NL2012838B1 - Inrichting voor het reinigen van een gas en werkwijze onder toepassing van de inrichting. - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het reinigen van gassen in een gasstroom, omvattende een in de gasstroom te plaatsen brandermond, welke wordt gekenmerkt doordat de inrichting is gevormd van: - ten minste een eerste element dat zich in een eerste richting uitstrekt en op afstand van elkaar op het eerste element voorziene brandermonden omvat en - ten minste een tweede element dat zich in een van de eerste richting afwijkende tweede richting uitstrekt en op afstand van elkaar op het tweede element voorziene brandermonden omvat, waarbij het eerste en tweede element in hoofdzaak in hetzelfde vlak zijn gelegen. De uitvinding betreft tevens een werkwijze voor het reinigen van een door een kanaal te voeren gas, omvattende het in het kanaal plaatsen van ten minste een inrichting volgens de uitvinding, het via de brandermonden in het gasmengsel brengen van het reinigingsgas en het ontsteken van het reinigingsgas.

Description

Inrichting voor het reinigen van een gas en werkwijze onder toepassing van de inrichting

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het reinigen van een gas volgens de aanhef van conclusie 1. Tevens heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het reinigen van een gas onder toepassing van deze inrichting.

Een dergelijke inrichting is in de techniek bekend. Bijvoorbeeld worden naverbranders toegepast voor het verbranden van niet of onvolledig verbrande brandstoffen in afgassen.

Een dergelijke bekende inrichting bereikt slechts een deel van de stoffen die naverbrand moeten worden, zoals onverbrande brandstoffen. Dit leidt tot vervuiling van het milieu doordat onverbrande stoffen in het milieu terecht komen. Ook voor de reiniging van andere schadelijke stoffen in een gasstroom bestaat geen voldoende reinigende inrichting.

Derhalve is er behoefte aan een inrichting die een adequate reiniging verschaft.

De uitvinding heeft daarom tot doel een verbeterde inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen.

In het bijzonder heeft de uitvinding tot doel een inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen die ook andere stoffen dan onverbrande brandstof kan omzetten in onschadelijke stoffen.

Binnen de uitvinding wordt met de term "onschadelijke stoffen" bedoeld stoffen die minder schadelijk zijn voor het milieu en voor mensen dan de oorspronkelijke in de te reinigen gasstroom aanwezige stoffen.

Tevens heeft de uitvinding tot doel een verbeterde werkwijze voor het reinigen van een gasstroom te verschaffen onder toepassing van de inrichting.

Ter verkrijging van ten minste een van de hiervoor genoemde voordelen, verschaft de uitvinding volgens een eerste uitvoeringsvorm een inrichting die de maatregelen van conclusie 1 bevat. Deze inrichting heeft het voordeel dat de te reinigen gasstroom in een toestand wordt gebracht dat in hoofdzaak alle bestanddelen van de gasstroom in contact wordt gebracht met de met de brandermonden gevormde vlammen. Dit verschaft een uitstekende reiniging die tot nu toe niet kon worden verkregen.

Het is hierbij gebleken dat de vorm van de elementen niet van bijzonder belang is. Een vierkante doorsnede van de elementen (balkvormige elementen) verschaft overeenkomstige resultaten als elementen die een ronde of ovalen doorsnede (buisvormige elementen) hebben.

De voorkeur wordt gegeven aan een inrichting waarbij de elementen zich onder een hoek van 45° tot 90° ten opzichte van elkaar uitstrekken en waarbij de combinatie van eerste elementen en tweede elementen een roostervormige configuratie heeft Dit blijkt een optimaal contact van de te reinigen gasstroom met de vlammen uit de brandermonden te verschaffen wat een uitstekende reiniging van de gasstroom oplevert.

Om de gehele gasstroom te bereiken heeft het de voorkeur dat de elementen zich in hoofdzaak over een geheel doorstroomd oppervlak van de gasstroom uitstrekken. Het doorstroomd oppervlak kan de inwendige doorsnede van een rookgaskanaal zijn, zoals van een schoorsteen, maar tevens de inwendige doorsnede van een gasmengkamer, zoals onder andere wordt toegepast bij luchtbehandelingssystemen in kantoorgebouwen en dergelijke. Deze laatste toepassing heeft bovendien het voordeel dat eventuele ziektekiemen door de inrichting worden opgeruimd voordat de behandelde lucht terug in de verblijfsruimtes wordt gevoerd. De inrichting wordt bij voorkeur geplaatst op een positie na het luchtbehandelingssysteem en voor terugvoer in de verblijfsruimtes. De uitvinding verschaft derhalve op voordelige wijze een gelijktijdige oplossing voor vervuilde airconditioningsystemen, aangezien de vervuiling middels de inrichting volgens de uitvinding wordt opgeruimd.

Voorts heeft het de voorkeur dat de inrichting een op de elementen aangesloten toevoeraansluiting omvat voor het aan de brandermonden toevoeren van een reinigingsgas. Dit levert een compacte inrichting op, in het bijzonder wanneer de inrichting in de elementen voorziene kanalen omvat welke zich uittrekken vanaf een toevoer voor het reinigingsgas naar de brandermonden; met dien verstande dat separate kanalen zijn voorzien voor elk afzonderlijk gas indien toevoeren voor meerdere gassen zijn voorzien.

Een uitstekende en onovertroffen reiniging wordt verkregen wanneer het reinigingsgas waterstofgas en zuurstofgas omvat, bij voorkeur in een onderling stoechiometrische verhouding van 2:1.

Dit verschaft een snelle en directe verbranding van vrijwel alle verontreinigende stoffen in het te reinigen gas. Bij toepassing in een luchtbehandelingssysteem voor kantoren en overige verblijfs-ruimtes heeft de inrichting het voordeel dat bij toepassing van waterstof en zuurstof slechts water wordt geproduceerd wat de kwaliteit van de ingevoerde lucht verbetert.

Met name bij toepassing van waterstof en zuurstof heeft het de voorkeur dat de inrichting een eerste toevoer voor waterstofgas omvat en een tweede toevoer voor zuurstofgas omvat, zodanig dat vermenging van de beide gassen bij de brandermonden plaatsvindt. Dit verschaft een optimale en veilige toevoer van de gassen aan de brandermonden. Vlamterugslag kan hierdoor niet optreden.

Een stabiele werking wordt gegarandeerd door elke brandermond te voorzien van een ontsteking voor het doen ontsteken van het reinigingsgas. Bij eventuele instabiele toevoer van te reinigen gas of vanwege andere omstandigheden die tot het doven van de vlam van een of meer van de brandermonden leidt, kan het gasmengsel van het reinigingsgas eenvoudig opnieuw worden ontstoken.

Volgens een verder aspect heeft de uitvinding tevens betrekking op een werkwijze voor het reinigen van een door een kanaal te voeren gas, omvattende het in het kanaal plaatsen van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding, het via de brandermonden in het gasmengsel brengen van het reinigingsgas en het ontsteken van het reinigingsgas. Hiermee worden de voordelen verkregen van de inrichting zoals hiervoor beschreven.

Volgens een voorkeuruitvoeringsvorm wordt waterstofgas aan een eerste toevoeraansluiting toegevoerd en wordt zuurstofgas aan een tweede toevoeraansluiting toegevoerd; waarbij elke toevoeraansluiting middels een in de inrichting voorzien kanaal is verbonden met elke brandermond, zodanig dat bij het aan de toevoeraanslui-tingen toevoeren van de gassen deze worden vermengd bij elke brandermond .

Volgens een bijzonder de voorkeur genietende uitvoeringsvorm is in de werkwijze volgens de uitvinding een derde toevoeraanslui-ting voor een derde gas voorzien, waardoor het derde gas aan de brandermonden kan worden toegevoerd, samen met het reinigingsgas dat bij voorkeur waterstof en zuurstof omvat.

Bij voorkeur is dit derde gas kooldioxide, zodanig dat de werkwijze omvat het via de derde toevoeraansluiting toevoeren van C02 en het vermengen van het C02 met de overige gassen nabij de brandermonden. Door vermenging van kooldioxide, C02, kan op eenvoudige wijze de maximale temperatuur en de lengte van de vlam van het reinigingsgas worden geregeld. Hierdoor worden de reinigende eigenschappen van de vlam eenvoudig aangepast aan de heersende situatie in de te reinigen gasstroom.

Om een optimale verbranding te verkrijgen heeft het de voorkeur dat de werkwijze volgens de uitvinding het via ten minste een van de eerste en tweede toevoeraansluiting toevoeren van C02 omvat, zodanig dat het aan de brandermonden toegevoerde gasmengsel een stoechiometrische hoeveelheid waterstofgas en zuurstofgas omvat.

De uitvinding zal hierna aan de hand van een tekening nader worden uitgelegd. De tekening toont hierbij in:

Fig. 1 een schematisch bovenaanzicht van een inrichting volgens de uitvinding,

Fig. 2 een perspectivisch aanzicht van een deel van een inrichting volgens de uitvinding,

Fig. 3 een schematische dwarsdoorsnede van een deel van een inrichting volgens de uitvinding.

In de figuren zijn dezelfde onderdelen middels dezelfde ver-wijzingscijfers aangeduid. Echter, de voor een praktische uitvoering van de uitvinding noodzakelijke onderdelen zijn niet alle getoond, vanwege de eenvoud van de weergave.

Fig. 1 toont een schematisch bovenaanzicht van een inrichting 1 volgens de uitvinding. De inrichting 1 heeft een in hoofdzaak vierkante vorm voor plaatsing in een overeenkomstig gevormd gaskanaal. Door het gaskanaal wordt een te reinigen gas gevoerd. De inrichting 1 zal het gehele doorstroomde oppervlak van het kanaal derhalve afdekken. De inrichting 1 omvat langselementen 2 en dwarselementen 3 die in de getoonde uitvoeringsvorm in hoofdzaak loodrecht op elkaar zijn gelegen. De elementen 2, 3 definiëren doorgangen 4 voor het doorlaten van het te reinigen gas. De afmeting van de elementen 2, 3 is niet in juiste verhouding ten opzichte van de doorgangen 4 getekend, om de duidelijkheid van de figuur te verhogen. In de Fig. 1 strekt elke langselement 2 zich uit tot voorbij een aan de zijkant van de inrichting gelegen dwarselement 3, vice versa.

De inrichting 1 kan bijvoorbeeld met deze uitsteeksels 5 op draagnokken in het gaskanaal worden gepositioneerd. Tevens kunnen de uitsteeksels 5 worden voorzien van toevoeraansluitingen 6, 7, 8 voor een via de elementen 2, 3 aan het te reinigen gas toe te voeren reinigingsgas. In de Fig. 1 is een enkele set toevoeraanslui-ting 6, 7, 8 voorzien. Volgens de uitvinding kunnen meerdere daarvan aan de inrichting worden voorzien.

Als reinigingsgas kan bij voorkeur een mengsel van waterstofgas en zuurstofgas aan de brandermonden 9 (zie ook Fig. 2 en 3) worden toegevoerd, waarbij bij voorkeur separate toevoeraansluitingen 6, 7 voor waterstofgas en voor zuurstofgas zijn voorzien.

Een optimale reiniging kan verschillende verontreinigingen zal worden verkregen wanneer de temperatuur van de vlam uit de brandermonden kan worden geregeld. De temperatuur en de vlamleng-te, alsmede de temperatuurverdeling in de verbrandingsvlam van waterstof en zuurstof, zogenoemd Brown's gas, kan worden geregeld door C02 aan het mengsel toe te voeren. Daartoe kan een separate toevoeraansluiting 8 worden voorzien.

Fig. 2 geeft een perspectivisch aanzicht van een deel van een inrichting 1 volgens de uitvinding. De langselementen 2 en dwars-elementen 3 zijn elk voorzien van brandermonden 9, zodanig dat de vlam is gericht naar de doorgang 4 tussen de beide elementen 2, 3. Het gas dat door de doorgang 4 stroomt wordt hierdoor in contact gebracht met de door de brandermonden 9 gevormde vlammen of in elk geval met de hete verbrandingsproducten daarvan. Het is gebleken dat de elementen 2, 3 voor een zodanige werveling van de te reinigen gasstroom zorgen dat een optimaal contact met de hete gassen van de verbrandingsvlammen wordt verkregen.

In Fig. 3 is een schematische dwarsdoorsnede van een deel van een inrichting 1 volgens de uitvinding getoond, waarbij het in een element 2; 3 gelegen kanaal 10 voor toevoer van reinigingsgas naar de brandermonden 9 zijn getoond. Het kanaal is met een niet in de figuur getoond deel gekoppeld met een van de toevoeraansluitingen 6, 7, 8. Om meerdere gassen aan de brandermonden 9 te kunnen toevoeren zullen meerdere kanalen in de elementen 2; 3 zijn voorzien .

Voorbeeld I: Reiniging van rookgas

Het is bij proefnemingen gebleken dat rookgassen van steen-koolverbranding uitstekend gereinigd kunnen worden met de inrichting volgens de uitvinding.

In een schoorsteen werd een inrichting volgens de uitvinding aangebracht. De hoeveelheid toegevoerd reinigingsgas, in dit voorbeeld gevormd van een stoechiometrische hoeveelheid waterstofgas en zuurstofgas (volumeverhouding 2:1), bedroeg 2 vol.% (op basis van normaalomstandigheden) ten opzichte van de hoeveelheid te reinigen gas.

Het te reinigen gas was afkomstig van een steenkoolbrander.

De resultaten zijn als volgt:

Voorts werd gemeten wat de vermindering in concentratie is wanneer de verbranding van HHO als reinigingsstap werd toegepast:

De vermindering van de hoeveelheid koolmonoxide blijkt bij toepassing van verbranding van HHO ter reiniging tussen 55% en 79% te liggen.

Koolmonoxide CO wordt met de inrichting volgens de uitvinding verminderd met ten minste 55% tot maximaal 80%.

Zwaveldioxide wordt verminderd met meer dan 95%.

De concentratie stikstofoxiden in het gas dat aan de inrichting wordt toegevoerd neemt na de inrichting volgens de uitvinding toe, echter tot een waarde die ver onder de wettelijk toe-gestane normen ligt. Deze toename is derhalve geen probleem voor implementatie van de uitvinding.

Voorbeeld II: Zuurstofconcentratie

Voorts werd gemeten of de concentratie zuurstof in de gassen veranderde door de werkwijze volgens de uitvinding. De meetresultaten zijn als volgt:

De gemiddelde toename aan concentratie 02 is 0,54%. Dit is verwaarloosbaar en kan berusten op meetafwijkingen.

Een bijzondere verbetering van de reiniging wordt verkregen wanneer ten minste twee inrichtingen volgens de uitvinding na elkaar in de gasstroom worden geplaatst. De tweede inrichting wordt derhalve in de door de eerste inrichting behandelde gasstroom geplaatst, waardoor een verdere reiniging van de gasstroom wordt verkregen. Verrassenderwijs is gebleken dat de procentuele vermindering van verontreinigende stoffen ten minste gelijk blijft voor opvolgende inrichtingen.

De uitvinding is niet beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren getoonde uitvoeringsvormen. De uitvinding wordt slechts beperkt door de bijgevoegde conclusies.

De uitvinding strekt zich tevens uit over elke combinatie van maatregelen die hiervoor onafhankelijk van elkaar zijn beschreven.

Claims (14)

1. Inrichting voor het reinigen van gassen in een gasstroom, omvattende een in de gasstroom te plaatsen brandermond, met het kenmerk, dat de inrichting is gevormd van: - ten minste een eerste element dat zich in een eerste richting uitstrekt en op afstand van elkaar op het eerste element voorziene brandermonden omvat en - ten minste een tweede element dat zich in een van de eerste richting afwijkende tweede richting uitstrekt en op afstand van elkaar op het tweede element voorziene brandermonden omvat, waarbij het eerste en tweede element in hoofdzaak in hetzelfde vlak zijn gelegen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de elementen zich onder een hoek van 45° tot 90° ten opzichte van elkaar uitstrekken en waarbij de combinatie van eerste elementen en tweede elementen een roostervormige configuratie heeft.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de elementen zich in hoofdzaak over een geheel doorstroomd oppervlak van de gasstroom uitstrekken.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de inrichting een op de elementen aangesloten toevoer omvat voor het aan de brandermonden toevoeren van een reinigingsgas.

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarbij het reinigingsgas waterstofgas en zuurstofgas omvat, bij voorkeur in een onderling stoechiometrische verhouding van 2:1.

6. Inrichting volgens conclusie 4 of 5, waarbij de inrichting een eerste toevoer voor waterstofgas omvat en een tweede toevoer voor zuurstofgas omvat, zodanig dat vermenging van de beide gassen bij de brandermonden plaatsvindt.

7. Inrichting volgens een der conclusies 4-6, waarbij de inrichting in de elementen voorziene kanalen omvat welke zich uittrekken vanaf een toevoer voor het reinigingsgas naar de brander-monden; met dien verstande dat separate kanalen zijn voorzien voor elk afzonderlijk gas indien toevoeren voor meerdere gassen zijn voorzien.

8. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij elke brandermond is voorzien van een ontsteking voor het doen ontsteken van het reinigingsgas.

9. Werkwijze voor het reinigen van een door een kanaal te voeren gas, omvattende het in het kanaal plaatsen van ten minste een inrichting volgens een der voorgaande conclusies, het via de bran-dermonden in het gasmengsel brengen van het reinigingsgas en het ontsteken van het reinigingsgas.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij een waterstofgas aan een eerste toevoeraansluiting wordt toegevoerd en zuurstofgas aan een tweede toevoeraansluiting wordt toegevoerd; waarbij elke toevoeraansluiting middels een in de inrichting voorzien kanaal is verbonden met elke brandermond, zodanig dat bij het aan de toe-voeraansluitingen toevoeren van de gassen deze worden vermengd bij elke brandermond.

11. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, voorts omvattende een derde toevoeraansluiting voor een derde gas.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, omvattende het via de derde toevoeraansluiting toevoeren van C02 en het vermengen van het C02 met de overige gassen nabij de brandermonden.

13. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, omvattende het via ten minste een van de eerste en tweede toevoeraansluiting toevoeren van C02 zodanig dat het aan de brandermonden toegevoerde gasmengsel een stoechiometrische hoeveelheid waterstofgas en zuurstofgas omvat .

14. Werkwijze volgens een der conclusies 9 - 13, omvattende het op onderlinge afstand in het kanaal plaatsen van ten minste twee inrichtingen volgens de uitvinding.