DE2358678A1

DE2358678A1 - Einrichtung zur verfahrenstechnischen behandlung von gasen in verbindung mit einem regenerativen waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2358678A1
Application number: DE2358678A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Kritzler
Original assignee: Apparatebau Rothemuehle Brandt and Kritzler GmbH
Current assignee: Apparatebau Rothemuehle Brandt and Kritzler GmbH
Priority date: 1973-11-24
Filing date: 1973-11-24
Publication date: 1975-05-28
Also published as: ZA747112B

Description

Apparatebau Rothemühle Pat.613/80/Et/B

Brandt & kritzler 18. JnIi 1973

5965 Wenden 5, Rothemühle
Postfach 40

Patent- und Gebrauchsmusteranmeldung
"Einrichtung zur verfahrenstechnischen Behandlung von Gasen in Verbindung mit einem regenerativen Wärmeaustauscher.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur verfahrenstechnischen Behandlung von Gasen in Verbindung mit einem regenerativen Wärmeaustauscher mit korrosions- oder hitzebeständigen Wärmeaustauschmassen in einer zylindrischen Regenerativkammer, an deren Stirnflächen die wärmetauschenden Gase im Gegenstrom zu- bzw. abgeführt werden und an welcher sich unterhalb der Regenerativkammer die Behandlungszonen für die Gase anschließen»

Die Erfindungsgemäße Einrichtung zur verfahrenstechnischen Behandlung von Gasen erfüllt in Verbindung mit dem regenerativen Wärmeaustauscher den Zweck, entweder die während des Behandlungsverfahrens abgekühlten Gase wieder aufzuwärmen oder die während des Behandlungsve*fahrens erhitzten Gase nach Durchlaufen des Prozesses abzukühlen.

Es ist bekannt, zur.Erfüllung dieser Erfordernisse Regenerativ- ¥ärmetauscher mit rotierendem Heizflächenträger zu verwenden, (DBP 12 44 326 und 12 71 296). - Auch Regenerativ-Wärmetauscher mit feststehenden Heizflächen wurden für diesen Zweck schon vorgeschlagen.

Bei diesen herkömmlichen Bauarten ist an beiden Stirnflächen des zylindrischen Heizflächenträgers eine Dichtfläche zwischen drehen-

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den und feststehenden Teilen vorgesehen. Wegen der geforderten Genauigkeit und Verschleißfestigkeit der Dichtflächen wie auch aus Gründen der Dichtheit und der statischen Festigkeit des Heizflächenträgers ergibt sich die Notwendigkeit, den Heizflächen^ träger zwischen den Dichtflächen im Ganzen aus Stahl herzustellen. Da die Korrosions- bzw. Hitzebeständigkeit von Stahl und Stahllegierungen stets begrenzt ist und Maßnahmen zum Schütze der Tragkonstruktion gegen Einflüsse von Korrosion oder' hoher Temperatur, wie zum Beispiel Beschichtungen oder Auswahl von.geeigneten Legierungen mit unwirtschaftlichem Aufwand yerbunden sein können, haben die herkömmlichen Ausführungen einen Nachteil, der durch die erfindungsgemäße Konstruktion vermieden werden soll.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine stationäre, zylindrische Regenerativ-Kamraer (3) verwendet wird, an deren einer Stirnseite innerhalb des feststehenden Gaszu- oder -abführungskanals (l) eine koaxial rotierende Gashaube (4) angeordnet ist, welche die Regenerator-Stirnfläche in einem oder mehreren ringsektorförmigen Ansehlußquerschnitten mit der zentralen Ein- oder Austrittsöffnung iines Gaszu- oder -abfl'hrungskanals ( 5) verbindet, der innerhalb des Gaskanals (l) fest eingebaut ist, wobei diese Stirnfläche der Regenerativ-Kammer (3) als Dichtfläche dient und nur die der rotierenden Haube zugewendeten Kanten der Kammer-Trennwände aus Stahl ausgeführt sind, während der übrige Teil der Regenerativ-Kammer (3), der*n Tragkonstruktion und die Wände der Kammern, die zur Aufnahme der Värmeaustauschmassen dienen und die Einrichtungen in den darunter liegenden Behandlungszonen aus Material bestehen, das allein nach den Gesichtspunkten der Beständigkeit gegen die vorherrschenden chemischen oder physikalischen Einflüsse ausgewählt wird.

Dabei sind zur Aufnahme der Gewichte der Regenerativ-Kammer, der Värmeaustauschmassen und der anderen zur Behandlung der Gase er-

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forderlichen Aggregate Stützkonstruktionen vorgesehen, die nach strömungstechnischen Gesichtspunkten günstig und gegen schädliche Einflüsse geschützt angeordnet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. "..-/.-■

Es zeigen: - ,

Abb. 1: Den Aufriß-Schnitt durch eine erfindungsgemäße Behanälungseinrichtung ziu? Kühlung, Reinigung und ¥iederaufvrärmung von Gasen.

Abb. 2: Den Grundriß-Schnitt längs der Linie A-A von Abbildung 1. .

Abb. 3: Den Aufriß-Schnitt nach Linie B-B von Abbildung 1.

Abb. 4i Den Aufriß-Teilschnitt durch eine erfindungsgeraäße Einrichtung, in der Abgase oder Dampf aus industriellen! Verfahren verbrannt werden.

In Abbildung 1 treten die zu behandelnden Gase in Pfeilrichtung von rechts ober durch den feststehenden äußeren Gaskanal (l) in die stationäre,, zylindrische Regenerativ-Kamraer (3) ein. Sie umströmen innerhalb des Gaskanals (l) die innere rotierende Gashaube (4), welche die nach der Behandlung wieder nach oben austretenden Gase dem zentralen Anschlußquerschnitt des siationären Gasabführungskanals (5) zuleitet, von dem sie weiterströmen in eine Nachreinigun^Flcammer Cl2).

In den Heizflächen der Regenefativ-Kämmer (3) wird das Gas je nach wärmetοchnischer Auslegung der Anlage auf die gewünschte

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Temperatur abgekühlt. Es strömt dann in den sektorförmigen Kammern weiter nach unten und durchläuft den Reinigungsprozeß, der beispielhaft aus einer Sprühzone (7) und darunterliegender Kontaktzone (8; bestehen mag. Unterhalb dieser Zone tritt das Gas aus den sektorförmigen Kammern aus durch die Fliehkraftabscheider (9) in den darunterliegenden Raum, der gleichzeitig als Auffangbunker für das Waschwasser dienen mag. Hier wird die Strömungsrichtung des Gases umgelenkt und es durchströmt nun die Behandlungszonen von unten nach oben zur rotierenden Gasabführungshaube hin.

Oberhalb der Sprühzone können Tropfenfangvorrichtungen (ll) herkömmlicher Bauweise eingebaut sein, die verhindern, daß mitgerissne Wassertröpfchen von dem nunmehr gereinigten Gas in die Heizfläche getragen werden. In den Heizflächen nimmt das Gas die dort gespeicherte Wärme auf und wird somit auf eine Temperatur oberhalb der Sättigungstemperatur aufgeheizt. Etwa noch mitgerissene Wassertröpfchen und Verunreinigungen werden in der Nachreinigungskammer (12) ausgeschieden. Soll das Gas nach erfolgter Reinigung in die Atmosphäre geleitet werden, dient seine erhöhte Temperatur gleichzeitig dazu, seinen Auftrieb gegenüber der Umgebungsluft zu erhöhen, so daß eine weitere Verteilung etwa verbleibender Verunreinigungen gewährleistet ist.

Auf die Ausbildung der oben beispielhaft genannten Behandlungszonen des Pauchgases unterhalb der Wärmeaustauschfläche soll hier nicht näher eingegangen werden, da eine Vielzahl von Prozessen und konstruktiven Ausbildungsmöglichkeiten bekannt und anwendbar ist. Beispielhaft sei nur erwähnt, daß es möglich ist, die radialen Kammern im Bereich der Wassereindüsung in geeigneter Form zu verengen und vieder aufzuweiten, so daß sie die Form einer Venturi-Düse annehmen. Es ist dann möglich, die Wassereindüsung mit höch-

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ster Wirksamkeit vorzunehmen und ein Maximum an Benetzung und damit an Reinigungswirfcung zu erzielen.

Die rotierende Haube (4), die zur Abführung des gereinigten Gases dient, \fird in herkömmlicher Weise durch bewegliche flexible Dichtungselemente gegen die Stirnfläche des Heizflächenträgers und gegen den Anschlußquerschnitt des feststehenden Gasabführungskanals abgedichtet.

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Zur Reinigung der Heizflächen, die möglicherweise durch mitgerissenes Tropfchenwasser und Schmutzansatz zur Verstopfung neigen können, können Rußblaseeinrichtungen und Waschanlagen, die entweder stationär oder über der Heizfläche schwenkbar angeordnet sind, in herkömmlicher Bauweise verwendet werden.

Abbildung 2 zeigt im Schnitt A-A die Aufteilung des ringförmigen Strömungsquerschnittes der erfindungsgeraäßen Einrichtung in 16 Sek— torkamraern- und man sieht darüber die rotierende Gashaube (4).

In Abbildung 3 sieht man im Aufriß-Sojnitt B-B die aus korrosions- und/oder hitzebeständigem Material gebildeten Sektortrennwände mit den Stützkonstruktionen für die Innenausrüstung der Behandlungskammer·

Die oberen Etirnkanten der Wände der Regenerativ-Kammer (3) sind zur Abdichtung gegen die Dichtungselemente der ringsektorförmigen Anschlußquerschnitte der rotierenden Gashaube (4) mit einem passend geformten metallischen Gitterrahmen (3a) abgedeckt, der mit den Kammerwänden gasdicht durch Kitt oder mittels Dehnungsmanschetten aus Kunststoff, Asbest oder Metall verbunden ist.

Die Regenerativ-Masse der Regenerator-Kanter (3) ruht auf einem oberen Gitterrost (3b). Darunter sind die Tropfenfungvorrichtungen (ll) und die Sprühdüsen (7) angeordnet. ·

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Die Einbauten der Kontaktzone (8) werden von dem unteren Gitterrost (8a) getragen. Unterhalb dieses Gitterrostes sieht man die Abscheidezone mit den Fliehkraftabscheidern (9).

Abbildung 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die zur Verbrennung von Abgasen oder Dämpfen aus industriellen Verfahren dient. Die mit giftigen oder geruchsbelästigenden Stoffen beladenen Abgase werden durch eine Absaugegebläse der erfindungsgemäßen Anlage zugeführt. Wie oben beschreiben, wird das Gas in die regenerativen Heizflächen geführt, wo es nunmehr aufgewärmt wird. Unterhalb der Heizflächen befinden sich Brenner (l3), die z. B. mit 01 oder Gas gefeuert werden. Als Verbrennungsluft kann das zu reinigende Gas dienen, wenn sein Sauerstoffgehalt ausreicht. Sonst wird Fremdluft von außen zugeführt. Durch diese Brenner wird das zu reinigende Gas auf eine Temperatur gebracht, bei der die schädlichen oder belästigenden Stoffe in harmlose Produkte zerfallen oder durch Verbrennung oxydiert werden. Anschließend durchläuft das gereinigte Gas, wie oben beschrieben, im Gegenstrom die regenerativen Hei ',fkächen und wird wieder auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt.

In der erfindungsgeraäßen Behandlungseinrichtung nach Abbildung 4 beträgt die Temperatur, bei der schädliche oder belästigende Gasbestandteile in schadlose Stoffe umgewandelt werden, ca. 800 C.

Der Energieaufwand, die zu reinigenden Gase auf diese Temperatur aufzuheizen und sie dann in die Atmosphäre zu entlassen, ist sehr groß, so daß es wünschenswert ist, dem gereinigten Gas einen Teil seiner Wärme zu entziehen und diese zur Aufwärmung des zu reinigenden Gases auszunützen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen einerseits darin, daß beispielsweise in der Ausführungsform nach Abbildung 1 bis 3,

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durch die Verwendung säurebeständiger Werkstoffe am kalten Ende des Luftvorwärmers und in .den nachfolgenden Behandlungszonen, auch bei weitgehender Unterschreitung des Säuretaupunktes, die Korrosionsgefahr vollständig vermieden wird.

In der Ausführungsart nach Abbildung 4 stellt der Temperaturbereich von 800 C für metallische'Materialien ein Problem dar, das durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Behandlungskammern aus hitzebeständigeh Materialien vermieden wird. '

Die nachfolgende Kühlung der Verbrennungsgase beim Abströmen durch die Regenerativ-Kamraer ermöglicht djren Weit.erförderung durch Absaugegebläse und die Nachreinigung in Entstaubungsanlagen, welche in herkömmlicher 1
oder darunter ausgelegt sind.

gen, welche in herkömmlicher Weise für Temperaturen von 300 C

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Claims

Pat.613/80/Et/B
18. Juli 1973

Ansprüche

Einrichtung zur verfahrenstechnischen Behandlung von Gasen
in Verbindung mit einem Regenerativ-Wärmetauscher mit feststehender Heizfläche da.durch gekennzeichnet, daß an einem
Ende der feststehenden Itegenerativ-Kammer innerhalb eines
feststehenden Gaszuführungs- oder Gasabführungskanals ein
koaxial rotierender Gasabführung^- oder Gaszuführungskanal
angeordnet ist, welcher die ihm zugewendete Stirnfläche der Regenerativ—Kammer in einem oder mehreren ringsektorförmi—
gen Anschlußquerschnitten mit der zentralen Öffnung eines
feststehenden GasoW&th^iHig&lcanals verbindet und daß die Regenerativ-Kamraer ihrerseits in eine Vielzahl von parallelen Kammern unterteilt ist, die - abgesehen von ihren offenen
Stirnflächen - gegeneinander abgedichtet sind und als Strömungskanäle ausgebildet sind, iu denen das eintretende Gas
zunächst eine Wärmeaustauschzone durchläuft, die mit regenerativen, metallischen, mineralischen oder organischen Speicherkörpern gefüllt ist, sodann eine Behandlungszone in die Düsen zur Einspritzung chemischer Agenzien, Filter oder andere zur verfahrensgerechten Behandlung geeignete und erfor-

daJL
derliche Elemente eingebracht sind und /alle Strömungskanäle nach Durchlaufen der Behandlung;>eone in ehe gemeinsame Kammer münden, die als Sammelbunker für sich ausscheidende Festoder Flüssigstoffe ausgebildet sein kann und in der das Gas seine Strömungsrichtung umkehrt und nunmehr die Behandlungszonen und die Värmeaustauschzone in umgekehrter Richtung
durchläuft.

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2.) Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Gewichte der Regenerativ-Kammer, der Wärmeaustauschmassen und der anderen zur Behandlung der Gase erfor- . derlichen Aggregate, Stützkonstruktionen dienen, die nach strömungstechnischen Gesichtspunkten günstig angeordnet sind und die aus korrosions- oder hitzebeständigem Material bestehen, oder durch Ausmauerungen oder Auskleidung mit korrosions— oder hitzebeständigem Material vor schädlichen Einflüssen durch zur Behandlung dienende Medien geschützt sind.
3.) Einrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der oberen Stirrikanten der Wände der Regenerativ-Kammer (3) gegen die Dichtuhgselemente (2) der ringsekcorförmigen Anschlußq_uerschnitte der rotierenden Gasabführungshaube (4) ein passend geformter Gitterrahmen (3a) vorgesehen ist, der mit denWändender Regenerätiv-Kammer (3) gasdicht durch Kitt oder durch Dehnungsmanschetten aus Kunststoff, Asbest oder Metall verbunden ist.
4.) Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Strömungskanäle in den Behandlungszonen nach der Wärmeaustauschzone von ihremursprünglichen ringsektor— frömigen Querschnitten jeweils in die Form einer Düse übergeht, an die sich wieder eineQuerschntttserweiterung anschlieCt. -
5.) Einrichtung nach Anspruch l_r 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß Q?.e Form der Strömungskanäle in den Behändlungszonen nach der Wärmeaustauschzone von ihrem ursprünglichen ringsektorförmigen Querschnitt jeweils in die Form von Zyklonen übergeht, diϊ mit Wirbelkörpern ausgestattet sind und aus einem äußeren und einem inneren Rohr bestehen, von denen das äußere Rohr jeder Zelle in einen Sammelbunker führt.

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6.) Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß in der Behandlungszone Brenner angebracht sind, die unter Verbrennung eines von außen zugeführten Brennstoffes das zu behandelnde Gas auf eine Temperatur bringen, bei der die schädli'-hen Bestandteile in harmlose Stoffe übergeführt werden.

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