Zur Abluftreinigung sind thermische Nachverbrennungseinrichtun¬ gen (TNV) mit integrierter Luftvorwärmung bekannt. Dabei wird in einem Gas-Gas-Wärmetauscher die zu reinigende Abluft im Ge¬ genstrom zum Reingas vorgewärmt, um den Brennstoffbedarf gering zu halten. Diese bekannten TNV-Anlagen haben allerdings erheb¬ liche Nachteile. Der Gas-Gas-Wärmetauscher ist um einen uniso¬ lierten Stahlmantel der Brennkammer angeordnet und besteht aus einem Rohrbündel, dessen Rohre innen durch das Reingas durch¬ strömt und aussen von der Abluft meanderförmig umspült werden. Wenn die Abluft Flusen- und/oder ölhaltige Schadstoffe enthält, was z.B. bei Abluft von Textilveredelungsmaschinen der Fall ist, so setzen sich solche Rückstände auf der nicht zu reini¬ genden Aussenseite der Rohre fest, was den Wärmeübergang behin¬ dert. Dadurch neigen die Rohre zum Durchbrennen, was bei sol-

chen TNV-Anlagen hohe Unterhaltskosten verursacht. TNV-Anlagen sind auch in der Anschaffung relativ teuer und haben einen ho¬ hen Strombedarf, weil die Abluftkanäle im Wärmetauscher zur Er¬ zielung hoher Strömungsgeschwindigkeiten eng sein müssen. Um¬ lenkschikanen auf der Abluftseite des Wärmetauschers verbessern den Wärmeübergang, führen aber zu hohem Druckverlust und somit zu hohem Strombedarf für den Abluftventilator. Charakteristisch für Luft-Luft-Wärmetauscher sind die tiefen Wärmeübergangszah- len beidseitig der Wärmeübertragungsflächen. Solche Wärmetau¬ scher müssen also wegen der kleinen k-Werte grossflächig ausge¬ legt sein. Die herkömmliche Bauart dieser meist integrierten TNV-Wärmetauscher ist schlecht oder überhaupt nicht reinigbar und somit für Abluft aus Spannrahmen nicht geeignet.

Aus der US-PS 4 890 581 und der US-PS 5 161 488 sind anderer¬ seits Anlagen zum Reinigen Schadstoffbelasteter Abluft bekannt, bei welchen die Abluft als Verbrennungsluft eines Dampfkessels verwendet wird, wobei der Luftüberschuss in Funktion der Last des Kessels variiert wird. Diese Anlagen weisen die obigen Nachteile nicht auf und haben sich daher sehr gut bewährt. Al¬ lerdings sind sie nur verwendbar, wo entsprechend viel Dampf nicht zu weit entfernt von der Abluftquelle benötigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine An¬ lage zur Reinigung schadstoffbelasteter Abluft anzugeben, wel¬ che die Nachteile herkömmlicher TNV-Anlagen nicht aufweist und auch in Fällen anwendbar ist, für welche sich die Lösungen nach den US-PS 4 890 581 und 5 161 488 wenig eignen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der Ansprüche gelöst.

Weil die beiden Wärmetauscher nur einseitig von der Abluft bzw. vom Reingas durchströmt werden, können sie leicht sowohl von Rückständen der Abluft als auch von Rückständen im Reingas, z.B. Siliciumoxyd, gereinigt werden. Weil das Wärmeübertra¬ gungsmedium um die Wärmeüberträgungsflächen des zweiten Wärme¬ tauschers flüssig ist, sind die Wandtemperaturen dieses Wärme¬ tauschers bedeutend geringer als bei herkömmlichen TNV-Anlagen, sodass gewöhnliche Stähle verwendet werden können und die Le¬ bensdauer wesentlich länger ist als bei TNV-Anlagen.

Besonders vorteilhaft ist die Ausführungsform nach Ansprüchen 2-5. Wenn der an den Thermalölkreislauf der beiden Wärmetau¬ scher angeschlossene Verbraucher gleichzeitig der Schadluft¬ emittent ist, ist sichergestellt, dass immer dann, wenn Abluft anfällt, auch entsprechend Energie verbraucht wird.

Besonders vorteilhaft ist auch die Ausführungsform nach den An¬ sprüchen 7 bis 10, weil damit mit relativ geringem Aufwand ent¬ fernt von einem vorhandenen Kesselhaus die variable Last eines vorhandenen Dampfkessels in einem unteren Lastbereich gedeckt und der Wärmeinhalt der Abluft teilweise zurückgewonnen werden kann. Die Anlage nach diesen Ansprüche ist in vielen Fällen hinsichtlich Energierückgewinnung den Anlagen nach den eingangs erwähnten US-Patenten gleichwertig.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der. Zeichnungen erläutert. Darin zeigen die Figuren 1-3 und 5

Schemen von vier verschiedenen Ausführungsformen, und Figur 4 einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher.

Die Anlage nach Figur 1 ist dargestellt in der Anwendung zur Reinigung der Abluft eines Spannrahmens 1. Dieser hat z.B. sechs Felder 2-7, aus denen die Abluft über je eine Leitung 8 durch Gebläse 9 , 10 abgesaugt wird. Die Abluft des ersten Fel¬ des 2 enthält sehr wenig Schadstoffe und kann über einen Kamin 11 direkt ins Freie geleitet werden. Die Abluft der übrigen Felder 3-7 wird durch das Gebläse 10 über eine thermisch iso¬ lierte Leitung 12 der Reinigungsanlage 20 zugeführt..

Die Anlage 20 umfasst eine einfache, innen durch refraktäres Material, z.B. Leichtschamottesteinen thermisch isolierte Brennkammer 21 mit einem Konus- oder Flächenbrenner 22 zum Be¬ trieb mit hohem Luftüberschuss. Der Brenner 22 hat einen Ab- lufteintritt 23, der über ein weiteres Gebläse 24 an die Lei¬ tung 12 angeschlossen ist. Die Leistung des Gebläses 24 wird über einen Temperaturfühler 25 in einem Ausgleichskamin 26 und einen Regler 31 so geregelt, dass durch den Kamin 26 ständig eine geringe Menge Frischluft einströmt. Ein Brennstoffregel- ventil 27, welches mittels eines Stellmotors 28 durch einen Regler 29 eingestellt wird, regelt die Zufuhr von Brennstoff, z.B. Erdgas, zum Brenner 22 derart, dass die mit einem Tempera¬ turfühler 30 gemessene Temperatur in der Kammer 21 z.B. nicht unter 750° C sinkt, was eine sichere Verbrennung sämtlicher or¬ ganischer Schadstoffe in der Abluft garantiert.

Der Reingasaustritt 35 der Kammer 21 ist an einen Gas-Flüssig¬ keits-Wärmetauscher 36 angeschlossen, der detaillierter in Fi¬ gur 4 im Schnitt dargestellt ist. Ein mit beidseitigen Endplat¬ ten 37 versehener zylindrischer Mantel 38 ist zwischem dem Aus¬ tritt 35 und einem Kamin 39 befestigt. In die Endplatten 37 sind achsparallele Rohre 40 eingeschweisst, durch deren Innen¬ raum das Reingas strömt. Dadurch kann der Wärmetauscher 36 reingasseitig sehr leicht gereinigt werden.

Die Aussenseite der Rohre 40 wird von einem Wär eträgeröl 41 umspült, das innerhalb des Rohres 38 durch Schikanen 42 mean- derförmig um die Rohre 40 geführt ist. Die Schikanen 42 sind am gaseingangsseitigen Ende dichter gesetzt, damit das Wärmeträ¬ geröl dort rascher fliesst. Damit werden tiefere Wandtempera¬ turen erreicht und die lokale Erhitzung des Oels über die Ver- krakungstemperatur von etwa 380° C vermieden. Die ölseitigen Grenzschichttemperaturen liegen also unterhalb 380°.

Das Oel 41 dient einerseits zur Versorgung des Spannrahmens 1 mit Wärme, andererseits zum Vorwärmen der zu reinigenden Ab¬ luft. Es wird über eine Umwälzpumpe 48 umgewälzt. Im Spannrah¬ men 1 hat jedes Feld 2-7 ein Heizregister 49, das über ein Re¬ gelventil 50 an eine durch die Pumpe 48 versorgte Zuleitung 51 für Oel 41 sowie eine Rückleitung 52 angeschlossen ist. Das Ventil 50 wird durch einen Temperaturfühler 53 des betreffenden Feldes und einen Regler 54 geregelt. Der besseren Uebersicht wegen sind die obigen Elemente nur im Feld 7 angedeutet.

Die Abluftvorwärmung erfolgt über einen weiteren Wärmetauscher 60, der als gut zu reinigender Rippenrohr-Wärmetauscher ausge¬ bildet ist. Um die Rippenrohre strömt die zu erwärmende Abluft, durch die Rohre im Gegenstrom zur Abluft das Warmeträgerol. Die Aufteilung der von der Pumpe 48 geförderten Oelmenge auf den Versorgungskreislauf des Spannrahmens und auf den Wärmetauscher 60 erfolgt über ein Drei-Wege-Proportionalventil 61, das über einen Steilmotor 62 durch einen Regler 63 in Abhängigkeit der von einem Temperaturfühler 64 gemessenen Rücklauftemperatur des Oels in der Leitung 52 geregelt wird.

Im Betrieb arbeitet die Anlage 20 wie folgt: Ueber den Regler 31 wird das Gebläse 24 so geregelt, dass sämtliche in der Lei¬ tung 12 anfallende Abluft dem Brenner 22 als Verbrennungsluft zugeführt wird. Durch den Regler 29 wird das Brennstoffregel- ventil so geregelt, dass in der Kammer 21 eine Temperatur von z.B. 750° C aufrecht erhalten bleibt. Der Regler 63 regelt das Ventil 61 derart, dass die Temperatur in der Rücklaufleitung 52 annähernd konstant ist. Ist der Wärmebedarf in den Feldern 2-7 hoch, so sinkt die Rücklauftemperatur und der Regler 63 ver¬ stellt das Ventil 61 so, dass mehr oder alles Oel in die Lei¬ tung 51 geleitet wird und wenig oder kein Oel durch den Wärme¬ tauscher 60 fliesst, die Abluft also wenig oder nicht vorge¬ wärmt wird. Sinkt hingegen der Wärmebedarf des Spannrahmens 1, so steigt die Rücklauftemperatur und der Regler 63 verstellt das Ventil so, dass ein grösserer Prozentsatz Oel durch den Wärmetauscher 60 geleitet wird und die Abluft entsprechend mehr vorgewärmt wird. Dadurch sinkt der Brennstoffverbrauch des Brenners 22.

Falls der Wärmebedarf des Spannrahmens 1 über den mit der obi¬ gen Betriebsweise abdeckbaren ansteigt, d.h. die mit dem Fühler 64 gemessene Rücklauftemperatur unter einen einstellbaren Wert absinkt, kann entweder mittels des dem Regler 31 zusätzlich aufgeschalteten Signals des Fühlers 64 die Leistung des Geblä¬ ses 24 erhöht und also durch den Kamin 26 zusätzlich Frischluft angesaugt werden, was den Massenstrom des Reingases durch den Wärmetauscher 36 und damit die Wärmeleistung erhöht, oder es kann mittels des Reglers 29, dem das Signal des Fühlers 64 zu¬ sätzlich aufgeschaltet ist, die Temperatur in der Brennkammer über 750° C angehoben werden.

Im Trocknungsbetrieb bei leichter Ware ist der Wärmebedarf des Spannrahmens 1 niedrig. Allerdings enthält dann die Abluft auch nur sehr wenig Schadstoffe und kann teilweise über den Kamin 26 ins Freie abgegeben werden, indem bei zu hoher Rücklauftempera- tur mittels des auf den Regler 31 aufgeschalteten Signals des Fühlers 64 die Leistung des Gebläses 24 gesenkt wird.

Alternativ dazu wäre es in einem solchen Fall auch möglich, durch eine nicht dargestellte Klappe und eine zusätzliche Ver¬ bindungsleitung die Abluft des zweiten Feldes 3 zusätzlich in den Kamin 11 zu leiten.

Die beschriebene Anlage verbindet in idealer Weise die Wärmeer¬ zeugung zur Deckung des Wärmebedarfs der Schadstoffquelle mit der Abluftreinigung. Die Kammer 21 mit dem Brenner 22 sind sehr einfach aufgebaut und deshalb preiswert in der Herstellung und

leicht zu transportieren. Die beiden Wärmetauscher 36, 60 sind sehr leicht zu warten. Der Strombedarf für das Gebläse 24 ist bedeutend geringer als bei TNV-Anlagen, weil die Rohre 40 mit grossem Strömungsquerschnitt dimensioniert werden können. Die Anlage kann modular aufgebaut und damit leicht an den Bedarf angepasst werden. Wenn Spannrahmen mit Thermalöl beheizt wer¬ den., waren bisher zur Erwärmung dieses Oels Thermalölkessel er¬ forderlich, die oft eine kurze Lebensdauer und einen schlechten feuerungstechnischen Wirkungsgrad haben und erheblich Platz be¬ anspruchen. Durch die erfindungsge ässe Anlage werden diese Thermalölkessel überflüssig.

Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen sind analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass sich eine detail¬ lierte Beschreibung dieser Teile erübrigt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist dem Wärmetauscher 36 gasseitig ein weiterer, gleich aufgebauter Wärmetauscher 70 nachgeschaltet. Diesem wird mittels einer Pumpe 71 Wasser eines gewöhnlichen Dampfkessels 72 zugeführt. Der Druck im Wärmetau¬ scher 70 ist höher als im Dampfkessel 72, damit das Wasser im Wärmetauscher 70 nicht verdampft. Das Wasser wird vom Wärmetau¬ scher 70 zurück zum Dampfkessel 72 geführt und dort in einer Trenneinrichtung 73 auf den Kesseldruck entspannt, wobei ein Teil des Wassers verdampft. Die Verdampfungsmenge entspricht der thermischen Leistung des Wärmetauschers 70.

Bei der Ausführungsform nach Figur 3 ist der Wärmetauscher 36 ersetzt durch einen Abhitzedampfkessel 78, mit welchem Dampf

bei einem höheren Druck als im Dampfkessel 72 durch das Reingas der Kammer 21 erzeugt wird, z.B. bei 20 bar entsprechend 215° C. Der erzeugte Dampf wird je nach Belastung des Kessels 72 entweder zur Abluftvorwärmung im Wärmetauscher 60 oder zur Speisung des Kessels 72 über eine Leitung 79 und ein Regelven¬ til 80 verwendet. Alternativ kann er auch direkt ins örtliche Dampfnetz eingespeist werden. Das Ventil 80 wird durch das Sig¬ nal eines Dampfdruckfühlers 81 geregelt. Wenn der Regelbereich der Steuerung 82 des Kessels 72 z.B. zwischen 6 bar und 7 bar arbeitet, d.h. der Brenner 83 des Kessels 72 bei 7 bar abschal¬ tet, wird das bis 7 bar voll offene Ventil 80 bei Ueberschrei- ten von 7 bar proportional geschlossen bis es z.B. bei einem Druck von 8 bar voll geschlossen ist. Bei Unterschreiten von 8 bar sinkt damit der mit einem Fühler 84 gemessene Dampfdruck im Kessel 78. Das Signal des Fühlers 84 schliesst über einen Pro¬ portionalregler 85 und einen Stellmotor 86 ein Ventil 87 in der Dampfzuleitung 88 zum Wärmetauscher 60, bis dieses Ventil 87 z.B. bei einem Dampfdruck des Kessels 78 von 19 bar geschlossen ist.

Sinkt der Druck im Kessel 78 weiter, so bewirkt das auf den Regler 29 aufgeschaltete Signal des Fühlers 84, dass das Brenn¬ stoffventil 27 über den durch den Fühler 30 vorgegebenen Wert geöffnet und also die Temperatur in der Kammer 21 erhöht und im Kessel 78 entsprechend mehr Dampf produziert wird. Bei einem Temperaturbereich der Kammer 21 von 750° C bis 1300° C lässt sich, auf _. diese Weise bei einer anfallenden Abluftmenge von 10 t/h im Kessel 78 eine Dampfmenge zwischen 2,15 t/h und 6,1 t/h

erzeugen. Wenn der Kessel 72 selten mehr belastet ist, ist er entsprechend selten eingeschaltet.

Mit der Anlage nach Figur 3 lässt sich also dezentral durch Reinigen der Abluft einer Schadstoffquelle eine variable Dampf¬ last eines entfernt stehenden Kessels 72 decken, der nur noch zur Deckung des Spitzenbedarfs eingeschaltet werden muss. Die Anlage nach Figur 3 kommt hinsichtlich der Energieeinsparung den Anlagen nach den eingangs erwähnten US-Patenten nahe, weil der mit Frischluft betriebene Kessel 72 selten in Betrieb ist.

Bei der Ausführungsform nach Figur 5 mündet die hier kurze Brennkammer 21 direkt ins Flammrohr 92 eines 3-Zug-Dampfkessels 72. Die Brennkammer 21 und ein Teil Flammrohres 92 sind innen mit Leichtschamottesteinen oder einem andern refraktären Mate¬ rial 93 isoliert, damit auch bei hohem Luftüberschuss die Tem¬ peratur von ca. 750° C über den ganzen Strömungsquerschnitt aufrechterhalten werden kann. Bei stärker ausgelastetem Kessel 72 wird die Isolierung 93 entsprechend verkürzt. Nach dem Flammrohr 92 durchströmen die Rauchgase Konvektionsheizflächen 94, welche den zweiten und dritten Zug bilden. Der dritte Zug mündet in einen Rauchgaskanal 96, der an den Kamin 39 ange¬ schlossen ist. Im Rauchgaskanal sind Wärmetauscher 97 zur Spei¬ sewasservorwärmung und/oder Brauchwassererwärmung angeordnet.

Der Wärmeträgeröl-Wärmetauscher 36 ist hier in einer Bypasslei- tung 98 zu den Konvektionsheizflächen 94 eingebaut. Die Bypass- leitung 98 verbindet einen Reingasaustritt 35 am stromabwärti- gen Ende des Flammrohres 92 mit einer Oeffnung 99 im Rauchgas-

kanal 96. Der Durchfluss durch den Bypass 98 wird durch eine Klappe 106 geregelt, die z.B. bei der Oeffnung 99 angeordnet ist. Die Klappe 106 wird mittels eines Reglers 107 und eines Stellmotors 108 in Funktion der mit dem Fühler 64 gemessenen Rücklauftemperatur des Thermalöls geregelt. Bei steigender Rücklauftemperatur wird die Klappe 106 proportional geschlos¬ sen. Ein Durchflusswächter 109 im Oelkreislauf dient der Si- -cherheit. Bei zu geringem Durchfluss wird die Klappe 106 ge¬ schlossen.

Das Brennstoffregelventil 27 wird hier durch den Regler 112 primär in Funktion des mit dem Fühler 81 gemessenen Dampfdruk- kes geregelt. Der Fühler 30 sorgt jedoch über den Regler 112 dafür, dass eine Minimaltemperatur von z.B. 750° C im Flammrohr 92 nicht unterschritten wird. Das Ventil 61, welches den Durch¬ fluss des Wärmeträgeröls durch den Wärmetauscher 60 steuert, wird ebenfalls durch den Regler 112 gesteuert. Wenn der normale Betriebsdruck des Kessels 72 z.B. 6-7 bar beträgt, ist das Ven¬ til 27 bei 7 bar auf der durch den Fühler 30 geregelten Mini¬ malöffnung. Steigt der Dampfdruck über 7 bar, wird das Ventil 61 proportional geöffnet, sodass die Rücklauftemperatur des Wärmeträgeröls sinkt und die Klappe 106 mehr geöffnet wird, wo¬ durch ein grösserer Rauchgasanteil durch den Bypass 98 strömt und durch die Konvektionsheizflächen 94 entsprechend weniger Dampf produziert wird. Dadurch kann der Kessel 72 in einem sehr breiten Lastbereich (Dampfentnähme) betrieben und dabei sämtli¬ che anfallende Abluft gereinigt werden. Vorteil dieser Lösung ist, dass die anfallende Abluftmenge auch bei minimalem Nutzdampfbedarf thermisch gereinigt werden kann.

Falls der Kessel 72 durchschnittlich höher belastet ist, kann der Rauchgasaustritt 35 in den Bypass anstatt stromabwärts des Flammrohres 92 stromabwärts des zweiten Zuges, also an der zweiten Wendekammer, angeschlossen werden. Die Isolierung 93 wird in diesem Fall entsprechend verkürzt, sodass höhere Flamm¬ rohrtemperaturen gefahren werden können.

Insbesondere bei der Ausführungsform nach Fig. 5 kann der Kes¬ sel 72 auch kohlebefeuert sein, wobei statt des Brenners 22 mit dem Brennstoffregelventil 27 ein Wanderrost mit einem drehzahl¬ regelbaren Antriebsmotor vorgesehen ist.