EP1063470B1 - Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Reinigung eines Rohgases - Google Patents

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EP1063470B1
EP1063470B1 EP20000112856 EP00112856A EP1063470B1 EP 1063470 B1 EP1063470 B1 EP 1063470B1 EP 20000112856 EP20000112856 EP 20000112856 EP 00112856 A EP00112856 A EP 00112856A EP 1063470 B1 EP1063470 B1 EP 1063470B1
Authority
EP
European Patent Office
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gas
heat storage
raw gas
raw
chamber
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP20000112856
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1063470A3 (de
EP1063470A2 (de
Inventor
Matthias Hänel
Ulrich Speck
Rainer Simon
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LTG Mailander GmbH
Original Assignee
LTG Mailander GmbH
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Publication date
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Publication of EP1063470A3 publication Critical patent/EP1063470A3/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
    • 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 the thermal cleaning of a raw gas supplied by means of a raw gas supply in a regenerative process.
  • a raw gas for example a solvent-laden exhaust air stream of a drying or painting plant
  • a regenerative reactor in order to transfer the raw gas into clean gas, so that the latter can be safely delivered to the outside atmosphere in compliance with environmental regulations.
  • the loaded raw gas passes a first heat storage, so that it is heated. It then enters a combustion chamber. There, if necessary, with the supply of auxiliary fuel, the solvent residues are burned, so that produced by oxidation of the raw gas clean gas.
  • This clean gas which is strongly heated by the combustion, is subsequently passed through a second heat storage chamber and then fed to an exhaust air chimney.
  • heat storage chambers are provided, which are alternately heated by clean gas and are alternately flowed through in the heated state of raw gas to its heating.
  • each one forms in the inlet area in the heat-absorbing or heat-emitting mass Heat storage chamber Condensates that have to be removed from time to time by "burnout” (bakeout).
  • This "burn-out” is carried out by heating the mass to a temperature, the so-called “over-temperature / evaporation temperature", which is above the normal operating temperature, so that in the so-called “burn-out process” the condensates burn or decomposed by cracking processes and thus be driven out of the crowd.
  • auxiliary burner for example, act on the formed as a bed mass from below, so that adjusts the elevated temperature level in the mass bed.
  • the normal operating state can not be maintained, that is, the known system should be shut down or continue to operate only with worse clean gas values.
  • the heat storage chambers are burned out one after the other.
  • US-A-5,839,894 describes a process for the thermal purification of a raw gas in a regenerative process.
  • the raw gas is passed through a heated with clean gas first heat storage chamber in a combustion chamber and the clean gas formed is passed through a second heat storage chamber to be heated.
  • the gas flow is switched over after certain switching periods.
  • the burn-out procedure is carried out without stopping or reducing the raw gas consumption.
  • gas from the combustion chamber is fed into a third heat storage chamber and then returned to the raw gas supply.
  • Buffering of mixed gas formed upon switching by entering raw gas into the clean gas is known from DE-A-196.17.790 and EP-A-0.587.064.
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned, in which without a stop or a reduction in the decrease of the raw gas, the burn-out process is feasible and in any operating condition, ie in normal operation and in the burn-out Operation no exceeding of exhaust emission limits occurs.
  • the emission values are therefore optimally adhered to and at the same time the production process, for example the operation of the drying ovens, etc., from which the raw gas originates, must not be interrupted or restricted because the raw gas purchase remains unchanged.
  • the method according to the invention makes it possible for two heat storage chambers thereof to alternately serve to heat up the raw gas or to be heated by the clean gas.
  • the third heat storage chamber is subject during this time a regeneration process, the so-called burn-out process to remove condensates and the like from the heat-absorbing or heat-emitting mass.
  • very hot gas is taken, which consists essentially of clean gas. Since it flows for a relatively long time through the third heat storage chamber, it is able to bring them to a correspondingly high temperature, so that the burn-out process takes place.
  • the two other heat storage chambers are operated alternately as heat absorption or heat release chamber, so that they do not assume the correspondingly high temperature, but adjust the optimum gas temperature of the raw gas to burn this with the best possible cleaning efficiency in the combustion chamber.
  • the gas used for heating the heat storage chamber underlying the chamber storage is fed (fed back) in the raw gas supply, it is ensured that even during the burn-out process no or virtually no raw gas enters the clean gas outlet.
  • the exhaust air is composed only of clean gas, so that the environmental regulations are maintained.
  • the gas serving the chamber regeneration is returned to the raw gas supply, can not be excluded that during the switching processes, ie during the switching of the Gas flows, raw gas enters the clean gas side.
  • the raw gas supply is connected via actuators with the respective heat storage chamber in connection.
  • actuators are designed for example as flap valves. In their open state, they introduce the raw gas into the appropriate heat chamber. They are closed when the corresponding heat storage chamber no raw gas supplied, but should be discharged from their clean gas, the clean gas then passes corresponding actuators that lead to clean gas removal. If there is a change of direction, then closes during the Um Kunststoffphase the actuator that supplies raw gas while at the same time the associated actuator opens to dissipate the resulting in the subsequent operating cycle clean gas.
  • both actuators of each heat storage chamber are in an intermediate state, which does not exclude that still not flowing through the corresponding actuator raw gas into the associated heat storage chamber, but "short circuit" flows to the clean gas actuator and passes from this in the clean gas discharge.
  • the buffering is provided according to the invention, that is, it is the mixed gas, which is composed of raw and clean gas, fed to the buffer, so that it does not get into the outside atmosphere. From the buffer, the mixed gas is returned to the raw gas supply, so that it can participate again in the cleaning process. By the burn-out process, it could lead to an excessive temperature increase of the relevant heat storage chamber come.
  • the constant clean gas flowing out of the combustion chamber over a relatively long time flows through the bed.
  • the temperature can be regulated and stabilized by the flushing of the bed with the cooler gas of the buffer loop and the hot gas of the burn-out process.
  • the buffering takes place by introducing the mixed gas into a buffer loop line.
  • the buffer is a buffer line which is formed so that its volume is so large that it can absorb the amount of mixed gas flowing during the time of switching.
  • the buffer loop line fills with mixed gas during the switching without the mixing gas head getting into the exhaust chimney.
  • outside atmosphere exists, however, to allow the flow of the mixed gas, without a pressure increase occurs.
  • the actuator is closed and the mixed gas introduced via a corresponding line in the raw gas, so that the mixed gas is again subjected to the cleaning effect of the regenerative reactor.
  • the invention further relates to a device for the thermal cleaning of a raw gas supplied by means of a raw gas supply in a regenerative process, with at least three heat storage chambers, which are connectable via switchable actuators with the raw gas supply and / or a clean gas discharge and which are further associated with at least one combustion chamber, wherein the clean gas discharge for storing the mixing gas formed by switching of the actuators by the entry of raw gas into the clean gas can be connected to a gas buffer which can be connected on the output side to the raw gas supply and / or to at least one of the heat storage chambers.
  • a buffering of mixed gas is possible. This buffering can also be used during the burn-out operation, so that in each operating state the Environmental regulations are adhered to and an uninterrupted operation, ie a steady and equal decrease in raw gas volume, is possible.
  • the gas buffer is designed as a buffer loop line.
  • a gas generator in particular a burn-out fan, is arranged. This ensures that the chamber regeneration underlying heat storage chamber is continuously flowed through by hot gas. Further, it ensures that the gas serving the chamber regeneration is fed back into the raw gas supply line.
  • the buffer loop line opens into the return line upstream of the gas flow generator. This has the consequence that the buffered mixed gas by means of one and the same fan, ie by means of the burn-out fan, which also maintains the burn-out process, is introduced into the raw gas supply.
  • a regenerative reactor 1 which has three heat storage chambers 2, 3 and 4, in each of which there is a heat-absorbing or heat-emitting mass or bed 5, 6 and 7.
  • the upper part 8, 9 and 10 of the chambers 2, 3 and 4 is in communication with a common combustion chamber 11, in which two burners 12 are arranged, which have a 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 leading to connection points 20, 21 and 22.
  • Crude gas is supplied by means of a line 23 to a connection point 24 and passed from there to a distribution line 25.
  • the distribution line 25 is connected to actuators 26, 27 and 28, which lead via branch lines 29, 30 and 31 to the connection points 20, 21 and 22. Furthermore, go from the connection points 20, 21 and 22 stub lines 32, 33 and 34, which lead to actuators 35, 36 and 37.
  • the actuators 35, 36 and 37 are on a manifold 38 is connected, which leads to an exhaust fan 39, the output side has a line 40 which is connected to a connection point 41. At the connection point 41, an actuator 42 is connected, whose output leads to an exhaust chimney 43.
  • a gas buffer 44 is connected, which is designed as a buffer loop line 45 and leads to a connection point 46.
  • an actuator 47 is connected, which is in communication with the exhaust chimney 43.
  • a return line 48 leads, which leads to an actuator 49, which is connected to a connection point 50.
  • the connection point 50 is connected via a line 51 to a further connection point 52 in connection.
  • the connection point 52 is connected via stubs 53, 54 and 55 with actuators 56, 57 and 58, which in turn communicate with the connection points 20, 21 and 22 in connection.
  • the connection point 50 is connected to an actuator 59, which is also in communication with a gas flow generator 60.
  • the gas flow generator 60 is designed as a burn-out fan 61, whose output side 62 leads via a line 63 to the connection point 24.
  • the clean gas passes to the connection point 41 and from there via the actuator 42 located in the open position into the exhaust chimney 43, which discharges the clean gas to the outside atmosphere.
  • the bed 5 has a high temperature level. This is achieved by cyclically switching the flow path described above through the various heat storage chambers 2 to 4 of the regenerative reactor 1, 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 of Crude gas is flowed through, wherein the associated bed 5 to 7 has previously been heated by the clean gas.
  • the actuators 26 to 28, 35 to 37, 42, 47, 49, 56 to 58 and 59 are preferably designed as adjusting flaps, that is, a displaceable flap releases the flow path in one position and closes the passage in another position.
  • the clean gas flowing through the heat storage chamber 3 flows via the connection point 21 through the actuator 57 located in the open position and the actuator 59 located in the open position.
  • the burn-out fan 61 drives the aforementioned gas flow, the burn-out fan 61 communicating downstream with the connection point 24, so that the hot clean gas flowing through the bed 6 is fed back into the line 23.
  • the line 23 forms a crude gas supply 64 and the manifold 38 a clean gas discharge 65.
  • FIG. 3 clarifies that in normal operation or in burnout operation by means of the gas buffer 44, a mixed gas can be buffered in order to prevent it from reaching the outside atmosphere.
  • the mixed gas is formed by the actuators 26 and 35 or 27 and 36 or 28 and 37 are operated simultaneously. That is, for example, when the actuator 26 closes, the actuator 35 opens when the gas flow path is to be switched accordingly.
  • FIG. 4 illustrates an operating state in which a burn-out process has taken place in the heat storage chamber 3 and the normal operation should be resumed as quickly as possible with the heat storage chamber 3. Since the bed 6 has the above-mentioned overtemperature, it is therefore necessary to cool it as quickly as possible to the normal temperature. This can be done by the hot raw gas is passed through the heat storage chamber 4 and thus gives off heat. It then passes through the actuator 37 and the exhaust fan 39 in the buffer loop line 45 and from there partially via the actuator 47 in the exhaust stack 43. Another part of the raw gas via the connection point 46 and the return line 48 and the actuator located in the open position 49 led to connection point 50.

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  • Gas Separation By Absorption (AREA)

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 Burnout-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.
  • US-A-5.839.894 beschreibt ein Verfahren zur thermischen Reinigung eines Rohgases in einem regenerativen Prozess. Das Rohgas wird durch eine mit Reingas aufgeheizte erste Wärmespeicherkammer in eine Verbrennungskammer geleitet und das gebildete Reingas wird durch eine aufzuheizende zweite Wärmespeicherkammer weitergeleitet. Die Gasströmung wird nach bestimmten Schaltperioden umgeschaltet. Das Burn-out-Verfahren wird ohne Stopp oder eine Reduzierung der Rohgasabnahme durchgeführt. Dazu wird Gas aus der Verbrennungskammer in eine dritte Wärmespeicherkammer eingespeist und anschließend in die Rohgaszufuhr zurückgeführt.
  • Eine Pufferung von beim Umschalten durch Eintritt von Rohgas in das Reingas gebildetem Mischgas ist aus DE-A-196.17.790 und EP-A-0.587.064 bekannt.
  • 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 einge-schränkt 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.
    • wobei die Pufferung durch Einleiten des Mischgases in eine Pufferschleifen-Leitung erfolgt, dessen Volumen derart groß ausgebildet ist, dass es die während der Zeit des Umschaltens strömende Mischgasmenge aufnehmen kann.
  • 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 Reingas-Stellorgan 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 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 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.
  • Der Gaspuffer ist als Pufferschleifen-Leitung ausgebildet.
  • 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 Brennstoffzufuhr 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 Burnout-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 (5)

  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-Betriebszustands derart, daß das Rohgas die zweite Wärmespeicherkammer und das Reingas die erste Wärmespeicherkammer durchströmt,
    - wobei während des Kammerregenerations-Betriebszustands Gas aus der Verbrennungskammer eine dritte Wärmespeicherkammer zu deren Kammerregeneration (Burn-out-Prozeß) 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,
    - wobei die Pufferung durch Einleiten des Mischgases in eine Pufferschleifen-Leitung erfolgt, deren Volumen derart groß ausgebildet ist, dass es die während der Zeit des Umschaltens strömende Mischgasmenge aufnehmen kann.
  2. 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, wobei der Gaspuffer (44) als Pufferschleifen-Leitung (45) ausgebildet ist.
  3. 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.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückführleitung ein Gasstromerzeuger (60), insbesondere ein Burn-out-Ventilator (61), angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschleifen-Leitung (45) stromaufwärts des Gasstromerzeugers (60) in die Rückführleitung mündet.
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