FI117519B - Combustion device for burning gaseous composition containing gases and the method of its use - Google Patents
Combustion device for burning gaseous composition containing gases and the method of its use Download PDFInfo
- Publication number
- FI117519B FI117519B FI20001818A FI20001818A FI117519B FI 117519 B FI117519 B FI 117519B FI 20001818 A FI20001818 A FI 20001818A FI 20001818 A FI20001818 A FI 20001818A FI 117519 B FI117519 B FI 117519B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- gas
- den
- flow channels
- som
- heat transfer
- Prior art date
Links
Description
117519117519
Palavaa kaasumaista yhdistettä sisältävien kaasujen polttolaitteisto ja menetelmä sen käyttämiseksi - Förbränningsanordning för brinnande gasformig sammansättning innehällande gaser samt metoden för dess användning 5 Keksinnön kohteena on palavaa kaasumaista yhdistettä sisältävien kaasujen poltto-laitteisto, jossa on vähintään yksi lämmönsiirto-osa, jossa on ensiöpuoli ja toisio-puoli, jotka ovat muodostuneet ensimmäisestä joukosta virtauskanavia ja toisesta joukosta virtauskanavia, vähintään yksi palavaa kaasumaista yhdistettä sisältävien kaasujen syöttöyhde ja vähintään yksi poltetun kaasun poistoyhde.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a combustion apparatus for gases containing a flammable gaseous compound having at least one heat transfer, a side formed by a first plurality of flow passageways and a second plurality of flow passageways, at least one flue gas feed line and at least one flue gas outlet line.
10 Erilaisten kaasumaisten yhdisteiden päästöille on jatkuvasti asetettu tiukempia raja-arvoja. Esimerkiksi teollisuuden liuotinpäästöille, eli haihtuville orgaanisille yhdisteille, joita tässä esityksessä kutsutaan lyhenteellä VOC (volatile organic compounds), on EU:ssa äskettäin asetettu uudet, oleelliseti aiempia tiukemmat päästönormit. Direktiivissä 1999/13 on määritelty teollisuusalakohtaisesti sallitut 15 liuotinpitoisuudet prosessien poistokaasuille.10 There are constantly stricter limit values for emissions of various gaseous compounds. For example, industrial solvent emissions, volatile organic compounds (VOCs), have recently been subject to new, substantially stricter emission standards in the EU. Directive 1999/13 defines the permitted industrial solvent concentrations for process waste gases.
Mainitut VOC-normit on mahdollista saavuttaa monin eri tavoin. On mahdollista esimerkiksi siirtyä käyttämään vesiliukoisia maaleja tai lakkoja, tai prosessin muut- ·!··· tamisella voidaan saavuttaa toivottu tulos. Yleensä nämä vaihtoehdot eivät kuiten- ·*;*; kaan ole mahdollisia, jolloin ratkaisuksi jää liuotinpäästöjen puhdistus prosessien 20 jälkeen. Yleisimmät käytössä olevat puhdistusmenetelmät perustuvat termiseen tai .···. katalyyttiseen polttoon sekä liuotinten konsentrointiin. Myös biologisia puhdistus- ♦ · 1« menetelmiä on kehitetty.There are many ways to achieve these VOC standards. It is possible, for example, to switch to water-soluble paints or varnishes or to modify the process to achieve the desired result. Usually, however, these options do not · *; *; This is not possible, leaving the solution to be cleaned of solvent emissions after processes 20. The most common cleaning methods used are thermal or. for catalytic combustion and solvent concentration. Biological purification methods have also been developed.
• · ·· ·• · ·· ·
Liuotinpäästöjen jälkikäsittelyssä on monia ongelmia. Liuotinpäästöt saattavat si-sältää myrkyllisiä yhdisteitä, tai niitä voi syntyä jälkikäsittelyn aikana. Päästöt saat-25 tavat myös sisältää erilaisia kiintoaineita, jotka on poistettava suodattamalla. Usein • · · ./ suurin ongelma on kuitenkin liuotinpäästöjen alhainen liuotinpitoisuus, jolloin esi- * :,,7 merkiksi poltossa syntyvä energia ei riitä ylläpitämään palamista, vaan tarvitaan li- *·;** säenergiaa nostamaan kaasu palamislämpötilaan. Palamislämpötila on termisessä : poltossa tyypillisesti 800-900 °C ja katalyyttisessä poltossa tyypillisesti 300-400 °C.There are many problems with solvent aftertreatment. Emissions of solvents may contain toxic compounds or may occur during post-treatment. The emissions you receive also contain various solids that must be removed by filtration. Often, however, the problem is the low solvent content of solvent emissions, whereby the pre-*:, 7 sign energy generated by the combustion is not sufficient to maintain combustion, but additional energy is required to raise the gas to the combustion temperature. The combustion temperature is in the thermal: typically 800-900 ° C and in the catalytic combustion typically 300-400 ° C.
30 Lisäenergian käyttö on kuitenkin kallista, joten sen säästämiseksi on otettu käyttöön m rekuperatiivisia ja regeneratiivisia lämmönvaihtimia. Niiden avulla saadaan siirrettyä energiaa poistokaasusta polttoon tulevien liuotinpäästöjen lämmitykseen. Re-kuperatiivisissa vastavirtalämmönvaihtimissa on mahdollista saavuttaa noin 80 %:n 117519 2 hyötysuhde. Regeneratiivisissa, lämmön varaamiseen perustuvissa lämmönvaihti-missa voidaan saavuttaa jopa yli 90 %:n hyötysuhde.30 However, the use of additional energy is expensive, so recuperative and regenerative heat exchangers have been introduced to save it. They are used to transfer energy from the waste gas to the heating of solvent emissions from combustion. In recuperative countercurrent heat exchangers it is possible to achieve an efficiency of about 80% 117519 2. In regenerative heat-based heat exchangers, efficiency of up to 90% can be achieved.
Katalyyttinen poltto on yleistymässä alhaisemman lisäenergian tarpeen takia. Toinen katalyyttisen polton merkittävä etu on se, että alhaisessa lämpötilassa tapahtuvassa 5 poltossa syntyy hyvin vähän tai ei lainkaan typen oksideja (joista käytetään tässä esityksessä yleismerkintää NOX), sekä myrkkyjä, kuten dioksiineja.Catalytic combustion is becoming more common due to the lower need for additional energy. Another major advantage of catalytic combustion is that low temperature combustion produces very little or no nitrogen oxides (commonly referred to as NOX in this disclosure) as well as toxins such as dioxins.
Tunnettua tekniikkaa katalyyttisen polton alalla edustaa esimerkiksi Haldon Topsoe A/S:n ilmaan sekoitettujen liuottimien katalyyttinen poltto, jossa poltettava kaasu syötetään lämmönvaihtimeen, jossa se esilämpenee. Esilämmitetty kaasu syötetään 10 erilliseen polttimeen, josta poltettu kaasu johdetaan reaktoriin, jossa kaasu kulkeutuu kiinteän, raemuodossa olevasta katalyytistä muodostetun pedin läpi. Poltettu ja puhdistettu kaasu johdetaan sitten lämmönvaihtimeen, jossa se esilämmittää sisään-syötettävän kaasun, ja puhdas kaasu johdetaan pakokaasuna ulkoilmaan. ϊThe prior art in the field of catalytic combustion is represented, for example, by the catalytic combustion of Haldon Topsoe A / S air-mixed solvents in which the gas to be burned is fed to a heat exchanger where it preheats. The preheated gas is fed to 10 separate burners, from which the burned gas is fed to a reactor, where the gas passes through a solid bed of granular catalyst. The burned and purified gas is then led to a heat exchanger where it preheats the gas to be injected, and the pure gas is led to the outside air as exhaust gas. ϊ
Toinen tunnetun tekniikan mukainen katalyyttinen polttolaitos on esimerkiksi M&W 15 Industries Inc.-yhtiön valmistama looppimainen katalyyttinen hapetuslaitteisto. Siinä poltettava kaasu esilämmitetään samoin kuin edellä kuvatussa laitteistossa. Kaasu poltetaan seuraavassa vaiheessa, jonka jälkeen poltettu kaasu johdetaan katalyytti-!*V pedin läpi pakokaasuna ulkoilmaan. Nämä laitteistot ovat kuitenkin varsin tilaa vie- '·"* via, ja niissä on useita erillisiä osia.Another prior art catalytic incinerator is a loop-like catalytic oxidation equipment manufactured by M&W 15 Industries Inc. Here, the gas to be incinerated is preheated as in the apparatus described above. The gas is burned in the next step, after which the burned gas is passed through a catalyst -! * V bed as exhaust gas to the outside air. However, these installations are quite space consuming and have several separate components.
• « • · · • * · 20 Nykyisessä tekniikassa yleisesti käytetyissä raekatalysaattoreita käyttävissä poltto- • · t...# laitteistoissa katalyyttien ominaispinta-ala on varsin alhainen. Katalyytteinä käyte- • « tään yleensä perusmetallien oksideja, jotka ovat herkkiä joillekin aineille, joita kut- • · *···* sutaan katalyyttimyrkyiksi. Tällaiset aineet siis tuhoavat katalyytin aktiivisuuden.In combustion plants using granular catalysts commonly used in current technology, the specific surface area of catalysts is quite low. Catalysts generally include oxides of base metals, which are sensitive to some of the substances known as catalyst poisons. Thus, such agents destroy the activity of the catalyst.
Mainittujen raekatalysaattoreiden käyttöikä on tyypillisesti muutamia vuosia.Said grain catalysts typically have a service life of several years.
* » · • · · • # · .*··. 25 Toisaalta taas tunnetaan erilaisia regeneratiivisia lämmönvaihtimia eli laitteistoja, • · 9 ,.· joissa on kaksi lämmönvaihdinta vierekkäin, joista toinen varaa lämpöä ja toinen * « '· “ luovuttaa sitä. Kaasun virtaussuuntaa säännöllisesti vaihtamalla saadaan lämpö tai- !...* hoitua. Laitteistojen ongelmana on tietenkin tarvittavat kaksi lämmönvaihdinta/-va- • raajaa ja se, että virtaussuuntaa vaihdettaessa pääsee aina pieni määrä käsittelemä- * * * * 30 töntä liuotinjätteitä sisältävää kaasua poistoilmaan. Tämä taas huonontaa puhdistuk- M » sen hyötysuhdetta jopa prosentin, mikä taas vaikeuttaa tiukimpien uusien normien saavuttamista.* »· • · · • # ·. * ··. 25 On the other hand, there are various regenerative heat exchangers known as apparatuses, • · 9, · which have two heat exchangers side by side, one for heat storage and one for * '· “. Regularly changing the direction of gas flow can provide heat or ...! *. The problem with the equipment is, of course, the need for two heat exchangers / • heaters and the fact that • when changing the flow direction, there is always a small amount of treated * * * * 30 waste solvent containing waste gas in the exhaust air. This, in turn, diminishes the purification efficiency by as much as one percent, which in turn makes it more difficult to reach the newest standards.
Keksinnön tavoitteena onkin saada aikaan polttolaitteisto, jolla on mahdollista saavuttaa vaaditut tiukimmat päästönormit siten, että laitteistolla on hyvä hyötysuhde ja 117519 3 että lisäenergian tarve on minimoitu. Lisäksi keksinnön tavoitteena on saada aikaan polttolaitteisto, joka on mahdollisimman pieni, kevyt ja yksinkertainen rakenteeltaan sekä helposti siirrettävissä ja käytettävissä.It is therefore an object of the invention to provide a combustion apparatus capable of achieving the strictest emission standards required so that the apparatus has a good efficiency and 117519 3 so that the need for additional energy is minimized. It is a further object of the invention to provide a combustion apparatus that is as small, light and simple in construction as is easily portable and operable.
, Nämä tavoitteet on nyt saavutettu siten kuin on esitetty oheisissa patenttivaatimuk-5 sissa.These objects have now been achieved as set forth in the appended claims.
Keksinnön kohteena on palavaa kaasumaista yhdistettä sisältävien kaasujen poltto-laitteisto, jossa on vähintään yksi lämmönsiirto-osa, jossa on ensiöpuoli ja toisio-puoli, jotka ovat muodostuneet ensimmäisestä joukosta virtauskanavia ja toisesta joukosta virtauskanavia, vähintään yksi palavaa kaasumaista yhdistettä sisältävien 10 kaasujen syöttöyhde ja vähintään yksi poltetun kaasun poistoyhde. Keksinnön mukaiselle polttolaitteistolle on tunnusomaista se, että - sama kaasu virtaa lämmönsiirto-osan ensiö-ja toisiopuolella, - lämmönsiirto-osan vähintään ensimmäisen virtauskanavien joukon ne pinnat, jotka tulevat kosketuksiin virtaavan kaasun kanssa, ovat vähintään osalta pinta- 15 alastaan katalyyttisesti aktiivisia, joissa katalyyttisesti aktiivisissa pinnoissa palavat kaasumaiset yhdisteet palavat, ja - ensimmäisessä virtauskanavajoukossa palamisesta syntynyt lämpö siirtyy läm-mönsiirto-osan toisessa virtauskanavajoukossa virtaavaan kaasuun.The invention relates to a combustion apparatus for gases containing a flammable gaseous compound having at least one heat transfer section having a primary side and a secondary side formed by a first plurality of flow passages and a second plurality of flow passages, at least one flue gas outlet. The combustion apparatus according to the invention is characterized in that: - the same gas flows on the primary and secondary sides of the heat transfer section, - at least a part of the surface of the heat transfer section which is in contact with the flowing gas is catalytically active the gaseous compounds are combusted on the active surfaces, and - the heat generated by combustion in the first set of flow channels is transferred to the gas flowing in the second set of flow channels of the heat transfer section.
* · • · · * · * * Kuten alan ammattimiehelle on selvää, lämmönsiirto-osan ensiö- ja toisiopuolilla \v 20 tarkoitetaan lämmönsiirto-osan eri puolia, joista esimerkiksi ensiöpuolella kaasu ja/tai neste virtaa ensimmäiseen suuntaan ja toisiopuolella sama tai eri kaasu ja/tai neste virtaa toiseen suuntaan, joka on vastakkainen kuin ensimmäinen suunta. Kaasu ja/tai neste voi luonnollisesti virrata ensiöpuolelta toisiopuolelle tai toisinpäin.As will be apparent to one skilled in the art, the primary and secondary sides of the heat transfer section mean different sides of the heat transfer section, such as gas and / or liquid flowing in the first direction on the primary side and the same or different gas on the secondary side; / or the fluid flows in a direction opposite to the first direction. The gas and / or liquid can, of course, flow from the primary side to the secondary side or vice versa.
*·· , Palavaa kaasumaista yhdistettä sisältävät kaasut siis syötetään laitteistoon vähintään f · · **··’ 25 yhden syöttöyhteen kautta ja tullessaan kosketuksiin katalyyttisesti aktiivisen pinnan kanssa ne palavat liekittömästi. Näin lämmönsiirto-osan virtauskanavissa viilaavista ·'·„ kaasuista kuumemmat luovuttavat lämpöään kylmeminille kaasuille, jotka virtaavat .*··, siis vastakkaiseen suuntaan.Thus, gases containing flammable gaseous compound are fed into the apparatus through at least one of the feed lines and upon contact with a catalytically active surface, they are flameless. In this way, the hotter gases from the '' · '' gases in the flow passages of the heat transfer part release their heat to the cooler gases that flow. * ··, in the opposite direction.
• · • · v jti': On selvää, että ensiö- ja toisiopuolella virtaava kaasu on lähtöisin samasta lähteestä, ;***: 30 vaikkakaan sen koostumus palavien kaasumaisten yhdisteiden osalta ei ole täysin M* sama koko laitteistossa. Ennen katalyyttisesti aktiivista pintaa kaasu sisältää palavia yhdisteitä, kun taas sen jälkeen näitä yhdisteitä ei enää kaasussa ole tai niitä on hyvin pieniä, ympäristölle vaarattomia määriä.· · J j:: On virta u u u u u kaas u u u u kaas kaas kaas kaas u u *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** ***:::::: *** *** ***::::: 30 ***: Prior to the catalytically active surface, the gas contains flammable compounds, whereas thereafter these compounds are no longer present in the gas or are present in very small amounts which are harmless to the environment.
4 1175194, 117519
Alan ammattimiehelle on selvää, että laitteiston käynnistysvaiheessa poltettava kaa-suseos esilämmitetään tarvittavaan lämpötilaan lisäenergian avulla. Lisäenergian lähteenä voidaan käyttää mitä tahansa sinänsä tunnettua energialähdettä, kuten esimerkiksi sähkövastusta tai poltinta.It will be obvious to one skilled in the art that the gas mixture burned during the start-up phase of the apparatus is preheated to the required temperature by means of additional energy. The additional energy source may be any known energy source, such as an electric resistor or a burner.
5 Keksinnön mukainen polttolaitteisto on siis hyvin yksinkertainen rakenteeltaan, siinä on vähän liikuteltavia osia kuten venttiileitä, joten sen säätäminen ja käyttäminen on helppoa. Se on myös edullinen huollettava ja siitä on mahdollista rakentaa hyvin pienikokoinen ja helposti siirrettävä. Edelleen keksinnön mukaisella polttolaitteis-tolla on mahdollista saavuttaa hyvin korkea hyötysuhde, jopa lähelle 100 %. Samoin 10 lisäenergian tarve on rajattu laitoksen käynnistämisvaiheeseen, kun hiilivetypitoi-suus kaasussa ylittää tietyn rajan, esimerkiksi noin 0,7 g/pm^.Thus, the combustion apparatus according to the invention is very simple in construction, with few movable parts such as valves, so that it is easy to adjust and operate. It is also inexpensive to maintain and has the potential to be very compact and easy to move. Further, with the combustion plant according to the invention, it is possible to achieve a very high efficiency, even close to 100%. Likewise, the need for additional energy is limited to the start-up phase of the plant when the hydrocarbon content in the gas exceeds a certain limit, for example about 0.7 g / pm.
Keksinnön mukaisen laitteiston poistoyhteeseen on mahdollista lisätä poistuvan kaasun analysaattori, jolla varmistetaan, että ulkoilmaan ei pääse liian suuria määriä haitallisia liuottimia, ja jolla analysaattorilla on mahdollista seurata laitteiston toi-15 mintaa. Analysaattorin jälkeen on mahdollista järjestää myös kanava, jota kautta epätäydellisesti puhdistetut kaasut palautetaan polttoon.It is possible to add an exhaust gas analyzer to the outlet of the apparatus according to the invention, which ensures that no excessive amount of harmful solvents is released into the open air, and which enables the analyzer to monitor the operation of the apparatus. After the analyzer, it is also possible to provide a channel through which incompletely purified gases are returned to combustion.
, . Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan mainittu ensimmäisen virtauskanavien • * % *·'·] joukko on lämmönsiirto-osan ensiöpuolen virtauskanavien joukko. Keksinnön erään »tlkf toisen suoritusmuodon mukaan mainittu ensimmäisen virtauskanavien joukko on v.: 20 lämmönsiirto-osan toisiopuolen virtauskanavien joukko.,. According to one embodiment of the invention, said first flow channels • *% * · '·] is the set of heat transfer of the primary set of flow channels. According to a "tlkf another embodiment, said first set of flow channels have a V .: 20 heat transfer part of the secondary flow channels in a set.
* ♦ .···, Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan lämmönsiirto-osan ensimmäisen • · virtauskanavien joukon virtaavan kaasun kanssa kosketuksiin tuleva pinta on vähin- * * tään osalta pinta-alastaan katalyyttisesti aktiivinen ja lämmönsiirto-osan toisen vir-. tauskanavien joukon virtaavan kaasun kanssa kosketuksiin tuleva pinta on vähintään • f * ;;·* 25 osalta pinta-alastaan katalyyttisesti aktiivinen. Edullisesti virtauskanavien pinnat ovat katalyyttisesti aktiivisia siten, että alueella, jossa ensimmäiset pinnat ovat aktii- ·*·,. visia, näiden toisella puolella olevat toiset pinnat eivät ole aktiivisia ja päinvastoin.According to another embodiment of the invention, the surface in contact with the flowing gas of the first set of flow channels of the heat transfer section is at least * * catalytically active in its area and the second stream of the heat transfer section. the contact surface of a plurality of background channels with the flowing gas is at least • f * ;; · * 25 catalytically active in its area. Preferably, the surfaces of the flow channels are catalytically active such that in the region where the first surfaces are active. the other surfaces on one side of these are inactive and vice versa.
• * · • · *·;·* Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan virtauskanavien joukon virtaavan kaasun ;p:*: kanssa kosketuksiin tuleva pinta on 10-100 %, edullisesti 25-100 %, pinta-alastaan i*"· 30 katalyyttisesti aktiivinen. On myös selvää, että virtauskanavat voivat olla keskenään ··· eri osalta pinta-alastaan katalyyttisesti aktiivisia.According to an embodiment of the invention, the surface in contact with the flowing gas, p: *, of a plurality of flow channels, is catalytically active in an area of 10 to 100%, preferably 25 to 100%. It is also clear that the flow channels may be catalytically active in different parts of their area.
Keksinnön mukaisessa polttolaitteistossa on mahdollista käyttää mitä tahansa alan ammattimiehen sinänsä tuntemaa katalyyttiä, joka pystyy liekittömästi polttamaan halutut kaasut. Erään edullisen suoritusmuodon mukaan katalyyttisesti aktiivisessa 117519 5 pinnassa on jalometallikatalyyttiä ja/tai katalyyttisesti aktiivista metallin oksidia.In the combustion apparatus according to the invention, it is possible to use any catalyst known per se to a person skilled in the art who is able to burn the desired gases without flame. According to a preferred embodiment, the catalytically active 117519 5 surface contains a noble metal catalyst and / or a catalytically active metal oxide.
Tällöin jalometallikatalyytti voidaan esimerkiksi valita joukosta, jossa on metallinen platina, metallinen palladium, palladiumin oksidi, metallinen kulta sekä edellä mainittujen seokset. Katalyyttisesti aktiivinen metallin oksidi voi olla esimerkiksi rauta-, 5 cerium-, zirkonium-, nikkeli-, koboltti-, kupari-, kromi-, volframi- tai vanadium-oksidi.Thus, for example, the noble metal catalyst may be selected from the group consisting of metallic platinum, metallic palladium, palladium oxide, metallic gold and alloys thereof. The catalytically active metal oxide may be, for example, iron oxide, cerium, zirconium, nickel, cobalt, copper, chromium, tungsten or vanadium oxide.
Katalyyttisesti aktiivinen pinta on saatu aikaan jollakin alan ammattimiehen sinänsä tuntemalla tavalla, kuten kastamalla tai ruiskutuksella, esimerkiksi plasmaruiskutuk-sella. Katalyyttien seassa voidaan käyttää myös erilaisia tuki- tai sideaineita, ja esi-10 merkiksi jalometallikatalyyttejä käytettäessä jalometallia on pinnassa tyypillisesti noin 1-3 %. Katalyyteillä on usein suuret tai hyvin suuret ominaispinta-alat sekä mikrohuokospinta-alat, jotka ovat lisäksi jopa kymmenen kertaa suuremmat kuin perinteisissä raekatalysaattoreissa käytettävillä katalyyteillä. Suuri ominaispinta-ala parantaa katalyytin tehokkuutta ja lisää sen käyttöikää.The catalytically active surface is obtained by any means known to those skilled in the art, such as dipping or spraying, for example, plasma spraying. Various supports or binders may also be used with the catalysts and, for example, when precious metal catalysts are used, the precious metal typically has a surface area of about 1-3%. Catalysts often have large or very large specific surface areas as well as micropore areas, which are further up to ten times larger than those used in conventional granular catalysts. The high specific surface area improves the efficiency of the catalyst and increases its service life.
15 Käytetyt katalyytit ovat edelleen tyypillisesti hyvin erilaisten myrkkyjen, kuten rikin, kloorin tai fosforin, kestäviä, ja niiden käyttöikä on hyvin pitkä, jopa yli kymmenen vuotta. Keksinnön mukainen polttolaitteisto on siis huomattavasti kestävämpi ja pit- 4 käikäisempi kuin tunnetun tekniikan mukaiset laitteistot. Keksinnön mukaisia lait-teistoja ei yleensä regeneroida, vaan lämmönsiirto-osa vaihdetaan kokonaan. Tarvit- • · . 20 taessa pinnan aktiivisuus on kuitenkin palautettavissa happo/emäs-pesuliuoksen '**, avulla.The catalysts used are still typically resistant to a wide variety of toxins, such as sulfur, chlorine or phosphorus, and have a very long lifetime, even over ten years. The combustion apparatus according to the invention is thus considerably more durable and more durable than the prior art apparatus. The apparatuses of the invention are generally not regenerated, but the heat transfer section is completely replaced. Need- • ·. However, surface activity can be restored by means of an acid / base wash solution **.
·**·· • · / i; :***: Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan lämmönsiirto-osia on kaksi tai • · ♦ :***: useampia. Tällöin edullisesti vain toisessa (tai osassa) lämmönsiirto-osassa on ka- • · · talyyttisesti aktiivisia pintoja. Keksinnön mukaisessa laitteistossa on mahdollista ; . ,*. 25 käyttää myös yhtä lämmönsiirto-osaa, joka on jaettu kahteen tai useampaan vaihee- seen, jotka ovat keskenään erilaisia.· ** ·· • · / i; : ***: According to a preferred embodiment of the invention, there are two or more heat transfer units: · · ♦: ***: more. In this case, preferably only one (or part) of the heat transfer part has catalytic active surfaces. In the apparatus according to the invention it is possible; . , *. 25 also uses a single heat transfer section divided into two or more phases that are different from one another.
• * • * · « Tämän suoritusmuodon mukaisessa polttolaitteistossa syötetään palavaa kaasumais- • .···, ta yhdistettä sisältävä kaasu edullisesti ensimmäiseen lämmönsiirto-osaan, jolloin t**t' toisen lämmönsiirto-osan ensimmäisen virtauskanavien joukon virtaavan kaasun ί·ϊ t 30 kanssa kosketuksiin tuleva pinta on vähintään osalta pinta-alastaan katalyyttisesti aktiivinen.In a combustion apparatus according to this embodiment, a gas containing flammable gas is preferably fed to the first heat transfer section, whereby t ** t 'is the gas flowing from the first flow channel of the second heat transfer section ί · ϊ t 30. contacting surface is at least partially catalytically active with respect to its surface area.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan lämmönsiirto-osa tai lämmönsiirto-osat ovat levylämmönvaihtimia. On selvää, että myös muunlaisia lämmönsiirto-osia on mahdollista käyttää ja että mikäli laitteistossa on kaksi tai useampia lämmönsiirto- 117519 6 osia, niin nämä osat voivat olla keskenään erilaisia. Lämmönsiirto-osat on edullisesti valmistettu metallista tai keraamisesta materiaalista, edullisimmin ruostumattomasta teräksestä.According to one embodiment of the invention, the heat transfer portion or heat transfer portions are plate heat exchangers. It will be appreciated that other types of heat transfer parts may also be used and that if the apparatus has two or more heat transfer parts, these parts may be different from one another. The heat transfer members are preferably made of metal or ceramic material, most preferably stainless steel.
Keksinnön mukaisesti palavaa kaasumaista yhdistettä sisältäviin kaasuihin on mah-5 dollista sekoittaa myös hapettavaa kaasua ennen niiden syöttämistä polttolaitteis-toon, mikäli kaasujen koostumus on sellainen, että ne eivät sellaisenaan pala niin, että haluttu puhdistustulos saavutetaan. Tällainen tilanne olisi esimerkiksi sellainen häiriö tuotannossa, josta syntyisi laitteistoon syötettävään kaasuun ns. liuotinpiikki. Laitteistoon on mahdollista liittää palavaa kaasumaista yhdistettä sisältävien kaasu-10 jen syöttöyhteen yhteyteen esimerkiksi on-line-mittari, joka mittaa syötettävän kaasun liuotin-tms. pitoisuuksia.According to the invention, it is also possible to mix oxidizing gas with gases containing a flammable gaseous compound prior to being fed to the incinerator, provided that the composition of the gases is such that they do not burn as such to achieve the desired purification result. Such a situation would be, for example, a production disruption that would create a so-called gas supply to the equipment. by a solvent. It is possible to connect the apparatus to the supply line of the gas 10 containing the flammable gaseous compound, for example an on-line meter, which measures the solvent of the gas to be supplied, or the like. concentrations.
Keksinnön mukaisella laitteistolla on luonnollisesti mahdollista polttaa ja puhdistaa mitä tahansa palavaa kaasumaista ja/tai nestemäistä yhdistettä. Edullisesti palavat kaasumaiset yhdisteet ovat haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (VOC). Keksinnön mu-15 kaisella laitteistolla on mahdollista polttaa ja puhdistaa autotermisesti esimerkiksi kaasuseoksia, joissa on 1 g liuottimia / m3. Tällaisessa poltossa kaasuseoksen lämpötila nousee palaessaan noin 30 °C.Naturally, the apparatus of the invention is capable of burning and purifying any flammable gaseous and / or liquid compound. Preferably, the flammable gaseous compounds are volatile organic compounds (VOCs). With the apparatus according to the invention, it is possible to burn and purify autothermally, for example, gas mixtures containing 1 g of solvents / m3. In such a combustion, the temperature of the gas mixture rises to about 30 ° C upon combustion.
• · · * · ] Keksinnön mukaista laitteistoa on mahdollista käyttää kaikissa teollisuuden proses- ,* seissa, joissa syntyy laitteistolla poltettavissa ja puhdistettavissa olevia jäämiöskaa- · * ·’·[ 20 suja. Laitteistoa on mahdollista käyttää myös esimerkiksi maanpuhdistukseen van- hoilla polttoaineasemilla tai vastaavilla.It is possible to use the apparatus according to the invention in all industrial processes, which generate residual scrubbers which can be burned and cleaned by the apparatus. It is also possible to use the equipment, for example, for land cleaning at old fuel stations or the like.
··· : : • •t .··*, Keksintöä on selostettu tarkemmin viittaamalla oheisiin kuviin, joista ···*..···:: • • t. ·· *, The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which ··· * ..
kuva 1 esittää keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaista polttolaitteis-: :*: toa 25 kuva 2 esittää keksinnön toisen suoritusmuodon mukaista polttolaitteistoa, kuva 3 esittää keksinnön kolmannen suoritusmuodon mukaista polttolaitteistoa, • ·· kuva 4 esittää keksinnön neljännen suoritusmuodon mukaista polttolaitteistoa, ja *;·* kuva 5 esittää keksinnön viidennen suoritusmuodon mukaista polttolaitteistoa.Fig. 1 shows a combustion apparatus according to a first embodiment of the invention: Fig. 2 shows a combustion apparatus according to a second embodiment of the invention, Fig. 3 shows a combustion apparatus according to a third embodiment of the invention; Figure 5 shows a combustion apparatus according to a fifth embodiment of the invention.
• t * * · • * * /··[ Kuvassa 1 on esitetty keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukainen polttolait- • » 30 teisto. Kuvassa on esitetty palavaa kaasumaista yhdistettä sisältävien kaasujen syöt-töyhde 1, lämmönsiirto-osa 2, joka on levylämmönsiirrin, lämmönsiirto-osan 2 ensimmäiset virtauskanavat 3 ja toiset virtauskanavat 4, poltetun kaasun poistoyhde 5 ja poltettavan kaasun esilämmitykseen laitteiston käynnistysvaiheessa käytettävä esi-lämmitin 6, joka on tässä sähkövastus. Lisäksi kuvassa on esitetty lämmönsiirto- 7 · 117519 osan 2 toisten virtauskanavien 4 katalyyttisesti aktiivinen pinta 7 sekä virtaava kaasu 8. Toisten virtauskanavien pinnasta noin 30% on katalyyttisesti aktiivista. Katalyyttisesti aktiivinen pinta on tässä ja muissa kuvissa esitetty ristikkäisviivoituksella.Fig. 1 shows an incinerator according to a first embodiment of the invention. The figure shows the gas supply line 1 of the flammable gaseous compound, the heat transfer section 2 which is the first flow channels 3 and the second flow channels 4 of the plate heat exchanger, the heat transfer section 2, the combustion gas outlet 5 and the pre-heater 6 which is the electrical resistance here. In addition, the figure shows the catalytically active surface 7 of the heat transfer 7 · 117519 part 2 and the flowing gas 8 of the second flow channels 4 of part 2. Approximately 30% of the surface of the other flow channels is catalytically active. The catalytically active surface is shown in this and other figures by cross lines.
Palavaa kaasumaista yhdistettä sisältävää kaasua 8 syötetään polttolaitteistoon syöt-5 töyhteen 1 kautta. Kaasu 8 virtaa levylämmönvaihtimen ensimmäisissä virtaus-kanavissa 3. Ensimmäisten virtauskanavien 3 ja toisten virtauskanavien 4 yhtymäkohdassa on sähkövastus 6, jolla kaasu 8 esilämmitetään laitteiston käynnistysvaiheessa. Tämän jälkeen kaasu 8 johdetaan toisiin virtauskanaviin 4, joiden pinta-alasta noin 30 % on katalyyttisesti aktiivista, ja katalyyttisesti aktiivinen pinta sijait-10 see levyjen alaosissa syöttöyhteen 1 suhteen. Tässä katalyyttisessä pinnassa palavat yhdisteet palavat liekittömästi. Toisten virtauskanavien 4 yläosissa kuuman kaasun 8 sisältämä lämpö siirtyy ensimmäisissä virtauskanavissa virtaavaan kylmempään kaasuun 8, jolloin sähkövastusta 6 ei enää tarvita esilämmitykseen. Poltettu kaasu 8 johdetaan tämän jälkeen poistoyhteen 5 kautta ulkoilmaan.The flammable gaseous compound containing gas 8 is fed to the combustion apparatus via a feed-in unit 1. The gas 8 flows in the first flow channels 3 of the plate heat exchanger. At the junction of the first flow channels 3 and the second flow channels 4 is an electric resistor 6 for preheating the gas 8 during the start-up phase of the apparatus. The gas 8 is then introduced into other flow channels 4, about 30% of whose surface area is catalytically active, and the catalytically active surface is located at the bottom of the plates with respect to the inlet 1. On this catalytic surface, the flammable compounds are flameless. In the upper portions of the second flow passages 4, the heat contained in the hot gas 8 is transferred to the colder gas 8 flowing in the first flow passages, whereby the electric resistor 6 is no longer needed for preheating. The burned gas 8 is then passed through an outlet 5 to the open air.
15 Esitetty lämmönsiirto-osa on levylämmönsiirrin, jossa on esimerkiksi noin 100 levyä, joiden paksuus on noin 1,5-1,5 mm ja joiden väliset etäisyydet ovat 1-3 mm. Sisääntulevan kaasun lämpötila voi olla jopa 300 °C ja lämpötilan muutos laitteis- :*;*· tossa voi olla jopa 200 °C. Tyypillisesti sisääntulevan kaasun lämpötila vaihtelee | • · ... ϊ huoneenlämpötilan ja 300 °C:n välillä.The heat transfer section shown is a plate heat exchanger having, for example, about 100 plates having a thickness of about 1.5 to 1.5 mm and spaced from 1 to 3 mm. The temperature of the incoming gas can be up to 300 ° C and the temperature change in the equipment: *; * · can be up to 200 ° C. Typically, the temperature of the incoming gas varies • · ... ϊ between room temperature and 300 ° C.
• · • · · **.* 20 Kuvassa 2 on esitetty keksinnön toisen suoritusmuodon mukainen polttolaitteisto.Fig. 2 shows a combustion apparatus according to a second embodiment of the invention.
Tämän suoritusmuodon mukaisessa laitteistossa on kaksi lämmönsiirto-osaa 9 ja 10,The apparatus according to this embodiment has two heat transfer sections 9 and 10,
• M• M
:,..J jotka ovat tässä levylämmönsiirtimiä. Palavaa kaasumaista yhdistettä sisältävä kaasu s***s 8 syötetään laitteistoon syöttöyhteen 1 kautta, josta kaasu 8 virtaa ensimmäisen le- vylämmönsiirtimen 9 ensimmäisissä virtauskanavissa 11. Ensimmäisessä levyläm- • 25 mönsiirtimessä 9 kaasun 8 lämpötila on tyypillisesti noin huoneenlämpötilasta noin • · · .···. 300 °C:seen. Tämän jälkeen kaasu 8 siirtyy toisen levylämmönsiirtimen 10 ensim- >*·* maisiin virtauskanaviin 12, jotka ovat tässä sovellutusmuodossa koko pinta-alaltaan : ** katalyyttisesti aktiivisia. Palanut kaasu 8 virtaa tämän jälkeen toisen levylämmön- ··· siirtimen 10 toisiin virtauskanaviin 13 ja niistä ensimmäisen levylämmönsiirtimen 9 : .*. 30 toisiin virtauskanaviin 14, joissa se esilämmittää sisään syötettävän kaasun 8. Lo- • · ψ · .···. puksi poltettu kaasu 8 johdetaan laitteistosta ulos. Kaasun 8 lämpötila toisessa le- • · vylämmönsiirtimessä 10 on tyypillisesti noin 300-500 °C, kuitenkin edullisesti alle ;. 600 °C.:, .. J which are plate heat exchangers here. The gas s *** s 8 containing the flammable gaseous compound is supplied to the apparatus through an inlet 1 from which the gas 8 flows in the first flow passages 11 of the first plate heat exchanger 9. In the first plate heat exchanger 9, the gas 8 typically has a temperature of about room temperature. ··. To 300 ° C. Thereafter, the gas 8 enters first-to-primary flow channels 12 of the second plate heat exchanger 10, which in this embodiment are catalytically active over their entire area: **. The burned gas 8 then flows to the second flow channels 13 of the second plate heat exchanger 10 and to the first plate heat exchanger 9:. *. 30 to other flow channels 14 where it preheats the gas to be injected 8. Lo- • · ψ ·. ···. the burned gas 8 is discharged from the system. The temperature of the gas 8 in the second plate heat exchanger 10 is typically about 300-500 ° C, but preferably below; 600 ° C.
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan se lämmönsiirto-osa, jossa on 35 katalyyttisesti aktiiviset pinnat, on noin 1/3 yhteenlasketuista lämmönsiirto-osista.According to a preferred embodiment of the invention, the heat transfer portion having 35 catalytically active surfaces is about 1/3 of the total heat transfer portion.
: 8 117519: 8 117519
Alan ammattimiehelle on selvää, että kuvissa esitetyt esilämmittimen 6 paikat ovat vapaasti valittavissa parhaan mahdollisen puhdistustuloksen saamiseksi.It will be apparent to one of ordinary skill in the art that the locations of the preheater 6 shown in the figures are freely selectable for optimum cleaning results.
Kuvassa 3 on esitetty keksinnön kolmannen suoritusmuodon mukainen polttolait-teisto. Laitteisto on muuten rakenteeltaan samanlainen kuin kuvassa 2 esitetty, paitsi 5 katalyyttisesti aktiivisen pinnan sijoittelun suhteen. Kolmannessa suoritusmuodossa katalyyttisestä aktiivinen pinta on muodostunut noin 40 %:sta toisen levylämmön-siirtimen 10 ensimmäisten virtauskanavien 12 yläosia, kaasun 8 syöttöyhteen 1 suhteen.Figure 3 shows a combustion apparatus according to a third embodiment of the invention. The apparatus is otherwise similar in structure to that shown in Figure 2 except for the positioning of the catalytically active surface. In a third embodiment, the catalytic active surface is formed by about 40% of the upper portions 12 of the first flow channels 12 of the second plate heat exchanger 10 with respect to the gas 8 inlet 1.
Kuvassa 4 on esitetty keksinnön neljännen suoritusmuodon mukainen polttolait-10 teisto. Laitteisto on muuten rakenteeltaan samanlainen kuin kuvassa 2 esitetty, paitsi katalyyttisesti aktiivisen pinnan sijoittelun suhteen. Neljännessä suoritusmuodossa toisen levylämmönsiirtimen 10 toiset virtauskanavat 13 ovat kokonaisuudessaan katalyyttisesti aktiivisia.Figure 4 shows an incinerator assembly according to a fourth embodiment of the invention. The apparatus is otherwise similar in structure to that shown in Figure 2 except for the positioning of the catalytically active surface. In the fourth embodiment, the second flow channels 13 of the second plate heat exchanger 10 are all catalytically active.
Kuvassa 5 on esitetty keksinnön viidennen suoritusmuodon mukainen polttolaitteis-15 to. Laitteisto on muuten rakenteeltaan samanlainen kuin kuvassa 2 esitetty, paitsi katalyyttisesti aktiivisen pinnan sijoittelun suhteen. Esitetyssä viidennessä suoritusmuodossa toisen levylämmönsiirtimen 10 ensimmäiset virtauskanavat 12 ovat katalyyttisesti aktiivisia noin 60 % pinta-alastaan virtauskanavien yläosista katsottuna ja toiset virtauskanavat 13 ovat katalyyttisesti aktiivisia noin 40 % pinta-alastaan vir-20 tauskanavien alaosista katsottuna.Figure 5 shows a combustion apparatus 15 according to a fifth embodiment of the invention. The apparatus is otherwise similar in structure to that shown in Figure 2 except for the positioning of the catalytically active surface. In the fifth embodiment shown, the first flow channels 12 of the second plate heat exchanger 10 are catalytically active from about 60% of their surface area as viewed from the top of the flow channels and the second flow channels 13 are catalytically active from below the bottom portions of the flow channels.
*.*. Alan ammattimiehelle on selvää, että kuvissa esitetyt sovellutusmuodot ovat esi- • * merkkejä keksinnön mukaisesta polttolaitteistosta eivätkä ne näin ollen rajoita kek- . . sintöä.*. *. It will be apparent to a person skilled in the art that the embodiments shown in the figures are examples of the combustion apparatus according to the invention and are therefore not limited to the invention. . as claimed.
» · * * · · • ··** • · ' • * * • · • * ···:' ··* * • · ···.»· * * · · • ·· ** • · '• * * • · • * ···:' ·· * * • · ···.
• · · • · * · • * · **··' • * * * * * • **·· • · * • * • · * φ · • · « * · ··-• * · • * * ···*·'.• · · * • * ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** «« «* * * * * *. · · · · * '.
# ·# ·
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20001818A FI117519B (en) | 2000-08-16 | 2000-08-16 | Combustion device for burning gaseous composition containing gases and the method of its use |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20001818A FI117519B (en) | 2000-08-16 | 2000-08-16 | Combustion device for burning gaseous composition containing gases and the method of its use |
FI20001818 | 2000-08-16 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20001818A0 FI20001818A0 (en) | 2000-08-16 |
FI20001818A FI20001818A (en) | 2002-02-17 |
FI117519B true FI117519B (en) | 2006-11-15 |
Family
ID=8558907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20001818A FI117519B (en) | 2000-08-16 | 2000-08-16 | Combustion device for burning gaseous composition containing gases and the method of its use |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI117519B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014154931A1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-02 | Oilon Oy | Method and apparatus for burning hydrocarbons and other liquids and gases |
-
2000
- 2000-08-16 FI FI20001818A patent/FI117519B/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014154931A1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-02 | Oilon Oy | Method and apparatus for burning hydrocarbons and other liquids and gases |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI20001818A (en) | 2002-02-17 |
FI20001818A0 (en) | 2000-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2299758C2 (en) | Device and the method of control over nitrogen dioxide ejections from the boilers burning the carbonic fuels without usage of the external reactant | |
KR100993563B1 (en) | VOC oxidizing and decomposing apparatus with preheating function | |
US7399458B1 (en) | Fired equipment with catalytic converter and method of operating same | |
US4054418A (en) | Catalytic abatement system | |
KR101249299B1 (en) | System and methods for removing materials from flue gas via regenerative selective catalytic reduction | |
US8961881B2 (en) | Multi-stage catalytic air purification system | |
US8404200B2 (en) | Cold selective catalytic reduction | |
US8613896B2 (en) | Process for removing nitrous oxide from a gas stream | |
CN102667343A (en) | Integrated boiler and air pollution control systems | |
KR20150145717A (en) | Exhaust gas treatment apparatus | |
WO2009157434A1 (en) | Method for purifying carbon dioxide off-gas, combustion catalyst for purification of carbon dioxide off-gas, and process for producing natural gas | |
KR100331034B1 (en) | Configuration and operating method of RCO system for waste gas purification | |
Van der Vaart et al. | Thermal and catalytic incineration of volatile organic compounds | |
FI117519B (en) | Combustion device for burning gaseous composition containing gases and the method of its use | |
TW200419108A (en) | Method for reducing waste oxide gas emissions in industrial processes | |
KR20200145131A (en) | Multi-Purpose Regenerative Thermal Oxidizer | |
Kucharczyk et al. | Studies on work of a prototype installation with two types of catalytic bed in the reactor for oxidation of methane from mine ventilation air | |
JP3544442B2 (en) | Catalyst purification device | |
EP0803278B1 (en) | Integrated catalytic/non-catalytic process for selective reduction of nitrogen oxides | |
KR100260743B1 (en) | Exhaust gas purifier of an incinerator | |
JP2009172476A (en) | Cleaning apparatus and combustion apparatus | |
RU2796831C1 (en) | Device for neutralization of toxic components of flue gases without introduction of external reagent | |
RU2792608C1 (en) | Device for neutralization of toxic components of flue gases without introduction of external reagent | |
FI108746B (en) | Catalytic heating device | |
JP2001074205A (en) | Catalytic combustion device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: ECOCAT OY Free format text: ECOCAT OY |
|
FG | Patent granted |
Ref document number: 117519 Country of ref document: FI |
|
MA | Patent expired |