkammer sind katalytische Elemente untergebracht. Die katalytischen Elemente sind horizontal angeordnet. Der Stutzen für die Zuführung der Ventilationsausscheidungen und der Brenner sind parallel angeordnet.

Bei einer derartigen Konstruktion der Feuer- und der Nachbrennkammer, in der die katalytischen Elemente horizontal angeordnet sind, sind die Bedingungen für den Ausgleich der Luftstromgeschwindigkeiten vor den katalytischen Elementen ungünstig, wodurch die einzelnen Zonen der katalytischen Elemente ungleichmäßig belastet werden und folglich der Betrieb der Einrichtung verschlechtert wird. Bei der parallelen Anordnung des Stutzens für die Zuführung der Ventilationsausscheidungen und des Brenners ist die Luftstromtemperatur vor den katalytischen Elementen ungleichmäßig, wodurch der Betrieb der Einrichtung ebenfalls verschlechtert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für die Reinigung von Ventilationsausscheidungen zu schaffen, in der durch die konstruktive Änderung der Feuer- und der Nachbrennkammer ein Luftstromausgleich am Eintritt in den Wärmeaustauscher sichergestellt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer Einrichtung für die Reinigung von Ventilationsausscheidungen, die ein Gehäuse enthält, in dem eine Feuerkammer mit einem Brenner untergebracht ist, über dem sich ein Stutzen für die Zuführung der Ventilationsausscheidungen befindet, sowie eine Nachbrennkammer mit in dieser untergebrachten katalytischen Elementen und einen Wärmeaustauscher hat, die hinter der Feuerkammer sukzessiv angeordnet sind, erfindungsgemäß zwischen dem Wärmeaustauscher und der Nachbrennkammer ein V-förmiges Verteilungsgitter vorgesehen ist, dessen Spitze der Nachbrennkammer zugewandt ist, wobei die katalytischen Elemente in Form von zwei schrägen Vierkantprismen ausgebildet sind, die sich mit ihren Oberkanten berühren, und der Stutzen mit der Möglichkeit einer Überschneidung seiner Achse und der Achse des Brenners zum Ausgleich der Luftstromtemperatur angeordnet ist.

Zweckmäßigerweise wird das Verteilungsgitter mit einem Spitzenwinkel von 120° bis 140° ausgebildet.

Es ist vorteilhaft, daß der Schnittpunkt der Stutzenachse und der Brennerachse auf der dem Brenner gegenüberliegenden Wand der Feuerkammer liegt.

Zweckmäßigerweise wird die Oberfläche des Verteilungsgitters mit einer Lochung, deren Querschnitt 20 bis 40% der Gesamtfläche des Verteilungsgitters beträgt, sowie mit nach unten abgebogenen Lamellen versehen, die relativ zur Spitze des Verteilungsgitters konvex sind.

Die Ausrüstung der Einrichtung mit dem Verteilungsgitter gestattet es, den Luftstrom am Eintritt in den Wärmeaustauscher bei einem minimalen Abstand zwischen der Nachbrennkammer und dem Wärmeaustauscher gleichmäßig zu verteilen. Durch die Ausbildung der katalytischen Elemente in Form von zwei schrägen Vierkantprismen, die sich mit den Oberkanten berühren, wird ein gleichmäßiges Durchströmen der Ventilationsausscheidungen durch die katalytischen Elemente sowie deren Schutz gegen Flammenausbrüche bei extremen Betriebszuständen des Brenners ohne zusätzliche Schutzvorrichtungen gewährleistet.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in der ein Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Einrichtung für die Reinigung von Ventilationsausscheidungen dargestellt ist.

Die Einrichtung enthält ein Gehäuse I, in dem eine Feuerkammer 2 mit einem Brenner 3 untergebracht sind. Oberhalb des Brenners 3 ist ein Stutzen 4 für die Zuführung der Ventilationsausscheidungen angeordnet. Über der Feuerkammer 2 befindet sich eine Nachbrennkammer 5 mit zwei katalytischen Elementen 6, 7. Der Stutzen 4 und der Brenner 3 sind auf der gleichen Wand der Feuerkammer 2 angeordnet. Die Achse 8 des Stutzens 4 und die Achse 9 des Brenners 3 schneiden sich auf der gegenüberliegenden Wand der Feuerkammer 2 im Punkt 10. Die Zweckmäßigkeit einer derartigen Anordnung des Schnittpunktes der Achse 8 des Stutzens 4 und der Achse 9 des Brenners 3 wird durch die Formel

bekräftigt, worin

Δ t _x- Temperaturdifferenz zwischen dem Ventilationsausscheidungsstrom und dem Feuerungsgasstrom in einem Abstand X;X- Abstand vom Punkt mit dem maximalen Temperaturgefälle der Ventilationsausscheidungen bis zum Punkt mit dem minimalen Temperaturgefälle;Δ t₀- Temperaturdifferenz zwischen dem Ventilationsausscheidungsstrom und dem Feuerungsgasstrom am Austritt aus dem Brenner 3; n- Koeffizient der Temperaturänderung der Ventilationsausscheidungen im Feuerungsgasstrahl; b₀- Austrittshöhe des Stutzens 4 für die Zuführung der Ventilationsausscheidungen

sind.

Aus der Formel folgt, daß der maximale Abstand X und entsprechend das minimale Temperaturgefälle Δ t _x am Eintritt des Stromes heißer Ventilationsausscheidungen in die katalytischen Elemente 6, 7 bei der Anordnung des Stutzens 4 für die Zuführung der Ventilationsausscheidungen mit der Möglichkeit einer Überschneidung seiner Achse 8 mit der Achse 9 des Brenners 3 auf der dem Brenner 3 gegenüberliegenden Wand der Feuerkammer 2 gewährleistet wird.

Oberhalb der Nachbrennkammer 5 ist ein Wärmeaustauscher 11 mit drei Luftleitungen 12, 15, 14 angeordnet. Die Luftleitung 15 geht in eine Rohrabzweigung 13 für die Zuführung eines Teils der Ventilationsausscheidungen zum Brenner 3 über. Zwischen dem Wärmeaustauscher 11 und der Nachbrennkammer 5 ist ein V-förmiges Verteilungsgitter 16 zum Ausgleich des Luftstromes vorgesehen. Durch die Anordnung des Verteilungsgitters unmittelbar zwischen dem Wärmeaustauscher 11 und den katalytischen Elementen 6, 7 wird eine Gleichmäßigkeit der Luftstromgeschwindigkeiten am Eintritt in den Wärmeaustauscher 11 gewährleistet, das Volumen der Einrichtung reduziert, sowie die Wärmeverluste an die Umgebung infolge verringerter Wärmeabgabefläche gesenkt. Das Verteilungsgitter 16 hat eine Spitze, die der Nachbrennkammer 5 zugewandt ist. Das Verteilungsgitter 16 hat einen Spitzenwinkel von 120° bis 140°.

Außerhalb dieses Winkelbereichs nimmt der Koeffizient der Luftstromgleichmäßigkeit stark zu, der nach dem Verhältnis

ermittelt wird, worin

K - Koeffizient der Ungleichmäßigkeit der Luftstromgeschwindigkeit, V _max. - maximale Luftstromgeschwindigkeit, V _min. - minimale Luftstromgeschwindigkeit

sind.

Der Koeffizient der Ungleichmäßigkeit der Luftstromgeschwindigkeiten beträgt bei Winkeln von 120° bis 140° max. 10% und die Strömungsverluste 10 bis 15 Pa.

Die Oberfläche des Verteilungsgitters 16 ist mit einer Lochung versehen, deren Querschnitt 20 bis 40% der Gesamtfläche des Verteilungsgitters 16 beträgt. Bei einem Querschnitt der Lochung unter 20% der Gesamtfläche des Verteilungsgitters 16 nehmen die Wärmeverluste auf dieser stark zu. Bei einem Querschnitt der Lochung über 40% der Gesamtfläche steigt die Ungleichmäßigkeit der Stromgeschwindigkeiten stark an und erreicht 25% und mehr. Auf der Oberfläche des Verteilungsgitters 16 sind an jedem Loch Lamellen 17 ausgebildet, die nach unten abgebogen sind und eine konvexe Form relativ zur Spitze des Verteilungsgitters 16 aufweisen. Die Lamellen 17 sind zur Richtungsänderung des Luftstromes vor dem Eintritt in den Wärmeaustauscher 11 erforderlich. Die katalytischen Elemente 6, 7 der Nachbrennkammer 5 sind in Form von zwei schrägen Vierkantprismen ausgebildet, die sich mit ihren Oberkanten berühren. Durch eine derartige Ausführung der katalytischen Elemente 6, 7 werden die Luftstromgeschwindigkeiten infolge einer gleichmäßigen Verringerung des Eintrittsraums zwischen den katalytischen Elementen 6, 7 ausgeglichen, in den heiße Ventilationsausscheidungen aus der Feuerkammer 2 gelangen. Der Raum zwischen den katalytischen Elementen 6, 7 verringert sich gleichmäßg von den Unterkanten der katalytischen Elemente zu den Oberkanten, wobei sich der Strom heißer Ventilationsausscheidungen bei der Bewegung von unten nach oben gleichmäßig derart verringert, daß bei der Annäherung an die in Berührung stehenden Oberkanten der gesamte Strom die Filtrationsfläche der katalytischen Elemente 6, 7 durchströmt. Infolge des verringerten Eintrittsraums zwischen den katalytischen Elementen 6, 7 und der damit proportionalen Verringerung des Luftstromvolumens sind die Luftstromgeschwindigkeiten auf der gesamten Filtrationsfläche der katalytischen Elemente gleich, wodurch der Ausgleich der Luftstromgeschwindigkeiten bedingt wird.

Die Einrichtung funktioniert folgenderweise.

Die Ventilationsausscheidungen werden über die Luftleitung 12 dem Wärmeaustauscher 11 zugeführt, wo sie durch die Wärme der Reingase erhitzt werden. Dann gelangt ein Teil der Ventilationsausscheidungen aus dem Wärmeaustauscher 11 über die Luftleitung 15 und den Stutzen 4 in die Feuerkammer 2. Der andere Teil der Ventilationsausscheidungen wird dann über die Rohrabzweigung 13 in den Brenner 3 eingeführt, um die Verbrennung des Brenngases sicherzustellen, das beispielsweise aus einem Gasbehälter zugeführt wird. Danach treten aus dem Brenner 3 die Feuerungsgase aus, die in Richtung der Achse 9 des Brenners 3 zusammen mit den Ventilationsausscheidungen strömen. Die aus dem Stutzen 4 ausgetretenen Ventilationsausscheidungen strömen in Richtung der Achse 8 des Stutzens 4 und vermischen sich mit den Feuerungsgasen. Besonders intensiv ist die Vermischung der Feuerungsgase und der Ventilationsausscheidungen bei solch einer konstruktiven Ausführung des Stutzens 4 und des Brenners 3, wenn sich die Achse 8 des Stutzens 4 und die Achse 9 des Brenners 3 im Schnittpunkt 10 schneiden, der auf der dem Brenner 3 gegenüberliegenden Wand der Feuerkammer 2 liegt. Unter Erhitzung auf eine bestimmte Temperatur während des Mischvorganges gelangen die Ventilationsausscheidungen in die Nachbrennkammer 5, strömen durch die Luftaufnahmeflächen der katalytischen Elemente 6, 7, wo die Ventilationsausscheidungen durch flammenlose Oxydation gereinigt werden. Die gereinigten Ventilationsausscheidungen strömen weiterhin durch das Verteilungsgitter 16. Durch die Lamellen 17 des Verteilungsgitters 16 wird der weitere Ausgleich des Luftstroms sichergestellt. Die gereinigten Ventilationsausscheidungen geben bei ihrem weiteren Durchströmen durch den Wärmeaustauscher 11 einen Teil ihrer Wärme an die über die Luftleitung 12 einströmenden Ventilationsausscheidungen ab und werden über die Luftleitung 14 aus der Einrichtung herausgeführt.

Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Betriebswirksamkeit der Einrichtung vergrößert, ihre Abmessungen verringert und der Metallaufwand herabgesetzt.

Claims

1. Einrichtung für die Reinigung von Ventilationsausscheidungen, die ein Gehäuse (1) enthält, in dem eine Feuerkammer (2) mit einem Brenner (3) untergebracht ist, über dem sich ein Stutzen (4) für die Zuführung der Ventilationsausscheidungen befindet, sowie eine Nachbrennkammer (5) mit in dieser untergebrachten katalytischen Elementen (6, 7) und einen Wärmeaustauscher (11) hat, die hinter der Feuerkammer (2) sukzessiv angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Wärmeaustauscher (11) und der Nachbrennkammer (5) ein V-förmiges Verteilungsgitter (16) vorgesehen ist, dessen Spitze der Nachbrennkammer (5) zugewandt ist, wobei die katalytischen Elemente (6, 7) in Form von zwei schrägen Vierkantprismen ausgebildet sind, die sich mit ihren Oberkanten berühren, und der Stutzen (4) mit der Möglichkeit einer Überschneidung seiner Achse (8) mit der Achse (9) des Brenners (3) zum Ausgleich der Luftstromtemperatur angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilungsgitter (16) einen Spitzenwinkel von 120° bis 140° hat.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt (10) der Achse (8) des Stutzens (4) und der Achse (9) des Brenners (3) auf der dem Brenner (3) gegenüberliegenden Wand der Feuerkammer (2) liegt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Verteilungsgitters (16) mit einer Lochung, deren Querschnitt 20 bis 40% der Gesamtfläche des Verteilungsgitters beträgt, sowie mit nach unten abgezogenen Lamellen (17) versehen ist, die relativ zur Spitze des Verteilungsgitters (16) konvex sind.