DE1451480C - Verbrennungseinrichtung zur Verbren nung oxydierbarer Abgasbestandteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungseinrichtung zur Verbrennung oxydierbarer Abgasbestandteile in einem Flammgasstrahl mit einem langgestreckten, eine Abgas-Brennkammer einschließenden Gehäuse, das an einem Ende mindestens einen mit Zuführungen für Brennstoff und Verbrennungsluft sowie mit einer Flammgasführung relativ großen Durchmessers ausgerüsteten Brenner aufweist und mit einem Rauchgasauslaß versehen ist, und bei der die Flammgasführung jedes Brenners von einer Einrichtung zur tangentialen Einleitung des innerhalb der Verbrennungseinrichtung rekuperativ vorgewärmten — dem einzelnen Brenner zugeordneten — Abgases in den Flammgasstrahl umgeben ist.

Eine derartige Verbrennungseinrichtung ist aus der USA.-Patentschrift 2 753 925 bekannt.

Bei der bekannten Verbrennungseinrichtung wird das Abgas in einen Flammgasstrahl eingeleitet, der bereits auf dem Wege zur Mischzone im Gleichstrom Wärme an das Abgas abgegeben hat. Die Verbrennung der brennbaren Abgasbestandteile erfolgt nach Durchmischung von Abgas und Flammgasen in einer zylindrischen Brennkammer relativ geringen Volumens, für dessen Wandung eine feuerfeste Auskleidung notwendig ist.

Aus der USA.-Patentschrift 2 742 269 ist ferner ein nach dem Gegenstromprinzip arbeitender zylindrischer Rekuperator bekannt, bei dem das zu erwärmende Gas durch einen mit einer schraubenlinienförmigen Leitvorrichtung versehenen Ringraum

ίο strömt, während das wärmeabgebende Gas durch den von der Innenwand des Ringraumes umschlossenen Raum geleitet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbrennungseinrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaf- fen. die eine innige Vermischung des Abgases mit der Randschicht des Flammgasstrahles gewährleistet und bei der für die Oxydation der brennbaren Abgasbestandteile ein geringer Aufwand an zusätzlichem Brennstoff notwendig ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die die Flammgasführung umgebende Einrichtung zur Abgaseinleitung spiralförmig ausgebildet ist, mindestens eine Austrittsöffnung aufweist und einem nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Vorwärmer zur rekuperativen Vorwärmung des Abgases durch das Rauchgas nachgeschaltet ist.

Der durch eine derartige Ausbildung erzielbare

technische Fortschritt besteht darin, daß durch die Ausnutzung der Rauchgaswärme zur Vorwärmung des Abgases eine Brennstoffersparnis erzielt wird, die Flammgase beim Zusammentreffen mit dem Abgas einen hohen Wärmeinhalt aufweisen und eine den Flammgasstrahl schraubenlinienförmig umhüllende Abgasströmung erzeugt wird. Ferner ist für die Abgas-Brennkammer eine feuerfeste Auskleidung nicht notwendig, da deren Wandung von der Flamme nicht berührt wird.

Der Vorwärmer kann als Röhrenwärmetauscher ausgebildet sein.

Weiterhin kann das Gehäuse in an sich bekannter Weise zylindrisch ausgebildet sein, wobei jedoch zwischen der Außenwand und einer koaxial dazu angeordneten Innenwand ein Ringraum vorhanden ist, der in ebenfalls an sich bekannter Weise mit einer schraubenlinienförmigen Leitvorrichtung versehen ist und als Vorwärmer für das der Einrichtung zur Abgaseinleitung zuströmende Abgas dient. Dadurch wird eine kompakte Bauweise ermöglicht.

Außerdem kann das Innenrohr der Einrichtung zur Abgaseinleitung schlitzförmige Öffnungen aufweisen.

Die Zeichnung stellt zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dar, und zwar zeigt
Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der Verbrennungseinrichtung (Ausführungsform I), F i g. 2 eine teilweise aufgebrochene Stirnansicht nach Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der Verbrennungseinrichtung (Ausführungsform II), F i g. 4 eine teilweise aufgebrochene Stirnansicht nach Linie 2-2 in F i g. 3 und

F i g. 5 eine Einzelheit der F i g. 3.
Das rechtwinklig gestaltete Gehäuse 1 der Ausführungsform I ist mit einer Außenisolierung 2, einem Abgaseinlaß 3 und einem Rauchgasauslaß 4 versehen. Bei dieser Ausführungsform schließt sich an den Abgaseinlaß 3 ein Rohrstutzen 5 an, der von dem inneren und unteren Teil des Gehäuses 1 durch

3 4

iien Rohrboden 6 abgetrennt ist. Von dem Rohr- Das langgestreckte zylindrische Gehäuse 31 der

»den 6 auf der Einströmseite zu dem Rohrboden 8 Ausführungsform II weist einen Abgaseinlaß 32 und

if der Abströmseite erstreckt sich ein Bündel von einen Rauchgasauslaß 33 auf. Zwischen der Außen-

'ärmetauscherrohren 7, durch die das ankommende wand und der koaxial dazu angeordneten Innen-

bgas zum gegenüberliegenden Innenende des Ge- 5 wand 34 befindet sich der Ringraum 35, in den der

iuses 1 in einen Einlaßraum 9 strömt, der mit der Abgaseinlaß 32 tangential einmündet. Der Ringraum

üralförmig ausgebildeten Einrichtung 10 zur Ein- 35 dient als Vorwärmer für das Abgas und weist eine

itung des Abgases in den Flammgasstrahl 17 ver- schraubenlinienförmige Leitvorrichtung 41 auf. Das

inden ist. Abgas gelangt nach Durchströmen des Ringraumes

Der Flammgasstrahl 17 wird von einem in der io 35 in den Einlaßraum 37 der spiralförmig ausgebil-

im Abgaseinlaß 3 gegenüberliegenden Stirnwand deten Einrichtung 39 zur Einleitung des Abgases

;s Gehäuses 1 in Längsrichtung angeordneten Bren- in den Flammgasstrahl. Die Einrichtung 39 weist

ir 11 erzeugt, der einen Brennstoffeinlaß 12 und ein Innenrohr 40 auf.

nen Lufteinlaß 13 aufweist. Da als Flammengestalt Der Brenner 42 ist mit einem Brennstoffeinlaß 43,

η kurzer kompakter Zylinder angestrebt wird, ist 15 einem Lufteinlaß 44 sowie einer Flammgasführung

ir Brenner 11 mit einer Flammgasführung 15 von 48 ausgerüstet und koaxial innerhalb des zur Abgas-

;lativ großer Querschnittsfläche ausgerüstet. Brennkammer 36 hin offenen Innenrohres 40 an-

Die spiralförmig ausgebildete Einrichtung 10 weist geordnet. Der Brenner 42 liefert eine kurze kom-

nen mit ihr koaxial verlaufenden Rohrstutzen 16 pakte Flamme, so daß ein Flammenbereich von gro-

ii, durch den die Flammgase zusammen mit dem 20 ßem Durchmesser statt einer gestreckten nadelför-

.bgas aus der Einrichtung 10 in die Abgasbrenn- migen Flamme erzeugt wird.

ammer 14 strömen. Das Innenrohr 40 weist am Umfang mehrere

Der Spiralfluß des unter Druck zugeführten Ab- schlitzförmige Öffnungen 45 auf, die im wesentlichen

ases durch den Durchgang 18 führt zu einer innigen über die gesamte Länge verteilt sind. Aufgebogene

'ermischung des Abgases mit der Randschicht des 25 Lippen 46 können an jeder Öffnung 45 vorgesehen

lammgasstrahles 17. sein, um die tangentiale Einleitung des Abgases aus

Durch die Länge des Strömungsweges der Gase dem Durchgang 38 in den Flammgasstrahl zu ver-

merhalb der Abgasbrennkammer 14 ergibt sich eine bessern.

usreichende Zeit für die Vollendung der Oxyda- Eine Abschlußwand 47 (F i g. 4) am Ende des onsreaktion. Im allgemeinen ist die Haltezeit in 30 Durchganges 38 gewährleistet, daß der gesamte Aber Abgas-Brennkammer 14 kurz, und zwar beträgt gasstrom durch die in Abstand liegenden Öffnungen ie weniger als etwa 0,5 bis 1,0 Sekunden, wobei 45 geht. Am Abströmende der Abgasbrennkammer ie Temperatur zwischen 510° C bei Schwerbenzin- 36 wird das Rauchgas durch den Rauchgasauslaß 33 .'ämpfen und 870° C bei Methan und etwas höheren abgeführt, der mit einem nicht dargestellten Kanal Werten bei aromatischen Kohlenwasserstoffen 35 oder Schornstein verbunden sein kann. Eine Isoliechwanken kann. Wenn ein hoher Prozentsatz an rung 49 umgibt das Gehäuse 31 zur Temperaturhalierten Stoffen vorhanden ist, die die Oxydation tung.

eeinträchtigen, werden noch höhere Temperaturen Die Einrichtung 10, 39 besitzt je nach Abgasmen-

ngewandt. ge unterschiedliche Größe. Es kann auch mehr als

Die Rauchgase strömen vom brennerseitigen Ende 40 eine Einrichtung 10, 39 mit jeweils einem Brenner 11,

ler Abgas-Brennkammer 14 um die längsgerichtete 42 vorgesehen sein.

'rallwand 19 in den Rückkehrabschnitt 20. Von der Die Verbrennungseinrichtung kann auch als Koh-Trennwand 21 mit der Öffnung 22 werden die lenmonoxydverbrennungseinrichtung, d. h. zur Herlauchgase in den längsgerichteten, als Gegenstrom- absetzung des CO-Gehaltes von Abgasströmen mit löhrenwärmetauscher 23 ausgebildeten Vorwärmer 45 hohem Kohlenmonoxydgehalt verwendet werden,
nit den Wärmetauscherrohren 7 geleitet. Dem nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Die Rauchgase verlassen den Vorwärmer durch Vorwärmer können zusätzliche Gebläse oder Venlen Rauchgasauslaß 4. tilatoren vorgeschaltet sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verbrennungseinrichtung zur Verbrennung oxydierbarer Abgasbestandteile in einem Flammgasstrahl mit einem langgestreckten, eine Abgas-Brennkammer einschließenden Gehäuse, das an einem Ende mindestens einen mit Zuführungen für Brennstoff und Verbrennungsluft sowie mit einer Flammgasführung relativ großen Durchmessers ausgerüsteten Brenner aufweist und mit einem Rauchgasauslaß versehen ist, und bei der die Flammgasführung jedes Brenners von einer Einrichtung zur tangentialen Einleitung des innerhalb der Verbrennungseinrichtung rekuperativ vorgewärmten ·— dem einzelnen Brenner zugeordneten — Abgases in den Flammgasstrahl umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Flammgasführung (15, 48) umgebende Einrichtung (10, 39) zur Abgaseinleitung spiralförmig ausgebildet ist, mindestens eine Austrittsöffnung aufweist und einem nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Vorwärmer zur rekuperativen Vorwärmung des Abgases durch das Rauchgas nachgeschaltet ist.

2. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmer als Röhrenwärmetauscher (23) ausgebildet ist.

3. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (31) in an sich bekannter Weise zylindrisch ausgebildet ist, jedoch zwischen der Außenwand und einer koaxial dazu angeordneten Innenwand (34) einen Ringraum (35) aufweist, der in ebenfalls an sich bekannter Weise mit einer schraubenlinienförmigen Leitvorrichtung (41) versehen ist und als Vorwärmer für das der Einrichtung (39) zur Abgaseinleitung zuströmende Abgas dient.

4. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (40) der Einrichtung (39) zur Abgaseinleitung schlitzförmige Öffnungen (45) aufweist.