PL192690B1 - Sposób termicznej regeneracji materiału wymiennika ciepła w regeneracyjnym urządzeniu dopalającym - Google Patents

Abstract

Sposób termicznej regeneracji materialu wymiennika ciepla w regeneracyjnym urzadzeniu dopalajacym, które zawiera w obudowie, idac od góry do dolu komore spa- lania, strefe podzielona na wiele segmentów wypelnio- nych materialem wymiennika ciepla, oraz rozdzielacz obrotowy, który stosownie do jego polozenia tworzy polaczenie miedzy wlotem oczyszczanego gazu odloto- wego i pierwszym segmentem materialu wymiennika ciepla, polaczenie miedzy drugim segmentem materialu wymiennika ciepla i wylotem oczyszczonego gazu, wzglednie polaczenie miedzy trzecim segmentem mate- rialu wymiennika ciepla, poprzedzajacym w kierunku obrotu rozdzielacza drugi segment, i wlotem albo wylo- tem gazu pluczacego, w którym to sposobie nagrzane w komorze spalania i pobierane z niej powietrze nasta- wia sie za pomoca swiezego powietrza na wymagana temperature powietrza regenerujacego i przeprowadza sie kolejno przez wszystkie segmenty z materialem wymiennika ciepla, w wyniku czego material ten dopro- wadza sie do temperatury, w której uwalniaja sie zanie- czyszczenia adsorbowane przez material wymiennika ciepla, znamienny tym, ze wykorzystywane do termicz- nej regeneracji i podgrzewane w komorze spalania (8) powietrze pobiera sie z tej komory spalania (8) i zawraca sie do wlotu (4) oczyszczanego gazu odlotowego, pod- czas gdy wylot (10) oczyszczonego gazu jest zamkniety, i przy tym to powietrze tak dlugo prowadzi sie w obiegu przy obracajacym sie rozdzielaczu (5), …………………. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób termicznej regeneracji materiału wymiennika ciepła w regeneracyjnym urządzeniu dopalającym.

Z europejskich opisów patentowych nr EP 0548 630 A i nr EP 0719 984 A2 znane jest regeneracyjne urządzenie dopalające, które zawiera, idąc od góry do dołu, komorę spalania, strefę podzieloną na wiele segmentów wypełnionych materiałem wymiennika ciepła oraz rozdzielacz obrotowy. Rozdzielacz obrotowy, stosownie do swego położenia tworzy połączenia między wlotem oczyszczanego gazu odlotowego, wylotem oczyszczonego gazu, oraz wlotem albo wylotem gazu płuczącego oraz odpowiednimi segmentami materiału wymiennika ciepła.

W urządzeniu tego typu nagrzane w komorze spalania powietrze i pobierane z niej jest nastawiane za pomocą świeżego powietrza na wymaganą temperaturę powietrza regenerującego i jest prowadzone kolejno przez segmenty z materiałem wymiennika ciepła, w wyniku czego materiał ten uzyskuje temperaturę, w której uwalniają się zanieczyszczenia adsorbowane przez materiał wymiennika ciepła.

Regeneracyjne urządzenia dopalające służą do oczyszczania gazów odlotowych z procesów przemysłowych. Celem zaoszczędzenia energii przy dopalaniu termicznym przeznaczone do oczyszczenia gazy odlotowe są przeprowadzane przez materiał wymiennika ciepła. Oczyszczane gazy zawierają często zanieczyszczenia organiczne w postaci tężejących substancji, na przykład produktów smołowych, albo pyły organiczne, a więc w trakcie pracy urządzenia zanieczyszczenia te osiadają na powierzchni materiałów wymiennika ciepła.

W celu regeneracji należy podgrzewać cyklicznie materiał wymiennika ciepła do temperatury, w której uwalniają się zanieczyszczenia adsorbowane na powierzchni i mogą być usuwane. W znanych termicznych urządzeniach dopalających odbywa się to tak, że wprowadza się świeże powietrze do komory spalania, podgrzewa się w niej do wysokiej temperatury i następnie przeprowadza się je z góry do dołu przez materiał wymiennika ciepła, przez rozdzielacz obrotowy doprowadza się do wylotu i następnie usuwa się przez komin do atmosfery.

Podczas tego procesu rozdzielacz obrotowy jest nieruchomy. Wyczekuje się, ażmi przepłukiwany segment materiału wymiennika ciepła nagrzeje się od góry do dołu do wymaganej temperatury, żeby doszło do oczyszczenia wszystkich obszarów tego materiału. Potem rozdzielacz obraca się o jeden segment i proces zaczyna się od początku. Wadą tego znanego sposobu regeneracji materiału wymiennika ciepła jest po pierwsze stosunkowo długi czas potrzebny do oczyszczenia wszystkich segmentów. Ponadto gaz doprowadzany do komina zawiera zanieczyszczenia uwolnione z materiału wymiennika ciepła, a więc nie jest czysty.

Celem wynalazku jest takie udoskonalenie sposobu określonego wyżej rodzaju, żeby termiczna regeneracja odbywała się szybko i ponadto żeby nie były odprowadzane do atmosfery zanieczyszczenia.

Sposób termicznej regeneracji materiału wymiennika ciepła w regeneracyjnym urządzeniu dopalającym, które zawiera w obudowie, idąc od góry do dołu, komorę spalania, strefę podzieloną na wiele segmentów wypełnionych materiałem wymiennika ciepła oraz rozdzielacz obrotowy, który stosownie do jego położenia tworzy połączenie między wlotem oczyszczanego gazu odlotowego i pierwszym segmentem materiału wymiennika ciepła, połączenie między drugim segmentem materiału wymiennika ciepła i wylotem oczyszczonego gazu, względnie połączenie między trzecim segmentem materiału wymiennika ciepła, poprzedzającym w kierunku obrotu rozdzielacza drugi segment, i wlotem albo wylotem gazu płuczącego, w którym to sposobie nagrzane w komorze spalania i pobierane z niej powietrze nastawia się za pomocą świeżego powietrza na wymaganą temperaturę powietrza regenerującego i przeprowadzą się kolejno przez wszystkie segmenty z materiałem wymiennika ciepła, w wyniku czego materiał ten doprowadza się do temperatury, w której uwalniają się zanieczyszczenia adsorbowane przez materiał wymiennika ciepła, który to sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że wykorzystywane do termicznej regeneracji i podgrzewane w komorze spalania powietrze pobiera się z tej komory spalania i zawraca się do wlotu oczyszczanego gazu odlotowego, podczas gdy wylot oczyszczonego gazu jest zamknięty, i przy tym to powietrze tak długo prowadzi się w obiegu przy obracającym się rozdzielaczu, aż dostatecznie nagrzeje się cały materiał wymiennika ciepła i nastąpi uwolnienie z niego wszystkich zanieczyszczeń.

PL 192 690B1

Przewidzianą w wynalazku recyrkulację nagrzanego powietrza do wlotu uzyskuje się na dwa sposoby:

Po pierwsze, podlegający każdorazowo oddziaływaniu segment materiału wymiennika ciepła jest podgrzewany od dołu, a więc od strony, która normalnie jest stosunkowo zimna, gdyż jest oddalona od komory spalania. Dzięki temu uzyskuje się szybciej jednolite podgrzanie materiału wymiennika ciepła w tym segmencie, niż gdyby ten segment był podgrzewany gorącym powietrzem z komory spalania. Po drugie w sposobie według wynalazku powietrze unoszące ze sobą zanieczyszczenia uwolnione z materiału wymiennika ciepła jest wprowadzane do komory spalania, gdzie te zanieczyszczenia spalają się i stają się nieszkodliwe. Tak więc przez komin uchodzi do otoczenia tylko powietrze uwolnione całkowicie od zanieczyszczeń.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania na podstawie rysunku, który przedstawia schemat regeneracyjnego urządzenia dopalającego z najważniejszymi, niezbędnymi do jego eksploatacji urządzeniami zewnętrznymi.

Regeneracyjne urządzenie dopalające jest oznaczone na rysunku odnośnikiem 1. Jego budowa i zasada działania są takie, jak opisanych na wstępie urządzeń znanych ze stanu techniki, o ile niżej nie podano wyraźnie innych informacji na ten temat.

W dolnej części obudowy 2 regeneracyjnego urządzenia dopalającego 1 znajduje się komora wlotowa 3 dla oczyszczanego powietrza odlotowego, które jest doprowadzane przewodem wlotowym 4. Umieszczony w komorze wlotowej 3 rozdzielacz obrotowy 5 stwarza odpowiadające jego położeniu połączenie między komorą wlotową 3 i jednym z wielu mających kształt kawałka tortu segmentów w znajdującej się powyżej komory wlotowej 3 komorze rozdzielczej 6. Z kolei nad komorą rozdzielczą 6 znajduje się w obudowie 2 strefa 7 wymiany ciepła, która jest podzielona na odpowiednią ilość segmentów, z których każdy jest skojarzony z odpowiednim segmentem położonej niżej komory rozdzielczej. Segmenty strefy 7 wymiany ciepła są wypełnione materiałem wymiennika ciepła.

Powyżej strefy 7 wymiany ciepła w najwyższym miejscu obudowy 2 znajduje się komora spalania 8 z ujściem palnika 9.

Rozdzielacz obrotowy 5 jest ukształtowany w znany sposób tak, że łączy on dalszy segment komory rozdzielczej 6, który na ogół jest diametralnie przeciwległy względem pierwszego segmentu, a więc i dalszy segment strefy wymiany ciepła, z przewodem wylotowym 10 dla oczyszczonego gazu. Wreszcie rozdzielacz 5 stwarza połączenie między segmentem komory rozdzielczej 6, a więc i strefy 1 wymiany ciepła, z przewodem powietrza przepłukującego 11, który to segment, patrząc w kierunku obrotu rozdzielacza, wyprzedza ten segment, który jest skojarzony z przewodem wylotowym 10.

Przewód wylotowy 10 dla oczyszczonego gazu przechodzi przez sterowany za pomocą silnika zawór 12 oraz dmuchawę 13, następny sterowany za pomocą silnika zawór 14 i tłumik hałasu 15 do komina 16. Między dmuchawą 13 i zaworem 14 odgałęzia się przewód zwrotny 17, który jest połączony poprzez następny sterowany za pomocą silnika zawór 18 z przewodem wlotowym 4 dla oczyszczanego gazu odlotowego. Od przewodu zwrotnego 17 odgałęzia się już wspomniany przewód powietrza przepłukującego 11, w którym znajduje się następny sterowany za pomocą silnika zawór 19. Poza tym do przewodu 11 między zaworem 19 i wlotem do regeneracyjnego urządzenia dopalającego 1 wchodzi połączony z atmosferą przewód 20 dla świeżego powietrza, który może być zamknięty następnym sterowanym za pomocą silnika zaworem 21.

Wreszcie komora spalania 8 jest połączona z przewodem wylotowym 10 dla oczyszczonego gazuw punkcie między zaworem 12 i dmuchawą 13. Połączenie to może być otwierane lub zamykane sterowanym za pomocą silnika zaworem 23. Między zaworem 23 i ujściem do przewodu wylotowego 10 wchodzi do przewodu 22 doprowadzający świeże powietrze przewód 24, który również może być zamykany sterowanym za pomocą silnika zaworem 25.

Regeneracyjne urządzenie dopalające 1, w którym podlegają obróbce zanieczyszczone gazy odlotowe, pracuje normalnie tak, jak znane urządzenia tego rodzaju:

Oczyszczany gaz odlotowy jest doprowadzany przewodem wlotowym 4 do komory wlotowej 3 regeneracyjnego urządzenia dopalającego 1i jest przekazywany do określonego segmentu komory rozdzielczej 6 stosownie do aktualnego położenia rozdzielacza obrotowego 5. Powietrze odlotowe wznosi się od tego segmentu komory rozdzielczej 6 do położonego nad nim segmentu strefy wymiany ciepła 7i przejmuje od materiału wymiennika ciepła zakumulowane w nim ciepło. Gaz odlotowy podgrzewa się przechodząc przez materiał wymiennika ciepła, aż na wylocie z góry strefy wymiany ciepła osiągnie temperaturę zapłonu zawartych w nim zanieczyszczeń albo zbliży się do tej

PL 192 690B1 temperatury. W tym ostatnim przypadku zanieczyszczenia są spalane za pomocą palnika 9, zaś w pierwszym przypadku spalanie odbywa się bez doprowadzania energii zewnętrznej.

Podgrzane powietrze zawierające teraz (nieszkodliwe) produkty spalania wchodzi z góry do segmentu strefy 7 wymiany ciepła i przepływa przez nią w dół. Oddaje przy tym dużą część swojego ciepła do materiału wymiennika ciepła i wchodzi u dołu strefy 7 wymiany ciepła, odpowiednio ochłodzone, do odpowiedniego segmentu komory rozdzielczej 6 i jest doprowadzane przez rozdzielacz obrotowy 5 do przewodu wylotowego 10. W tym trybie pracy sterowane za pomocą silnika zawory 12 i14 są otwarte, a sterowane za pomocą silnika zawory 18, 23 i 25 są zamknięte. Czyste powietrze jest wyprowadzane za pomocą dmuchawy 13 przez komin 16 do atmosfery.

Jak już wspomniano, powietrze przepłukujące przechodzi przez ten segment strefy 7 wymiany ciepła, który poprzedza w kierunku obrotu rozdzielacza obrotowego 5 segment z przepływem czystego powietrza.

W przedstawionym przykładzie realizacji przepłukiwanie to odbywa się nieco inaczej niż w opisach we wcześniej wspomnianych dokumentach. Mianowicie, tu przez przewód zwrotny 17i przewód 11 powietrza przepłukującego, przy otwartym sterowanym za pomocą silnika zaworze 19 i zamkniętym zaworze 21, czyste powietrze jest doprowadzane przez rozdzielacz obrotowy 5 do odpowiedniego segmentu strefy wymiany ciepła. Jednak ta różnica w sposobie płukania nie ma znaczenia w tym kontekście dla zasadniczego sposobu pracy termicznego urządzenia dopalającego 1.

Po dłuższej pracy materiał znajdujący się w strefie 7 wymiany ciepła wymaga regeneracji, ponieważ na jego powierzchni osadziły się substancje, na przykład produkty smołowe lub pyły organiczne, które są unoszone wraz z oczyszczanym gazem odlotowym. Taka termiczna regeneracja w opisanym termicznym urządzeniu dopalającym 1 odbywa się następująco:

Wyłącza się dopływ oczyszczanego gazu odlotowego doprowadzanego przewodem wlotowym 4. Zamyka są sterowane za pomocą silnika zawory 12 i 19, natomiast otwiera się sterowane za pomocą silnika zawory 14, 18, 21, 23 i 25.

W tym stanie łączeniowym zaworów pobierane jest gorące powietrze z komory spalania 8. Temperaturę powietrza regenerującego ustala się domieszkując świeże powietrze doprowadzane przewodem 20. Wymieszane powietrze jest zasysane za pomocą dmuchawy 13 przewodem 22 przez otwarty zawór 23 i poprzez przewód zwrotny 17 oraz otwarty sterowany za pomocą silnika zawór 18 dochodzi ono do przewodu wlotowego 4 i stąd jest doprowadzane przez komorę wlotową 3, rozdzielacz obrotowy 5, odpowiedni segment komory rozdzielczej 6 do segmentu strefy wymiany ciepła. Powietrze to wchodzi u góry znów do komory spalania 8 i jest podgrzewane palnikiem 9. Gorące powietrze cyrkuluje po opisanej drodze, podczas gdy dalej obraca się rozdzielacz 5. Nadmiar powietrza w obiegu jest odprowadzany do komina 16 przez odpowiedni otwór sterowanego za pomocą silnika zaworu 14.

Opisana cyrkulacja powietrza przy obracającym się rozdzielaczu obrotowym 5 trwa dotąd, aż materiał wymiennika ciepła także w najniższych strefach osiągnie temperaturę, w której są usuwane osady z tego materiału. Zanieczyszczenia te są następnie doprowadzane przez obiegające powietrze do komory spalania 8i tam ulegają spaleniu. Po zakończeniu tego procesu różne zawory sterowane za pomocą silnika są sprowadzane do położenia wyjściowego i jest wznawiane doprowadzanie oczyszczanego powietrza odlotowego przewodem wlotowym 4.

Claims (1)

1. Zastrzeżenia patentowe

   Sposób termicznej regeneracji materiału wymiennika ciepła w regeneracyjnym urządzeniu dopalającym, które zawiera w obudowie, idąc od góry do dołu komorę spalania, strefę podzieloną na wiele segmentów wypełnionych materiałem wymiennika ciepła, oraz rozdzielacz obrotowy, który stosownie do jego położenia tworzy połączenie między wlotem oczyszczanego gazu odlotowego i pierwszym segmentem materiału wymiennika ciepła, połączenie między drugim segmentem materiału wymiennika ciepła i wylotem oczyszczonego gazu, względnie połączenie między trzecim segmentem materiału wymiennika ciepła, poprzedzającym w kierunku obrotu rozdzielacza drugi segment, i wlotem albo wylotem gazu płuczącego, w którym to sposobie nagrzane w komorze spalania i pobierane z niej powietrze nastawia się za pomocą świeżego powietrza na wymaganą temperaturę powietrza regenerującego i przeprowadza się kolejno przez wszystkie segmenty z materiałem wymiennika ciepła, w wyniku czego materiał ten doprowadza się do temperatury,

   PL 192 690B1 w której uwalniają się zanieczyszczenia adsorbowane przez materiał wymiennika ciepła, znamienny tym, że wykorzystywane do termicznej regeneracji i podgrzewane w komorze spalania (8) powietrze pobiera się z tej komory spalania (8) i zawraca się do wlotu (4) oczyszczanego gazu odlotowego, podczas gdy wylot (10) oczyszczonego gazu jest zamknięty, i przy tym to powietrze tak długo prowadzi się w obiegu przy obracającym się rozdzielaczu (5), aż dostatecznie nagrzeje się cały materiał wymiennika ciepła i nastąpi uwolnienie z niego wszystkich zanieczyszczeń.