EP1063470A2 - Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Reinigung eines Rohgases - Google Patents

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EP1063470A2
EP1063470A2 EP00112856A EP00112856A EP1063470A2 EP 1063470 A2 EP1063470 A2 EP 1063470A2 EP 00112856 A EP00112856 A EP 00112856A EP 00112856 A EP00112856 A EP 00112856A EP 1063470 A2 EP1063470 A2 EP 1063470A2
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EP
European Patent Office
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gas
heat storage
raw gas
chamber
raw
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EP00112856A
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EP1063470B1 (de
EP1063470A3 (de
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Matthias Hänel
Ulrich Speck
Rainer Simon
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LTG Mailander GmbH
Original Assignee
LTG Mailander GmbH
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/70601—Temporary storage means, e.g. buffers for accumulating fumes or gases, between treatment stages

Definitions

  • the invention relates to a method for thermal Cleaning one by means of a raw gas supply supplied raw gas in a regenerative process.
  • a raw gas for example an exhaust air stream contaminated with solvents from a drying or painting installation
  • a regenerative reactor in order to convert the raw gas into clean gas, so that the latter can be safely released into the outside atmosphere while observing environmental requirements.
  • the contaminated raw gas passes a first heat store so that it is heated. It then enters a combustion chamber. There the solvent residues are burned, if necessary with the supply of auxiliary fuel, so that clean gas is produced from the raw gas by oxidation.
  • This clean gas which is strongly heated by the combustion, is then passed through a second heat storage chamber and then fed to an exhaust stack.
  • three heat storage chambers are provided, which are alternately heated by clean gas and alternately flowed through by raw gas to heat it in the heated state.
  • condensates form in the inflow area in the heat-absorbing or heat-emitting mass of each heat storage chamber, which from time to time have to be eliminated by "burn-out” (burn-out / bake-out).
  • This "burning out” takes place by heating the mass to a temperature, the so-called “Overtemperature / evaporation temperature”, which is above the normal operating temperature, so that in the so-called “burn-out process” the condensates burn or are broken down by cracking processes and are expelled from the mass.
  • the invention has for its object a method of the type mentioned at the beginning that without stopping or reducing the decrease the burnout process of the raw gas and in every operating state, i.e. in normal operation and also not exceeded in burnout mode emission limit values.
  • the emission values are therefore optimally observed and at the same time the production process, for example the operation of drying ovens etc., of which the raw gas comes from, not interrupted or restricted be, since the raw gas decrease unchanged remains.
  • the method according to the invention makes it possible on the basis of of the three heat storage chambers that two heat storage chambers alternating with heating of the raw gas or heated by the clean gas become.
  • the third heat storage chamber is subject to during this time a regeneration process, the so-called burn-out process for condensates and the like from the heat absorbing respectively to remove heat-emitting mass.
  • the one that comes from the combustion chamber is very taken hot gas, which essentially consists of clean gas consists. Since it's been through the fairly long time third heat storage chamber flows, it is in the Able to set this to a correspondingly high temperature bring so that the burn-out process takes place.
  • the two other heat storage chambers alternately as a heat absorption or heat dissipation chamber operated so that this is not the appropriately high temperature, but the set the optimal gas temperature of the raw gas to this with the best possible cleaning efficiency in to burn the combustion chamber.
  • Heat storage chamber used gas in the raw gas supply is fed (fed back), ensures that even during the burnout process no or almost no raw gas in the Clean gas discharge arrives. So the exhaust air settles only composed of clean gas, so the environmental regulations stick to.
  • the one serving the chamber regeneration Gas is returned to the raw gas supply can not be excluded that during the Switching processes, i.e. during the switching of the Gas flows, raw gas reaches the clean gas side.
  • the Raw gas supply is via actuators with the respective Heat storage chamber in connection.
  • This Actuators are, for example, as flap valves educated. They run in their open state the raw gas into the corresponding heating chamber. You will be closed if the appropriate Heat storage chamber no raw gas supplied, but clean gas is to be removed from it, whereby the Clean gas then passes corresponding actuators, that lead to clean gas removal. If there is a change of direction, this closes during the changeover phase Actuator that supplies raw gas while moving at the same time the associated actuator opens that occurring in the subsequent operating cycle To discharge clean gas.
  • buffering is provided according to the invention, that is, it becomes the mixed gas that is made up of Raw and clean gas, fed to the buffer, so that it does not get into the outside atmosphere.
  • the mixed gas is fed from the buffer into the raw gas supply returned so that it is again on the Cleaning process can participate. Through the burnout process it could lead to an excessive temperature increase the relevant heat storage chamber come.
  • the buffering by introducing the mixed gas into a buffer loop line. Consequently does not become a container or the like for buffering used as an intermediate storage, but it acts the buffer is a buffer section that is preferably designed such that its volume is so large that during the time of the Switching flowing mixed gas amount can accommodate.
  • the buffer loop line flowing with mixed gas during switching fills without the mixed gas head in the exhaust stack reached.
  • a connection to the exhaust chimney or outside atmosphere however, to allow the mixed gas amount to flow, without an increase in pressure. Because the head the mixed gas quantity does not reach the actuator, no contaminated gas enters the Exhaust chimney.
  • the invention further relates to a device for thermal cleaning of a by means of a raw gas supply supplied raw gas in a regenerative Process, with at least three heat storage chambers, the switchable actuators with the raw gas supply and / or a clean gas discharge can be connected and the further with at least one combustion chamber are related, the clean gas removal for storing when switching the actuators formed by entry of raw gas into the clean gas Mixed gas can be connected to a gas buffer are the output side with the raw gas supply and / or with at least one of the heat storage chambers can be connected.
  • a gas buffer Independent of the regenerative process is operating normally, that means all three heat exchanger chambers for alternately heating the raw gas be used or serve to to be heated alternately by means of the clean gas buffering of mixed gas possible.
  • This buffering can also be used during burnout be so that in any operating condition Environmental regulations are adhered to and an uninterruptible Operation, so a steady and same amount of raw gas, is possible.
  • the gas buffer is designed as a buffer loop line.
  • a gas generator in the return line in particular a burn-out fan is. This ensures that the chamber regeneration underlying heat storage chamber constantly is flowed through by hot gas. He also cares that the gas used for chamber regeneration is fed back into the raw gas supply.
  • the buffer loop line upstream of the gas generator in the return line opens. This has the consequence that the buffered mixed gas by means of one and the same Fan, i.e. by means of the burn-out fan, who also maintains the burnout process in the Raw gas supply is initiated.
  • FIG. 1 shows a regenerative reactor 1 which has three heat storage chambers 2, 3 and 4, in which each have a heat absorbing or heat-emitting mass respectively Filling 5, 6 and 7 is located.
  • the top one Part 8, 9 and 10 of chambers 2, 3 and 4 is in Connection to a common combustion chamber 11, in which two burners 12 are arranged, one Have fuel supply not shown and have flames 13.
  • the lower parts 14, 15 and 16 of the heat storage chambers 2, 3 and 4 are connected to lines 17, 18 and 19 to Guide connection points 20, 21 and 22.
  • Raw gas becomes a connection point by means of a line 23 24 fed and from there to a distribution line 25 handed over.
  • the distribution line 25 is connected to actuators 26, 27 and 28, the via spur lines 29, 30 and 31 to the connection points 20, 21 and 22 lead. Furthermore go from the connection points 20, 21 and 22 stub lines 32, 33 and 34 from that to actuators 35, 36 and 37 lead.
  • the actuators 35, 36 and 37 are on a manifold 38 connected to one Exhaust fan 39 leads, the output side one Line 40 having a connection point 41 is connected. At the connection point 41 is an actuator 42 connected, the output of leads an exhaust chimney 43. Furthermore, the Connection point 41 connected to a gas buffer 44 which is designed as a buffer loop line 45 and leads to a connection point 46.
  • connection point 46 that in connection with the exhaust stack 43 stands. It also goes from the connection point 46 a return line 48 leading to an actuator 49 leads that with a connection point 50 connected is.
  • the connection point 50 is over a line 51 with another connection point 52 connected.
  • the connection point 52 is over Stub lines 53, 54 and 55 with actuators 56, 57 and 58 connected, which in turn with the connection points 20, 21 and 22 are connected.
  • the connection point 50 to an actuator 59 connected which also has a gas generator 60 communicates.
  • the gas generator 60 is designed as a burn-out fan 61, its output side 62 via a line 63 leads to connection point 24.
  • the clean gas passes from the exhaust air fan 39 to connection point 41 and from there on in the open position actuator 42 in the Exhaust chimney 43, which releases the clean gas to the outside atmosphere delivers.
  • the bed 5 has a high temperature level having. This is achieved in that the flow path described above through the various Heat storage chambers 2 to 4 of the regenerative reactor 1 is switched cyclically so that at least one of the heat storage chambers 2 to 4 is heated by the hot clean gas while at least one other of the heat storage chambers 2 to 4 is flowed through by raw gas, the associated Bed 5 to 7 previously heated by the clean gas has been.
  • the actuators 26 to 28 and 35 to 37 is the respective flow path can be determined.
  • the actuators 26 to 28, 35 to 37, 42, 47, 49, 56 to 58 and 59 are preferably designed as flaps, the means there is a movable flap in one Position clears the flow path and closes in another position the passage.
  • this is the heat storage chamber 3 clean gas flowing through the Junction 21 through the open position located actuator 57 and that in the open position located actuator 59 flows.
  • the Burn-out fan 61 drives the gas flow mentioned on, with the burn-out fan 61 downstream with the connection point 24 in connection stands so that the flowing through the bed 6 hot clean gas is fed back into line 23 becomes.
  • the line 23 forms a raw gas supply 64 and the manifold 38 a clean gas discharge 65. Due to the flow of the hot clean gas through the bed 6 in the circuit mentioned it is possible, such a high temperature in the heat storage chamber 3 generate that in the bed 6 condensates of the raw gas evaporated and / or burned, so-called Burn-out process takes place of cleaning this Heat storage chamber 3 is used.
  • the hot air flows through Clean gas according to a) and the flow of gas with lower temperature according to b) during the Burn-out process once or each time also to be carried out several times.
  • Figure 3 illustrates that in normal operation or in the burn-out mode by means of the gas buffer 44 Mixed gas can be buffered to prevent that this gets into the outside atmosphere.
  • the Mixed gas arises from the fact that the actuators 26 and 35 or 27 and 36 or 28 and 37 are operated simultaneously. This means, if, for example, the actuator 26 closes, the actuator 35 opens when the gas flow path can be switched accordingly should. However, this means, for example, that the raw gas flowing through the actuator 26 the connection point 20 not in the short term Heat storage chamber 2 arrives, but also the "Short circuit path" can happen, the actuator 35 leads. Accordingly, certain portions of the Raw gas reach the manifold 38 via this route. So there is a short-term connection between the raw gas supply 64 and the clean gas discharge 65.
  • Figure 4 illustrates an operating state, at which is a burn-out process in the heat storage chamber 3 has taken place and normal operation if possible quickly resumed with the heat storage chamber 3 shall be. Since the bed 6 mentioned Has overtemperature, it is necessary to use this to cool down to normal temperature as quickly as possible. This can be done in that the hot raw gas passed through the heat storage chamber 4 and gives off heat. It arrives then via the actuator 37 and the exhaust fan 39 in the buffer loop line 45 and from there partly via the actuator 47 in the exhaust chimney 43. Another part of the raw gas is via connection point 46 and the return line 48 and the one in the open position Actuator 49 led to the connection point 50.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Reinigung eines mittels einer Rohgaszufuhr gelieferten Rohgases in einem regenerativen Prozeß, mit folgenden Schritten: Durchleitung des Rohgases durch eine zuvor mittels Reingas aufgeheizte erste Wärmespeicherkammer in eine Verbrennungskammer, Ableitung des durch Verbrennung in der Verbrennungskammer aus dem Rohgas gebildeten Reingases durch eine aufzuheizende zweite Wärmespeicherkammer in eine Reingasabfuhr, Umschaltung der vorstehend genannten Gasströmung während eines Kammerregenerations - Betriebszustands derart, daß das Rohgas die zweite Wärmespeicherkammer und das Reingas die erste Wärmespeicherkammer durchströmt, wobei während des Kammerregenerations-Betriebszustands (Burn-out-Prozeß) Gas aus der Verbrennungskammer eine dritte Wärmespeicherkammer zu deren Kammerregeneration durchströmt und in die Rohgaszufuhr eingespeist wird, Pufferung von beim Umschalten durch Eintritt von Rohgas in das Reingas gebildetem Mischgas und Rückführung des gepufferten Mischgases in die Rohgaszufuhr und/oder in die dritte Wärmespeicherkammer. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Reinigung eines mittels einer Rohgaszufuhr gelieferten Rohgases in einem regenerativen Prozeß.
Ein derartiges Verfahren ist bekannt. Ein Rohgas, beispielsweise ein mit Lösungsmitteln belasteter Abluftstrom einer Trocknungs- oder Lackieranlage, wird einem Regenerativreaktor zugeführt, um das Rohgas in Reingas zu überführen, so daß letzteres unter Einhaltung von Umweltauflagen bedenkenlos an die Außenatmosphäre abgegeben werden kann. Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, daß das belastete Rohgas einen ersten Wärmespeicher passiert, so daß es aufgeheizt wird. Es gelangt dann in eine Verbrennungskammer. Dort werden -gegebenenfalls unter Zufuhr von Hilfsbrennstoff- die Lösungsmittelreste verbrannt, so daß durch Oxidation aus dem Rohgas Reingas entsteht. Dieses durch die Verbrennung stark erhitzte Reingas wird anschließend durch eine zweite Wärmespeicherkammer geleitet und dann einem Abluftschornstein zugeführt. Vorzugsweise sind drei Wärmespeicherkammern vorgesehen, die abwechselnd durch Reingas aufgeheizt werden und im aufgeheizten Zustand wechselweise von Rohgas zu dessen Erhitzung durchströmt werden. Im Betrieb bilden sich im Anströmbereich in der wärmeaufnehmenden beziehungsweise wärmeabgebenden Masse jeder Wärmespeicherkammer Kondensate, die von Zeit zu Zeit durch "Ausbrennen" (Burn-out-/bake-out) beseitigt werden müssen. Dieses "Ausbrennen" erfolgt durch Erhitzung der Masse auf eine Temperatur, der sogenannten
"Übertemperatur/Verdampfungstemperatur", die oberhalb der normalen Betriebstemperatur liegt, so daß im sogenannten "Burn-out-Prozeß" die Kondensate verbrennen oder durch Crack-Prozesse zerlegt und insofern aus der Masse ausgetrieben werden. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für diesen Burn-out-Prozeß Zusatzbrenner einzusetzen, die beispielsweise die als Schüttung ausgebildete Masse von unten her beaufschlagen, so daß sich das erhöhte Temperaturniveau im Massenbett einstellt. Während der Zeit des Burn-out-Prozesses kann der normale Betriebszustand nicht aufrechterhalten werden, das heißt, die bekannte Anlage ist abzustellen oder nur mit schlechteren Reingaswerten weiterzubetreiben. Die Wärmespeicherkammern werden nacheinander ausgebrannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem ohne ein Stopp oder eine Reduzierung der Abnahme des Rohgases das Burn-out-Verfahren durchführbar ist und in jedem Betriebszustand, also im Normalbetrieb und auch im Burn-out-Betrieb keine Überschreitung von Abgasgrenzwerten auftritt. Die Emissionswerte werden daher optimal eingehalten und gleichzeitig muß der Produktionsprozeß, beispielsweise der Betrieb der Trockenöfen etc., von denen das Rohgas stammt, nicht unterbrochen oder eingeschränkt werden, da die Rohgasabnahme unverändert bleibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Schritte gelöst:
  • Durchleitung des Rohgases durch eine zuvor mittels Reingas aufgeheizte erste Wärmespeicherkammer in eine Verbrennungskammer,
  • Ableitung des durch Verbrennung in der Verbrennungskammer aus dem Rohgas gebildeten Reingases durch eine aufzuheizende zweite Wärmespeicherkammer in eine Reingasabfuhr,
  • Umschaltung der vorstehend genannten Gasströmung während eines Kammerregenerations-Betriebszustandes derart, daß das Rohgas die zweite Wärmespeicherkammer und das Reingas die erste Wärmespeicherkammer durchströmt,
  • wobei während des Kammerregenerations-Betriebszustandes Gas aus der Verbrennungskammer eine dritte Wärmespeicherkammer zu deren Kammerregeneration durchströmt und in die Rohgaszufuhr eingespeist wird,
  • Pufferung von beim Umschalten durch Eintritt von Rohgas in das Reingas gebildetem Mischgas und Rückführung des gepufferten Mischgases in die Rohgaszufuhr und/oder in die dritte Wärmespeicherkammer.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es aufgrund der drei Wärmespeicherkammern, daß zwei Wärmespeicherkammern davon im Wechsel zum Aufheizen des Rohgases dient beziehungsweise vom Reingas erhitzt werden. Die dritte Wärmespeicherkammer unterliegt während dieser Zeit einem Regenerationsprozeß, dem sogenannten Burn-out-Verfahren, um Kondensate und dergleichen aus der wärmeaufnehmenden beziehungsweise wärmeabgebenden Masse zu entfernen. Hierzu wird das aus der Brennkammer stammende, sehr heiße Gas genommen, das im wesentlichen aus Reingas besteht. Da es eine relativ lange Zeit durch die dritte Wärmespeicherkammer strömt, ist es in der Lage, diese auf eine entsprechend hohe Temperatur zu bringen, so daß der Burn-out-Prozeß erfolgt. Die beiden anderen Wärmespeicherkammern hingegen werden im Wechsel als Wärmeaufnahme- beziehungsweise Wärmeabgabekammer betrieben, so daß diese nicht die entsprechend hohe Temperatur annehmen, sondern die optimale Gastemperatur des Rohgases einstellen, um dieses mit bestmöglichem Reinigungswirkungsgrad in der Verbrennungskammer zu verbrennen. Dadurch, daß das zur Aufheizung der der Kammerregeneration unterliegenden Wärmespeicherkammer verwendete Gas in die Rohgaszufuhr eingespeist (zurückgespeist) wird, ist sichergestellt, daß auch während des Burn-out-Prozesses kein oder so gut wie kein Rohgas in die Reingasableitung gelangt. Mithin setzt sich die Abluft nur aus Reingas zusammen, so daß die Umweltvorschriften eingehalten bleiben. Obwohl -wie vorstehend ausgeführt- das der Kammerregeneration dienende Gas in die Rohgaszufuhr zurückgeführt wird, kann nicht ausgeschlossen werden, daß während der Umschaltprozesse, also während der Umschaltung der Gasströme, Rohgas in die Reingasseite gelangt. Die Rohgaszufuhr steht über Stellorgane mit der jeweiligen Wärmespeicherkammer in Verbindung. Diese Stellorgane sind beispielsweise als Klappenventile ausgebildet. In ihrem geöffneten Zustand führen sie das Rohgas in die entsprechende Wärmekammer ein. Sie werden geschlossen, wenn der entsprechenden Wärmespeicherkammer kein Rohgas zugeführt, sondern von ihr Reingas abgeführt werden soll, wobei das Reingas dann entsprechende Stellorgane passiert, die zur Reingasabfuhr führen. Erfolgt ein Umsteuern, so schließt sich während der Umsteuerphase das Stellorgan, das Rohgas zuführt, während sich gleichzeitig das zugehörige Stellorgan öffnet, um das im nachfolgenden Betriebszyklus anfallende Reingas abzuführen. Mithin befinden sich beide Stellorgane jeder Wärmespeicherkammer in einem Zwischenzustand, der nicht ausschließt, daß noch durch das entsprechende Stellorgan hindurchströmendes Rohgas nicht in die zugehörige Wärmespeicherkammer gelangt, sondern "per Kurzschluß" zum ReingasStellorgan strömt und von diesem in die Reingasabfuhr gelangt. Um erfindungsgemäß auch hier die Umweltauflagen einhalten zu können, also zu verhindern, daß Rohgas aus dem Abluftschornstein austritt, ist erfindungsgemäß die Pufferung vorgesehen, das heißt, es wird das Mischgas, das sich aus Roh- und Reingas zusammensetzt, dem Puffer zugeführt, so daß es nicht in die Außenatmosphäre gelangt. Vom Puffer wird das Mischgas in die Rohgaszufuhr zurückgeführt, so daß es nochmals an dem Reinigungsprozeß teilnehmen kann. Durch den Burn-out-Prozeß könnte es zu einer zu starken Temperaturanhebung der betreffenden Wärmespeicherkammer kommen. Dies könnte dann gegeben sein, wenn konstant über eine längere Zeit aus der Verbrennungskammer stammendes heißes Reingas die Schüttung durchströmt. Um die Temperatur in der Burn-out-Schüttung zu stabilisieren, zu steuern und/oder zu regulieren, kann es vorzugsweise vorgesehen sein, Gas aus der Pufferschleife vorzugsweise mittels eines Abluftventilators aus der entgegengesetzten Richtung zum vorstehend erwähnten Reingasstrom durch die Wärmespeicherkammer zu drücken. Da das aus der Pufferschleife und/oder der Reingasabfuhr stammende Gas eine niedrigere Temperatur als das gerade die Verbrennungskammer verlassene Gas aufweist, stellt sich ein "Kühlungseffekt" ein, der für die Stabilisierung/Steuerung/Regelung genutzt werden kann. So kann dort die Temperatur durch das wechselseitige Spülen der Schüttung mit dem kühleren Gas der Pufferschleife und dem heißen Gas des Burn-out-Prozesses reguliert und stabilisiert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Pufferung durch Einleiten des Mischgases in eine Pufferschleifen-Leitung erfolgt. Somit wird für die Pufferung kein Behälter oder dergleichen als Zwischenlager verwendet, sondern es handelt sich bei dem Puffer um eine Pufferstrecke, die vorzugsweise derart ausgebildet ist, daß ihr Volumen so groß ist, daß es die während der Zeit des Umschaltens strömende Mischgasmenge aufnehmen kann. Dies hat zur Folge, daß sich die Pufferschleifen-Leitung während des Umschaltens strömend mit Mischgas füllt, ohne daß der Mischgaskopf in den Abluftschornstein gelangt. Eine Verbindung zum Abluftschornstein beziehungsweise Außenatmosphäre besteht jedoch, um das Strömen der Mischgasmenge zuzulassen, ohne daß ein Druckanstieg erfolgt. Da der Kopf der Mischgasmenge jedoch nicht das Stellorgan erreicht, tritt auch kein verschmutztes Gas in den Abluftschornstein. Ist der Umschaltprozeß abgeschlossen, so wird das Stellorgan geschlossen und das Mischgas über eine entsprechende Leitung in die Rohgaszufuhr eingeleitet, so daß das Mischgas nochmal der Reinigungswirkung des Regenerativreaktors unterzogen wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur thermischen Reinigung eines mittels einer Rohgaszufuhr gelieferten Rohgases in einem regenerativen Prozeß, mit mindestens drei Wärmespeicherkammern, die über umschaltbare Stellorgane mit der Rohgaszufuhr und/oder einer Reingasabfuhr verbindbar sind und die ferner mit mindestens einer Verbrennungskammer in Verbindung stehen, wobei die Reingasabfuhr zur Speicherung vom beim Umschalten der Stellorgane durch Eintritt von Rohgas in das Reingas gebildeten Mischgas mit einem Gaspuffer verbindbar sind, der ausgangsseitig mit der Rohgaszufuhr und/oder mit mindestens einer der Wärmespeicherkammern verbunden werden kann. Unabhängig davon, ob der Normalbetrieb des regenerativen Prozesses vorliegt, das heißt alle drei Wärmetauscherkammern zum wechselweise erfolgenden Aufheizen des Rohgases verwendet werden beziehungsweise dazu dienen, sich wechselweise mittels des Reingases aufzuheizen, ist eine Pufferung von Mischgas möglich. Diese Pufferung kann ferner während des Burn-out-Betriebs genutzt werden, so daß in jedem Betriebszustand die Umweltvorschriften eingehalten bleiben und ein unterbrechungsfreier Betrieb, also eine stetige und gleiche Rohgasmengenabnahme, möglich ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß der Gaspuffer als Pufferschleifen-Leitung ausgebildet ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Rückführleitung ein Gastromerzeuger, insbesondere ein Burn-out-Ventilator, angeordnet ist. Dieser sorgt dafür, daß die der Kammerregeneration unterliegende Wärmespeicherkammer stetig von heißem Gas durchströmt wird. Ferner sorgt er dafür, daß das der Kammerregeneration dienende Gas wieder in die Rohgaszuleitung eingespeist wird.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Pufferschleifen-Leitung stromaufwärts des Gasstromerzeugers in die Rückführleitung mündet. Dies hat zur Folge, daß das gepufferte Mischgas mittels ein und desselben Ventilators, also mittels des Burn-out-Ventilators, der auch den Burn-out-Prozeß aufrechterhält, in die Rohgaszufuhr eingeleitet wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich in den Unteransprüchen.
Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand von Blockschaltbildern, und zwar zeigt:
Figur 1
ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum thermischen Reinigen eines Rohgases,
Figur 2
das Blockschaltbild der Figur 1 mit Verdeutlichung eines Burn-out -Betriebs,
Figur 3
das Blockschaltbild der Figur 1 mit Verdeutlichung der Entleerung einer Pufferschleife und
Figur 4
das Blockschaltbild der Figur 1 im Kühlbetrieb einer der Kammerregeneration unterliegenden Wärmespeicherkammer.
Die Figur 1 zeigt einen Regenerativreaktor 1, der drei Wärmespeicherkammern 2, 3 und 4 aufweist, in denen sich jeweils eine wärmeaufnehmende beziehungsweise wärmeabgebende Masse beziehungsweise Schüttung 5, 6 und 7 befindet. Der jeweils obere Teil 8, 9 und 10 der Kammern 2, 3 und 4 steht in Verbindung mit einer gemeinsamen Verbrennungskammer 11, in der zwei Brenner 12 angeordnet sind, die eine nicht näher dargestellte Brennstoff zufuhr aufweisen und Flammen 13 besitzen. Die unteren Teile 14, 15 und 16 der Wärmespeicherkammern 2, 3 und 4 sind mit Leitungen 17, 18 und 19 verbunden, die zu Verbindungspunkten 20, 21 und 22 führen.
Rohgas wird mittels einer Leitung 23 einem Verbindungspunkt 24 zugeführt und von dort an eine Verteilerleitung 25 übergeben. Die Verteilerleitung 25 ist an Stellorgane 26, 27 und 28 angeschlossen, die über Stichleitungen 29, 30 und 31 zu den Verbindungspunkten 20, 21 und 22 führen. Ferner gehen von den Verbindungspunkten 20, 21 und 22 Stichleitungen 32, 33 und 34 aus, die zu Stellorganen 35, 36 und 37 führen. Die Stellorgane 35, 36 und 37 sind an eine Sammelleitung 38 angeschlossen, die zu einem Abluftventilator 39 führt, der ausgangsseitig eine Leitung 40 aufweist, die mit einem Verbindungspunkt 41 verbunden ist. An dem Verbindungspunkt 41 ist ein Stellorgan 42 angeschlossen, dessen Ausgang zu einem Abluftschornstein 43 führt. Ferner ist an den Verbindungspunkt 41 ein Gaspuffer 44 angeschlossen, der als Pufferschleifen-Leitung 45 ausgebildet ist und bis zu einem Verbindungspunkt 46 führt. An den Verbindungspunkt 46 ist ein Stellorgan 47 angeschlossen, das mit dem Abluftschornstein 43 in Verbindung steht. Ferner geht von dem Verbindungspunkt 46 eine Rückführleitung 48 aus, die zu einem Stellorgan 49 führt, das mit einem Verbindungspunkt 50 verbunden ist. Der Verbindungspunkt 50 steht über eine Leitung 51 mit einem weiteren Verbindungspunkt 52 in Verbindung. Der Verbindungspunkt 52 ist über Stichleitungen 53, 54 und 55 mit Stellorganen 56, 57 und 58 verbunden, die ihrerseits mit den Verbindungspunkten 20, 21 und 22 in Verbindung stehen. Ferner ist der Verbindungspunkt 50 an ein Stellorgan 59 angeschlossen, das ferner mit einem Gasstromerzeuger 60 in Verbindung steht. Der Gasstromerzeuger 60 ist als Burn-out-Ventilator 61 ausgebildet, dessen Ausgangsseite 62 über eine Leitung 63 zum Verbindungspunkt 24 führt.
Anhand der Figur 2 wird zunächst der Normalbetrieb des Regenerativreaktors 1 beschrieben. Rohgas, beispielsweise mit Lösungsmitteldämpfen versehene Abluft wird mittels der Leitung 23 zugeführt und gelangt über das in Offenstellung befindliche Stellorgan 26 zur Wärmespeicherkammer 2. Dort durchsetzt das Rohgas die aufgeheizte Schüttung 5 und erwärmt sich dabei. Das heiße Rohgas gelangt anschließend in die Verbrennungskammer 11 und wird dort mittels der Brenner 12 gezündet. Aus dem Rohgas wird aufgrund dieser thermischen Verbrennung Reingas. Das Reingas der Verbrennungskammer 11 durchströmt die Schüttung 7 der Wärmespeicherkammer 4 und gelangt über das sich in Offenstellung befindliche Stellorgan 37 zum Abluftventilator 39, der die Antriebsquelle für die bisher erwähnte Gasströmung darstellt. Vom Abluftventilator 39 gelangt das Reingas zum Verbindungspunkt 41 und von dort über das sich in Offenstellung befindliche Stellorgan 42 in den Abluftschornstein 43, der das Reingas an die Außenatmosphäre abgibt. Im vorstehenden ist davon ausgegangen, daß die Schüttung 5 ein hohes Temperaturniveau aufweist. Dies wird dadurch erzielt, daß der vorstehend beschriebene Strömungsweg durch die verschiedenen Wärmespeicherkammern 2 bis 4 des Regenerativreaktors 1 zyklisch umgeschaltet wird, so daß mindestens eine der Wärmespeicherkammern 2 bis 4 von dem heißen Reingas aufgeheizt wird, während mindestens eine andere der Wärmespeicherkammern 2 bis 4 von Rohgas durchströmt wird, wobei die zugehörige Schüttung 5 bis 7 zuvor von dem Reingas aufgeheizt worden ist. Durch entsprechende Ansteuerung der Stellorgane 26 bis 28 sowie 35 bis 37 ist der jeweilige Strömungsweg bestimmbar. Die Stellorgane 26 bis 28, 35 bis 37, 42, 47, 49, 56 bis 58 und 59 sind vorzugsweise als Stellklappen ausgebildet, das heißt, eine verlagerbare Klappe gibt in der einen Stellung den Strömungsweg frei und verschließt in einer anderen Stellung den Durchgang.
Der Figur 2 ist zu entnehmen, daß das die Wärmespeicherkammer 3 durchströmende Reingas über den Verbindungspunkt 21 durch das sich in Offenstellung befindliche Stellorgan 57 und das sich in Offenstellung befindliche Stellorgan 59 strömt. Der Burn-out-Ventilator 61 treibt die erwähnte Gasströmung an, wobei der Burn-out-Ventilator 61 stromabwärts mit dem Verbindungspunkt 24 in Verbindung steht, so daß das die Schüttung 6 durchgeströmende heiße Reingas in die Leitung 23 zurückgespeist wird. Die Leitung 23 bildet eine Rohgaszufuhr 64 und die Sammelleitung 38 eine Reingasabfuhr 65. Aufgrund des Durchströmens des heißen Reingases durch die Schüttung 6 im erwähnten Kreislauf ist es möglich, eine derart hohe Temperatur in der Wärmespeicherkammer 3 zu erzeugen, daß in der Schüttung 6 vorhandende Kondensate des Rohgases verdampft und/oder verbrannt werden, mithin ein sogenannter Burn-out-Prozeß stattfindet, der der Reinigung dieser Wärmespeicherkammer 3 dient. Während des Burn-out-Prozesses wird der Gasströmweg durch die Wärmespeicherkammern 2 und 4 nicht ständig aufrechterhalten, sondern es erfolgt eine Umschaltung derart, daß das Rohgas über das Stellorgan 28 zur zuvor aufgeheizten Schüttung 7 gelangt, in der Verbrennungskammer 11 verbrannt wird, die Schüttung 5 zu dessen Aufheizen passiert und über das Stellorgan 35 zur Abgaszufuhr 65 gelangt und von dort schließlich über den Abluftschornstein 43 an die Außenatmosphäre abgegeben wird. Durch ständiges Umschalten der Gasströmwege durch die Wärmespeicherkammern 2 und 4 ist dessen optimaler Betrieb sichergestellt, ohne daß es zu einer Überhitzung der entsprechenden Schüttungen 2 und 4 kommt.
Ist der Burn-out-Prozeß der Wärmespeicherkammer 3 abgeschlossen, so wird wieder Normalbetrieb aufgenommen. Zu einem späteren Zeitpunkt erfolgt dann der Burn-out-Prozeß der Wärmespeicherkammer 2 und -zu einem wiederum späteren Zeitpunkt- der Burn-out-Prozeß der Wärmespeicherkammer 4. Aus allem ist erkennbar, daß ein kontinuierlicher Prozeß durchgeführt wird, wobei permanent Rohgas der Anlage Zugeführt wird, also eine Rohgasabnahme nicht gestoppt werden muß.
Sollte während des Burn-out-Prozesses die Temperatur in der Schüttung 6 einen Grenzwert erreichen, so ist es durch Schließen des Stellorgans 57 möglich, den heißen Gasstrom zu stoppen oder zu reduzieren, so daß eine bestimmte Temperatur in der Schüttung 6 gehalten wird oder der Temperaturanstiegsgradient reduziert wird.
Um die Temperatur des Burn-out-Prozesses in der Schüttung 6 der Wärmespeicherkammer 3 stufenweise auf einen bestimmten Wert -vorzugsweise zeitgesteuert- zu erhöhen, ist es auch möglich, die Stellorgane 57 und/oder 59 derart zu betätigen, daß sich das gewünschte Temperaturprofil in der Schüttung 6 einstellt.
Während des Burn-out-Prozesses kann es dazu kommen, daß die gewünschte Übertemperatur deutlich überschritten wird. Um diese nicht gewollte Überhitzung zu vermeiden, sind zwei Betriebszustände des Burn-out-Prozesses vorgesehen:
  • a) wie vorstehend bereits erläutert, durchströmt - angetrieben durch den Burn-out-Ventilator 61-heißes Reingas durch das in Offenstellung befindliche Stellorgan 57 die Schüttung 6, wobei die Übertemperatur erzeugt wird, so daß die Kondensate verbrannt werden, überschreitet die Übertemperatur einen Maximalwert, so daß die vorstehend erwähnte Überhitzung vorliegt, so ist es zum anderen möglich,
  • b) ein Absenken der Temperatur auf die normale Übertemperatur vorzunehmen, indem Gas aus dem Gaspuffer 44, welches eine niedrigere Temperatur als das die Verbrennungskammer verlassene Gas aufweist, durch den Abluftventilator 39 über die Rückführleitung 48 und die Verbindungspunkte 50, 52 und 21 -in der entgegengesetzten Richtungdurch die Schüttung 6 zu drücken. Hierdurch ergibt sich ein Kühleffekt.
    • Durch diese beiden Betriebszustände des Burn-out-Prozesses ist es möglich, die Temperatur zu stabilisieren beziehungsweise zu steuern oder zu regeln. Es kann vorgesehen sein, das Durchströmen des heißen Reingases nach a) und das Durchströmen von Gas mit niedrigerer Temperatur nach b) während des Burn-out-Prozesses jeweils einmal oder jeweils aber auch mehrmals vorzunehmen.
    Die Figur 3 verdeutlicht, daß im Normalbetrieb oder im Burn-out-Betrieb mittels des Gaspuffers 44 ein Mischgas gepuffert werden kann, um zu verhindern, daß dieses an die Außenatmosphäre gelangt. Das Mischgas entsteht dadurch, daß die Stellorgane 26 und 35 beziehungsweise 27 und 36 beziehungsweise 28 und 37 gleichzeitig betätigt werden. Das heißt, wenn sich beispielsweise das Stellorgan 26 schließt, so öffnet sich das Stellorgan 35, wenn der Gasströmungsweg entsprechend umgeschaltet werden soll. Dies bedeutet aber beispielsweise, daß das durch das Stellorgan 26 strömende Rohgas über den Verbindungspunkt 20 kurzfristig nicht in die Wärmespeicherkammer 2 gelangt, sondern ferner den "Kurzschlußweg" passieren kann, der zum Stellorgan 35 führt. Demgemäß können bestimmte Anteile des Rohgases über diesen Weg zur Sammelleitung 38 gelangen. Es besteht also kurzfristig eine Verbindung zwischen der Rohgaszufuhr 64 und der Reingasabfuhr 65. Entsprechende Verhältnisse liegen bei den Stellorganen 27 und 36 sowie 28 und 37 vor. Um nun zu verhindern, daß in das Reingas eingeströmtes Rohgas, nämlich das aufgrund dieses Vorgangs gebildete Mischgas, über den Abluftventilator 39 und das Stellorgan 42 zum Abluftschornstein 43 und damit in die Außenatmosphäre gelangt, ist vorgesehen, das Stellorgan 42 zu schließen, so daß das Mischgas in den Gaspuffer 44 eintritt. Der Gaspuffer 44 ist als Pufferschleifen-Leitung 45 ausgebildet, dessen Volumen derart groß ist, daß es die während des Umschaltens entstehende Mischgasmenge aufnehmen kann. Mithin strömt das Mischgas durch die Pufferschleifen-Leitung 45, wobei der "Kopf" dieser Strömung den Verbindungspunkt 46 noch nicht erreicht hat, wenn die Umschaltung der verschiedenen Stellorgane abgeschlossen ist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, das Mischgas über die Leitung 48 sowie die Stellorgane 49 und 59 mittels des Gasstromerzeugers 60 zum Verbindungspunkt 24 und damit in die Rohgaszufuhr 64 zurückzuführen. Ist dies erfolgt und der Umschaltprozeß abgeschlossen, so kann das Reingas wieder auf "normalem Wege", also über das Stellorgan 42 in den Abluftschornstein 43 geführt werden. Um sicherzustellen, daß während der Einleitung des Mischgases in die Pufferschleifen-Leitung 45 dort kein Überdruck entsteht, wird während des Füllens des Puffers das Stellorgan 47 geöffnet. Da der "Kopf" des Mischgases jedoch während des Umschaltprozesses den Verbindungspunkt 46 nicht erreicht, ist ein Austreten von Mischgas über das Stellorgan 47 und den Abluftschornstein 43 verhindert.
    Die Figur 4 verdeutlicht einen Betriebszustand, bei dem ein Burn-out-Prozeß in der Wärmespeicherkammer 3 stattgefunden hat und der Normalbetrieb möglichst schnell mit der Wärmespeicherkammer 3 wieder aufgenommen werden soll. Da die Schüttung 6 die erwähnte Übertemperatur hat, ist es also erforderlich, diese möglichst schnell auf die Normaltemperatur herunterzukühlen. Dies kann dadurch erfolgen, daß das heiße Rohgas durch die Wärmespeicherkammer 4 geführt wird und insofern Wärme abgibt. Es gelangt dann über das Stellorgan 37 und den Abluftventilator 39 in die Pufferschleifen-Leitung 45 und von dort teilweise über das Stellorgan 47 in den Abluftschornstein 43. Ein anderer Teil des Rohgases wird über den Verbindungspunkt 46 und die Rückführleitung 48 sowie das in Offenstellung befindliche Stellorgan 49 zum Verbindungspunkt 50 geführt. Es ist verständlich, daß sich aufgrund dieses Weges das Rohgas entsprechend herabgekühlt hat, so daß es dann, wenn es über den Verbindungspunkt 52 und das sich in Offenstellung befindliche Stellorgan 57 die Schüttung 6 der Wärmespeicherkammer 3 passiert dort kühlend wirkt und auf diese Art und Weise relativ schnell die Schüttungstemperatur erniedrigt werden kann.

    Claims (8)

    1. Verfahren zur thermischen Reinigung eines mittels einer Rohgaszufuhr gelieferten Rohgases in einem regenerativen Prozeß, mit folgenden Schritten:
      Durchleitung des Rohgases durch eine zuvor mittels Reingas aufgeheizte erste Wärmespeicherkammer in eine Verbrennungskammer,
      Ableitung des durch Verbrennung in der Verbrennungskammer aus dem Rohgas gebildeten Reingases durch eine aufzuheizende zweite Wärmespeicherkammer in eine Reingasabfuhr,
      Umschaltung der vorstehend genannten Gasströmung während eines Kammerregenerations -Betriebs zustands derart, daß das Rohgas die zweite Wärmespeicherkammer und das Reingas die erste Wärmespeicherkammer durchströmt,
      wobei während des Kammerregenerations-Betriebszustands (Burn-out-Prozeß) Gas aus der Verbrennungskammer eine dritte Wärmespeicherkammer zu deren Kammerregeneration durchströmt und in die Rohgaszufuhr eingespeist wird,
      Pufferung von beim Umschalten durch Eintritt von Rohgas in das Reingas gebildetem Mischgas und Rückführung des gepufferten Mischgases in die Rohgaszufuhr und/oder in die dritte Wärmespeicherkammer.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferung durch Einleiten des Mischgases in eine Pufferschleifen-Leitung erfolgt.
    3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Pufferschleifen-Leitung derart groß ausgebildet ist, daß es die während der Zeit des Umschaltens strömende Mischgasmenge aufnehmen kann.
    4. Vorrichtung zur thermischen Reinigung eines mittels einer Rohgaszufuhr gelieferten Rohgases in einem regenerativen Prozeß, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens drei Wärmespeicherkammern (2, 3, 4), die über umschaltbare Stellorgane (26 bis 28, 35 bis 37) mit der Rohgaszufuhr (64) und/oder einer Reingasabfuhr (65) verbindbar sind und die ferner mit mindestens einer Verbrennungskammer (11) in Verbindung stehen, wobei die Reingasabfuhr (65) zur Speicherung vom beim Umschalten der Stellorgane (26 bis 28, 35 bis 37) durch Eintritt von Rohgas in das Reingas gebildetem Mischgas mit einem Gaspuffer (44) verbindbar ist, der ausgangsseitig mit der Rohgaszufuhr (64) und/oder mit mindestens einer der Wärmespeicherkammern verbunden werden kann.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaspuffer (44) als Pufferschleifen-Leitung (45) ausgebildet ist.
    6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mindestens eine der Wärmespeicherkammern (2,3,4) während eines Kammerregenerations-Betriebszustands mit einer zur Rohgaszufuhr (64) führenden Rückführleitung verbindbar ist.
    7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückführleitung ein Gasstromerzeuger (60), insbesondere ein Burn-out-Ventilator (61), angeordnet ist.
    8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschleifen-Leitung (45) stromaufwärts des Gasstromerzeugers (60) in die Rückführleitung mündet.
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