DE1964876A1

DE1964876A1 - Flue gas burner

Info

Publication number: DE1964876A1
Application number: DE19691964876
Authority: DE
Inventors: Reed Robert D; Zink John Smith
Original assignee: John Zink Co
Current assignee: Zinklahoma Inc
Priority date: 1969-03-20
Filing date: 1969-12-24
Publication date: 1970-11-19
Also published as: DE1964876B2; GB1290104A; FR2033693A5; US3539285A

Description

Abgasfackelbrenner.Flue gas burner.

Die Erfindung bezieht aioh auf einen Brenner zur Verbrennung von Gasen an hochgelegenen Stellen und die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Bohrelemente von Abgasfaokeln, um Dampf und Luft durch Abgase am oberen Ende der Abgasfackel hindurchzuführen, um eine Mischung des Dampfes und der Luft mit im wesentlichen allen Teilen des Abgases in der Verbrennungszone sicherzustellen und um eine im wesentlichen rauchfreie Verbrennung der Abgase durchführen zu könnenοThe invention relates aioh to a burner for the combustion of gases at high points and the invention refers in particular to drilling elements of exhaust fumes, to pass steam and air through exhaust gases at the top of the exhaust flare to produce a mixture of the steam and of the air with essentially all parts of the exhaust gas in the combustion zone, and by essentially one to be able to carry out smoke-free combustion of the exhaust gases ο

Bei der Verbrennung von Abgasen am oberen Ende einer Abgasfackel wurde, um eine rauchfreie Verbrennung zu erzielen, Dampf verwendete Eine Abgasfackel hat im wesentlichen einen zylindrischen Aufbau und es ist ein Ziel der Erfindung, einen BrennerdÜ3enaufbau zu schaffen, um ein Gemisch von Dampf und luft durch den kreisförmigen Querschnitt der · Abgasfackel hinduroh und am oberen Ende abzugeben und um da£3 Dampf-Luft-Gemisch in Mengen abzugeben, die in Beziehung zu den Mengen des Abgases stehen, die sich in den verschiedenen Abschnitten der Abgasfackel nach oben bewegen. When burning exhaust gases at the top of an exhaust flare, in order to achieve smoke-free combustion, Steam Used An exhaust flare is essentially cylindrical in construction and it is an object of the invention to to create a burner nozzle structure to allow a mixture of steam and air through the circular cross-section of the Exhaust flare hinduroh and at the upper end to give off and to give off the £ 3 vapor-air mixture in quantities that are in relation relate to the amount of exhaust gas moving up in the various sections of the exhaust flare.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Brenneraufbau zu schaffen, bei dem vollständiger die Ströraungsener-Another object of the invention is to provide a burner structure in which more completely the flow energies

Gei/R. 0098A7/0921Gei / R. 0098A7 / 0921

gie der Ströme der Rauohunterdückungainedien ausgenutzt wird, derart, daß das Gemisch von Dampf und Luft in den Abgaaatrom eintritt, um zu verhindern, daß die Abgaaatröme die Ströme der RauchunterdrüGkungamittel überwinden und um eine bessere Durchmißchung der Rauchunterdrüokungsinittel mit allen Teilen des Abgases sicherzustellen» The rivers of the Rauohunterhückungainien exploited is so that the mixture of steam and air enters the exhaust stream to prevent the exhaust stream overcome the flows of smoke suppressants and provide better penetration of smoke suppressants to ensure with all parts of the exhaust gas »

Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Ba zeigen:Further objects and features of the invention are intended in the following description with reference to the figures will be explained in the drawing. Show ba:

Mg· 1 eine Teilschnittansicht dea oberen Endabschnittea einer Abgasfackel,Mg · 1 is a partial sectional view of the upper end portions a an exhaust flare,

Pig» 2 eine Draufsicht auf den Brenner, fig„ 3 eine Sohnittansicht im größeren Maßstab, genommenPig »2 is a plan view of the burner, and Fig. 3 is a view of the other on a larger scale

längs der Linie 3-3 der Pig« 1, Mg. 4 eine vergrößerte Schnittanaicht, genommen längs deralong the line 3-3 of the Pig «1, Mg. 4 is an enlarged sectional view taken along FIG

Linie 4-4 der Mg. 2,
Fig. 5 eine Seitenansicht einer der Düsen zur Verteilung des Gemischea von Dampf und Luft in die AbgaseLine 4-4 of Mg. 2,
Fig. 5 is a side view of one of the nozzles for distributing the mixture a of steam and air into the exhaust gases

innerhalb dea Brennera,
Mg. 6 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 6-6within dea Brennera,
Fig. 6 is a sectional view taken along line 6-6

der Mg. 5 und
Mg« 7 eine Uhteransicht der in Mg. 5 dargestellten Düse, wobei ein Teil der Zuführungsleitung längs der Linie 7-7 der Fig. 5 geschnitten ist.the Mg. 5 and
Fig. 7 is a bottom plan view of the nozzle shown in Fig. 5 with a portion of the supply conduit cut along line 7-7 of Fig. 5.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasfackel, die an ihrem oberen Ende mit Brennerdüaen ausgestattet ist, welche ein Rauchunterdrüokungamittel durch die Abgase hindurch führen und zwar in der Zone, in der die Verbrennung stattfindet. Bei dem in den Figuren der Zeichnung dargeatellten Auaführungsbeispiel ist ein oberer Abschnitt der Abgaafaokel mit 10 bezeichnet und dieser Abschnitt weist eineThe invention relates to an exhaust flare which is equipped at its upper end with Brennerdüaen, which pass a smoke suppressant through the exhaust gases in the zone where the combustion takes place. In the case of the one shown in the figures of the drawing The exemplary embodiment is an upper section of the output guide denoted by 10 and this section has a

zylindrischecylindrical 009847/0921009847/0921

INSPECTEDINSPECTED

zylindrische lorm auf und hat eine kreiaförmige Öffnung 11 am öfteren Ende· Die Abgasfackel 10 kann so hergestellt sein, daß sie jede gewünschte Höhe hat, so daß die Verbrennung der Abgase an der Öffnung 11 in der gewünschten Höhe oberhalb der Umgebung erfolgen kann.cylindrical shape and has a circular opening 11 at the more frequent end · The exhaust flare 10 can be manufactured in this way be that it has any desired height so that the combustion the exhaust gases at the opening 11 at the desired height can be done above the environment.

Eine Verteilerleitung 12 kann an der Abgasfackel 10 unterhalbdes oberen Endes montiert sein und diese Verteilerleitung wird dann zugeführt. Der Dampf wird als ein Rauchunterdrückungsmittel verwendet und führt ferner den Ansaugeinriohtungen 15 Energie zu, die Luft ansaugen, welche mit dem Dampf gemischt wird. Ein Rohr 14 führt den Dampf aus der Verteilerleitung 12 ab und entläßt diesen Dampf durch eine Mündungsöffnung, um den Dampf in eine Leitung 16 abzugeben. Der Dampf, der aus der Mündungsöffnung am oberen Ende des Rohres 14 austritt, erzeugt einen Unterdruck und Luft wird in die Leitung 16 eingesaugt und mischt sich mit diesem Dampf. Eine derartige Ansaugvorrichtung 15 ist jeder der Leitungen zugeordnet, die sich zum oberen Endabschnitt der Abgasfackel hin erstrecken„ Die Leitung 16 erstreckt sich durch die Wandung der Abgasfackel 10 hindurch und nach oben entlang der Achse der Abgasfackel und endet in der Nähe des oberen Endes der Abgasfackel. Das obere Ende der Leitung 16 ist mit einer Anzahl in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Öffnungen 22 ausgestattet, wie es in 3?ig. 4 dargestellt wird. Die Achsen dieser Öffnungen 22 sind im wesentlichen in einer horizontalen Ebene angeordnet. Eine Scheibe 23 liegt über dem oberen Ende der Leitung und eine Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Ansätzen 24 hält die Scheibe 23 oberhalb des oberen Endes der Leitung I6._f so daß offene Querschnitte 26 unter der Scheibe und zwischen den Ansätzen 24 gebildet werden· Die Ansätze 24 können an die Scheibe 23 und an die Leitung 16 angeschweißt sein» Der Aufbau am oberen Ende der Leitung 16 bildet eine mittlere Auslaßvorrichtung undA manifold 12 may be mounted on the exhaust flare 10 below the top and this manifold is then fed. The steam is used as a smoke suppressant and also supplies power to the suction devices 15 that draw in air that is mixed with the steam. A pipe 14 removes the steam from the manifold 12 and releases this steam through an orifice to discharge the steam into a line 16. The steam emerging from the orifice at the upper end of the tube 14 creates a negative pressure and air is sucked into the line 16 and mixes with this steam. Such a suction device 15 is associated with each of the conduits which extend to the upper end portion of the exhaust flare. The conduit 16 extends through the wall of the exhaust flare 10 and upwards along the axis of the exhaust flare and ends in the vicinity of the upper end of the exhaust flare . The upper end of the conduit 16 is provided with a number of circumferentially spaced apart openings 22, as shown in FIG. 3. 4 is shown. The axes of these openings 22 are arranged essentially in a horizontal plane. A disk 23 overlies the upper end of the conduit and a number of circumferentially spaced apart lugs 24 hold the disk 23 above the upper end of the conduit 16. _f so that open cross-sections 26 are formed under the disc and between the lugs 24 · The lugs 24 can be welded to the disc 23 and to the conduit 16 »The structure at the upper end of the conduit 16 forms a central outlet device and

Dampfsteam 0098U/0Ö21 *-0098U / 0Ö21 * -

. .: ■ -;* ■ BAD ORIGINAL. .: ■ -; * ■ BAD ORIGINAL

Dampf und Luft, die durch die leitung 16 nach oben geführt werden, bewegen sich nach außen durch die Öffnungen 22 und ferner durch dip offenen Strömungsquerschnitte 2fi-Steam and air passed through line 16 upwards move outwards through the openings 22 and further through dip open flow cross-sections 2fi-

Ein Merkmal der Erfindung bezieht sich auf die Dampf- und luftverteiler 31, die innerhalb der Fackel 10 am oberen Ende dieser Fackel montiert sind. Diese Uampf- und luftverteiler 31 sind derart ausgelegt, daß diese ein Dämpfunterdrückun'rsmittel über den größten Abschnitt des Durchmessers der Abgasfackel 10 hinweg abgeben. Die Verteiler J1 weisen eine langgestreckte Form auf und sind mit ihren Hauptabmessungen in radialen lagern angeordnet, wie den ]?ig, 1 und 2 zu entnehmen ist. Jeder Verteiler 31 weist im wesentlichen im allgemeinen parallele und senkrechte Seitenwandungen 32 auf, wie es die IPig» 5 und 6 seinen« Endwandungen 34 schließen den Strömungsquerschnitt zwischen den Seitenwandungen 32 ab und ein Boden 33 schließt den Saum zwischen den Endwandungen und den Seitenwandungen ab βA feature of the invention relates to the steam and air manifolds 31 mounted within torch 10 at the top of that torch. These steam and air distributors 31 are designed in such a way that they act as a damping suppressor Discharge over the largest portion of the diameter of the exhaust flare 10 away. The distributors J1 have an elongated shape and are with their The main dimensions are arranged in radial bearings, as can be seen from]? Ig, 1 and 2. Each distributor 31 has essentially generally parallel and perpendicular side walls 32, as it is the IPig "5 and 6 his" End walls 34 close off the flow cross-section between the side walls 32 and a base 33 closes the seam between the end walls and the side walls from β

Eine leitung 36, die einer Ansaugvorrichtung 15 zugeordnet ist, erstreckt sich durch die Wandung der Abgasfackel 10 und in dieser Abgasfackel nach oben, wie ea in Pig« 1 dargestellt ist«, Din Leitung 36 weist einen elliptisch geformten oberen Endabschnitt 37 auf und an diesem Endabsclnitt ist die leitung mit einem der Verteiler 31 verbunden. Der abgeflachte konioche Abschnitt 37 kann an den Boden 33 in der liähe des radial äußeren Endes des Bodens angeschweißt sein und ein Dampf- und luftgemisch kann in den Verteiler 31 eingeführt weivicn. Eine langgestreckte Platte 41 (ilg. 5 und 6) wird im Abstand oberhalb der oberen Kanten der Seitenwandungen 32 getragen. Die Platte 31 erstreckt sich von einer Endwandung 34 zur anderen Endwandung. Die Platte 41 wird in ihrer lage duroh eine Anaahl von gebogenen Bügeln 42 gehalten, die im Abstand voneinander angeordnetA line 36, which is assigned to a suction device 15 is, extends through the wall of the exhaust flare 10 and in this exhaust flare upwards, as shown in Pig «1 is «, Din line 36 has an elliptically shaped upper end section 37 on and at this end section the line is connected to one of the distributors 31. The flattened conical section 37 can be attached to the bottom 33 in welded to the length of the radially outer end of the bottom and a mixture of steam and air can enter the manifold 31 introduced weivicn. An elongated plate 41 (ilg. 5 and 6) is at a distance above the upper edges of the Side walls 32 carried. The plate 31 extends from one end wall 34 to the other end wall. The plate 41 a number of curved brackets are formed in their position 42 held, which are spaced apart

sind,are,

0098A7/0921 0098A7 / 0921

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

sind, wie es Pig. 5 zeigt· Diese Bügel können an den Seitenwandungen 32 und an der Platte 41 angeschweißt sein und bilden Öffnungen 44» durch die Dampf und luft austreten können,, Die Endabschnitte der Platte 41 können von Bügeln 36 getragen werden»are like it Pig. 5 shows · These brackets can be attached to the side walls 32 and welded to the plate 41 and form openings 44 »through which steam and air escape can ,, The end portions of the plate 41 can of Hangers 36 are worn »

Es ist eine Leitung 36 für jeden Verteiler 31 vorgesehen und jede Leitung 36 führt ein Dampf- und Luftgemisoh mit hoher Geschwindigkeit in den zugeordneten Verteiler 31 am äußeren Ende und in der Uähe der Wandung der Abgasfackel 10 ein* Das Dampf- und Luftgemisch steht gegen die Platte 41 und der größte Druck_f der in jedem Verteiler 31 entwickelt wird, befindet sich in der Zone direkt oberhalb der Leitung 36« Die Gas- und Luftmengen, die duroh die Öffnungen 44 unmittelbar oberhalb der Leitung 36 ausströmen, bilden das größte Gas- und Luftvolumen und diese Gas- und Luftmengen werden in die Abgase in die Uähe der Wandung der Abgasfackel 10 eingeleitet und zwar an einer Stelle, an der der TJmfangsabschnitt der äußeren Endteile der Verteiler groß ist. Beim Strömen radial nach innen in jeden Verteiler 31 und zur Achse der Abgasfackel 10 hin wird immer weniger Dampf und Luft für ein Gemisch mit einem geringeren Volumen des Abgases zur Verfügung stehen, welches zwischen den Verteilern 31 sich nach oben bewegto Die Luft und der Dampf, die duroh die Öffnungen 44 abgegeben worüen, strömen in Richtungen, die nach oben gegenüber der horizontalen Ebene des oberen Endes der Abgasfackel 10 geneigt sind«, Die Volumina des Dampfes und der Luft, die in das Ab^jas abgegeben werden, sind in der Nähe der Wandung der Abgasfackel 10 maximal und geringere Mengen werden bei der fortschreitenden Bewegung zur Aohse der Abgasfackel 10 hin abgegeben und die Volumina verändern sich im allgemeinen proportional zum Volumen des Abgases, welches r;ioh zwischen den Verteilern 31 nach oben bewegteA line 36 is provided for each distributor 31 and each line 36 introduces a steam and air mixture at high speed into the associated distributor 31 at the outer end and in the vicinity of the wall of the flue gas flare 10 Plate 41 and the greatest pressure _{f developed} in each manifold 31 is in the zone directly above the line 36. The gas and air that flow out through the openings 44 immediately above the line 36 form the greatest gas and air Air volumes and these gas and air quantities are introduced into the exhaust gases in the vicinity of the wall of the exhaust flare 10 at a point at which the peripheral portion of the outer end parts of the manifold is large. When flowing radially inward into each distributor 31 and towards the axis of the flue gas flare 10, less and less steam and air will be available for a mixture with a smaller volume of the exhaust gas, which moves up between the distributors 31 o The air and the steam, which were discharged through the openings 44 flow in directions inclined upwardly from the horizontal plane of the upper end of the flue gas flare 10. The volumes of steam and air discharged into the exhaust gas are nearby the wall of the exhaust flare 10 maximally and smaller amounts are released during the advancing movement towards the axis of the exhaust flare 10 and the volumes change generally proportionally to the volume of the exhaust gas, which r; ioh moved upwards between the distributors 31

' Eine 009847/0921 ' A 009847/0921

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Eine Anzahl von in senkrechter Richtung angeordneten Rohren 51 erhält Dampf und Luft aus Anaaugevorrichtungen 50, die dem Verteiler 12 zugeordnet sind. Diese Rohre 51 sind an der Außenseite der Abgasfackel 10 angeordnet, wie es in den lig. 1 und 2 dargestellt ist» Die oberen Enden der Rolre 51 sind zwischen den Leitungen 36 angeordnet. Eine Scheibe 52 schließt die oberen Enden eines jeden Rohres 51 ab. Die Leitungen 51 enden oberhalb der Verteiler 31» Jede Leitung 51 weist eine öffnung 53 (Pig. 1) im Umfang auf und jede öffnung 53 erstreckt sich über etwa 90 Umfangsgrade des zugeordneten Rohres. Die Mittellinie 55 (Fig. 3) einer jeden Öffnung 53 ist derart angeordnet, daß Dampf und Luft aus dem Rohr 51 radial nach innen zwischen je zwei Verteilern 31 abgegeben v/erden« Bei einer Ausführungsform hat jede Öffnung 53 einen Öffnungabereich von etwa 3 Zoll* Die Energie der austretenden Rauchunterdrüokungsmittel wird in einem Abstand von etwa 60 Zoll von den öffnungen 53 abgegeben und es ist ein im allgemeinen horizontaler Luft- und Dampfstrom von jedem Rohr 51 für eine Strecke von etwa 15 Zoll vorhanden. Eine derartige Erstreokung des Luft- und Dampfstromes umfaßt eine ausreichende Energie, so daß die Aufwärtsbewegung des Abgases die Ströme der Rauchunterdrückungsmittel nicht überwinden, die durch die Öffnungen 53 austreten, so daß eine durchgehende Mischung des Dampf- und Luftstromes mit den Abgasen erfolgte Das Rauohunterdrüokungsmittel wird durch die gesamten Abgase hindurch verteilt, die sich durch die Abgasfackel 10 hindurch und um die Verteiler 31 zusammen mit den Leitungen 16 und 51 bewegen, um eine völlige Durohmischung der Rauohunterdrüokungainittel mit allen Teilen der Abgase im Bereich der Öffnung 11 am oberen Ende der Abgasfackel eic herzustellen»A number of tubes 51 arranged in a vertical direction receive steam and air from anaerobic digestion devices 50 which are assigned to the manifold 12. These tubes 51 are arranged on the outside of the exhaust flare 10, as shown in the lig. 1 and 2 is shown »The upper ends of the roller 51 are arranged between the lines 36. A washer 52 closes off the upper ends of each tube 51. The lines 51 end above the distributors 31. Each line 51 has an opening 53 (Pig. 1) in the circumference and each opening 53 extends over approximately 90 degrees of circumference of the associated pipe. The centerline 55 (Fig. 3) of each port 53 is positioned such that steam and air are discharged radially inwardly from tube 51 between two manifolds 31 each. In one embodiment, each port 53 has an opening area of about 3 inches The energy of the exiting smoke suppressant is dissipated about 60 inches from the openings 53 and there is a generally horizontal flow of air and steam from each tube 51 for a distance of about 15 inches. Such a diffusion of the air and steam flow comprises sufficient energy so that the upward movement of the exhaust gas does not overcome the flows of smoke suppressant exiting through the openings 53 so that a continuous mixture of the steam and air flow with the exhaust gases occurred distributed through the entire exhaust gases, which move through the exhaust gas flare 10 and around the manifolds 31 together with the lines 16 and 51, in order to achieve a complete Durohmixing of the Rauohunterdrüokungainittel with all parts of the exhaust gases in the area of the opening 11 at the upper end of the exhaust flare eic to manufacture »

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungabeiapiele erläutert und beschrieben und es oei bemerkt, daß Abänderungen vorgenommen werden können, die im Rajimen der Erfindung liegen.The invention has been illustrated with reference to specific embodiments explained and described, and it should be noted that changes may be made to those in the Rajimen of the invention.

009847/0921 Patentansprüche 009847/0921 claims

BADORIGhNALBADORIGhNAL

Claims

1. Flue gas burner for a generally vertical flue gas flare which has an opening at the upper end aiifweis-fc, through the liindurcli gas can exit, characterized by a central outlet device within the opening, which lies substantially in the axis of the flue gas, around a Mixture iron steam and air to introduce into this Abla-Svorriehtung, this depositing device having openings to discharge the steam and air mixture radially outward and through a number of elongated dividers, the length of which is generally in radial positions within the exhaust flare opening are arranged these manifolds having openings distributed longitudinally and means being provided to introduce a mixture of steam and gas into the outer end section of each elongate manifold so that a greater volume of the steam and gas mixture through the openings on the outer Exits at the end of each distributor t than emerges at the openings in the length of the inner ends of the manifold _o

2ο flue gas burner according to claim 1, characterized by a number of pipes, the upper end sections which are arranged outside of the flue gas, with each pipeline arranged between lines extending radially outwardly from adjacent elongate manifolds, and being devices are provided to supply a mixture of steam and air to each pipeline and each pipeline has an outlet opening to a steam and air mixture directed in a direction towards the axis of the flue gas.

009847/0921

BADORIGJNALBADORIGJNAL