EP1085283B1 - Einrichtung zur Reinigung und Verbrennung von Schachtofenabgasen - Google Patents

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EP1085283B1
EP1085283B1 EP00119877A EP00119877A EP1085283B1 EP 1085283 B1 EP1085283 B1 EP 1085283B1 EP 00119877 A EP00119877 A EP 00119877A EP 00119877 A EP00119877 A EP 00119877A EP 1085283 B1 EP1085283 B1 EP 1085283B1
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waste gas
duct
air
combustion chamber
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    • F23J2900/15081—Reheating of flue gases

Definitions

  • the invention relates to a device for cleaning and combustion of shaft furnace emissions, with a heat exchanger, a filter and one Combustion chamber.
  • FIG. 1 Facilities of the type mentioned here for cleaning and combustion of shaft furnace emissions at least two heat exchangers, a filter and a combustion chamber.
  • the shaft furnace exhaust gases are first a filter supplied in which dust is separated.
  • the filtered shaft furnace emissions occur directly or via one of the preheating of the shaft furnace exhaust serving heat exchanger in the combustion chamber on.
  • the exiting from the combustion chamber Pure exhaust gas then becomes a next heat exchanger, in which the shaft furnace air is preheated.
  • Some systems are equipped with an additional heat exchanger for preheating or cooling the in Filter entering shaft furnace exhaust gases equipped.
  • the facilities mentioned have a number of Disadvantages on.
  • the shaft furnace exhaust gases contain in addition the solid components also gaseous components, especially carbon monoxide, sulfur dioxide and hydrogen sulfide.
  • gaseous components especially carbon monoxide, sulfur dioxide and hydrogen sulfide.
  • At higher Temperatures of over 200 ° C cause this to hot shaft furnace exhaust gases a burning through of the Material from which the filter is made.
  • the disadvantageous Arrangement of the mouth of the shaft furnace exhaust into the combustion chamber causes an incomplete and unstable combustion. The small volume the combustion chamber and the incorrect entry position of secondary air leads to an irregular Combustion and increased fuel consumption.
  • Such devices are also disadvantageous the vacuum regulation and the quantity regulation of the Shaft furnace air by means of servomotors Regulating flaps because they are unstable and as a result continuous full load operation of the fan lead to excessive energy consumption.
  • Explosion protection is also not guaranteed with the help of explosion flaps and / or rupture disks, since their insufficient number and their unfavorable arrangement does not guarantee safe operation.
  • the shaft furnace exhaust filters are usually with bottom brackets equipped discharge screws, which often leads to bearing damage.
  • the filter downstream heat exchangers allow damage or dust clogging not normal Cleaning or no normal exchange the bundle.
  • the disadvantages just mentioned become essentially by establishing the ones addressed here Type for cleaning and burning shaft furnace exhaust eliminated that a system of heat exchangers, a filter and a combustion chamber having.
  • the facility is characterized by a Preheater / cooler for shaft furnace exhaust from the over an air damper with a cooling air pipe and via a discharge flap with an auxiliary discharge exhaust pipe for hot gases and the at the same time via the route of an exhaust pipe via a filter and a preheater for the exhaust gas is connected to the combustion chamber via the path of a connected discharge line a preheater for the furnace air and the preheater for the Exhaust gases associated with a fireplace, being the combustion chamber consists of two parts, from where the first part forms a combustion zone, in which a burner for exhaust gases, a burner for added Fuel and a secondary air intake flow, and the second part of which is a reaction and forms cooling zone into which a cooling air inlet opens, the combustion zone with at least a temperature sensor for three temperature controllers is provided.
  • the first temperature controller with a servomotor of a valve one Fuel pipeline and with a flap one Primary air pipe
  • the second temperature controller with a servomotor of a flap of the discharge line and a flap of the hot gas bypass of the exhaust gas preheater
  • the third temperature controller with one Servomotor of a flap of the secondary air inlet connected is.
  • the preheater / cooler has its own Heat exchanger in the form of a vertically oriented Has tube bundle.
  • the preheater / cooler is a mixing chamber having a pipeline for a reactant is provided.
  • a temperature sensor is provided behind the preheater / cooler in the Exhaust pipe is that with servomotors of the flaps in the pipeline the cooling air and the auxiliary discharge line connected is.
  • Venturi tube is arranged behind the filter is in front of a flap in the exhaust pipe is installed with a pneumatic drive that is connected to the venturi tube.
  • the figure shows an example of a device for Cleaning and combustion of shaft furnace emissions, which comprises a system of heat exchangers a preheater / cooler 1 for shaft furnace emissions, one Preheater 3 for exhaust gases, a preheater 4 for Air from the shaft furnace. Furthermore, the Set up a filter 2 and combustion chamber 5 on.
  • the exhaust gases from the shaft furnace are through a Exhaust pipe 9 first the preheater / cooler 1 fed where it either with through the air pipe 6 supplied cooling air cooled or with hot gases supplied through the auxiliary discharge line 8 heated to a temperature of 150 to 230 ° C. become.
  • the cooling air or the hot gas are through a fan 7 promoted by the preheater / cooler. This temperature is for known filter materials suitable and for securing the high Desulfurization efficiency favorable.
  • the flow is the cooling air through the air pipe 6 by a arranged in front of the preheater / cooler 1 Air flap 10 regulated.
  • the flow of hot gas through the auxiliary discharge line 8 is through a discharge flap 11 regulated in the discharge line 8, the with a chimney 44 or with a hot gas outlet is connected from the exhaust gas preheater 3.
  • the control of the air flap 10 and the exhaust flap 11 takes place by means of servomotors 12, 13, in their electrical circuit 130 a temperature sensor 71 is provided, which is in the exhaust pipe 9 is arranged in front of the filter 2.
  • the preheater / cooler 1 has a mixing chamber 15 and one own tube-shaped heat exchanger 14, in flow vertically downwards.
  • Such one Pipe bundle arrangement has a self-cleaning effect, because larger dust particles along the flow along the entire tube bundle length.
  • the secluded Dust is removed from the mixing chamber 15 through a discharge nozzle 61 by means of a drive 63 Dust discharge device 62 removed.
  • Exhaust gases exit preheater / cooler 1 then through the exhaust pipe 9 into the filter 2, the one with corrosion-resistant baskets 95 and one Screw conveyor 17 is equipped, which only with external, Bearings not shown in the drawing is provided.
  • the screw conveyor 17 is one Electric motor 80 driven.
  • the filter 2 is a discharge pipe 18 with built-in dust discharge device 19 is provided, which is driven by a drive 20.
  • the exhaust gases from the preheater / cooler 1 and the filter 2 then enter through the exhaust pipe 9 the exhaust gas preheater 3, the one with a butterfly valve 22 having hot gas bypass 21 equipped is.
  • the construction of the exhaust gas preheater 3 facilitates cleaning and replacement of preferably interchangeable registers 90, for example are designed as a tube bundle.
  • Housing 23 of the exhaust gas preheater 3 is inside, for example insulated with ceramic fibers.
  • the exhaust gases are extracted from the shaft furnace by means of a fan 24, which is in the exhaust pipe 9 between the filter 2 and the exhaust gas preheater 3 is arranged. From the exhaust gas preheater 3, the exhaust gases through the exhaust pipe 9 in the exhaust burner 25 of the combustion chamber 5 guided.
  • the combustion chamber 5 consists of a part 26, which forms a combustion zone which is advantageous provided with a hard lining and horizontal is arranged, and a part 27, which as Reaction and cooling zone is used.
  • the second part 27 is advantageous with an insulation made of ceramic fibers lined and arranged vertically.
  • In the first part 26 open into the exhaust pipe 9 connected exhaust burner 25 and an additional Burner 28 for additional fuel passing through a fuel pipe provided with a valve 30 29 is supplied. Both the exhaust burner 25 and the additional burner 28 are included Primary air supplied by means of an air fan 31 is fed through a pipeline 32, in which one operated by means of a servo motor 46 Flap 33 is arranged.
  • the servo motor 46 controls in addition to the flap 33, the valve 30 of the fuel pipeline 29.
  • In the first part 26 of the Combustion chamber 5 opens out from an air fan 31 coming here and through a branch line 35 introduced a secondary air inlet 34.
  • the Branch line 35 has a flap 36 which of a secondary air servo motor 37 is controlled.
  • Combustion chamber 5 opens from one Air fan 39 coming here and through a Pipeline 60 guided a cooling air inlet 38 Pipeline 60 is provided with a flap 41, which is actuated by a servo motor 42 which with a temperature sensor 57 is connected, which in the Drain line 40 behind the combustion chamber 5 is housed.
  • the hot gases from the second Part 27 of the combustion chamber 5 are through the The discharge line 40 is conveyed into the furnace air preheater 4.
  • the hot gases from the oven air preheater 4 are further through the discharge line 40 via a Flap 43 to the exhaust gas preheater 3 and from there to fireplace or into the atmosphere or over a flap 22 of the hot gas bypass 21 directly to fireplace or led into the atmosphere.
  • the furnace air preheater 4 has exchangeable registers 90, which is preferably designed as a tube bundle are and an internal thermal insulation made of ceramic fibers exhibit.
  • the two flaps 22 and 43 are actuated by a common servo motor 45.
  • the control of the servo motor 46 of the primary air damper 33 and the valve 30 of the fuel pipe 29, the servo motor 37 of the secondary air damper 36 and the servo motor 45 of the flaps 22, 43 of the discharge line 40 and the bypass 21 ensure three temperature controllers 47, 48, 49, the assigned to the first part of the combustion chamber 5 are in the advantageous common temperature sensor 50 of the three temperature controllers 47, 48, 49 are arranged is.
  • Each of the temperature regulators 47, 48, 49 can also be used with its own temperature sensor 50 be equipped.
  • the three temperature controllers 47, 48, 49 regulate the Temperature in the combustion chamber 5.
  • the first Controller 47 is connected to the servo motor 46 which the primary air damper 33 and the valve 30 of the Fuel pipeline 29 controls, and to a minimum Temperature set at 800 ° C.
  • the second Controller 48 is connected to the servo motor 45 which at the same time the flap 43 of the discharge line 40 and controls the flap 22 of the hot gas bypass 21, and set to a temperature range of 820-900 ° C.
  • the third controller 49 is in a temperature range set from 840-950 ° C and with the Servomotor 37 connected, the flap 36 in the Secondary air branch line 35 controls.
  • the temperature sensor 57 which in the discharge line 40 behind the combustion chamber 5 arranged and with the servo motor 42 of the flap 41 connected in the pipeline 60 controls the Amount of cooling air.
  • a dust content sensor 58 arranged on an optoelectronic or another the dust content at the filter outlet monitoring principle.
  • the second Venturi tube 59 which between the oven air preheater 4 and a not shown Shaft furnace arranged in the furnace air pipeline 410 is.
  • the second venturi 59 is with one Pressure sensor 64, which is used to record a negative pressure is arranged in the shaft furnace, and with a frequency converter 55 of a fan 420 connected.
  • With the pressure sensor 64 is also a frequency converter 56 of a fan 24 in the exhaust pipe 9 connected.
  • the connection is known Way realized what equally for the others Connections apply, for example those of the temperature controller 47, 48, 49, the sensor 71, 57 or the like, which is why it is not discussed in more detail.
  • the device described works as follows:
  • the shaft furnace exhaust gases are drawn into the preheater / cooler 1 by the fan 24, where they are either cooled with cooling air or heated with hot gas, depending on the temperature measured by the sensor 71.
  • the promotion of the cooling air or the pure exhaust gas takes place with the fan 7.
  • the amount of cooling air or hot gas is controlled by the flaps 10, 11 driven by the servomotors 12, 13, which close or open the air pipe 6 or the auxiliary discharge line 8 such that the Shaft furnace exhaust gas temperature, which is measured with the sensor 71, moved in the range of 150-230 ° C.
  • This temperature ensures that in the mixing chamber 15 of the preheater / cooler 1 by means of a supplied reagent, for example by means of the calcium hydroxide Ca (OH) 2 already mentioned, the shaft furnace exhaust gases can be desulfurized effectively.
  • the shaft furnace exhaust gases processed in this way are the exhaust pipe 9 to the filter 2, where Dust components are separated.
  • the severed Dust is removed from the filter 29 by means of a Screw conveyor 17 discharged by an electric motor 80 is driven.
  • the dust content behind a dust content sensor 59 controls the filter 2, where an increased dust content causes damage in the Filters 2 signals.
  • the exhaust gas flow is in the exhaust gas preheater 3 by means of the Venturi tube 52 measured. If the conveyor speed approximately below twice the rate of combustion sinks, it closes the pneumatic drive 54 having butterfly valve 53 the exhaust pipe 9.
  • the intensity of the exhaust gas preheating is set according to the temperature set by the temperature controller 48 controlled with which the servo motor 45 is connected to the flaps 22 and 43 of the bypass 21 and the discharge line 40 controls, and in such a way that when the temperature is exceeded closed by the flap 43 discharge line and opened by the flap 22 of the bypass becomes. If the set value is undershot The temperature is reversed by the controller.
  • the preheated Exhaust gas is exhausted through the exhaust pipe 9 transferred to the exhaust gas preheater 3 in the exhaust gas burner 25 and there with supplied through the pipeline 32 Primary air mixed.
  • the amount of fuel and primary air volume is controlled by means of the first temperature controller 47 regulated, if exceeded the set temperature by means of the servo motor 46 the flap 33 in the air pipe 32 the primary air and at the same time the valve 30 in the fuel pipe 29 closes.
  • the third temperature controller 49 controls in dependence the secondary air inlet from the set temperature 34 with the help of the servo motor 37, the if the set temperature is exceeded the flap 36 opens.
  • the hot gases by cooling air in the second part 27 of the combustion chamber 5 to an optimal one, using the temperature sensor 57 measured temperature of 600-800 ° C cooled.
  • furnace air preheater 4 The hot gases generated during the combustion of exhaust gases through the discharge line 40 into the furnace air preheater 4 introduced, the furnace air through the pipe 410 coming from the fan 420 is fed. In the preheater 4 is furnace air heated to a temperature of approx. 600 ° C.
  • the hot gases from the oven air preheater 4 are through the discharge line 40 to the exhaust gas preheater 3.
  • the amount of by means of the fan 420 conveyed furnace air and the amount of by means of Ventilated exhaust gas 24, are by the Frequency converter 55, 56 for regulating the power of fans 24, 420 depending on the Specification of the pressure sensor 64 controlled.
  • the device described is for all types of shaft furnaces can be used, especially for Shaft furnaces, the raw materials for mineral fibers melt.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reinigung und Verbrennung von Schachtofenabgasen, mit einem Wärmetauscher, einem Filter und einer Verbrennungskammer.
Einrichtungen der hier angesprochenen Art zur Reinigung und Verbrennung von Schachtofenabgasen weisen mindestens zwei Wärmetauscher, einen Filter und eine Verbrennungskammer auf. In derartigen Anlagen werden die Schachtofenabgase zuerst einem Filter zugeführt, in dem Staubanteile abgeschieden werden. Die gefilterten Schachtofenabgase treten direkt oder über einen der Vorwärmung des Schachtofenabgases dienenden Wärmetauscher in die Verbrennungskammer ein. Das aus der Verbrennungskammer austretende Reinabgas wird dann einem nächsten Wärmetauscher, in dem die Schachtofenluft vorgewärmt wird, zugeführt. Manche Anlagen sind mit einem weiteren Wärmetauscher zur Vorwärmung bzw. Kühlung der in den Filter eintretenden Schachtofenabgase ausgerüstet.
Die genannten Einrichtungen weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Die Schachtofenabgase enthalten neben den festen Bestandteilen auch abgasförmige Bestandteile, besonders Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff. Bei einer niedrigen Eintrittstemperatur von etwa 100°C in der Anlaufzeit kann es zur Kondensation der Schachtofenabgase in dem Filter und zur gleichzeitigen nachfolgenden Korrosion von Bauteilen des Filters kommen. Bei höheren Temperaturen von über 200°C verursachen die zu heißen Schachtofenabgase ein Durchbrennen des Materials, aus dem der Filter besteht. Die nachteilige Anordnung der Einmündung der Schachtofenabgase in die Verbrennungskammer bewirkt eine unvollständige und instabile Verbrennung. Das kleine Volumen der Verbrennungskammer und die fehlerhafte Eintrittsposition von Sekundärluft führt zu einer unregelmäßigen Verbrennung und zu erhöhtem Brennstoffverbrauch. Die Verbrennung von Schachtofenabgasen in der Verbrennungskammer von solchen Einrichtungen ist nicht bei allen Betriebsbedingungen stabil. Das System des sogenannten Heißbypasses des Ofenluftvorwärmers oder beider Vorwärmer (für Schachtofenluft und Schachtofenabgase) und der Sekundärzuluft in die Verbrennungskammer ermöglicht keinen störungslosen Betrieb bei Kohlenmonoxidkonzentrationen von über 11 - 12 %, weil es keine hohe Vorwärmungstemperatur ermöglicht.
Von Nachteil sind bei solchen Einrichtungen auch die Unterdruckregelung und die Mengenregelung der Schachtofenluft mittels durch Servomotoren betätigter Regelklappen, da diese instabil sind und infolge eines andauernden Vollastbetriebs des Ventilators zu einem übermäßigen Energieverbrauch führen.
Nicht gewährleistet ist auch der Explosionsschutz mit Hilfe von Explosionsklappen und/oder Berstscheiben, da deren ungenügende Anzahl sowie deren ungünstige Anordnung keinen sicheren Betrieb garantiert.
Weitere Nachteile der bekannten Anlagen haben ihren Grund in der Verwendung von ungünstigen Bauteilen. So weist der dem Filter vorgeschaltete Wärmetauscher zwei Bündel auf, in dem das Schachtofenabgas zunächst von oben nach unten und sodann, nachdem es die Fließrichtung um 180° umgekehrt hat, von unten nach oben fließt. Dies führt zu einer Verstopfung des zweiten Bündels mit feinem Staub.
Die Schachtofenabgasfilter sind gewöhnlich mit Innenlager aufweisenden Austragsschnecken bestückt, was oftmals zu Lagerschäden führt. Die dem Filter nachgeordneten Wärmetauscher erlauben bei ihrer Beschädigung oder Verstopfung mit Staub keine normale Reinigung beziehungsweise keinen normalen Austausch der Bündel.
Die eben aufgeführten Nachteile werden im wesentlichen durch eine Einrichtung der hier angesprochenen Art zur Reinigung und Verbrennung von Schachtofenabgasen beseitigt, die ein System von Wärmetauschern, einen Filter und eine Verbrennungskammer aufweist. Die Einrichtung zeichnet sich durch einen Vorwärmer/Kühler für Schachtofenabgase aus, der über eine Luftklappe mit einer Kühlluftrohrleitung und über eine Abführklappe mit einer Hilfsabführabgasleitung für Heißgase verbunden ist und der gleichzeitig über den Weg einer Abgasrohrleitung über einen Filter und einen Vorwärmer des Abgases mit der Verbrennungskammer verbunden ist, die über den Weg einer angeschlossenen Abführleitung über einen Vorwärmer der Ofenluft und den Vorwärmer der Abgase mit einem Kamin in Verbindung steht, wobei die Verbrennungskammer aus zwei Teilen besteht, von denen der erste Teil eine Verbrennungszone bildet, in die ein Brenner für Abgase, ein Brenner für zugegebenen Brennstoff und ein Sekundärlufteintritt münden, und von denen der zweite Teil eine Reaktions- und Kühlzone bildet, in die ein Kühllufteintritt mündet, wobei die Verbrennungszone mit mindestens einem Temperaturfühler für drei Temperaturregler versehen ist.
Es ist mit Blick auf die thermischen Verhältnisse vorteilhaft, wenn der Vorwärmer der Abgase mit einem Heißgasbypass versehen ist.
Es ist mit Blick auf die thermischen Verhältnisse des weiteren vorteilhaft, wenn der erste Temperaturregler mit einem Servomotor eines Ventils einer Brennstoffrohrleitung und mit einer Klappe einer Primärluftrohrleitung, der zweite Temperaturregler mit einem Servomotor einer Klappe der Abführleitung und einer Klappe des Heißgasbypasses des Abgasvorwärmers und der dritte Temperaturregler mit einem Servomotor einer Klappe des Sekundärlufteintritts verbunden ist.
Es erscheint aus der Sicht der Selbstreinigung vorteilhaft, wenn der Vorwärmer/Kühler einen eigenen Wärmetauscher in Form eines vertikal orientierten Rohrbündels aufweist.
Es ist aus der Sicht der Heißgasaufbereitung günstig, wenn der Vorwärmer/Kühler eine Mischkammer aufweist, die mit einer Rohrleitung für ein Reaktionsmittel versehen ist.
Es ist aus der Sicht der Wartung günstig, wenn der Vorwärmer der Ofenluft und der Vorwärmer der Abgase mit austauschbaren Registern versehen sind, die als Rohrbündel ausgebildet sind.
Es ist für die Funktionsfähigkeit vorteilhaft, wenn der erste, mit dem Sekundärlufteintritt verbundene Teil der Verbrennungskammer horizontal und der zweite, die Reaktions- und Kühlzone bildende Teil der Verbrennungskammer vertikal orientiert ist.
Es ist mit Blick auf die Temperaturregelung vorteilhaft, daß hinter dem Vorwärmer/Kühler in der Abgasrohrleitung ein Temperaturfühler vorgesehen ist, der mit Servomotoren der Klappen in der Rohrleitung der Kühlluft und der Hilfsabführleitung verbunden ist.
Es ist für die Überwachung des Abgasdurchflusses im Schachtofen vorteilhaft, wenn in der Abgasrohrleitung hinter dem Filter ein Venturirohr angeordnet ist, vor dem in der Abgasrohrleitung eine Klappe mit einem pneumatischen Antrieb eingebaut ist, der mit dem Venturirohr verbunden ist.
Es ist mit Blick auf Energieeinsparungen vorteilhaft, wenn ein in der Abgasrohrleitung angeordneter Ventilator und ein der Bewegung der Ofenluft dienender Ventilator jeweils mit Frequenzumformern versehen sind.
Es ist mit Blick auf die Unterdruckregelung in dem Schachtofen zweckmäßig, wenn hinter dem Ofenluftvorwärmer in der Ofenluftrohrleitung ein zweites Venturirohr angeordnet ist, das einerseits mit einem Druckfühler und andererseits mit den Frequenzumformern verbunden ist, wobei der Druckfühler in dem Schachtofen angeordnet ist und die Frequenzumformer mit dem Venturirohr in der Abgasrohrleitung verbunden sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Deren einzigen Figur zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführung der Erfindung.
Die Figur zeigt beispielhaft eine Einrichtung zur Reinigung und Verbrennung von Schachtofenabgasen, die ein System von Wärmetauschern umfaßt, und zwar einen Vorwärmer/Kühler 1 für Schachtofenabgase, einen Vorwärmer 3 für Abgase, einen Vorwärmer 4 für Luft aus dem Schachtofen. Des weiteren weist die Einrichtung einen Filter 2 und Verbrennungskammer 5 auf.
Die Abgase aus dem Schachtofen werden durch eine Abgasrohrleitung 9 zuerst dem Vorwärmer/Kühler 1 zugeführt, wo sie entweder mit durch die Luftrohrleitung 6 zugeführter Kühlluft gekühlt oder mit durch die Hilfsabführleitung 8 zugeführten Heißgasen auf eine Temperatur von 150 bis 230°C erwärmt werden. Die Kühlluft oder das Heißgas werden durch einen Ventilator 7 durch den Vorwärmer/Kühler gefördert. Diese Temperatur ist für bekannte Filtermaterialien geeignet und zur Sicherung des hohen Entschwefelungswirkungsgrades günstig. Der Durchfluß der Kühlluft durch die Luftrohrleitung 6 ist durch eine vor dem Vorwärmer/Kühler 1 angeordnete Luftklappe 10 geregelt. Der Durchfluß von Heißgas durch die Hilfsabführleitung 8 ist durch eine Abführklappe 11 in der Abführleitung 8 geregelt, die mit einem Kamin 44 beziehungsweise mit einem Heißgasaustritt aus dem Abgasvorwärmer 3 verbunden ist. Die Steuerung der Luftklappe 10 und der Abführklappe 11 erfolgt mittels Servomotoren 12, 13, in deren elektrischem Schaltkreis 130 ein Temperaturfühler 71 vorgesehen ist, der in der Abgasrohrleitung 9 vor dem Filter 2 angeordnet ist. Der Vorwärmer/Kühler 1 weist eine Mischkammer 15 und einen eigenen rohrbündelförmigen Wärmetauscher 14 auf, in dem Abgase vertikal nach unten fließen. Ein derartige Rohrbündelanordnung besitzt einen Selbstreinigungseffekt, weil größere Staubteile entlang der gesamten Rohrbündellänge fließen. Der abgeschiedene Staub wird aus der Mischkammer 15 durch einen Abführstutzen 61 mittels einer einen Antrieb 63 aufweisenden Staubaustragvorrichtung 62 entfernt. Eine wirkungsvolle Entschwefelung der Schachtofenabgase vor dem Eintritt in die Verbrennungskammer 5 wird mittels eines Reaktionsmittels erzielt, beispielsweise Kalziumhydroxid, das pulverförmig durch die Rohrleitung 16 in die Mischkammer 15 eingeführt wird. Die Abgase aus dem Vorwärmer/Kühler 1 treten dann durch die Abgasrohrleitung 9 in den Filter 2, der mit korrosionsbeständigen Körben 95 und einer Förderschnecke 17 ausgerüstet ist, die nur mit äußeren, in der Zeichnung nicht dargestellten Lagern versehen ist. Die Förderschnecke 17 wird von einem Elektromotor 80 angetrieben. In dem unteren Teil des Filters 2 ist eine Abführrohrleitung 18 mit eingebauter Staubaustragvorrichtung 19 vorgesehen, die durch einen Antrieb 20 angetrieben wird.
Die Abgase aus dem Vorwärmer/Kühler 1 und dem Filter 2 treten dann durch die Abgasrohrleitung 9 in den Abgasvorwärmer 3 ein, der mit einem eine Absperrklappe 22 aufweisenden Heißgasbypass 21 ausgestattet ist. Die Konstruktion des Abgasvorwärmers 3 erleichtert die Reinigung und den Austausch von vorzugsweise austauschbaren Registern 90, die beispielsweise als Rohrbündel ausgebildet sind. Ein Gehäuse 23 des Abgasvorwärmers 3 ist innen beispielsweise mit Keramikfasern isoliert. Aus dem Abgasvorwärmer 3 werden die Abgase durch die Abgasrohrleitung 9 in die Verbrennungskammer 5 geführt. Die Absaugung der Abgase aus dem Schachtofen erfolgt mittels eines Ventilators 24, der in der Abgasrohrleitung 9 zwischen dem Filter 2 und dem Abgasvorwärmer 3 angeordnet ist. Aus dem Abgasvorwärmer 3 werden die Abgase durch die Abgasrohrleitung 9 in den Abgasbrenner 25 der Verbrennungskammer 5 geführt.
Die Verbrennungskammer 5 besteht aus einem Teil 26, der eine Verbrennungszone bildet, die vorteilhaft mit einer harten Auskleidung versehen und horizontal angeordnet ist, und einem Teil 27, der als Reaktions- und Kühlzone dient. Der zweite Teil 27 ist vorteilhaft mit einer Isolation aus Keramikfasern ausgekleidet und vertikal angeordnet. In den ersten Teil 26 münden ein mit der Abgasrohrleitung 9 verbundener Abgasbrenner 25 und ein zusätzlicher Brenner 28 für zusätzliche Brennstoff, der durch eine mit einem Ventil 30 versehene Brennstoffrohrleitung 29 zugeführt wird. Sowohl der Abgasbrenner 25 als auch der zusätzliche Brenner 28 werden mit Primärluft versorgt, die mittels eines Luftventilators 31 durch eine Rohrleitung 32 zugeführt wird, in der eine mittels eines Servomotors 46 betätigte Klappe 33 angeordnet ist. Der Servomotor 46 steuert außer der Klappe 33 auch das Ventil 30 der Brennstoffrohrleitung 29. In den ersten Teil 26 der Verbrennungskammer 5 mündet von einem Luftventilator 31 her kommend und durch eine Zweigleitung 35 geführt ein Sekundärlufteintritt 34 ein. Die Zweigleitung 35 weist eine Klappe 36 auf, die von einem Sekundärluftservormotor 37 gesteuert ist.
In den zweiten Teil 27 der die Reaktions- und Kühlzone bildenden Verbrennungskammer 5 mündet von einem Luftventilator 39 her kommend und durch eine Rohrleitung 60 geführt ein Kühllufteintritt 38. Die Rohrleitung 60 ist mit einer Klappe 41 versehen, die von einem Servormotor 42 betätigt wird, der mit einem Temperaturfühler 57 verbunden ist, der in der Abführleitung 40 hinter der Verbrennungskammer 5 untergebracht ist. Die Heißgase aus dem zweiten Teil 27 der Verbrennungskammer 5 werden durch die Abführleitung 40 in den Ofenluftvorwärmer 4 gefördert. Die Heißgase aus dem Ofenluftvorwärmer 4 werden weiter durch die Abführleitung 40 über eine Klappe 43 zu dem Abgasvorwärmer 3 und von dort zum Kamin beziehungsweise in die Atmosphäre oder über eine Klappe 22 des Heißgasbypasses 21 direkt zum Kamin beziehungsweise in die Atmosphäre geführt. Der Ofenluftvorwärmer 4 weist austauschbare Register 90 auf, die vorzugsweise als Rohrbündel ausgebildet sind und eine innere Wärmeisolation aus Keramikfasern aufweisen. Die beiden Klappen 22 und 43 werden von einem gemeinsamen Servomotor 45 betätigt. Die Steuerung des Servomotors 46 der Primärluftklappe 33 und des Ventils 30 der Brennstoffrohrleitung 29, des Servomotors 37 der Sekundärluftklappe 36 und des Servomotors 45 der Klappen 22, 43 der Abführleitung 40 und des Bypasses 21 gewährleisten drei Temperaturregler 47, 48, 49, die dem ersten Teil der Verbrennungskammer 5 zugeordnet sind, in der vorteilhaft gemeinsamer Temperaturfühler 50 der drei Temperaturregler 47, 48, 49 angeordnet ist. Jeder der Temperaturregler 47, 48, 49 kann auch mit einem eigenen Temperaturfühler 50 ausgerüstet sein.
Die drei Temperaturregler 47, 48, 49 regeln die Temperatur in der Verbrennungskammer 5. Der erste Regler 47 ist mit dem Servomotor 46 verbunden, der die Primärluftklappe 33 und das Ventil 30 der Brennstoffrohrleitung 29 steuert, und auf eine minimale Temperatur von 800°C eingestellt. Der zweite Regler 48 ist mit dem Servomotor 45 verbunden, der gleichzeitig die Klappe 43 der Abführleitung 40 und die Klappe 22 des Heißgasbypasses 21 steuert, und auf einen Temperaturbereich von 820-900°C eingestellt. Der dritte Regler 49 ist auf einen Temperaturbereich von 840-950°C eingestellt und mit dem Servomotor 37 verbunden, der die Klappe 36 in der Sekundärluftzweigleitung 35 steuert. Mit dieser Anordnung der drei Temperaturregler 47, 48, 49 ist eine schnelle Reaktion auf die Kohlenmonoxidkonzentrationsänderung möglich, wodurch ein optimales Verbrennungsverhalten unter allen Betriebsbedingungen gesichert wird. Der Temperaturfühler 57, der in der Abführleitung 40 hinter der Verbrennungskammer 5 angeordnet und mit dem Servomotor 42 der Klappe 41 in der Rohrleitung 60 verbunden ist, steuert die Kühlluftmenge.
Für die Staubgehaltkontrolle ist hinter dem Filter 2 in der Abgasrohrleitung 9 ein Staubgehaltfühler 58 angeordnet, der auf einem optoelektronischen oder einem anderen den Staubgehalt am Filteraustritt überwachenden Prinzip beruht.
Die Minimierung von Schäden bei einer eventuellen Verpuffung, die meistens durch das Auftreten von Wasserstoff in den Schachtofenabgasen bei einer Undichtigkeit des Kühlsystems in der Schachtofenschmelzzone und/oder bei einem Flammenrückschlag aus der Verbrennungskammer 5 verursacht wird, ist mit statischen und auch dynamischen Schutzeinrichtungen erreicht. Die statische Einrichtung bilden Berstscheiben oder Explosionsklappen 51, die an dem Vorwärmer/Kühler 1 und an dem Filter 2 angeordnet sind. Die dynamische Einrichtung bildet ein Venturirohr 52, das in der Abgasrohrleitung 9 zwischen dem Filter 2 und dem Abgasvorwärmer 3 hinter der Absperrklappe 53 angeordnet ist, die einen pneumatischen Antrieb 54, der durch das Venturirohrsignal gesteuert ist. Zur Kontrolle des Ofenluftdurchflusses dient ein zweites Venturirohr 59, das zwischen dem Ofenluftvorwärmer 4 und einem nicht dargestellten Schachtofen in der Ofenluftrohrleitung 410 angeordnet ist. Das zweite Venturirohr 59 ist mit einem Druckfühler 64, der zur Aufnahme eines Unterdrucks in dem Schachtofen angeordnet ist, und mit einem Frequenzumformer 55 eines Ventilators 420 verbunden. Mit dem Druckfühler 64 ist auch ein Frequenzumformer 56 eines Ventilators 24 in der Abgasrohrleitung 9 verbunden. Der Anschluß ist auf bekannte Weise realisiert, was ebenso für die anderen Anschlüsse gilt, beispielsweise die der Temperaturregler 47, 48, 49, der Fühler 71, 57 oder dergleichen, weshalb darauf nicht näher eingegangen wird. Für die Steuerung ist es vorteilhaft, alle gemessenen Betriebsgrößen mittels eines geeigneten Visualisierungssystems abzubilden.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Die Schachtofenabgase werden durch den Ventilator 24 in den Vorwärmer/Kühler 1 gesaugt, wo sie je nach der mit dem Fühler 71 gemessenen Temperatur entweder mit Kühlluft gekühlt oder mit Heißgas erwärmt werden. Die Förderung der Kühlluft oder des Reinabgases erfolgt mit dem Ventilator 7. Die Kühlluft- oder Heißgasmenge wird durch die von den Servomotoren 12, 13 angetriebenen Klappen 10, 11 gesteuert, die die Luftrohrleitung 6 oder die Hilfsabführleitung 8 derart schließen oder öffnen, daß sich die Schachtofenabgastemperatur, die mit dem Fühler 71 gemessen wird, in dem Bereich von 150-230°C bewegt. Diese Temperatur gewährleistet, daß in der Mischkammer 15 des Vorwärmers/Kühlers 1 mittels eines zugeführten Reaktionsmittels, beispielsweise mittels des schon genannten Kalziumhydroxids Ca(OH)2, die Schachtofenabgase wirksam entschwefelt werden können.
Die so aufbereiteten Schachtofenabgase werden durch die Abgasrohrleitung 9 dem Filter 2 zu geführt, wo Staubbestandteile abgeschieden werden. Der abgetrennte Staub wird aus dem Filter 29 mittels einer Förderschnecke 17 abgeführt, die von einem Elektromotor 80 angetrieben ist. Den Staubgehalt hinter dem Filter 2 kontrolliert ein Staubgehaltfühler 59, wobei ein erhöhter Staubgehalt einen Schaden in dem Filters 2 signalisiert. Aus dem Filter 2 fördert der Ventilator 24 die staubfreien Schachtofenabgase durch die Abgasrohrleitung 9 in den Abgasvorwärmer 3, wo sie durch durch die Heißgasleitung 4 zugeführte Heißgase erwärmt werden. Der Abgasdurchfluß in den Abgasvorwärmer 3 wird mittels des Venturirohrs 52 gemessen. Wenn die Fördergeschwindigkeit ungefähr unter die doppelte Verbrennungsgeschwindigkeit sinkt, schließt die den pneumatischen Antrieb 54 aufweisende Absperrklappe 53 die Abgasrohrleitung 9. Die Intensität des Abgasvorwärmung wird gemäß der eingestellten Temperatur des Temperaturreglers 48 gesteuert, mit dem der Servomotor 45 verbunden ist, der die Klappen 22 und 43 des Bypasses 21 und der Abführleitung 40 steuert, und zwar derart, daß bei einer Überschreitung der Temperatur durch die Klappe 43 Abführleitung geschlossen und die durch die Klappe 22 der Bypass geöffnet wird. Bei einer Unterschreitung der eingestellten Temperatur wirkt der Regler umgekehrt. Das vorgewärmte Abgas wird durch die Abgasrohrleitung 9 aus dem Abgasvorwärmer 3 in den Abgasbrenner 25 überführt und dort mit durch die Rohrleitung 32 zugeführter Primärluft vermischt. Die Brennstoffmenge und Primärluftmenge wird mittels des ersten Temperaturreglers 47 geregelt, der bei einer Überschreitung der eingestellten Temperatur mittels des Servomotors 46 die Klappe 33 in der Luftrohrleitung 32 der Primärluft und gleichzeitig das Ventil 30 in der Brennstoffrohrleitung 29 schließt.
Der dritte Temperaturregler 49 steuert in Abhängigkeit von der eingestellten Temperatur den Sekundärlufteintritt 34 mit Hilfe des Servomotors 37, der bei einer Überschreitung der eingestellten Temperatur die Klappe 36 öffnet. Bei der Abgasverbrennung in der Verbrennungskammer 5 werden die Heißgase durch Kühlluft in dem zweiten Teil 27 der Verbrennungskammer 5 auf eine optimale, mittels des Temperaturfühlers 57 gemessene Temperatur von 600-800°C abgekühlt.
Die bei der Abgasverbrennung entstandenen Heißgase werden durch die Abführleitung 40 in den Ofenluftvorwärmer 4 eingeführt, wobei die Ofenluft durch die Rohrleitung 410 von dem Ventilator 420 her kommend zugeführt wird. In dem Vorwärmer 4 wird Ofenluft auf eine Temperatur von ca. 600°C erwärmt.
Die Heißgase aus dem Ofenluftvorwärmer 4 werden durch die Abführleitung 40 dem Abgasvorwärmer 3 zugeführt. Die Menge an mittels des Ventilators 420 geförderter Ofenluft und die Menge an mittels des Ventilators 24 gefördertem Abgas, werden durch die Frequenzumformer 55, 56 zur Regelung der Leistung der Ventilatoren 24, 420 in Abhängigkeit von der Vorgabe des Druckfühlers 64 gesteuert.
Die Beschreibung der beispielhaften Ausführung macht deutlich, daß die Mischkammer 15 von dem Vorwärmer/Kühler 1 konstruktiv getrennt werden kann. Man kann mehrere Filter 2 sowie mehrere Ofenluftvorwärmer 4 und/oder Abgasvorwärmer 3 einsetzen, ohne daß vom Prinzip der Erfindung abgewichen werden würde.
Die beschriebene Einrichtung ist bei allen Arten von Schachtöfen einsetzbar, insbesondere bei Schachtöfen, die Rohstoffe für Mineralfasern schmelzen.

Claims (11)

  1. Einrichtung zur Reinigung und Verbrennung von Abgasen aus einem Schachtofen, mit einem System von Wärmetauschern, einem Filter und einer Verbrennungskammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Vorwärmer/Kühler (1) für das Schachtofenabgas aufweist, der über eine Luftklappe (10) mit einer Kühlluftrohrleitung (6) und über eine Abführklappe (11) mit einer Hilfsabführabgasleitung (8) für Heißgase verbunden ist und der gleichzeitig über den Weg einer Abgasrohrleitung (9) über einen Filter (2) und einen Vorwärmer (3) des Abgases mit der Verbrennungskammer (5) verbunden ist, die über den Weg einer angeschlossenen Abführleitung (40) über einen Vorwärmer (4) der Ofenluft und den Vorwärmer (3) der Abgase mit einem Kamin (44) in Verbindung steht, wobei die Verbrennungskammer (5) aus zwei Teilen (26, 27) besteht, von denen der erste Teil (26) eine Verbrennungszone bildet, in die ein Brenner (25) für Abgase, ein Brenner (28) für zugegebenen Brennstoff und ein Sekundärlufteintritt (34) münden, und von denen der zweite Teil (27) eine Reaktions- und Kühlzone bildet, in die ein Kühllufteintritt (38) mündet, wobei die Verbrennungszone mit mindestens einem Temperaturfühler (50) für drei Temperaturregler (47, 48, 49) versehen ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmer (3) der Abgase mit einem Heißgasbypass (21) versehen ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Temperaturregler (47) mit einem Servomotor (46) eines Ventils (30) einer Brennstoffrohrleitung (29) und mit einer Klappe (33) einer Primärluftrohrleitung (32), der zweite Temperaturregler (48) mit einem Servomotor (45) einer Klappe (43) der Abführleitung (40) und einer Klappe (22) des Heißgasbypasses (21) des Abgasvorwärmers (3) und der dritte Temperaturregler (49) mit einem Servomotor (37) einer Klappe (36) des Sekundärlufteintritts (34) verbunden ist.
  4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmer/Kühler (1) einen eigenen Wärmetauscher (14) in Form eines vertikal orientierten Rohrbündels aufweist.
  5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmer/Kühler (1) eine Mischkammer (15) aufweist, die mit einer Rohrleitung (16) für ein Reaktionsmittel versehen ist.
  6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmer (4) der Ofenluft und der Vorwärmer (3) der Abgase mit austauschbaren Registern (90) versehen sind, die als Rohrbündel ausgebildet sind.
  7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, mit dem Sekundärlufteintritt verbundene Teil (26) der Verbrennungskammer (5) horizontal und der zweite, die Reaktions- und Kühlzone bildende Teil (27) der Verbrennungskammer (5) vertikal orientiert ist.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3 oder 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Vorwärmer/Kühler (1) in der Abgasrohrleitung (9) ein Temperaturfühler (71) vorgesehen ist, der mit Servomotoren (12, 13) der Klappen (10, 11) in der Rohrleitung (6) der Kühlluft und der Hilfsabführleitung (8) verbunden ist.
  9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasrohrleitung (9) hinter dem Filter (2) ein Venturirohr (52) angeordnet ist, vor dem in der Abgasrohrleitung (9) eine Klappe (53) mit einem pneumatischen Antrieb (54) eingebaut ist, der mit dem Venturirohr (52) verbunden ist.
  10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Abgasrohrleitung (9) angeordneter Ventilator (24) und ein der Bewegung der Ofenluft dienender Ventilator (420) jeweils mit Frequenzumformern (55, 56) versehen sind.
  11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Ofenluftvorwärmer (4) in der Ofenluftrohrleitung (410) ein zweites Venturirohr (59) angeordnet ist, das einerseits mit einem Druckfühler (64) und andererseits mit den Frequenzumformern (55, 56) verbunden ist, wobei der Druckfühler (64) in dem Schachtofen angeordnet ist und die Frequenzumformer (55,56) mit dem Venturirohr (52) in der Abgasrohrleitung (9) verbunden sind.
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