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Die
Steuerung und/oder Beseitigung von unerwünschten Verunreinigungen und
Nebenprodukten aus verschiedenen Herstellungsvorgängen hat
hinsichtlich potentieller Umweltverschmutzungen, die solche Verunreinigungen
und Nebenprodukte erzeugen können,
eine beträchtliche
Bedeutung gewonnen. Ein herkömmlicher
Lösungsansatz
für die
Beseitigung oder zumindest Reduzierung dieser Schadstoffe besteht
in deren Oxidierung durch Verbrennung. Eine Verbrennung findet statt,
wenn kontaminierte Luft, die ausreichend Sauerstoff enthält, auf eine
ausreichend hohe Temperatur und für eine ausreichend lange Zeitdauer
erhitzt wird, um die unerwünschten
Verbindungen in harmlose Gase umzuwandeln, wie zum Beispiel Kohlendioxid
und Wasserdampf.
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Hinsichtlich
der hohen Kosten für
Brennstoff, der erforderlich ist, um die für die Verbrennung erforderliche
Hitze zu erzeugen, ist es vorteilhaft, so viel Hitze wie möglich zurück zu gewinnen.
Dazu offenbart das U.S. Patent Nr. 3,870,474 einen thermischen regenerativen
Oxidierer mit drei Regeneratoren, von denen zu einem gegebenen Zeitpunkt
zwei in Betrieb sind, während
der dritte eine geringe Menge an gereinigter Luft empfängt, um
unbehandelte oder kontaminierte Luft daraus heraus zu drücken und
sie in eine Verbrennungskammer auszustoßen, wo die Kontaminierungen
oxidiert werden. Bei Beendigung von einem ersten Zyklus wird die
Strömung
der kontaminierten Luft durch einen Regenerator umgekehrt, aus dem
zuvor die gereinigte Luft ausgestoßen wurde, um die kontaminierte
Luft während
des Durchströmens
durch den Regenerator vor deren Einleitung in die Verbrennungskammer
vorzuheizen. Auf diese Weise wird eine Wärmerückgewinnung erreicht.
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Das
U.S. Patent Nr. 3,895,918 offenbart ein thermisches Regenerationssystem,
bei dem eine Vielzahl von beabstandeten, nicht-parallelen Wärmetauscherbetten
in Richtung des Umfangs einer zentralen Hochtemperatur-Verbrennungskammer
angeordnet sind. Jedes Wärmetauscherbett
ist mit wärmetauschenden
Keramikelementen gefüllt.
Abgase von industriellen Prozessen werden einen Einlaßkanal zugeführt, durch
den die Gase zu ausgewählten Wärmetauscherabschnitten
verteilt werden, und zwar abhängig
davon, ob ein Einlaßventil
zu einem gegebenen Abschnitt offen oder geschlossen ist.
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Das
U.S. Patent Nr. 2,737,970 betrifft einen Fluidventil-Steuermechanismus,
um insbesondere eine Fluidströmung
regenerativen Ofenprozessen zuzuführen. Der Fluidventil-Steuermechanismus steht
mit einem regenerativen Raum in dem Ofen in Verbindung und beinhaltet
ein erstes Ventilgehäuse mit
Einrichtungen für
eine kommunikative Verbindung mit dem regenerativen Raum, und ein
zweites Ventilgehäuse,
das ebenfalls Einrichtungen für
eine kommunikative Verbindung an einer anderen Stelle mit dem regenerativen
Raum hat. Jedes der Ventile weist eine Scheibe auf, die gegen einen
Ventilsitz federbelastet ist, um ein Lecken zu verhindern.
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Im
Stand der Technik für
solche regenerativen Verbrennungseinrichtungen sind verschiedene Ventilsysteme
offenbart. Beispielsweise offenbart das U.S. Patent Nr. 4,658,853
eine Klappenventil-Unterbaugruppe, die in einem Verbrennungssystemkanal
angeordnet ist, der mit einer Quelle von gasförmigen Abfallstoffen und zumindest
einem Wärmetauscherabschnitt
in Verbindung steht. Die Unterbaugruppe weist ein planares Bauteil
mit zumindest einer Umfangsnut auf, die an zumindest einer Hauptfläche davon
ausgebildet ist. In der nominal geschlossenen Ventilposition sind
die Nut bzw. die Nuten angeordnet, um mit Nuten in entsprechenden Ventilsitzbauteilen
innerhalb des Gehäuses
der Unterbaugruppe in Verbindung zu stehen. Diese Nuten sind die
Endpunkte von Durchgängen,
die ausgestaltet sind, um mit Quellen von unter Druck stehenden Gasen
gekoppelt zu werden, um die Strömung
von Gasen vorbei an dem planaren Bauteil zu verhindern, wenn das
Ventil nominal geschlossen ist.
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Auf ähnliche
Weise offenbart das U.S. Patent Nr. 4,252,070 ein Doppelventil-Anti-Leck-System
für thermische
Regenerationsverbrennungseinrichtungen, wobei Doppelventile in Reihe
am Einlass und/oder am Auslass zu jedem Wärmetauscherabschnitt vorgesehen
sind. Lecken wird minimiert, indem Einlass- und Auslassventile in
Zweiergruppen verwendet werden, die einen doppelten Druckabfall entlang
dieser Ventile erzeugen, so dass es einen verminderten negativen
Druck gibt, der durch das Abgasgebläse erzeugt wird, und daher
eine geringere Wahrscheinlichkeit des Leckens. Jedoch macht dieser
Lösungsansatz
die Verwendung des Zweifachen der normalerweise doppelten Anzahl
an Ventilen und zugehörigen
Steuerungen erforderlich.
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Das
U.S. Patent Nr. 5,000,422 offenbart ein Lecksteuersystem, durch
welches ausgeleckte Stoffe zwecks Oxidation zurück zu einer Verbrennungseinrichtung
leitet oder ein Druckdifferenzial bewirkt, wodurch das Auslecken
von Emissionen durch die Steuerventile vermieden wird. Ein kreisförmiges Klappenventil
ist vorgesehen, das um eine Achse drehbar ist, die diametral zu
einem zylindrischen Ventilgehäuse verläuft. Das
Klappenventil hat zwei in axialer Richtung beabstandete Dichtungsflächen am
Umfang, die, zusammen mit komplementären, axial beabstandeten Sitzen
am Ventilgehäuse,
die Luftströmung
in und aus ein rohrförmiges
Plenum steuern, das das Ventilgehäuse umgibt.
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Das
U.S. Patent Nr. 4,280,416 offenbart ein Rotationsventil zur Steuerung
der Strömung
von Gasen in einem regenerativen thermischen Reaktor. An einer rotierenden
Platte sind Schlitze ausgebildet, die eine Verbindung der Reinigungs-,
Auslass- und Einlasskanäle
mit selektiven Wärmetauscherkammern ermöglichen.
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Es
ist gewünscht,
geeignete Ventileinrichtungen für
thermische Oxidierer und Ähnliches
zur Verfügung
zu stellen, die wirtschaftlich herzustellen und leicht zu steuern
sind, die zu einem minimalen oder keinem Lecken führen und
die schnelle Antwortzeiten haben.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Ventileinrichtungen
zur Verfügung
zu stellen, um ein Lecken von ungereinigten Abfallstoffen durch
die Ventile in thermischen Oxidierern zu minimieren oder zu verhindern.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Ventileinrichtungen
für eine
thermische Oxidierervorrichtung zur Verfügung zu stellen, um das Lecken
von ungereinigten Abfallstoffen durch die Ventile in wirtschaftlich
effizienter Weise zu minimieren oder zu verhindern.
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Eine
noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Schnellbetätigungs-Ventileinrichtungen
in einer thermischen Oxidierervorrichtung zur Verfügung zu
stellen, um das Lecken von ungereinigten Abfallstoffen durch die
Ventile zu minimieren oder zu verhindern.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kompaktes
Hubventil-Gehäuse
in einem modularen Format zur Verfügung zu stellen, um zu ermöglichen,
dass zusätzliche
Ventilgehäuse
hinzugefügt
werden können,
um erhöhte
Strömungslasten
zu handhaben.
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Eine
zusätzliche
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein kompaktes
Hubventil-Gehäuse
zur Verfügung
zu stellen, durch das die erforderlichen Kanaleinrichtungen für Verbindungen von
der Prozessgasquelle und zur regenerativen thermischen Oxidierervorrichtung
vermindert werden.
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Die
Erfindung ist in den Ansprüchen
definiert.
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Die
Probleme des Standes der Technik wurden durch ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gelöst,
durch welches Anti-Leck-Hubventile mit zwei Anschlüssen oder
drei Anschlüssen
für einen
regenerativen thermischen Oxidierer zur Verfügung gestellt wird, in denen
ein erstes Gas, wie z.B. kontaminierte Luft, zuerst durch ein heißes Wärmetauscherbett
und in eine in Verbindung stehende Hochtemperatur-Oxidationskammer
(Verbrennung) oder Oxidationszone und dann durch ein relatives kaltes
zweites Wärmetauscherbett
geleitet wird. Die Oxidierervorrichtung, bei der das kompakte Hubventil der
vorliegenden Erfindung vorzugsweise verwendet wird, beinhaltet eine
Anzahl (vorzugsweise zwei) an intern isolierten, mit Keramik gefüllten Wärmetauschersäulen in
Verbindung mit einer isolierten (vorzugsweise intern isolierten)
Verbrennungskammer. Prozessgas wird in den Oxidierer eingeleitet
und in die Wärmetauschermedien
in einer der Wärmetauschersäulen geführt. Die
Wärmetauschermedien
enthalten "gespeicherte" Hitze von einem
vorhergehenden Rückgewinnungszyklus.
Als eine Folge wird das Prozessgas auf nahezu Oxidationstemperatur
erhitzt. Eine unvollständige
Oxidation wird vollständig durchgeführt, wenn
die Strömung
durch die Verbrennungskammer strömt,
wo ein oder mehrere Brenner oder Ähnliches angeordnet sind. Das
Gas wird bei der Betriebstemperatur für eine Zeitdauer gehalten, die
für eine
vollständige
Zerstörung
der VOCs ausreichend ist. Hitze, die während des Oxidationsprozesses
freigeben wird, dient als ein Brennstoff, um die erforderliche Ausgabe
des Brenners zu reduzieren (oder zu vermeiden). von der Verbrennungskammer strömt die Luft
durch eine andere Säule,
die Wärmetauschermedien
enthält,
wodurch in diesen Medien Hitze zur Verwendung in einem nachfolgenden
Einlasszyklus gespeichert wird, wenn die Strömungssteuerventile umgeschaltet
werden. Die resultierende saubere Luft wird über ein Auslassventil durch
einen Auslassverteiler geleitet und mit einer etwas höheren Temperatur
als beim Einlass in die Atmosphäre freigegeben
oder zurück
zum Einlass des Oxidierers rezirkuliert.
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Mit
der Technologie der regenerativen thermischen Oxidation müssen die
Wärmeübertragungszonen
periodisch regeneriert werden, um zu ermöglichen, dass die Wärmetauschermedien
(allgemein ein Bett aus keramischen Steinen) in der entleerten Energiezone
wieder aufgefrischt werden. Dies wird erreicht, indem die Wärmetauscherzone,
durch die die kalten und heißen
Fluide strömen,
periodisch alternieren. Insbesondere dann, wenn das heiße Fluid durch
die Wärmeübertragungsmatrix
strömt,
wird Hitze von dem Fluid auf die Matrix übertragen, wodurch das Fluid
abgekühlt
und die Matrix erhitzt wird. Umgekehrt, wenn das kalte Fluid durch
die erhitze Matrix strömt,
wird Hitze von der Matrix auf das Fluid übertragen, was zu einem Abkühlen der
Matrix und zu einem erhitzen des Fluids führt. Folglich wirkt die Matrix
als ein thermischer Speicher, der abwechselnd Hitze von dem heißen Fluid
empfängt,
diese Hitze speichert und diese dann an das kalte Fluid abgibt.
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Das
Alternieren der Wärmeübertragungszonen,
um die Matrix-Regeneration zu bewirken, wird über Umschaltventile des regenerativen
thermischen Oxidierers erreicht. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sind die Umschaltventile horizontale
pneumatische Hubventile in einem kompakten Gehäuse, wobei die Umschaltfrequenz
bzw. der Zyklus des Ventils eine Funktion der Volumenströmungsrate
ist.
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Obwohl
die Umschaltventile die Einrichtungen für die Matrix-Regeneration bereitstellen,
führt der
Vorgang der Regeneration selbst zu einer kurzzeitigen Emission von
unbehandelten Fluid direkt in die Atmosphäre, wodurch eine Verbindung
der Effizienz der Zerstörung
der flüchtigen
organischen Verbindungen (VOC) verursacht wird, und in Fällen, in denen
VOCs mit einem hohen Siedepunkt involviert sind, tritt eine mögliche Opazität ein. Um
die Effizienz der VOC-Zerstörung
zu verbessern und das Auftreten von Opazität zu vermeiden, was aus der
Matrix-Regeneration resultiert, kann das unbehandelte Fluid vom
Schornstein des Oxidierers weggeleitet und in einen "Aufnahmekessel" bzw. in eine VOC-Auffangkammer geleitet
werden. Die Funktion der Auffangkammer besteht darin, die Restmenge
an unbehandeltem Fluid aufzunehmen, das während des Matrix-Regenerationsprozesses
entsteht, und zwar lange genug, so dass der größte Teil davon langsam (d.h.
mit einer sehr geringen Strömungsrate)
zwecks Behandlung zurück
zum Einlass des Oxidierers geführt
werden kann. Das unbehandelte Fluid in der Auffangkammer muss vollständig evakuiert und
zurück
zum Einlass des Oxidierers rezirkuliert werden, und zwar in dem
Zeitbereich, der zwischen den Matrixregenerationszyklen liegt, da
der Prozess selbst für
alle nachfolgenden Matrix-Regenerationen wiederholt werden muss.
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Ein
weiterer Vorteil des kompakten Hubventil-Gehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung
liegt in der resultierenden Geometrie der Vorrichtung; sie ist geometrisch
mit einer integrierten VOC-Auffangkammer ausgerichtet, die integriert
mit der Verbrennungskammer gebildet und direkt über dieser angeordnet ist,
wodurch ein wesentlicher Teil an Kanaleinrichtungen vermieden und
eine Raumökonomie
erreicht wird.
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Die
Erfindung wird anhand lediglich eines Beispiels unter Bezugnahme
der beiliegenden Zeichnungen näher
beschrieben, in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht von einem horizontalen Hubventil gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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2 eine
Querschnittsansicht von dem kompakten Hubventil-Gehäuse ist,
das zwei horizontale Hubventile beinhaltet;
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3 eine
Draufsicht des kompakten Hubventil-Gehäuses aus 2 ist;
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4 eine
schematische Ansicht von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist, das in einen regenerativen thermischen Oxidierer eingesetzt
ist;
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5 eine
Draufsicht von einer VOC-Auffangkammer gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein einzelnes kompaktes Hubventil-Gehäuse in modularer
Form zur Verfügung,
im Gegensatz zu der herkömmlichen Vorrichtung,
bei der zwei separate unabhängige
Hubventil-Gehäuse
erforderlich waren. Die kompakte Konstruktion der vorliegenden Erfindung
ermöglicht eine
einzelne rationelle Montage, die eine leichtere Installation ermöglicht.
Die kompakte Konstruktion ermöglicht
außerdem
eine bessere Strömungsverteilung
in (und aus) die Wärmerückgewinnungssäulen des
thermischen Oxidierers und minimiert die Übergangs-Kanaleinrichtungen
zwischen Hubventil und den Wärmerückgewinnungssäulen des
thermischen Oxidierers, was zu geringeren Kosten und reduzierten
Platzanforderungen führt.
Das kompakte Hubventil-Gehäuse
hat eine modulare Form, wodurch auf einfache Weise die Hinzufügung zusätzlicher
kompakter Gehäuse
ermöglicht
wird, um erhöhte
Prozessgasströmungsmengen
zu handhaben.
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Es
wird zunächst
auf 1 Bezug genommen, in der eine Querschnittsansicht
von einem horizontalen Hubventil 10 zur Verwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt ist. Das Ventil 10 beinhaltet einen doppelt
wirkenden Zylinder 12, der mit einer Kolbenstange 14 gekoppelt
und durch ein Solenoid 15 angetrieben wird. Die Kolbenstange 14 ist wiederum
mit einer Betätigungswelle 16 gekoppelt, die
durch eine Wellendichtung 17 gegenüber dem Stangengehäuse abgedichtet
ist. Die Wellendichtung 17 ist an dem Außengehäuse montiert
und dichtet gegen Abgase ab, die in das Zylindergebiet eintreten könnten. Vorzugsweise
ist die Betätigungswelle 16 aus
einer runden Edelstahlstange hergestellt und weist an beiden Enden
Gewinde auf. Ein Ende ist mit dem doppelt wirkenden Zylinder 12 durch
das Außengehäuse über eine
lineare Ausrichtungskupplung 11 verbunden. An dem distalen
Ende der Betätigungswelle 16 relativ
zum Zylinder 12 befindet sich eine Scheibe 18,
die gegen einen der gerollten Dämpfersitze 19, 19' abdichtet,
und zwar abhängig davon,
ob sich das Ventil in der offenen oder geschlossenen Position befindet.
Einstellschrauben 23 sind an beiden Seiten der Scheibe 18 vorgesehen. Die
Dämpfersitze 19, 19' sind gegen
die inneren Plattenstahlwände 20, 20' angebracht,
wie gezeigt. Die Betätigungswelle 16 ist
in dem integrierten Ausstoßgebiet
durch ein mit einer V-förmigen
Nut versehenes Rad von unten und einer Andruckrolle von oben abstützend gehalten,
um die Welle an dem mit der V-förmigen
Nut versehenden Rad zu halten. Die Position der Scheibe 18 in 1 ist
eine Zwischenposition zwischen den Sitzen 19, 19'.
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Es
wird nun auf 2 und 3 Bezug
genommen, in denen das kompakte Gehäuse 21 gezeigt ist,
das zwei horizontale Hubventile 10, 10' beinhaltet.
Die Baugruppe ist gespiegelt, um gegenüberliegende Ventilbaugruppen
mit einem gemeinsamen Prozesskanal zu bilden. Das Gehäuse befindet sich
mit dem Abgas-Schornstein 30 in Fluid-Verbindung. Miteinander
verbundene Kanal-Plenen 22, 23 stehen jeweils
mit einem zugehörigen
Hubventil 10, 10' in
Verbindung. Die Plenen 22, 23 befinden sich außerdem mit
Wärmetauscherbetten
(nicht gezeigt) eines thermischen Oxidierers in Fluid-Verbindung, und
zwar durch geeignet Kanaleinrichtungen. Die Wärmetauschersäulen stehen
jeweils mit einer (allgemein gemeinsamen) Verbrennungskammer in
Verbindung, was in der Technik allgemein bekannt ist. Zugangsklappen 40 sind
zwecks Wartung, etc. vorgesehen. Wie am besten in 3 zu
sehen, ist ein Prozessluft-Einlassflansch
mittig in dem Gehäuse 21 angeordnet,
um zu ermöglichen,
dass Prozessgas mit dem Gehäuse
kommuniziert. Auf ähnliche
Weise sind Plenum-Flansche 36, 36' in dem Gehäuse 21 vorgesehen,
wodurch eine Fluid-Verbindung zwischen dem Gehäuse 21 und dem regenerativen
thermischen Oxidierer ermöglicht
wird.
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Das
kompakte horizontale Hubventil der vorliegenden Erfindung hat einen
integrierten Abgas-Schornstein 30 sowie Betätigungszylinder
(normalerweise zwei) in der horizontalen Ebene. Jedes der Ventile
ist mit einem 180° Winkel
relativ zu dem anderen angeordnet und leitet die eingehende Luft
in und aus dem regenerativen Oxidierersystem. Die Baugruppe hat
einen gemeinsamen Einlasskanal sowie einen gemeinsamen integrierten
Auslasskanal.
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Bei
Betrieb, wie durch die Strömungspfeilen in 2 zu
sehen ist, strömt
in einer ersten Betriebsart des regenerativen thermischen Oxidierers
Abgas in den Schlauch 12 durch das Plenum 22.
Das Ventil 10 wird entsprechend in die Abgasposition betätigt, so
dass die Gasströmung
aus dem Gehäuse 21 durch
den integrierten Abgas-Schornstein 30 über den integrierten Abgaskanal 38 und
nicht den gemeinsamen Prozess-Einlasskanal 37 strömt. Daher wird
die Scheibe 18 des Hubventils 10 in ihre vollständig vorgeschobene
Position betätigt,
wodurch eine Verbindung zwischen dem Ventil und dem Kanal 38 verhindert
wird. Im Gegensatz dazu befindet sich das Ventil 10' in der Zuführ-Position,
in der sich die Scheibe 18' in
ihrer vollständig
zurückgezogenen
Position befindet, wodurch eine Verbindung mit dem gemeinsamen Prozesskanal 37 ermöglicht wird.
Daher strömt
Prozess-Abgas in den regenerativen thermischen Oxidierer, und zwar über das
Ventil 10' und das
Plenum 23, wie gezeigt ist. In einer zweiten Betriebsart
sind die Ventil-Positionen umgekehrt, wobei sich das Ventil 10 der
Zuführ-Position
befindet und sich das Ventil 10' in der Abgas-Position befindet.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird
die kompakte Hubventil-Baugruppe 21 in Verbindung mit einem
regenerativen thermischen Oxidierer benutzt, der eine integrierte
VOC-Auffangkammer verwendet. Wie insbesondere in 4 gezeigt,
befindet sich vorzugsweise an der Oberseite der Verbrennungskammer 50 des
regenerativen thermischen Oxidierers eine VOC-Auffangkammer 51,
die jegliches VOC auffängt,
das während
des zyklischen Betriebs des Systems ausleckt. Das Dach der Verbrennungskammer 50 dient außerdem als
der Boden der Auffangkammer 51, was zu einer kompakten,
integrierten Konstruktion führt.
Vorzugsweise folgt die Form der Auffangkammer 51 der gleichen
allgemeinen Kontur der Verbrennungskammer 50. Die Höhe der Auffangkammer 51 ist
allgemein höher
als die der Verbrennungskammer, da diese von verschiedenen Kriterien
abhängt.
Insbesondere ist die Höhe
der Verbrennungskammer 50 eine Funktion der Fluid-Geschwindigkeit,
wohingegen die Höhe
der Auffangkammer 51 eine Funktion des Volumens an unbehandelten
Fluid, des Druckabfalls, der Temperatur des unbehandelten Fluids
und der Verweildauer ist. Beispielsweise kann die Höhe der Auffangkammer
183 cm (72 Zoll) bei einer Temperatur des unbehandelten Fluids von
40°C (100°F) sowie
244 cm (96 Zoll) bei einer Temperatur des unbehandelten Fluids von
180°C (350°F) betragen.
Das Volumen des unbehandelten Fluids steht wiederum direkt mit der
Größe der Wärmetauschermatrix
des Oxidierers, des Freiraumvolumens der Matrix, der Umschaltzeit
des Umschaltventils sowie der Größe des Umschaltventils
zu der verbindenden Kanaleinrichtung der Wärmetauscherzone in Beziehung.
Um zu gewährleisten,
dass die Größe der Auffangkammer
ausreichen ist, ist die Kammer vorzugsweise so bemessen, um ein
Volumen zu enthalten, das etwa 1,5 mal größer ist als das Volumen des
unbehandelten Fluids. Ein Spülungs-Rückfluss-Hubventil
und eine zugehörige
Spülungs- Rückfluss-Kanaleinrichtung führen das
Fluid in der Auffangkammer 51 zurück zum Einlass des Oxidierers.
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Zusätzlich zu
dessen Volumenkapazität
ist die Konstruktion des Inneren der Auffangkammer 51 kritisch
hinsichtlich dessen Fähigkeit,
das unbehandelte Fluid aufzunehmen und zwecks Behandlung zum Einlass
des Oxidierers zurückzuleiten,
und zwar in der Zeit, die zwischen den Regenerationszyklen der wärmetauschermatrix
liegt. Unbehandeltes Volumen, das nicht innerhalb dieses Zyklus
korrekt zurückgeleitet
wird, entweicht über
den Abgas-Schornstein 30 in die Atmosphäre, wodurch die Wirksamkeit der
Auffangvorrichtung vermindert und die Gesamteffizienz der Oxidierereinheit
reduziert wird. Es wird nun auf 5 Bezug
genommen, in der eine schematische Draufsicht auf die Auffangkammer 51 gezeigt
ist. Eine Vielzahl von Verteilerplatten 80a–80n, die
sich von oben nach unten erstrecken, ist in der Kammer 51 angeordnet
und unterteilt die Auffangkammer 51 in ein gewundenes oder
meanderförmiges
Fluid-Strömungsmuster.
Vorzugsweise wird eine ganzzahlige Anzahl von meanderförmigen Strömungspfaden
durch die Verteilerplatten erzeugt, so dass die Einlass- und Auslassverbindungen
der Auffangkammer an der gleichen Seite der Oxidierereinheit gelegen
sind, wodurch sich der Auslass der Auffangkammer 51 an
der gleichen Seite der Oxidierereinheit befindet wie der Abgas-Schornstein 30,
mit dem er in Verbindung steht (da er unterhalb des atmosphärischen
Drucks stehen muss, um die Evakuierung von darin enthaltenem Fluid
zu ermöglichen), was
zu einer sehr kompakten Konstruktion führt. Die Anzahl an meanderförmigen Strömungspfaden
ist nicht nur durch die physikalische Größe der Kammer 51 sondern
auch durch den resultierenden Fluid-Druckabfall begrenzt; wobei
ein minimaler Fluid-Druckabfall erwünscht ist. Daher sind die Anzahl und
das Querschnittsgebiet der Pfade in den meanderförmigen Strömungsmustern vorzugsweise für einen
maximalen Fluid-Druckabfall von 500 Pa (2.0" w.c.) sowie für eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa
12 m/s (39.0 acfm) bei 40°C
(100°F)
bis 180°C (350°F) bei einer
entsprechenden minimalen Verweildauer von 3,0 Sekunden ausgestaltet.
vorzugsweise sind sechs meanderförmige
Strömungspfade
gebildet. Die meanderförmigen
Strömungspfade
verlängern
die Kammer effektiv, um so eine verstopfte Strömungskonstruktion zu erzeugen,
indem die Verweildauer des Fluids in der Kammer erhöht wird.
Je größer die
Kapazität
des Kammervolumens ist und je länger
die Verweildauer ist, desto besser ist das Verhältnis Rückführung/Entweichen des unbehandelten Fluids.
Die verfügbare
Zeit, um die Auffangkammer 51 vollständig zu entleeren, ist begrenzt
und durch die Zeitdauer zwischen Ventilumschaltungen für die Matrix-Regeneration
vorgegeben, die allgemein bei etwa 240 Sekunden liegt. Unbehandeltes
Fluid in der Auffangkammer 51, das nicht zurückgeführt wird, entweicht
durch den Abgas-Schornstein 30 in die Atmosphäre. Die
unbehandelte Strömung
in der Auffangkammer 51 muss zu dem Oxidierer mit einer
geringen Volumenströmungsrate
zurückgeleitet
werden (d.h. mit einer Rate von etwa 2,0 % der gesamten Prozessabgas-Strömungsrate,
die in den Oxidierer eintritt), so dass die Größe und der elektrische Verbrauch
des Oxidierers nicht negativ beeinträchtigt werden.
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Wie
in 4 zu sehen, befindet sich an der Oberseite des
kompakten Hubventil-Gehäuses 21 ein
zweites kompaktes Gehäuse 41 in
Verbindung mit dem kompakten Gehäuse 21 und
der Auffangkammer 51. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Abgas-Schornstein 30 tatsächlich in
das obere kompakte Gehäuse 41 integriert
statt in dem Gehäuse 21 und
verbleibt in Fluid-Verbindung mit dem Gehäuse 21 durch das Gehäuse 41.
Die Anordnung aus 4 führt zu einer kompakten Konstruktion,
ermöglicht eine
verbesserte Strömungsverteilung
in die zugehörigen
Wärmerückgewinnungssäulen des
Oxidierers, eine Verminderung an Kanaleinrichtungen, was zu geringeren
Kosten und zu reduzierten Platzanforderungen führt, und die Flexibilität, zusätzliche
modulare Ventileinrichtungen hinzuzufügen, wenn dies durch die Strömungsbetrachtungen
vorgegeben wird. Beispielsweise ermöglicht die Erweiterbarkeit der
Konstruktion, dass Veränderungen
hinsichtlich der Volumenströmung
kompensiert werden können, die
von etwa 15.000 bis etwa 110.000 Nm2/h (etwa 10.000
bis etwa 70.000 SCFM) reichen, indem einfach zusätzliche modulare Einheiten
hinzugefügt werden.
Die Ventileinrichtungen in Verbindung mit der Auffangkammer sind
geeignet zeitlich gesteuert, um abhängig von der Betätigung und
der Ventileinrichtungen in Verbindung mit dem Einlass und dem Auslass
des Oxidierers betätigt
zu werden.