DE8405907U1 - Vorrichtung zur entschwefelung heisser, schadstoffhaltiger abgase - Google Patents

Description

Anmelder: Allermann/ Lubbers

Vorrichtung zur Entschwefelung heißer-, schadstoffhai tiger Abgase

s . Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entschwe

felung heißer, schadstoffhaitiger Abgase mit Wärmerückgewinnung, bei der eine Wasserkühlung und eine nachfolgende Luftkühlung vorgesehen sind.

Die Rückgewinnung der Wärme aus Abgasen, insbesondere

der Wärme aus Abgasen von Feuerungsanlagen, ist allgemein und insbesondere z.B. aus den DE-OS 31 06 716 sowie 31 49 183 bekannt. Hiernach werden die Rauchgase aus der Feuerung durch mehrstufige Wärmetauscher geführt, die den Rauchgasen Wärme entziehen und diese Wärme entweder wieder in den Kreislauf der Feuerungsanlage einspeisen oder einer Fremdnutzung zuführen. Die

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Kühlung der Rauchgase erfO'lgt jedoch 1n Bereichen oberhalb des Taupunktes der Rauchgase, so daß einerseits Kondensatbildungen vermieden und andererseits der Abzug der Rauchgase Über Kamine herkömmlicher B Bauart ermöglicht wird. Nachteilig 1st aber, daß die aus dem Kamin austretenden Abgase mit allen mitgeführten Schadstoffen auch nicht mehr ausreichend In die Atmosphäre aufsteigen und sich dort verteilen können.

Demgegenüber ist es jedoch bereits aus der FR-PS 14 , , 00 745 bekannt, in einer Vorrichtung zur Wärmerückge

winnung aus Abgasen der Feuerung einer Heizungsanlage eine Unterkühlung bis unter den Taupunkt vorzunehmen, um dadurch einen hohen Anteil an Wä'rmerückgewinnung und somit eine Verbesserung der Wirtschaft« lichkeit zu erreichen. Zwangsläufig erfolgt in dieser-Vorrichtung eine Kondensatbildung, so daß mit dem Kondensat auch Schadstoffe ausfallen. Die bekannte Lösung hat jedoch den erheblichen Nachteil, daß alle Teile der Rauchgasleitung, die mit dem Gasstrom nach dessen Unterkühlung unter den Taupunkt in Berührung kommen, aus gegen aggressives Kondensat resistentem Werkstoff, z.B. Keramik, Edelstahl, oder dgl., bestehen müssen. O Dieser Stand der Technik scheidet daher prinzipiell

aus, wenn die Ableitung der Rauchgase über einen herkömmlichen oder bereits vorhandenen Schornstein erfolgen soll, und erfordert außerdem einen erheblichen Anteil an Fremdenergie für die Ableitung der unter den Taupunkt abgekühlten Abgase. Die in dieser Druckschrift behandelte Ausbildung ist außerdem mit technischen Mangeln in Bezug auf die Gasführung behaftet, weil ständig Kondensat in den noch ungesättigten Gasstrom zurückfällt. Ebenso wie bei den zuvor genannten Anordnungen ist der erforderliche technische Aufwand zur Erreichung der beabsichtigten Wirkung sehr umfang-

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reich. Aus diesen bekannten Anordnungen sind Anleitungen für die Gestaltung einer vor allem für die Verwendung 1n Verbindung mit Hausfeuerungen geeigneten Anlage nicht zu gewinnen. 5

Baulich einfachere tfärmerückgewinnungsvorrichtungen für Abgaswärme sind zwar aus der DE-OS 29 12 986 bekannt, jedoch 1st damit eine Entschwefelung der Abgase nicht zu erreichen und auch nicht beabsichtigt.

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Es ist Aufgabe der Neuerung, eine wirkungsvolle

-' Vorrichtung zur Entschwefelung von Abgasen, insbeson

dere von Rauchgasen aus Feuerungen, vor allem Feuerungen kleinerer Hei2ungsan1agen, zu schaffen, die die Verwendungherkömmlicher Schornsteine und

vor allem auch den nachträglichen Einbau in bestehende Heizungsanlagen bei entsprechend kleinem Raumbedarf ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Neuerung eine Vorrichtung vorgesehen, die aus einem Wärmetauscher besteht, der in einem oberen Abschnitt eine Wasserkühlung, in einem unteren Abschnitt eine luft-(j kühlung und über beide Abschnitte durchlaufende, ver-

tikal angeordnete, gerade Gaskanäle aufweist.In dieser Vorrichtung ist der Gasstrom im gesamten Kühlungsbereich ohne Umlenkung vertikal abwärts gerichtet und wird nach der Kühlung bei aufwärts gerichteter Strömung durch Warmluftbeimischung wieder erwärmt. Dies ermöglicht die Entschwefelung der Abgase, insbesondere der Rauchgase einer Feuerung mit gezielter Wärmerückgewinnung in Anlagen, die an herkömmliche Schornsteine oder Kamine angeschlossen sind, so daß auch die nachträgliche Anwendung der Vorrichtung in bestehenden Anlagen nicht auf Schwierigkeiten trifft. Zu den überragenden Vorteilen gehört es, daß die gesättigten Abgase und das Kondensat

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stets in der gleichen Richtung senkrecht nach unten strömen, so daß Kondensat nur in den gesättigten Bereich des Abgasstromes eintritt. Damit wird ein Dichtwachsen des die Kühlung der Abgase bewirkenden Wärmetauschers verhindert und dieser vielmehr mit fortlaufender Selbstreinigung betrieben. Vorteilhaft durchströmen das Kühlmittel die Wasserkühlung und die Luftkühlung von unten nach oben, so daß die Temperatur des Kühlmittels in Gegenrichtung zum Temperaturabfall des Gasstromes bei der Abkühlung ansteigt.

Die den Wärmetauscher vertikal durchdringenden Gaskanäle sind zweckmäßig in großer Zahl mit geringem Durchmesser ausgelegt, so daß eine große Kanalwandfläche vom Gasstrom berührt wird, um den Wärmetausch zu begünstigen. Dadurch werden kleine Abmessungen des Wärmetauschers ermöglicht. Kompakt und im Sinne der Aufgabe günstig wirksam wird die Vorrichtung, wenn die die Gaskanäle umschließende Wasserkühlung und die die Gaskanäle gleichfalls umschließende Luftkühlung übereinander angeordnet und durch eine Wärmedämmung voneinander getrennt sind sowie beide je einen unteren Einlauf sowie

^ 25 einen oberen Auslauf aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausführung sind oberhalb der Wasserkühlung ein Eintrittssammler und unterhalb der Luftkühlung ein Austrittssammler für die Abgase in den gerade von oben nach

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unten durchlaufenden Gaskanälen vorgesehen. Eine solche Ausbildung ist kostengünstig herzustellen und erlaubt in einem Strang durchlaufende Gaskanäle, die von oben nach unten durchströmt werden, wobei die Eintrittstemperatur im überhitzten Bereich und

die Austrittstemperatur am unteren Ende im Obersättigten Bereich liegt, so daß ausfallendes Kondensat mit dem Gasstrom nach unten in einen Bereich geringerer Temperatur fällt und nicht rückverdampft. Schließlieh ermöglicht dies eine baulich einfache Konden-,-, satableitung. Dazu ist vorgesehen, daß ein Sammler

für Kondensat mit einer Austragsvorrichtung für Kondensat an den AustrittssammTer angeschlossen ist. Die Wiedererwärmung des Abgases erfolgt dagegen in einer Aufwärtsströmung, z.B. durch die warme Abluft aus dem Luftkühler des Wärmetauschers, wozu der Auslauf des Luftkühlers über einen Stutzen an ein vorteilhaft ebenfalls senkrecht angeordnetes Teilstück der Gasleitung hinter dem Wärmetauscher angeschlossen wird, so daß das Abgas mit einer für die Einleitung in einen herkömmlichen Schornstein aus Mauerwerk oder dgl. ausreichenden Temperatur abgeführt werden kann.

Weitere Einzelheiten und Besonderheiten der Neuerung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung eines Ausführungsbeispieles, welches auf der Zeichnung stark schematisiert dargestellt ist.

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Die Vorrichtung besteht aus einem Wärmetauscher mit einer Wasserkühlung 24 in der Eingangsstufe, sowie einer Luftkühlung 25 1n der Ausgangsstufe. Der Wärmetauscher ist mit vorteilhaft rundem Querschnitt in stehender Bauart ausgeführt. Das Gehäuse 6 mit oberer Abschlußplatte 7 und unterer Abschlußplatte 8 der

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Wasserkühlung 1st unter Zwischenschaltung einer Wärmedämmung 28 auf das Gehäuse 14 der Luftkühlung aufgesetzt. Sowohl die Wasserkühlung 24 als auch die Luftkühlung 25 werden in Gegenrichtung zum Gasstrom von unten nach oben durchströmt. Demzufolge wird das Wasser über den unteren Einlauf 9 in die Wasserkühlung 24 eingeleitet, aus der es über den Auslauf 3 wieder abfließt. Ebenso wird die Luft dem Luftkühler über den unteren Einlauf 12 zugeführt und über den oberen Auslauf 26 wieder abgeleitet. , - λ Zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung der

Luft im Luftkühler 25 sind eine exzentrisch gestaltete Einlaufkammer 11 und eine ebenfalls exzentrisch gestaltete Auslaufkammer 10 vorgesehen₉ so daß die Luft über Schlitze 21 im gleichmäßigen Strom in die Luftkühlung eintritt und über Schlitze 30 wieder austritt. Zum Zwecke der Erzielung einer gleichmäßigen Zirkulation des Wassers in der Wasserkühlung 24 sind Wasserleitbleche 4 vorgesehen und zur gleichmäßigen Zirkulierung der Luft in der Luftkühlung 25 sind Luftleitbleche 13 und 27 angeordnet. Wartungs- und Reparaturarbeiten des Wärmetauschers werden durch öffnungen mit lösbaren Abdeckungen in O der Gehäusewand 14 (6) ermöglicht. Für die Abgas-

führung sind Gaskanäle 5 in großer Anzahl mit möglichst geringem Querschnitt in vertikaler Anordnung von oben nach unten sowohl über die Wasserkühlung 24 als auch über die Luftkühlung 25 durchgeführt. Diese Gaskanäle durchdringen auch die Wärmedämmung 8. Das obere Ende der Gaskanäle 5 mündet in einen auf die

Abdeckplatte 7 des Gehäuses der Wasserkühlung aufgesetzten Eintrittssammlers 1, während die unteren Enden in einen an die Unterseite der Luftkühlung angeschlossenen Austrittssammler 16 einmünden.

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Das Abgas wird dem Eintrittssammler 1 über die Leitung 17 von oben zugeführt. Verteilereinbauten 2 aus Leitblechen oder dgl. sorgen für eine gleichmäßige Verteilung des Abgases im Eintrittssammler 1, so daß es gleichmäßig in alle Gaskanäle 5 gelangt. Für Wartungsarbeiten in diesem Bereich ist eine Klappe 29 oder dgl. im Eintrittssammler vorgesehen. Das Abgas gelangt über die Gaskanäle 5 durch die beiden Kühler 24 und 25 im vertikalen Abwärtsstrom nach unten in den Austrittssammler 16. Im Anschluß an diesen Austrittssammler 16 ist die Abgasleitung mit einem Krümmer an einen wieder senkrecht nach oben geführten Teil der Abgasleitung angeschlossen. An der tiefsten Stelle dieses Krümmers sitzt ein Sammelraum 15 für das Kondensat mit einer Austragsvorrichtung für das Kondensat. Im Bereich dieses vertikalen Teilstückes der Abgasleitung 17 ist über ein T-Stück 18 der Auslauf 26 der Luftkühlung 25 an die Abgasleitung angeschlossen, über einen Ventilator 19 oder dgl. in Verbindung mit einer Absperrklappe 20 ist der Gasstrom in der Abgasleitung mit relativ geringem Zusatzenergieaufwand regelbar, um das Abgas einem nicht dargestellten Schornstein zuzuführen und in diesem Schornstein ausreichende Strömungsbedingungen zu schaffen.

Das in den Eintrittssammler 1 eintretende Abgas wird in tfer Wasserkühlung 24 auf Temperaturen um ca. 50 Grad Celsius abgekühlt und gelangt mit dieser Temperatur in die Luftkühlung 25, die dine weitere Abkühlung auf 0 bis etwa 20 Grad Celsius bewirkt. Die dadurch bedingt« Taupunktunterschreitung führt zur Kondensatbildung in den Abgaskanälen, wobei dieses Kondensat im freien Fall in den unteren Sammler 16 gelangt und von dort in den Sammelraum 15, aus dem das Kondensat mit einer dazu geeigneten, handelsüblichen Vorrichtung ausgetragen wird.

Die Abgase werden danach in einen Aufwärtsstrom umgelenkt

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und in diesem Aufwärtsstrom durch Beimischung von erwärmter Luft aus dem Luftkühler 25 wiedererwärmt. Dabei ist eine Temperatur zu erzielen, die das gefahrlose Einleiten der Abgase in einen herkömmlichen Schornstein oder dgl. ermöglicht. Ausreichende Strömungsgeschwindigkeiten lassen sich Über den Ventilator 19 in Verbindung mit der Absperrklappe 20 erreichen. Der Ventilator 19 besorgt auch die Luftzirkulation in der Luftkühlung 25, so daß ein weiteres Fördermittel für die aus der Atmosphäre angesaugte Luft der Luftkühlung nicht benötigt wird. Die Wasserzirkulation in der Wasserkühlung 24 kann vorteilhaft in das Heizungssystem integriert werden, so daß sämtliches Heizungsrücklaufwasser die WasserkühU'-iig 24 passieren muß, bevor es in den Heizkesselrücklauf wieder eintritt.

Claims (11)

ft· 4 ■ · »ι Μ · I Anmelder: Allermann/ Lubbers ^^Vorrichtung zur Entschwefelung heißer, schadstoffhaltiger Abgase^* Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Entschwefelung heißer, schadstoff hai tiger Abgase mit Wärmerückgewinnung, bei

( ) der eine Wasserkühlung und eine nachfolgende Luftkühlung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß . sie aus einem Wärmetauscher besteht, der in einem oberen Abschnitt eine Wasserkühlung (24), in einem unteren Abschnitt eine Luftkühlung (25) und über beide Abschnitte durchlaufende, vertikal angeordnete, gerade Gaskanäle (5) aufweist.
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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gaskanäle (5) umschließende Wasserkühlung (24) und die die Gaskanäle (5) gleichfalls umschließende Luftkühlung (25) übereinander angeord-

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net und durch eine Wärmedämmung (28) voneinander getrennt sind sowie beide je einen unteren Einlauf (9,12) sowie einen oberen Auslauf (3,26) aufweisen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Wasserkühlung (24) ein Eintrittssammler (1) und unterhalb der Luftkühlung (25) ein"Austrittssammler (16) für die Abgase in den gerade von oben nach unten durchl Äffenden Gaskanälen (5) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sammler (15) für Kondensat mit einer Austragsvorrichtung für Kondensat an den

Austrittssammler (16) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4i dadurch gekennzeichnet, daß in dem sich an den Kondensatsammler (15) anschließenden, aufwärts gerichteten Teilstück der Abgasleitung (17) ein Anschlußstutzen (18) für Warmluftbeimischung angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich-' net, dsß der Auslauf (26) der Luftkühlung (25) mit dem Anschlußstutzen (18) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf (12) und der Auslauf (26) der Luftkühlung (25) mit exzentrischen Ringkammern (11,10) verbunden sind, deren größte txzentri zität dem Einlauf bzw. Auslauf diametral gegenüber-1iegt.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadjrch gekennzeichnet,

daß die Wasserkühlung (24) und die Luftkühlung (25)

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1η einem gemeinsamen Gehäuse (6,14) angeordnet sind, welches abnehmbare Wandungstelle (22) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Leitvorrichtungen (2) flir den Gasstrom 1m Eintrittssammler (1) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß 1n der Gasleitung (17) Regeleinrichtungen (19,20) für den Gasstrom vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet» daß in der Wasserkühlung (24) Leitbleche (4) für die Wasserzirkulierung und in der Luftkühlung (25) f, Leitbleche (13,27) für die Luftzirkulierung an- * geordnet sind. |