DE1255840B

DE1255840B - Einrichtung zum Stabilisieren der aus einem Schornstein ausstroemenden Rauchgase

Info

Publication number: DE1255840B
Application number: DES67412A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Richard Biersack; Dr Karl-Heinz Oehlrich; Dr Karl-Rudolf Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-03-04
Filing date: 1960-03-04
Publication date: 1967-12-07

Description

Einrichtung zum Stabilisieren der aus einem Schornstein ausströmenden Rauchgase Bekanntlich mischt sich ein sogenannter »freier Strahl«, z. B. ein aus einer Blende austretender Luftstrahl, sehr schnell mit seiner Umgebung, da sich die Staudruckprofile nach der Seite ausweiten und die ursprüngliche Austrittsgeschwindigkeit nur noch in der Mitte vorhanden ist. Die immer kleiner werdende Strahlmitte mit der ursprünglichen Düsenaustrittsgeschwindigkeit, der Kern des Strahles, weist die Form eines Kegels auf und hat eine Länge vom 4- bis 4,7fachen des Strahldurchmessers.
Diese Ausweitung des freien Strahles ist für verschiedene technische Zwecke, z. B. für die aus einem Schornstein austretende Rauchgasströmung, sehr nachteilig, da man die ausgestoßenen Schmutzgasmengen nur unter hohem Kostenaufwand, insbesondere bei großen Schornsteinhöhen von z. B. über 200 m, in solche Höhen bringen kann, daß sie nicht in der unmittelbaren Umgebung des Ausstoßes wieder zu Boden sinken, sondern nach oben steigen und sich erst dort möglichst gleichmäßig in der Atmosphäre ausbreiten. Die Schornsteinhöhe und dementsprechend der Kostenaufwand werden meist so bemessen, daß der Auswurf in der Umgebung gerade noch als erträglich angesehen werden kann.
Es ist bereits versucht worden, durch feststehende Einbauten in Form von Leitblechen oder tangentialer Zuführung von Luft eine Stabilisierung des austretenden Strahles zu erreichen. Meist bewirkten diese Vorrichtungen jedoch nur ein Ausschleudern der im Rauchgas enthaltenen Teilchen, ohne eine wirksame Stabilisierung zu gewährleisten, da durch diese Anregungsmittel lediglich eine Rotationsströmung mit einem nach außen zunehmenden Geschwindigkeitsvektor erzeugt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Stabilisieren der aus einem Schornstein ausströmenden Rauchgase werden demgegenüber die Kräfte ausgenutzt, die in einer aus Potential- und Rotationswirbelströmung bestehenden Drehströmung auftreten. Die Erfindung besteht dabei darin, daß in der Wandung des Schornsteins mindestens eine tangentiale oder schräg-tangentiale Hilfsgaszuführung und unterhalb der Hilfsgaszuführung eine Vordrehdüse, bestehend aus einer feststehenden Leitschaufel und einer Ringdüse, angeordnet sind.
'Durch die radial nach innen zunehmende Umlaufgeschwindigkeit in die äußere Potentialströmung wird die Strömung stabilisiert, so daß sie sich nicht vorzeitig nach der Seite auflöst. Die Schornsteine können daher niedriger und mit geringeren Baukosten ausgeführt werden.
Zur Stabilisierung der Strömung dienen an sich bekannte Mittel, die vor dem Übergang der Strömung in einen freien Strahl angeordnet sind und der Rauchgasströmung die Form einer aus koaxialen Potential-und Rotationsströmungen bestehenden Drehströmung geben. Auf diese Weise wird, solange die Drehströmung wirksam ist, eine Vermischung des freien Strahles mit der Umgebung vermieden. Insbesondere werden die Schmutzteilchen durch die »Potentialströmung zusammengehalten und am »Auseinanderfließen« hinter der Austrittsöffnung des freien Strahles gehindert.
Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Schornsteine kann der freie Strahl bis zu einer Höhe ausgebildet werden, die einem wesentlichen Teil, gegebenenfalls sogar einem Mehrfachen der Schornsteinhöhe entspricht.
Die Anregung der Drehströmung erfolgt durch tangentiales oder schräg-tangentiales Anblasen der Rauchgasströmung mit kalter oder warmer Luft, wobei gegebenenfalls eine zusätzliche Radialkomponente auftreten kann, also durch primäre Anregung der Rauchgasströmung, und bewirkt zusätzlich eine Erhöhung des Zusammenfalles der Strömung. Vorteilhaft kann es sein, die Rotationsströmung durch im Rauchgasstrom fest angeordnete Mittel auf die gewünschte Strömungsform hin vorzubilden bzw. zu verstärken, z. B. durch feststehende Leitschaufeln (Vordrehdüse).
Die zur Stabilisierung dienenden Mittel können so ausgebildet sein, daß sie gleichzeitig zur Abscheidung der in den Rauchgasen vorhandenen Schmutzgasmengen geeignet sind; ferner können Mittel zur Ablagerung und Abführung des Abscheidegutes, z. B. Staubbunker vorgesehen sein. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in ihren wesentlichen Teilen in schematischer Darstellung.
In einem langen Schornstein 1 strömen die Rauchgase 2 zunächst einer feststehenden Leitschaufel 3 zu, die zwei oder mehr Flügel haben kann. Von dieser Leitschaufel wird die Rauchgasströmung zunächst zu der inneren Rotationsströmung angeregt. Oberhalb dieser Leitschaufeln sind tangential oder schräg-tangential im Mantel des Schornsteins 1 eine oder mehrere Düsen 4 für ein Hilfsgas angeordnet. Das einströmende Hilfsgas strömt einmal auf einer wendelförmigen Bahn in Form einer Potentialwirbelströmung 5 nach unten, um dann über der oberen Kante der Ringdüse 7 zur Achse des Schornsteins zu strömen und dort in eine nach oben aufsteigende Rotationsströmung 8 überzugehen. Ein zweiter Ast des einströmenden Hilfsgases steigt nach oben auf und bildet ebenfalls eine die innere Rotationsströmung 8 konzentrisch umschließende Potentialwirbelströmung 6 aus.
Durch die in diesen Strömungen auftretenden Kräfte wird der aus dem Schornstein austretende Rauchgasstrom stabilisiert, so daß eine Vermischung des Rauchgases mit der Umgebung erst in sehr viel größerer Höhe über dem Schornsteinaustritt 9 stattfindet. Dabei werden außerdem die im Rauchgas noch enthaltenen Schmutzteilchen durch die äußere Potentialströmung zusammengehalten.

Claims

Patentanspruch: Einrichtung zum Stabilisieren der aus einem Schornstein ausströmenden Rauchgase unter Ausnutzung der Kräfte, die in einer aus Potential- und Rotationswirbelströmung bestehenden Drehströmung auftreten, dadurch gekennzeichn e t, daß in der Wandung des Schornsteins (1) mindestens eine tangentiale oder schräg-tangentiale Hilfsgaszuführung (4) und unterhalb der Hilfsgaszuführung (4) eine Vordrehdüse, bestehend aus einer feststehenden Leitschaufel (3) und einer Ringdüse (7), angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 394,188 970, 967 973.