DE102009052430A1

DE102009052430A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen und Reinigen von heißen Gasen

Info

Publication number: DE102009052430A1
Application number: DE102009052430A
Authority: DE
Inventors: Georg Brückner
Original assignee: BRUECKNER MANUELA; Brueckner Manuela
Current assignee: BRUECKNER MANUELA; Brueckner Manuela
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen und Reinigen von partikel- und/oder kondensatbehafteten heißen Gasen. Das Verfahren sieht vor, dass ein zu kühlender und zu reinigender heißer Gasstrom an mindestens einer Kühlfläche (10; 33, 34; 50) mindestens eines Kühlelements (5; 22, 28; 45) derart vorbeigeführt wird, dass die heißen Gase an der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) abkühlen und dabei das Kondensat aus dem Gasstrom ausfällt, hierbei im Gasstrom enthaltene Partikel bindet und sich mit diesen Partikeln an der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) absetzt, wodurch der Gasstrom gereinigt wird. Weiter wird die Kühlfläche (10; 33, 34; 50) während der Abkühlung des Gasstroms an der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) kontinuierlich oder zyklisch von dem abgesetzten Kondensat und den abgesetzten Partikeln gereinigt. Bei der Vorrichtung (1; 21; 41) ist im heißen zu reinigenden und zu kühlenden Gasstrom mindestens ein Kühlelement (5; 22, 28; 45) mit mindestens einer Kühlfläche (10; 33, 34; 50) so angeordnet, dass die heißen Gase an der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) vorbeiströmen und dabei abkühlen, dabei das Kondensat aus dem Gasstrom ausfällt, hierbei im Gasstrom enthaltene Partikel bindet und sich mit diesen Partikeln an der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) absetzt, wodurch der Gasstrom gereinigt wird. Ferner ist eine Reinigungseinrichtung (11; 35; 51, 52) zum kontinuierlichen oder zyklischen Reinigen der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) von dem abgesetzten Kondensat und den ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen und Reinigen von partikel- und/oder kondensatbehafteten heißen Gasen. Unter partikel- bzw. kondensatbehaftet wird hierbei verstanden, dass das heiße Gas nicht in Reinform vorliegt, sondern Partikel und/oder Kondensat mit sich trägt, beispielsweise als Verunreinigung. Es kann sich hierbei auch um Teerdestillate handeln.
Bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum Kühlen von Gasen setzen Kühlflächen ein, an denen die heißen Gase beim Vorbeiströmen abkühlen. In vielen Fällen handelt es sich bei diesen Gasen nicht um Gase in Reinform, sondern die Gase sind partikel- und/oder kondensatbehaftet. Beim Vorbeiströmen an den Kühlflächen setzen sich die von den heißen Gasen mitgeführten Partikel und/oder Kondensate auf den Kühlflächen ab und verschmutzen diese. Diese Verschmutzung reduziert die Kühlleistung der Kühlflächen. Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum Kühlen sind somit nicht zur dauerhaften Kühlung partikel- und/oder kondensatbehafteter heißer Gase geeignet, zumindest sind häufige Reinigungs- und Wartungsarbeiten vorzusehen, um möglichst saubere Kühlflächen einsetzen zu können. Dies ist jedoch äußerst aufwändig und damit kostenintensiv. Außerdem führt dies zu Betriebsunterbrechungen, da die Vorrichtung während der Reinigungs- und Wartungsarbeiten nicht eingesetzt werden kann.
Alternativ können die heißen partikel- und/oder kondensatbehafteten Gase auch vor dem Kühlen gereinigt werden, so dass an den Kühlflächen zumindest weitgehend saubere heiße Gase entlang strömen. Zum Reinigen heißer partikel- und/oder kondensatbehafteter Gase sind Vorrichtungen und Verfahren bekannt, bei denen Filter zum Einsatz kommen. Die bekannten Filter sind jedoch in hohen Temperaturbereichen nicht dauerhaft stabil und in der Anfahrphase sehr kondensatempfindlich. Somit müssen diese Filter regelmäßig gewechselt, gereinigt und/oder gewartet werden, was ebenfalls einen entsprechenden Zeit- und damit auch Kostenaufwand mit sich bringt. Ferner erfordern auch diese Arbeiten eine unerwünschte Betriebsunterbrechung.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Kühlen und Reinigen von heißen Gasen anzugeben. Insbesondere soll erreicht werden, dass das Kühlen und Reinigen der heißen Gase automatisch während des Betriebs durchführbar ist, ohne Betriebsunterbrechungen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Weiterbildungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kühlen und Reinigen von partikel- und/oder kondensatbehafteten heißen Gasen sieht vor, dass ein zu kühlender und zu reinigender heißer Gasstrom an mindestens einer Kühlfläche mindestens eines Kühlelements derart vorbeigeführt wird, dass die heißen Gase an der Kühlfläche abkühlen. Dabei fällt das Kondensat aus dem Gasstrom aus und bindet im Gasstrom enthaltene Partikel. Das Kondensat und diese Partikel setzen sich an der Kühlfläche ab. Dadurch wird der Gasstrom gereinigt.
Ferner sieht das Verfahren vor, dass die Kühlfläche während der Abkühlung des Gasstroms an der Kühlfläche kontinuierlich oder zyklisch von dem abgesetzten Kondensat und den abgesetzten Partikeln gereinigt wird.
Die Vorteile dieses Verfahrens liegen insbesondere darin, dass die Kühlfläche während des laufenden Prozesses, im Gasstrom, bei dessen Kühlung und Reinigung, automatisch gereinigt wird. Der Betrieb muss hierfür nicht unterbrochen werden. Durch die gereinigte Kühlfläche bleibt deren Kühlleistung erhalten, das Kühl- und Reinigungsverfahren kann somit fortwährend mit zumindest weitgehend voller Kühlleistung betrieben werden. Die beim eingangs beschriebenen Stand der Technik vorhandene Abnahme der Kühlleistung durch Verschmutzung der Kühlfläche mit Kondensat und Partikeln aus dem Gasstrom tritt nicht mehr auf.
Die Kühlung des Kühlelements kann beispielsweise mittels eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmediums erfolgen.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Reinigung der Kühlfläche mechanisch erfolgt. Zweckmäßig ist beispielsweise die Reinigung mittels Abstreifung, d. h. das abgesetzte Kondensat und die abgesetzten Partikel werden von der Kühlfläche abgestreift. Alternativ oder additiv ist es auch möglich, die Reinigung chemisch durchzuführen.
Ferner kann vorgesehen werden, das Kühlelement und/oder die Kühlfläche und/oder einen Reinigungseinrichtung zumindest zeitweise während der Abkühlung des Gasstromes zu bewegen, insbesondere zu rotieren. Dies ist beispielsweise zweckmäßig im Zusammenspiel mit einer Abstreifvorrichtung, kann sich aber auch bei einer chemischen Reinigung als vorteilhaft erweisen, beispielsweise um eine ausreichende Verteilung und Bewegung der chemischen Reinigungsmittel zu erreichen. Alternativ kann aber auch vorgesehen werden, dass das Kühlelement und/oder die Kühlfläche und/oder die Reinigungseinrichtung während der Abkühlung des Gasstromes still bzw. starr steht.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das von der Kühlfläche entfernte Kondensat und die von der Kühlfläche entfernten Partikel gesammelt und/oder entnommen werden. Auch durch diese Maßnahme wird der Dauerbetrieb der Vorrichtung sichergestellt, die Vorrichtung kann auch beim Sammeln und/oder Entnehmen von Kondensat und Partikeln sowie gegebenenfalls weiteren Reststoffen, beispielsweise aus dem Reinigungsverfahren, weiterbetrieben werden und hierbei den Gasstrom kühlen und reinigen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass dem heißen Gasstrom vor der Kühlung des Gases an der Kühlfläche Flüssigkeit zur Erhöhung der Kondensatkonzentration und/oder Dampf zur Erhöhung der Dampfkonzentration, insbesondere bis zur Sättigung, zugeführt wird. Dadurch lassen sich die oben beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter verstärken, da mehr Kondensat pro Zeiteinheit an der Kühlfläche ausfallen kann und somit auch mehr Partikel, wodurch sich die Reinigungswirkung verstärkt.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen und Reinigen von partikel- und/oder kondensatbehafteten heißen Gasen ist im heißen zu reinigenden und zu kühlenden Gasstrom mindestens ein Kühlelement mit mindestens einer Kühlfläche so angeordnet, dass die heißen Gase an der Kühlfläche vorbeiströmen und dabei abkühlen. Dabei fällt das Kondensat aus dem Gasstrom aus und bindet hierbei im Gasstrom enthaltene Partikel. Das Kondensat setzt sich mit diesen Partikeln an der Kühlfläche ab, wodurch der Gasstrom gereinigt wird. Das vorgenannte Kühlelement kann beispielsweise mittels eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmediums gekühlt werden.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Reinigungseinrichtung zum kontinuierlichen oder zyklischen Reinigen der Kühlfläche von dem abgesetzten Kondensat und den abgesetzten Partikeln während der Abkühlung des Gasstroms an der Kühlfläche vorgesehen ist.
Die Vorteile dieser Vorrichtung entsprechen den vorstehend anhand des Verfahrens erläuterten Vorteilen.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise zur Ausführung des vorgenannten Verfahrens geeignet, insbesondere speziell hierfür ausgebildet und bestimmt. Umgekehrt ist das Verfahren dazu geeignet, insbesondere dazu ausgebildet und bestimmt, dass es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausführbar ist.
Eine Weiterbildung der Vorrichtung sieht vor, dass die Reinigungseinrichtung eine mechanische Reinigungseinrichtung umfasst, insbesondere eine Abstreifeinrichtung, mit der das Kondensat und/oder die Partikel von der Kühlfläche abstreifbar sind. Alternativ oder additiv kann die Reinigungseinrichtung auch eine chemische Reinigungseinrichtung umfassen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Kühlelement und/oder die Kühlfläche und/oder die Reinigungseinrichtung während der Abkühlung des Gasstroms bewegbar ist, insbesondere rotierbar ist. Die bereits vorstehend beim Verfahren hierzu erläuterten Vorteile gelten auch hier. Alternativ kann das Kühlelement und/oder die Kühlfläche und/oder die Reinigungseinrichtung auch während der Abkühlung des Gasstromes feststellbar oder festgestellt oder starr sein.
Die Vorrichtung kann auch eine Sammeleinrichtung und/oder eine Entnahmeeinrichtung für das von der Kühlfläche entfernte Kondensat und die von der Kühlfläche entfernten Partikel umfassen. Auch hier gelten analog die beim Verfahren erläuterten Vorteile.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Zugabeeinrichtung für Flüssigkeit in den heißen Gasstrom vor der Kühlung des Gases an der Kühlfläche zur Erhöhung der Kondensatkonzentration vorgesehen. Alternativ oder additiv kann auch eine Zugabeeinrichtung für Dampf in den heißen Gasstrom zur Erhöhung der Dampfkonzentration, insbesondere bis zur Sättigung, vorgesehen sein. Dadurch lassen sich die bereits beschriebenen Vorteile verstärken, wie bereits anhand des Verfahrens erläutert.
Bevorzugt ist die Vorrichtung säure- und/oder laugen- und/oder lösemittelresistent ausgebildet, insbesondere werden hierfür geeignete Materialien für die verschiedenen Komponenten ausgewählt.
Anwendungsgebiete für das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind die Holzgasgewinnung, die Pyrolysegasgewinnung und vergleichbare Gasgewinnungsverfahren. Das hierbei gewonnene Gas muss vor der Verwendung abgekühlt und gereinigt werden. Dies kann in vorteilhafter Weise durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung,
2 schematisch das Ausführungsbeispiel nach 1 in einer um 90° gedrehten Schnittdarstellung,
3 schematisch in einer Schnittdarstellung ein zweites, alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4 schematisch in einer Frontalansicht ein drittes, alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
5 schematisch das Ausführungsbeispiel nach 4 in einer seitlichen Schnittdarstellung.
1 und 2 zeigen in sich ergänzenden Schnittdarstellungen ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Kühlen und Reinigen von partikel- und/oder kondensatbehafteten heißen Gasen. Die Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, durch das ein zu kühlender und zu reinigender heißer Gasstrom geführt wird. Der Gasstrom ist durch Pfeile symbolisiert, der Gaseingang in das Gehäuse 2 ist mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet, der Gasausgang aus dem Gehäuse 2 mit dem Bezugszeichen 4.
Im Gehäuse 2 sind drei Kühlelemente 5 angeordnet, wobei jede beliebige Anzahl möglich ist. Die Kühlelemente 5 sind als Zylinder (alternativ sind auch eine Walzen-, Trommel-, Tonnen- oder Konusform möglich) ausgebildet, die um ihre Mittelachse 6 drehbar gelagert sind. Durch das Kühlelement 5 strömt ein Kühlmedium. Dies ist in 2 symbolisch durch Pfeile angedeutet, wobei der Eingang des Kühlmediums mit dem Bezugszeichen 8 und der Ausgang des Kühlmediums mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet ist.
Die Mantelflächen der als Zylinder ausgebildeten Kühlelemente 5 bilden Kühlflächen 10, an denen der heiße Gasstrom vorbeiströmt. Dadurch werden die heißen Gase abgekühlt, wobei das Kondensat aus dem Gasstrom ausfällt. Hierbei bindet das Kondensat die im Gasstrom enthaltenen Partikel und setzt sich mit diesen Partikeln an den Kühlflächen 10 ab. Dadurch wird der Gasstrom nicht nur gekühlt, sondern auch gereinigt.
In 1 ist ersichtlich, dass an jeder Kühlfläche 10 ein Abstreifer 11 als Reinigungseinrichtung angreift, beispielsweise eine Abstreiflippe. Der Abstreifer kann feststehend ausgebildet sein, er wirkt mit dem rotierenden Kühlelement 5 zusammen. Durch diesen Abstreifer 11 wird die jeweilige Kühlfläche 10 bei Rotation des zugeordneten Kühlelements 5 um seine Mittelachse 6 gereinigt, und zwar während dem laufenden Betrieb, d. h. während der Gasstrom durch das Gehäuse 2 strömt. Rotiert das jeweilige Kühlelement 5 ständig, so erfolgt die Reinigung der Kühlfläche 10 kontinuierlich. Wird die Rotation nur zeitweise eingeschaltet, erfolgt die Reinigung der Kühlfläche 10 zyklisch. Durch die Reinigung der Kühlflächen 10 wird deren Verschmutzung entgegengewirkt, die Kühlleistung der Kühlflächen 10 bleibt erhalten. Das abgereinigte Kondensat, die abgereinigten Partikel und sonstige abgereinigte Verunreinigungen können gesammelt und aus dem Gehäuse 2 ausgetragen werden. Dies ist in 1 schematisch durch die Pfeile 12 dargestellt.
3 zeigt schematisch in einer Schnittdarstellung ein zweites, alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 21 zum Kühlen und Reinigen von partikel- und/oder kondensatbehafteten heißen Gasen. Diese Vorrichtung 21 weist ein Gehäuse 22 auf, das selbst als Kühlelement ausgebildet ist, es weist Hohlräume 25 auf, die von einem Kühlmedium durchströmt werden. Der Strom des Kühlmediums ist durch Pfeile angedeutet, das einströmende Kühlmedium ist mit dem Bezugszeichen 26, das ausströmende Kühlmedium mit dem Bezugszeichen 27 versehen.
Das Gehäuse 22 kann bleistiftspitzenartig geformt sein, mit einem oben liegenden zylindrischen Abschnitt und einem unten liegenden konusförmigen Abschnitt. Durch das Gehäuse 21 wird der heiße Gasstrom geführt. Der Gasstrom wird durch Pfeile verdeutlicht, der Gaseingang ist mit dem Bezugszeichen 23, der Gasausgang ist mit dem Bezugszeichen 24 versehen. Der Gaseingang 23 erfolgt an der Oberseite der Vorrichtung 1, der Gasausgang 24 erfolgt nahe dem unteren Ende der Vorrichtung 1, seitlich im konusförmigen Bereich des Gehäuses 22, über einen Ausgang 29.
Innerhalb des Gehäuses 2 kann ein bleistiftspitzenartig geformtes Kühlelement 28 angeordnet sein, dessen Form mit der Form des Gehäuses 22 korrespondiert, d. h. das Kühlelement 28 weist ebenfalls einen oben liegenden zylindrischen Abschnitt und einen unten liegenden konusförmigen Abschnitt auf. Sowohl das Gehäuse 22 als auch das Kühlelement weisen somit im waagrechten Querschnitt jeweils einen kreisförmigen Umfang auf, wobei die Kreise konzentrische Kreise sind. Der Gasstrom wird durch einen Zwischenraum 30 zwischen Gehäuse 1 und Kühlelement 28 durch die Vorrichtung 1 geführt. Zur Kühlung wird durch das Kühlelement ein Kühlmedium geführt, der Eingang des Kühlmediums ist durch den Pfeil 31, der Ausgang des Kühlmediums ist durch den Pfeil 32 angedeutet. Eingang 31 und Ausgang 32 befinden sich am oberen Ende der Vorrichtung 1 und des Kühlelements 28.
Das Gehäuse 22 bildet an seiner Innenseite eine Kühlfläche 33 für den Gasstrom, das Kühlelement bildet an seiner Zylinder-Oberfläche und an seiner Konus-Oberfläche eine Kühlfläche 34 für den Gasstrom. Somit setzen sich beim Vorbeiströmen des heißen Gases an diesen Kühlflächen 33, 34 Kondensat und Partikel ab.
Das Gehäuse 22 ist in der Vorrichtung 1 nach 3 feststehend ausgebildet, das Kühlelement 28 kann entweder feststehend oder drehbar um eine Mittelachse 36, die auch gleichzeitig Mittelachse für das Gehäuse 22 ist, ausgebildet sein. Zur Reinigung der Kühlflächen 33, 34 von Kondensat und Partikeln ist im Zwischenraum 30 zwischen Gehäuse 22 und Kühlelement 28 ein Abstreifer 35 als Reinigungseinrichtung angeordnet. Dieser Abstreifer 35 kann um die bereits angesprochene Mittelachse 36 drehbar ausgebildet sein. Es ist aber auch eine feststehende Ausbildung möglich, falls das Kühlelement 28 drehbar ausgebildet ist. Dieser Abstreifer 35 windet sich spiralförmig um das Kühlelement 28, wobei seine Innenkante an der Kühlfläche 34 des Kühlelements 28 (Oberfläche des Kühlelements 28) angreift und seine Außenkante an der Kühlflächen 33 des Gehäuses 22 (Gehäuseinnenfläche) angreift. Bei Rotation des Abstreifers 35 streift dieser somit über beide Kühlflächen 33, 34 hinweg und reinigt diese dadurch von Kondensat, Partikeln und gegebenenfalls sonstigen Verunreinigungen. Diese Reinigung kann während des Betriebs der Vorrichtung 21, d. h. bei einströmendem heißen Gas, erfolgen. Bei fortwährender Rotation des Abstreifers 35 erfolgt eine kontinuierliche Reinigung, bei lediglich zeitweiser Rotation eine zyklische Reinigung.
Das abgereinigte Kondensat, die abgereinigten Partikel und die abgereinigten sonstigen Verunreinigungen fallen in der Vorrichtung aufgrund der Schwerkraft nach unten. Dort befindet sich eine Öffnung 37 im Gehäuse 22, durch die Kondensat, Partikel und Verunreinigungen ausgetragen und gesammelt bzw. abtransportiert werden können. Dies ist in 3 durch den Pfeil 38 symbolisiert.
4 und 5 zeigen schematisch ein drittes, alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 41, 4 in einer in einer Frontalansicht und 5 in einer seitlichen Schnittdarstellung.
Die Vorrichtung 41 weist ein im Querschnitt kreisförmiges Gehäuse 42 auf, durch das ein zu kühlender und zu reinigender heißer Gasstrom geführt wird. Der Gasstrom ist durch Pfeile symbolisiert, der Gaseingang in das Gehäuse 42 ist mit dem Bezugszeichen 43 bezeichnet, der Gasausgang aus dem Gehäuse 42 mit dem Bezugszeichen 44.
Im Gehäuse 42 ist ein im Querschnitt kreisförmiges Kühlelement 45 (oder auch eine beliebige Anzahl hiervon) angeordnet, wobei die Querschnittskreise von Kühlelement 45 und Gehäuse 42 konzentrisch zueinander angeordnet sind, um eine gemeinsame Mittelachse 46. Der Radius des Kühlelements 45 ist hierbei kleiner als der Radius des Gehäuses 42, so dass der Gasstrom vom Gaseingang 43 durch den Spalt zwischen Gehäuse 42 und Kühlelement 45 hindurch zum Gasausgang 44 gelangen kann. Das Kühlelement 45 umfasst zwei einander mit Abstand parallel gegenüber liegende kreisförmige Platten, die zwei einander abgewandte Kühlflächen 50 für den Gasstrom ausbilden. An ihrem Rand sind diese Platten durch eine Ringwand miteinander verbunden, so dass das Kühlelement 45 im Inneren einen Hohlraum bildet. Durch diesen Hohlraum des Kühlelements 45 strömt ein Kühlmedium. Dies ist in 4 und 5 symbolisch durch Pfeile angedeutet, wobei der Eingang des Kühlmediums mit dem Bezugszeichen 48 und der Ausgang des Kühlmediums mit dem Bezugszeichen 49 bezeichnet ist. In 4 und 5 ist im dargestellten Gehäuse 42 genau ein derartiges Kühlelement 45 angeordnet, es können aber auch mehrere derartige Kühlelemente 45 in dem Gehäuse 42 angeordnet sein, vorzugsweise aus Sicht des Gasstroms hintereinander geschaltet. Auch können mehrere derartige Gehäuse 42 mit jeweils einem oder mehreren Kühlelementen 45 aus Sicht des Gasstroms hintereinander geschaltet sein.
Das Kühlelement 45 ist feststehend ausgebildet. An den beiden bereits angesprochenen, einander gegenüber liegenden und voneinander abgewandten Kühlflächen 50 strömt der heiße Gasstrom vorbei. Dadurch werden die heißen Gase abgekühlt, wobei das Kondensat aus dem Gasstrom ausfällt. Hierbei bindet das Kondensat die im Gasstrom enthaltene Partikel und setzt sich mit diesen Partikeln an den Kühlflächen 50 ab. Dadurch wird der Gasstrom nicht nur gekühlt, sondern auch gereinigt.
4 und 5 zeigen, dass an jeder der beiden Kühlflächen 50 ein Abstreifer 51, 52 als Reinigungseinrichtung angreift, beispielsweise eine Abstreiflippe. Die Abstreifer sind drehbar um die Mittelachse 46 angeordnet, vorzugsweise gemeinsam drehbar, beispielsweise indem beide an einer um die Mittelachse 46 drehbaren Welle befestigt sind. Die Länge der Abstreifer 51, 52 entspricht dem Radius der jeweils zugeordneten Kühlflächen 50 so dass die Abstreifer bei ihrer Rotation um die Mittelachse 46 die jeweils zugeordnete Kühlfläche 50 überstreichen und dadurch darauf abgesetzte Verunreinigungen entfernen. Diese Reinigung erfolgt während des laufenden Betriebs, d. h. während der Gasstrom durch das Gehäuse 42 strömt. Rotieren die Abstreifer 51 und 52 ständig, so erfolgt die Reinigung der Kühlflächen 50 kontinuierlich. Wird die Rotation nur zeitweise eingeschaltet, erfolgt die Reinigung der Kühlflächen 50 zyklisch. Durch die Reinigung der Kühlflächen 50 wird deren Verschmutzung entgegengewirkt, die Kühlleistung der Kühlflächen 50 bleibt erhalten. Das abgereinigte Kondensat, die abgereinigten Partikel und sonstige abgereinigte Verunreinigungen können gesammelt und aus dem Gehäuse 42 ausgetragen werden. Dies ist in 4 und 5 schematisch durch die Pfeile 53 dargestellt.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele werden vorzugsweise säure-, laugen- und/oder lösemittelresistent ausgeführt.
Ergänzend kann in den beschriebenen Ausführungsbeispielen auch eine chemische Reinigungseinrichtung vorgesehen sein.
Auch können jeweils Zugabeeinrichtungen für Flüssigkeit in den heißen Gasstrom vor der Kühlung des Gases an der Kühlfläche zur Erhöhung der Kondensatkonzentration und/oder Zugabeeinrichtungen für Dampf in den heißen Gasstrom zur Erhöhung der Dampfkonzentration, insbesondere bis zur Sättigung, vorgesehen sein. Dadurch lässt sich der Reinigungseffekt der Vorrichtungen verstärken.
Alle Vorrichtungen eignen sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Kühlflächen werden während der Abkühlung des Gasstroms an den Kühlflächen kontinuierlich oder zyklisch von dem abgesetzten Kondensat und den abgesetzten Partikeln gereinigt. Durch diese Reinigung der Kühlflächen wird verhindert, dass sich die Kühlleistung aufgrund der Verschmutzung der Kühlflächen reduziert, der gesamte Prozess wird damit dauerhaft aufrecht erhalten, insbesondere ist eine Unterbrechung zur Reinigung nicht erforderlich, die Reinigung erfolgt im laufenden Prozess. Gleichzeitig wird durch das Absetzen von Kondensat und Partikeln auf den Kühlflächen der heiße Gasstrom neben der Kühlung auch gereinigt, so dass eigene Filtereinrichtungen entfallen können.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Kühlen und Reinigen von partikel- und/oder kondensatbehafteten heißen Gasen
2: Gehäuse
3: Gaseingang
4: Gasausgang
5: Kühlelement
6: Mittelachse
8: Eingang Kühlmedium
9: Ausgang Kühlmedium
10: Kühlfläche
11: Abstreifer
12: Austrag Kondensat/Partikel
21: Vorrichtung zum Kühlen und Reinigen von partikel- und/oder kondensatbehafteten heißen Gasen
22: Gehäuse
23: Gaseingang
24: Gasausgang
25: Hohlraum im Gehäuse 22
26: Einströmendes Kühlmedium
27: Ausströmendes Kühlmedium
28: Kühlelement
29: Ausgang
30: Zwischenraum
31: Eingang Kühlmedium
32: Ausgang Kühlmedium
33: Kühlfläche
34: Kühlfläche
35: Abstreifer
36: Mittelachse
37: Öffnung
38: Austrag Kondensat/Partikel
41: Vorrichtung zum Kühlen und Reinigen von partikel- und/oder kondensatbehafteten heißen Gasen
42: Gehäuse
43: Gaseingang
44: Gasausgang
45: Kühlelement
46: Mittelachse
48: Eingang Kühlmedium
49: Ausgang Kühlmedium
50: Kühlfläche
51: Abstreifer.
52: Abstreifer
53: Austrag Kondensat/Partikel

Claims

Verfahren zum Kühlen und Reinigen von partikel- und/oder kondensatbehafteten heißen Gasen, bei dem ein zu kühlender und zu reinigender heißer Gasstrom an mindestens einer Kühlfläche (10; 33, 34; 50) mindestens eines Kühlelements (5; 22, 28; 45), das vorzugsweise mittels eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmediums gekühlt wird, derart vorbeigeführt wird, dass die heißen Gase an der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) abkühlen und dabei das Kondensat aus dem Gasstrom ausfällt, hierbei im Gasstrom enthaltene Partikel bindet und sich mit diesen Partikeln an der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) absetzt, wodurch der Gasstrom gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfläche (10; 33, 34; 50) während der Abkühlung des Gasstroms an der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) kontinuierlich oder zyklisch von dem abgesetzten Kondensat und den abgesetzten Partikeln gereinigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) mechanisch, insbesondere mittels Abstreifung, und/oder chemisch erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (5; 22, 28; 45) und/oder die Kühlfläche (10; 33, 34; 50) und/oder eine Reinigungseinrichtung (11; 35; 51, 52) zumindest zeitweise während der Abkühlung des Gasstromes bewegt wird, insbesondere rotiert wird, und/oder dass das Kühlelement (5; 22, 28; 45) und/oder die Kühlfläche (10; 33, 34; 50) und/oder eine Reinigungseinrichtung (11; 35; 51, 52) während der Abkühlung des Gasstromes still steht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das von der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) entfernte Kondensat und die von der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) entfernten Partikel gesammelt und/oder entnommen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem heißen Gasstrom vor der Kühlung des Gases an der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) Flüssigkeit zur Erhöhung der Kondensatkonzentration und/oder Dampf zur Erhöhung der Dampfkonzentration, insbesondere bis zur Sättigung, zugeführt wird oder werden kann.
Vorrichtung (1; 21; 41) zum Kühlen und Reinigen von partikel- und/oder kondensatbehafteten heißen Gasen, insbesondere mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der im heißen zu reinigenden und zu kühlenden Gasstrom mindestens ein Kühlelement (5; 22, 28; 45), das vorzugsweise mittels eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmediums gekühlt wird, mit mindestens einer Kühlfläche (10; 33, 34; 50) so angeordnet ist, dass die heißen Gase an der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) vorbeiströmen und dabei abkühlen, dabei das Kondensat aus dem Gasstrom ausfällt, hierbei im Gasstrom enthaltene Partikel bindet und sich mit diesen Partikeln an der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) absetzt, wodurch der Gasstrom gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reinigungseinrichtung (11; 35; 50, 51) zum kontinuierlichen oder zyklischen Reinigen der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) von dem abgesetzten Kondensat und den abgesetzten Partikeln während der Abkühlung des Gasstroms an der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (11; 35; 51, 52) eine mechanische Reinigungseinrichtung, insbesondere eine Abstreifeinrichtung (11; 35), und/oder eine chemische Reinigungseinrichtung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (5; 22, 28; 45) und/oder die Kühlfläche (10; 33, 34; 50) und/oder die Reinigungseinrichtung (11; 35; 51, 52) während der Abkühlung des Gasstroms bewegbar ist, insbesondere rotierbar ist, und/oder dass das Kühlelement (5; 22, 28; 45) und/oder die Kühlfläche (10; 33, 34; 50) und/oder die Reinigungseinrichtung (11; 35; 51, 52) während der Abkühlung des Gasstromes feststellbar oder festgestellt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sammeleinrichtung und/oder eine Entnahmeeinrichtung für das von der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) entfernte Kondensat und die von der Kühlfläche entfernten Partikel vorgesehen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugabeeinrichtung für Flüssigkeit in den heißen Gasstrom vor der Kühlung des Gases an der Kühlfläche (10; 33, 34; 50) zur Erhöhung der Kondensatkonzentration und/oder Zugabeeinrichtung für Dampf in den heißen Gasstrom zur Erhöhung der Dampfkonzentration, insbesondere bis zur Sättigung, vorgesehen ist.