WO2020178140A1 - Regenerative nachverbrennungsvorrichtung, beschichtungsanlage sowie verfahren zur beschichtung von gegenständen - Google Patents

Regenerative nachverbrennungsvorrichtung, beschichtungsanlage sowie verfahren zur beschichtung von gegenständen Download PDF

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WO2020178140A1
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heat exchanger
segment
distribution
passage opening
gas passage
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PCT/EP2020/055168
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Marcel Elsässer
Gerd Krohne
Gerda Rommel
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Eisenmann Se
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    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
    • F23G7/066—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel preheating the waste gas by the heat of the combustion, e.g. recuperation type incinerator
    • F23G7/068—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel preheating the waste gas by the heat of the combustion, e.g. recuperation type incinerator using regenerative heat recovery means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D17/02—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles using rigid bodies, e.g. of porous material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23G2202/10—Combustion in two or more stages
    • F23G2202/106—Combustion in two or more stages with recirculation of unburned solid or gaseous matter into combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/14—Gaseous waste or fumes

Definitions

  • the invention relates to an afterburning device, a coating system with such an afterburning device and a method for coating objects with such a coating system.
  • Regenerative post-combustion devices which have a heat exchanger space which is divided into segments and through which the heat exchanger segments flow from top to bottom or from bottom to top with alternating flow directions.
  • the aim is, on the one hand, to purify an exhaust gas stream loaded with hydrocarbon compounds, for example from a coating system, by heating the exhaust gas stream.
  • the energy expenditure required for such heating should be kept as low as possible.
  • the heat expended for heating the exhaust gas to be cleaned can be at least partially withdrawn from the pure gas and given back to the laden exhaust gas by means of the said segment-like heat exchanger.
  • a so-called rotary distributor can be present in the mentioned construction type, which acts on certain heat exchanger segments with exhaust gas depending on a rotary position and, after the cleaning process, releases the clean gas to flow out via other heat exchanger segments.
  • a heat exchanger segment can absorb the waste heat from the clean gas one after the other during certain periods of time and release it again to the exhaust gas for preheating during subsequent periods.
  • the chemical compounds contained in the exhaust gas can react in an undesired manner at certain temperatures or assume states of aggregation which can lead to a precipitate in the heat exchanger.
  • precipitates can adhere to the walls of the heat exchanger as solids in an undesirable manner and thus make the heat transfer more difficult and thus impair the efficiency.
  • the precipitates can take place in a liquid phase within the heat exchanger and accumulate at undesired locations within the post-combustion device.
  • the post-combustion device according to the invention has the following along a longitudinal axis, for example from top to bottom: a combustion chamber, a heat exchanger space, a distribution space and a distribution device.
  • the combustion chamber serves to supply the exhaust gas flow already heated by the heat exchanger in the heat exchanger space with such an amount of thermal energy that the desired cleaning can take place.
  • a burner for example, can be used for this in the combustion chamber.
  • a heat exchanger space is arranged below the combustion chamber, which is divided into at least two heat exchanger segments each filled with heat exchanger material.
  • a typical number of heat exchanger segments is, for example, 8 or 11, but a smaller number of segments or a larger number are also possible.
  • the heat exchanger material can be a ceramic, for example.
  • the Heat exchanger material can be present both as a bed and in solid one-part or multi-part form.
  • the heat exchanger segments can be designed as circular segments in an exemplary embodiment.
  • the distribution space is arranged below the heat exchanger space and has a number of distribution segments corresponding to the number of heat exchanger segments, each of which is in fluidic connection with the heat exchanger segments.
  • the distribution device located below the distribution space has at least one exhaust gas passage opening and at least one clean gas passage opening.
  • Exhaust gas to be cleaned can flow through the exhaust gas passage opening into one or more segments of the distribution space and from there into the corresponding heat exchanger segment or segments.
  • Clean gas can flow from one or more heat exchanger segments into the respective distribution space segment or segments and from there through the clean gas passage opening.
  • the exhaust gas passage opening and the clean gas passage opening are arranged at such an angle to each other that the exhaust gas passage opening communicates with a first distribution segment and the clean gas passage opening communicates with a second distribution segment different from the first distribution segment and the exhaust gas passage opening and the Clean gas passage openings are located at different radial distances from the vertical axis of the post-combustion device.
  • the distribution space has a blocking device and a bypass line for at least one distribution space segment.
  • the shut-off device is designed in such a way that a partial volume flow instead of through the exhaust gas passage opening and / or the Clean gas passage opening via the bypass line and then in turn through the associated heat exchanger segment can be conducted. In this way it is possible to circulate a heated gas flow within one or more heat exchanger segments and thus to ensure a significantly higher temperature in this / these heat exchanger segment (s).
  • the shut-off device has a bypass valve, the bypass valve being set up so that in a first state of the bypass valve a flow is difficult or prevented and in a second state of the bypass valve a largely free flow is possible.
  • the opening or partial / complete closing of the passage openings can thus be supported by a partial / complete closing or opening of the bypass valve.
  • the bypass line advantageously connects the bypass valve of a distribution segment to the combustion chamber. If the shut-off device is in a state in which it completely or partially closes the exhaust gas or clean gas passage opening and if the bypass valve is in a state in which it completely or partially releases the bypass line, the exhaust gas or the clean gas can pass through the bypass line streamed through the heat exchanger segment and reheated in the combustion chamber.
  • This repeated heat input leads to a temperature increase in the relevant heat exchanger segment and can thus lead to chemical and / or physical conversion of deposits adhering to the inside of the heat exchanger segment and ultimately to easier removal of such deposits.
  • bypass line can be connected to an additional heating device in order to achieve the required temperature increase. This has the advantage that the heat input can be tailored more specifically to the respective heat exchanger segment.
  • a bypass ring line is seen, which is connected to a plurality of bypass lines. Bundling the By- Passage lines and the common return, for example into the combustion chamber or into an additional heating device, enable more efficient line routing and more uniform introduction of the returned exhaust gas / clean gas.
  • the post-combustion device has a fan device and / or a heat generation device, the bypass line being connected to the fan device and / or the heat generation device.
  • the blower device enables targeted control of the recirculated or circulated volume flow through the bypass line and thus also through the relevant heat exchanger segment or segments.
  • a motor and / or pneumatic drive can be provided for shutting off and / or partially or fully opening the passage openings.
  • the shut-off device is advantageously located on the side of the heat exchanger space which faces away from the combustion chamber, so that the shut-off device is not subjected to the high temperatures of the combustion chamber and is therefore easily provided with a motor or pneumatic drive and thus controlled in a simple manner can be.
  • the drive is provided for a plurality of shut-off devices.
  • the distribution device can be designed as a rotary valve. Such is described in detail in the laid-open specification DE 199 50 891 A1. With regard to the related structure of an afterburning device and the design of a rotary valve, reference is hereby made to the aforementioned patent application.
  • the shut-off device can comprise a flap or a flat slide.
  • the flap can be Beforebil det as a rotating or pivoting flap.
  • the object is also achieved by a coating installation with an afterburning device as described above and by a method for coating solved by objects such as vehicle bodies or vehicle components with such a coating system.
  • a partial volume flow can be at least partially fed back to the combustion chamber via a bypass and a suction channel.
  • a lockable bypass can be provided in the flow path at the outlet of one or more heat exchanger segments in front of the inlet to a rotary valve in a regenerative afterburning system. Closing the transition from the heat exchanger to the rotary valve and opening the bypass means that the shut-off heat exchanger segment is separated from the actual heat exchange process and the partial volume flow can flow through it from top to bottom or from bottom to top.
  • This partial volume flow can be used to supply heat from outside, for example, or the heat is also conducted from the combustion chamber of the post-combustion device through the heat exchanger segment in order to carry out a so-called bake-out, burnout or pyrolysis.
  • Several lockable bypass sections can be routed to a common line, for example as a ring line. This ring line is in connection with the combustion chamber or alternatively / additionally with a hot gas generation unit.
  • Each bypass section can be equipped with a blower unit.
  • Several bypass sections can be operated via a common fan unit.
  • a bypass section can be varied or closed in the flow cross section by a valve unit.
  • a motor / pneumatic drive can act on one or more valve units.
  • the shut-off unit which can close the transition from the heat exchanger to the rotary valve, can be designed as a flap or as a flat slide. Rotary or swivel flaps are possible. The flaps can be manually operated or have a motor drive. An electric or pneumatic drive can act on one or more shut-off units.
  • FIG. 1 a longitudinal sectional view of an embodiment of a post-combustion device with a shut-off device in a first state
  • FIG. 2 shows the view of the embodiment of FIG. 1 with the shut-off device in a second state
  • Figure 3 is a longitudinal sectional view of an alternative embodiment of a Nachver combustion device, in which the shut-off device is emphasized;
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view along the plane IV-IV of FIG. 3;
  • Figure 5 is a cross-sectional view along the plane V-V of Figure 3;
  • FIGS. 3-5 the views of FIGS. 3-5 with the shut-off device in the second state.
  • FIG. 1 shows cross-sectional views of a regenerative post-combustion device 1.
  • the basic structure and the basic mode of operation are - unless stated otherwise below - in EP 0 548 630 1 or EP 0 719 984 described, whereupon expressly is referred.
  • the basic structure and the basic mode of operation of a rotary distributor, as will be described below as part of the combustion device, are - unless otherwise stated below, described in DE 199 50 891, to which reference is expressly made.
  • the regenerative post-combustion device 1 of FIG. 1 is basically constructed so as to be rotationally symmetrical to a longitudinal axis A.
  • the longitudinal axis A is usually perpendicular, so that the post-combustion device 1 has the following from top to bottom: a combustion chamber 10, a heat exchanger space 12, a distribution space 14 and a distribution device 16.
  • the components mentioned are housed in a common housing 18.
  • the housing 18 can also be composed of several parts.
  • the combustion chamber 10 has a dome-like basic structure and has a burner 20 which can heat the gas volume located in the combustion chamber 10. Depending on the embodiment, temperatures between 750 ° C. and 800 ° C. or higher can be achieved, for example.
  • the heat exchanger space 12 is in the present case divided into eight heat exchanger segments 22, two of which are visible in the longitudinal sectional view of FIG.
  • the heat exchanger segments 22 are filled with a heat exchanger material through which exhaust gas or clean gas can flow.
  • the distribution space 14 arranged below the heat exchanger space 12 is also provided with the same division into individual distribution segments 24, of which two distribution segments 24.6, 24.2 are shown in FIG. FIGS. 4 and 7 show, in sectional views perpendicular to the longitudinal axis 4 of another embodiment, the arrangement of the partial segments 24.1 -28.8.
  • the distribution segments 24 thus correspond to the heat exchanger segments 22 of the heat exchanger space 12 in number and in terms of flow technology.
  • the distribution device 16 below the distribution space 14 is designed as a rotary distributor 17, as is explained in detail, for example, in the aforementioned DE 199 50 891 referred to.
  • the distribution device 16 thus has an exhaust gas passage opening 26 for an exhaust gas feed line 30 and a clean gas passage opening 28 for a clean gas discharge line 32.
  • the openings 26, 28 are only indicated schematically.
  • the passage openings 26, 28 can be arranged at different radial distances from the vertical axis A, for example.
  • a connection to the exhaust gas feed line 30 or the clean gas discharge line 32 can be realized via corresponding annularly arranged flow spaces within the distribution device.
  • the distribution space 14 is rich in its lower area, ie facing away from the combustion chamber 10, with several shut-off devices 100 provided.
  • the shut-off devices 100 each include a shut-off valve 102 and a bypass line 104, two of which can be seen in FIGS. 1 and 2.
  • FIGS. 4 and 7 of the alternative embodiment show the arrangement of the shut-off devices 100.1 -100.8 or the shut-off flaps 102.1 -102.8 and the bypass lines 104.1 -104.8 in a cross-sectional view.
  • the shut-off flaps 102 are arranged in the distribution space 14 so that, in a closed position of a shut-off flap 102, an overflow from the respective distribution segment 24 into the distribution device 16 and thus in particular into the clean gas discharge line or vice versa from the exhaust gas feed line via the distribution device 16 in the United subspace 14 or the heat exchanger space 12 is prevented.
  • an open position of a butterfly valve 102 on the other hand, an overflow from the exhaust gas feed line 30 into the heat exchanger 12 or from the heat exchanger 12 into the clean gas discharge line 32 is possible.
  • the shut-off flaps 102 can be designed such that they can only be brought into an open position or a closed position.
  • the individual bypass lines 104 are provided on each of the distribution segments 24 and are connected to one another via a common ring line 112. Furthermore, the ring line 1 12 is connected to a line 1 14, a fan 1 16 and a line 1 15 to the combustion chamber 10. In the ring line 112 or in individual bypass lines 104, a pressure gradient can be generated, for example by the fan 116 in the direction of the combustion chamber 10. In the embodiment shown in FIG. 1, the two shut-off flaps 102 shown are each shown in an open position.
  • the bypass lines 104 are each provided with a bypass valve 106.
  • the bypass valve 106 enables the bypass line 104 to be blocked when the shut-off flaps 102 are in an open position and releases the respective bypass line 104 if the shut-off flap 102 is fully or partially closed and prevents an outflow into the clean gas discharge line 32 or an inflow via the exhaust gas line 30 is.
  • the distribution space 14 has collecting plates 108 and drip plates 1 10.
  • the aforementioned structures 108, 110 prevent the shut-off device 100 from becoming soiled by condensing or dripping material from the heat exchanger chamber 12.
  • the material collected in the collecting trays can be converted into less problematic substances in certain operating states, which will be explained in more detail later.
  • the collecting plates can also be designed to be heatable. Temperature sensors can be attached to the lower end of the heat exchanger segment 22 and, for example, in the bypass line 104, which can be used for process control, for example opening and / or closing the shut-off flaps 102 and / or the bypass valves 106.
  • FIG. 2 shows the same embodiment of an afterburning device 1 as in FIG. 1, in which one of the two shut-off valves 102 (102.2) shown is in a closed position.
  • the operation of the post-combustion device 1 is as follows: Exhaust gas laden with hydrocarbon compounds, for example, is supplied via the exhaust gas feed line 30, for example from a coating system (not shown). Depending on the position of the exhaust gas passage openings 26, this exhaust gas is introduced into certain distribution segments 24 of the distribution space 12 and from there passes into the associated heat exchanger segments 22. The exhaust gas absorbs the thermal energy stored in the heat exchanger segments 22 to subsequently flow into the combustion chamber 10 there to be raised further by means of the burner 20 to the required temperature turn level. Depending on the position of the distribution device 16, i.e. the rotary distributor 17 shown in FIG. 1, the clean gas thus purified flows in turn via other heat exchanger segments 22 and associated distribution segments 24 via the clean gas passage opening 28 into the clean gas discharge line 32
  • Pure gas transfers part of its thermal energy to the material in the heat exchanger segments 22.
  • a temperature gradient is thus formed within a heat exchanger segment 22 from top to bottom, i.e. from the combustion chamber 10 to the distribution space 14 from.
  • This temperature gradient can range from 800 ° C. in the combustion chamber to 200 ° C. in the distribution chamber 14, for example.
  • Any liquid condensate or other liquid or solid components that occur are deposited in the heat exchanger segments 22 and can partially be collected in the drip trays 108 via the drip trays 110.
  • the shut-off device 100.2 can be actuated and the shut-off valve 102.2 closed and the bypass line 104.2 released via the bypass valve 106.2, as shown in FIG.
  • the fan 1 16 can generate the required pressure gradient. In this way, the gas located in the corresponding heat exchanger segment 22 is circulated. As a result of the continuous circulation through the combustion chamber 10, the temperature level in the corresponding heat exchanger segment 22 is gradually increased, for example to 500 ° C.
  • FIGS. 3 and 6 illustrate in a longitudinal sectional view an afterburning device 1 'in an embodiment that is slightly modified from the embodiment of FIG. Identical or comparable features are denoted by the same reference characters, which are not explained again separately.
  • the ring line 112 is connected via a line 118 to a temperature control device 120, which in turn is connected to the combustion chamber 10 via a line 122.
  • the temperature control device 120 can bring about a temperature reduction of the gas located in the heat exchanger segment 22 and the distribution segment 24 independently of the combustion chamber 10, for example in order to reduce the heat load for a subsequent fan. If necessary, the temperature control device 120 can alternatively also bring about an additional supply of heat.
  • the gas located in the heat exchanger segment 22 can pass through the bypass line 104 the line 118 flow to the temperature control device 120, are temperature controlled there and are in turn fed to the top of the heat exchanger segment 22 via the line 122.
  • the inner wall of the distribution segment 24 and possibly the drip trays 110 and collecting trays 108 can be achieved, for example while protecting a fan by lowering the temperature.
  • the ring line 112 is provided with a branch 124.
  • the branch 124 can serve, for example, to feed the exhaust gases produced during such a pyrolysis as well as the solid / liquid reactants contained therein, which may not be able to be discharged as pure gas via the line 32, to a controlled disposal. This can take place, for example, in certain operating states / temperature levels.
  • FIGS. 4 and 7 sectional views are shown in FIGS. 4 and 7 along a plane IV-IV (marked in FIGS. 3 and 6, respectively) which runs perpendicular to the longitudinal axis A through the bypass lines 104.1-104.8.
  • Figures 5 and 8 sectional views are shown along a plane V-V, which also runs perpendicular to the longitudinal axis A through the butterfly valves 100.1 -100.8.
  • the ring line 112 and the associated bypass lines 104.1-104.8 and the bypass valves 106.1-106.8 are shown as a section.
  • the arrangement and shape of the ring line 112 and the bypass lines 104 is only schematic. In reality, the ring line 112 can be integrated into a housing wall of the housing 18, for example.
  • shut-off flaps 102.1-102.8 it is provided in the embodiment shown to close the exhaust gas passage opening 26 or the clean gas passage opening 28 by means of the associated shut-off flaps 102.1-102.8.
  • FIGS. 5 and 8 illustrate the arrangement of the butterfly valves 102.1-102.8. While all the butterfly valves 102.1 -102.8 are open in FIG. 8, a position is shown in FIG. 8 in which the butterfly valve 102.2 is closed and the remaining butterfly valves 102.1, 102.3-102.8 are open. This can also be seen accordingly in FIGS. 4 and 7.
  • each heat exchanger segment 22 via the distribution segments 24.1 -24.8 is possible.
  • the passage openings 26, 28 determine in which direction each heat exchanger segment 22 is flown through.
  • the heat exchanger segments 22, which are served by the distribution segments 24.1 -24.4 can be connected on their underside with the exhaust gas passage opening 26 to the exhaust gas feed line 30.
  • the heat exchanger segments 22, which are served by the distribution segments 24.5-24.8 can be connected on their underside with the clean gas passage opening 28 to the clean gas discharge line 32.
  • the distribution segments 24.1 -24.4 and the associated heat exchanger segments 22 have a flow from bottom to top from the distribution chamber 14 in the direction of the combustion chamber 10 and for the distribution segments 24.5-24.8 there is a flow from top to bottom from the combustion chamber 10 in the direction of the distribution chamber 14.
  • valve device 16 is switched on, so that significantly higher temperatures (for example 450 ° C-500 ° C) develop in otherwise cooler areas of a heat exchanger segment 22 over several switching cycles and the desired chemical / or physical processes can take place .

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine regenerative Nachverbrennungsvorrichtung, welche entlang einer Längsachse eine Verbrennungskammer, einen Wärmetauscherraum, der zumindest in zwei jeweils mit Wärmetauschermaterial gefüllte Wärmetauschersegmente unterteiltist, einen Verteilraum, der entsprechend dem Wärmetauscherraum zumindest 2 Verteilsegmente aufweist, die jeweils mit einem Wärmetauschersegment in Verbindung stehen und eine Verteileinrichtung aufweist, die mindestens eine Abgas-Durchtrittsöffnung und mindestens eine Reingas-Durchtrittsöffnung aufweist, wobei die Abgas-Durchtrittsöffnung so winkelversetzt zu der Reingas-Durchtrittsöffnung angeordnet ist, dass die Abgas-Durchtrittsöffnung mit einem ersten Verteilsegment kommuniziert und die Reingas-Durchtrittsöffnung mit einem von dem ersten Verteilsegment verschiedenen zweiten Verteilsegment kommuniziert und die Abgas-Durchtrittsöffnung und die Reingas-Durchtrittsöffnung sich in unterschiedlichen radialen Abständen von der vertikalen Achse der Nachverbrennungsvorrichtung befinden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Verteilraum für zumindest ein Verteilraumsegment eine Absperreinrichtung und eine Bypassleitung aufweist, wobei die Absperreinrichtung so ausgebildet ist, dass ein Teilvolumenstrom statt durch die Abgas-Durchtrittsöffnung oder/und die Reingas-Durchtrittsöffnung über die Bypassleitung von demzugehörigen Wärmetauschersegment ableitbar ist.

Description

Regenerative Nachverbrennungsvorrichtung, Beschichtungsanlage sowie
Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Nachverbrennungsvorrichtung, eine Beschichtungsanlage mit einer solchen Nachverbrennungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen mit einer solchen Beschichtungsanlage.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es sind regenerative Nachverbrennungsvorrichtungen bekannt, die einen Wärmetauscher- raum aufweisen, der segmentartig aufgeteilt und dessen Wärmetauschersegmente von oben nach unten oder von unten nach oben mit wechselnder Durchströmungsrichtung durchströmt werden. Ziel ist es dabei, einerseits eine Reinigung eines von mit Kohlenwas serstoffverbindungen beladenen Abgasstroms beispielsweise aus einer Beschichtungsan lage durch Erhitzung des Abgasstroms zu erreichen. Andererseits soll der für eine solche Erhitzung benötigte energetische Aufwand so niedrig wie möglich gehalten werden. Zu diesem Zweck kann die für die Erhitzung des zu reinigenden Abgases aufgewendete Wär meenergie mittels des genannten segmentartig aufgeteilten Wärmetauschers dem Rein gas zumindest teilweise entzogen und wieder an das beladene Abgas abgegeben werden.
Hierfür kann bei dem genannten Bautyp beispielsweise ein sogenannter Drehverteiler vor- handen sein, der in Abhängigkeit einer Drehstellung bestimmte Wärmetauschersegmente mit Abgas beaufschlagt und nach dem Abreinigungsprozess über andere Wärmetauscher segmente ein Abströmen des Reingases freigibt. Durch ein kontinuierliches bzw. schritt weises Verändern der Drehstellung kann so nacheinander während bestimmter Zeiträume ein Wärmetauschersegment die Abwärme des Reingases aufnehmen und während nach- folgender Zeiträume wieder an das Abgas zur Vorerwärmung abgeben. Bei bestimmten Abgaszusammensetzungen können bei bestimmten Temperaturen die in dem Abgas enthaltenen chemischen Verbindungen in unerwünschter Weise reagieren o- der Aggregatszustände einnehmen, die zu einem Niederschlag in dem Wärmetauscher führen können. Diese Niederschläge können in unerwünschter Weise als Feststoffe an Wärmetauscherwandungen anhaften und so den Wärmeübergang erschweren und so die Effizienz beeinträchtigen. Alternativ oder zusätzlich können die Niederschläge in einer flüs sigen Phase innerhalb des Wärmetauschers erfolgen und sich an unerwünschten Stellen innerhalb der Nachverbrennungseinrichtung ansammeln.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine regenerative Nachverbrennungsvor- richtung anzugeben, bei welcher der genannten Problematik eines unerwünschten Nieder schlags in der Nachverbrennungsvorrichtung begegnet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Nachverbrennungsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen An sprüchen angegeben. Die erfindungsgemäße Nachverbrennungseinrichtung weist entlang einer Längsachse, bei spielsweise von oben nach unten, folgendes auf: Eine Verbrennungskammer, einen Wär metauscherraum, einen Verteilraum und eine Verteileinrichtung.
Die Verbrennungskammer dient dazu, dem bereits durch den Wärmetauscher in dem Wärmetauscherraum erwärmten Abgasstrom weiter eine solche Menge an thermischer Energie zuzuführen, dass die gewünschte Abreinigung stattfinden kann. Hierfür kann in der Verbrennungskammer beispielsweise ein Brenner eingesetzt werden.
Unterhalb der Verbrennungskammer ist ein Wärmetauscherraum angeordnet, der zumin dest in zwei jeweils mit Wärmetauschermaterial gefüllte Wärmetauschersegmente unter eilt ist. Eine typische Anzahl an Wärmetauschersegmenten ist beispielsweise 8 oder 1 1, es sind aber auch eine kleinere Anzahl an Segmenten oder eine größere Anzahl möglich. Bei dem Wärmetauschermaterial kann es sich beispielsweise um eine Keramik handeln. Das Wärmetauschermaterial kann sowohl als Schüttung als auch in fester ein- oder mehrteili ger Form vorliegen.
Die Wärmetauschersegmente können in einer beispielhaften Ausführungsform als Kreis segmente ausgebildet sein. Der Verteilraum ist unterhalb des Wärmetauscherraums angeordnet und weist eine der Anzahl an Wärmetauschersegmenten entsprechende Anzahl an Verteilsegmenten auf, die jeweils mit den Wärmetauschersegmenten in fluidischer Verbindung stehen.
Die unter dem Verteilraum befindliche Verteileinrichtung weist mindestens eine Abgas- Durchtrittsöffnung und mindestens eine Reingas-Durchtrittsöffnung auf. Über die Abgas- Durchtrittöffnung kann abzureinigendes Abgas beispielsweise einer Beschichtungsanlage in ein oder mehrere Segmente des Verteilraums und von dort in das oder die entspre chenden Wärmetauschersegmente einströmen. Reingas kann aus einem oder aus mehre ren Wärmetauschersegmenten in das bzw. die jeweiligen Verteilraumsegmente und von dort durch die Reingas-Durchtrittsöffnung strömen. Abgas-Durchtrittsöffnung und Reingas-Durchtrittsöffnung sind dabei so winkelversetzt zu einander angeordnet, dass die Abgas-Durchtrittsöffnung mit einem ersten Verteilsegment kommuniziert und die Reingas-Durchtrittsöffnung mit einem von dem ersten Verteilseg ment verschiedenen zweiten Verteilsegment kommuniziert und die Abgas-Durchtrittsöff- nung und die Reingas-Durchtrittsöffnung sich in unterschiedlichen radialen Abständen von der vertikalen Achse der Nachverbrennungsvorrichtung befinden. Auf diese Weise kann beispielsweise mittels einer Relativbewegung zwischen Durchtrittsöffnung und Ver teilraum oder mittels eines Verschließen und Öffnen verschiedener Durchtrittsöffnungen mittelbar unterschiedliche Wärmetauschersegmente in unterschiedlichen Richtungen durchströmt werden. Erfindungsgemäß weist der Verteilraum für zumindest ein Verteilraumsegment eine Ab sperreinrichtung und ein Bypassleitung auf. Die Absperreinrichtung ist dabei so ausgebil det, dass ein Teilvolumenstrom statt durch die Abgas-Durchtrittsöffnung oder/und die Reingas-Durchtrittsöffnung über die Bypassleitung und dann wiederum durch das zuge hörige Wärmetauschersegment leitbar ist. Es ist also auf diese Weise möglich, innerhalb eines oder mehrerer Wärmetauschersegmente einen erhitzten Gasstrom zirkulieren zu las sen und so für eine deutlich höhere Temperatur in diesem/diesen Wärmetauscherseg- ment(en) zu sorgen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Absperreinrichtung ein Bypassventil aufweist, wobei das Bypassventil so eingerichtet ist, dass in einem ersten Zustand des Bypassventils ein Durchströmen erschwert oder verhindert ist und in einem zweiten Zustand des Bypassventils ein weitgehend freies Durchströmen möglich ist. So kann das Öffnen oder teilweise/vollständige Verschließen der Durchtrittsöffnungen von ei nem teilweisen/vollständigen Verschließen bzw. Öffnen des Bypassventils unterstützt wer den.
Vorteilhafterweise verbindet die Bypassleitung das Bypassventil eines Verteilsegments mit der Verbrennungskammer. Ist die Absperreinrichtung in einem Zustand, in dem sie die Ab gas- oder Reingas-Durchtrittsöffnung ganz oder teilweise verschließt und ist das Bypass ventil in einem Zustand, in dem es die Bypassleitung ganz oder teilweise freigibt, kann das Abgas oder das Reingas über die Bypassleitung durch das Wärmetauschersegment strö men und in der Verbrennungskammer erneut aufgeheizt werden. Dieser wiederholte Wär meeintrag führt zu einem Temperaturanstieg in dem betreffenden Wärmetauscherseg- ment und kann so für eine chemische oder/und physikalische Umwandlung eventuell an der Innenseite des Wärmetauschersegments anhaftenden Ablagerungen und damit letzt endlich zu einer einfacheren Entfernung solcher Ablagerungen führen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Bypassleitung mit einer zusätzlichen Heizeinrichtung verbunden sein, um so den erforderlichen Temperaturanstieg zu erzielen. Dies hat den Vorteil, dass der Wärmeeintrag spezifischer auf das jeweilige Wärmetauschersegment ab stimmbar ist.
Bei einer Weiterbildung der Nachverbrennungsvorrichtung ist eine Bypassringleitung vor gesehen, die mit einer Mehrzahl an Bypassleitungen verbunden ist. Das Bündeln der By- passleitungen und das gemeinsame Rückführen beispielsweise in die Verbrennungskam mer oder in eine zusätzliche Heizeinrichtung ermöglichen eine effizientere Leitungsfüh rung und ein gleichmäßigeres Einbringen des rückgeführten Abgases/Reingases.
Bei einer Ausführungsform weist die Nachverbrennungsvorrichtung eine Gebläseeinrich- tung oder/und einer Wärmeerzeugungseinrichtung auf, wobei die Bypassleitung mit der Gebläseeinrichtung oder/und der Wärmeerzeugungseinrichtung verbunden ist. Die Geblä seeinrichtung ermöglicht eine gezielte Steuerung des rückgeführten bzw. zirkulierten Vo lumenstroms durch die Bypassleitung und damit auch durch das bzw. die betreffenden Wärmetauschersegmente. Es kann bei einer Ausführungsform der Nachverbrennungsvorrichtung für die Absperrein richtung ein motorischer oder/und pneumatischer Antrieb für das Absperren oder/und teilweise oder vollständige Öffnen der Durchtrittsöffnungen vorgesehen sein. Vorteilhaf terweise befindet sich die Absperreinrichtung auf der Seite des Wärmetauscherraums, wel che der Verbrennungskammer abgewandt ist, so dass die Absperreinrichtung nicht mit den hohen Temperaturen der Verbrennungskammer beaufschlagt ist und so ohne weite res mit einem motorischen oder pneumatischen Antrieb versehen und so auf einfache Weise angesteuert werden kann.
In diesem Zusammenhang kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Antrieb für eine Mehrzahl an Absperreinrichtungen vorgesehen ist. Konkret kann die Verteileinrichtung als Drehschieber ausgebildet sein. Ein solcher ist im Detail in der Offenlegungsschrift DE 199 50 891 A1 beschrieben. Hinsichtlich des diesbe züglichen Aufbaus einer Nachverbrennungseinrichtung und der Ausgestaltung eines Dreh schiebers wird hiermit Bezug auf die genannte Offenlegungsschrift genommen.
Bei einer konkreten Ausgestaltung der Absperreinrichtung kann diese eine Klappe oder ei- nen Flachschieber umfassen. Die Klappe kann als Dreh- oder als Schwenkklappe ausgebil det sein.
Die Aufgabe wird außerdem durch eine Beschichtungsanlage mit einer Nachverbren nungseinrichtung wie vorstehend beschrieben sowie durch ein Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen wie beispielsweise Fahrzeugkarosserien oder Fahrzeugbauteile mit ei ner solchen Beschichtungsanlage gelöst.
Insgesamt kann mittels der Erfindung ein Teilvolumenstrom über einen Bypass und einen Absaugkanal zumindest teilweise wieder dem Verbrennungsraum zu geführt werden. Zu diesem Zweck kann im Strömungsweg am Ausgang eines oder mehrerer Wärmetauscher segmente vor dem Eingang zu einem Drehschieber in einer regenerativen Nachverbren nungsanlage ein absperrbarer Bypass vorgesehen sein. Das Schließen des Übergangs von dem Wärmetauscher in den Drehschieber und das Öffnen des Bypass bewirken, dass das abgesperrte Wärmetauschersegment vom eigentlichen Wärmetauschprozess abgetrennt ist und über den Teilvolumenstrom von oben nach unten bzw. von unten nach oben durchströmt werden kann. Über diesen Teilvolumenstrom kann beispielsweise von außer halb Wärme zugeführt werden oder die Wärme wird aus der Verbrennungskammer der Nachverbrennungsvorrichtung zusätzlich durch das Wärmetauschersegment geführt, um einen so genannten Bake-out, Burnout oder eine Pyrolyse durchzuführen. Dabei können mehrere absperrbarer Bypassstrecken auf eine gemeinsame Leitung, bei spielsweise als Ringleitung, geführt werden. Diese Ringleitung steht in Verbindung mit dem Verbrennungsraum oder alternativ/zusätzlich mit einer Heißgaserzeugungseinheit.
Es ist auch möglich, eine oder mehrere Bypassstrecken direkt in den Brennraum zurückzu führen. Jede Bypassstrecke kann mit einer Gebläseeinheit ausgerüstet sein. Mehrere By- passstrecken können über eine gemeinsame Gebläseeinheit bedient werden.
Eine Bypassstrecke kann durch eine Ventileinheit im Strömungsquerschnitt variiert oder verschlossen werden.
Ein motorischer/pneumatischer Antrieb kann auf eine oder mehrere Ventileinheiten wir ken. Die Absperreinheit, welche den Übergang von dem Wärmetauscher in den Drehschieber verschließen kann, kann als Klappe oder als Flachschieber ausgeführt werden. Es sind Dreh- oder Schwenkklappen möglich. Die klappen können manuell betätigbar sein oder einen motorischen Antrieb aufweisen. Ein elektrischer oder pneumatischer Antrieb kann auf eine oder mehrere Absperreinheiten wirken.
KURZE BESCHREI BUNG DER ZEICHN UNGEN
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen: Figur 1 eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform einer Nachverbrennungsein richtung mit einer Absperreinrichtung in einem ersten Zustand,;
Figur 2 die Ansicht der Ausführungsform der Figur 1 mit der Absperreinrichtung in ei nem zweiten Zustand;
Figur 3 eine Längsschnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer Nachver brennungseinrichtung, bei der die Absperreinrichtung hervorgehoben ist;
Figur 4 eine Querschnittsansicht entlang der Ebene IV-IV der Figur 3;
Figur 5 eine Querschnittsansicht entlang der Ebene V-V der Figur 3;
Figur 6-8 die Ansichten der Figuren 3-5 mit der Absperreinrichtung in dem zweiten Zu stand.
BESCHREI BUNG BEVORZUGTER AUSFUHRUNGSBEISPIELE Die Figuren 1 und 2 zeigen Querschnittsansichten einer regenerativen Nachverbrennungs einrichtung 1. Der grundsätzliche Aufbau sowie die grundsätzliche Funktionsweise sind - soweit nachfolgend nichts anderes gesagt ist - in der EP 0 548 630 1 oder der EP 0 719 984 beschrieben, worauf ausdrücklich verwiesen wird. Der grundsätzliche Aufbau sowie die grundsätzliche Funktionsweise eines Drehverteilers, wie er nachfolgend als Bestandteil der nach Verbrennungsvorrichtung beschrieben werden wird, sind - soweit nichts anderes nachfolgend ausgesagt ist, in der DE 199 50 891 beschrieben, worauf ausdrücklich verwie sen wird. Die regenerative Nachverbrennungsvorrichtung 1 der Figur 1 ist grundsätzlich rotations symmetrisch zu einer Längsachse A aufgebaut. Die Längsachse A steht üblicherweise senk recht, so dass die Nachverbrennungsvorrichtung 1 von oben nach unten folgendes auf weist: eine Verbrennungskammer 10, einen Wärmetauscherraum 12, einen Verteilraum 14 sowie eine Verteileinrichtung 16.
Die genannten Bauteile sind bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform in einem ge meinsamen Gehäuse 18 untergebracht. Selbstverständlich kann das Gehäuse 18 auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein.
Die Verbrennungskammer 10 besitzt einen domartigen Grundaufbau und weist einen Brenner 20 auf, welcher das in der Verbrennungskammer 10 befindliche Gasvolumen erhit zen kann. Je nach Ausführungsform sind beispielsweise Temperaturen zwischen 750 °C und 800 °C oder höher zu erzielen.
Der Wärmetauscherraum 12 ist vorliegend in acht Wärmetauschersegmente 22 unterteilt, von denen in der Längsschnittansicht der Figur 1 zwei sichtbar sind. Die Wärmetauscher- Segmente 22 sind mit einem Wärmetauschermaterial gefüllt, welches von Abgas oder Reingas durchströmbar ist.
Der unterhalb des Wärmetauscherraums 12 angeordnete Verteilraum 14 ist ebenfalls mit der gleichen Aufteilung in einzelne Verteilsegmente 24 versehen, von denen in Figur 2 zwei Verteilsegmente 24.6, 24.2 gezeigt sind. Die Figuren 4 und 7 zeigen in Schnittansich- ten senkrecht zur Längsachse 4 einer anderen Ausführungsform die Anordnung der Ver teilsegmente 24.1 -28.8. Die Verteilsegmente 24 entsprechen also in Anzahl und strö mungstechnischer Ausformung den Wärmetauschersegmenten 22 des Wärmetauscher raums 12.
Die Verteileinrichtung 16 unterhalb des Verteilraums 14 ist bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform als Drehverteiler 17 ausgebildet, wie er beispielsweise in der vorgenann ten und in Bezug genommenen DE 199 50 891 im Detail erläutert ist. Die Verteileinrich tung 16 weist somit eine Abgas-Durchtrittsöffnung 26 für eine Abgaszuleitung 30 und eine Reingas-Durchtrittsöffnung 28 für eine Reingasableitung 32 auf. Bei der in Figur 1 ge zeigten Darstellung sind die Öffnungen 26, 28 lediglich schematisch angedeutet. Bei einer konkreten Ausgestaltung können die Durchtrittsöffnungen 26, 28 beispielsweise auf unter schiedlichen radialen Abständen von der vertikalen Achse A angeordnet sein. So kann für jedes Wärmetauschersegment 22 bzw. Verteilsegment 24 eine Verbindung zu der Abgas zuleitung 30 bzw. der Reingasableitung 32 über entsprechende ringförmig angeordnete Strömungsräume innerhalb der Verteileinrichtung realisiert werden. Ein Öffnen bzw.
Schließen der Durchtrittsöffnungen 26, 28, die so winkelversetzt zueinander angeordnet sind, dass die Abgas-Durchtrittsöffnung 26 mit einem ersten Verteilsegment 24 kommuni- ziert und die Reingas-Durchtrittsöffnung 28 mit einem von dem ersten Verteilsegment 24 verschiedenen zweiten Verteilsegment 44 kommuniziert, eröffnet ausgehend von der Ab gaszuleitung 30 unterschiedliche Strömungswege durch eines oder mehrere Verteilseg mente 24 bzw. Wärmetauschersegmente 22 in die Verbrennungskammer 10 und umge kehrt von der Verbrennungskammer 10 zu der Reingasableitung 32. Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist der Verteilraum 14 in seinem unteren Be reich, d.h. abgewandt von der Verbrennungskammer 10, mit mehreren Absperreinrichtun gen 100 versehen. Die Absperreinrichtungen 100 umfassen jeweils eine Absperrklappe 102 sowie eine Bypassleitung 104, von denen in Figur 1 und 2 jeweils zwei zu sehen sind. Die Figuren 4 und 7 der alternativen Ausführungsform zeigen die Anordnung der Absperrein- richtungen 100.1 -100.8 beziehungsweise der Absperrklappen 102.1 -102.8 und der Bypass leitungen 104.1 -104.8 in einer Ouerschnittsansicht.
Die Absperrklappen 102 sind in dem Verteilraum 14 so angeordnet, dass in einer ge schlossenen Stellung einer Absperrklappe 102 ein Überströmen von dem jeweiligen Ver teilsegment 24 in die Verteileinrichtung 16 und damit insbesondere in die Reingasablei- tung oder umgekehrt von der Abgaszuleitung über die Verteileinrichtung 16 in den Ver teilraum 14 oder den Wärmetauscherraum 12 verhindert ist. In einer offenen Stellung ei ner Absperrklappe 102 hingegen ist ein Überströmen von der Abgaszuleitung 30 in den Wärmetauscher 12 oder von dem Wärmetauscher 12 in die Reingasableitung 32 möglich. Generell können die Absperrklappen 102 so ausgebildet sein, dass sie nur in eine Offen- Stellung oder eine Geschlossenstellung bringbar sind. Alternativ ist es auch möglich, die Absperrklappen 102, so auszugestalten, dass auch Zwischenstellungen einnehmbar sind. Dies ermöglicht eine Steuerung eines Teilvolumenstroms, der über die Bypassleitung 104 leitbar ist.
Die einzelnen Bypassleitungen 104 sind an jedem der Verteilsegmente 24 vorgesehen und über eine gemeinsame Ringleitung 1 12 miteinander verbunden. Des Weiteren ist die Ring leitung 1 12 mit einer Leitung 1 14, einem Gebläse 1 16 und einer Leitung 1 15 mit der Ver brennungskammer 10 verbunden. In der Ringleitung 1 12 oder in einzelnen Bypassleitun gen 104 kann ein Druckgefälle beispielsweise durch das Gebläse 1 16 in Richtung der Ver brennungskammer 10 erzeugt werden. Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform sind die beiden gezeigten Absperrklappen 102 jeweils in einer Offenstellung gezeigt.
Die Bypassleitungen 104 sind bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform mit jeweils ei nem Bypassventil 106 versehen. Das Bypassventil 106 ermöglicht ein Versperren der By passleitung 104 bei einer Offenstellung der Absperrklappen 102 und gibt die jeweilige By- passleitung 104 frei, falls die Absperrklappe 102 ganz oder teilweise geschlossen ist und ein Abströmen in die Reingasableitung 32 oder ein Zuströmen über die Abgaszuleitung 30 verhindert ist.
Der Verteilraum 14 weist neben der Absperreinrichtung 100 Auffangbleche 108 sowie Ab tropfbleche 1 10 auf. Die genannten Strukturen 108, 1 10 verhindern ein Verschmutzen der Absperreinrichtung 100 durch kondensierendes oder abtropfendes Material aus dem Wär metauscherraum 12. Gleichzeitig kann das in den Auffangblechen gesammelte Material bei bestimmten Betriebszuständen, die später noch ausführlicher erläutert werden, in un problematischere Stoffe umgewandelt werden. Bei einer Ausführungsform können die Auffangbleche auch beheizbar ausgeführt sein. Es können am unteren Ende des Wärmetauschersegments 22 sowie beispielsweise in der Bypassleitung 104 Temperaturfühler angebracht sein, die für eine Prozessführung, bei spielsweise dem Öffnen und/oder Schließen der Absperrklappen 102 oder/und der By passventile 106, eingesetzt werden können. Figur 2 zeigt die gleiche Ausführungsform einer Nachverbrennungsvorrichtung 1 wie in Fi gur 1, bei der eine der beiden gezeigten Absperrklappen 102 (102.2) sich in einer Ge schlossenstellung befindet.
Der Betrieb der Nachverbrennungsvorrichtung 1 gestaltet sich wie folgt: Über die Abgas- Zuleitung 30 wird beispielsweise mit Kohlenwasserstoff-Verbindungen beladenes Abgas beispielsweise aus einer Beschichtungsanlage (nicht abgebildet) herangeführt. Je nach Stellung der Abgas-Durchtrittsöffnungen 26 wird dieses Abgas in bestimmte Verteilseg mente 24 des Verteilraums 12 eingeleitet und gelangt von dort in die zugeordneten Wär metauschersegmente 22. Dabei nimmt das Abgas die in den Wärmetauschersegmenten 22 gespeicherte Wärmeenergie auf, um nachfolgend nach dem Einströmen in die Verbren nungskammer 10 dort noch weiter mittels des Brenners 20 auf das benötigte Tempera turniveau angehoben zu werden. Je nach Stellung der Verteileinrichtung 16, bei den Figur 1 gezeigten Ausführungsform also des Drehverteilers 17, strömt das so gereinigte Reingas wiederum über andere Wärmetauschersegmente 22 und zugeordneten Verteilsegmente 24 über die Reingas-Durchtrittsöffnung 28 in die Reingasableitung 32. Dabei gibt das
Reingas einen Teil seiner thermischen Energie an das Material in den Wärmetauscherseg menten 22 ab. Es bildet sich somit ein Temperaturgradient innerhalb eines Wärmetau schersegments 22 von oben nach unten, d.h. von der Brennkammer 10, zu dem Verteil raum 14 aus. Dieser Temperaturgradient kann beispielsweise von 800°C im Brennraum zu 200°C im Verteilraum 14 reichen. Eventuell anfallendes flüssiges Kondensat oder andere auftretende flüssige oder feste Bestandteile lagern sich in den Wärmetauschersegmenten 22 an/ab und kann teilweise über die Abtropfbleche 1 10 in den Auffangschalen 108 ge sammelt werden.
Durch ein Verändern der Stellung des Drehverteilers 17 ändert sich nach bestimmten Zeit- räumen - beispielsweise 10 s - über ein "Weiterwandern" der Durchtrittsöffnungen 26, 28 die Durchströmungsrichtung bestimmter Wärmetauschersegmente 22 zyklisch.
Sobald das auftretende feste oder flüssige Kondensat, beispielsweise Teer oder Ammoni umverbindungen, eine bestimmte Menge überschreitet oder eine bestimmte Betriebs- dauer erreicht ist, kann, wie in Figur 2 gezeigt, die Absperreinrichtung 100.2 betätigt wer den und die Absperrklappe 102.2 geschlossen und die Bypassleitung 104.2 über das By passventil 106.2 freigegeben werden. Gleichzeitig kann das Gebläse 1 16 das erforderliche Druckgefälle erzeugen. Auf diese Weise findet ein Zirkulieren des in dem entsprechenden Wärmetauschersegment 22 befindlichen Gases statt. Durch das fortlaufende Zirkulieren über die Verbrennungs kammer 10 wird in dem entsprechenden Wärmetauschersegment 22 das Temperaturni veau nach und nach angehoben, beispielsweise auf ausgangsseitige (verteilerraumseitige) 500 °C, und es können in erwünschter Weise chemische oder physikalische Prozesse inner- halb des betroffenen Wärmetauschersegments 22 angestoßen werden bzw. ablaufen, die zu einer Verringerung oder einem vollständigen Abbau der Anlagerungen innerhalb des Wärmetauschersegments 22, in dem darunter befindlichen Verteilsegment 22 und/oder in den Auffangblechen 108 oder den Abtropfblechen 1 10 führen können. Dabei ist es bevor zugt, wenn nur ein oder wenige Wärmetauschersegmente 22 aus dem normalen Betrieb herausgenommen und abgereinigt werden.
Die Figuren 3 und 6 veranschaulichen in einer Längsschnittansicht eine Nachverbren nungseinrichtung 1 ' in einer zu der Ausführungsform der Figur 1 leicht abgewandelten Ausführungsform. Gleiche oder vergleichbare Merkmale werden mit gleichem Bezugszei chen bezeichnet, die nicht nochmals gesondert erläutert werden. Im Unterschied zur Ausführungsform der Figuren 1 und 2 ist bei der Ausführungsform der Figuren 3 und 6 die Ringleitung 1 12 über eine Leitung 1 18 mit einer Temperiervorrichtung 120 verbunden, welche wiederum über eine Leitung 122 mit der Verbrennungskammer 10 verbunden ist. Die Temperiervorrichtung 120 kann unabhängig von der Verbrennungs kammer 10 eine Temperaturverringerung des in dem Wärmetauschersegment 22 sowie dem Verteilsegment 24 befindlichen Gases bewirken, um beispielsweise die Wärmebelas tung für ein nachfolgendes Gebläse zu verringern. Gegebenenfalls kann die Temperiervor richtung 120 auch alternativ4 eine zusätzliche Wärmezufuhr bewirken.
Bei einem Schließen der Absperrklappe 103 und einem Öffnen des Bypassventils 106 kann über die Bypassleitung 104 das in dem Wärmetauschersegment 22 befindliche Gas über die Leitung 1 18 zu der Temperiereinrichtung 120 strömen, dort temperiert werden und wiederum der Oberseite des Wärmetauschersegments 22 über die Leitung 122 zugeführt werden. Auf diese Weise kann eine Überwärmung des in dem Wärmetauschersegment 22 befindlichen Wärmetauschermaterials, der Innenwandung des Verteilsegments 24 sowie gegebenenfalls der Abtropfbleche 1 10 und Auffangbleche 108 beispielsweise bei gleich zeitiger Schonung eines Gebläses durch Absenkung der Temperatur erzielt werden.
Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, ist bei der in diesen Figuren gezeigten Ausfüh rungsform die Ringleitung 1 12 mit einem Abzweig 124 versehen. Der Abzweig 124 kann beispielsweise dazu dienen, die während einer solchen Pyrolyse entstehenden Abgase so- wie darin befindliche feste/flüssige Reaktionsstoffe, die eventuell nicht als Reingas über die Leitung 32 abgeführt werden können, einer kontrollierten Entsorgung zuzuführen. Dies kann beispielsweise bei bestimmten Betriebszuständen/Temperaturniveaus erfolgen.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung sind in den Figuren 4 und 7 jeweils Schnittan sichten entlang einer Ebene IV-IV (in Figur 3 bzw. 6 markiert) gezeigt, die senkrecht zu der Längsachse A durch die Bypassleitungen 104.1 -104.8 verläuft. In den Figuren 5 und 8 sind Schnittansichten entlang einer Ebene V-V gezeigt, die ebenfalls senkrecht zu der Längs achse A durch die Absperrklappen 100.1 -100.8 verläuft.
In den Figuren 4 und 7 ist die Ringleitung 1 12 sowie die zugehörigen Bypassleitungen 104.1 -104.8 sowie die Bypassventile 106.1 -106.8 als Schnitt dargestellt. Die Anordnung und Ausformung der Ringleitung 1 12 sowie der Bypassleitungen 104 ist lediglich schema tisch. In der Realität kann die Ringleitung 1 12 beispielsweise in eine Gehäusewandung des Gehäuses 18 integriert sein.
Wie aus den Figuren 3-8 ersichtlich ist, ist es bei der gezeigten Ausführungsform vorgese hen, die Abgas-Durchtrittsöffnung 26 oder die Reingas-Durchtrittsöffnung 28 mittels der zugeordneten Absperrklappen 102.1 -102.8 zu verschließen.
Die Figuren 5 und 8 veranschaulichen die Anordnung der Absperrklappen 102.1 -102.8. Während in Figur 5 alle Absperrklappen 102.1 -102.8 geöffnet sind, ist in Figur 8 eine Stel lung gezeigt, in der die Absperrklappe 102.2 geschlossen, die übrigen Absperrklappen 102.1, 102.3-102.8 aber geöffnet sind. Dies ist auch in den Figuren 4 und 7 entsprechend erkennbar.
Bei der in Figur 4 gezeigten Stellung der Absperrklappen 102.1 -102.8 ist eine Strömung durch jedes Wärmetauschersegment 22 über die Verteilsegmente 24.1 -24.8 möglich. Die Durchtrittsöffnungen 26, 28 bestimmen, in welche Richtung jedes Wärmetauschersegment 22 durchströmt wird. Beispielsweise können die Wärmetauschersegmente 22, welche durch die Verteilsegmente 24.1 -24.4 bedient werden, an ihrer Unterseite mit der Abgas- Durchtrittsöffnung 26 an die Abgaszuleitung 30 angeschlossen sein. Gleichzeitig können die Wärmetauschersegmente 22, welche durch die Verteilsegmente 24.5-24.8 bedient wer- den, an ihrer Unterseite mit der Reingas-Durchtrittsöffnung 28 an die Reingasableitung 32 angeschlossen sein. Entsprechend ergibt sich für die Verteilsegmente 24.1 -24.4 und die zugehörigen Wärmetauschersegmente 22 eine Durchströmung von unten nach oben vom Verteilraum 14 in Richtung Brennkammer 10 und für die Verteilsegmente 24.5-24.8 eine Durchströmung von oben nach unten von der Brennkammer 10 in Richtung Verteilraum 14.
Bei einem Weiterschalten der Verteileinrichtung 16 ändert sich entsprechend die Durch strömungsrichtung einiger Wärmetauschersegmente 22. Ist eines der Wärmetauscherseg mente 22 über eine Absperrklappe, in Figuren 6-8 die Absperrklappe 102.2 und damit das Verteilsegment 24.2, an die Bypassleitung 104.2 angeschlossen, zirkuliert in diesem Wär- metauschersegment 22 der Gasstrom.
Dies bleibt auch bei einem Weiterschalten der Ventileinrichtung 16 der Fall, so dass sich über mehrere Schaltzyklen deutlich höhere Temperaturen (beispielsweise 450°C-500°C) in ansonsten kühleren Bereichen eines Wärmetauschersegments 22 ausbilden und die ge wünschten chemischen/oder physikalische Prozesse ablaufen können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Regenerative Nachverbrennungsvorrichtung (1), welche entlang einer Längsachse (A) umfasst: a) eine Verbrennungskammer (10), b) einen Wärmetauscherraum (12), der zumindest in zwei jeweils mit Wärmetau- schermaterial gefüllte Wärmetauschersegmente (22) unterteilt ist, c) einen Verteilraum (14), der entsprechend dem Wärmetauscherraum (12) zumin dest zwei Verteilsegmente (24) aufweist, die jeweils mit einem Wärmetauscher segment (22) in Verbindung stehen; d) eine Verteileinrichtung (16), die mindestens eine Abgas-Durchtrittsöffnung (26) und mindestens eine Reingas-Durchtrittsöffnung (28) aufweist, wobei die Abgas-Durchtrittsöffnung (26) so winkelversetzt zu der Reingas-Durch- trittsöffnung (28) angeordnet ist, dass die Abgas-Durchtrittsöffnung (26) mit einem ersten Verteilsegment (24) kommuniziert und die Reingas-Durchtritts- öffnung (28) mit einem von dem ersten Verteilsegment (24) verschiedenen zweiten Verteilsegment (24) kommuniziert und die Abgas-Durchtrittsöffnung (26) und die Reingas-Durchtrittsöffnung (28) sich in unterschiedlichen radialen Abständen von der vertikalen Achse (A) der Nachverbrennungsvorrichtung (1) befinden; e) der Verteilraum (14) für zumindest ein Verteilraumsegment (24) eine Absperrein richtung (100) und eine Bypassleitung (104) aufweist, wobei die Absperreinrich tung (100) so ausgebildet ist, dass ein Teilvolumenstrom statt durch die Abgas- Durchtrittsöffnung (26) oder/und die Reingas-Durchtrittsöffnung (28) über die Bypassleitung (104) von dem zugehörigen Wärmetauschersegment (22) ableitbar ist.
2. Nachverbrennungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Absperreinrichtung (100) ein Bypassventil (106) aufweist, wobei das Bypassventil (106) so eingerichtet ist, dass in einem ersten Zustand des Bypassventils (106) ein Durchströmen erschwert oder ver hindert ist und in einem zweiten Zustand des Bypassventils (106) ein weitgehend freies Durchströmen möglich ist.
3. Nachverbrennungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Bypassleitung (104) das Bypassventil (106) eines Verteilsegments (24) mit der Verbrennungskammer (10) ver bindet.
4. Nachverbrennungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Bypassringleitung (1 12), die mit einer Mehrzahl an Bypassleitungen (104.1 -104.8) ver bunden ist.
5. Nachverbrennungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Gebläseeinrichtung (1 16) oder/und einer Wärmeerzeugungseinrichtung (120), wobei die Bypassleitung (104) mit der Gebläseeinrichtung (1 16) oder/und der Wärmeerzeu- gungseinrichtung (120) verbunden ist.
6. Nachverbrennungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Absperreinrichtung (100) manuell betätigbar oder einen motorischen Antrieb aufweist.
7. Nachverbrennungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei der Antrieb eine Mehrzahl an Absperreinrichtungen (100) antreibt.
8. Nachverbrennungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Verteileinrichtung (16) als Drehverteiler (17) ausgebildet ist.
9. Nachverbrennungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Ab sperreinrichtung (100) eine Klappe (102) oder einen Flachschieber umfasst.
10. Beschichtungsanlage mit einer Nachverbrennungseinrichtung nach einem der vorher- gehenden Ansprüche.
1 1. Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen wie beispielsweise Fahrzeugkarosse- rien mit einer Beschichtungsanlage gemäß Anspruch 10.
PCT/EP2020/055168 2019-03-01 2020-02-27 Regenerative nachverbrennungsvorrichtung, beschichtungsanlage sowie verfahren zur beschichtung von gegenständen WO2020178140A1 (de)

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