WO2007068022A1 - Verfahren und wabenkörper zum reinigen und/oder regenerieren von gasen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for purifying and / or regenerating gases, in which the gas to be treated is supplied to at least one layer of adjacent prismatic honeycomb bodies made of ceramic material, which are provided with a plurality of mutually parallel channels, which in the end faces the honeycomb body open and through which the gas to be treated flows;
  • the invention further provides a prismatic honeycomb body made of ceramic material for use in plants for cleaning and / or regeneration of gases.
  • honeycomb bodies are generally produced as prismatic honeycomb bodies with smooth sidewall surfaces. This allows their installation in plants close to each other in order not to obtain an undefined gap between the honeycomb bodies. A large number of honeycomb bodies packed next to one another and in layers undergo a correspondingly large expansion at high temperatures.
  • honeycomb bodies are cold-mounted, for example, in a regenerator system, where they are often pressed together by insulating materials on the outer sides, a high mechanical stress arises between the individual honeycomb bodies in the hot operating state. If the mechanical pressure on individual honeycomb bodies becomes too great, the ceramic structure yields and the honeycomb body breaks up. If, on the one hand, mechanical corrosion is weakened on the one hand by chemical corrosion and on the other hand the coefficient of thermal expansion (CTE) is increased, this negative effect can increasingly occur, the honeycomb bodies break down and their function as heat accumulator is severely impaired.
  • CTE coefficient of thermal expansion
  • Table 1 Expansion of various ceramic honeycomb body types of the uppermost regenerator bed layer at operating temperature
  • honeycomb bodies are, for example, bounded laterally by concrete segments and have no possibility of expansion except for the side which faces the insulation.
  • the invention aims to avoid the above-described problems and to provide a honeycomb body structure that already during installation, especially in the uppermost bed layers, a certain distance of the honeycomb body to each other to allow for thermal expansion.
  • the invention relates to a method of the type specified in the introduction, which is characterized in that the honeycomb bodies are arranged in the position with a predetermined mutual lateral spacing, which is determined by spacers applied to two adjoining honeycomb side walls.
  • spacers are mounted on two adjoining side walls of each honeycomb body, which are preferably made of combustible material.
  • the invention also relates to a honeycomb body made of ceramic material for use in plants for cleaning and / or regeneration of gases, having a prismatic body, which is crossed by a plurality of gas flow channels, which open in both end faces of the honeycomb body.
  • the honeycomb body according to the invention is characterized in that at least two adjoining side walls of each honeycomb body are defined unevenly structured.
  • honeycomb body has the result that on all four sides of a honeycomb body during installation, for example, in a regenerator in each bed position a corresponding uneven side wall structure corresponding distance between the honeycomb bodies arises.
  • spacers are mounted on two adjoining side walls of each honeycomb body, which are preferably made of combustible material.
  • the spacers may be formed by bulges of the honeycomb side walls.
  • FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment of a honeycomb body
  • Fig. 2 shows a honeycomb body in plan view
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the invention
  • Fig. 4 illustrates the installation 5 shows a third embodiment
  • FIG. 6 shows a fourth embodiment
  • FIG. 7 shows a plan view of the installation of the fourth embodiment
  • FIG. 8 shows a detail of FIG. 6.
  • spacers 2 made of paper, cardboard, plastic, metal or other materials, for example by gluing, are fastened vertically or horizontally to at least two side walls 1 "of the honeycomb body 1 extruded from ceramic material 1 with a plurality of channels I 1 after the firing process.
  • This embodiment has the consequence that the subsequently installed spacer 2 burns during operation at high temperatures.
  • the desired structure of the honeycomb side wall 1 is determined by the shape of the extrusion die 1.
  • the initially flat side wall of the honeycomb body 1 is formed in the extrusion die by milling the outside of the honeycomb body 1" Tool core and a corresponding slot-generating frame set.
  • a defined bulge 4 of at least two side walls 1 has the result that defined free spaces 5 are created between the honeycomb bodies during installation of the honeycomb body 1.
  • the honeycomb bodies can expand stress-free according to their thermal expansion coefficient Spacers 2 burn or break in the case of the structured side wall 1 "(predetermined breaking point).
  • honeycomb bodies installed at a defined distance from each other, the use of the honeycomb side wall flat as a heat exchange surface.
  • this corresponds to an area of approx. 26.6 m 2 / m 3 .
  • this can increase the active heat exchange area from 2% (60 x 60 cells) to 5% (25 x 25 cells).

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Abstract

Verfahren zum Reinigen und/oder Regenerieren von Gasen, bei welchem das zu behandelnde Gas zumindest einer Lage von nebeneinander angeordneten prismatischen, aus Keramikmaterial bestehenden Wabenkörpern (1) zugeführt wird, die mit einer Vielzahl von zueinander parallelen Kanälen (1´) versehen sind, welche in die Endflächen der Wabenkörper ausmünden und durch welche das zu behandelnde Gas strömt, wobei die Wabenkörper (1) in der Lage mit vorbestimmtem gegenseitigem Seitenabstand angeordnet werden, der durch auf zwei aneinandergrenzende Wabenkörperseitenwände (1'') aufgebrachte Abstandhalter (2) festgelegt wird.

Description

Verfahren, und Wabenkörper zum Reinigen und/oder Regenerieren von Gasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen und/oder Regenerieren von Gasen, bei welchem das zu behandelnde Gas zumindest einer Lage von nebeneinander angeordneten prismatischen, aus Keramikmaterial bestehenden Wabenkörpern zugeführt wird, die mit einer Vielzahl von zueinander parallelen Kanälen versehen sind, welche in die Endflächen der Wabenkörper ausmünden und durch welche das zu behandelnde Gas strömt; Gegenstand der Erfindung ist ferner ein prismatischer Wabenkörper aus Keramikmaterial zur Verwendung in Anlagen zum Reinigen und/oder Regenerieren von Gasen. Derartige Wabenkörper werden generell als prismatische Wabenkörper mit glatten Seitenwandflachen hergestellt. Dies ermöglicht ihren Einbau in Anlagen dicht an dicht, um keinen Undefinierten Spalt zwischen den Wabenkörpern zu erhalten. Eine große Anzahl von nebeneinander und in Lagen übereinander ge- packten Wabenkδrpern erfährt bei hohen Temperaturen eine dementsprechend große Ausdehnung. Sind die Wabenkörper im Kaltzustand beispielsweise in eine Regeneratoranlage dicht eingebaut, wobei sie häufig durch Isolierstoffe an den Außenseiten zusammengepreßt werden, entsteht im heißen Betriebszustand ei- ne hohe mechanische Beanspruchung zwischen den einzelnen Wabenkörpern. Wird der mechanische Druck auf einzelne Wabenkörper zu groß, gibt die keramische Struktur nach und der Wabenkörper zerbricht. Wird zusätzlich durch chemische Korrosion einerseits die mechanische Stabilität geschwächt und ander- seits der Wärmedehnungskoeffizient (CTE) erhöht, kann dieser negative Effekt verstärkt eintreten, die Wabenkörper gehen zu Bruch, und ihre Funktion als Wärmespeicher wird stark beeinträchtigt .
Diverse Schadensberichte bzw. Beanstandungen bei der An- wendung von keramischen Wabenkörpern, die z.B. als Wärmetau- scher in RTO-Regeneratoranlagen eingesetzt werden, haben gezeigt, daß die Wabenkörper in den obersten Regeneratorbettlagen oft zu dicht aneinander gepackt sind und dadurch im Betrieb Schaden durch mechanische Beanspruchung erleiden. Keramische Materialien, die als Wärmespeieher verwendet werden, haben einen bestimmten Wärmedehnungskoeffizienten (CTE) und dehnen sich entsprechend der Temperaturen in den verschiedenen Lagen eines Regeneratorbettes unterschiedlich aus. Zusätzlich ist beobachtet worden, daß Korrosionsmechanismen das Keramikmaterial während des Betriebes dahingehend verändern können, daß der CTE gegenüber dem Zustand vor der Inbetriebnahme ansteigt. Bei großen Querschnitten der Regeneratorbetten, was einer großen Anzahl von nebeneinander gepackten Wabenkörpern entspricht, kann es deshalb bei korrosionsbedingtem Anstieg des CTE, hohen Betriebstemperaturen und gleichzeitig zu dichter Packung der einzelnen Wabenkörper zu sehr hohen mechanischen Kräften kommen, die zur Zerstörung der betroffenen Wabenkörperlagen führen.
Die nachfolgende Tabelle zeigt verschiedene Betriebswerte.
Tabelle 1 : Ausdehnung verschiedener keramischer Wabenkörperty- pen der obersten Regeneratorbettlage bei Betriebstemperatur
Figure imgf000003_0001
Infolge eines zu großen mechanischen Druckes, hervorgerufen durch Wärmedehnung und zu dichte Packung, können die Wabenkörper brechen. Die Wabenkδrper sind z.B. seitlich von Be- tonsegmenten begrenzt und haben, bis auf die Seite, die der Isolierung zugewandt ist, keine Möglichkeit zur Ausdehnung.
Die Erfindung _ zielt darauf ab, die vorstehend geschilderten Probleme zu vermeiden und einen Wabenkörperaufbau zu schaffen, der bereits beim Einbau, speziell in den obersten Bettlagen, einen gewissen Abstand der Wabenkörper zueinander vorgibt, um eine Wärmedehnung zu ermöglichen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren der einleitend angegebenen Art, das sich dadurch auszeichnet, daß die Wabenkörper in der Lage mit vorbestimmtem gegenseitigem Seitenab- stand angeordnet werden, der durch auf zwei aneinandergrenzen- de Wabenkδrperseitenwände aufgebrachte Abstandhalter festgelegt wird.
Vorzugsweise werden auf zwei aneinandergrenzenden Seitenwänden jedes Wabenkörpers Abstandhalter angebracht, die vor- zugsweise aus brennbarem Material bestehen.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Wabenkörper aus Keramikmaterial zur Verwendung in Anlagen zum Reinigen und/ oder Regenerieren von Gasen, mit einem prismatischen Körper, der von einer Vielzahl von Gasströmungskanälen durchzogen ist, die in beiden Stirnseiten des Wabenkörpers ausmünden. Der erfindungsgemäße Wabenkδrper zeichnet sich dadurch aus, daß mindestens zwei aneinandergrenzende Seitenwände jedes Wabenkörpers definiert uneben strukturiert sind.
Die erfindungsgemäße Anwendung solcher keramischer Waben- körper hat zur Folge, daß an allen vier Seiten eines Wabenkörpers während des Einbaus z.B. in ein Regeneratorbett in jeder Bettlage ein der unebenen Seitenwandstruktur entsprechender Abstand zwischen den Wabenkörpern entsteht . Im Rahmen der Erfindung werden auf zwei aneinandergrenzen- den Seitenwänden jedes Wabenkörpers Abstandhalter angebracht, die vorzugsweise aus brennbarem Material bestehen. Alternativ können erfindungsgemäß die Abstandhalter durch Ausbuchtungen der Wabenkörperseitenwände gebildet sein.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, die schematisch verschiedene Wabenkörper gemäß der Erfindung zeigen und deren Einbau z.B. in ein Regeneratorbett illustrie- ren. Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Wabenkörpers, Fig. 2 zeigt ein Wabenkδrper- paket in der Draufsicht, Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungs- form der Erfindung, Fig. 4 illustriert den Einbau der Wabenkörper nach Fig. 3 in der Draufsicht, Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform, Fig. 6 eine vierte Ausführungsform, Fig. 7 in der Draufsicht den Einbau der vierten Ausführungsform und Fig. 8 ein Detail zu Fig. 6.
Gemäß Fig. 1 werden an mindestens zwei Seitenwänden 1" des aus Keramikmaterial strangextrudierten Wabenkörpers 1 mit ei- ner Vielzahl von Kanälen I1 nach dem Brennvorgang Abstandhalter 2 aus Papier, Karton, Kunststoff, Metall oder anderen Materialien z.B. durch Ankleben vertikal oder horizontal befestigt. Diese Ausführung hat zur Folge, daß der nachträglich angebrachte Abstandhalter 2 im Betrieb bei hohen Temperaturen verbrennt. Der gemäß Fig. 2 erzeugte Spalt 3 zwischen den in einer Lage z.B. eines Regeneratorbettes angeordneten Wabenkörpern reduziert sich im Betrieb entsprechend der Wärmedehnung des Keramikmaterials.
Gemäß den Fig. 6 bis 8 wird die gewünschte Struktur der Wabenkörperseitenwand 1" durch die Form des Extrusionswerkzeu- ges festgelegt . Die zunächst ebene Seitenwand des Wabenkörpers 1 wird im Extrusionswerkzeug durch Fräsen der Außenseite des Werkzeugkernes und einen entsprechenden schlitzerzeugenden Rahmen festgelegt .
Eine definierte Ausbuchtung 4 mindestens zweier Seitenwände 1" hat zur Folge, daß beim Einbau der Wabenkörper 1 im Kaltzustand der Anlage zwischen den Wabenkörpern definierte Freiräume 5 entstehen. Nach der Inbetriebnahme und dem Aufheizen des Regeneratorbettes können sich die Wabenkörper entsprechend ihres Wärmedehnungskoeffizienten spannungsfrei ausdehnen. Die Abstandhalter 2 verbrennen oder brechen im Falle der strukturierten Seitenwand 1" ein (Sollbruchstelle) .
Zusätzlich bietet der Einbau von Wabenkörpern im definierten Abstand zueinander die Nutzung der Wabenkörperseitenwand- flache als Wärmeaustauschfläche. Bei 300 mm hohen Wabenkörpern entspricht das einer Fläche von ca. 26,6 m2/m3. Bezogen auf die aktive Fläche verschiedener Wabenkörpertypen kann das eine Erhöhung der aktiven Wärmeaustauschfläche von 2 % (60 x 60 Zeller) bis 5 % (25 x 25 Zeller) bewirken.

Claims

Ansprüche :
1. Verfahren zum Reinigen und/oder Regenerieren von Gasen, bei welchem das zu behandelnde Gas zumindest einer Lage von nebeneinander angeordneten prismatischen, aus Keramikmaterial bestehenden Wabenkörpern zugeführt wird, die mit einer Vielzahl von zueinander parallelen Kanälen versehen sind, wel- che in die Endflächen der Wabenkörper ausmünden und durch welche das zu behandelnde Gas strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenkörper in der Lage mit vorbestimmtem gegenseitigem Seitenabstand angeordnet werden, der durch auf zwei aneinan- dergrenzende Wabenkörperseitenwände aufgebrachte Abstandhalter festgelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf zwei aneinandergrenzenden Seitenwänden jedes Wabenkörpers Abstandhalter angebracht werden, die vorzugsweise aus brennbarem Material bestehen.
3. Wabenkörper aus Keramikmaterial zur Verwendung in Anlagen zum Reinigen und/oder Regenerieren von Gasen, mit einem prismatischen Körper, der von einer Vielzahl von Gasströmungs- kanälen durchzogen ist, die in beiden Stirnseiten des Wabenkörpers ausmünden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei aneinandergrenzende Seitenwände (1") des Wabenkörpers (1) definiert uneben strukturiert sind.
4. Wabenkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenkörperseitenwände (1") mit Abstandhaltern (2, 4) versehen sind.
5. Wabenkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter durch gesondert aufgebrachte Elemente (2) gebildet sind, die vorzugsweise aus brennbarem Material bestehen.
6. Wabenkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter durch Ausbuchtungen (4) der Wabenkörper- seitenwände (1") gebildet sind.
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