CN105972617A - 热力后燃烧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热力后燃烧装置，其包括燃烧室(16)，燃烧室具有：可将废气送入其中的燃烧空间(18)；燃烧器(20)，通过其可加热燃烧空间，由此产生纯净空气；废气入口(26)和纯净空气出口(40).流路(28)把入口与燃烧空间连接起来.至少一部分所产生的和热的纯净空气可作为热交换介质送入热交换系统(42)，通过其可加热流过流路的废气.流路包括第一、第二和第三流路段，其中第一流路段(32)与入口连接，而废气从第三流路段(34)进一步流向燃烧空间，其中，流路段在转向端部(36，38)处彼此连接成，使得废气以不同的流动方向穿流两个彼此衔接的流路段(30，32；32，34).至少在第一、第二流路段内有热交换管(44，46)延伸，或者至少第一、第二流路段在热交换管(44，46)内延伸。

Description

热力后燃烧装置
技术领域
本发明涉及热力后燃烧装置(或者称“热完全燃烧装置”)，带有
a)燃烧室，该燃烧室本身包括：
aa)燃烧空间，废气可以送入该燃烧空间；
ab)燃烧器，通过该燃烧器可以加热该燃烧空间，由此产生纯净空气；
ac)废气入口；
ad)纯净空气出口；
b)连接所述入口与燃烧空间的流路；
c)热交换系统，可以将至少一部分所产生的和热的纯净空气作为热交换介质送入该热交换系统，并可以通过该热交换系统加热流过流路的废气。
背景技术
这样的热力后燃烧装置在市场上是已知的，尤其在如下过程中采用，在该过程中出现带来挥发性有机组份、所谓的“volatile organic components (挥发性有机组份)”(缩写为VOC)的废气。这种废气的净化通过热力后燃烧进行，其中废气在燃烧空间中被加热并氧化污染物。
考虑到该装置的能量平衡和燃烧效率，这时，在流向燃烧室的流路上预热废气已经证实是有效的。
发明内容
于是本发明的目的是，改善开头所述类型的装置。
这个目的用开头所述类型的装置这样实现，即
d)该流路包括第一流路段、第二流路段和第三流路段，其中，该第一流路段与入口连接，废气从第三流路段进一步流向燃烧空间，其中，这些流路段在转向端部处彼此连接成，使得废气以不同的流动方向穿流两个彼此衔接的流路段；
其中，
e)热交换管至少在第一流路段和第二流路段内延伸
或者
f)至少该第一流路段和该第二流路段在热交换管内延伸。
以这种方式开辟了使流路近乎于呈蛇形延伸的可能性，由此增大了可供向废气传递热量的路径长度，而不必为此增大该装置的纵向延伸。由于流路段和热交换管总是彼此嵌套，在第一和第二流路段内热传递以较高的效率进行。
有利的是，一个、两个或所有流路段通过径向包围(或者说沿周向包围)燃烧空间的环形空间形成。
这时优选存在有至少两个径向相邻地布置的环形空间，而且在这两个环形空间之间存在一个间壁。通过这种方式，这些环形空间在径向上尽可能紧密地相邻，由此满足所述装置在径向上空间需求小的期望。
在一有利的替代设计方案中，至少第一、第二流路段由彼此交替地并排布置的流动通道形成，这些流动通道通过腔壁在外壳的纵向上分隔开，并径向包围燃烧空间。代替在径向上彼此并排，在这里这些流路段在周向上相邻布置。
通常，第一流路段中的热交换管和第二流路段中的热交换管的数目和/或直径和/或设计构造是相同的。为了在某种程度上可以吸收对流动条件和热传递的影响，有利的是，第一流路段中的热交换管和第二流路段中的热交换管的数目和/或直径和/或设计结构是不同的。可以通过热交换管的数目和横截面来调节各流路段中不同的流速。这同时影响介质之间的热传递。
为了尤其在其流路始端更有效地加热废气，该热交换系统有利地可以包括带有入口接头和出口接头的热交换器环形空间，该热交换器环形空间在径向外部包围第一流路段，并且不同于纯净空气的热交换介质可以送入该热交换器环形空间。
附图说明
现将参照附图对本发明的实施例作较详细的说明。附图中：
图1是按照第一实施例的热力后燃烧装置沿着图2的I-I剖面线的纵剖面图；
图2是图1的热力后燃烧装置沿着图1剖面线II-II的横剖面图；
图3是按照第二实施例的热力后燃烧装置的与图2对应的横剖面图；
图4是按照第三实施例的热力后燃烧装置的与图2和3对应的横剖面图；而
图5是按照第四实施例的热力后燃烧装置的与图1对应的纵剖面图。
具体实施方式
首先，参照图1和2；它们示意地示出一带有外壳12的热力后燃烧装置10，该外壳定义了一个纵轴线14并且在该外壳中设置有一个带有燃烧空间18的燃烧室16。
燃烧空间18或处于其中的大气可以借助于燃烧器20被加热至一个确定的温度。为此，通过燃料管道22把气体燃料或液体燃料送入燃烧器20。
待净化的带有污染物的废气通过与外壳12上的入口26相连接的通道系统24送入燃烧空间18。通道系统24包括一个连接该入口26与燃烧空间18的流路28。在当前的实施例中，该流路28包括三个流路段30、32和34，这些流路段被废气以不同的流动方向穿流。第一流路段30从入口26延伸到连接第一流路段30与第二流路段32的第一转向端部36。第二流路段32从第一转向端部36延伸到第二转向端部38，后者本身连接第二流路段32与第三流路段34。废气从第三流路段34最后进一步流入燃烧空间18。在此，该第三流路段34可以直接通入燃烧空间18中，或者第三流路段后面还跟有流路28的其他段。
流路段30、32、34这样地通过转向端部36、38彼此连接，使得废气以不同的流动方向穿流两个彼此衔接的流路段30和32或32和34。在当前的实施例中，在两个相邻的流路段30、32或32、34中，流动方向是相反的，而且各自以箭头图示。
送入的废气在燃烧室18中被加热，其中，所含的污染物被燃烧并产生纯净空气。纯净空气然后可以通过出口40从燃烧室16流出，其流通横截面积可以通过本身没有标附图标记的阀门来调节。
存在有热交换系统42，至少一部分所产生的热的纯净空气可以作为热交换介质送入该热交换系统，通过该热交换系统至少可以加热流过第一流路段30和第二流路段32的废气。
为此，热交换管44在用于废气的第一流路段30中延伸，而热交换管46在用于废气的第二流路段32中延伸，这些热交换管被纯净空气穿流，并被相应流路段30、32的废气溢流，从而使热量从纯净空气传递到废气。在图2至4中，热交换管44、46各自只标了一个附图标记。
因此，在这里热交换管44、46的壁部形成对废气的热交换面，并在其径向内表面上被热的纯净空气沿轴线方向溢流。在没有专门示出的变型方案中，所述关系也可以倒过来，第一流路段30可以在第一热交换管内延伸，而第二流路段32在第二热交换管内延伸。在这个变型方案中，流路段30、32各自的壁部形成对废气的热交换面，而其径向外表面被纯净空气溢流。
就废气在流路段30、32中的流动方向和纯净空气在热交换管44、46中的流动方向而言，热交换系统42按逆流原理工作，从而该热交换管44、46相对于废气在各自的流路段30、32中的流动方向被纯净空气沿与之相反的方向穿流。为此目的，热交换管44、46通过转向通道48彼此连接。作为替代方案，热交换管44、46也可以通过弯曲的管件彼此连接。
纯净空气通过各自的热交换器入口50送入热交换管46，所述热交换器入口位于第二转向端部38处。热交换管44通入各自的热交换器出口52，所述热交换器出口在纵向上看位于入口26的高度上。
在图1和2所示的实施例中，流路段30、32、34由径向相邻的环形空间54、56和58形成，它们径向包围燃烧空间18。环形空间54、56、58在端侧封闭。第一环形空间54在径向外部被外壳12界定。在第一环形空间54和第二环形空间56之间存在有间壁60。在第二环形空间56和第三环形空间58之间存在有另一个间壁62。第三环形空间58沿径向在内部由一段燃烧空间壁64界定，并通入通向燃烧空间18的送入空间66。
间壁60在第一转向端部36处在周向上有若干个通孔68，所述通孔把第一环形空间54与第二环形空间56连接起来。相应地，另一个间壁62在第二转向端部38处在周向上有若干个通孔70，这些通孔70把第二环形空间56与第三环形空间58连接起来。
如在图2可以看到的，热交换管44延伸穿过第一环形空间54，并在周向上均匀分布地设置。热交换管46相应地延伸穿过第二环形空间56。
当废气现在在其通向燃烧室18的路径上穿流这三个流路段30、32和34时，废气逐渐地被加热，这是因为新产生的带有最高温度的纯净空气流入第二环形空间56内的热交换管46中，并在通往第一环形空间54内的热交换管44的和穿过该热交换管44的路径上被冷却，从而该纯净空气以最低温度在热交换器出口52处离开热交换系统42。
通过这种方式，流入流路32中的废气首先被热交换系统42内最冷的纯净空气加热，并在接下去的流路32上从连续更热的纯净空气接收热量，从而废气以最高温度到达燃烧室18。
在按照图1和2的实施例中，第一环形空间54中的热交换管44和第二环形空间56中的热交换管46在其直径、其尺寸和布置结构上相同。
在图3所示的第二实施例中，第二环形空间56中存在的热交换管46比第一环形空间54中的热交换管44少。同时，第二环形空间56中的热交换管46的直径大于第一环形空间54中热交换管44的直径。
这可以这样彼此协调，使得这两个环形空间54、56中的流动参数和热传递参数仍然彼此相应。
一般来说，第一流路段30中的热交换管44和第二流路段32中热交换管46的数目和/或直径和/或设计构造可以不同。不同的设计构造包括热交换管的所有结构特性，例如不同的管子壁厚、管子所用的材料以及管壁的几何结构等。
图4表示第三实施例，其中第一流路段30和该第二流路段32不是设计成环形空间，而是设计成在周向上彼此交替地相邻布置的流动通道72、74，它们通过腔壁76沿外壳12的纵向隔开，并径向包围燃烧空间18。在此，流动通道72定义第一流路段30，而流动通道74定义第二流路段32。在每个流动通道72中都有一个热交换管44在延伸，而在每个流动通道74中都有一个热交换管46在延伸。
在当前的实施例中，流动通道72的横截面积大于流动通道74的横截面积。因此在这种情况下，如果流动通道72中的热交换管44的横截面积大于流动通道74中的热交换管46的横截面积，则相对于相同的通道横截面积，流动参数和热传递参数保持不变。
图5表示热力后燃烧装置10的第四实施例，它在很大程度上对应于根据按照图1和2的第一实施例的完全燃烧装置10。作为补充，热交换系统42在这里包括一个带有入口接头80和出口接头82的热交换器环形空间78，该热交换器环形空间在径向外部包围第一流路段30(该第一流路段在这里为环形空间54的形式)，而且可以将不同于纯净空气的热交换介质送入该热交换器环形空间。
通过这种方式可以更好地冷却外壳12的外皮，以便在该装置10的绝热的外表面中达到较低的表面温度。当出口接头82在结构上和在流动技术上与废气入口26连接时，热交换器环形空间78可以起到被废气穿流的冷却外皮的作用，其中废气作为不同于纯净空气的热交换介质。

Claims (6)

1.一种热力后燃烧装置，带有
a)燃烧室(16)，该燃烧室本身包括：
aa)燃烧空间(18)，废气能送入该燃烧空间；
ab)燃烧器(20)，通过该燃烧器能加热燃烧空间(18)，由此产生纯净空气；
ac)废气的入口(26)；
ad)纯净空气的出口(40)；
b)流路(28)，该流路把入口(26)与燃烧空间(18)连接起来；
c)热交换系统(42)，所产生的和热的纯净空气中的至少一部分能作为热交换介质送入该热交换系统，并且通过该热交换系统能加热流过流路(28)的废气，
其特征在于，
d)所述流路(28)包括第一、第二和第三流路段(30，32，34)，其中，第一流路段(32)与入口(26)连接，废气从第三流路段(34)进一步流向燃烧空间(18)，其中，这些流路段(30，32，34)在转向端部(36，38)处彼此连接成，使得废气以不同的流动方向穿流两个彼此衔接的流路段(30，32；32，34)；
其中
e)至少在第一、第二流路段(30，32)内有热交换管(44，46)在延伸或者
f)至少第一、第二流路段(30，32)在热交换管(44，46)内延伸。
2.根据权利要求1的热力后燃烧装置，其特征在于，流路段(30，32，34)中的一个、两个或所有流路段由径向包围燃烧空间(18)的环形空间(54，56，58)形成。
3.根据权利要求2的热力后燃烧装置，其特征在于，存在有至少两个径向相邻地布置的环形空间(54，56，58)，在这些环形空间之间存在有间壁(60，62)。
4.根据权利要求1的热力后燃烧装置，其特征在于，至少第一、第二流路段(30，32)由彼此交替地并排布置的流动通道(72，74)形成，所述流动通道在外壳(12)的纵向上被腔壁(76)隔开，并径向包围燃烧空间(18)。
5.根据权利要求1至4中任一项的热力后燃烧装置，其特征在于，第一流路段(30)中的热交换管(44)和第二流路段(32)中的热交换管(46)的数目和/或直径和/或设计构造是不同的。
6.根据权利要求1至5中任一项的热力后燃烧装置，其特征在于，热交换系统(42)包括带有入口接头(80)和出口接头(82)的、在径向外部包围第一流路段(30)的热交换器环形空间(78)，不同于纯净空气的热交换介质能送入该热交换器环形空间。
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