DE4305569A1 - Anlage zur reinigung von schadstoffbelasteter luft - Google Patents

Description

Eine Anlage zur Reinigung von schadstoffbelasteter Abluft ist aus dem U.S. Patent Nr. 4 890 581 bekannt. Bei dieser Anlage wird die Abluft eines Spannrahmens als Verbrennungsluft dem Brenner eines Dampfkessels zugeführt. Der Brenner wird mit va­ riablem, lastabhängigem Luftüberschuß betrieben. In Abkehr vom dem sonst angestrebten, möglichst geringen Luftüberschuß wird der Luftüberschuß bei sinkender Kessellast erhöht. Dadurch kann trotz variabler Kessellast in vielen Fällen die gesamte Abluftmenge des Spannrahmens gereinigt werden. Durch dieses Verfahren wird außerdem der Energieaufwand reduziert und der Wirkungsgrad verbessert. Diese Anlage hat sich deshalb sehr be­ währt. Grundsätzlich ist sie auch zur Reinigung von Abluft aus andern Quellen als von Spannrahmen oder Sengen geeignet.

Im praktischen Betrieb von nach dem US-Patent Nr. 4 890 581 ge­ bauten Anlagen hat sich allerdings gezeigt, daß die an sich angestrebte obere Grenze des Luftüberschusses von λ = 3,5 nicht erreicht werden kann, weil die Reinigungswirkung bei sehr hohem Luftüberschuß ungenügend ist. Im praktischen Betrieb mußte deshalb die Obergrenze des Luftüberschusses auf etwa λ = 2,5 beschränkt werden. Dies reicht in gewissen Anwen­ dungsfällen, wo die Kessellast stark schwankt oder wo der Kes­ sel nur schwach ausgelastet ist, nicht aus.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Reinigung schadstoffbelasteter Abluft derart aus zu­ bilden, daß sie über einen breiten Dampf-Lastbereich, insbe­ sondere bei nur schwach ausgelasteten Dampfkesseln, sämtliche anfallende Abluft zu reinigen vermag. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst.

Flächenbrenner für TNV-Anlagen sind an sich bekannt und z. B. in der DE-A 30 25 948 beschrieben. Diese Brenner werden im Betrieb vom bis gegen 600° heißen Rohgas umspült und sind für eine konstante Brenntemperatur von etwa 800°C ausgelegt. Sie eignen sich nicht für herkömmliche Dampfkessel, welche mit Flammentem­ peraturen bis gegen 1800°C betrieben werden.

Aus der DE-PS 37 31 882 ist eine Abluftreinigungsanlage be­ kannt, bei welcher die Schadstoffe in Aktivkohlefiltern durch Adsorption entfernt werden. Es erfolgt eine Regenerierung mit­ tels Wasserdampf. Der beladene Wasserdampf wird über eine Sammelleitung zusammen mit Verbrennungsluft einer Verbrennungs­ einrichtung zugeführt. Die Schadstoffe bilden zumindest den überwiegenden Teil des Brennstoffs. Aus Wasser wird mit Hilfe des Rauchgases in einem Dampferzeuger frischer Wasserdampf für die Regenerierung erzeugt. In Serie zum Dampferzeuger sind Gas- Gas-Wärmetauscher zur Vorwärmung der Verbrennungsluft geschal­ tet. Die Wärmetauscher werden vom gesamten Rauchgas durch­ strömt, der erste bei einer Rauchgastemperatur von etwa 1000° Celsius. Dadurch ergeben sich erhebliche Materialprobleme und eine kurze Lebensdauer dieses Wärmetauschers. Textilabluft hat oft eine Vielzahl von organischen Schadstoffen durchsetzt mit Flusen in klebriger Zusammensetzung. Aktivkohlefilter werden daher in kurzer Zeit unwirksam.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 ein Schema einer Abluftreinigungsanlage,

Fig. 2 ein Schaltschema eines Regler,

Fig. 3 einen Zusatzspeicher,

Fig. 4 ein Schema einer zweiten Ausführungsform, und

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Wärmetauscher.

Die Anlage nach Fig. 1 umfaßt einen Spannrahmen 1 und einen Drei-Zug-Dampfkessel 2. Der Spannrahmen 1 hat ein allseits ge­ schlossenes Gehäuse 3 mit einem Eintrittsschlitz 4 und einem Austrittsschlitz 5 für eine Stoffbahn 6. Die heiße und mit or­ ganischen Schadstoffen belastete Abluft im Innern des Gehäuses 3 wird über mehrere Absaugstutzen 7 von einem Gebläse 8 abge­ saugt und über eine thermisch isolierte Verbindungsleitung 9, 10 dem Kessel 1 zugeführt. An einer Zweigstelle 11 zweigt von der Leitung 9 ein Ausgleichskamin 13 ab. Der Kessel 2 hat ein Flammrohr 21 und Konvektionsheizflächen 22 in Form von Rohr­ bündeln, die den zweiten und dritten Zug bilden. Das Flammrohr 21 und die Konvektionsheizflächen 22 sind im Betrieb von sie­ dendem Wasser 23 umgeben. Oberhalb der Wasseroberfläche 24 ist ein Dampfanschluß 25 vorhanden.

Bei konventionellen Kesseln dieser Art ist der Brenner am stromaufwärtigen Ende des Flammrohres 11 an der einen Stirnwand 26 des Kessels montiert. Bei der Anlage nach Fig. 1 ist hinge­ gen an der Stirnwand 26 eine Brennkammer 30 montiert, die ins Flammrohr 21 mündet. Die Brennkammer 30 besteht aus einem zy­ lindrischen Stahlmantel 31 mit einem stirnseitigen Deckel 32. Der Mantel 31, der Deckel 32 und mindestens der überwiegende Teil des Flammrohres 21 sind innen mit Leichtschamottesteinen 33 oder einem andern refraktären Material ausgekleidet. Am Deckel 22 ist ein Konus- oder Flächenbrenner 34 montiert. Solche Brenner haben im Gegensatz zu den herkömmlichen Dampfkesselbrennern eine Vielzahl kleiner Flammen und eignen sich für den Betrieb mit hohem Luftüberschuß. Solche Brenner werden z. B. bei TNV-Anlagen verwendet. Ein Beispiel eines der­ artigen Brenners ist der von ECLIPSE COMBUSTION, Rockford, Illinois, USA angebotene Eclipse Incini-Cone Burner. Die Brennstoffdüsen des Brenners 34 sind über eine Leitung 35 mit einem Brennstoffventil 36 verbunden. Die Verbrennungsluftzufuhr zum Brenner 34 erfolgt über eine radiale Eintrittsöffnung 37, ein koaxiales zylindrisches Rohr 38 und eine Profilplatte 39.

Die Zweigstelle 11 ist über ein regelbares Gebläse 40 und die Leitung 10 mit der Eintrittsöffnung 37 verbunden.

Ein Rauchgaskanal 45 verbindet das stromabwärtige Ende der Konvektionsheizflächen 22 mit einem Kamin 46. Im Kanal 45 sind zwei Rippenrohr-Wärmetauscher 47, 48 eingebaut. Der Wärmetau­ scher 47 erwärmt Speisewasser, der Wärmetauscher 48 z. B. Brauchwasser oder Frisch-Speisewasser.

In der Leitung 10 ist ein Gas-Gas-Wärmetauscher 49 eingebaut. Der Wärmetauscher 49 wird einerseits von der Abluft durch­ strömt. Die andere Seite des Wärmetauschers 49 ist einenends über eine Leitung 50 mit einer Öffnung 51 am stromabwärtigen Ende des Flammrohres 21 und andernends über eine Leitung 52 mit einer Öffnung 53 im Kanal 45 verbunden. Die Öffnung 53 ist im Normalbetrieb durch eine Klappe 54 verschlossen.

Eine Regeleinrichtung 65 dient zur Regelung der Anlage. Ein Druckfühler 66 mißt den Dampfdruck im Kessel 2 und steuert über einen Proportionalregler 67 einen Stellmotor 68 des Brennstoffventils 36 derart, daß bei sinkendem Kesseldruck das Brennstoffventil 36 öffnet. Die Verbrennungsluftzufuhr zum Brenner 30 erfolgt hingegen zumindest in einem mittleren Last­ bereich des Kessels 2 unabhängig von der Kessellast. Vielmehr wird das Gebläse 40 so geregelt, daß über den Ausgleichskamin 13 ständig eine geringe Menge Frischluft angesaugt wird. Da­ durch wird verhindert, daß über den Kamin 13 schadstoffbela­ stete Abluft austritt. Dazu ist stromauf- und stromabwärts der Zweigstelle 11 je ein Temperaturfühler 69, 70 in der Leitung 9 eingebaut. Die beiden Fühler 69, 70 sind mit einem weiteren Proportionalregler 71 verbunden. Dieser ist so eingestellt, daß er eine Temperaturdifferenz von etwa 5°C über die Zweig­ stelle 11 aufrecht erhält. Sinkt die Temperaturdifferenz, so erhöht der Regler 71 die Drehzahl des Gebläses 40. Der Regler 71 hat eine variable untere und obere Begrenzung. Beide Be­ grenzungen werden durch einen Temperaturfühler 72 am Ende des Flammrohres 21 gesteuert. An dieser Stelle sollte die Tempera­ tur etwa 1300°C nicht übersteigen, was die erforderliche Ver­ brennungsluftzufuhr nach unten begrenzt. Andererseits sollte die Temperatur nicht unter z. B. 750° fallen, um sicherzu­ stellen, daß sämtliche Schadstoffe der Abluft verbrannt sind. Dies begrenzt die Gebläseleistung nach oben. Falls die Kessel­ last hoch ist und das Ventil 36 weit geöffnet ist, kann deshalb über den Kamin 13 zusätzlich Frischluft angesaugt werden.

Um zu verhindern, daß bei geringer Kessellast durch die obere Begrenzung des Reglers 71 Abluft über den Kamin 13 austritt, wird bei Absinken der Brennkammertemperatur auf ca. 800^°C mit­ tels des Signal s des Fühlers 72 über einen Temperaturschalter 73 und einen Stellmotor 74 die Klappe 54 geöffnet. Dabei strömt nun z. B. etwa 1/3 des Rauchgases über die Leitungen 50, 52 un­ ter Umgehung der Konvektionsheizflächen 22 in den Kanal 45 und heizt im Wärmetauscher 49 im Gegenstrom die Abluft vor. Damit wird die Ablufttemperatur von z. B. etwa 120°C auf z. B. etwa 300°C angehoben, so daß der Brennstoffverbrauch zur Aufrecht­ erhaltung von 800°C in der Brennkammer 30 sinkt. Weil nur noch ein Teil der Rauchgase die Züge 2 und 3 durchströmt, wird weni­ ger Dampf produziert. Dadurch kann in den meisten Fällen auch bei sehr tiefer Kessellast die Verbrennung sämtlicher anfallen­ der Abluft bei ca. 800°C sichergestellt werden. Bei dieser Be­ triebsweise hat der Brenner 34 einen sehr hohen Luftüberschuß von gegen λ = 5,5. Die obere Begrenzung des Reglers 71 dient also lediglich der Sicherheit und wird normalerweise wegen der Wirkung der Klappe 54 nicht erreicht.

Durch die thermisch isolierende Auskleidung 33 der Kammer 30 und des Flammrohres 21 wird erreicht, daß keine kalten Zonen innerhalb des Flammrohres 21 auftreten, und daß somit die Temperatur der Abgase über den ganzen Flammrohrquerschnitt an­ nähernd gleich ist. Der Flächenbrenner 34 ermöglicht eine si­ chere Verbrennung bei diesem hohen Luftüberschuß auch bei sau­ erstoffarmer Abluft bis 13% O₂, z. B. wenn die Abluft viel Wasserdampf oder andere Inertgase enthält. Solche Abluft eignet sich bei herkömmlichen Dampfkesselbrennern nicht als Verbren­ nungsluft.

Wie weit das Flammrohr 21 isoliert wird, richtet sich haupt­ sächlich nach dem im Betrieb zu erwartenden Lastbereich des Kessels 2 im Verhältnis zu seiner Nennlast. Wenn der Kessel 2 nur schwach ausgelastet ist, wird man das ganze Flammrohr 21 auskleiden, damit mit höherem Luftüberschuß gefahren werden kann. Bei durchschnittlich höherer Auslastung hingegen wird man mehr oder weniger vom stromabwärtigen Ende des Flammrohres 21 unverkleidet lassen, damit höhere Brennkammertemperaturen ge­ fahren werden können. In diesem unverkleideten Abschnitt des Flammrohres 21 wird das Rauchgas durch Abstrahlung und Konvek­ tion an die gekühlte Flammrohrwand abgekühlt.

Gas-Gas-Wärmetauscher sind an sich von integrierten TNV-Anlagen bekannt. Dort durchströmt das gesamte Reingas von anfänglich ca. 800°C den Wärmetauscher und das Rohgas wird bis gegen 600°C erhitzt. Wegen der hohen Wandtemperaturen ergeben sich dabei erhebliche Materialprobleme. Bei der erfindungsgemäßen Anord­ nung wird demgegenüber nur ein Teil des Rauchgases, also ein Bruchteil der auf der Kaltseite fließenden Durchflußmenge, durch den Wärmetauscher geleitet, und die Temperaturerhöhung der Abluft ist geringer. Dadurch sind die Wandtemperaturen im Wärmetauscher 49 erheblich geringer als bei integrierten TNV- Anlagen, so daß die Materialprobleme wesentlich entschärft werden. Außerdem ist der erfindungsgemäße Wärmetauscher 49 zu Reinigungszwecken leicht zugänglich, was bei integrierten TNV- Wärmetauschern nicht der Fall ist. Die Konstruktion des Wärme­ tauschers läßt eine Reinigung sowohl auf der Primär- als auch auf der Sekundärseite zu.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 eignet sich grundsätzlich statt des Drei-Zug-Dampfkessels 2 auch ein Abhitze-Dampfkessel, der kein Flammrohr 21 enthält. In diesem Fall wird die innen thermisch isolierte Brennkammer 30 entsprechend verlängert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Abhitze-Dampfkesseln, deren Last nicht regelbar ist, und die deshalb nur in Verbindung mit einem zusätzlichen, konventionellen Dampfkessel eingesetzt werden können, erlaubt die erfindungsgemäße Lastregelung, einen vari­ ablen Dampfbedarf zu decken und somit diesen zusätzlichen Dampfkessel wegzulassen.

Andererseits ist es auch möglich, das ganze Flammrohr 21 unver­ kleidet zu lassen und dafür die Brennkammer 30 entsprechend länger auszubilden. Dadurch kann der Kessel 2 über einen sehr breiten Lastbereich betrieben werden und trotzdem sämtliche Abluft reinigen. Der Luftüberschuß kann dann z. B. zwischen λ = 1,4 und λ = 5 variieren.

Die beiden Begrenzungen des Reglers können statt mittels des Temperaturfühlers 72 auch mittels eines Abgasfühlers 76 im Rauchgaskanal 45 geregelt werden. Der Abgasfühler 76 kann bei­ spielsweise den O₂-Gehalt oder den CO-Gehalt der Abgase messen und über die Begrenzung im Regler 71 sicherstellen, daß ein minimaler O₂-Gehalt nicht unter- bzw. ein Grenzwert des CO-Ge­ haltes nicht überschritten wird.

In Fig. 2 ist die Kennlinie 103 des Reglers 67 dargestellt. Bis zu einem Druck p₁ ist das Brennstoffventil 36 voll geöffnet. Zwischen p₁ und p₂ hat die Kennlinie 103 einen Proportionalast 102, in welchem der Öffnungshub s des Ventils 36 mit zunehmen­ dem Druck p abnimmt. Oberhalb p₂ bleibt das Ventil mit einem Minimalhub, der so eingestellt ist, daß die Flamme noch sicher aufrecht erhalten werden kann, bis zum Erreichen des maximalen Kesseldrucks p_max geöffnet, wo die Brennstoff zufuhr unterbunden und etwas verzögert auch das Gebläse 40 abgeschaltet wird. Beim Absinken des Drucks p schaltet der Brenner 34 bei p₃ wieder ein. Bei gewöhnlichen Kesselsteuerungen erfolgt das Abschalten unmittelbar beim Erreichen der Minimallast, also beim Druck p₂. Bei der erfindungsgemäßen Anlage wird demgegenüber die Diffe­ renz p_max-p₂ so groß als möglich und wesentlich größer als p₂-p₁ gewählt. Dies hat den erheblichen Vorteil, daß während Zeiten geringen Dampfbedarfs der Kessel 2 nicht abschaltet, sondern die während dieser Zeit anfallende Verbrennungsenergie durch eine Erhöhung der Wassertemperatur im Kessel 2 speichert.

Hat der Kessel 2 z. B. einen zulässigen Überdruck von 13 bar, was einer Wassertemperatur von 198°C entspricht, und wählt man den normalen Betriebsbereich, also den Proportionalbereich 102 von P₁ = 6 bar (entsprechend 166°C) bis p₂ = 7 bar (entspre­ chend 172°), so lassen sich auf diese Weise über die Tempera­ turdifferenz von 26°C bei einem Wasserinhalt des Kessels 2 von 10 m³ etwa 260 000 kcal Energie speichern, was einer Dampfent­ entnahme von etwa 540 kg entspricht. Durch diese Energiespei­ cherung kann die erfindungsgemäße Anlage auch in jenen Fällen eingesetzt werden, in welchen im Betrieb des Dampfkessels Zeit­ spannen ohne oder mit nur geringer Dampfentnahme auftreten. Die beschriebene Energiespeicherung hat außerdem den Vorteil, daß der Kessel nach einer solchen Periode geringer Dampfent­ nahme, auf welche häufig eine Verbrauchsspitze folgt, diese Spitze unmittelbar mit der gespeicherten Energie decken kann, indem beim Absenken des Druckes auf den Normalbereich p₁ bis p₂ sofort die entsprechende Dampfmenge frei wird.

Falls die anfallende Abluftmenge nur wenig schwankt, kann das Gebläse 40 mit konstanter Drehzahl betrieben werden, was ko­ stengünstiger ist. Die Einstellung der Durchflußmenge kann dann z. B. mittels einer Klappe 77 in der Leitung 10 erfolgen. Die Grundstellung dieser Klappe 77 wird so eingestellt, daß über den Kamin 13 ständig etwas Frischluft angesaugt wird. Der Regler 71 entfällt in diesem Fall. Dessen untere Begrenzung wird ersetzt durch eine Begrenzung der maximalen Öffnung des Ventils 36, derart, daß die Temperatur der Brennkammer 30 z. B. 13000 C nicht übersteigt. Die obere Begrenzung des Reglers 71 wird ersetzt durch einen zusätzlichen Temperaturschalter 78, der beim Absinken der Brennkammertemperatur auf z. B. 750°C mittels eines Stellmotors 79 die Klappe 77 aus der Grundstel­ lung im schließenden Sinne auslenkt und damit den Luftdurchfluß durch die Leitung 10 drosselt.

Wenn zur Dampferzeugung zwei Dampfkessel zur Verfügung stehen, von denen z. B. der eine ein Reserve-Dampfkessel ist, kann es zweckmäßig sein, diesen bei konstanter Brennkammertemperatur von z. B. 800°C und mit konstanter Luftvorwärmung zu be­ treiben. Dieser Kessel 2 liefert dann eine konstante, minimale Grundlast an Dampf, während der zweite Kessel den über die Grundlast hinausgehenden Dampfbedarf deckt. Bei dieser Be­ triebsweise ist die Regelung des Dampfkessels 2 sehr einfach. Außerdem hat die konstante Brennkammertemperatur den Vorteil, daß die Lebensdauer des Dampfkessels 2 verlängert wird.

Abweichend vom beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Klappe 54 statt mittels des Temperaturschalters 73 auch mittels eines Druckschalters durch den Dampfdruck gesteuert werden, so daß bei steigendem Druck automatisch der Bypass 50, 52 geöff­ net und die Dampfproduktion gedrosselt wird.

Die Klappe 54 kann auch mit einer Proportionalregelung gesteu­ ert werden.

In Fig. 3 ist eine Variante zur Erhöhung der Energiespeicher­ kapazität des Kessels 2 dargestellt. An den Wasserraum des Kessels 2 ist ein zusätzlicher Wasserbehälter 140 mittels zweier Leitungen 141, 142 angeschlossen. In der Leitung 141 ist eine Umwälzpumpe 143 montiert. Die Pumpe schaltet mittels eines Druckschalters 144 ein, wenn der Kesseldruck p über den Wert p₂ steigt. Das Kessel-Speisewasser wird nicht dem Kessel 2 direkt, sondern dem Behälter 140 zugeführt, was in Fig. 5 durch die Speisewasserpumpe 147 und die Speiseleitung 148 angedeutet ist. Damit wird erreicht, daß in der Energiespeicherphase zwischen p₂ und p_max das Wasser im Behälter 140 zusätzlich zum Kessel­ wasser 23 von der Speisewassertemperatur von z. B. 150°C auf z. B. 198°C aufgeheizt und damit die Speicherphase verlängert wird.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung darge­ stellt. Gleiche Teile haben gleiche Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, so daß sich eine detaillierte Beschreibung dieser Teile erübrigt. Wegen der besseren Übersicht sind mehrere Teile, z. B. der Regler 65, und die Wärmetau­ scher 47, 48 vereinfacht dargestellt. Sie können jedoch gleich ausgebildet sein wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 heizt der rauchgasseitig parallel zu den Konvektionsheizflächen 22 geschaltete Wärmetau­ scher 90 nicht die Abluft vor, sondern ein Wärmeträgeröl, das über einen Kreislauf 91 einen Verbraucher 92 versorgt. Der Wärmetauscher 90 kann wesentlich kleiner gebaut und kostengün­ stiger hergestellt werden als Wärmeträgerölkessel, die zu die­ sem Zweck bisher eingesetzt wurden. Wärmeträgerölkessel haben eine eigene öl- oder gasbeheizte Feuerungsanlage ähnlich einem Dampfkessel. Dazu sind erforderlich: ein Steuerschrank, eine Stromzufuhr, Pressluft, Heizöl oder Gas, ein Verbrennungsluft­ gebläse, ein Brenner, eine Kaminanlage und Fundamente. All diese Elemente entfallen beim erfindungsgemäßen Wärmetauscher 90. Der Verbraucher 92 kann z. B. der Spannrahmen 1 sein. In Gegenden, wo kein Erdgas zur Verfügung steht, werden nämlich die Spannrahmen 1 häufig mit einem Wärmeträgeröl beheizt.

Das Wärmeträgeröl wird mit einer Umwälzpumpe 93 umgewälzt. Die Klappe 54′ wird bei der Ausführungsform nach Fig. 4 durch einen Analogregler 94 in Abhängigkeit von der mit einem Fühler 95 gemessenen Vorlauftemperatur des Wärmeträgeröls gesteuert. Sinkt diese Vorlauftemperatur, so wird die Klappe 54′ durch einen Stellmotor 96 mehr geöffnet, so daß mehr Rauchgas durch den Wärmetauscher 90 fließt. Ein Durchflußwächter 97 im Kreislauf 91 dient der Sicherheit. Wenn dieser Wächter 97 fest­ stellt, daß kein Öl durch den Kreislauf 91 strömt, wird die Klappe 54′ geschlossen.

In Fig. 5 ist der Wärmetauscher detaillierter dargestellt. Er besteht aus einem Rohr 101 mit zwei Endscheiben 102, 103. Diese haben fluchtende Bohrungen 104, in welche Röhren 105 eingeschweißt sind. Durch diese Röhren 105 fließt das Rauchgas aus der Leitung 50 von einer Eintrittskammer 106 zu einer Aus­ trittskammer 107 und in die Leitung 52. Am gasstromabwärtigen Ende des Rohres 101 ist ein Eintrittanschluß 108 und am auf­ wärtigen Ende ein Austrittanschluß 109 für das Wärmeträgeröl 110 angeschweißt. Zwischen den Anschlüssen 108, 109 sind senkrecht zur Rohrachse angeordnete Trennwände oder Schikanen 111 eingeschweißt, die Durchtrittsöffnungen 112 abwechselnd auf der einen und andern radialen Seite des Rohres 101 haben, damit dem Wärmeträgeröl ein meanderförmiger Lauf aufgezwungen wird. Am gasstromaufwärtigen, also am heißgasseitigen Ende sind die Schikanen 111 wesentlich dichter gesetzt als am käl­ teren Ende. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Öls und damit der ölseitige Wärmeübertragungswert wesentlich gesteigert wird. Damit kann die lokale Überhitzung des Öls, welche eine Verkrakung und damit eine kurze Lebensdauer des Öl zur Folge hätte, vermieden werden. Eine Verkrakung des Öls würde außerdem zu einem Wär­ mestau an den Wärmeübertragungsflächen und damit zu einer Überhitzung des Wärmetauschers führen. Er hätte dann eine ge­ ringe Lebensdauer. Der größere Abstand der Schikanen 111 gegen das gasstromabwärtige Ende vermindert den ölseitigen Strö­ mungswiderstand.

Die gasstromaufwärtige Endscheibe 102 ist durch eine Isolati­ onsplatte 113 vom Heißgas in der Kammer 106 isoliert. Die Platte 113 kann z. B. aus Leichtschamottesteinen bestehen. Sie hat Bohrungen 114 koaxial zu den Röhren 105, zweckmäßig mit einem etwas kleineren Durchmesser als diese. Dadurch wird er­ reicht, daß mit Heißgas bis über 1000°C der Wärmetauscher 90 sicher, ohne Gefahr der Verkrakung des Öls, welche bei Wand­ temperaturen über 300°C einsetzt, betrieben werden kann. Daher kann die Anlage gemäß Fig. 4 sowohl in Funktion des Dampfbe­ darfs als auch in Funktion des Bedarfs an Wärmeträgeröl betrie­ ben werden und dabei sämtliche Abluft des Spannrahmens oder einer andern Schadstoffquelle gereinigt werden.

Die Energieeinsparung ist dabei beträchtlich. Wärmeträgeröl­ kessel, die bisher zur Erwärmung des Öls eingesetzt wurden, haben z. B. Rauchgastemperaturen von ca. 350°C und werden mit Frischluft von z. B. 25°C betrieben. Demgegenüber hat die Verbrennungsluft bei der erfindungsgemäßen Anlage eine Tem­ peratur von z. B. 130°C und das Rauchgas wird auf ca. 60°C abgekühlt. Dies ergibt eine Energieersparnis von 25% lediglich für den Wärmeträgerölkreislauf.

Im Beispiel nach Fig. 5 wird der Wärmetauscher 90 im Gegenstrom betrieben. Damit können eingangsseitige Rauchgastemperaturen von etwa 1000°C bewältigt werden. Soll der Kessel 2 höher be­ lastet, also mehr befeuert werden, ist es auch möglich, den Wärmetauscher 90 im Gleichstrom zu betreiben. Dadurch ist die Wandtemperatur an der Heißgasseite etwas niedriger. Es kann auch zweckmäßig sein, zwei Wärmetauscher sowohl gasseitig als auch ölseitig in Serie zu schalten, wobei der gas- und ölstrom­ aufwärtige Wärmetauscher im Gleichstrom, der stromabwärtige im Gegenstrom betrieben wird. Der stromabwärtige Wärmetauscher ist dabei zweckmäßig ein Rippenrohr-Wärmetauscher wie z. B. die Wärmetauscher 47, 48. Wenn die Temperatur in der Brennkammer 30 sehr hoch gefahren werden soll, um einen breiten Lastbereich zu decken, ist es auch hier zweckmäßig, das ganze Flammrohr 21 unverkleidet zu lassen und dafür die Brennkammer 30 entspre­ chend zu verlängern.

Gegenüber einem herkömmlichen Dampfkessel hat die Anlage nach Fig. 4 und 5 folgende Vorteile; Herkömmliche Dampfkessel dienen zur Erzeugung einer variablen, bedarfsorientierten Dampfmenge.

Die Anlage nach Fig. 4 erfüllt demgegenüber drei Aufgaben, näm­ lich a) die Erzeugung einer variablen, bedarfsorientierten Dampfmenge, b) die thermische Reinigung schadstoffbeladener, übelriechender Abluft, und c) die bedarfsorientierte Erwärmung eines Wärmeträgelölkreislaufs anstelle eines öl- oder gasbe­ heizten Wärmeträgerölkessels.

Die Anlage nach Fig. 4 hat gegenüber der Kombination herkömm­ licher Dampfkessel/Wärmeträgerölkessel folgende Vorteile:

• - Heizenergieeinsparung und damit Energiekosteneinsparung von 10 bis 25%.
• - Eliminierung der Schadstoffe in der Abluft.
• - Eliminierung der Geruchsstoffe in der Abluft.
• - Beträchtliche Senkung der Feuerungsschadstoffe, nämlich von Kohlendioxyd von 10·25% und von Stickoxyden bis zu 70%.

Claims (9)

1. Anlage zur Reinigung der Abluft einer Abluftquelle (1), umfassend:

• a) einen Dampfkessel (2) mit Konvektionsheizflächen (22), die von Wasser (23) umgeben sind,
• b) eine Brennkammer (30), die mit den Konvektionsheizflächen (22) kommuniziert,
• c) einen in die Brennkammer (30) mündenden Brenner (34) zum Betrieb mit hohem Luftüberschuß,
• d) ein mit dem Brenner (34) verbundenes Brennstoff-Regelven­ til (36),
• e) ein Verbrennungsluftgebläse (40), das über eine erste Leitung (9, 10) die Abluftquelle (1) mit der Brennkammer (30) verbindet,
• f) einen an die Konvektionsheizflächen (22) angeschlossenen Rauchgaskanal (45), und
• g) einen zu den Konvektionsheizflächen (22) parallel ge­ schalteten Wärmetauscher (49, 90), durch welchen auf sei­ ner ersten Seite ein Teil des Rauchgases unter Umgehung der Konvektionsheizflächen (22) durchleitbar ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, wobei die erste Seite des Wär­ metauschers (49, 90) über eine zweite Leitung (50) mit einer ersten Öffnung (51) stromabwärts der Brennkammer (30) und über eine dritte Leitung (52) mit einer zweiten Öffnung (53) im Rauchgaskanal (45) verbunden ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, wobei der Rauchgas-Durchfluß durch die zweite und dritte Leitung (50, 52) mittels ei­ ner Klappe (54′ 54′) steuerbar ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1-3, wobei der Rauchgas-Durchfluß durch den Wärmetauscher (49, 90) in Ab­ hängigkeit der Brennkammertemperatur oder einer Zustandsgröße (p) des Dampfes des Dampfkessels (2) gesteuert ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der Wärmetau­ scher (49) ein Gas-Gas-Wärmetauscher ist, dessen zweite Seite von der Abluft durchströmt ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die zweite Seite des Wärmetauschers (90) durch ein an einen Wärme­ verbraucher (92) angeschlossenes Wärmeträgermedium, ins­ besondere ein Wärmeträgeröl durchströmt ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, wobei der rauchgasseitige Durchfluß durch den Wärmetauscher (90) in Abhängigkeit der Temperatur des Wärmeträgermediums gesteuert ist.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, wobei im Wärmetauscher (90) auf der zweiten Seite Schikanen (111) eingebaut sind, die dem Wärmeträgermedium am gasstromaufwärtigen Ende des Wärmetauschers (90) eine hohe Strömungsgeschwin­ digkeit aufzwingen.

9. Anlage nach Anspruch 8, wobei der Wärmetauscher (90) ein zwischen zwei Scheiben (102, 103) eingesetztes Rohrbündel (105) umfaßt, und wobei die gasstromaufwärtige Scheibe (162) durch eine Isolierplatte (113) vom Heißgas in ei­ ner Eintrittskammer (106) des Wärmetauschers (90) iso­ liert ist.