EP2547960B1 - Thermal exhaust air treatment plant - Google Patents

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EP2547960B1
EP2547960B1 EP11708792.4A EP11708792A EP2547960B1 EP 2547960 B1 EP2547960 B1 EP 2547960B1 EP 11708792 A EP11708792 A EP 11708792A EP 2547960 B1 EP2547960 B1 EP 2547960B1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
bypass
fluid flow
exhaust air
air purification
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EP11708792.4A
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German (de)
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EP2547960A1 (en
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Thorsten Gysin
Erhard Rieder
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Duerr Systems AG
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Duerr Systems AG
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Publication date
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Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Priority to PCT/EP2011/053551 priority patent/WO2011113732A1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065Incinerators 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
    • F23G7/066Incinerators 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/50Control or safety arrangements

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermische Abluftreinigungsanlage, die eine Brennkammer und einen Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme aus einem in der Brennkammer erzeugten Reingas auf ein der Brennkammer zuzuführendes Rohgas umfasst, wobei der Wärmetauscher einen von einem inneren fluiden Medium durchströmbaren inneren Wärmetauscherraum und einen von einem äußeren fluiden Medium durchströmbaren äußeren Wärmetauscherraum umfasst.The present invention relates to a thermal exhaust air purification system comprising a combustion chamber and a heat exchanger for transferring heat from a pure gas generated in the combustion chamber to a raw gas to be supplied to the combustion chamber, the heat exchanger having an inner heat exchange space permeable by an inner fluid medium and an outer heat exchange space fluid medium permeable outer heat exchanger chamber comprises.
  • Das aus einer solchen thermischen Abluftreinigungsanlage austretende Reingas wird häufig für weitere thermodynamische Prozesse benutzt, weshalb die Reingas-Austrittstemperatur beim Austritt aus der thermischen Abluftreinigungsanlage geregelt werden muss.The clean gas emerging from such a thermal exhaust air purification system is often used for further thermodynamic processes, which is why the clean gas outlet temperature must be regulated at the exit from the thermal exhaust air purification system.
  • Zur Regelung der Reingas-Austrittstemperatur wird gemäß dem Stand der Technik eine interne Heißgas-Bypassklappe verwendet. Durch das Öffnen oder teilweise Öffnen dieser Klappe wird erreicht, dass sehr heißes Reingas, direkt aus der Brennkammer, an dem internen Reingas-Rohgas-Wärmetauscher der thermischen Abluftreinigungsanlage vorbeigeleitet und direkt zum aus dem Reingasaustritt des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers austretenden Reingas zugemischt wird. Der Mischstrom aus dem heißen Reingas, welches direkt aus der Brennkammer stammt, und dem im Reingas-Rohgas-Wärmetauscher gekühlten Reingas nimmt dann eine Mischtemperatur an, welche der gewünschten Reingas-Austrittstemperatur entspricht.To control the clean gas outlet temperature, an internal hot gas bypass valve is used according to the prior art. By opening or partially opening this flap is achieved that very hot clean gas, passed directly from the combustion chamber to the internal clean gas raw gas heat exchanger of the thermal exhaust air purification system and mixed directly to the clean gas exiting the clean gas raw gas heat exchanger exiting clean gas. The mixed stream from the hot clean gas, which originates directly from the combustion chamber, and the pure gas cooled in the clean gas raw gas heat exchanger then assumes a mixing temperature which corresponds to the desired clean gas outlet temperature.
  • Eine solche Heißgas-Bypassklappe ist jedoch bei thermischen Abluftreinigungsanlagen in Kompaktbauweise bauartbedingt am Ende der Brennkammer und am Beginn einer Reaktionskammer angeordnet, welche bei geschlossener Bypassklappe von der Abluft aus der Brennkammer durchströmt wird.However, such a hot gas bypass damper is arranged in thermal exhaust air purification systems in compact design due to the design of the combustion chamber and at the beginning of a reaction chamber, which is flowed through with closed bypass valve from the exhaust air from the combustion chamber.
  • Hierdurch wird die Verweilzeit der zu reinigenden Abluft auf der für eine vollständige Umwandlung der darin enthaltenen Schadstoffe benötigten Reaktionstemperatur verlängert.As a result, the residence time of the exhaust air to be cleaned is extended to the reaction temperature required for a complete conversion of the pollutants contained therein.
  • Damit alle Umwandlungsreaktionen vollständig ablaufen können, ist es erforderlich, dass eine ausreichend lange Verweilzeit eingehalten wird, welche für jede thermische Abluftreinigungsanlage festgelegt ist und üblicherweise zwischen 0,8 Sekunden und 1,2 Sekunden beträgt. Hierbei wird als Verweilzeit die Aufenthaltsdauer eines Gasmoleküls in dem sogenannten Reaktionsraum gerechnet, welcher sich aus der Brennkammer und einer die Brennkammer umgebenden Reaktionskammer zusammensetzt. Die Verweilzeit beginnt mit dem Eintritt des Rohgases durch den Brenner in die Brennkammer und endet mit dem Eintritt des Reingases in den Reingas-Rohgas-Wärmetauscher, in welchem das Reingas durch Wärmeübertrag auf das Rohgas abgekühlt wird.For all conversion reactions to proceed to completion, it is necessary to maintain a sufficiently long residence time, which is fixed for each thermal exhaust air purification plant, and is usually between 0.8 seconds and 1.2 seconds. In this case, the residence time of a gas molecule in the so-called reaction space is calculated as residence time, which is composed of the combustion chamber and a reaction chamber surrounding the combustion chamber. The residence time begins with the entry of the raw gas through the burner into the combustion chamber and ends with the entry of the clean gas into the clean gas raw gas heat exchanger, in which the clean gas is cooled by heat transfer to the raw gas.
  • Wenn nun durch die Heißgas-Bypassklappe ein Teilstrom der Abluft entnommen wird, strömt dieser Teilstrom nicht mehr durch die Reaktionskammer, sondern verlässt schon nach der Brennkammer den Reaktionsraum. Dadurch wird die Verweilzeit für diesen Teilstrom der Abluft verkürzt, und es können in diesem Teilstrom nicht sämtliche Umwandlungsreaktionen ablaufen, die für eine vollständige Schadstoffvernichtung notwendig sind.Now, if a partial flow of the exhaust air is removed by the hot gas bypass valve, this partial flow no longer flows through the reaction chamber, but leaves the reaction chamber after the combustion chamber. As a result, the residence time for this partial flow of the exhaust air is shortened, and it can not run in this partial flow all the conversion reactions that are necessary for a complete pollutant destruction.
  • Hierdurch wird die Qualität des von der thermischen Abluftreinigungsanlage abgegebenen Reingases verschlechtert.As a result, the quality of the discharged from the thermal exhaust air purification system clean gas is deteriorated.
  • Eine bekannte Abhilfe für dieses Problem besteht darin, eine weitere Umlenkkammer in den Reaktionsraum einzubringen, die zumindest teilweise die Verkürzung der Verweilzeit für den durch die Heißgas-Bypassklappe entnommenen Teilstrom der Abluft kompensiert. Der Nachteil einer solchen Umlenkkammer besteht jedoch darin, dass diese bauartbedingt die Verweilzeit für den nicht durch die Heißgas-Bypassklappe entnommenen Teilstrom herabsetzt. Um diese Reduktion der Verweilzeit zu kompensieren, muss die thermische Abluftreinigungsanlage länger gebaut und im Volumen vergrößert werden, was den Platzbedarf der thermischen Abluftreinigungsanlage erhöht.A known remedy for this problem is to introduce a further deflection in the reaction chamber, which at least partially compensates for the shortening of the residence time for the withdrawn through the hot gas bypass valve partial flow of the exhaust air. The disadvantage of such a deflection chamber, however, is that due to its design, this reduces the residence time for the partial flow not drawn by the hot gas bypass flap. Around To compensate for this reduction in residence time, the thermal exhaust air purification system must be built longer and increased in volume, which increases the space requirement of the thermal exhaust air purification system.
  • Die US 5 643 544 A offenbart eine thermische Abluftreinigungsanlage, die eine Brennkammer und einen Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme aus einem in der Brennkammer erzeugten Reingas auf ein der Brennkammer zuzuführendes Rohgas umfasst, wobei der Wärmetauscher einen von einem inneren fluiden Medium durchströmbaren inneren Wärmetauscherraum und einen von einem äußeren fluiden Medium durchströmbaren äußeren Wärmetauscherraum umfasst, und wobei die thermische Abluftreinigungsanlage eine Bypasseinrichtung mit einer Abtrennvorrichtung, mittels welcher ein Teil des äußeren Fluidstroms als Bypass-Fluidstrom von einem äußeren Rest-Fluidstrom abtrennbar ist, und mit einer Zumischvorrichtung, mittels welcher der Bypass-Fluidstrom wieder in den Rest-Fluidstrom zumischbar ist, nachdem der Rest-Fluidstrom einen Abschnitt des äußeren Wärmetauscherraums passiert hat, umfasst.The US 5 643 544 A discloses a thermal exhaust air purification system comprising a combustion chamber and a heat exchanger for transferring heat from a pure gas generated in the combustion chamber to a raw gas to be supplied to the combustion chamber, wherein the heat exchanger can flow through an inner heat exchange space through which an inner fluid medium and through an outer fluid medium outer heat exchanger space, and wherein the thermal exhaust air purification system comprises a bypass device with a separation device, by means of which a part of the outer fluid flow is separable as a bypass fluid flow from an outer residual fluid flow, and with an admixing device, by means of which the bypass fluid flow back into the rest Fluid flow is admixed after the residual fluid flow has passed through a portion of the outer heat exchanger space comprises.
  • Die US 4 255 132 A offenbart eine thermische Abluftreinigungsanlage, die eine Brennkammer und einen Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme aus einem in der Brennkammer erzeugten Reingas auf ein der Brennkammer zuzuführendes Rohgas umfasst, wobei die thermische Abluftreinigungsanlage eine Bypasseinrichtung mit einer Abtrennvorrichtung, mittels welcher ein Teil des Rohgasstroms als Bypass-Rohgasstrom von einem Rest-Rohgasstrom abtrennbar ist, umfasst. Der Bypass-Rohgasstrom wird dabei erst in der Brennkammer wieder mit dem Rest-Rohgasstrom vereint.The US 4 255 132 A discloses a thermal exhaust air purification system comprising a combustion chamber and a heat exchanger for transferring heat from a clean gas generated in the combustion chamber to a raw gas to be supplied to the combustion chamber, wherein the thermal exhaust air purification system comprises a bypass device with a separation device, by means of which a part of the raw gas stream as a bypass raw gas stream from a residual crude gas stream is separable comprises. The bypass raw gas stream is only combined in the combustion chamber with the rest of the crude gas stream.
  • Die US 4 650 414 A offenbart eine regenerative thermische Abluftreinigungsanlage mit einer Brennkammer und mehreren regenerativen Wärmetauschern, die nacheinander von in der Brennkammer erzeugtem Reingas und von der Brennkammer zuzuführendem Rohgas durchströmt werden. Die Übertragung von Wärme aus dem Reingas auf das Rohgas erfolgt dabei indirekt über die Wärmespeicherung in einer Wärmespeichermasse des jeweiligen regenerativen Wärmetauschers.The US 4,650,414 A discloses a regenerative thermal exhaust air purification system having a combustion chamber and a plurality of regenerative heat exchangers, which are successively flowed through by clean gas generated in the combustion chamber and by the raw gas to be supplied to the combustion chamber. The transfer of heat from the clean gas to the raw gas takes place indirectly via the Heat storage in a heat storage mass of the respective regenerative heat exchanger.
  • Die DE 36 05 415 A1 offenbart eine thermische Abluftreinigungsanlage, die eine Brennkammer und einen Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme aus einem in der Brennkammer erzeugten Reingas auf ein der Brennkammer zuzuführendes Rohgas umfasst, wobei die thermische Abluftreinigungsanlage eine Bypasseinrichtung mit einer Abtrennvorrichtung, mittels welcher ein Teil des Rohgas-Fluidstroms als Bypass-Rohgasstrom von einem Rest-Rohgasstrom abtrennbar ist, und mit einer Zumischvorrichtung, mittels welcher der Bypass-Rohgasstrom wieder in den Rest-Rohgasstrom zumischbar ist, nachdem der Rest-Rohgasstrom den Wärmetauscher passiert hat, umfasst.The DE 36 05 415 A1 discloses a thermal exhaust air purification system comprising a combustion chamber and a heat exchanger for transferring heat from a pure gas generated in the combustion chamber to a raw gas to be supplied to the combustion chamber, the thermal exhaust air purification system comprising a bypass device having a separator by means of which a portion of the raw gas fluid flow bypasses -Rohgasstrom can be separated from a residual crude gas stream, and with a mixing device, by means of which the bypass crude gas stream is again mixed into the residual crude gas stream after the residual raw gas stream has passed through the heat exchanger comprises.
  • Die US 4 460 331 A offenbart eine thermische Abluftreinigungsanlage, die eine Brennkammer und einen Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme aus einem in der Brennkammer erzeugten Reingas auf ein der Brennkammer zuzuführendes Rohgas umfasst, wobei der Wärmetauscher einen von einem inneren fluiden Medium durchströmbaren inneren Wärmetauscherraum und einen von einem äußeren fluiden Medium durchströmbaren äußeren Wärmetauscherraum umfasst, und wobei die thermische Abluftreinigungsanlage eine Bypasseinrichtung mit einer Abtrennvorrichtung, mittels welcher ein Teil des inneren Fluidstroms als Bypass-Fluidstrom von einem inneren Rest-Fluidstrom abtrennbar ist, und mit einer Zumischvorrichtung, mittels welcher der Bypass-Fluidstrom wieder in den Rest-Fluidstrom zumischbar ist, nachdem der Rest-Fluidstrom den inneren Wärmetauscherraum passiert hat, umfasst.The US 4,460,331 A discloses a thermal exhaust air purification system comprising a combustion chamber and a heat exchanger for transferring heat from a pure gas generated in the combustion chamber to a raw gas to be supplied to the combustion chamber, wherein the heat exchanger can flow through an inner heat exchange space through which an inner fluid medium and through an outer fluid medium outer heat exchanger space, and wherein the thermal exhaust air purification system comprises a bypass device with a separation device, by means of which a part of the inner fluid flow is separable as a bypass fluid flow from an inner residual fluid flow, and with an admixing device, by means of which the bypass fluid flow back into the rest Fluid flow is immiscible after the residual fluid flow has passed through the inner heat exchanger space includes.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermische Abluftreinigungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine Regelung der Reingas-Austrittstemperatur ermöglicht, ohne die Reingasqualität zu vermindern.The present invention has for its object to provide a thermal exhaust air purification system of the type mentioned, which allows a regulation of the clean gas outlet temperature, without reducing the clean gas quality.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der vorstehend genannten Art zu schaffen, welches eine Regelung der Reingas-Austrittstemperatur ermöglicht, ohne die Qualität des Reingases zu beeinträchtigen.The present invention has the further object to provide a method of the aforementioned type, which allows a regulation of the clean gas outlet temperature, without affecting the quality of the clean gas.
  • Diese Aufgaben werden durch eine thermische Abluftreinigungsanlage nach Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst.These objects are achieved by a thermal exhaust air purification system according to claim 1 and the method according to claim 14.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, die Reingas-Austrittstemperatur der thermischen Abluftreinigungsanlage dadurch zu regeln, dass ein Teil des äußeren Fluidstroms einen Abschnitt des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers der thermischen Abluftreinigungsanlage umgeht, wodurch der Wirkungsgrad des Wärmetauschers in kontrollierter Weise reduzierbar ist.The present invention is based on the concept to regulate the clean gas outlet temperature of the thermal exhaust air purification system in that a portion of the outer fluid flow bypasses a portion of the clean gas raw gas heat exchanger of the thermal exhaust air purification system, whereby the efficiency of the heat exchanger can be reduced in a controlled manner.
  • Dabei kann es sich bei dem äußeren Fluidstrom um das dem Wärmetauscher zugeführte Rohgas oder um das dem Wärmetauscher zugeführte Reingas handeln.In this case, the external fluid flow may be the raw gas supplied to the heat exchanger or the clean gas supplied to the heat exchanger.
  • Im Gegensatz zur Verwendung einer Heißgas-Bypassklappe wird die Verweilzeit der Abluft auf der Reaktionstemperatur in dem Reaktionsraum durch diese Aufteilung des äußeren Fluidstroms in keinem Fall verkürzt.In contrast to the use of a hot gas bypass valve, the residence time of the exhaust air at the reaction temperature in the reaction space is in no case shortened by this division of the external fluid flow.
  • Die Reingas-Austrittstemperatur TA ist mittels des erfindungsgemäßen regelbaren Reingas-Rohgas-Wärmetauschers einfach dadurch regelbar, dass der Anteil des Bypass-Fluidstroms an dem gesamten äußeren Fluidstrom variiert wird.The clean gas outlet temperature T A can be regulated by means of the controllable pure gas raw gas heat exchanger according to the invention simply by varying the proportion of the bypass fluid flow to the total external fluid flow.
  • Je größer der Anteil des Bypass-Fluidstroms am gesamten äußeren Fluidstrom ist, umso geringer ist der Wirkungsgrad des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers, und umso höher liegt daher die Reingas-Austrittstemperatur am Reingasaustritt der thermischen Abluftreinigungsanlage.The greater the proportion of the bypass fluid flow in the entire outer fluid flow, the lower the efficiency of the clean gas raw gas heat exchanger, and therefore the higher is the clean gas outlet temperature at the clean gas outlet of the thermal exhaust air purification system.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zumischvorrichtung, mittels welcher der Bypass-Fluidstrom wieder in den Rest-Fluidstrom zumischbar ist, mindestens eine Zumischstelle umfasst, die sich über mindestens die Hälfte des Umfangs des Strömungswegs des Rest-Fluidstroms erstreckt. Auf diese Weise wird eine möglichst homogene Zumischung des kalten Bypass-Fluidstroms in den in dem bereits passierten Abschnitt des äußeren Wärmetauscherraums erwärmten Rest-Fluidstrom erzielt.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the admixing device, by means of which the bypass fluid flow is again immiscible into the residual fluid flow, comprises at least one admixing point which extends over at least half of the circumference of the flow path of the residual fluid flow. In this way, the most homogeneous admixture of the cold bypass fluid flow is achieved in the heated in the already passed portion of the outer heat exchanger space residual fluid flow.
  • Besonders günstig ist es, wenn die Zumischvorrichtung mindestens eine Zumischstelle umfasst, die sich über mindestens zwei Drittel, insbesondere über mindestens 90 %, des Umfangs des Rest-Fluidstroms erstreckt.It is particularly favorable if the admixing device comprises at least one admixing point which extends over at least two-thirds, in particular over at least 90%, of the circumference of the residual fluid flow.
  • Besonders günstig ist es, wenn die Zumischstelle sich im Wesentlichen über den gesamten Umfang des Rest-Fluidstroms erstreckt.It is particularly favorable if the admixing point extends substantially over the entire circumference of the residual fluid flow.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zumischstelle sich ringförmig um den Strömungsweg des Rest-Fluidstroms herum erstreckt.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the admixing point extends annularly around the flow path of the residual fluid flow around.
  • Durch die Zumischung des nicht vorgewärmten Bypass-Fluidstroms auf dem gesamten Umfang des Rest-Fluidstroms bzw. auf einem erheblichen Teil dieses Umfangs wird eine sehr gute Vermischung der beiden Teilströme erreicht.By mixing the non-preheated bypass fluid flow over the entire circumference of the residual fluid flow or over a considerable part of this circumference, a very good mixing of the two partial flows is achieved.
  • Hierdurch werden die Nachteile vermieden, die sich bei einer nur lokalen Zumischung über eine Rohrleitung ergeben, nämlich thermische Ungleichgewichte und hierdurch hervorgerufene thermische Spannungen im Bereich des Anlagenmantels, welche sich negativ auf die Lebensdauer der Abluftreinigungsanlage auswirken.As a result, the disadvantages are avoided, which result in a only local admixture via a pipe, namely thermal imbalances and thus caused thermal stresses in the plant jacket, which have a negative effect on the life of the exhaust air purification system.
  • Durch die Zumischung des Bypass-Fluidstroms in den Rest-Fluidstrom über einen erheblichen Teil des Umfangs des Rest-Fluidstroms stellt sich auch dann eine homogene Vermischung beider Teilströme ein, wenn die beiden Teilströme aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen stark unterschiedliche Viskositäten aufweisen.By mixing the bypass fluid flow in the residual fluid flow over a considerable part of the circumference of the residual fluid flow, a homogeneous mixing of the two partial flows also arises when the two partial flows have greatly different viscosities due to the different temperatures.
  • Durch die hohe Homogenität des aus dem Bypass-Fluidstrom und dem Rest-Fluidstrom gemischten Gesamt-Fluidstroms werden die thermodynamischen Eigenschaften der Abluftreinigungsanlage verbessert.The high homogeneity of the total fluid flow mixed from the bypass fluid flow and the residual fluid flow improves the thermodynamic properties of the exhaust air purification system.
  • Alternativ oder ergänzend zu einer Zumischstelle, die sich über mindestens die Hälfte des Umfangs des Rest-Fluidstroms erstreckt, kann die Zumischvorrichtung auch mehrere Zumischstellen umfassen, wobei diese Zumischstellen über einen Zumischbereich verteilt sind, der sich über mindestens die Hälfte des Umfangs des Rest-Fluidstroms erstreckt.As an alternative or in addition to an admixing point which extends over at least half of the circumference of the residual fluid flow, the admixing device can also comprise a plurality of admixing points, these admixing points being distributed over an admixing area extending over at least half of the circumference of the residual fluid flow extends.
  • Besonders günstig ist es, wenn der Zumischbereich sich über mindestens zwei Drittel, vorzugsweise über mindestens 90 %, des Umfangs des Rest-Fluidstroms erstreckt.It is particularly favorable if the admixing region extends over at least two-thirds, preferably over at least 90%, of the circumference of the residual fluid stream.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Abluftreinigungsanlage erstreckt sich der Zumischbereich im Wesentlichen über den gesamten Umfang des Rest-Fluidstroms.In a preferred embodiment of the exhaust air purification system, the admixing area extends substantially over the entire circumference of the residual fluid flow.
  • Die Mischung des Bypass-Fluidstroms mit dem Rest-Fluidstrom erfolgt vorzugsweise zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, in einem Mischraum, der kein Wärmetauscherrohr des Wärmetauschers enthält. Dadurch wird vermieden, dass der kalte Bypass-Fluidström ein Wärmetauscherrohr direkt beaufschlagt, was zu hohen thermischen Spannungen führen könnte.The mixture of the bypass fluid flow with the residual fluid flow preferably takes place at least partially, in particular predominantly, in a mixing space which does not contain a heat exchanger tube of the heat exchanger. This avoids that the cold bypass fluid flow directly applied to a heat exchanger tube, which could lead to high thermal stresses.
  • Insbesondere kann der Mischraum radial außerhalb eines Wärmetauscherrohr-Bündels des Wärmetauschers angeordnet sein.In particular, the mixing chamber can be arranged radially outside of a heat exchanger tube bundle of the heat exchanger.
  • Durch einen solchen Bypasskanal gelangt der Bypass-Fluidstrom von der Abtrennvorrichtung zu der Zumischvorrichtung.By means of such a bypass channel, the bypass fluid flow from the separation device to the admixing device.
  • Der Bypasskanal erstreckt sich vorzugsweise über einen Teil der Länge des Wärmetauschers, vorzugsweise über mindestens ein Drittel der Länge des Wärmetauschers, insbesondere über mindestens die Hälfte der Länge des Wärmetauschers.The bypass channel preferably extends over part of the length of the heat exchanger, preferably over at least one third of the length of the heat exchanger, in particular over at least half the length of the heat exchanger.
  • Um die Verteilung des Bypass-Fluidstroms durch den Bypasskanal über die gesamte Querschnittsfläche des Bypasskanals hinweg möglichst zu vergleichmäßigen, umfasst die Bypasseinrichtung vorzugsweise mindestens ein Drosselelement im Strömungsweg des Bypass-Fluidstroms.In order to make the distribution of the bypass fluid flow through the bypass channel as uniform as possible over the entire cross-sectional area of the bypass channel, the bypass device preferably comprises at least one throttle element in the flow path of the bypass fluid flow.
  • Ein solches Drosselelement kann insbesondere als eine Strömungsbarriere mit Durchtrittsöffnungen ausgebildet sein.Such a throttle element may in particular be designed as a flow barrier with passage openings.
  • Der Bypasskanal kann insbesondere im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet sein.The bypass channel may in particular be formed substantially hollow cylindrical.
  • Eine besonders gute Verteilung des Bypass-Fluidstroms über den Durchtrittsquerschnitt des Bypasskanals wird erzielt, wenn die gesamte Durchtrittsfläche der Durchtrittsöffnungen in der Strömungsbarriere 150 % oder weniger, insbesondere 125 % oder weniger, einer Eintrittsquerschnittsfläche der By passeinrichtung beträgt.A particularly good distribution of the bypass fluid flow over the passage cross section of the bypass channel is achieved if the total passage area of the passage openings in the flow barrier is 150% or less, in particular 125% or less, of an inlet cross-sectional area of the bypass device.
  • Um den Strömungswiderstand des Drosselelements nicht zu stark zu erhöhen, ist es ferner günstig, wenn die gesamte Durchtrittsfläche der Durchtrittsöffnungen in der Strömungsbarriere 50 % oder mehr, insbesondere 75 % oder mehr, einer Eintrittsquerschnittsfläche der Bypasseinrichtung beträgt.In order not to excessively increase the flow resistance of the throttle element, it is also advantageous if the total passage area of the passage openings in the flow barrier is 50% or more, in particular 75% or more, of an inlet cross-sectional area of the bypass device.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zumischvorrichtung stromaufwärts von einem Austritt des äußeren fluiden Mediums aus dem äußeren Wärmetauscherraum angeordnet ist. Hierdurch erfolgt die Zumischung des Bypass-Fluidstroms in den Rest-Fluidstrom noch innerhalb des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers, wodurch erreicht wird, dass die beiden Teilströme gut miteinander vermischt sind, bevor der äußere Fluidstrom aus dem Wärmetauscher austritt (nämlich in die Brennkammer, wenn das Rohgas als äußeres Fluid verwendet wird, oder in eine Reingasleitung, wenn das Reingas als äußeres Fluid verwendet wird).In a preferred embodiment of the invention it is provided that the admixing device is arranged upstream of an outlet of the outer fluid medium from the outer heat exchanger space. In this way, the mixing of the bypass fluid flow in the residual fluid flow is still within the clean gas raw gas heat exchanger, whereby it is achieved that the two partial flows are well mixed together before the outer fluid flow exits the heat exchanger (namely in the combustion chamber, if the raw gas is used as the external fluid, or in a clean gas passage when the clean gas is used as the external fluid).
  • Um die Reingas-Austrittstemperatur der thermischen Abluftreinigungsanlage in einfacher Weise steuern oder regeln zu können, ist es günstig, wenn die Abtrennvorrichtung eine Bypassklappe zum Steuern des Eintritts des Bypass-Fluidstroms in die Bypasseinrichtung und eine Wärmetauscherklappe zum Steuern des Eintritts des Rest-Fluidstroms in den Wärmetauscher umfasst.In order to easily control or regulate the clean gas outlet temperature of the thermal exhaust air purification system, it is advantageous if the separating device has a bypass flap for controlling the entry of the bypass fluid flow into the bypass device and a heat exchanger flap for controlling the entry of the residual fluid flow in the Includes heat exchanger.
  • Vorzugsweise sind hierbei die Bypassklappe und die Wärmetauscherklappe mechanisch und/oder steuerungstechnisch (d.h. durch koordinierte Ansteuerung mittels einer Steuerungsvorrichtung der thermischen Abluftreinigungsanlage) miteinander gekoppelt.Preferably, in this case, the bypass flap and the heat exchanger flap mechanically and / or control technology (ie, by coordinated control by means of a control device of the thermal exhaust air purification system) coupled together.
  • Diese Kopplung wird beispielsweise durch eine adaptive Klappenmechanik erreicht.This coupling is achieved, for example, by an adaptive flap mechanism.
  • Die Kopplung der beiden Klappen wird vorzugsweise so durchgeführt, dass eine Öffnungsbewegung der Bypassklappe, durch welche der Eintrittsquerschnitt der Bypasseinrichtung vergrößert wird, gleichzeitig mit einer Schließbewegung der Wärmetauscherklappe erfolgt, durch welche der Eintrittsquerschnitt in den Wärmetauscher verringert wird, und umgekehrt.The coupling of the two flaps is preferably carried out so that an opening movement of the bypass flap, through which the inlet cross section of the bypass device is increased, takes place simultaneously with a closing movement of the heat exchanger flap, through which the inlet cross section is reduced in the heat exchanger, and vice versa.
  • Durch die Kopplung der Bypassklappe und der Wärmetauscherklappe lässt sich die Aufteilung des gesamten äußeren Fluidstroms auf den Bypass-Fluidstrom und den Rest-Fluidstrom vorzugsweise im Wesentlichen stufenlos durchführen, wodurch der Wirkungsgrad des Wärmetauschers und damit die Reingas-Austrittstemperatur in einfacher Weise regelbar ist.By the coupling of the bypass flap and the heat exchanger flap, the division of the entire outer fluid flow to the bypass fluid flow and the residual fluid flow can be carried out preferably substantially continuously, whereby the efficiency of the heat exchanger and thus the clean gas outlet temperature can be controlled in a simple manner.
  • Die Abtrennvorrichtung ist vorzugsweise stromaufwärts von einem Eintritt des Rest-Fluidstroms in den äußeren Wärmetauscherraum angeordnet. Hierdurch wird der äußere Fluidstrom in den Bypass-Fluidstrom und den Rest-Fluidstrom aufgeteilt, bevor der Rest-Fluidstrom in den Wärmetauscher eintritt und in diesem erwärmt oder abgekühlt wird. Bei einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen thermischen Abluftreinigungsanlage ist vorgesehen, dass der äußere Wärmetauscherraum von der Brennkammer zuzuführendem Rohgas durchströmbar ist. In diesem Fall wird das Rohgas als das äußere Fluid verwendet.The separation device is preferably arranged upstream of an inlet of the residual fluid flow in the outer heat exchanger space. As a result, the outer fluid flow is divided into the bypass fluid flow and the residual fluid flow before the residual fluid flow enters the heat exchanger and is heated or cooled therein. In a particular embodiment of the thermal exhaust air purification system according to the invention it is provided that the outer heat exchanger space can be flowed through by the raw gas zuzuführendem the combustion chamber. In this case, the raw gas is used as the external fluid.
  • Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass der äußere Wärmetauscherraum von in der Brennkammer erzeugtem Reingas durchströmbar ist. In diesem Fall wird das Reingas als das äußere Fluid verwendet.Alternatively, it can also be provided that the outer heat exchanger space can be flowed through by clean gas generated in the combustion chamber. In this case, the clean gas is used as the external fluid.
  • Die erfindungsgemäße thermische Abluftreinigungsanlage ist vorzugsweise als eine rekuperative Abluftreinigungsanlage mit einem rekuperativen Reingas-Rohgas-Wärmetauscher ausgebildet.The thermal exhaust air purification system according to the invention is preferably designed as a recuperative exhaust air purification system with a recuperative clean gas raw gas heat exchanger.
  • Da durch den bei der erfindungsgemäßen thermischen Abluftreinigungsanlage verwendeten regelbaren Wärmetauscher bei Benutzung der Bypasseinrichtung die Reingas-Austrittstemperatur bei Bedarf erhöht werden kann, ist es sinnvoll, den Betriebspunkt der thermischen Abluftreinigungsanlage nicht auf die Soll-Austrittstemperatur des Reingases, sondern auf eine etwas niedrigere Temperatur, vorzugsweise auf eine um mindestens 10°C niedrigere Temperatur, insbesondere auf eine um ungefähr 20°C niedrigere Temperatur, auszulegen.Since the clean gas outlet temperature can be increased if necessary by the controllable heat exchanger used in the thermal exhaust air cleaning system according to the invention when using the bypass device, it is useful, the operating point of the thermal exhaust air purification system not to the target outlet temperature of the clean gas, but to a slightly lower temperature, preferably to a lower by at least 10 ° C lower temperature, in particular to a lower by about 20 ° C temperature to interpret.
  • Während des Betriebs der thermischen Abluftreinigungsanlage kann dann durch Regeln des Wärmetauschers mittels der Bypassklappe und der Wärmetauscherklappe die tatsächlich benötigte Reingas-Austrittstemperatur TA eingeregelt werden.During operation of the thermal exhaust air purification system can then be regulated by regulating the heat exchanger by means of the bypass flap and the heat exchanger flap actually required clean gas outlet temperature T A.
  • In Phasen kleinerer Wärmeabnahme durch der thermischen Abluftreinigungsanlage nachgeschaltete Wärmetauscher, beispielsweise in Produktionspausen, kann dann auf die niedrigstmögliche Reingas-Austrittstemperatur des Betriebspunktes geregelt werden, um Energie zu sparen.In phases of smaller heat loss through the thermal exhaust air purification system downstream heat exchanger, for example, in production breaks, can then be controlled to the lowest possible clean gas outlet temperature of the operating point to save energy.
  • In allen Regelstellungen des Wärmetauschers bleibt die volle Verweilzeit der Abluft in dem Reaktionsraum erhalten.In all control positions of the heat exchanger, the full residence time of the exhaust air is retained in the reaction space.
  • Bei der erfindungsgemäßen thermischen Abluftreinigungsanlage ist die Reingas-Austrittstemperatur ohne Verwendung einer Heißgas-Bypassklappe regelbar.In the thermal exhaust air purification system according to the invention, the clean gas outlet temperature can be regulated without the use of a hot gas bypass flap.
  • Deshalb kann auch eine solche Heißgas-Bypassklappe, durch welche heißes Reingas aus der Brennkammer direkt zum Reingasaustritt der Abluftreinigungsanlage gelangt, entfallen.Therefore, even such a hot gas bypass valve, through which hot clean gas from the combustion chamber passes directly to the clean gas outlet of the exhaust air purification system, omitted.
  • Um erforderlichenfalls die Reingas-Austrittstemperatur der thermischen Abluftreinigungsanlage weiter steigern zu können, kann aber auch eine erfindungsgemäße thermische Abluftreinigungsanlage mit einer solchen Heißgas-Bypassklappe zusätzlich zu der Bypasseinrichtung versehen sein.In order to further increase the clean gas outlet temperature of the thermal exhaust air purification system, if necessary, but also a thermal exhaust air cleaning system according to the invention may be provided with such a hot gas bypass door in addition to the bypass device.
  • Die Verweilzeit der zu reinigenden Abluft in der Brennkammer und einer auf die Brennkammer folgenden Reaktionskammer oder einem auf die Brennkammer folgenden Reingaskanal bleibt unabhängig von der Regelstellung der Bypasseinrichtung stets gleich.The residence time of the exhaust air to be cleaned in the combustion chamber and a reaction chamber following the combustion chamber or a clean gas channel following the combustion chamber always remains the same regardless of the control setting of the bypass device.
  • Der Primärenergiebedarf der thermischen Abluftreinigungsanlage im Pausenbetrieb wird deutlich reduziert.The primary energy demand of the thermal exhaust air purification system during break time is significantly reduced.
  • Insbesondere durch die konzentrische Anordnung der Bypasseinrichtung um den Wärmetauscher und durch die Vergleichmäßigung des Bypass-Fluidstroms durch die Bypasseinrichtung mittels der Drosselelemente wird eine gleichmäßige Zumischung des Bypass-Fluidstroms zu dem Rest-Fluidstrom im Wärmetauscher erreicht.In particular, the concentric arrangement of the bypass device around the heat exchanger and the equalization of the bypass fluid flow through the bypass device by means of the throttle elements, a uniform mixing of the bypass fluid flow is achieved to the residual fluid flow in the heat exchanger.
  • Hierdurch wird der bestmögliche Wirkungsgrad des Wärmetauschers sowie eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der thermischen Abluft-Reinigungsanlage erzielt, was für eine Erhöhung der Lebensdauer der Abluftreinigungsanlage besonders wichtig ist.As a result, the best possible efficiency of the heat exchanger and a uniform temperature distribution in the thermal exhaust air cleaning system is achieved, which is particularly important for increasing the life of the exhaust air purification system.
  • Wenn das Rohgas den äußeren Fluidstrom bildet, welcher in den Bypass-Fluidstrom und den Rest-Fluidstrom aufgeteilt wird, so werden diese beiden Teilströme vor dem Eintreten des Rohgases in den Brenner homogen miteinander vermischt, wodurch eine stabile Reinigungsleistung der Abluftreinigungsanlage erzielt wird.When the raw gas forms the outer fluid flow which is divided into the bypass fluid flow and the residual fluid flow, these two partial flows are homogeneously mixed with each other before entering the raw gas into the burner, whereby a stable cleaning performance of the exhaust air purification system is achieved.
  • Die gleichmäßige Zumischung des Bypass-Fluidstroms über einen erheblichen Anteil des Umfangs, vorzugsweise über den gesamten Umfang, des Rest-Fluidstroms reduziert die durch Temperaturgradienten verursachten thermischen Spannungen auf ein Minimalmaß.The uniform admixture of the bypass fluid flow over a substantial proportion of the circumference, preferably over the entire circumference, of the residual fluid flow reduces the thermal stresses caused by temperature gradients to a minimum.
  • Wenn die thermische Abluftreinigungsanlage so ausgelegt wird, dass die Auslegungstemperatur im Betriebspunkt der thermischen Abluftreinigungsanlage niedriger ist als die Soll-Austrittstemperatur des Reingases, kann mittels des regelbaren Wärmetauschers die tatsächliche Reingas-Austrittstemperatur im Betrieb der thermischen Abluftreinigungsanlage sowohl auf eine Temperatur oberhalb der Soll-Austrittstemperatur als auch auf eine Temperatur unterhalb der Soll-Austrittstemperatur eingeregelt werden.If the thermal exhaust air purification system is designed so that the design temperature at the operating point of the thermal exhaust air purification system is lower than the target outlet temperature of the clean gas, by means of the variable heat exchanger, the actual clean gas outlet temperature during operation of the thermal exhaust air purification system both to a temperature above the target outlet temperature as well as adjusted to a temperature below the target outlet temperature.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of exemplary embodiments.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1
    ein schematisches Blockschaltbild einer thermischen Abluftreinigungsanlage mit einem regelbaren Reingas-Rohgas-Wärmetauscher, bei welchem ein Bypass-Fluidstrom des Rohgases vor dem Eintritt in den Wärmetauscher von einem Rest-Fluidstrom des Rohgases abtrennbar ist und der Bypass-Fluidstrom dem Rest-Fluidstrom vor dem Austritt aus dem Wärmetauscher wieder zumischbar ist;
    Fig. 2
    einen schematischen Längsschnitt durch eine Brennkammer, einen die Brennkammer umgebenden Reingas-Rohgas-Wärmetauscher und eine Bypass-Einrichtung mit Abtrennvorrichtung und Zumischvorrichtung der thermischen Abluftreinigungsanlage aus Fig. 1;
    Fig. 3
    einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Brennkammer, eines die Brennkammer umgebenden Reingas-Rohgas-Wärmetauschers und einer Bypasseinrichtung mit Abtrennvorrichtung und Zumischvorrichtung;
    Fig. 4
    eine vergrößerte Darstellung des Bereichs I aus Fig. 3;
    Fig. 5
    eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II aus Fig. 3;
    Fig. 6
    eine schematische Draufsicht von oben auf die thermische Abluftreinigungsanlage aus Fig. 3 im Bereich eines Rohgaseintritts in den Wärmetauscher und eines Rohgaseintritts in die Bypasseinrichtung, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 6 in Fig. 3;
    Fig. 7
    einen schematischen Querschnitt durch die thermische Abluftreinigungsanlage aus Fig. 3, längs der Linie 7-7 in Fig. 3;
    Fig. 8
    eine schematische Darstellung eines mehrlagigen Wärmetauscherrohrbündels des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers der thermischen Abluftreinigungsanlage aus Fig. 3;
    Fig. 9
    einen schematischen Querschnitt durch die thermische Abluftreinigungsanlage aus Fig. 3, längs der Linie 9-9 in Fig. 3;
    Fig. 10
    eine schematische Ansicht eines ringförmigen Drosselelements in der Bypasseinrichtung der thermischen Abluftreinigungsanlage aus Fig. 3;
    Fig. 11
    eine schematische Draufsicht von oben auf eine Abtrennvorrichtung der Bypasseinrichtung der thermischen Abluftreinigungsanlage aus Fig. 3;
    Fig. 12
    eine schematische Vorderansicht der Abtrennvorrichtung aus Fig. 11, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 12 in Fig. 11;
    Fig. 13
    eine schematische Draufsicht auf eine Antriebsvorrichtung der Abtrennvorrichtung aus den Fig. 11 und 12;
    Fig. 14
    eine schematische Seitenansicht der Antriebsvorrichtung für die Abtrennvorrichtung, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 14 in Fig. 13; und
    Fig. 15
    ein schematisches Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage mit einem regelbaren Reingas-Rohgas-Wärmetauscher, wobei ein Bypass-Fluidstrom des Reingases von einem Rest-Fluidstrom des Reingases vor dem Eintritt des Reingases in den Reingas-Rohgas-Wärmetauscher abtrennbar und der Bypass-Fluidstrom des Reingases dem Rest-Fluidstrom des Reingases vor dem Austritt aus dem Reingas-Rohgas-Wärmetauscher wieder zumischbar ist.
    In the drawings show:
    Fig. 1
    a schematic block diagram of a thermal exhaust air purification system with a controllable clean gas raw gas heat exchanger in which a bypass fluid stream of the raw gas before entering the heat exchanger from a residual fluid stream of the raw gas is separated and the bypass fluid flow to the residual fluid flow before exiting is remixable from the heat exchanger;
    Fig. 2
    a schematic longitudinal section through a combustion chamber, surrounding the combustion chamber clean gas raw gas heat exchanger and a bypass device with separator and Zumischvorrichtung the thermal exhaust air purification system Fig. 1 ;
    Fig. 3
    a schematic longitudinal section through a second embodiment of a combustion chamber, surrounding the combustion chamber clean gas raw gas heat exchanger and a bypass device with separation device and admixing device;
    Fig. 4
    an enlarged view of the area I from Fig. 3 ;
    Fig. 5
    an enlarged view of the area II from Fig. 3 ;
    Fig. 6
    a schematic plan view from the top of the thermal exhaust air purification system Fig. 3 in the region of a raw gas inlet into the heat exchanger and a raw gas inlet into the bypass device, with the viewing direction in the direction of arrow 6 in FIG Fig. 3 ;
    Fig. 7
    a schematic cross section through the thermal exhaust air purification system Fig. 3 , along the line 7-7 in Fig. 3 ;
    Fig. 8
    a schematic representation of a multi-layer heat exchanger tube bundle of pure gas raw gas heat exchanger of the thermal exhaust air purification system Fig. 3 ;
    Fig. 9
    a schematic cross section through the thermal exhaust air purification system Fig. 3 , along the line 9-9 in Fig. 3 ;
    Fig. 10
    a schematic view of an annular throttle element in the bypass device of the thermal exhaust air purification system Fig. 3 ;
    Fig. 11
    a schematic plan view from above on a separation device of the bypass device of the thermal exhaust air purification system Fig. 3 ;
    Fig. 12
    a schematic front view of the separating device Fig. 11 , looking in the direction of arrow 12 in Fig. 11 ;
    Fig. 13
    a schematic plan view of a drive device of the separating device of the FIGS. 11 and 12 ;
    Fig. 14
    a schematic side view of the drive device for the separating device, with the viewing direction in the direction of arrow 14 in Fig. 13 ; and
    Fig. 15
    a schematic block diagram of a third embodiment of a thermal exhaust air purification system with a controllable clean gas raw gas heat exchanger, wherein a bypass fluid stream of the clean gas from a residual fluid stream of the clean gas before the entry of pure gas in the clean gas raw gas heat exchanger separable and the bypass fluid flow of the clean gas to the residual fluid stream of the clean gas before emerging from the clean gas raw gas heat exchanger is again immiscible.
  • Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or functionally equivalent elements are denoted by the same reference numerals in all figures.
  • Eine in den Fig. 1 und 2 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete thermische Abluftreinigungsanlage umfasst, wie aus der schematischen Prinzipdarstellung von Fig. 1 zu ersehen ist, eine Brennkammer 102, an deren Brennkammereintritt ein Brenner 104 angeordnet ist, dem über eine Brennstoffleitung 106 mit einem Brennstoffventil 108 ein geeigneter Brennstoff, beispielsweise Erdgas, und über eine Kühlluftleitung 110 mit einem Kühlluftventil 112 Kühlluft für eine Zündelektrode, ein Schauglas und eine Flammenüberwachung zuführbar ist.One in the Fig. 1 and 2 illustrated, as a whole designated 100 thermal exhaust air purification system comprises, as shown in the schematic diagram of Fig. 1 can be seen, a combustion chamber 102, at the combustion chamber inlet a burner 104 is arranged, via a fuel line 106 with a fuel valve 108, a suitable fuel, such as natural gas, and a cooling air line 110 with a cooling air valve 112 cooling air for an ignition electrode, a sight glass and a flame monitoring can be fed.
  • Die zu reinigende Abluft ist ein Gasgemisch, das oxidierbare Bestandteile, beispielsweise flüchtige organische Verbindungen, enthält.The exhaust air to be cleaned is a gas mixture containing oxidizable components, such as volatile organic compounds.
  • Die oxidierbaren Bestandteile der Abluft werden in der Brennkammer 102, zusammen mit dem zugegebenen Brennstoff, oxidiert und damit unschädlich gemacht.The oxidizable components of the exhaust air are oxidized in the combustion chamber 102, together with the added fuel, and thus made harmless.
  • Das der Brennkammer 102 zugeführte Gasgemisch, welches die brennbaren Bestandteile enthält, wird im Folgenden als Rohgas bezeichnet.The gas mixture supplied to the combustion chamber 102, which contains the combustible components, is referred to below as raw gas.
  • Das in der Brennkammer 102 durch Oxidation der oxidierbaren Bestandteile des Rohgases erzeugte Gasgemisch wird im Folgenden als Reingas bezeichnet.The gas mixture produced in the combustion chamber 102 by oxidation of the oxidizable components of the raw gas is referred to below as clean gas.
  • Das Rohgas stammt aus einer in Fig. 1 rein schematisch dargestellten und mit 114 bezeichneten Rohgasquelle.The raw gas comes from a in Fig. 1 purely schematically illustrated and designated 114 raw gas source.
  • Der aus der Rohgasquelle 114 der thermischen Abluftreinigungsanlage 100 zugeführte Rohgasvolumenstrom beträgt vorzugsweise mindestens 1.000 Nm3/h (1 Nm3 = 1 Normkubikmeter), insbesondere mindestens 10.000 Nm3/h.The raw gas volume flow supplied from the raw gas source 114 of the thermal exhaust air purification system 100 is preferably at least 1,000 Nm 3 / h (1 Nm 3 = 1 standard cubic meter), in particular at least 10,000 Nm 3 / h.
  • Das Rohgas aus der Rohgasquelle 114 wird einem Rohgaseintritt 116 der thermischen Abluftreinigungsanlage 100 über eine Rohgaszuführleitung 118 zugeführt, in welcher ein Rohgasgebläse 120 angeordnet ist, welches das Rohgas von der Rohgasquelle 114 zu der Brennkammer 102 fördert.The raw gas from the raw gas source 114 is supplied to a raw gas inlet 116 of the thermal exhaust air purification system 100 via a Rohgaszuführleitung 118, in which a Rohgasgebläse 120 is arranged, which promotes the raw gas from the Rohgasquelle 114 to the combustion chamber 102.
  • Ferner kann die Rohgaszuführleitung 118 mit einem Differenzdruckmesser 122 versehen sein, mittels welchem der Differenzdruck Δp zwischen der Druckseite und der Saugseite des Rohgasgebläses 120 ermittelbar ist.Furthermore, the Rohgaszuführleitung 118 may be provided with a differential pressure gauge 122, by means of which the differential pressure Ap between the pressure side and the suction side of the Rohgasgebläses 120 can be determined.
  • Stromabwärts von dem Rohgaseintritt 116 in die thermische Abluftreinigungsanlage 100 ist eine Abtrennvorrichtung 124 einer Bypasseinrichtung 126 angeordnet, mittels welcher ein Teil des Rohgasstroms als Bypass-Fluidstrom von einem Rest-Fluidstrom des Rohgases abtrennbar und durch eine Bypass-Eintrittsöffnung 128 einem Bypasskanal 130 der Bypasseinrichtung 126 zuführbar ist.Downstream of the raw gas inlet 116 into the thermal exhaust air purification system 100 is a separation device 124 of a bypass device 126 arranged, by means of which a part of the crude gas stream as a bypass fluid stream of a residual fluid stream of the raw gas can be separated and fed through a bypass inlet opening 128 a bypass channel 130 of the bypass device 126.
  • Der Rest-Fluidstrom tritt durch einen Rohgaseintritt 132 in die Sekundärseite eines rekuperativen Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 ein, der primärseitig von dem aus der Brennkammer entweichenden Reingas durchströmt wird.The residual fluid flow enters through a raw gas inlet 132 into the secondary side of a recuperative clean gas raw gas heat exchanger 134, which is flowed through on the primary side by the clean gas escaping from the combustion chamber.
  • Der Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 umfasst, wie später noch näher erläutert wird, ein Wärmetauscherrohr-Bündel 136 aus einer Vielzahl von Wärmetauscherrohren 138, deren Innenräume gemeinsam einen von dem Reingas durchströmbaren inneren Wärmetauscherraum 140 bilden, während der von einem Wärmetauschergehäuse 142 begrenzte Außenraum der Wärmetauscherrohre 138 einen von dem Rohgas durchströmbaren äußeren Wärmetauscherraum 144 bildet.The pure gas raw gas heat exchanger 134 comprises, as will be explained in more detail later, a heat exchanger tube bundle 136 of a plurality of heat exchanger tubes 138, the interiors together form a permeable by the clean gas inner heat exchanger chamber 140, while limited by a heat exchanger housing 142 outside the Heat exchanger tubes 138 forms a flowing through of the raw gas outer heat exchanger chamber 144.
  • Da das Rohgas bei dieser Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 den äußeren Wärmetauscherraum 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 durchströmt, dient das Rohgas bei dieser Ausführungsform als äußeres fluides Medium.Since the raw gas in this embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 flows through the outer heat exchanger chamber 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134, the raw gas is used in this embodiment as an outer fluid medium.
  • Das Reingas, welches bei dieser Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 den inneren Wärmetauscherraum 140 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 durchströmt, dient bei dieser Ausführungsform als inneres fluides Medium.The clean gas, which in this embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 flows through the inner heat exchanger chamber 140 of the clean gas raw gas heat exchanger 134, serves in this embodiment as an inner fluid medium.
  • An einer zwischen dem Rohgaseintritt 132 und einem Rohgasaustritt 146 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 liegenden Stelle ist eine Zumischvorrichtung 148 der Bypasseinrichtung 126 angeordnet, mittels welcher der Bypass-Fluidstrom des Rohgases wieder in den Rest-Fluidstrom des Rohgases zumischbar ist, nachdem der Rest-Fluidstrom des Rohgases einen zwischen der Abtrennvorrichtung 124 und der Zumischvorrichtung 148 liegenden Abschnitt 150 des äußeren Wärmetauscherraums 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 passiert hat.An admixing device 148 of the bypass device 126 is arranged at a location between the raw gas inlet 132 and a raw gas outlet 146 of the clean gas raw gas heat exchanger 134, by means of which the bypass fluid flow of the raw gas can be mixed again into the residual fluid flow of the raw gas after the remainder -Fluidstrom of the raw gas one between the separating device 124 and the admixing 148 lying portion 150 of the outer heat exchanger chamber 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 has passed.
  • Die Zumischvorrichtung 148 ist derart ausgebildet, dass die Zumischung des Bypass-Fluidstroms in den Rest-Fluidstrom über einen erheblichen Teil des Umfangs des Rest-Fluidstroms, vorzugsweise über den gesamten Umfang des Rest-Fluidstroms hinweg, erfolgt, wodurch eine sehr gute Vermischung der beiden Teilströme (Bypass-Fluidstrom und Rest-Fluidstrom) zu einem vereinten Gesamt-Rohgasstrom noch innerhalb des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 erfolgt.The admixing device 148 is designed such that the mixing of the bypass fluid flow into the residual fluid flow takes place over a considerable part of the circumference of the residual fluid flow, preferably over the entire circumference of the residual fluid flow, whereby a very good mixing of the two Partial flows (bypass fluid flow and residual fluid flow) to a combined total raw gas flow still within the clean gas raw gas heat exchanger 134 takes place.
  • Bei Erreichen der Zumischvorrichtung 148 weist der Rest-Fluidstrom eine höhere Temperatur auf als der Bypass-Fluidstrom, da der Rest-Fluidstrom in dem Abschnitt 150 des äußeren Wärmetauscherraums 144 bereits durch Wärmeübertragung aus dem den inneren Wärmetauscherraum 140 durchströmenden Reingas erwärmt worden ist.Upon reaching the admixing device 148, the residual fluid flow has a higher temperature than the bypass fluid flow, since the residual fluid flow in the section 150 of the outer heat exchanger chamber 144 has already been heated by heat transfer from the clean gas flowing through the inner heat exchanger chamber 140.
  • Durch die gleichmäßige Zumischung mittels der Zumischvorrichtung 148 wird jedoch erreicht, dass aus dem Bypass-Fluidstrom und dem Rest-Fluidstrom des Rohgases ein vereinigter Gesamt-Rohgasstrom entsteht, welcher eine im Wesentlichen homogene Temperaturverteilung aufweist, so dass die Begrenzungswände des stromabwärts von der Zumischvorrichtung 148 liegenden und sich bis zum Rohgasaustritt 146 erstreckenden Endabschnitts 152 des äußeren Wärmetauscherraums 144 alle mit Rohgas ohne große Temperaturgradienten beaufschlagt werden.By the uniform admixture by means of the admixing device 148, however, it is achieved that from the bypass fluid stream and the residual fluid stream of the raw gas, a combined total raw gas stream is formed, which has a substantially homogeneous temperature distribution, so that the boundary walls of the downstream of the admixing 148th lying and up to the raw gas outlet 146 extending end portion 152 of the outer heat exchanger chamber 144 are all acted upon by raw gas without large temperature gradient.
  • In Fig. 1 ist der Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 rein schematisch so dargestellt, als ob der äußere Wärmetauscherraum 144 in den inneren Wärmetauscherraum 140 eingebettet sei; diese Art der Darstellung wurde aber lediglich deshalb gewählt, weil sich so die Bypasseinrichtung 126 einfacher darstellen lässt. Tatsächlich ist der innere Wärmetauscherraum 140 in den denselben umgebenden äußeren Wärmetauscherraum 144 eingebettet.In Fig. 1 the clean gas raw gas heat exchanger 134 is shown purely schematically as if the outer heat exchanger chamber 144 is embedded in the inner heat exchanger chamber 140; However, this type of presentation was chosen only because so the bypass device 126 easier let represent. In fact, the inner heat exchanger space 140 is embedded in the same surrounding outer heat exchanger space 144.
  • Der Rohgasaustritt 146 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 ist mit einem Rohgaseintritt 154 des Brenners 104 verbunden, durch welchen das Rohgas in die Brennkammer 102 eintritt.The raw gas outlet 146 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 is connected to a raw gas inlet 154 of the burner 104, through which the raw gas enters the combustion chamber 102.
  • Die thermische Abluftreinigungsanlage 100 kann mit einem Differenzdruckmesser 156 versehen sein, mittels welchem der Differenzdruck Δp zwischen der Brennkammer 102 einerseits und dem Rohgasaustritt 146 aus dem Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 oder dem Rohgaseintritt 154 in den Brenner 104 andererseits ermittelbar ist.The thermal exhaust air purification system 100 may be provided with a differential pressure gauge 156, by means of which the differential pressure Ap between the combustion chamber 102 on the one hand and the Rohgasaustritt 146 from the clean gas raw gas heat exchanger 134 or the Rohgaseintritt 154 in the burner 104 on the other hand can be determined.
  • An einen Reingasaustritt 158 der Brennkammer 102 ist ein Reingaseintritt 160 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 angeschlossen, über welchen das Reingas, das in der Brennkammer 102 erzeugt worden ist, in den inneren Wärmetauscherraum 140 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 eintritt.To a clean gas outlet 158 of the combustion chamber 102, a clean gas inlet 160 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 is connected, via which the clean gas which has been produced in the combustion chamber 102 enters the inner heat exchanger space 140 of the clean gas raw gas heat exchanger 134.
  • An einen Reingasaustritt 162 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 ist eine Reingasleitung 164 angeschlossen, welche bis zu einem (nicht dargestellten) Abluftkamin führt, über welchen das Reingas in die Umgebung abgegeben wird.To a clean gas outlet 162 of the clean gas raw gas heat exchanger 134, a clean gas line 164 is connected, which leads up to a (not shown) exhaust stack through which the clean gas is discharged into the environment.
  • Die Reingasleitung 164 kann dabei durch einen oder mehrere nachgeschaltete Wärmetauscher, die primärseitig von dem Reingas durchströmt werden, geführt werden.The clean gas line 164 can be guided by one or more downstream heat exchangers, which are flowed through by the clean gas on the primary side.
  • Solche dem Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 nachgeschaltete weitere Wärmetauscher können dazu benutzt werden, ein fluides Medium zu erwärmen oder aus einem flüssigen Medium einen Dampf zu erzeugen.Such downstream of the clean gas raw gas heat exchanger 134 further heat exchangers can be used to heat a fluid medium or to generate a vapor from a liquid medium.
  • Insbesondere können solche nachgeschaltete Wärmetauscher zur Dampferzeugung, Thermalölbeheizung, Heißwasser- oder Warmwassererzeugung oder zur Umluft- oder Frischluftbeheizung genutzt werden.In particular, such downstream heat exchangers can be used for steam generation, thermal oil heating, hot water or hot water production or for circulating air or fresh air heating.
  • Die thermische Abluftreinigungsanlage 100 kann einen Differenzdruckmesser 166 umfassen, mittels welchem eine Druckdifferenz Δp zwischen der Reingasleitung 164 und dem Rohgaseintritt 116 in die thermische Abluftreinigungsanlage 100 ermittelbar ist.The thermal exhaust air purification system 100 may include a differential pressure gauge 166, by means of which a pressure difference .DELTA.p between the clean gas line 164 and the Rohgaseintritt 116 can be determined in the thermal exhaust air purification system 100.
  • Von einer Reaktionskammer oder einem Reingaskanal 168, welcher den Reingaseintritt 160 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 mit dem Reingasaustritt 158 der Brennkammer 102 verbindet, kann eine Bypassleitung 170 abzweigen, welche stromabwärts von dem Reingasaustritt 162 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 in die Reingasleitung 164 mündet.From a reaction chamber or a clean gas duct 168 which connects the clean gas inlet 160 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 with the clean gas outlet 158 of the combustion chamber 102, a bypass line 170 can branch off downstream of the clean gas outlet 162 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 into the clean gas line 164 opens.
  • Durch diese heißseitige Bypassleitung 170 kann dem Abluftkamin bzw. den nachgeschalteten Wärmetauschern zumindest ein Teil des Reingases aus der Brennkammer 102 unter Umgehung des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 direkt zugeführt werden, insbesondere dann, wenn der Wärmebedarf an einem der nachgeschalteten Wärmetauscher besonders hoch ist.By means of this hot-side bypass line 170, at least part of the clean gas from the combustion chamber 102 can be fed directly to the exhaust gas chimney or the downstream heat exchangers, bypassing the clean gas raw gas heat exchanger 134, in particular if the heat requirement at one of the downstream heat exchangers is particularly high.
  • Der Bypass-Strom durch die heißseitige Bypassleitung 170 ist mittels einer in der Bypassleitung 170 angeordneten Bypassklappe 172 steuer- oder regelbar.The bypass current through the hot-side bypass line 170 can be controlled or regulated by means of a bypass flap 172 arranged in the bypass line 170.
  • Die Brennkammer 102 und der damit verbundene Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 der thermischen Abluftreinigungsanlage 100 mit der Bypasseinrichtung 126 aus Fig. 1 sind in Fig. 2 im Einzelnen dargestellt.The combustion chamber 102 and the associated clean gas raw gas heat exchanger 134 of the thermal exhaust air purification system 100 with the bypass device 126 from Fig. 1 are in Fig. 2 shown in detail.
  • Aus Fig. 2 ist zu ersehen, dass die Brennkammer 102 im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, sich längs einer mittigen Längsachse 174 von einer brennerseitigen Stirnseite 176 bis zu einer dem Brenner 104 abgewandten Stirnseite 178 erstreckt und von einer hohlzylindrischen Brennkammerwand 180 begrenzt ist.Out Fig. 2 It can be seen that the combustion chamber 102 is formed substantially cylindrical, along a central longitudinal axis 174 from a burner-side end face 176 facing away from the burner 104 a End face 178 extends and is bounded by a hollow cylindrical combustion chamber wall 180.
  • Die Brennkammer 104 ist von dem bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 umgeben, welcher an seiner der Brennkammer 104 abgewandten radialen Außenseite durch ein zylindrisches Wärmetauscher-Außengehäuse 182 und an seiner der Brennkammer 102 zugewandten radialen Innenseite durch ein ebenfalls im Wesentlichen zylindrisches Wärmetauscher-Innengehäuse 184 begrenzt ist.The combustion chamber 104 is surrounded by the in this embodiment substantially hollow cylindrical clean gas raw gas heat exchanger 134, which on its combustion chamber 104 facing away from the radial outer side by a cylindrical outer heat exchanger housing 182 and at its combustion chamber 102 facing radially inside by a likewise in Substantially cylindrical heat exchanger inner housing 184 is limited.
  • Das Wärmetauscher-Außengehäuse 182 und das Wärmetauscher-Innengehäuse 184 bilden gemeinsam das Wärmetauschergehäuse 142, welches den äußeren Wärmetauscherraum 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 begrenzt.The heat exchanger outer housing 182 and the heat exchanger inner housing 184 together form the heat exchanger housing 142, which limits the outer heat exchanger chamber 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134.
  • Das Wärmetauscher-Innengehäuse 184 stützt sich über Stützringe 186 an der Brennkammerwand 180 ab.The heat exchanger inner housing 184 is supported on the combustion chamber wall 180 via support rings 186.
  • Durch den Zwischenraum zwischen der Brennkammerwand 180 und dem Wärmetauscher-Innengehäuse 184 ist der Reingaskanal 168 gebildet, welcher die dem Brenner abgewandte Stirnseite 178 der Brennkammer 102 mit dem benachbart zur brennerseitigen Stirnseite 176 der Brennkammer 102 angeordneten Reingaseintritt 160 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 verbindet.By the intermediate space between the combustion chamber wall 180 and the heat exchanger inner housing 184 of the clean gas duct 168 is formed, which connects the burner facing away from the end face 178 of the combustion chamber 102 with the adjacent to the burner side end face 176 of the combustion chamber 102 clean gas inlet 160 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 connects ,
  • Im Zwischenraum zwischen dem Wärmetauscher-Innengehäuse 184 und dem Wärmetauscher-Außengehäuse 182 ist das Wärmetauscherrohr-Bündel 136 aus der Vielzahl von Wärmetauscherrohren 138 angeordnet.In the space between the heat exchanger inner housing 184 and the heat exchanger outer housing 182, the heat exchanger tube bundle 136 of the plurality of heat exchanger tubes 138 is arranged.
  • Die Wärmetauscherrohre 138 verlaufen alle im Wesentlichen parallel zur Längsachse 174 und bilden eine oder mehrere, beispielsweise zwei, zylindrische Wärmetauscherrohrlagen 188, in denen die Wärmetauscherrohre 138 jeweils mit gleichem radialen Abstand von der Längsachse 174 und längs des Umfangs im Wesentlichen äquidistant verteilt angeordnet sind.The heat exchanger tubes 138 all extend substantially parallel to the longitudinal axis 174 and form one or more, for example two, cylindrical heat exchanger tube layers 188, in which the heat exchanger tubes 138 each with the same radial distance from the longitudinal axis 174 and along the circumference are arranged substantially equidistantly distributed.
  • Jedes Wärmetauscherrohr 138 ist an mehreren, in der Richtung der Längsachse 174 aufeinanderfolgenden und vorzugsweise im Wesentlichen äquidistant voneinander angeordneten Halteelementen 190 gehalten, welche beispielsweise als im Wesentlichen kreisringförmige Haltebleche 192 ausgebildet sind.Each heat exchanger tube 138 is held on a plurality of, in the direction of the longitudinal axis 174 successive and preferably substantially equidistant from each other arranged holding elements 190 which are formed, for example, as a substantially annular retaining plates 192.
  • Die Wärmetauscherrohre 138 durchsetzen Durchtrittsöffnungen in den Halteelementen und liegen mit ihren Außenseiten 194 fluiddicht an den Halteelementen 190 an, so dass im Wesentlichen kein Fluid in den außerhalb der Wärmetauscherrohre 138 liegenden Bereichen durch die Halteelemente 190 hindurchtreten kann.The heat exchanger tubes 138 penetrate passage openings in the holding elements and lie with their outer sides 194 in a fluid-tight manner on the holding elements 190, so that substantially no fluid can pass through the holding elements 190 in the regions lying outside of the heat exchanger tubes 138.
  • An ihren beiden Enden sind die Wärmetauscherrohre 138 mit jeweils einem der Halteelemente 190 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt.At its two ends, the heat exchanger tubes 138 are integrally connected to one of the holding elements 190, for example, welded.
  • In Richtung der Längsachse 174 folgen innere Halteelemente 190a mit einem kleineren Innenradius und einem kleineren Außenradius und äußere Halteelemente 190b mit einem größeren Außenradius und einem größeren Innenradius als die inneren Halteelemente 190a abwechselnd aufeinander.In the direction of the longitudinal axis 174, inner holding elements 190a with a smaller inner radius and a smaller outer radius and outer holding elements 190b with a larger outer radius and a larger inner radius than the inner holding elements 190a follow one another alternately.
  • Die inneren Halteelemente 190a weisen einen Innenradius auf, welcher im Wesentlichen dem Radius der Außenseite der Umfangswand des Wärmetauscher-Innengehäuses 184 entspricht, so dass im Wesentlichen kein Fluid zwischen dem radial inneren Rand der inneren Halteelemente 190a und dem Wärmetauscher-Innengehäuse 184 passieren kann.The inner support members 190a have an inner radius substantially equal to the radius of the outer side of the peripheral wall of the heat exchanger inner housing 184 so that substantially no fluid can pass between the radially inner edge of the inner support members 190a and the heat exchanger inner housing 184.
  • Die inneren Halteelemente 190a stützen sich mit Gleitschuhen 196 an dem Wärmetauscher-Innengehäuse 183 ab, sind aber nicht fest mit dem Wärmetauscher-Innengehäuse 184 verbunden, so dass sich die inneren Halteelemente 190a zum Ausgleich unterschiedlicher thermischer Dehnungen aufgrund von Temperaturgradienten oder aufgrund von Unterschieden in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten relativ zu dem Wärmetauscher-Innengehäuse 184 in Richtung der Längsachse 174 verschieben können.The inner support members 190a are supported by sliding shoes 196 on the heat exchanger inner housing 183, but are not firmly connected to the heat exchanger inner housing 184, so that the inner Holding members 190a to compensate for different thermal strains due to temperature gradients or due to differences in the thermal expansion coefficients relative to the heat exchanger inner housing 184 in the direction of the longitudinal axis 174 can move.
  • Der Außenradius der inneren Halteelemente 190a ist nur geringfügig größer als der Außenradius des Wärmetauscherrohr-Bündels 136, so dass zwischen dem äußeren Rand 198 der inneren Halteelemente 190a einerseits und der Innenseite des Wärmetauscher-Außengehäuses 182 andererseits ein äußerer Durchtrittsspalt 200a verbleibt, durch den ein Fluid passieren kann.The outer radius of the inner support members 190a is only slightly larger than the outer radius of the heat exchanger tube bundle 136, so that between the outer edge 198 of the inner support members 190a on the one hand and the inside of the heat exchanger outer housing 182 on the other hand, an outer passage gap 200a remains, through which a fluid can happen.
  • Der Außenradius der äußeren Halteelemente 190b entspricht im Wesentlichen dem Radius der Innenseite der Umfangswand des Wärmetauscher-Außengehäuses 182, so dass die äußeren Halteelemente 190b mit ihrem äußeren Rand an der Innenseite des Wärmetauscher-Außengehäuses 182 anliegen und im Wesentlichen kein Fluid zwischen den äußeren Halteelementen 190b und dem Wärmetauscher-Außengehäuse 182 passieren kann.The outer radius of the outer retaining elements 190b substantially corresponds to the radius of the inner side of the peripheral wall of the heat exchanger outer housing 182, so that the outer retaining elements 190b bear with their outer edge on the inside of the heat exchanger outer housing 182 and substantially no fluid between the outer retaining elements 190b and the heat exchanger outer housing 182 can pass.
  • Der Innenradius der äußeren Halteelemente 190a ist nur geringfügig kleiner als der Innenradius des Wärmetauscherrohr-Bündels 136, so dass zwischen dem inneren Rand 202 der äußeren Halteelemente 190b und dem Wärmetauscher-Innengehäuse 184 ein innerer Durchtrittsspalt 200b verbleibt, durch den ein Fluid hindurchtreten kann.The inner radius of the outer support members 190a is only slightly smaller than the inner radius of the heat exchanger tube bundle 136, so that between the inner edge 202 of the outer support members 190b and the heat exchanger inner housing 184, an inner passage gap 200b remains, through which a fluid can pass.
  • Somit bilden die inneren Halteelemente 190a und die äußeren Halteelemente 190b, die in der Radialrichtung der Längsachse 174 gegeneinander versetzt sind, eine mechanische Umlenkeinrichtung und eine labyrinthförmige Unterteilung des äußeren Wärmetauscherraums 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134, so dass in dem äußeren Wärmetauscherraum 144 ein gewundener Strömungspfad für ein fluides Medium ausgebildet ist.Thus, the inner holding members 190 a and the outer holding members 190 b, which are offset from each other in the radial direction of the longitudinal axis 174, a mechanical deflection and a labyrinth-shaped subdivision of the outer heat exchanger chamber 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134, so that in the outer heat exchanger chamber 144 a convoluted flow path is formed for a fluid medium.
  • Dieser äußere Wärmetauscherraum 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 wird im Betrieb desselben von dem vorzuwärmenden Rohgas durchströmt, welches bei dieser Ausführungsform als äußeres fluides Medium dient.This outer heat exchanger space 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 is flowed through by the same in the operation of the preheated raw gas, which serves as an outer fluid medium in this embodiment.
  • Da dem Rohgas durch die Halteelemente 190 ein gewundener Strömungspfad aufgezwungen wird, umströmt das Rohgas die Wärmetauscherrohre 138, in denen das als inneres fluides Medium dienende Reingas strömt, größtenteils quer zur Längsrichtung der Wärmetauscherrohre 138.Since the raw gas is forced by the holding members 190, a tortuous flow path, the raw gas flows around the heat exchanger tubes 138, in which the serving as an inner fluid medium clean gas flows, mostly transverse to the longitudinal direction of the heat exchanger tubes 138th
  • Da ferner die mittlere Strömungsrichtung des Reingases in den Wärmetauscherrohren 138 von der brennerseitigen Stirnseite 176 zu der dem Brenner abgewandten Stirnseite 178 gerichtet ist und die mittlere Strömungsrichtung des Rohgases längs des Strömungspfades im äußeren Wärmetauscherraum 144 im Wesentlichen antiparallel zu der Strömungsrichtung 204 des Reingases durch die Wärmetauscherrohre 138 gerichtet ist, arbeitet der Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen nach dem Kreuz-Gegenstrom-Prinzip.Since, furthermore, the mean flow direction of the clean gas in the heat exchanger tubes 138 is directed from the burner-side end face 176 to the end face 178 facing away from the burner, and the mean flow direction of the raw gas along the flow path in the outer heat exchanger chamber 144 is substantially antiparallel to the flow direction 204 of the clean gas through the heat exchanger tubes 138, the clean gas raw gas heat exchanger 134 operates in this embodiment substantially according to the cross-countercurrent principle.
  • Der Eintritt des Rohgases in den Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 erfolgt über die in radialer Richtung von dem Wärmetauscher-Außengehäuse 182 abstehende Abtrennvorrichtung 124 der Bypasseinrichtung 126, die an dem dem Brenner 104 abgewandten Ende des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 und vorzugsweise an dessen oberer Kuppe angeordnet ist.The entry of the raw gas into the clean gas raw gas heat exchanger 134 via the radially projecting from the heat exchanger outer housing 182 separating device 124 of the bypass device 126, which at the burner 104 remote from the end of the clean gas raw gas heat exchanger 134 and preferably at the upper tip is arranged.
  • Die Abtrennvorrichtung 124 umfasst einen Eintrittsschacht 206, welcher stromaufwärts mit der Rohgaszuführleitung 118 verbunden ist, stromabwärts an dem Rohgaseintritt 132 in den äußeren Wärmetauscherraum 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 mündet und mittels einer Wärmetauscherklappe 208 ganz oder teilweise verschließbar ist.The separating device 124 comprises an inlet shaft 206, which is connected upstream to the Rohgaszuführleitung 118, downstream of the raw gas inlet 132 into the outer heat exchanger chamber 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 opens and by means of a heat exchanger flap 208 is completely or partially closed.
  • Ferner umfasst die Abtrennvorrichtung 124 einen Bypassschacht 210, der stromaufwärts ebenfalls mit der Rohgaszuführleitung 118 verbunden ist, stromabwärts in den Bypasskanal 130 der Bypasseinrichtung 126 mündet und mittels einer Bypassklappe 212 ganz oder teilweise verschließbar ist.Furthermore, the separation device 124 comprises a bypass shaft 210, which is also connected to the raw gas supply line 118 upstream, downstream flows into the bypass channel 130 of the bypass device 126 and by means of a bypass flap 212 is completely or partially closed.
  • Die Bypassklappe 212 im Bypassschacht 210 und die Wärmetauscherklappe 208 im Eintrittsschacht 206 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 sind mechanisch und/oder steuerungstechnisch (d.h. mittels koordinierter Ansteuerung der Klappen durch eine Steuerungsvorrichtung der thermischen Abluftreinigungsanlage 100) derart miteinander gekoppelt, dass sie stets gegensinnig geöffnet bzw. geschlossen werden.The bypass flap 212 in the bypass shaft 210 and the heat exchanger flap 208 in the inlet shaft 206 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 are mechanically and / or control technology (ie by coordinated control of the flaps by a control device of the thermal exhaust air cleaning system 100) coupled together such that they always open in opposite directions or closed.
  • Wenn also die Bypassklappe 212 in eine Stellung gebracht wird, in welcher sie einen größeren Eintrittsquerschnitt für den Durchtritt des Rohgases durch den Bypassschacht 210 freigibt, so wird durch eine mit der Bewegung der Bypassklappe 212 gekoppelte Bewegung der Wärmetauscherklappe 208 die Wärmetauscherklappe 208 gleichzeitig in eine Stellung gebracht, in welcher sie den Eintrittsquerschnitt für den Durchtritt des Rohgases durch den Eintrittsschacht 206 entsprechend verringert, und umgekehrt.Thus, when the bypass door 212 is brought into a position in which it releases a larger inlet cross section for the passage of the raw gas through the bypass shaft 210, by a coupled with the movement of the bypass flap 212 movement of the heat exchanger flap 208, the heat exchanger flap 208 simultaneously in a position brought in which it reduces the inlet cross section for the passage of the raw gas through the entrance shaft 206, and vice versa.
  • Durch die gekoppelte Betätigung der Bypassklappe 212 und der Wärmetauscherklappe 208 kann somit der von der Rohgasquelle 114 kommende Rohgasstrom in jedem gewünschten Verhältnis in einen die Bypassklappe 212 passierenden Bypass-Fluidstrom und einen die Wärmetauscherklappe 208 passierenden Rest-Fluidstrom aufgeteilt werden.By the coupled operation of the bypass flap 212 and the heat exchanger flap 208 thus coming from the raw gas source 114 raw gas stream can be divided in any desired ratio in a bypass flap 212 passing bypass fluid flow and the heat exchanger flap 208 passing residual fluid flow.
  • Vorzugsweise ist dabei der Volumenanteil des Bypass-Fluidstroms (gemessen in Normkubikmetern) an dem gesamten zugeführten Rohgasstrom, insbesondere im Wesentlichen stufenlos, zumindest in einem Bereich von ungefähr 20 % bis 80 % steuer- oder regelbar.Preferably, the volume fraction of the bypass fluid flow (measured in standard cubic meters) in the total supplied raw gas stream, in particular substantially continuously, at least in a range of about 20% to 80% controllable or regulated.
  • Der Bypasskanal 130 ist bei dieser Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und umgibt einen Abschnitt des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 ringförmig. Der Bypasskanal 130 ist an seiner dem Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 zugewandten radialen Innenseite durch das Wärmetauscher-Außengehäuse 182 und an seiner dem Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 abgewandten radialen Außenseite durch ein zylindrisches Bypass-Außengehäuse 214 begrenzt.The bypass channel 130 is formed in this embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 is substantially hollow cylindrical and surrounds a portion of the clean gas raw gas heat exchanger 134 annular. The bypass channel 130 is bounded on its radial inner side facing the clean gas raw gas heat exchanger 134 by the outer heat exchanger housing 182 and on its radial outer side facing away from the clean gas raw gas heat exchanger 134 by a cylindrical bypass outer housing 214.
  • Der Bypasskanal 130 erstreckt sich entlang der Längsachse 174 von dem Bypassschacht 210, wo der Bypass-Fluidstrom in den Bypasskanal 130 einmündet, über einen Teil der Länge des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134, vorzugsweise über mindestens ein Drittel der Länge des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134, bis zu der Zumischvorrichtung 148 der Bypasseinrichtung 126, in welcher der Bypass-Fluidstrom dem Rest-Fluidstrom im äußeren Wärmetauscherraum 144 wieder zugemischt wird.The bypass channel 130 extends along the longitudinal axis 174 of the bypass shaft 210, where the bypass fluid flow into the bypass channel 130, over a portion of the length of the clean gas raw gas heat exchanger 134, preferably over at least one third of the length of the clean gas raw gas Heat exchanger 134, up to the admixing device 148 of the bypass device 126, in which the bypass fluid flow is remixed to the residual fluid flow in the outer heat exchanger chamber 144.
  • Die Zumischvorrichtung 148 umfasst eine Bypasskanal-Endwand 216, welche den hohlzylindrischen Bypasskanal 130 stirnseitig abschließt, und einen ringförmigen Durchtrittsspalt 218 in dem Wärmetauscher-Außengehäuse 182, durch welchen der Bypass-Fluidstrom aus dem hohlzylindrischen Bypasskanal 130 in den ebenfalls hohlzylindrischen äußeren Wärmetauscherraum 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 eintreten kann.The admixing device 148 comprises a bypass duct end wall 216, which closes off the hollow cylindrical bypass duct 130 at the end, and an annular passage gap 218 in the heat exchanger outer housing 182, through which the bypass fluid flow from the hollow cylindrical bypass duct 130 into the also hollow cylindrical outer heat exchanger chamber 144 of the clean gas Crude gas heat exchanger 134 may occur.
  • Der Durchtrittsspalt 218 bildet somit eine Zumischstelle 220, die sich über den gesamten Umfang des äußeren Wärmetauscherraums 144 und somit über den gesamten Umfang des Strömungsweges des den äußeren Wärmetauscherraum 144 durchströmenden Rest-Fluidstroms hinweg erstreckt.The passage gap 218 thus forms an admixing point 220 which extends over the entire circumference of the outer heat exchanger space 144 and thus over the entire circumference of the flow path of the residual fluid flow flowing through the outer heat exchanger space 144.
  • Um die Verteilung des Bypass-Fluidstroms durch den Bypasskanal 130, der ja nur an der Oberseite des Bypasskanals 130 durch den Bypassschacht 210 in den Bypasskanal 130 eintritt, über den gesamten Umfang des hohlzylindrischen Bypasskanals 130 hinweg möglichst zu vergleichmäßigen, sind in dem Bypasskanal 130 zwischen der Abtrennvorrichtung 124 und der Zumischvorrichtung 148 ein oder mehrere Drosselelemente 222 vorgesehen, welche jeweils als eine Strömungsbarriere mit längs des Umfangs des Drosselelements 222, vorzugsweise im Wesentlichen äquidistant, verteilten Durchtrittsöffnungen 224 für den Durchtritt des Bypass-Fluidstroms durch das Drosselelement 222 ausgebildet sind.In order to even out as much as possible the distribution of the bypass fluid flow through the bypass channel 130, which only enters the bypass channel 130 at the top of the bypass channel 130 through the bypass shaft 210 over the entire circumference of the hollow cylindrical bypass channel 130, are in the Bypass passage 130 between the separating device 124 and the admixing device 148 one or more throttle elements 222 are provided, which in each case as a flow barrier with along the circumference of the throttle element 222, preferably substantially equidistantly, distributed passage openings 224 for the passage of the bypass fluid flow through the throttle element 222 is formed are.
  • Dabei beträgt die gesamte Durchtrittsfläche der Durchtrittsöffnungen 224 in einer solchen Strömungsbarriere vorzugsweise 150 % oder weniger der maximalen Eintrittsquerschnittsfläche, welche die Bypassklappe 212 in dem Bypassschacht 210 freigibt.In this case, the total passage area of the passage openings 224 in such a flow barrier is preferably 150% or less of the maximum inlet cross-sectional area which the bypass flap 212 releases in the bypass shaft 210.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die gesamte Durchtrittsfläche der Durchtrittsöffnungen 224 in einer solchen Strömungsbarriere 125 % oder weniger, beispielsweise ungefähr 100 %, der maximalen Eintrittsquerschnittsfläche, welche die Bypassklappe 212 in dem Bypassschacht 210 freigibt, beträgt.In particular, it can be provided that the entire passage area of the passage openings 224 in such a flow barrier is 125% or less, for example approximately 100%, of the maximum inlet cross-sectional area which the bypass flap 212 releases in the bypass shaft 210.
  • Ferner beträgt die gesamte Durchtrittsfläche der Durchtrittsöffnungen 224 in einer solchen Strömungsbarriere vorzugsweise mindestens ungefähr 50 %, insbesondere mindestens ungefähr 75 %, der maximalen Eintrittsquerschnittsfläche, welche die Bypassklappe 212 in dem Bypassschacht 210 freigibt.Furthermore, the total passage area of the passage openings 224 in such a flow barrier is preferably at least approximately 50%, in particular at least approximately 75%, of the maximum inlet cross-sectional area which the bypass flap 212 releases in the bypass shaft 210.
  • Die Drosselelemente 222 können insbesondere als ein Drosselblech mit Durchtrittsöffnungen 224 ausgebildet sein, welches einstückig mit jeweils einem der äußeren Halteelemente 190b in Form eines Halteblechs 192 ausgebildet sein kann.The throttle elements 222 may in particular be formed as a throttle plate with through openings 224, which may be integrally formed with one of the outer holding elements 190 b in the form of a holding plate 192.
  • Der Austritt des aus dem Bypass-Fluidstrom und dem Rest-Fluidstrom wiedervereinigten Gesamt-Fluidstroms des Rohgases aus dem äußeren Wärmetauscherraum 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 erfolgt an dem brennerseitigen Ende des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 in einen Rohgas-Sammelraum 226, welcher in Fluidverbindung mit dem Rohgaseintritt 132 des Brenners 104 steht.The exit of the recombined from the bypass fluid flow and the residual fluid flow total fluid flow of the raw gas from the outer heat exchanger chamber 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 takes place at the burner-side end of the clean gas raw gas heat exchanger 134 in a raw gas collecting space 226, which is in fluid communication with the Rohgaseintritt 132 of the burner 104.
  • Der Austritt des Reingases aus dem inneren Wärmetauscherraum 140 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 erfolgt in eine Reingas-Sammelkammer 228 an dem dem Brenner 104 abgewandten Ende des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134, in welche die reingasstromabwärts befindlichen Enden der Wärmetauscherrohre 138 einmünden.The outlet of the clean gas from the inner heat exchanger chamber 140 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 takes place in a clean gas collection chamber 228 at the end facing away from the burner 104 of the clean gas raw gas heat exchanger 134, in which open the downstream gas ends of the heat exchanger tubes 138.
  • An der Reingas-Sammelkammer 228 beginnt die Reingasleitung 164, durch welche das Reingas zu den gegebenenfalls nachgeschalteten Wärmetauschern und schließlich zum Abluftkamin strömt.At the clean gas collecting chamber 228, the clean gas line 164 begins, through which the clean gas flows to the optionally downstream heat exchangers and finally to the exhaust chimney.
  • Die zusätzliche heißseitige Bypassleitung 170, durch welche das Reingas an der Primärseite des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 vorbeigeleitet werden kann, ist bei dieser Ausführungsform durch einen sogenannten Kompensator 230 gebildet, welcher beispielsweise die Form eines Hohlzylinders aufweist und einerseits mit dem dem Brenner 104 abgewandten Ende der Brennkammer 102 und andererseits mit der Reingas-Sammelkammer 228 in Fluidverbindung steht.The additional hot-side bypass line 170, through which the clean gas can be conducted past the primary side of the clean gas raw gas heat exchanger 134, is formed in this embodiment by a so-called compensator 230 which, for example, has the shape of a hollow cylinder and, on the one hand, faces away from the burner 104 End of the combustion chamber 102 and on the other hand in fluid communication with the clean gas collecting chamber 228.
  • Ferner ist der Kompensator 230, beispielsweise an seinem sammelkammerseitigen Ende, mit der Bypassklappe 172 versehen, welche es ermöglicht, den Anteil des Reingasstroms aus der Brennkammer 102 einzustellen, welcher direkt aus der Brennkammer 102 in die Reingas-Sammelkammer 228 eintritt, ohne zuvor den Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 zu passieren.Further, the compensator 230, for example, at its collecting chamber end, provided with the bypass valve 172, which makes it possible to adjust the proportion of clean gas flow from the combustion chamber 102, which enters directly from the combustion chamber 102 in the clean gas collecting chamber 228, without the clean gas Crude gas heat exchanger 134 to pass.
  • Um die Wirksamkeit des Wärmeübergangs von dem Reingas zu dem Rohgas in den Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 zu erhöhen, können die Wärmetauscherrohre 138 an der Innenseite und an der Außenseite ihrer Wandung mit einer Turbulenz erzeugenden Oberflächenstruktur versehen sein.In order to increase the efficiency of the heat transfer from the clean gas to the raw gas in the clean gas raw gas heat exchanger 134, the heat exchanger tubes 138 may be provided on the inside and on the outside of its wall with a turbulence generating surface structure.
  • Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Wärmetauscherrohre 138 als Drallrohre ausgebildet sind.In particular, it may be provided that the heat exchanger tubes 138 are formed as swirl tubes.
  • Solche Drallrohre sind beispielsweise in der DIN 28178 (in der Fassung vom Mai 2009) beschrieben.Such swirl tubes are described for example in DIN 28178 (in the version of May 2009).
  • Die Wärmetauscherrohre 138 können aber auch als Glattrohre ausgebildet sein.The heat exchanger tubes 138 may also be designed as smooth tubes.
  • Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte und vorstehend beschriebene Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 funktioniert wie folgt:
    • Das Rohgas aus der Rohgasquelle 114 gelangt zu der Abtrennvorrichtung 124 der Bypasseinrichtung 126 und wird dort in den Bypass-Fluidstrom, welcher in den Bypasskanal 130 eintritt, und in den Rest-Fluidstrom, welcher direkt in den äußeren Wärmetauscherraum 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 eintritt, aufgeteilt.
    The in the Fig. 1 and 2 The embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 shown and described above functions as follows:
    • The raw gas from the raw gas source 114 passes to the separating device 124 of the bypass device 126 and is there in the bypass fluid flow, which enters the bypass channel 130, and in the residual fluid flow, which directly into the outer heat exchanger chamber 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 occurs, split.
  • Der Volumenanteil des Bypass-Fluidstroms und des Rest-Fluidstroms am Gesamt-Rohgasstrom hängt dabei von der jeweils eingestellten Position der Bypassklappe 212 und der Wärmetauscherklappe 208 ab.The volume fraction of the bypass fluid flow and the residual fluid flow on the total raw gas flow depends on the respectively set position of the bypass flap 212 and the heat exchanger flap 208.
  • Je größer der Anteil des Bypass-Fluidstroms ist, desto niedriger ist der Wirkungsgrad des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134, und umso höher ist die Austrittstemperatur TA, mit welcher das Reingas aus dem Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 austritt.The larger the proportion of the bypass fluid flow, the lower the efficiency of the clean gas raw gas heat exchanger 134, and the higher is the outlet temperature T A , at which the clean gas exits the clean gas raw gas heat exchanger 134.
  • Die Austrittstemperatur des Reingases kann somit mittels des regelbaren Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 je nach der an den nachgeschalteten Wärmetauschern erwünschten Reingastemperatur eingestellt werden.The outlet temperature of the clean gas can thus be adjusted by means of the controllable clean gas raw gas heat exchanger 134 depending on the desired at the downstream heat exchangers clean gas temperature.
  • Eine weitere Erhöhung der Austrittstemperatur des Reingases ist erzielbar, wenn die Bypassklappe 172 in der heißseitigen Bypassleitung 170 geöffnet wird, so dass Reingas aus der Brennkammer 102 direkt in die Reingasleitung 164 gelangen kann. Durch die Benutzung der heißseitigen Bypassleitung 170 wird allerdings die Reaktionszeit, die für die Oxidation der brennbaren Bestandteile des Rohgases zur Verfügung steht, verkürzt, weil das in die Bypassleitung 170 eintretende Reingas nicht den Reingaskanal 168 durchläuft.A further increase in the outlet temperature of the clean gas can be achieved if the bypass flap 172 in the hot-side bypass line 170 is opened, so that clean gas can pass from the combustion chamber 102 directly into the clean gas line 164. By using the hot-side bypass line 170, however, the reaction time available for the oxidation of the combustible constituents of the raw gas is shortened because the clean gas entering the bypass line 170 does not pass through the clean gas duct 168.
  • Der Bypass-Fluidstrom wird von der Zumischvorrichtung 148 dem Rest-Fluidstrom sehr gleichmäßig wieder zugeführt, weil der Bypasskanal 130 als ein Hohlzylinder ausgeführt ist, der konzentrisch um den Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 angeordnet ist, und weil sich die Zumischstelle 220 über den gesamten Umfang des äußeren Wärmetauscherraums 144 an der Zumischstelle 201 erstreckt.The bypass fluid flow is supplied from the admixing device 148 very evenly to the residual fluid flow because the bypass channel 130 is designed as a hollow cylinder, which is arranged concentrically around the clean gas raw gas heat exchanger 134, and because the mixing point 220 over the entire Extending the circumference of the outer heat exchanger chamber 144 at the mixing point 201.
  • Ferner wirken die im Bypasskanal 130 angeordneten Drosselelemente 222 als Staustufen, welche die Verteilung des Bypass-Fluidstroms über den Umfang des Bypasskanals 130 vergleichmäßigen.Furthermore, the throttle elements 222 arranged in the bypass channel 130 act as damper stages, which uniform the distribution of the bypass fluid flow over the circumference of the bypass channel 130.
  • Der aus dem Bypass-Fluidstrom und dem Rest-Fluidstrom wiedervereinigte Gesamt-Fluidstrom des Rohgases strömt längs des gewundenen Strömungspfads durch die Durchtrittsspalte 200a, 200b im Kreuz-Gegenstrom längs der Wärmetauscherrohre 138 und entgegen der Strömungsrichtung 204 des Reingases zu dem Rohgas-Sammelraum 226 am brennerseitigen Ende des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134.The recombined from the bypass fluid flow and the residual fluid flow total fluid flow of the raw gas flows along the tortuous flow path through the passage gaps 200a, 200b in cross-counterflow along the heat exchanger tubes 138 and against the flow direction 204 of the clean gas to the raw gas collection chamber 226 on burner end of the clean gas raw gas heat exchanger 134th
  • Von dort gelangt das Rohgas, welches im Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 von seiner Ausgangstemperatur auf eine Vorwärmtemperatur von beispielsweise ungefähr 620°C aufgeheizt worden ist, gegebenenfalls vermischt mit Brennstoff aus der Brennstoffleitung 106, durch den Rohgaseintritt 154 in den Brenner 104 und von dort in die Brennkammer 102. Dort werden die oxidierbaren Bestandteile des Rohgases und der Brennstoff in einer exothermen Reaktion oxidiert, wodurch ein Reingas mit einer Temperatur von beispielsweise ungefähr 750°C erzeugt wird, welches von der dem Brenner abgewandten Stirnseite 178 der Brennkammer 102 durch den Reingaskanal 168 entgegen der Strömungsrichtung 204 zurück bis zum brennerseitigen Ende des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 strömt, wo das Reingas in die brennerseitigen Enden der Wärmetauscherrohre 138 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 gelangt und in dem durch die Innenräume der Wärmetauscherrohre 138 gebildeten inneren Wärmetauscherraum 140 längs der Strömungsrichtung 204 zum dem Brenner 104 abgewandten Ende des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 strömt.From there, the raw gas, which has been heated in the clean gas raw gas heat exchanger 134 from its initial temperature to a preheating temperature of, for example, about 620 ° C, optionally mixed with fuel from the fuel line 106, passes through the raw gas inlet 154 in the Burner 104 and from there into the combustion chamber 102. There, the oxidizable constituents of the raw gas and the fuel are oxidized in an exothermic reaction, whereby a clean gas with a temperature of for example about 750 ° C is generated, which faces away from the burner end face 178 of Combustion chamber 102 flows through the clean gas duct 168 against the flow direction 204 back to the burner end of the clean gas raw gas heat exchanger 134 where the clean gas enters the burner side ends of the heat exchanger tubes 138 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 and in the through the interiors of the heat exchanger tubes 138 formed inner heat exchanger chamber 140 along the flow direction 204 to the burner 104 remote from the end of the clean gas raw gas heat exchanger 134 flows.
  • Da in allen Regelstellungen des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 das gesamte Reingas den Reingaskanal 168 durchströmt, bleibt in allen diesen Regelstellungen die volle Verweilzeit der Abluft im Bereich von der Brennkammer 102 bis zum Eintritt in den Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 erhalten, ohne dass die Abluft hierbei abgekühlt wird. Hierdurch wird eine vollständige Oxidation der oxidierbaren Bestandteile des Rohgases erzielt.Since in all control positions of the clean gas raw gas heat exchanger 134, the entire clean gas flows through the clean gas duct 168, the full dwell time of the exhaust air in the range from the combustion chamber 102 to the entry into the clean gas raw gas heat exchanger 134 remains in all these control positions without the exhaust air is cooled down here. As a result, a complete oxidation of the oxidizable constituents of the raw gas is achieved.
  • Aus dem inneren Wärmetauscherraum 140 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 gelangt das durch den Wärmeübergang auf das Rohgas auf eine, von der Regelstellung des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 abhängende, Austrittstemperatur TA abgekühlte Reingas in die Reingas-Sammelkammer 228 und von dort durch die Reingasleitung 164 zu den gegebenenfalls nachgeschalteten Wärmetauschern, wo das Reingas, unter weiterer Abkühlung, Wärme auf ein oder mehrere andere fluide Medien überträgt.From the inner heat exchanger chamber 140 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 passes through the heat transfer to the raw gas to a, depending on the control position of the clean gas raw gas heat exchanger 134, outlet temperature T A cooled clean gas into the clean gas plenum 228 and from there the clean gas line 164 to the optionally downstream heat exchangers, where the clean gas, with further cooling, transfers heat to one or more other fluid media.
  • Anschließend wird das Reingas über den Abluftkamin an die Umgebung abgegeben.Subsequently, the clean gas is discharged through the exhaust chimney to the environment.
  • Die thermische Abluftreinigungsanlage 100 wird konstruktiv auf einen bestimmten Betriebspunkt mit einer bestimmten Reingas-Austrittstemperatur TA ausgelegt.The thermal exhaust air purification system 100 is structurally designed for a specific operating point with a certain clean gas outlet temperature T A.
  • Da es sich bei einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 im Wesentlichen um ein starres Ganzstahlgebilde handelt, bestimmt diese Vorauslegung (bei einer von der Rohgasquelle 114 vorgegebenen Eingangstemperatur des Rohgases) im Wesentlichen die Höhe der Austrittstemperatur.Since a thermal exhaust air purification system 100 is essentially a rigid, all-steel structure, this predetermination (at an input temperature of the raw gas specified by the raw gas source 114) essentially determines the height of the outlet temperature.
  • Da durch den in der vorstehend beschriebenen Weise regelbaren Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 durch Benutzung der Bypasseinrichtung 126 die Austrittstemperatur des Reingases bei Bedarf erhöht, aber nicht erniedrigt werden kann, ist es bei Verwendung der Bypasseinrichtung 126 sinnvoll, den Betriebspunkt der thermischen Abluftreinigungsanlage 100 nicht auf die Soll-Austrittstemperatur des Reingases, sondern auf eine etwas niedrigere Temperatur, vorzugsweise auf eine um mindestens 10°C niedrigere Temperatur, insbesondere auf eine um ungefähr 20°C niedrigere Temperatur, auszulegen.Since the outlet temperature of the clean gas can be increased as needed by the bypass device 126, but not lowered, by using the bypass gas 126, the operating point of the thermal exhaust air purification system 100 is not useful when using the bypass device 126 to the target outlet temperature of the clean gas, but to a slightly lower temperature, preferably to a lower by at least 10 ° C lower temperature, in particular to a lower by about 20 ° C temperature interpreted.
  • Während des Betriebs der thermischen Abluftreinigungsanlage 100 kann dann durch Regeln des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 mittels der Bypassklappe 212 und der Wärmetauscherklappe 208 die tatsächlich benötigte Reingas-Austrittstemperatur TA eingeregelt werden.During operation of the thermal exhaust air cleaning system 100 can then be adjusted by regulating the clean gas raw gas heat exchanger 134 by means of the bypass flap 212 and the heat exchanger flap 208, the actual clean gas outlet temperature T A required.
  • In Phasen kleinerer Wärmeabnahme durch die nachgeschalteten Wärmetauscher, beispielsweise in Produktionspausen, kann dann auf die niedrigstmögliche Reingas-Austrittstemperatur des Betriebspunktes geregelt werden, um Energie zu sparen.In phases of smaller heat loss through the downstream heat exchanger, for example in production breaks, can then be controlled to the lowest possible clean gas outlet temperature of the operating point to save energy.
  • Eine in den Fig. 3 bis 14 dargestellte zweite Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 stimmt hinsichtlich ihres prinzipiellen Aufbaus und ihrer Funktionsweise mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein.One in the Fig. 3 to 14 illustrated second embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 agrees with respect to their basic structure and operation with the in the Fig. 1 and 2 illustrated first embodiment.
  • Insbesondere trifft das prinzipielle Blockschaltbild aus Fig. 1 auch auf die zweite Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 zu.In particular, the basic block diagram is correct Fig. 1 Also to the second embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 to.
  • Ein Unterschied der zweiten Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform der zwischen dem Rohgaseintritt 132, an welchem der Rest-Fluidstrom in den äußeren Wärmetauscherraum 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 eintritt, und der Zumischvorrichtung 148 liegende Abschnitt 150 des äußeren Wärmetauscherraums 144 länger ist als der zwischen der Zumischvorrichtung 148 und dem Rohgasaustritt 146, wo der wiedervereinigte Gesamt-Fluidstrom des Rohgases aus dem äußeren Wärmetauscherraum 144 austritt, liegende Endabschnitt 152 des äußeren Wärmetauscherraums 144.A difference of the second embodiment from the first embodiment is that in the second embodiment, the portion 150 between the raw gas inlet 132 at which the residual fluid flow enters the outer heat exchanger space 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 and the admixing device 148 of the outer heat exchanger space 144 is longer than that between the admixing device 148 and the Rohgasaustritt 146, where the reunited total fluid flow of the raw gas exiting the outer heat exchanger chamber 144, lying end portion 152 of the outer heat exchanger chamber 144th
  • Bei der zweiten Ausführungsform wird der Bypass-Fluidstrom also erst dann zugemischt, wenn der Rest-Fluidstrom bereits eine höhere Temperatur aufweist als bei der ersten Ausführungsform.Thus, in the second embodiment, the bypass fluid flow is admixed only when the residual fluid flow already has a higher temperature than in the first embodiment.
  • Die mögliche Reduzierung der Effizienz des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 (und somit der zugängliche Regelbereich für die Reingas-Austrittstemperatur TA) ist bei der zweiten Ausführungsform somit größer als bei der ersten Ausführungsform.The possible reduction in the efficiency of the clean gas raw gas heat exchanger 134 (and thus the accessible control range for the clean gas outlet temperature T A ) is thus greater in the second embodiment than in the first embodiment.
  • Außerdem ist die Erstreckung der Zumischstelle 220 der Zumischvorrichtung 148 in Richtung der Längsachse 174 bei der zweiten Ausführungsform größer als bei der ersten Ausführungsform.In addition, the extension of the admixing point 220 of the admixing device 148 in the direction of the longitudinal axis 174 in the second embodiment is greater than in the first embodiment.
  • Insbesondere ist bei der zweiten Ausführungsform die Erstreckung des die Zumischstelle 220 bildenden Durchtrittsspaltes 218 in Richtung der Längsachse 174 größer als der mittlere Abstand zwischen zwei in der Richtung der Längsachse 174 aufeinanderfolgenden Halteelementen 190 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134.In particular, in the second embodiment, the extent of the passage gap 218 forming the admixing point 220 in the direction of the longitudinal axis 174 is greater than the average distance between two holding elements 190 of the clean gas-raw gas heat exchanger 134 which succeed one another in the direction of the longitudinal axis 174.
  • Die Bypasskanal-Endwand 216 ist bei der zweiten Ausführungsform nicht, wie bei der ersten Ausführungsform, im Wesentlichen kreiskegelmantelförmig ausgebildet, sondern im Wesentlichen kreisringförmig.The bypass passage end wall 216 in the second embodiment is not substantially circular-cone-shaped, as in the first embodiment, but is substantially annular.
  • Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Bypasskanal-Endwand 216 und des angrenzenden Bereichs des Bypass-Außengehäuses 214 sind bei der zweiten Ausführungsform Verstärkungselemente 232 vorgesehen, beispielsweise in Form ungefähr dreieckiger Knotenbleche, welche längs des Umfangs der Bypasskanal-Endwand 216, vorzugsweise im Wesentlichen äquidistant, verteilt sind und stoffschlüssig sowohl mit der Bypasskanal-Endwand 216 als auch mit dem Bypass-Außengehäuse 214 verbunden sind.In order to increase the mechanical stability of the bypass passage end wall 216 and the adjacent area of the bypass outer housing 214, reinforcing elements 232 are provided in the second embodiment, for example in the form of approximately triangular gussets which extend along the circumference of the bypass passage end wall 216, preferably substantially equidistant. are distributed and cohesively connected to both the bypass channel end wall 216 and the bypass outer housing 214.
  • Ferner ist bei der zweiten Ausführungsform der der Bypasskanal-Endwand 216 zugewandte Rand 234 des Wärmetauscher-Außengehäuses 182, welcher die Zumischstelle 220 stromaufwärtsseitig begrenzt, mit einer ringförmig umlaufenden Abkantung 236 versehen, um den Rand 234 zu versteifen.Further, in the second embodiment, the edge 234 of the heat exchanger outer housing 182 facing the bypass duct end wall 216, which delimits the admixing point 220 on the upstream side, is provided with an annular fold 236 in order to stiffen the edge 234.
  • Durch die große Ausdehnung der Zumischstelle 220 in der Strömungsrichtung des Rohgases durch den äußeren Wärmetauscherraum 144 wird erreicht, dass die Mischung des Bypass-Fluidstroms mit dem Rest-Fluidstrom überwiegend in einem radial außerhalb des Wärmetauscherrohr-Bündels 136 liegenden Mischraum 238 erfolgt.Due to the large extent of the admixing point 220 in the flow direction of the raw gas through the outer heat exchanger chamber 144, it is achieved that the mixture of the bypass fluid flow with the residual fluid flow takes place predominantly in a mixing space 238 lying radially outside the heat exchanger tube bundle 136.
  • Dadurch wird vermieden, dass der kalte Bypass-Fluidstrom direkt die Wärmetauscherrohre 138 im Bereich der Zumischstelle 220 beaufschlagt, was zu hohen thermischen Spannungen führen könnte, weil die stromabwärts und die stromaufwärts von dem Bereich der Zumischstelle 220 liegenden Bereiche der Wärmetauscherrohre 138 in Kontakt mit Rohgas von höherer Temperatur stehen.This avoids that the cold bypass fluid flow acts directly on the heat exchanger tubes 138 in the region of the admixing point 220, which could lead to high thermal stresses, because the regions of the heat exchanger tubes 138 located downstream and upstream of the region of the admixing point 220 are in contact with raw gas of higher temperature.
  • Durch die Verlagerung des Mischraums 238 in den außerhalb des Wärmetauscherrohr-Bündels 136 liegenden Bereich gelangt aber erst das durch die Zumischung erzeugte Gemisch aus dem Bypass-Fluidstrom und dem Rest-Fluidstrom zu den Wärmetauscherrohren 138, welches eine höhere Temperatur aufweist als der kalte Bypass-Fluidstrom alleine.Due to the displacement of the mixing space 238 into the region lying outside of the heat exchanger tube bundle 136, however, the mixture of the bypass fluid flow and the residual fluid flow generated by the admixture only reaches the heat exchanger tubes 138, which has a higher temperature than the cold bypass. Fluid flow alone.
  • Zur Verlagerung des Mischvorgangs in den Bereich außerhalb des Wärmetauscherrohr-Bündels 136 trägt ferner bei, dass im Bereich der Zumischstelle 220 der Zumischvorrichtung 148 ein inneres Halteelement 190a des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 und kein äußeres Halteelement 190b angeordnet ist, so dass der Rest-Fluidstrom gezwungen ist, an der radial äußeren Seite des Halteelements 190a vorbeizuströmen.In order to shift the mixing process into the region outside of the heat exchanger tube bundle 136, an inner holding element 190a of the clean gas raw gas heat exchanger 134 and no outer holding element 190b are arranged in the region of the mixing point 220 of the mixing device 148, so that the remaining Fluid flow is forced to pass by the radially outer side of the holding member 190 a.
  • Die Fig. 4 bis 14 zeigen Details der zweiten Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100, welche bei der ersten Ausführungsform gleich ausgebildet sind oder gleich ausgebildet sein können, aber aus der einzigen Schnittdarstellung (Fig. 2) der ersten Ausführungsform nicht so deutlich zu erkennen sind.The 4 to 14 show details of the second embodiment of a thermal exhaust air purification system 100, which are the same in the first embodiment or may be the same, but from the single sectional view ( Fig. 2 ) of the first embodiment are not so clearly visible.
  • So zeigt Fig. 4 einen vertikalen Schnitt durch den radial inneren Bereich eines inneren Halteelements 190a mit einem daran befestigten Gleitschuh 196, der an einer Außenseite des Wärmetauscher-Innengehäuses 184 in Richtung der Längsachse 174 abgleiten kann.So shows Fig. 4 a vertical section through the radially inner region of an inner support member 190 a with a shoe 196 attached thereto, which can slide on an outer side of the heat exchanger inner housing 184 in the direction of the longitudinal axis 174.
  • Fig. 5 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die brennerseitigen Enden zweier Wärmetauscherrohre 138, welche mit einem Halteelement 190 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, sind. Fig. 5 shows a vertical section through the burner-side ends of two heat exchanger tubes 138, which are materially connected to a holding element 190 of the clean gas raw gas heat exchanger 134, in particular welded, are.
  • Fig. 6 zeigt eine Draufsicht von oben auf den dem Brenner 104 abgewandten Endbereich der thermischen Abluftreinigungsanlage 100, aus welcher insbesondere die Abtrennvorrichtung 124 mit dem Bypassschacht 210 und dem benachbarten Eintrittsschacht 206 deutlich zu ersehen sind. Fig. 6 shows a top view from the top of the burner 104 remote from the end portion of the thermal exhaust air purification system 100, from which in particular the separation device 124 with the bypass shaft 210 and the adjacent entrance shaft 206 can be clearly seen.
  • Der vom Rohgas durchströmbare Querschnitt des Eintrittsschachtes 206 ist vorzugsweise größer als der vom Rohgas durchströmbare Querschnitt des Bypassschachtes 210.The cross section of the inlet shaft 206 through which the raw gas can flow is preferably larger than the cross section of the bypass shaft 210 through which the raw gas can flow.
  • Fig. 7 zeigt einen vertikalen Querschnitt durch die thermische Abluftreinigungsanlage 100 im Bereich der Zumischstelle 220 der Zumischvorrichtung 148. Fig. 7 shows a vertical cross-section through the thermal exhaust air cleaning system 100 in the region of the admixing point 220 of the admixing device 148th
  • Aus Fig. 7 und aus Fig. 8, welche einen Querschnitt nur durch das Wärmetauscherrohr-Bündel 136 zeigt, ist zu ersehen, dass bei der zweiten Ausführungsform das Wärmetauscherrohr-Bündel 136 drei Wärmetauscher-Rohrlagen 188 umfasst, wobei die Wärmetauscherrohre 138 verschiedener Wärmetauscherrohrlagen 188 unterschiedliche radiale Abstände von der Längsachse 174 aufweisen.Out Fig. 7 and from Fig. 8 showing a cross-section only through the heat exchanger tube bundle 136, it can be seen that in the second embodiment, the heat exchanger tube bundle 136 includes three heat exchanger tube layers 188, wherein the heat exchanger tubes 138 of different heat exchanger tube layers 188 have different radial distances from the longitudinal axis 174.
  • Fig. 9 zeigt einen vertikalen Querschnitt durch die thermische Abluftreinigungsanlage 100 in einem Bereich, in dem der Bypasskanal 130 der Bypasseinrichtung 126 den Abschnitt 150 des äußeren Wärmetauscherraums 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 konzentrisch umgibt. Fig. 9 shows a vertical cross section through the thermal exhaust air purification system 100 in a region in which the bypass channel 130 of the bypass device 126 concentrically surrounds the portion 150 of the outer heat exchanger chamber 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134.
  • Aus Fig. 9 und Fig. 10, welche ein in dem Bypasskanal 130 angeordnetes ringförmiges Drosselelement 222 alleine zeigt, ist zu ersehen, dass das Drosselelement 222 mit einer Vielzahl kreisförmiger Durchtrittsöffnungen 224 versehen ist, welche längs des Umfangs des Drosselelements 222, vorzugsweise äquidistant, aufeinanderfolgen.Out Fig. 9 and Fig. 10 showing an annular throttle element 222 arranged in the bypass passage 130 alone, it can be seen that the throttle element 222 is provided with a plurality of circular passage openings 224, which follow each other along the circumference of the throttle element 222, preferably equidistantly.
  • Das Verhältnis der Gesamtfläche der Durchtrittsöffnungen 224 in dem Drosselelement 222 zur maximal durchströmbaren Eintrittquerschnittsfläche der Bypasseinrichtung 126 kann genauso gewählt werden wie bei der ersten Ausführungsform.The ratio of the total area of the passage openings 224 in the throttle element 222 to the maximum throughflow cross-sectional area of the bypass device 126 can be selected in the same way as in the first embodiment.
  • Die Fig. 11 bis 14 schließlich zeigen Details eines Ausführungsbeispiels für eine Abtrennvorrichtung 124 der Bypasseinrichtung 126, mit einer Antriebsvorrichtung 240 zum Antreiben einer gekoppelten Verstellbewegung der Bypassklappe 212 und der Wärmetauscherklappe 208.The Fig. 11 to 14 Finally, show details of an embodiment for a separation device 124 of the bypass device 126, with a drive device 240 for driving a coupled adjustment movement of the bypass flap 212 and the heat exchanger flap 208th
  • Wie am besten aus den Fig. 11 und 12 zu ersehen ist, sind die Bypassklappe 212 und die Wärmetauscherklappe 208 um jeweils eine Drehwelle 242 bzw. 244 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung schwenkbar an dem Bypassschacht 210 bzw. an dem Eintrittsschacht 206 gelagert.How best of the FIGS. 11 and 12 It can be seen, the bypass flap 212 and the heat exchanger flap 208 are pivotally mounted on the bypass shaft 210 and the inlet shaft 206 respectively about a rotary shaft 242 and 244 between an open position and a closed position.
  • Am besten aus Fig. 12 ist zu ersehen, dass sich die Bypassklappe 212 gerade in ihrer Offenstellung befindet, in welcher sie den maximalen Eintrittsquerschnitt für das Einströmen des Bypass-Fluidstroms in die Bypasseinrichtung 126 freigibt, während sich zugleich die Wärmetauscherklappe 208 in ihrer Schließstellung befindet, in welcher die Wärmetauscherklappe 208 den Eintritt von Rohgas in den Abschnitt 150 des äußeren Wärmetauscherraums 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 verhindert.Best off Fig. 12 It can be seen that the bypass flap 212 is currently in its open position, in which it releases the maximum inlet cross section for the inflow of the bypass fluid flow into the bypass device 126, while at the same time the heat exchanger flap 208 is in its closed position, in which the heat exchanger flap 208th prevents the entry of raw gas into the section 150 of the outer heat exchanger chamber 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134.
  • In dieser Stellung der Bypassklappe 212 und der Wärmetauscherklappe 208 beträgt also der Volumenanteil des Bypass-Fluidstroms am gesamten Rohgasstrom, der in die thermische Abluftreinigungsanlage 100 eintritt, 100 %.In this position, the bypass flap 212 and the heat exchanger flap 208 so that the volume fraction of the bypass fluid flow in the entire raw gas stream, which enters the thermal exhaust air purification system 100, 100%.
  • Die Drehwellen 242 und 244 sind über ein in Fig. 14 dargestelltes Parallelogramm-Gestänge 246 so miteinander gekoppelt, dass die Bypassklappe 212 und die Wärmetauscherklappe 208 einander entgegengesetzt gleich große Schwenkbewegungen ausführen, wenn die Drehwelle der Bypassklappe 242 zu einer Schwenkbewegung angetrieben wird.The rotary shafts 242 and 244 are over a in Fig. 14 illustrated parallelogram linkage 246 coupled together so that the bypass flap 212 and the heat exchanger flap 208 perform opposite equal pivotal movements when the rotary shaft of the bypass valve 242 is driven to pivotal movement.
  • Eine solche Schwenkbewegung wird mittels eines elektrischen Antriebsmotors 248 ausgelöst, welcher über eine Drehspindelanordnung 250 eine Verschiebung eines geradlinig geführten freien Endes eines Hebels 249 erzeugt, der über ein Gelenk 251 an einen weiteren Hebel 252 angelenkt ist, welcher seinerseits drehfest mit der Drehwelle 242 verbunden ist.Such a pivoting movement is triggered by means of an electric drive motor 248 which generates a displacement of a rectilinear guided free end of a lever 249 via a rotary spindle assembly 250, which is articulated via a hinge 251 to another lever 252, which in turn is non-rotatably connected to the rotary shaft 242 ,
  • Wird die Bypassklappe 212 in der in Fig. 12 dargestellten Offenstellung aufgrund eines Steuersignals der Steuervorrichtung der thermischen Abluftreinigungsanlage 100 in ihre Schließstellung geschwenkt, so wird durch die Kopplung der beiden Klappen 212 und 208 über das Parallelogramm-Gestänge 246 gleichzeitig die Wärmetauscherklappe 208 von ihrer Schließstellung in die Offenstellung bewegt.If the bypass flap 212 in the in Fig. 12 shown open position due to a control signal of the control device of the thermal exhaust air cleaning system 100 pivoted into its closed position, the heat exchanger flap 208 is simultaneously moved by the coupling of the two flaps 212 and 208 via the parallelogram linkage 246 from its closed position to the open position.
  • Durch die Einstellung von zwischen der jeweiligen Offenstellung und Schließstellung liegenden Zwischenstellungen der Klappen 212 und 208 kann der in die thermische Abluftreinigungsanlage 100 eintretende Rohgasstrom im zur Regelung der Reingas-Austrittstemperatur TA jeweils erforderlichen Verhältnis auf den Bypass-Fluidstrom und auf den Rest-Fluidstrom aufgeteilt werden.By setting between the respective open position and closed position intermediate positions of the flaps 212 and 208 of entering the thermal exhaust air purification system 100 raw gas stream in the control of the clean gas outlet temperature T A respectively required ratio to the bypass fluid flow and the residual fluid flow split become.
  • Eine in Fig. 15 in einem schematischen Blockschaltbild dargestellte dritte Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 unterscheidet sich von der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass der innere Wärmetauscherraum 140 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 bei der dritten Ausführungsform nicht von dem Reingas, sondern von dem Rohgas durchströmt wird, während der äußere Wärmetauscherraum 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 bei dieser Ausführungsform von dem Reingas durchströmt wird.An in Fig. 15 illustrated in a schematic block diagram third embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 differs from that in the Fig. 1 and 2 illustrated first embodiment in that the inner heat exchanger chamber 140 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 in the third embodiment is not flowed through by the clean gas, but by the raw gas, while the outer heat exchanger chamber 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 in this embodiment of the Clean gas is flowed through.
  • Bei dieser Ausführungsform dient somit das Reingas als das äußere fluide Medium und das Rohgas als das innere fluide Medium.Thus, in this embodiment, the clean gas serves as the outer fluid medium and the raw gas as the inner fluid medium.
  • Daher ist bei dieser Ausführungsform die Bypasseinrichtung 126, mittels welcher ein Teil des äußeren Fluidstroms an einem Abschnitt 150 des äußeren Wärmetauscherraums 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 vorbeigeleitet wird, um den Wirkungsgrad des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 bei Bedarf zu reduzieren, nicht rohgasseitig, sondern reingasseitig angeordnet.Therefore, in this embodiment, the bypass means 126, by means of which a portion of the outer fluid flow past a portion 150 of the outer heat exchange space 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 to reduce the efficiency of the clean gas raw gas heat exchanger 134, if necessary, not raw gas side, but arranged on the clean gas side.
  • Somit umfasst die Bypasseinrichtung 126 bei dieser Ausführungsform eine am Reingaseintritt in den Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 134 angeordnete Abtrennvorrichtung 124, mittels welcher ein Teil des Reingasstroms aus der Brennkammer 102 als Bypass-Fluidstrom von einem Rest-Fluidstrom des Reingases abtrennbar und über einen Bypasskanal 130 einer Zumischvorrichtung 148 zuführbar ist, mittels welcher der Bypass-Fluidstrom wieder in den Rest-Fluidstrom des Reingases zumischbar ist, nachdem dieser Rest-Fluidstrom den Abschnitt 150 des äußeren Wärmetauscherraums 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 passiert hat.Thus, in this embodiment, the bypass device 126 comprises a separation device 124 arranged at the clean gas inlet into the clean gas raw gas heat exchanger 134, by means of which part of the clean gas flow from the combustion chamber 102 can be separated as a bypass fluid flow from a residual fluid flow of the clean gas and via a bypass channel 130 an admixing device 148 can be fed, by means of which the bypass fluid flow is again mixed into the residual fluid stream of the clean gas, after this residual fluid flow has passed the section 150 of the outer heat exchanger chamber 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134.
  • Da bei dieser Ausführungsform der Wirkungsgrad des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 durch Vorbeileiten eines einstellbaren Anteils des gesamten Reingasstroms an dem Abschnitt 150 des äußeren Wärmetauscherraums 144 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 in kontrollierter Weise reduziert werden kann, ist auch bei dieser Ausführungsform über eine Regelung des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 134 eine Regelung der Reingas-Austrittstemperatur TA möglich.In this embodiment, since the efficiency of the clean gas raw gas heat exchanger 134 can be reduced by passing an adjustable proportion of the total clean gas flow at the portion 150 of the outer heat exchanger space 144 of the clean gas raw gas heat exchanger 134 in a controlled manner, in this embodiment as well Control of the clean gas raw gas heat exchanger 134, a regulation of the clean gas outlet temperature T A possible.
  • Im Übrigen stimmt die in Fig. 15 dargestellte dritte Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform und auch mit der in den Fig. 3 bis 14 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in Fig. 15 illustrated third embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 in terms of structure and function with in the Fig. 1 and 2 shown first embodiment and also with in the Fig. 3 to 14 illustrated second embodiment, to the above description in this respect reference is made.

Claims (14)

  1. Thermal exhaust air purification plant comprising a combustion chamber (102) and a heat exchanger (134) for the transfer of heat from a clean gas generated in the combustion chamber (102) to a raw gas to be supplied to the combustion chamber (102),
    wherein the heat exchanger (134) comprises an inner heat exchanger area (140), through which an inner fluid medium is flowable, and an outer heat exchanger area (144), through which an outer fluid medium is flowable,
    wherein the thermal exhaust air purification plant (100) comprises a bypass arrangement (126)
    with a separating device (124), by means of which a portion of the outer fluid flow is separable as bypass fluid flow from an outer residual fluid flow, and
    with an admixing device (148), by means of which the bypass fluid flow is mixable into the residual fluid flow again after the residual fluid flow has passed through a section (150) of the outer heat exchanger area (144)
    characterised in that
    the bypass arrangement (126) comprises a bypass duct (130), which surrounds the flow path of the residual fluid flow in a ring shape.
  2. Thermal exhaust air purification plant according to claim 1, characterised in that the admixing device (148) comprises at least one admixing location (220), which extends over at least half the volume of the residual fluid flow.
  3. Thermal exhaust air purification plant according to claim 2, characterised in that the admixing location (220) extends in a ring shape around the flow path of the residual fluid flow.
  4. Thermal exhaust air purification plant according to one of claims 1 to 3, characterised in that the admixing device (148) comprises a plurality of admixing locations (220), wherein the admixing locations (220) are distributed over an admixing region, which extends over at least half the volume of the residual fluid flow.
  5. Thermal exhaust air purification plant according to one of claims 1 to 4, characterised in that the bypass arrangement (126) comprises at least one throttle element (222) in the flow path of the bypass fluid flow.
  6. Thermal exhaust air purification plant according to claim 5, characterised in that at least one throttle element (222) is configured as a flow barrier with through openings (224).
  7. Thermal exhaust air purification plant according to claim 6, characterised in that the entire passage area of the through openings (224) in the flow barrier amounts to 150% or less of an entry cross-sectional area of the bypass arrangement (126).
  8. Thermal exhaust air purification plant according to one of claims 1 to 7, characterised in that the admixing device (148) is arranged upstream of an outlet (146; 162) of the outer fluid medium out of the outer heat exchanger area (144).
  9. Thermal exhaust air purification plant according to one of claims 1 to 8, characterised in that the separating device (124) comprises a bypass valve (212) for controlling the entry of the bypass fluid flow into the bypass arrangement (126) and a heat exchanger valve (208) for controlling the entry of the residual fluid flow into the heat exchanger (134).
  10. Thermal exhaust air purification plant according to claim 9, characterised in that the bypass valve (212) and the heat exchanger valve (208) are coupled to one another mechanically and/or by control technology.
  11. Thermal exhaust air purification plant according to one of claims 1 to 10, characterised in that the separating device (124) is arranged upstream of an inlet (132; 160) of the residual fluid flow into the outer heat exchanger area (144).
  12. Thermal exhaust air purification plant according to one of claims 1 to 11, characterised in that the outer heat exchanger area (144) is configured to allow raw gas to be supplied from the combustion chamber (102) to flow through it.
  13. Thermal exhaust air purification plant according to one of claims 1 to 11, characterised in that the outer heat exchanger area (144) is configured to allow clean gas generated in the combustion chamber (102) to flow through it.
  14. Method for purifying a raw gas flow containing oxidisable constituents by means of a thermal exhaust air purification plant, comprising the following method steps:
    • supplying the raw gas flow to a combustion chamber (102);
    • generating a pure gas flow by at least partial oxidation of the oxidisable constituents of the raw gas flow in the combustion chamber;
    • transferring heat from the clean gas flow to the raw gas flow by means of a heat exchanger (134), wherein the heat exchanger (134) comprises an inner heat exchanger area (140), through which an inner fluid medium flows, and an outer heat exchanger area (144), through which an outer fluid medium flows;
    • separating a portion of the outer fluid flow as bypass fluid flow from an outer residual fluid flow by means of a separating device (124) of a bypass arrangement (126);
    • admixing the bypass fluid flow into the residual fluid flow by means of an admixing device (148) of the bypass arrangement (126) after the residual fluid flow has passed through a section (150) of the outer heat exchanger area (144);
    wherein the bypass arrangement (126) comprises a bypass duct (130), which surrounds the flow path of the residual fluid flow in a ring shape.
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