DE1144869B - Abgasbrenner zur Beseitigung von brennbaren Gasen in erheblicher Hoehe ueber dem Erdboden - Google Patents

Abgasbrenner zur Beseitigung von brennbaren Gasen in erheblicher Hoehe ueber dem Erdboden

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DE1144869B
DE1144869B DEZ5795A DEZ0005795A DE1144869B DE 1144869 B DE1144869 B DE 1144869B DE Z5795 A DEZ5795 A DE Z5795A DE Z0005795 A DEZ0005795 A DE Z0005795A DE 1144869 B DE1144869 B DE 1144869B
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DE
Germany
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exhaust gas
steam
gas burner
pipe
exhaust
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DEZ5795A
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English (en)
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John S Zink
Robert D Reed
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Zinklahoma Inc
Original Assignee
John Zink Co
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/08Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases using flares, e.g. in stacks

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  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

  • Abgasbrenner zur Beseitigung von brennbaren Gasen in erheblicher Höhe über dem Erdboden Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasbrenner zur Beseitigung von brennbaren Gasen in erheblicher Höhe über dem Erdboden, der ein langes, senkrechtes Rohr aufweist, dem die Abgase am unteren Ende zugeführt werden, und bei dem der obere Teil des Rohres von einem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Mantelrohr umgeben ist.
  • An Abgasbrenner ist die Forderung zu stellen, daß sie die Abgase so verbrennen, daß keine unverbrannten Stoffe entweichen können. Ferner muß die Verbrennung unter außerordentlich gleichbleibenden Bedingungen vor sich gehen, und die Abgasbrenner sollen so beschaffen sein, daß ein Auslöschen des Verbrennungsvorganges durch Wind- und Witterungseinflüsse oder andere Umstände vermieden wird, damit keine giftigen oder brennbaren Gase in die Atmosphäre entweichen.
  • Die Erfindung schafft einen Abgasbrenner der eingangs genannten Bauart, der diese Forderungen überaus zufriedenstellend erfüllt und darüber hinaus verhältnismäßig billig ist, leicht gewartet werden kann und durch zweckmäßige Kühlung seiner Teile gegen die hohen Temperaturen der brennenden Gase gut geschützt ist.
  • Der erfindungsgemäße Abgasbrenner ist dadurch gekennzeichnet, daß an der oberen Mündung des Rohres des Abgasbrenners ein Brennaufsatz, durch den die Gase austreten, angeordnet ist, mehrere an sich bekannte Zündbrenner zur Zündung der Abgase rings um den Brenneraufsatz und im Abstand voneinander angebracht sind und an mehreren Stellen Vorrichtungen zum Einbringen eines Dampf-Luft-Gemisches und zum Einspritzen von Dampf in Form von verhältnismäßig kleinen, scharfen Dampfstrahlen in die brennenden Gase vorgesehen sind, wobei die Vorrichtungen zum Einspritzen von Dampf um die brennenden Gase herum angeordnet sind.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Abgasbrenner wird der Dampf vor dem Eintritt in die Verbrennungszone mit Luft gemischt und weiterer Dampf in Form von verhältnismäßig kleinen scharfen Dampfstrahlen, die um die brennenden Gase herum angeordnet sind, in diese eingespritzt.
  • Durch das Einbringen des Dampf-Luft-Gemisches und das Einspritzen von Dampf in der vorstehend beschriebenen Weise in die brennenden Gase wird eine bedeutende Beschleunigung der Verbrennungsreaktion erzielt, die mit einer vollständigen Verbrennung der Gase einhergeht. Bei einem erfindungsgemäßen Abgasbrenner, der mit Dampf unter einem Normaldruck von 7 kg/cm2 und mehr beliefert wurde, wurde die Länge der Flamme, die bei der Verbrennung einer bestimmten, von dem Brennaufsatz ausgehenden Gasmenge erzeugt wird, durch die Beschleunigung der Verbrennungsreaktion um etwa 75% verkleinert. In diesem Falle betrug die Länge der Flamme also nur ein Viertel derjenigen bei einem Abgasbrenner ohne Dampfeinblasung. Unmittelbar hinter der Flamme entnommene Proben der Verbrennungsgase ergaben, daß auf eine Million Teile nur wenige Teile an Produkten unvollständiger Verbrennung vorhanden waren.
  • Die vorstehende Flammenverkürzung wurde bei der Verbrennung von Gasen, Athan, Äthylen, Propan, Propylen, Butan, Butylen und anderen Kohlenwasserstoffen bis zu C8, beispielsweise Paraffinen oder Olefinen und auch Acetylen und Vinylen, beobachtet. Diese Gase zeigten vor der Dampfeinblasung beim Verbrennen eine intensive Rauchbildung. Beim Einblasen von Dampf verschwand der Rauch. Wenn das Verhältnis der Dampfeinblasung groß genug ist, brennen die Gase mit einer blauen oder hydroxylierten Flamme ohne Störung der vollständigen Verbrennung. Für die Wirkung, die mittels der erfindungsgemäßen Einblasung von Dampf in die Verbrennungszone erzielt wird, sind einige Faktoren maßgeblich.
  • "Irin erster vKesen cher Faktor besteht darin, daß Luft mit dem@`@amf vermischt wird, bevor dieser in @ die Vßrl,enpuggszone eintritt. Ein zweiter Faktor besteht, "°'`dään`"' -äaß bei dem erfindungsgemäßen Abgasbrenner ,eine homogene Mischung des Dampfes mit dem Kohlev.wasserstoff zustande kommt. Eine solche Mischung könnte nämlich zu einem Zustand gestörter Verbrennungsreaktion führen. Ein dritter Faktor ist die große Turbulenz; die in der Verbren= nungzone durch die scharfen, um den Umfang der brennenden Gase herum im Abstand angeordneten, aus mehreren Düsen austretenden Dampfstrahlen, die natürlich auch" LufL"nrtreißen, erzeugt wird.
  • Versuche haben ergeben, daß ein Gasstrom, der mit großer Geschwindigkeit mit einem überdruck von etwa 1,4 atü und mehr durch eine Öffnung zur Atmosphäre hin austritt, etwa die zehnfache Luftmenge mitreißt. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß etwa 90% des Mitreißens der Luft innerhalb einer Strecke des zehnfachen AustrittsÖffnungsdurchmessers nach dem Austritt in die Atmosphäre abgeschlossen sind.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Abgasbrenner liegen die Dampfaustrittsöffnungen an einem Punkt außerhalb der Begrenzung, des 'durch, den Brennemufs:atz strömenden Gasstromes. Der Dampf wird zunächst einmal in die LÜft °abgeblasen; bevor ex in den Gasstrom eintritt. Dabei wird Luft mit,dem Dampf mitgerissen, bevor dieser in den Gasstrom gelangt.
  • Durch das Einspritzen von Dampf an um den Umfang der Flamme herum verteilten Punkten und in Form von verhältnismäßig kleinen, scharfen Strahlen tritt der Dampf in den Gasstrom ein, ohne daß eine über 'den Gasstrom hinweg homogene Mischung des Gases, mit# dem .Dampf gebildet wird.. Es ist aber offensichtlich, daß dabei in dem Gasstrom eine heftige Turbulenz erzeugt wird. Diese Turbulenz beschleunigt die ;Verbrennungsreaktionen in starkem Maße. Das Gas verbrennt zumindest zum Teil statt durch Dissoziation oder Polymerisation durch-Hydroxylierung. Die hydroxylierte Flamme hat eine höhere Temperatur als die bei der Dissoziationsverbrennung oder Polymerisationsverbrennung erzeugte gelbe Flamme: ` ." In der verhältnismäßig kleinen Dampf-Luft-Einspritzzone wird' eine größere Wärme erzeugt. Diese größere W"ö" in., der Einspritzzone liefert die für die endatherm@" W asser-Gas-Reaktion (C -i- H20 -@ Co -h H@) eo,rderliche' Wärme.
  • Die so gebil@;eten Reaktionsprodukte CO und H., verbrennen; da J,häen Sauerstoff zugeführt wird, und halten d% Temperatur der Flamme hinter der Dampfeinspritzzone auf einem solchen Wert, daß der durch die Dissöziatiö.' oder' `Polymerisation des Kohlenwasserstoffes 'm dein Flammenkörper ausgefallene Kohlenvvässerstf@ff vollständig verbrennen kann und so kein 'I@aüch"`''e"ckelt wird. Rauch wird nämlich erzeugt, Wann"'die'Flamme nicht genügend Wärme liefert und der Kohlenwasserstoff so nicht genügend lange einer F-ntzinduugs und VeTbrennungstemperatur ausgesetzt ist' che sdine Oxydation bewirkt. Wenn in . eine r solc,@I n Fälle tler . .Kohlenstoff aus der Flamme entwetdrhert er seine Wärme durch Strahlung sö ° s "" bell, `daß `" er unter die Entzündungstemperatur abkühlt und als schwarzer Rauch oder Ruß in Erscheinung tritt.
  • Die Zündbrenner beim erfindungsgemäßen Abgasbrenner sorgen für die Einleitung einer vollständig stabilen Verbrennung der Gase, wenn diese aus dem Brenner austreten.. Die stabile Verbrennung muß vorhanden sein, bevor der Dampf in die Flamme eingebracht wird.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind Einrichtungen vorgesehen, die einen Teil des Dampfes in Aufwärtsrichtung in den aus dem Rohr und dem Mantelrohr gebildeten Kanal eintreten lassen, um dadurch Luft in den Kanal hineinzuziehen und diese Luft mit dem Dampf zu mischen.
  • Zweckmäßigerweise wird die Mitte des Brennaufsatzes mit Dampf versorgt, der an mehreren Stellen nach außen in die brennenden Gase eingespritzt wird.
  • Vorzugsweise ist auch eine Vorrichtung zur Änderung der ausströmenden Dampfmenge gemäß den Änderungen der Menge der austretenden Abgase vorgesehen.
  • Der Brennaufsatz kann ringförmige Reihen von Austrittsöffnungen aufweisen; wobei die. Achsen der Öffnungen einer Reihe die Achsen der Öffnungen der anderen Reihe in einem bestimmten Punkt schneiden.
  • Zweckmäßigerweise ist auch eine Prallplatte zur Abschirmung jedes Zündbrenners vorgesehen.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. In. der Zeichnung zeigt Fig, 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des oberen Endteils eines Abgasbrenners gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht in größerem Maßstab, Fig. 3 einen Schnitt durch den oberen Endteil des Brenners längs der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig.4 einen vergrößerten Teilschnitt durch eine Zündvorrichtung und einen Teil des Rohres für eine Zündflamme, Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Zündrohr und die benachbarten Teile der Dampfringleitung, Fig. 6 einen teilweisen Querschnitt durch das obere Ende der Hauptbrennermündung in vergrößertem Maßstab, Fig. 7 einen vergrößerten Schnitt durch eine Zündbrennermündung und Fig. 8 eine Draufsicht. des in Fig. 7 dargestellten Zündbrenners.
  • In Fig. 1 ist bei 10 ein Abgasrohr gezeigt, das senkrecht nach oben ragt, so daß sein oberes Ende sich über die Höhe der benachbarten Gebäude u. dgl. erstreckt. Die Abgase werden in das untere Ende des Rohres 10 eingeleitet und steigen in demselben nach oben. Am oberen Ende ist ein Brennaufsatz 11 angebracht. Der Aufbau des Abgasbrenners ist im einzelnen in Fig. 2; 3 und 6 dargestellt. Er hat die Form eines ringförmigen Brennaufsatzes mit verhältnismäßig großer Mittelöffnung 12, die durch die Innenkante eines horizontalen Flansches 14 bestimmt wird. Eine kegelstumpfförmige Wand 16 geht von dem Umfang des Flansches 14 nach unten. Ein weiterer horizontaler Flansch 17 und ein zylindrischer Ansatz 18 vervollständigen den Hauptbrenner, der an dem oberen Ende des Gasrohres 10 befestigt ist. Der Brenneraufsatz 11 besteht vorzugsweise aus hitzebeständigem Metall. In der konischen Wand 16 sind zahlreiche am Umfang verteilte Ausströmöffnungen 21 vorgesehen. Eine Reihe von in gleicher Weise auf den Umfang verteilten Ausströmöffnungen 22 ist in dem horizontalen Flansch 17 vorhanden. Die Öffnungen 21 und 22 befinden sich, wie .aus Fig. 2 hervorgeht, jeweils in radialer Ausfluchtung. Die Achse jeder Öffnung 21 ist so orientiert, daß das aus ihr austretende Gas an einer Stelle X (Fig. 6) auf den Gasstrom, der aus der entsprechenden Öffnung 22 ausströmt, auftrifft. Ein solches Zusammentreffen der Gasströme findet auf dem ganzen Umfang des Brennaufsatzes 11 statt. Das durch die verhältnismäßig große Mittelöffnung 12 mit hoher Geschwindigkeit ausströmende Gas ist nach der Zündung von stetig brennendem Gas umgeben, das durch die Öffnungen 21 und 22 ausströmt, Der Hauptgasstrom bleibt infolgedessen in brennendem Zustand, trotz des Einflusses von Windstößen, die über die Brennermündung hinwegstreichen, und trotz der hohen Geschwindigkeit des entweichenden Abgases. Der breite Gasstrom durch die Mittelöffnung 12 zieht also die Flammen aus den seitlich angebrachten Öffnungen 21 und 22 in den Hauptstrom hinein. Infolgedessen wird ein überhitztes Gas, dessen Temperatur erheblich über dem Flammpunkt des Abgases liegt, in den Abgasstrom durch die Mittelöffnung gezogen. Infolgedessen findet eine dauernde und eine vollständige Verbrennung des Abgases statt, trotz etwaiger Abstrahlung von der Hauptflamme durch Windeinflüsse und trotz der ungewöhnlich hohen Geschwindigkeit der Gasströmung durch die .mittlere Öffnung 12, sogar auch wenn Regen oder ein kräftiger Wasserschwall auf die Brennermündung gerichtet wird.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird für eine sichere Zündung der Abgase nach Verlassen des Brennerrohres gesorgt. Eine Mehrzahl von Zündrohren sind rings um den Brennaufsatz 11 verteilt, um die Zündung im Falle einer Unterbrechung der Flamme aus dem Brennaufsatz aufrechtzuerhalten. Durch die Verteilung der Zündflammen auf den Umfang wird die Wiederzündung und Anfangszündung unabhängig von der Windrichtung gewährleistet. Einer der Zündbrenner ist bei 23 dargestellt und besteht aus einer verhältnismäßig langen Röhre, die sich, wie aus Fig. 1 hervorgeht, entlang dem Abgasrohr nach oben erstreckt. Der obere Endteil 24 des Zündrohres ist schräg angeordnet, so daß die Brennermündung 26 nach innen gegen den Hauptbrenner 11 gerichtet ist. Der Zündbrenner 26 ist im einzelnen in Fig. 7 und 8 dargestellt. Er ist mit einer verhältnismäßig großen mittleren Ausströmöffnung 27 versehen. Eine Reihe von auf dem Umfang verteilten Öffnungen 28 ist in der konischen Brennerwand angeordnet. Ferner ist eine gleiche Anzahl von Ausströmöffnungen 29 in derselben Wand vorhanden. Die Achsen der Öffnungen 28 sind senkrecht zur Mittelachse der Hauptöffnung 27 orientiert. Die Achsen der Öffnungen 29 sind in spitzem Winkel zur Achse der Öffnung 27 angeordnet, so daß die von den Öffnungen 28 und 29 ausströmenden Gasströme sich am Punkt Z in Fig. 7 treffen.
  • Ein Gemisch aus gasförmigem Brennstoff und Luft wird am unteren Ende des Zündrohres zugeführt. Der Hauptteil des Brennstoffes strömt durch die Mittelöffnung 27. Nach der Zündung zieht die Flamme, die sich aus dem durch die Öffnung 27 austretenden Brennstoff entwickelt, das Gas mehr oder weniger aus den Öffnungen 28 und 29 in den Hauptstrom. Es werden also überhitzte Gase mit Temperaturen über dem Flammpunkt des Brennstoffes in die Hauptflamme gezogen, wodurch die Zündung der Flamme aufrechterhalten wird.. Der Aufbau des Zündbrenners 26 beruht auf der Theorie, daß ein Gasstrom hoher Geschwindigkeit, der von stetig brennenden Gasen in genügender . Menge umgeben. ist, trotz der verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit des aus dem Brenner austretenden Brennstoffes zuverlässig brennt.
  • Das Zündrohr 23 wird mit gasförnnigem Brennstoff gespeist und ist über eine Rohrleitung 31 mit einer entsprechenden Brennstoffquelle verbunden. Das Gas strömt in eine Mischvorrichtung 32, in welcher Primärluft in Richtung des Pfeiles 33 eintritt. Ein kurzes Rohr 34 von verhältnismäßig geringem Durchmesser geht von der Mischvorrichtung 32 ab und ist mit dem Rohr 36 von, größerem Durchmesser verbunden. Das Rohr 36 besitzt einen verhältnismäßig großen Querschnitt für das Gas-Luft-Gemisch zwischen der Mischvorrichtung 32 und dem Zündbrenner 26. Dadurch wird ein Druckabfall in der Rohrleitung zwischen der Mischvorrichtung und dem Brenner vermieden, und die Mischvorrichtung 32 kann unterhalb des oberen Endes des Abgasrohres angebracht werden, wo die vom Abgasbrenner entwickelte Hitze nicht mehr zu spüren ist.
  • Zur Zündung der Brennstoffmischung in dem Zündrohr kann eine elektrisch geheizte Glühkerze 37 (Fig. 4) dienen, die mit einem Heizdraht 38 versehen ist, der über eine Leitung 35 mit einer Niederspannungsquelle verbunden ist. Die Glühkerze 37 ist in die Wand des Rohres 36 eingeschraubt und geerdet, und zwar so weit vom oberen Ende entfernt, daß die an der Mündung des Hauptgasbrenners entwickelte Wärme ihre Wirkung nicht stört. Ein anderer Vorteil der Glühkerze liegt darin, daß sie eine lange Lebensdauer hat und jederzeit zur Einleitung der Wiederzündung unter Spannung gesetzt werden kann. Die Glühkerze kann das Gas-Luft-Gemisch in etwa 10 Sekunden zünden, nachdem das Gemisch im Rohr 36 zu strömen begonnen hat. Danach setzt die Kühlwirkung des Brennstoffgemisches die Temperatur des Heizfadens38 unter die Flammtemperatur des Brenn-Stoffes herab. Die Kühlwirkung des Gemisches verlängert jedoch die Lebensdauer der Glühkerze.
  • Beim Betrieb von Abgasbrennern wird dem Gerät im allgemeinen nach dem Einschalten wenig Beachtung geschenkt. Unter normalen Umständen wird bei einem Ausfall der Zündgaslieferung die Zündflamme verlöschen, ohne daß .dies bemerkt wird. Dies stellt eine ernste Gefahr bei Abgasbrennern dar.. Bei dem erfindungsgemäßen Brenner bewirkt eine Unterbrechung der Strömung des Gas-Luft-Gemisches über die Glühkerze 37, daß der Glühdraht 38 sich auf eine hohe Temperatur aufheizt. Wenn also der Gasstrom für einige Sekunden aussetzt, gewinnt die Glühkerze 37 eine so hohe Temperatur, da.ß beim Wiedereinsetzen der Gaslieferung die Zündflamme sofort wieder gezündet wird. Dies stellt eine wesentliche Sicherheitsmaßnahme dar.
  • Um zu gewährleisten, daß die Zündflamme jederzeit in Betrieb gesetzt werden kann., ist eine weitere Vorrichtung vorgesehen. Ein Flammrohr 39 von verhältnismäßig geringem Durchmesser ist, wie aus Fig.1 und 4 hervorgeht, an das Rohr 36 angeschlossen. Es mündet oberhalb der Glühkerze in das Rohr 36 und ist so lang, daß es erst in der Nähe des Erdbodens endet. Ein Gas-Luft-Gemisch kann am unteren Ende in das Rohr 39 eingelassen und auf irgendeine Weise gezündet werden, wenn die Stromquelle für die Glühkerze 37 ausfällt. Das Gas-Luft-Gemisch im Rohr 39 kann mittels einer Platzpatrone od. dgl. gezündet werden, die im Rohr 39 abgefeuert wird, um eine Flammenfront zu erzeugen, die sich in dem unteren Teil des Rohres 39 in dem Gas-Luft-Gemisch entwickelt. Nach der Zündung bewegt sich die Flamme verhältnismäßig rasch durch das- Rohr 39 nach oben. tritt in das Rohr 36 ein und zündet das Gas-Luft-Gemisch in dem Zündrohr 36. Wie man sieht, bewirkt das enge Rohr 39 die Zündung des Gas-Luft-Gemisches im Rohr 36 in einem ziemlichen Abstand von der Verbrennungszone des Abgases. Auf diese Weise wird eine Beschädigung des Rohres 39 durch Hitzeeinwirkung vermieden und die Zündung der Zündflamme gewährleistet, unabhängig von den Windverhältnissen. Dadurch, daß das Zündgasgemisch innerhalb des Rohres 36 entzündet wird, haben äußere Einflüsse, wie Wind, Wasser u. dgl., keine Wirkung.
  • Eine Anzahl von Zündbrennern der beschriebenen Art wird zusammen mit dem Hauptbrenner verwendet. Ein weiterer Zündbrenner ist bei 41 dargestellt. Der Zündbrenner 41 besitzt ein Flammrohr 42 zur Hilfszündung des Gas-Luft-Gemisches für den Brenner 41 bei Ausfall der elektrischen Stromquelle. Die Brennermündung für das Rohr 41 entspricht derjenigen nach Fig. 7 und B. Ein anderes Ausführungsbeispiel für einen Zündbrenner ist bei 43 dargestellt. Der Zündbrenner 43 unterscheidet sich insofern von den soeben beschriebenen, als sein oberes Ende im wesentlichen geradlinig verläuft und nicht nach innen geneigt ist. Die Brennermündung ist wie bei Fig. 7 und 8 gebaut. Es ist wieder ein Flammrohr 44 zur Hilfszündung vorgesehen. Die Zündbrenner sind gleichmäßig um den Umfang des Hauptbrenners verteilt.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft die Einführung eines Rauchverzehrers, z. B. Dampf und Luft, in den Abgasstrom, der aus dem oberen Ende des Rohres 10 ausströmt. Eine Ringleitung 46 umgibt, wie aus Fig. 1 hervorgeht, den Abgasbrenner nahe seinem oberen Ende. Die Ringleitung wird über eine Rohrleitung 47 mit Dampf gespeist. Die. Rohrleitung 4'7 verläuft an dem Abgasrohr entlang und ist mit der Ringleitung 46 verbunden. Eine Anzahl Düsen 48 steht in offener Verbindung mit der Ringleitung 46. Die Düsen erstrecken sich senkrecht nach oben und enden oberhalb des Ausströmendes. des Hauptbrenners. Die Düsen 48 sind an ihren oberen Enden schräg nach innen geführt. Sie lassen den Dampf radial nach innen in die Abgasflamme strömen. Die Dampfströme reißen große Luftmengen mit, die mit dem Dampf gemischt sind. Die Dampf-Luft-Gemische bewegen sich beim Eintritt in das brennende Abgas mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit. Es wird also eine Mischung des Abgases und der rauchverzehrenden Stoffe erzeugt. Der Dampf und die Luft enthalten ausreichende Mengen von Wasserdampf, der sich mit dem glühenden freien Kohlenstoff in der Flamme verbindet und Kohlenmonoxyd und Wasserstoff bildet, die beide mit rauchfreier Flamme brennen.
  • Damit der Abgasbrenner seinen Zweck richtig erfüllt, müssen die Dampf-Luft-Ströme das Abgas, das durch die Öffnung 12 entweicht, gründlich durchdringen. Die aufwärts gerichtete Geschwindigkeit des Abgasstromes strebt danach, die Strahlen des Dampfes und die mitgerissene Luft nach dem Austritt aus den Düsen 48 nach oben umzulenken. Um zu gewährleisten, daß der Dampf und die Luft gründlich in das Abgas eindringen, sind in der Mitte des Abgasbrenners 11 Mittel vorgesehen, um den Abgasstrom von innen mit Dampf und Luft zu durchsetzen. Ein verhältnismäßig weites Rohr 51 ist konzentrisch mit der Achse des Abgasrohres 10 angeordnet, wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht. Das obere Ende des Rohres 51 schließt vorzugsweise in gleicher Höhe mit dem Flansch 14 der Brennermündung ab (Fig. 3). Das untere Ende des Rohres 51 steht unterhalb der Brennzone bei 59 in freier Verbindung mit der Atmosphäre (Fig. 1).
  • Ein Rohr 53 ist innerhalb des Rohres 51 angeordnet und wird von einer geeigneten Dampfquelle, z. B. dem Rohr 55, das auch die Ringleitung 46 speist, mit Dampf versorgt. Das Rohr 53 ist mit einer Kappe 54 abgeschlossen. In der Kappe 54 sind mehrere Ausströmöffnungen 56 vorgesehen. Diese Öffnungen sind in, einem Winkel zur Achse des. Abgasstromes angeordnet, der durch den Ringraum um das Rohr 51 fließt. Auf diese Weise treten Dampfstrahlen aus den Öffnungen 56 aus und reißen Luft aus dem ringförmigen Raum 57 mit sich. Es wird also ein Luft-Dampf-Gemisch mit Gewalt in den Abgasstrom eingeblasen, der durch den Ringraum zwischen dem Umfang des Rohres 51 und der Innenkante des Flansches 14 des Hauptbrenners strömt. Ein, rauchverzehrendes Mittel wird somit sowohl in das Innere des Gasstromes als auch in. das, Äußere eingeführt, und die Rauchbildung wird wirksam unterdrückt.
  • Ein Mantel 61 von größerem Durchmesser als das Rohr 10 umgibt das obere Ende desselben in einem gewissen Abstand, wie besonders aus Fig. 4 hervorgeht. Die Mantel 61 bildet einen ringförmigen Raum 62 zwischen sich und dem Abgasrohr 10. Die Dampfringleitung 46 kann eng benachbart zur Außenwand des Mantels 61 angebracht werden. In der Nähe der Ringleitung 46 sind mehrere auf dem Umfang verteilte Öffnungen 64 in dem Mantel 61 vorgesehen. In der Ringleitung 46 sind in radialer Ausfluchtung mit den Öffnungen 64 Ausströmöffnungen 66 vorhanden. Infolgedessen gelangen dünne Dampfstrahlen aus den Öffnungen 66 durch die Öffnungen 64 in den Ringraum 62. Diese Dampfstrahlen sind nach oben gerichtet, so daß der Dampf und die mitgerissene Luft sich im Ringraum 62 rasch nach oben bewegen. Das untere Ende 67 des Mantels 61 steht in freier Verbindung mit der Atmosphäre. Die aufsteigenden Strömungen in dem Ringraum 62 erzeugen also einen nach oben gerichteten Luftstrom, der den Abgasbrenner und den oberen Teil des Rohres 10 kühlt. Am oberen Ende des Ringraums 62 sind verschiedene Prallplatten 71 unterhalb der Zündbrenner vorgesehen. Diese Prallplatten dienen dazu, eine Störung der Abgaszündung durch die Zündflammen infolge der im Ringraum 62 aufsteigenden Luft zu verhindern. Die Prallplatten 71 lenken das Kühlmittel von den Enden der Zündbrenner weg.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in der Regelung der Dampfmenge, die der Ringleitung 46 und dem Rohr 53 zugeführt wird, gemäß der Menge des im Rohr 10 aufsteigenden Abgases. Diese Dampfregelung bewirkt auch Änderungen in der zwangsweisen Kühlung der Brennerteile. Eine Verminderung der zur Ringleitung 46 gelieferten Dampfmenge verringert die Düsenwirkung des nach oben in den Ringraum 22 strömenden Dampfes. Eine Vergrößerung der Dampfmenge erhöht das Volumen der Kühlluft. Die Kühlung der Brennerteile ändert sich also mit dem Volumen des verbrannten Abgases und damit gemäß der vom Hauptgasbrenner entwickelten Wärme. Zur Änderung des Dampfzulasses in die Leitung 47 und das Rohr 53 können irgendwelche geeignete Mittel vorgesehen sein. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Staurand 76 (Fig. 1) in dem Rohr 10 vorgesehen, so daß das darin strömende Gas Druckschwankungen bei 77 erzeugt. Das Dampfeinlaßrohr 55 ist mit einem Steuerventil 79 versehen, dessen Stellung durch die Druckschwankungen an der Stelle 77 mittels eines schematisch bei 81 dargestellten Steuermechanismus eingestellt wird. Wenn die Strömungsmenge des Abgases im Rohr 10 zunimmt, wird das Ventil 79 zunehmend geöffnet. Wenn das Volumen des durch den Staurand 76 strömenden Abgases abnimmt, wird das Ventil 79 so gestellt, daß weniger Dampf in die Röhren 47 und 53 eingelassen wird.
  • Im Betrieb entweicht das im Rohr 60 nach oben strömende Abgas durch die verhältnismäßig große Mittelöffnung 12 in der Brennermündung 11. Das Gas strömt mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit aus. Das Abgas wird durch das brennende Gas-Luft-Gemisch gezündet, das in einem der Zündbrenner 23, 41 und 43 nach oben strömt. Das durch die Öffnung 12 austretende Abgas wird unabhängig von der Richtung des über das obere Ende des Abgasschornsteins hinwegstreichenden Windes gezündet. Das durch die Öffnungen 21 und 22 entweichende Gas wird in die Hauptflamme gezogen und erzeugt hierdurch überhitzte Gase, die die Hauptflamme umgeben, trotz der hohen Geschwindigkeit des Abgases und trotz Windströmungen, die andernfalls die Flammtemperatur herabsetzen würden. Die kleinen Öffnungen 28 und 29, welche die Zündbrennermündungen umgeben, dienen ebenfalls zur Aufrechterhaltung der Zündung des Gas-Brennstoff-Gemisches, das in den Zündröhren strömt. Im Falle eines Energieausfalles können die Zündbrenner mittels der Flammrohre wieder gezündet werden. Die Ringleitung 46 und das Rohr 53 werden je nach der Menge des im Rohr 10 aufwärts strömenden Abgases mit Dampf gespeist. Die Dampfmenge, die durch die Düsen 48 und die Öffnungen 56 entweicht, ändert sich also gemäß dem Volumen des verbrannten Abgases. Ebenso ändert sich die Zwangskühlung der Brennerteile im Verhältnis zum Volumen des verbrannten Abgases und damit gemäß dem Kühlbedarf, wie er durch die Menge der erzeugten Wärme hervorgerufen wird.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann alle im Rahmen des fachmännischen Könnens liegenden Abänderungen erfahren.

Claims (12)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Abgasbrenner zur Beseitigung von brennbaren Gasen in erheblicher Höhe über dem Erdboden, der ein langes, senkrechtes Rohr aufweist, dem die Abgase am unteren Ende zugeführt werden, und bei dem der obere Teil des Rohres von einem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Mantelrohr umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der oberen Mündung des Rohres (10) des Abgasbrenners ein Brennaufsatz (11), durch den die Gase austreten, angeordnet ist, mehrere an sich bekannte Zündbrenner (23, 41, 43) zur Zündung der Abgase rings um den Brennaufsatz und im Abstand voneinander angebracht sind und an mehreren Stellen Vorrichtungen (47, 48) zum Einbringen eines Dampf-Luft-Gemisches und zum Einspritzen von Dampf in Form von verhältnismäßig kleinen, scharfen Dampfstrahlen in die brennenden Gase vorgesehen sind, wobei die Vorrichtungen zum Einspritzen von Dampf um die brennenden Gase herum angeordnet sind.
  2. 2. Abgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (46, 64, 66) zur Erzeugung einer erzwungenen Aufwärtsströmung der Kühlluft im Ringraum (62) vorgesehen sind.
  3. 3. Abgasbrenner nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Mittel (76, 79) zur Änderung des Kühlluftstromes in Abhängigkeit von Schwankungen der verbrannten Abgasmenge.
  4. 4. Abgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Druck stehender Wasserdampf in Aufwärtsrichtung in den Ringraum (62) eingeblasen wird und eine zwangläufige Strömung der Kühlluft darin erzeugt.
  5. 5. Abgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Abgasrohres (10) ein zweites Rohr (53) bis zur Mündung nach oben reicht, um Wasserdampf unter Druck von innen in die brennenden Gase einzuleiten.
  6. 6. Abgasbrenner nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (51) das zweite Rohr (53) in einem gewissen Abstand umgibt und am unteren Ende mit der Atmosphäre in Verbindung steht, um Kühlluft längs des zweiten Rohres (53) nach oben zu führen.
  7. 7. Abgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (48) vorgesehen sind, um Wasserdampf unter Druck von verschiedenen Stellen an der Peripherie der Brennermündung aus in die brennenden Gase in der Nähe des oberen Endes des Abgasrohres (10) einzuleiten. B.
  8. Abgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (76, 79) vorgesehen sind, um die Dampfmenge entsprechend dem Volumen der durch das Abgasrohr strömenden Abgase zu verändern.
  9. 9. Abgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Zündbrenner jeweils eine Prallplatte (71) vorgesehen ist, die einen Teil des Ringraums (62) abdeckt und die Kühlluft von der betreffenden Zündflamme ablenkt.
  10. 10. Abgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennermündung (11) zwei ringförmig verteilte Reihen von Ausströmöffnungen (21, 22) aufweist, wobei die Achsen der Öffnungen in der einen Reihe gegen die Achsen der Öffnungen in der anderen Reihe geneigt sind.
  11. 11. Abgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ringleitung (46) den Mantel (61) in der Nähe des oberen Endes des Abgasrohres umgibt und mit Druckwasserdampf gespeist wird und daß mehrere Düsen (48) von 309538/192 der Ringleitung getragen werden, um den Wasserdampf" über, der Brennermündung (11) radial nach innen ausströmen zu lassen.
  12. 12. Abgasbrenner nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß Öffnungen (64) im Mantel (61) vorgesehen sind, in welche Dampf von Ausströmöffnungen (66) in der Ringleitung gelangt. . In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 104573; schweizerische Patentschrift Nr. 11216.
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