DE1906753A1

DE1906753A1 - Vorrichtung zum Verbrennen verbrennbarer Gase

Info

Publication number: DE1906753A1
Application number: DE19691906753
Authority: DE
Inventors: Lubertus Bakker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-02-12
Filing date: 1969-02-11
Publication date: 1969-11-20
Also published as: ES363448A1; GB1257706A; NL6902183A; SE351714B; FR2001738A1; US3491707A

Description

B 50 P 100

Anmelder: Lubertue BAKKBR

Cooks Motel, Wellsville
New York, USA

Vorrichtung zum Verbrennen verbrennbarer Oase

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sun Verbrennen verbrennbarer Gase und insbesondere eine Vorrichtung zum Veraschen von Rauch mit hohen Wirkungsgrad, mit deren Hilfe Man organische Stoffe in flüchtiger oder anderer Form'enthaltend· Gase, Dämpfe und Rauch, welche durch einen Schornstein abgeblasen werden, vollständig veraschen kann, bevor die nloht verbrennbaren Abgase an die Atmosphäre abgegeben werden.

Das Veraschen von störende verbrennbare Beimengungen enthaltenden Abgasen ist ein bekannter Weg sur Beseitigung der entsprechenden Störungen, wobei aber der Wirkungsgrad der bekannten Vorrichtungen und Verfahren sehr zu wünschen übrig * läßt, weil in vielen Fällen die an die Atmosphäre abgegebenen Abgase einen erheblichen Anteil der ursprünglichen Verschmutzungen oder störende Spaltprodukte dieser störenden Stoffe aufweisen. Mit Hilfe der in den US-Patenten 1 064 477 und 1 886 760 beschriebenen Wege ist es gelungen, die Menge der unerwünschten verbrennbaren Gase zu verringern, die im unverbrannten Zustand

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«it den Abgasen bei der unvollständigen Verbrennung von Brosnstof f abgegeben wurden; die bekennten Wege haben aber das Problem nicht auch nur annähernd gelöst.

Auch die US-Patent3chrlften2965 051 und 2 936 12k beschreiben eine Möglichkeit zur vollständigeren Verbrennung sohKdliolier Abgase; die US-Patentschrift > 248 178 zeigt »ine Anordnung* mit der abermals eine Verbesserung der Verbrennung bei Abgasen und bei der Eliminierung unerwünschter Bestandteile in diesen erreicht wurde. Die bekannten Vorrichtungen erweisen sich aber als la wesentlichen unbrauchbar, wenn eine vollständige Verbrennung von Abgasen bei hoher Temperatur und in einen engen gesteuerten Verasohungsbereiah erfordern^ ist.

Luftverschmutzung (air pollution) hat viel· Urs&cheni Ismhmsondere wird sie von Abgasen in Rattahforo erzeugt, die s» B. von Trookenreinigungsunternehmen, »it Farben uagehenden nehmen und dgl. abgegeben werden, d- h. also von Anlagen, welchen Rauch mit organischen Bestandteilen abgegeben wird» Eine weitere Quelle für die zunehmende Luftverschmutzung besteht in solchen Hauch, der in For« unvollständig verbrannter Abgase von Kaminen abgegeben wird.

Bei der unvollständigen Verbrennung von Abfall und MIiIl in entsprechenden Verbrennungsanlagen geben die Kamine häufig üaiach ab. Dies tritt sowohl bei der Verbrennung von Zellulose-enthaltendem Material wie Papier auf, als auch bei der Verbrennung von nassem Material wie Haushaltsmüll. Das Problem tritt auch auf bei der Verbrennung von viel Kohlenstoff enthaltendes; lia»

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terial, ζ. B. von Autoreifen oder Kunstharzen. Die Erfindung richtet sich auf die Sdhaffuns einer Vorrichtung, welche vielfältig zur ausglichst vollständigen EliBinlerung verbrennbarer organischer Stoffe aus Abgasen eingesetzt werden kann.

Oegenstand der Erfindung ist deamaoh eine Vorrichtung sub Verbrennen verbrennbarer Gase* die von eine» Ofen oder dgl. über einen Kanin an die Atmosphäre abgegeben werden und kennzeichnet sloh durch! «Ine Luftzuführung in deä Kanin zua 2weok der Nachverbrennung der Q&s® i» denselben, wodurch eine erste Nachbrenner-Keaner gebildet ist? eine swelt« Naohbrenner-Kaawer stromab der ersten Kftohbrenner-Keaiser Bit einer den KajDin oder Abzug «it Abstand dmiu UBgebeaden Manschette, welohe eine diese zweite Kaohbrenner-Kasawr uBgebende Nftraeauetausoh-RingkajB&er bildet} eine Luftzuführung in der Manschette sowie einen Luftauslass stronauf te&Slglieh der luftzuführung Ib Kanin zur Zuführung erwürater Luft £r-_ <lie »weife® Hg@!ibs*enner-KsBBer# so dad aus der ersten NachbTOasiisr-Kaiater kosntiide» nicht rollet ändig verbrannte Oase mit I*sft gemischt werden« die durch die heißen Verbrennungegase in der zweiten Naohbranner-Kanner vorgeheizt wurde« so daS dl« das-Luft-Hisohung selbst entzündet wird« bevor sie in die Atmosphäre abgelassen wird.

Die erfindungsgeBiee Vorrichtung kann auch s. B. sur Herstellung von Holzkohle als Endprodukt verwendet werden» in welchen PalIe bekanntlich Holz durch eine langsame und gesteuerte trockene Destillation verkohlt wird« wobei die leichteren organischen Hauche sowie Teerfcestandteile abgegeben und dann in den Nachbrenner verbrannt werden. Die Vorrichtung nach der Erfindung kann auch zun Trocknen und Aufbereiten minderwertiger organischer Brennstoffe, wie z. B. Torf verwendet werden, in welchen Falle Feuchtigkeit und leichtere organische Beetandteile abgesogen und verbrannt werden.

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$AD ORIGINAL

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Weiter kann die Anordnung nach der Erfindung in erheblichen Umfange in der Erdöl- und Petroohenle zum besonders wirkungs vollen Verbrennen von Abfallgasen.verwendet werden, wee gegenwärtig mit sehr sohlechten Wirkungsgrad durch offene Flammen (Abbrennen) durchgeführt wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung. Zn dieser zeigen:

Flg. 1 in Seitenansicht mit Auabreohung&n eine Veraschung©« einrichtung mit Nachbrenner na<sh der Erfindung!

Flg. 2 eine Vorderansicht der Anordnung nach Fig. 1; und Flg. 3 perspektivisch eine weitere Auefünrungsfons In

eines im wesentlichen runden Ver*eohere mit Maehbresmetf.

Mit 10 ist ein Kessel von im wesentlichem Querschnitt bezeichnet, weloher an einest Ende eine feste A-toschlußwand 12 und am anderen Ende eine Türe 14 aufweist, die ihrerseits mit Scharnieren 15 aufgehängt 1st. Zn der TUr 14 ist eine kleinere Tür 16 vorgesehen, durch die man an das Innere des Kessele Ip herankommt, wenn dieser arbeitet. Z» oberen Bereich des Kessels we£st die feste Abschlußwand eine Abzugeöffnung 19 für die gasförmigen Verbrennungsprodukte auf. Innen ist der Kessel 10 mit einer Schicht 20 aus feuerfestem Stein isoliert; auf der Isolierung 20 liegt ein Oberzug aus gußfähigem, feuerfestem Material 22, welches Temperaturen bis zu etwa 1JT1°C aushält.

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Im Bereich des Bodens des Kessels 10 ist eine Reihe von Rohren 24 und 24 A angeordnet, welche Sohlitze oder Löoher 26 solcher OrOBe haben, daß dadurch dem Kessel 10 die für die Verbrennung der darin befindlichen Charge erforderliche Luft zugeführt werden kann. Bs werden bei der erfindungsgemäßen Anordnung 80 bis 120 % derjenigen Luftmenge zugeführt, die theoretisch zur vollständigen Verbrennung notwendig ist. Wenn z. B. Material mit höherem Kohlegehalt verbrannt wird, dann wird auch die Menge der zügefUhrtan Luft erhöht, aber mittels des Thermoelementes 30 stets auf 30 bis 120 % des etöchiometrisoh erforderlichen Wertes gehalten.

Die zur Lieferung des Sauerstoffe für die Verbrennung in den Rohren 24 und 24A ausgebildeten Offnungen 26 sind derart angeordnet, daß im Inneren des Kessele eine optimale Luftumwälzung stattfindet. Die Bohrungen oder Öffnungen 26 der äußeren Rohre 24A weisen in der in Fig. 2 angedeuteten, Weise mit einem Winkel von etwa 60° zu einem Radius in Längsrichtung der Kesselwand, um die Luft am Umfang der Kammer entlangsu- ' leiten, wodurch eine optimale Kühlung der Wände und eine so gute Luftumwälzung erreicht wird, daß flüchtige Bestandteile schnell entfernt werden, womit ein Teil der Zersetzung der Charge im Kessel ohne Flamme stattfindet.

Bin weiterer Grund für die Anordnung der Einblaslöcher 26 , in der dargestellten Winkellage bezüglich eines Radius des Kessels ist der, daß diese Anordnung eine wirkungsvolle Verbrennung der Charge im Kessel gestattet, ohne daß diese gerührt oder anders bewegt wird, wodurch die Turbulenz erhöht würde, was seinerseits wieder einen Transport der er- ι zeugten Flugasche durch den Kamin mit sich bringen würde. ■"₄ Die Löcher 26 in den mehr in der Mitte angeordneten Rohren ■' 24 blasen Luft etwa parallel zu einem Radius des Kessels in diesen ein. \

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Dieselben Rohre 24 können auch als Zuführungsleitungen für die wahlweise Einblasung eines inerten Gases Verwendung wodurch die Verbrennung im Kessel jederzeit angehalten kann» indem man ein Gas einbläst, welches nicht sur Verbrennung brauchbar ist. Auf diese Weise kann man den Verlust von etwa einem Drittel der im Kessel befindlichen Clts&rg® dadurch verhindern, daß man rechtzeitig die Oxidation h@r-ate@tzt, w&® z. B. bei der Herstellung von Holzkohle wtlnselxiSgisisert ist. Da man ohne weiteres den Kessel so ausbilden kann« da3 in d@r gezeigten Weise ein Ende - oder sogar beide Enden - vollständig

^ geöffnet werden können, 1st es nicht erforderlich, In Kess®!

™ ' erzeugte Holzkohle zu brechen, d. h. zu verkleinern, wodisroht sehr viel Holzkohlenstaub anfüllt, der wirtschaftlich ni©at verwendbar ist. ' .

Das Thermoelement 30 oben im Kessel steuert sin Ventil 32, mit dessen Hilfe die Verbrennungsluftzufuhr zum Kessel fiber die Rohre 24 und 24A regelbar ist. Auf diese Weise kann dl® Verbrennung einer Charge im Kessel durch Regelung der Luftzufuhr zu den Brennern gesteuert werden und es ist sogar möglich, die Luftzufuhr ganz zu beenden, und statt dessen eine gewiss© Menge eines inerten Gases einzublasen.

J) Die ellipsenartige Gestalt des Kessels wurde in erster Linie

gewählt, um eine größere Wärme reflektierende Fläche (Strahlung von den Wänden) zu erhalten als dann möglich wäre, wenn man dem Kessel die Übliche zylindrische Querschnittsgestalt gibt, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Außerdem erhält man durch die Wahl des elllpeenartigen Querschnitts einen Kessel, der von der Gestalt her besonders gut zum Abzug gasförmiger Verbrennungsprodukte mit minimalem Widerstand geeignet ist, wobei aber noch eine ausreichende Turbulenz zur optimalen Vermischung der Gase und zur Aufrechterhaltung im wesentlichen konstanter Verbrennungs-

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bedingungen gewährleistet 1st.

Nahe den oder am oberen Endendes Kessels und zweckmäßig in der der TUr 14 gegenüberliegenden Wand ist eine Absugsuffnung 19 ausgebildet, an welche der Kamin 32 angeschlossen ist.

Der Kamin 32 kann im wesentlichen eine bekannte und für diesem Zweck geeignete Gestalt haben; er ist für Arbeitstemperaturen bis etwa 137O°G ausgelegt. Der Kamin besteht aus einen zylindrischen Körper gleichbleibender Abmessungen und ist Bit feuerfesten Steinen oder anderen geeigneten Isoliermaterial ausgekleidet. Bei 34 wird Luf t xujb Verbrennen des über den Brenner 36 zügeführten Brennstoffes eingeleitet. Die einzuleitende Luft wird von einer Luftquelle 54 geliefert. Die unverbrannten Gase aus de» fessel IO und die eingeleitete Luft 34 werden mittels einer ZNu&temm oder Ql\i)&.*rz<t 38 gesundet, woöarch in diesem Bereich eisr *rste Nae!iter«rifisr-Kameer 40 Iu Kamin ausgebildet ist. Anst@il« <ä®r Wna- ©£er GXUhkerse kann auch eine ständig brennende Flamme oder eine asitisre geeignete Zündeinrichtung verwendet werden, um die Mischung in der ersten Nachbrenner-Kammer zu zünden.

Stromab bezüglich der ersten Naohbrenner-Kammer 40 ist eine Manschette 46 mit Abstand um den Kamin 32 herumgelegt, so daß eine ringförmige WUrmeaustauschkamaer 50 entsteht, der VTXrme von den heißen Gasen zugeführt wird, welche in axialer Richtung durch den Kamin 32 abziehen. Die Wänneaustauschkammer 30 weist ejn oberen Ende der Manschette 36 einen Lufteinlaß 32 auf und em entgegengesetzten, d. h. unteren Ende der Manschette 46 sind in der V/anaades Kamins 32 AuslaBöffnungen 60 ausgebildet, so daß Luft int Gegenstrom bezüglich der Richtung der abziehenden Rauchgase durch den Wärmetauscher fließt. Auf diese Weise tritt während des Durchlaufens der Austauschkammer 30 erhitzte Luft

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in einen Raum ein, der eine zweite Nachbrenner-Kammer 58 In Kanin 32 bildet. Oie zweite Naohbrenner-Kamner 58 ist sei thin konzentrisch innerhalb der Ringkammer 30 angeordnet.

Die Luft für die Verbrennung im Kessel 10« ins ersten Nachbrenner

40 oder ia zweiten Nachbrenner 58 kann z. B. von einer einzigen

Luftquelle 54 geliefert werden, aber jeweils einzeln durch

die Ventile^, 35 bzw. 37 gesteuert werden« Auf diese Weise kann man von einer einzigen Luftquelle Luft zu allen Verbrauchestellen leiten und von Hand bzw. automatisch In Abhängigkeit veränderlicher Bedingungen regeln. So kann s. B» das Venfcil 32 in der Zuführungsleitung 39, welche® Verbrennungsluft m den Kessel 10 liefert, vom The rmoe leimt 30 ie oberen des Kessels 10 gesteuert werden. Die Verbrennungsluft« dl® über die Leitung 33 zum ersten Nachbrenner 40 oder dest

Nachbrenner 58 geliefert wird, kann durch Ventile 35 und 37

in der Weise gesteuert werden, daß d&s Luftsufuhrverh&ltnls zwischen 1 ; 1 und 2 : 1 liegt. In nicht gezeigter Weise kann man auch automatisch arbeitende Einrichtungen sur Steuerung der Ventile 35 und 37 in der Welse verwenden, daß das Verhüllte der züge führten Luftmengen von der Verbrennung im Kamin 32 bestimmt wird, wodurch jederzeit genügend Verbrennungsluft für eine vollständige Verbrennung des brennbaren Oases im Ksmin angeliefert wird.

Im Betrieb wird das zu verbrennende Material in die Brennkammer 10 eingebracht und in der üblichen Weise entzündet. Nach Beginn der Verbrennung steigen die Abgase in der Brennkammer hoch und werden durch den Kamin 32 abgegeben. Die Verbrennung im Kessel 10 wird in engen Grenzen dadurch gesteuert, daß man die Verbrennungsluft, welche von der Quelle 54 über das Ventil 32 strömt, entsprechend regelt, und zwar derart, daß nur eine teilweise Verbrennung im Kessel 10 stattfindet und verbleibendes

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brennbares Material In gasförmigem Zustand abgezogen wird.

Die heißen Verbrennungsprodukt te gelangen In den Kanin 32 und zwar In die erste Nachbrenner-Kammer 40. Dort wird Mittels des Brenners 36 weiterer Brennstoff eingebracht und »it Luft gemischt, die über die Leitung 34 und das Ventil 35 zugeführt wird; diese Mischung läßt sich leicht mittels der zündeinrichtung 38 entzünden.

Die heißen Verbrennungsprodukte aus der Naohbrenn-Kaaner 40 gelangen dann in die zweite Nachbrenner-Kammer 58 innerhalb der Manschette 46. Während die verbrennbaren heißen Verbrennungsprodukte durch die Kameer 38 des Kamine 32 in den Bereich treten, welcher von der Manschette 46 UMgeben ist, tritt Luft zu deren Verbrennung durch den Binlaß 52 in die Kameer 50 und fließt im Q β genet rom bezüglich der duroh die KaHMr 58 fließenden Gase durch die Wärraeaustauschkaiaraer und wird demgeaäß entsprechend erwärmt.

UIe so erwärmte Luft tritt dann durch die öffnungen 60 in die zweite Nachbrenner-Kammer 58, wo die heiße Luft mit den heißen verbrennbaren Verbrennungsprodukten gemischt wird,, die aus der Nachbrenner-Kammer 40 kommen. Die sich ergebende Mischung dieser beiden Komponenten führt zur Selbstentzündung und damit zur weiteren Verbrennung innerhalb der zweiten Nachbrenner-Kammer, wodurch in den Abgasen verbliebene verbrennbare Bestandteile verbrannt werden, bis nur noch harmlose Restgase ohne organische Bestandteile zum Abgeben an die Atmosphäre verbleiben.

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Be ist auch Möglich, weitere Haohbrenner~Absohnltt9 der beschriebenen Art zusätzlich auf de» Kanin 32 anzuordnen, wenn eine noch vollständigere Verbrennung der Abgase erforderlich 1st. Weiterhin kann selbstverständlich die QrOSe der vor· schiedenen Teile entsprechend geändert werden und es können andere konstruktive änderungen vorgenotBaen werden.

Patentansprache

3AD 9il»e 4-7/0.4-27

Claims

Kemp & Korn .«λλοπγ-^

Patentanwalt« 1906753 ΚδΙπ-ündenfhal

StadtwaldflOrt·! 20-22 3 30 P 100

Tl

PATBNTANSPRf) CHE

1· iTorriotttung sun Verbrennen verbrennbarer Oase, dl· von -AAfiem Ofen oder dgl. Über einen Kaain an die Atmosphäre abgegeben werden« gekennzeichnet durch eine Luftzunthnmg (34) in den Kamin zu» Zweck der Nachverbrennung der Oase in denselben« wodurch eine «rate Naehbrenner«Kaaner (Ko) gebildet ist; eine »weite Haohbrenner-KasBsr (58) stromab der ersten Haohbrensier-Ksaasr »it einer den Kaain oder Abzug Kit Abstand dazu umgebenden Hansehette (46)» welche eine diese zweite Naohbrenner-Xamner wgebeirfge ffixneauetaueoh-Ringkasaer bildet; eine Luft£uflS!i?yiis (5S) te der Meiwohett« (46) sowie einen Lu ft aus laß strcrasnf besllglieti 5«?·= lAif&stsltitirung 1» Kaain zur ZufUhning erwärmte? 1:."" M atm ^mlt^ Maslibs^iüier-KaaBer» so daS aus der ersten IXe^W^iwmm^v^Ksmmr (4&) koffiMende₉ Siioht vollstHndig verbrannte Gase Bit ts&ft gemischt mvumi, die durch die heißen Verbi'snnungsgase in der zweiten Nachbrenner-Kam»r vorgeheizt marde, so daS die Oas^Ltift-Hisohung selbst entzündet wird, bevor sie in die Atmosphäre abgelassen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch g e k e η η zeichnet -, das die erste Naohbrenner-Kamer (40) eine Bi'ennstoffzufuhr (J6) in den Kamin (52) sowie eine Zündvorrichtung zum Entzünden des Gases und der zugeführten Luft sowie Brennstoffes In dieser Brennkammer aufweist.

3. Vorrichtung naoh Anspruch 1 oder 2, gekenn zeichnet durch Steuereinrichtungen {35$ 7t) in den Luftzufulirleitungen (?5) zu der ersten und der zweiten Brennkasireer (40 bzw. HB).

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 2# dadurch gekennzeichnet , daß der die erste und die zweite Nachbrenner-Kammer aufnehmende Kanin ein einziges» durchgehendes Rohr aufweist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Luft den Ringrau» innerhalb der Manschette (46) im Verhältnis zu den zu verbrennenden Gasen in Gegenstron durchfließt.

6. Vorrichtung nach einen oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Nachbrenner-Kanner (58) eine Fortsetzung der ersten Kachbrenner~Kammer (40) ist und in wesentlichen denselben freien Querschnitt aufweist.

7. Vorrichtung nach einen oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß öle Quelle der brennbaren Oase in einen Gehäuse (10) angeordnet ist, welches zur Erzielung naxinaler Umwälzung der darin erzeugten Gase von im wesentlichen länglichen Querschnitt ist.

£. Vorrichtung nach Anspruoh 7$ dadurch gekennzeichnet , daß das die Quelle für die zu verbrennenden Case darstellende Gehäuse einen im wesentlichen ellipsenartigen querschnitt hat. (Pig. 2)

?".. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Luft= oder Sauerstoff-Zufuhreinrichtungen sich in Längsrlohtung entlang des Bodens cles GehKuses (10) erstrecken.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch g β k β η η zeichnet , daß zur Zufuhr von Luft oder Sauerstoff am Boden des Gehäuses Rohre (24, 24A) angeordnet sind» welche derart seitlich v/eisende Offnungen aufweisen» daß austretende Luft entlang der Unifangswand des Gehäuses gerichtet wird ο

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