EP0888518A1 - Vorrichtung zur thermischen abgasbehandlung, inbesondere von oxidierbaren schwelgasen - Google Patents

Vorrichtung zur thermischen abgasbehandlung, inbesondere von oxidierbaren schwelgasen

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EP0888518A1
EP0888518A1 EP97917254A EP97917254A EP0888518A1 EP 0888518 A1 EP0888518 A1 EP 0888518A1 EP 97917254 A EP97917254 A EP 97917254A EP 97917254 A EP97917254 A EP 97917254A EP 0888518 A1 EP0888518 A1 EP 0888518A1
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EP
European Patent Office
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exhaust gas
buffer cell
buffer
gas
regenerators
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EP97917254A
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EP0888518B1 (de
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Andreas Friedl
Hermann Weichs
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FHW-Brenntechnik GmbH
Original Assignee
FHW-Brenntechnik GmbH
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Publication of EP0888518B1 publication Critical patent/EP0888518B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
    • F23G7/066—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel preheating the waste gas by the heat of the combustion, e.g. recuperation type incinerator
    • F23G7/068—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel preheating the waste gas by the heat of the combustion, e.g. recuperation type incinerator using regenerative heat recovery means

Definitions

  • the invention relates to a device for thermal exhaust gas treatment, in particular of oxidizable carbonization gases, with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a specially designed buffer cell for use in connection with such a device.
  • Devices which consist essentially of a reactor with two or more heat storage chambers or regenerators each with a heat store and a common heating zone assigned to the regenerators are suitable for the thermal exhaust gas treatment of oxidizable carbonization gases, an alternating arrangement of at least two regenerators with a heating zone located therebetween Exhaust gas to be treated is supplied from one side of the row arrangement.
  • the first regenerator through which the supplied exhaust gas flows, or its heat accumulator, is used to heat the exhaust gas to be cleaned to a temperature sufficient to oxidize the carbonization gases.
  • the regenerator or its heat accumulator which flows through after passing through the heating zone, serves to absorb the largest possible amount of heat from the cleaned exhaust gas.
  • an auxiliary burner can be provided in the heating zone. If the energy generated during the oxidation process is not sufficient for an autothermal process, an auxiliary burner can be provided in the heating zone. If the heat accumulator of the downstream regenerator reaches a certain temperature, the gas supply direction is reversed, ie the exhaust gas to be cleaned is now fed to the previously downstream regenerator, so that its stored amount of heat can be used to heat up the exhaust gas to be cleaned. These switching times can either be determined by measuring the exhaust gas temperature or specified as fixed periods.
  • Devices of this type can therefore, on average, ensure a sufficient degree of purification for the discharged gas, but non-tolerable emission peaks of the discharged exhaust gas can occur at the switching times.
  • DE 29 51 525 A1 discloses a method and a device for treating a gas for removing impurities, in which a series connection of two heat storage chambers (regenerators) with an intermediate heating zone the exhaust gas to be cleaned is alternately supplied to one or the other chamber, but before the gas supply direction is switched, the gas supply is stopped and a purging process is carried out.
  • the purging process is brought about by supplying already cleaned exhaust gas to the heat storage chamber which was the first to be flowed through by the exhaust gas to be cleaned before the gas supply was stopped. In this way, the unpurified gas volume initially still in this chamber is fed to the heating zone and finally to the downstream heat storage chamber.
  • DE 29 51 525 A1 also proposes a method or a device using three heat storage chambers with a common heating zone, with a series connection of a first heat storage chamber, the heating zone and a second heat storage chamber Exhaust gas to be cleaned is fed and during a period between two switching points the gas volume still present in the third heat storage chamber is admixed with the exhaust gas to be cleaned supplied to the first heat storage chamber in order to effect a purging process for this heat storage chamber. In this case, already cleaned exhaust gas is drawn into the heat storage chamber to be flushed.
  • the rinsed heat storage chamber can be used as the second (cooling) heat storage chamber and the chamber used before the switchover process as the second (cooling) heat storage chamber can be used as the first (heating) heat storage chamber.
  • the chamber previously used as the first heat storage chamber can then be rinsed.
  • the present invention is therefore based on the object of creating a device for thermal exhaust gas treatment, in particular of oxidizable carbonization gases, which can be subjected to continuous exhaust gas cleaning with as little effort as possible while maintaining the best possible thermal efficiency of the device enables.
  • the invention solves this problem with the features of patent claim 1. Furthermore, the invention is based on the object of designing the buffer cell required for the device for thermal exhaust gas treatment in such a way that the dew point in the intermediate buffering of the uncleaned exhaust gases is avoided with little effort and simple manufacture.
  • the buffer cell for buffering the before switching in the second, i.e. downstream gas volume contained in the regenerator and the recirculation of this buffered volume in the course of this period results in the advantage of essentially continuous exhaust gas purification with at the same time optimal thermal efficiency of the device and a relatively low additional effort compared to one consisting of only two regenerators with an intermediate one Heating zone existing device.
  • the buffer cell can be designed as a preferably insulated container with a feed and an outlet opening. No further heat storage is required.
  • the buffer cell is arranged in an exhaust line downstream of the row arrangement of the regenerators, a fan being arranged in the flow direction of the exhaust gas downstream of the buffer cell, which produces negative pressure towards the buffer cell.
  • a further blower can also be provided in the recirculation line connecting the buffer cell and the row arrangement of the regenerators, which fan generates a sufficient negative pressure at the outlet opening of the buffer cell.
  • the gas volume to be displaced from the buffer cell during the buffering process is fed to the downstream exhaust gas line and exhaust gas which has already been cleaned and is removed from the downstream exhaust gas line is used as the gas to be drawn in during the recirculation process.
  • waste heat of the cleaned exhaust gas is fed to the buffer cell in the preferred embodiment of the invention. Regardless of whether cleaned exhaust gas or fresh air is drawn in during recirculation, mixing of the buffered, unpurified exhaust gas with the drawn-in gas can be prevented in the buffer cell by providing a displaceable piston or a, preferably flexible, membrane in the buffer cell .
  • a buffer container for receiving the unpurified or only partially cleaned gas volume is provided for this purpose within a housing wall and cleaned exhaust gas can be fed to an intermediate space between the outside of the wall of the buffer container and the inside of the housing wall.
  • part of the amount of heat contained in the cleaned exhaust gas can also be supplied to the buffered gas volume.
  • the exhaust gas discharge opening of the buffer cell and also the ventilation and suction opening of the buffer container are connected to the intermediate space between the outside of the wall of the buffer container and the inside of the housing wall.
  • a baffle and flow equalization device is preferably provided in the buffer container in the area of the ventilation and suction opening. This serves the purpose that, in the buffer phase, a stream of unpurified or only partially cleaned exhaust gas supplied via the gas supply opening of the buffer container does not reach the venting and suction opening of the buffer container without a substantial part of the cleaned gas volume contained in the buffer container must be ousted.
  • the congestion and flow equalization device therefore serves to ensure correct buffer operation.
  • the gas supply opening of the buffer container and the venting and suction opening of the buffer container and its inner wall can of course be designed with a suitable shape.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention.
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of the buffer cell according to the invention.
  • FIG. 1 of a device according to the invention for thermal exhaust gas treatment essentially consists of a regenerator unit 1, a buffer cell 3 and a chimney 5.
  • regenerator unit 1 a regenerator unit 1
  • buffer cell 3 a buffer cell 3
  • chimney 5 a chimney 5
  • the exhaust gas to be cleaned is fed to the regenerator unit 1 in the specified direction by means of an exhaust gas line 7.
  • a first controllable valve 9 is arranged in the exhaust gas line 7, with which the flow of the exhaust gas to be cleaned to the relevant end of the regenerator unit 1 can be influenced.
  • the valve 9 is preferably designed to be controllable by a control unit (not shown).
  • the valve 9 can be controlled by the control unit at least in an on state and a blocked state. This also applies to all the valves mentioned below.
  • a further controllable valve 13 is arranged in the exhaust line 11, which in turn enables or prevents the flow of the exhaust gas to be cleaned to the relevant end of the regenerator unit 1.
  • a further exhaust gas line 15 or 17 branches off between the valve 9 or the valve 13 and the relevant end of the regenerator unit 1, which leads into a common exhaust gas line 19.
  • the exhaust pipe 19 leads the cleaned exhaust gas to the chimney 5, a fan 21 being arranged in the exhaust pipe 19, preferably in front of the chimney 5.
  • the blower 21 generates in the entire system between the exhaust pipe 7 and the exhaust pipe 19 the vacuum necessary for the operation of the device and supplies the exhaust gas to the chimney 5.
  • the buffer cell 3 is connected in the exhaust line 19.
  • the buffer cell 3 has a buffer container 23 in which an exhaust pipe 25 opens, which branches off from the exhaust pipe 19.
  • a controllable valve 27 is provided in the exhaust gas line 25, which valve can release or block the inflow of exhaust gas into the buffer container 23.
  • the exhaust line 19 connected to the exhaust lines 15 and 17 is led up to the housing 29 of the buffer cell 3.
  • the housing 29 of the buffer cell 3 is designed such that it surrounds the buffer container 23 at least with its essential part.
  • An intermediate space 33 is formed between the inside of the wall of the housing 29 and the outside of the wall of the buffer container 23, through which cleaned exhaust gas can flow. In this way, thermal energy can be supplied to the buffer container 23 or the gas volume V contained therein if the gas volume V should have a lower temperature. This can ensure that the gas volume V is not cooled to below the dew point even if the gas volume V remains inside the buffer container 23 for a long time.
  • a recirculation line 37 branches off from the exhaust line 25, which connects the exhaust line 19 to the gas supply opening 35 of the buffer container 3 of the buffer cell 3, which in turn opens into the exhaust line 7 in front of the controllable valve 9 arranged therein and the branch of the exhaust line 11 .
  • the recirculation line 37 but also have its own outlet in the buffer tank 23.
  • the recirculation line 37 can have a smaller cross section than the other exhaust gas lines 7, 11, 15, 17 and 19.
  • a controllable valve 39 can be arranged in the recirculation line 37, with which the gas flow through the recirculation line 37 can be released or blocked.
  • this valve like all other valves, can be designed so that it also takes on the function of a throttle.
  • FIG. 1 a further blower 41 is provided in the recirculation line 37, the function of which is clear from the following description of the device for thermal exhaust gas treatment shown in FIG. 1:
  • the exhaust gas line 7 is supplied with exhaust gas to be cleaned from an exhaust gas generating system, which is not shown in detail.
  • the valves are controlled by the control unit, not shown in detail, in the position shown in FIG. 1.
  • the regenerator unit 1 consists, in a known manner, of a first regenerator 45 with a heat storage device 47 and a second regenerator 49 with a heat storage device 51.
  • the exhaust gas to be cleaned which is supplied via the valve 13, reaches the second regenerator 49 and is heated by the heat stored in the heat storage element 51.
  • the heated exhaust gas is additionally heated in a heating zone 53 formed between the two regenerators 45, 49 by means of one or more auxiliary burners 55 until the desired oxidation temperature, generally more than approx. 800 ° C., is reached.
  • the desired oxidation temperature generally more than approx. 800 ° C.
  • the pollutants carried along with the exhaust gas to be cleaned are oxidized and the exhaust gas is cleaned in this way.
  • the oxidation can take place within the heating zone 53 or in the respective adjacent area of the subsequent regenerator, in this first phase in the adjacent area of the heat accumulator 47 of the first regenerator 45.
  • the cleaned exhaust gas gives off energy to the heat accumulator in question, in the first phase to the heat accumulator 47 of the first regenerator.
  • the cleaned and cooled gas then leaves the regenerator unit 1 via the exhaust line 15, for which purpose a controllable valve 57 provided in this exhaust line has been moved into the open position.
  • the cleaned exhaust gas is supplied to the intermediate space 33 of the buffer cell 3 via the exhaust gas line 15, the exhaust gas line 19 and the valve 31 arranged therein, which was controlled in the open state. Since the valve 27 in the exhaust gas line 25 has been controlled into the blocked position, the cleaned exhaust gas cannot be supplied to the buffer tank 23 in this first phase. Most of the cleaned exhaust gas passes through the intermediate space 33 of the buffer cell 3 and the exhaust gas discharge opening 59 of the buffer cell 3 into the downstream part of the exhaust line 19 and is fed to the chimney 5.
  • a small part of the exhaust gas reaches the interior of the buffer container via the ventilation and suction opening 61 of the buffer container 23. This is because a relatively small gas flow is always withdrawn from the gas volume V contained in the buffer tank 23 as a result of the open position of the valve 39 via the recirculation line 37 and recirculated into the exhaust gas line 7. A stream of cleaned exhaust gas corresponding to the steadily withdrawn gas stream is therefore drawn from the intermediate space 33 via the ventilation and suction opening 61 of the buffer container 23.
  • the blower 41 provided in the recirculation line 37 which ensures a sufficiently large pressure difference between the exhaust gas supply opening 35 and the exhaust gas discharge opening 59, serves for the above-described drawing of cleaned exhaust gas.
  • the device is designed by appropriate dimensioning of the blower 21 and the blower 41 and the exhaust gas lines so that there is also a negative pressure in the part of the recirculation line 37 between the blower 41 and the exhaust gas line 7.
  • the first phase described above is ended as soon as the heat accumulator 47 in the first regenerator 45 exceeds a certain temperature and / or the heat accumulator 51 in the second regenerator 49 falls below a specific temperature. These switching times can either by the Measurement of the exhaust gas temperature determined or specified as fixed periods.
  • valves 9, 13, 43, 57, 27 and 31 are controlled into the other position, so that the valve 9 is in the open position, the valve 13 in the closed position, the valve 43 in the open position, valve 57 is in the locked position, valve 27 is in the open position and valve 31 is in the closed position.
  • the exhaust gas to be cleaned which is supplied via line 7, is fed via valve 9 to the first regenerator of regenerator unit 1.
  • the supplied gas is in turn heated by taking energy from the heat accumulator 47, essentially oxidized in the heating zone 52 and cooled in the second regenerator 49 by releasing thermal energy to the heat accumulator stock 51.
  • the exhaust gas emerging from the regenerator unit after the changeover process reaches the buffer tank 23 via the valve 43, the exhaust gas line 17, the exhaust gas line 19, the valve 27 and the exhaust gas line 25.
  • This is essentially the gas volume that is present the switchover process has already been in the second regenerator 49. Since this gas volume has not passed through the heating zone 53, this is an essentially unpurified or at most partially cleaned gas volume.
  • This gas volume is fed to the buffer container 23 of the buffer cell 3 in the second phase.
  • the volume of the buffer container 23 must be selected at least as large as the gas volume which can be located in one of the regenerators 45 or 49 and the parts of the gas lines between the inlet of the regenerator in question and the valve upstream thereof.
  • the volume V of unpurified gas contained in the buffer tank 23 is recirculated via the valve 39 and the recirculation line 37, as already described above, i.e. fed back to the exhaust line 7 with a relatively low gas flow. This phase must therefore be maintained at least until the entire volume V of unpurified or only partially purified exhaust gas has been completely recirculated in the buffer tank 23.
  • valves 9, 13, 43, 57, 27 and 31 are in turn controlled in the opposite switching position, again leading to a supply of essentially unpurified or only partially cleaned exhaust gas from the first
  • Regenerator 45 takes place in the interior of the buffer container 23.
  • This fourth phase therefore differs from the second phase only in that the unpurified gas volume located in the other regenerator is buffered by means of the buffer cell 3.
  • valves 27 and 31 are again reversed, as a result of which the state of the first phase described above is reached again.
  • the recirculation of gas from the buffer tank 23 via the recirculation line 37 can preferably take place in each of the phases described above. This has the advantage that the regenerator unit 1 or the relevant a constant amount of gas is supplied to the regenerator 45 or 47.
  • valve 39 provided in the recirculation line 37 only serves safety purposes, for example in the event of damage to the recirculation line 37 or a
  • valve 39 the recirculation can only be made possible by means of the valve 39 in each case in a first time period during the first or third phase described above.
  • a complete control of the exhaust gas supplied to the outgoing exhaust pipe 19 can be achieved by suitable control of the valves 27, 31 and 39.
  • the continuous operation of the device is guaranteed.
  • the possible blocking of the recirculation after the recirculation of the unpurified exhaust gas volume V contained in the buffer tank 23 is of little importance in this regard, since the amount of the recirculated gas is relatively small compared to the total flow of the exhaust gas supplied in the exhaust gas line 7.
  • the recirculation can preferably take place continuously.
  • FIG. 2a shows a preferred embodiment of the buffer cell 3 according to the invention.
  • the buffer cell 3 is supplied with cleaned or unpurified exhaust gas via the exhaust line 19.
  • the controllable valve 31 is provided in the exhaust gas line 19.
  • the controllable valves in FIG. 2a are shown in the corresponding positions according to FIG. 1.
  • the cleaned exhaust gas supplied via the exhaust line 19 and the valve 31 (Phase 1 or 3) is supplied to the annular space 33 between the inside of the wall 29a of the housing 29.
  • the housing 29 of the buffer cell is provided in the usual way with insulation 29b, for example consisting of fiber material.
  • the buffer container 23, which, like the housing 29 of the buffer cell 3, can be essentially cylindrical, has a conical shape at its rear end which opens into the ventilation and suction opening 61.
  • an accumulation and flow equalization device 63 which can consist, for example, of a perforated plate.
  • the device 63 has the effect that when untreated exhaust gas is supplied via the exhaust gas line 25 and the valve 27 of the gas stream entering the exhaust gas line 25 via the exhaust gas supply opening 35 of the buffer container, the gas flow into the buffer container 23 for ventilation is not substantially unimpeded - and
  • Suction opening 61 arrives and the remaining cleaned exhaust gas contained in the buffer container 23 remains therein.
  • the volume of the buffer tank 23 can be made larger by a safety factor, preferably 2 to 5, than the maximum in a regenerator 45 or 49 and the adjacent line sections maximum gas volume contained.
  • the congestion and flow comparison device 63 has the effect that the cleaned exhaust gas from the intermediate space 33 only then, if possible, into the recirculation line via the ventilation and suction opening 61 37 arrives when the entire in the buffer tank 23rd lo
  • FIGS. 2a and 2b ensures that a drop below the dew point temperature in the interior of the buffer container 23 is reliably avoided and is also simple in construction and thus inexpensive to manufacture.

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Description

Vorrichtung zur thermischen Abgasbehandlung, insbesondere von oxidierbaren Schwelgasen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Ab¬ gasbehandlung, insbesondere von oxidierbaren Schwelgasen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung eine speziell ausgebildete Pufferzelle zur Verwendung in Verbindung mit einer derartigen Vorrichtung.
Zur thermischen Abgasbehandlung von oxidierbaren Schwelgasen eignen sich insbesondere Vorrichtungen, die im wesentlichen aus einem Reaktor mit zwei oder mehreren Wärmespeicherkammern oder Regeneratoren mit jeweils einem Wärmespeicher sowie aus einer gemeinsamen den Regeneratoren zugeordneten Heizzone bestehen, wobei einer Reihenanordnung von wenigstens zwei Regeneratoren mit dazwischen befindlicher Heizzone abwechselnd von einer Seite der Reihenanordnung zu behandelndes Abgas zugeführt wird. Der jeweils erste vom zugeführten Abgas durch¬ strömte Regenerator bzw. dessen Wärmespeicher dient zur Er¬ wärmung des zu reinigenden Abgases bis auf eine Temperatur, die zur Oxidation der Schwelgase ausreicht. Der jeweils nach Durchlaufen der Heizzone durchströmte Regenerator bzw. dessen Wärmespeicher dient zur Aufnahme einer möglichst großen Wärme¬ menge aus dem gereinigten Abgas. Reicht die während des Oxida- tionsprozesses entstehende Energie für einen autotherm ablau¬ fenden Prozeß nicht aus, so kann in der Heizzone ein Hilfsbrenner vorgesehen sein. Erreicht der Wärmespeicher des nachgeordneten Regenerators eine bestimmte Temperatur, so wird die Gaszuführrichtung umgekehrt, d.h., das zu reinigende Abgas wird nunmehr dem vorher nachgeordneten Regenerator zugeführt, so daß dessen gespeicherte Wärmemenge für das Aufheizen des zu reinigenden Abgases dienen kann. Diese Umschaltzeitpunkte können entweder durch die Messung der Abgastemperatur bestimmt oder als feste Perioden vorgegeben werden.
Diese bekannten Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß bei einem Umschalten der Gaszuführrichtung dasjenige Gas¬ volumen, welches in dem vor dem Umschaltvorgang zuerst durch¬ strömten Regenerator enthalten ist, in der ersten Phase nach dem Umschalten praktisch ungereinigt abgeführt wird.
Derartige Vorrichtungen können daher zwar im zeitlichen Mittel einen ausreichenden Reinigungsgrad für das abgeführte Gas gewährleisten, jedoch können in den Umschaltzeitpunkten nicht- tolerierbare Emissionsspitzen des abgeführten Abgases auftre¬ ten.
Zur Vermeidung dieses Nachteils ist beispielsweise aus der DE 29 51 525 AI ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Be¬ handlung eines Gases zum Entfernen von Verunreinigungen be¬ kannt, bei welchem einer Reihenschaltung von zwei Wärmespei- cherkammern (Regeneratoren) mit dazwischengeschalteter Heizzo¬ ne das zu reinigende Abgas abwechselnd der einen bzw. der anderen Kammer zugeführt wird, wobei jedoch vor dem Umschalten der Gaszuführrichtung die Gaszufuhr gestoppt und ein Spülvor¬ gang durchgeführt wird. Der Spülvorgang wird durch das Zufüh- ren von bereits gereinigtem Abgas zu derjenigen Wärmespeicher¬ kammer bewirkt, die vor dem Stoppen der Gaszufuhr als erste von dem zu reinigenden Abgas durchströmt wurde. Auf diese Weise wird das zunächst noch in dieser Kammer befindliche ungereinigte Gasvolumen der Heizzone und schließlich der nach- geordneten Wärmespeicherkammer zugeführt.
Dieses Rezirkulieren von bereits gereinigtem Abgas bei gleich¬ zeitigem Stoppen der Zufuhr von zu reinigendem Abgas hat je¬ doch den Nachteil, daß der Reinigungsprozeß zumindest kurzzei- tig unterbrochen werden muß und demzufolge alle einem diskon- tinuierlichen Reinigungsprozeß inhärenten Probleme in Kauf genommen werden müssen, beispielsweise eine nachteilige Beein¬ flussung vorgeordneter Prozesse infolge des Rückstaus des zu reinigenden Abgases im Bereich der Umschaltzeitpunkte. In vielen Fällen ist eine wenn auch kurzzeitige Unterbrechung des Voluraenstroms oder eine Volumenstromminderung des zu reinigen¬ den Abgases unzulässig.
Aus diesem Grund wird in der DE 29 51 525 AI auch ein Verfah- ren bzw. eine Vorrichtung unter Verwendung von drei Wärmespei¬ cherkammern mit gemeinsamer Heizzone vorgeschlagen, wobei jeweils einer Reihenschaltung aus einer ersten Wärmespeieher- kammer, der Heizzone und einer zweiten Wärmespeicherkammer das zu reinigende Abgas zugeführt wird und während einer Periode zwischen zwei Schaltpunkten gleichzeitig das in der dritten Wärmespeicherkammer noch vorhandene Gasvolumen dem der ersten Wärmespeicherkammer zugeführten, zu reinigenden Abgas beige¬ mischt wird, um auf diese Weise einen Spülvorgang für diese Wärmespeicherkammer zu bewirken. In die zu spülende Wärmespei- cherkammer wird dabei bereits gereinigtes Abgas nachgezogen. Nach einem weiteren Umschalten kann die gespülte Wärmespei¬ cherkammer als zweite (kühlende) Wärmespeicherkammer und die vor dem Umschaltvorgang als zweite (kühlende) Wärmespeicher¬ kammer verwendete Kammer als erste (erhitzende) Wärmespeicher- kammer verwendet werden. In dieser nächsten Periode kann dann ein Spülen der vorher als erste Wärmespeicherkammer verwende¬ ten Kammer erfolgen.
Eine derartige Vorrichtung bietet zwar den Vorteil einer kon- tinuierlichen Abgasreinigung, ist jedoch mit dem Nachteil eines wesentlich höheren Aufwands infolge der zusätzlich benö¬ tigten Wärmespeicherkammer behaftet.
Es wurde daher in der EP 0 365 262 AI ein Verfahren und eine Vorrichtung zur quasi-kontinuierlichen Abgasreinigung vorge- schlagen, wobei lediglich zwei Regeneratoren bzw. zwei Wärme¬ speicherkammern mit dazwischengeordneter Heizzone verwendet sind und wobei nach einem Umschaltvorgang für eine bestimmte Zeitspanne der folgenden Periode das gereinigte Abgas direkt aus der Heizzone nach Durchlaufen der ersten Wärmespeicherkam¬ mer entnommen und das nach dem Umschaltvorgang in der zweiten Wärmespeicherkammer noch enthaltene ungereinigte Gasvolumen rezirkuliert wird. Erst nach einem im wesentlichen vollständi¬ gen Rezirkulieren dieses Gasvolumens wird das Rezirkulieren gestoppt und die Vorrichtung in der üblichen Art und Weise weiterbetrieben, d.h. das gereinigte Abgas wieder nach Durch¬ laufen der zweiten Wärmespeicherkammer entnommen.
Dieses Verfahren ermöglicht zwar eine quasi-kontinuierliche Abgasreinigung unter Verwendung von lediglich zwei Wärmespei¬ cherkammern bzw. zwei Regeneratoren, weist jedoch den Nachteil auf, daß in der Phase des Rezirkulierens des in der zweiten Wärmespeicherkammer enthaltenen ungereinigten Gasvolumens das gereinigte Abgas direkt aus der Heizzone mit einer Temperatur von über 800°C entnommen werden muß und demzufolge sich der thermische Wirkungsgrad dieser Vorrichtung drastisch ver¬ schlechtert. Zudem bedingt die während der Spülphasen zeitwei¬ lig extrem hohe Abgastemperatur eine entsprechend aufwendige Konstruktion des nachfolgenden Rohrsystems.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur thermischen Abgasbehandlung, insbesondere von oxidierbaren Schwelgasen, zu schaffen, welche mit möglichst geringem Auf- wand eine kontinuierliche Abgasreinigung unter Aufrechterhal¬ tung eines möglichst optimalen thermischen Wirkungsgrades der Vorrichtung ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patent- anspruchs 1. Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die für die Vorrichtung zur thermischen Abgasbehandlung erforderliche Pufferzelle so zu gestalten, daß bei geringem Aufwand und einfacher Herstellbarkeit ein Unterschreiten des Taupunkts bei der Zwischenpufferung der ungereinigten Abgase vermieden wird.
Die Erfindung löst diese Teilaufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.
Durch die Verwendung einer Pufferzelle zur Zwischenpufferung des vor einem Umschalten im zweiten, d.h. nachgeordneten, Regenerator enthaltenen Gasvolumens und das Rezirkulieren dieses zwischengepufferten Volumens im Verlauf dieser Periode ergibt sich der Vorteil einer im wesentlichen kontinuierlichen Abgasreinigung bei gleichzeitig optimalem thermischen Wir¬ kungsgrad der Vorrichtung und einem relativ geringen zusätzli¬ chen Aufwand gegenüber einer aus lediglich zwei Regeneratoren mit dazwischen angeordneter Heizzone bestehenden Vorrichtung. Denn die Pufferzelle kann im einfachsten Fall als vorzugsweise isolierter Behälter mit einer Zuführ- und einer Auslaßöffnung ausgebildet sein. Ein weiterer Wärmespeicher ist somit nicht erforderlich.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Pufferzelle in einer der Reihenanordnung der Regeneratoren nachgeschalteten Abgasleitung angeordnet, wobei ein in Flu߬ richtung des Abgases nach der Pufferzelle angeordnetes Gebläse vorgesehen ist, welches zur Pufferzelle hin Unterdruck er¬ zeugt.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß der gesamte Bereich der Vorrichtung vor dem Gebläse mit Unterdruck betrieben wird, so daß ein Austreten von Gasen selbst bei praktisch immer vorhan¬ denen kleineren Leckstellen sicher verhindert wird. Selbstver- ständlich muß zu diesem Zweck der an der Öffnung der Puffer- zelle für das Nachziehen eines gereinigten Gasvolumens während der Rezirkulationsphase bzw. für den Auslaß des gereinigten Gasvolumens während der Pufferphase erzeugte Unterdruck dem Betrag nach kleiner sein als der Betrag des Unterdrucks an der Auslaßöffnung für das zu rezirkulierende Gas.
In der bevorzugten Ausbildung der Vorrichtung nach der Erfin¬ dung kann auch in der die Pufferzelle und die Reihenanordnung der Regeneratoren verbindenden Rezirkulationsleitung ein wei- teres Gebläse vorgesehen sein, welches an der Auslaßöffnung der Pufferzelle einen ausreichenden Unterdruck erzeugt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das während des Puffervorgangs aus der Pufferzelle zu verdrängende Gasvolumen der nachgeschalteten Abgasleitung zugeführt und als während des Rezirkulationsvorgangs nachzuziehendes Gas bereits gereinigtes Abgas verwendet, welches aus der nachgeschalteten Abgasleitung entnommen wird.
Zwar könnte als nachzuziehendes Gas auch Frischluft verwendet werden, welche während der Pufferphase wieder an die Umgebung abgegeben wird, jedoch ergibt sich durch die vorgenannte be¬ vorzugte Ausführungsform der Erfindung der Vorteil, daß zu keiner Zeit die Gefahr besteht, daß gereinigtes oder ungerei- nigtes Abgas aus der Pufferzelle in die Umgebung gelangt.
Zudem ergibt sich bei der Verwendung von bereits gereinigtem Abgas als nachzuziehendes Gasvolumen der Vorteil, daß dieses bereits eine größere Wärmemenge beinhaltet und die Gefahr eines Unterschreitens des Taupunkts mit dem damit verbundenen Anfall von aggressivem Kondensat entsprechend geringer ist.
Um diese Gefahr weiter zu reduzieren, wird bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Pufferzelle Abwärme des gereinigten Abgases zugeführt. Unabhängig davon, ob gereinigtes Abgas oder Frischluft während des Rezirkulierens nachgezogen wird, kann in der Pufferzelle eine Vermischung des gepufferten ungereinigten Abgases mit dem nachgezogenen Gas dadurch Verhindert werden, das in der Puf- ferzelle ein verschieblicher Kolben oder eine, vorzugsweise flexible, Membran vorgesehen ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Pufferzelle nach der Erfindung ist hierfür innerhalb einer Gehäusewandung ein Puf- ferbehälter zur Aufnahme des ungereinigten oder nur teilweise gereinigten Gasvolumens vorgesehen und einem Zwischenraum zwischen der Außenseite der Wandung des Pufferbehälters und der Innenseite der Gehäusewandung gereinigtes Abgas zuführbar.
Auf diese Weise kann dem gepufferten Gasvolumen zusätzlich ein Teil der im gereinigten Abgas enthaltenen Wärmemenge zugeführt werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Pufferzelle nach der Erfindung ist die Abgasabführöffnung der Pufferzelle und auch die Entlüftungs- und Ansaugöffnung des Pufferbehälters mit dem Zwischenraum zwischen der Außenseite der Wandung des Pufferbe¬ hälters und der Innenseite der Gehäusewandung verbunden.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines konstruktiv einfachen Aufbaus der Pufferzelle.
Im Pufferbehälter ist vorzugsweise im Bereich der Entlüftungs¬ und Ansaugöffnung eine Stau- und Strömungsvergleichmäßigungs- Vorrichtung vorgesehen. Diese dient dem Zweck, daß in der Pufferphase ein über die Gaszuführöffnung des Pufferbehälters zugeführter Strom ungereinigten oder nur teilweise gereinigten Abgases nicht ungehindert zur Entlüftungs- und Ansaugöffnung des Pufferbehälters gelangt, ohne daß zuvor ein wesentlicher Teil des im Pufferbehälter enthaltenen gereinigten Gasvolumens verdrängt werden muß. Die Stau- und Strömungsvergleichmäßi- gungsvorrichtung dient daher zur Gewährleistung eines korrek¬ ten Pufferbetriebs. Anstelle einer zusätzlichen Stau- und Strömungsvergleichmäßigungsvorrichtung können selbstverständ- lieh die Gaszuführöffnung des Pufferbehälters und die Entlüf¬ tungs- und Ansaugöffnung des Pufferbehälters sowie dessen Innenwandung mit einer geeigneten Form ausgebildet sein.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung und
Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pufferzelle.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform einer erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung zur thermischen Abgasbehandlung, insbeson¬ dere von oxidierbaren Schwelgasen, besteht im wesentlichen aus einer Regeneratoreinheit 1, einer Pufferzelle 3 und einem Kamin 5. Diese Komponenten sind in der aus Fig. 1 ersichtli¬ chen Art und Weise mittels Abgasleitungen miteinander verbun¬ den, wobei der Strömungsweg des Gases mittels mehrerer steuer¬ barer Ventile in gewünschter Weise beeinflußt werden kann.
Der Regeneratoreinheit 1 wird mittels einer Abgasleitung 7 zu reinigendes Abgas in der angegebenen Richtung zugeführt. In der Abgasleitung 7 ist ein erstes steuerbares Ventil 9 ange¬ ordnet, mit dem die Strömung des zu reinigenden Abgases zu dem betreffenden Ende der Regeneratoreinheit 1 beeinflußbar ist. Hierzu ist das Ventil 9 vorzugsweise von einer (nicht darge¬ stellten) Steuereinheit ansteuerbar ausgebildet. Das Ventil 9 kann von der Steuereinheit zumindest in einen Durchlaßzustand und einen Sperrzustand gesteuert werden. Dieses gilt auch für sämtliche im folgenden erwähnte Ventile.
Von der Abgasleitung 7 zweigt vor dem Ventil 9 eine Abgaslei¬ tung 11 ab, mit welcher das zu reinigende Abgas dem anderen Ende der Regeneratoreinheit 1 zuführbar ist. In der Abgaslei- tung 11 ist ein weiteres steuerbares Ventil 13 angeordnet, welches wiederum das Strömen des zu reinigenden Abgases zu dem betreffenden Ende der Regeneratoreinheit l hin ermöglicht oder unterbindet.
Von der Abgasleitung 7 bzw. der Abgasleitung 11 zweigt zwi¬ schen dem Ventil 9 bzw. dem Ventil 13 und dem betreffenden Ende der Regeneratoreinheit 1 jeweils eine weitere Abgaslei¬ tung 15 bzw. 17 ab, die in eine gemeinsame Abgasleitung 19 münden.
Die Abgasleitung 19 führt das gereinigte Abgas zum Kamin 5, wobei in der Abgasleitung 19, vorzugsweise vor dem Kamin 5, ein Gebläse 21 angeordnet ist. Das Gebläse 21 erzeugt im ge¬ samten System zwischen der Abgasleitung 7 und der Abgasleitung 19 den für den Betrieb der Vorrichtung nötigen Unterdruck und führt das Abgas dem Kamin 5 zu.
Da demzufolge in der gesamten Vorrichtung vor dem Gebläse 21 ein Unterdruck besteht, ist selbst bei praktisch immer vorhan- denen Undichtigkeiten im vorgeschalteten Leitungssystem oder den Systemkomponenten gewährleistet, daß ungereinigtes Abgas nicht austreten und mit der Umgebung in Berührung kommen kann.
In die Abgasleitung 19 ist die Pufferzelle 3 geschaltet. Die Pufferzelle 3 weist einen Pufferbehälter 23 auf, in welchen eine Abgasleitung 25 mündet, die von der Abgasleitung 19 ab¬ zweigt. In der Abgasleitung 25 ist ein steuerbares Ventil 27 vorgesehen, welches das Zuströmen von Abgas in den Pufferbe¬ hälter 23 freigeben oder sperren kann.
Die mit den Abgasleitungen 15 bzw. 17 verbundene Abgasleitung 19 ist bis an das Gehäuse 29 der Pufferzelle 3 geführt. Das Gehäuse 29 der Pufferzelle 3 ist so ausgebildet, daß es den Pufferbehälter 23 zumindest mit dessen wesentlichem Teil um- gibt. Zwischen der Innenseite der Wandung des Gehäuses 29 und der Außenseite der Wandung des Pufferbehälters 23 ist ein Zwischenraum 33 ausgebildet, der von gereinigtem Abgas durch¬ strömbar ist. Auf diese Weise kann dem Pufferbehälter 23 bzw. dem darin enthaltenen Gasvolumen V Wärmeenergie zugeführt werden, falls das Gasvolumen V eine niedrigere Temperatur aufweisen sollte. Hierdurch kann gewährleistet werden, daß das Gasvolumen V selbst dann nicht bis unterhalb des Taupunkts abgekühlt wird, wenn das Gasvolumen V für längere Zeit im Inneren des Pufferbehälters 23 verbleibt.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß auf eine entsprechend aufwendige Isolierung der Wandung des Pufferbehälters 23 ver¬ zichtet werden kann und nur eine übliche Isolierung der Außen¬ wandung des Gehäuses 29 der Pufferzelle 3 nötig ist. Diese Isolierung muß sich jedoch praktisch nicht von einer üblichen Isolierung der Abgasleitung 19 unterscheiden, die ein Unter¬ schreiten der Taupunkttemperatur in der Abgasleitung 19 ver¬ hindern soll.
Von der Abgasleitung 25, welche die Abgasleitung 19 mit der Gaszufuhröffnung 35 des Pufferbehälterε der Pufferzelle 3 verbindet, zweigt eine Rezirkulationsleitung 37 ab, die wie¬ derum in die Abgasleitung 7 vor dem darin angeordneten steuer¬ baren Ventil 9 und dem Abzweig der Abgasleitung 11 mündet. Selbstverständlich kann für die Rezirkulationsleitung 37 je- doch auch ein eigener Auslaß im Pufferbehälter 23 vergesehen sein.
Die Rezirkulationsleitung 37 kann einen geringeren Querschnitt aufweisen, als die übrigen Abgasleitungen 7, 11, 15, 17 und 19.
In der Rezirkulationsleitung 37 kann wiederum ein steuerbares Ventil 39 angeordnet sein, mit welchem die Gasströmung durch die Rezirkulationsleitung 37 freigegeben oder gesperrt werden kann. Selbstverständlich kann dieses Ventil, wie auch alle übrigen Ventile so ausgebildet sein, daß es die Funktion einer Drossel mit übernimmt.
Des weiteren ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, in der Rezirku¬ lationsleitung 37 ein weiteres Gebläse 41 vorgesehen, dessen Funktion aus der nachstehenden Beschreibung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zur thermischen Abgasbehandlung deutlich wird:
In einer ersten Phase wird der Abgasleitung 7 von einer nicht näher dargestellten abgaserzeugenden Anlage zu reinigendes Abgas zugeführt. In dieser ersten Phase sind die Ventile von der nicht näher dargestellten Steuereinheit in die aus Fig. 1 ersichtliche Stellung gesteuert.
Da das Ventil 9 in die gesperrte Stellung gesteuert wurde, strömt das zu reinigende Abgas von der Abgasleitung 7 über die Abgasleitung 11 zu dem betreffenden Ende der Regeneratorein- heit 1. Hierzu wurde das Ventil 13 in die geöffnete Stellung gesteuert. Nachdem das in der Abgasleitung 17 vorgesehene Ventil 43 ebenfalls in die gesperrte Stellung gesteuert wurde, strömt das Gas in das Innere der Regeneratoreinheit 1. Die Regeneratoreinheit 1 besteht in bekannter Weise aus einem ersten Regenerator 45 mit einem Wärmespeicherbesatz 47 und einem zweiten Regenerator 49 mit einem Wärmespeicherbesatz 51.
Das über das Ventil 13 zugeführte zu reinigende Abgas gelangt in den zweiten Regenerator 49 und wird durch die in dem Wärme¬ speicherbesatz 51 gespeicherte Wärme erhitzt.
Das erhitzte Abgas wird, falls erforderlich, in einer zwischen den beiden Regeneratoren 45, 49 ausgebildeten Heizzone 53 mittels eines oder mehrerer Hilfsbrenner 55 zusätzlich so weit erhitzt, bis die gewünschte Oxidationstemperatur, in der Regel mehr als ca. 800°C erreicht ist. Bei dieser Oxidationstempe¬ ratur werden die mit dem zu reinigenden Abgas mitgeführten Schadstoffe oxidiert und das Abgas auf diese Weise gereinigt. Das Oxidieren kann dabei innerhalb der Heizzone 53 oder im je¬ weils benachbarten Bereich des nachfolgenden Regenerators erfolgen, in dieser ersten Phase also im benachbarten Bereich des Wärmespeichers 47 des ersten Regenerators 45.
Das gereinigte Abgas gibt bei Durchströmen des nachgeordneten Regenerators Energie an den betreffenden Wärmespeicher ab, in der ersten Phase also an den Wärmespeicher 47 des ersten Rege¬ nerators. Das gereinigte und abgekühlte Gas verläßt die Rege- neratoreinheit 1 dann über die Abgasleitung 15, wozu ein in dieser Abgasleitung vorgesehenes steuerbares Ventil 57 in die geöffnete Stellung gesteuert wurde.
Das gereinigte Abgas wird in dieser ersten Phase über die Abgasleitung 15, die Abgasleitung 19 und das darin angeordnete Ventil 31, das in den geöffneten Zustand gesteuert wurde, dem Zwischenraum 33 der Pufferzelle 3 zugeführt. Da das Ventil 27 in der Abgasleitung 25 in die gesperrte Stellung gesteuert wurde, kann das gereinigte Abgas in dieser ersten Phase nicht dem Pufferbehälter 23 zugeführt werden. Der größte Teil des gereinigten Abgases gelangt über den Zwischenraum 33 der Puf¬ ferzelle 3 und die Abgasabführöffnung 59 der Pufferzelle 3 in den nachgeschalteten Teil der Abgasleitung 19 und wird dem Kamin 5 zugeführt.
Ein geringer Teil des Abgases gelangt über die Entlüftungs¬ und Ansaugöffnung 61 des Pufferbehälters 23 in das Innere des Pufferbehälters. Dies erfolgt deshalb, weil von dem im Puffer¬ behälter 23 enthaltenen Gasvolumen V infolge der geöffneten Stellung des Ventils 39 stets ein relativ geringer Gasstrom über die Rezirkulationsleitung 37 entnommen und in die Abgas¬ leitung 7 rezirkuliert wird. Ein dem stetig entnommenen Gas¬ strom entsprechender Strom gereinigten Abgases wird daher über die Entlüftungs- und Ansaugöffnung 61 des Pufferbehälters 23 aus dem Zwischenraum 33 nachgezogen.
Nach einer gewissen Zeitspanne befindet sich daher im Inneren des Pufferbehälters 23 ein Volumen V gereinigten Abgases.
Für das vorstehend beschriebene Nachziehen gereinigten Abgases dient das in der Rezirkulationsleitung 37 vorgesehene Gebläse 41, welches für eine ausreichend große Druckdifferenz zwischen der Abgaszuführöffnung 35 und der Abgasabführöffnung 59 sorgt.
Insgesamt ist die Vorrichtung jedoch durch eine entsprechende Dimensionierung des Gebläses 21 und des Gebläses 41 sowie der Abgasleitungen so ausgelegt, daß auch in dem Teil der Rezirku¬ lationsleitung 37 zwischen dem Gebläse 41 und der Abgasleitung 7 ein Unterdruck besteht.
Die vorstehend beschriebene erste Phase wird beendet, sobald der Wärmespeicher 47 im ersten Regenerator 45 eine bestimmte Temperatur überschreitet und/oder der Wärmespeicherbesatz 51 im zweiten Regenerator 49 eine bestimmte Temperatur unter- schreitet. Diese Umschaltzeitpunkte können entweder durch die Messung der Abgastemperatur bestimmt oder als feste Perioden vorgegeben werden.
In der folgenden zweiten Phase werden die Ventile 9, 13, 43, 57, 27 und 31 in die jeweils andere Stellung gesteuert, so daß sich das Ventil 9 in der geöffneten, das Ventil 13 in der gesperrten, das Ventil 43 in der geöffneten, das Ventil 57 in der gesperrten, das Ventil 27 in der geöffneten und das Ventil 31 in der geschlossenen Stellung befindet. Demzufolge wird das zu reinigende, über die Leitung 7 zugeführte Abgas über das Ventil 9 dem ersten Regenerator der Regeneratoreinheit 1 zu¬ geführt. Das zugeführte Gas wird wiederum durch Entnahme von Energie aus dem Wärmespeicher 47 erhitzt, im wesentlichen in der Heizzone 52 oxidiert und im zweiten Regenerator 49 durch Abgabe von Wärmeenergie an den Wärmespeicherbesatz 51 abge¬ kühlt. Das nach dem Umschaltvorgang aus der Regneratoreinheit austretende Abgas gelangt über das Ventil 43, die Abgasleitung 17, die Abgasleitung 19, das Ventil 27 und die Abgasleitung 25 in den Pufferbehälter 23. Hierbei handelt es sich im wesentli- chen um dasjenige Gasvolumen, welches sich vor dem Umschalt¬ vorgang bereits im zweiten Regenerator 49 befunden hat. Da dieses Gasvolumen die Heizzone 53 nicht durchlaufen hat, han¬ delt es sich hierbei somit um ein im wesentlichen ungereinig¬ tes oder allenfalls teilweise gereinigtes Gasvolumen.
Dieses Gasvolumen wird in der zweiten Phase dem Pufferbehälter 23 der Pufferzelle 3 zugeführt. Das Volumen des Pufferbehäl¬ ters 23 muß dabei zumindest so groß bewählt werden, wie das Gasvolumen, welches sich in einem der Regeneratoren 45 bzw. 49 sowie den Teilen der Gasleitungen zwischen dem Eingang des betreffenden Regenerators und dem diesen vorgeordneten Venti¬ len befinden kann.
Nach der Aufnahme des gesamten ungereinigten Gasvolumens im Pufferbehälter 23 werden die Ventile 27 und 31 erneut in die jeweils entgegengesetzte Stellung gesteuert. In dieser dritten Phase, in welcher aus dem zweiten Regenerator 49 wieder prak¬ tisch vollständig gereinigtes Abgas in die Abgasleitung 17 austritt, wird das gereinigte Abgas wiederum über das Ventil 31 und die Abgasleitung 19 dem Zwischenraum 33 der Pufferzelle 3 zugeführt.
Das im Pufferbehälter 23 enthaltene Volumen V ungereinigten Gases wird wie bereits vorstehend beschrieben über das Ventil 39 und die Rezirkulationsleitung 37 rezirkuliert, d.h. mit einem relativ geringen Gasstrom wieder der Abgasleitung 7 zugeführt. Diese Phase muß daher zumindest so lang beibehalten werden, bis das gesamte Volumen V ungereinigten oder nur teil¬ weise gereinigten Abgases im Pufferbehälter 23 vollständig rezirkuliert wurde.
Anschließend werden wiederum sämtliche Ventile 9, 13, 43, 57, 27 und 31 in die jeweils entgegengesetzte Schaltstellung ge¬ steuert, wobei wiederum ein Zuführen im wesentlichen ungerei- nigten bzw. nur teilweise gereinigten Abgases aus dem ersten
Regenerator 45 in das Innere des Pufferbehälters 23 erfolgt.
Diese vierte Phase unterscheidet sich daher von der zweiten Phase lediglich dadurch, daß das im jeweils anderen Regenera- tor befindliche ungereinigte Gasvolumen mittels der Puffer¬ zelle 3 gepuffert wird.
Nach Beendigung dieser vierten Phase werden wiederum die Ven¬ tile 27 und 31 umgesteuert, wodurch wieder der Zustand der vorstehend beschriebenen ersten Phase erreicht ist.
Das Rezirkulieren von Gas aus dem Pufferbehälter 23 über die Rezirkulationsleitung 37 kann vorzugsweise in jeder der vor¬ stehend beschriebenen Phasen erfolgen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß der Regeneratoreinheit 1 bzw. dem betreffen- den Regenerator 45 oder 47 eine zeitlich konstante Gasmenge zugeführt wird.
Das in der Rezirkulationsleitung 37 vorgesehene Ventil 39 dient in diesem Fall nur Sicherheitszwecken, um beispielsweise bei einer Beschädigung der Rezirkulationsleitung 37 oder einem
Ausfall des Gebläses 41 die Rezirkulationsleitung zu sperren.
Selbstverständlich kann jedoch mittels des Ventils 39 die Rezirkulation nur in jeweils einer ersten Zeitspanne während der vorstehend beschriebenen ersten bzw. dritten Phase ermög¬ licht werden.
In jedem Fall kann durch eine geeignete Ansteuerung der Venti- le 27, 31 und 39 eine vollständige Reinigung des der abgehen¬ den Abgasleitung 19 zugeführten Abgases erreicht werden. Dabei ist der kontinuierliche Betrieb der Vorrichtung gewährleistet. Das mögliche Sperren der Rezirkulation nach erfolgter Rezirku¬ lation des im Pufferbehälter 23 enthaltenen ungereinigten Abgasvolumens V ist diesbezüglich ohne große Bedeutung, da die Menge des rezirkulierten Gases im Vergleich zur Gesamtströmung des zugeführten Abgases in der Abgasleitung 7 relativ gering ist. Wie bereits erläutert, kann jedoch die Rezirkulation vorzugsweise kontinuierlich erfolgen.
Fig. 2a zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Pufferzelle 3 nach der Erfindung.
Der Pufferzelle 3 wird über die Abgasleitung 19 gereinigtes oder ungereinigtes Abgas zugeführt. Nach dem Abzweig der Ab¬ gasleitung 25, in welcher das steuerbare Ventil 27 angeordnet ist, ist in der Abgasleitung 19 das steuerbare Ventil 31 vor¬ gesehen. Die steuerbaren Ventile in Fig. 2a sind in den ent¬ sprechenden Stellungen gemäß Fig. 1 dargestellt. Das über die Abgasleitung 19 und das Ventil 31 zugeführte gereinigte Abgas (Phase 1 bzw. 3) wird dem Ringraum 33 zwischen der Innenseite der Wandung 29a des Gehäuses 29 zugeführt.
Das Gehäuse 29 der Pufferzelle ist in üblicher Weise mit einer Isolierung 29b, beispielsweise bestehend aus Fasermaterial, versehen.
Der Pufferbehälter 23, der ebenso wie das Gehäuse 29 der Puf¬ ferzelle 3 im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein kann, weist an seinem rückwärtigen Ende einen konischen Verlauf auf, der in die Entlüftungs- und Ansaugöffnung 61 mündet.
Im Inneren des Pufferbehälters 23 ist eine Stau- und Strö- mungsvergleichmäßigungsvorrichtung 63 vorgesehen, die bei- spielsweise aus einem Lochblech bestehen kann. Die Vorrichtung 63 bewirkt, daß bei einem Zuführen von ungereinigtem Abgas über die Abgasleitung 25 und das Ventil 27 der aus der Abgas¬ leitung 25 über die Abgaszuführöffnung 35 des Pufferbehälters in diesen eintretende Gasstrom nicht im wesentlichen ungehin- dert durch den Pufferbehälter 23 hindurch zur Entlüftungs- und
Ansaugöffnung 61 gelangt und dabei das übrige im Pufferbehäl¬ ter 23 enthaltene gereinigte Abgas in diesem verbleibt. Um ein unerwünschtes Austreten von ungereinigtem Abgas aus dem Puf¬ ferbehälter 23 zu vermeiden, kann das Volumen des Pufferbehäl- ters 23 um einen Sicherheitsfaktor, vorzugsweise 2 bis 5, größer ausgebildet sein als das maximal in einem Regenerator 45 bzw. 49 und den angrenzenden Leitungsstücken maximal ent¬ haltene Gasvolumen.
In gleicher Weise bewirkt die Stau- und Strömungsvergleichmä- ßigungsvorrichtung 63 bei einem Rezirkulieren des Gasvolumens über das Ventil 39 und die Rezirkulationsleitung 37, daß ge¬ reinigtes Abgas aus dem Zwischenraum 33 möglichst erst dann über die Entlüftungs- und Ansaugöffnung 61 in die Rezirkula- tionsleitung 37 gelangt, wenn das gesamte im Pufferbehälter 23 lo
enthaltene ungereinigte oder nur teilweise gereinigte Gasvolu¬ men rezirkuliert wurde.
Die in den Fig. 2a und 2b dargestellte Ausführungsform einer Pufferzelle nach der Erfindung gewährleistet, daß ein Unter¬ schreiten der Taupunkttemperatur im Inneren des Pufferbehäl¬ ters 23 sicher vermieden wird und ist darüber hinaus einfach konstruktiv aufgebaut und somit preiswert herstellbar.

Claims

Vorrichtung zur thermischen Abgasbehandlung, insbesondere von oxidierbaren SchwelgasenPatentansprüche
1. Vorrichtung zur thermischen Abgasbehandlung, insbesondere von oxidierbaren Schwelgasen, mit einer Regeneratoreinheit (1) mit zumindest zwei Regeneratoren (45, 49) mit jeweils einem Wärmespeicher (47, 51) und mit einer zwischen den Regeneratoren (45, 49) angeordneten Heizzone (53), wobei einer Reihenanordnung zumindest zweier Regeneratoren (45, 49) abwechselnd von jeweils einer Seite zu behandelndes Abgas zuführbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Pufferzelle (3) vorgesehen ist, welcher nach jedem Umschaltvorgang der Zufuhr des Abgases zur jeweils anderen
Seite der Reihenanordnung im wesentlichen das vor dem Um¬ schaltvorgang in dem betreffenden eingangsseitigen Regene¬ rator (45, 49) enthaltene ungereinigte oder nur teilweise gereinigte Gasvolumen zuführbar ist und
daß das in der Pufferzelle (3) nach einem Umschaltvorgang aufgenommene ungereinigte oder nur teilweise gereinigte Gasvolumen bis zum nächsten Umschaltvorgang vollständig der jeweils andere Seite der Reihenanordnung der Regeneratoren zuführbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferzelle (3) in einer der Reihenanordnung der Rege¬ neratoren (45, 49) nachgeschalteten Abgasleitung (19) an- geordnet ist und daß in Flußrichtung des Abgases nach der Pufferzelle (3) ein zur Pufferzelle hin Unterdruck erzeu¬ gendes Gebläse (21) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferzelle (3) zur puffernden Aufnahme des unge¬ reinigten oder nur teilweise gereinigten Gasvolumens für die für die Gasaufnahme erforderliche Zeitspanne mit dem betreffenden Ausgang des ausgangsseitigen Regenerators (45, 49) verbindbar ist, wobei das aus der Pufferzelle (3) ver- drängte Gasvolumen der nachgeschalteten Abgasleitung (19) zuführbar ist, und daß die Pufferzelle (3) für das Rezirku¬ lieren dieses Gasvolumens mit dem Eingang des eingangssei¬ tigen Regenerators (45, 49) verbindbar ist, wobei für das Nachziehen eines entsprechenden Gasvolumens die Pufferzelle (3) mit der nachgeschalteten Abgasleitung (19) verbindbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß in der die Pufferzelle (3) und die Reihenanordnung der Regeneratoren (45, 49) verbindenden Rezirkulationsleitung (37) einen am Ausgang der Pufferzelle ausreichenden Unterdruck erzeugendes Gebläse (41) vorgese¬ hen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Pufferzelle (3) Abwärme des gereinigten Abgases zuführbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehendem Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß in jeder Betriebsphase aus der
Pufferzelle ein konstanter Volumenstrom rezirkuliert wird.
7. Pufferzelle für eine Vorrichtung zur thermischen Abgasbe¬ handlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferzelle (3) ein Gehäuse umfaßt, in welchem ein Pufferbehälter (23) zur Aufnahme des unge¬ reinigten oder nur teilweise gereinigten Gasvolumens vor¬ gesehen ist und daß dem Zwischenraum (33) zwischen der Außenseite der Wandung des Pufferbehälters (23) und der Innenseite der Gehäusewandung (29a) gereinigtes Abgas zu¬ führbar ist.
8. Pufferzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasabführöffnung (59) der Pufferzelle (3) mit dem Zwischenraum (33) zwischen der Außenseite der Wandung des Pufferbehälters (23) und der Innenseite der Gehäusewandung (29a) verbunden ist.
9. Pufferzelle nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungs- und Ansaugöffnung (61) des Pufferbehälters (23) mit dem Zwischenraum (33) zwischen der Außenseite der Wandung des Pufferbehälters (23) und der Innenseite der Gehäusewandung (29a) verbunden ist.
10. Pufferzelle nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß im Pufferbehälter (23) eine Stau- und Strömungsvergleichmäßigungsvorrichtung (63) vorgesehen ist.
11. Pufferzelle nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Pufferbehälter ein verschiebbarer Kolben oder eine Membran zur Trennung des gepufferten und nachgezogenen Volumens vorgesehen ist.
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