DE19848661A1 - Thermische Nachverbrennungsanlage - Google Patents

Abstract

Eine thermische Nachbrennungsanlage zur Abluftreinigung weist ein Außengehäuse (1) und ein Innengehäuse (4) mit einem Brennraum (3), einen Brenner mit einem Brennrohr (6) zur Zufuhr eines gasförmigen Brennstoffs und einem Brennerkonus (5) auf, der axial verschiebbar ist und in eine Blende (11) am Innengehäuse (4) ragt. Der Brennerkonus (5) ist mit Öffnungen (14, 15, 16) versehen, durch die die Abluft in den Brennraum (3) eintritt. Zur Bildung eines um die Brennerachse (23) rotierenden Gasstroms (24) weisen die Öffnungen (16), die der Blende benachbart sind, nach innen ragende Abluftleitlamellen (17) auf.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische Nachverbren­ nungsanlage zur Abluftreinigung nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Derartige Nachverbrennungsanlagen werden verwendet, um Lö­ sungsmittel oder andere organische Stoffe in der Abluft zu verbrennen, beispielsweise in der Abluft von Durchlauf­ trocknungsanlagen zur Lacktrocknung von Automobilkarosserien. Wenn bei einer solchen Trocknungsanlage die Stückzahl der zu trocknenden Karosserien pro Zeiteinheit reduziert wird, kann die Abluftmenge herabgesetzt werden. Auf der anderen Seite kann ein Brenner nur bei einer bestimmten Druckdifferenz zwi­ schen der dem Konus zugeführten Abluft und dem Druck im Brennraum optimal betrieben werden, d. h., eine quantitative Verbrennung der organischen Stoffe in der Abluft zu Kohlendi­ oxid bei geringstem Brennstoffverbrauch erfolgen.

Um diese Druckdifferenz bei sich ändernden Abluftmengen ein­ zustellen, ist bei der bekannten Nachverbrennungsanlage die Trichteröffnung des Brennerkonus in einer ringförmigen Blende am Innengehäuse angeordnet und zwar so, dass ein Ringspalt zwischen Konus und Blende gebildet wird, dessen Größe durch axiales Verschieben des Konus geändert werden kann. Bei Ver­ größerung oder Verkleinerung des Ringspaltes werden jedoch die organischen Stoffe in der Abluft, die durch den Ringspalt in den Brennerraum gelangt, nicht mehr hinreichend quantita­ tiv verbrannt, so dass beispielsweise, wenn größere Abluft­ mengen anfallen und der Ringspalt vergrößert wird, um die vorgegebene Druckdifferenz wiederherzustellen, eine quantita­ tive Verbrennung der organischen Stoffe der Abluft nur durch Erhöhung der Brenngaszufuhr erreicht werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, auch bei stark schankenden Ab­ luftmengen mit minimalem Brennstoffverbrauch eine quantitati­ ve Verbrennung der organischen Stoffe in der Abluft sicherzu­ stellen.

Dies wird erfindungsgemäß mit der im Anspruch 1 gekennzeich­ neten thermischen Nachverbrennungsanlage erreicht. In den Un­ teransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der erfin­ dungsgemäßen Nachverbrennungsanlage wiedergegeben.

Mit der erfindungsgemäßen Nachverbrennungsanlage wird durch die Abluftleitlamellen an den der Blende benachbarten Öffnun­ gen in dem Brennerkonus der in den Konus eintretende Abluft­ strom in Rotation versetzt. Da diese im Brennerkonus inji­ zierte Rotation den gesamten Gasstrom im Brennraum erfaßt, wird eine optimale Vermischung der Abluft mit dem gasförmigen Brennstoff erreicht, und zwar auch der Abluft, die über den Ringspalt zwischen dem Brennerkonus und der Blende in den Brennraum eintritt. Dies hat zugleich eine Verlängerung der Verweilzeit der Abluft in dem Brennraum zur Folge, so dass im Ergebnis auch bei Änderung der Größe dieses Ringspalts in Ab­ hängigkeit von der zur reinigenden Abluftmenge stets mit mi­ nimalem Brennstoffverbrauch eine quantitative Verbrennung der organischen Stoffe in der Abluft erreicht wird. Die Lamellen führen also zu einer Verwirbelung des Gas/Luftgemisches, so dass die gesamte Abluft dem Flammenkegel zugeführt wird.

Durch den axial verschiebbaren Brennerkonus ist eine optimale Einstellung des Ringspalts zwischen Brennerkonus und Blende gewährleistet und damit eine Einstellung des optimalen Diffe­ renzdrucks zwischen dem Druck der dem Konus zugeführten Ab­ luft und dem Brennraum möglich.

Neben der Energieeinsparung (Erdgas, Preßluft) wird mit der erfindungsgemäßen Nachverbrennungsanlage ein optimaler Aus­ brand auch bei niedrigen Brennkammertemperaturen erreicht. Zudem weist die erfindungsgemäße Nachverbrennungsanlage ein hervorragendes Regelverhalten bei sich ändernder Abluftmenge auf. Da der Brennerkonus zugleich optimal gekühlt wird, tritt auch ein geringer Verschleiß auf. Dadurch können die Stand­ zeiten erhöht werden. Zugleich ist es möglich, die erfin­ dungsgemäße Nachverbrennungsanlage kürzer und damit mit ge­ ringerem Aufwand herzustellen.

Die erfindungsgemäße Anlage ist also ohne Umbauten an geän­ derte Betriebsbedingungen anpaßbar. Zugleich können durch den geringeren Brennstoffbedarf die Kosten gesenkt und der CO₂- Ausstoß reduziert werden. Es wird also insgesamt eine Verbes­ serung der Wirtschaftlichkeit bei Senkung der Umweltbelastung erreicht.

Nachstehend ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nachverbrennungsanlage anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Nachverbrennungsanlage;

Fig. 2 eine modifizierte Teilansicht des Brenners; und

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 weist die thermische Nachverbrennungsanlage in einem Außengehäuse 1 einen Wärmetauscher 2, ein Innengehäuse 4 mit einem Brennraum 3 und einen Brenner mit einem Brenner­ konus 5 an einem Brennerrohr 6 auf.

Das Brennerrohr 6, durch das ein gasförmiger Brennstoff, z. B. Erdgas, zugeführt wird, ist in einer Hülse 7 in einer Bren­ nerplatte 8 in der Stirnwand des Außengehäuses 1 axial ver­ schiebbar geführt und mit einer Abdichtung 9 abgedichtet (Fig. 2).

Der Brennerkonus 5 ist mit einer Konusaufnahme 10 am Brenn­ rohr 6 axial verstellbar befestigt. In der Stirnwand des In­ nengehäuses 4 ist eine Öffnung mit einer hülsenförmigen Blen­ de 11 vorgesehen, wodurch zwischen der Blende 11 und dem Brennerkonus 5 ein Ringspalt 12 gebildet wird.

Wenn das Brennerrohr 6 mit dem Brennerkonus 5 axial verscho­ ben und damit der Abstand l geändert wird, ändert sich die Größe des Ringspaltes 12.

In der Wand des Brennerkonus 5 sind drei Reihen a, b und c von um den Konusumfang mit gleichem Abstand verteilt angeord­ neten Öffnungen 14, 15, 16 vorgesehen. Die Größe der Öffnun­ gen 14, 15, 16 nimmt von der Blende 11 zum Brennerrohr 6 hin ab.

Während die Öffnungen 14 und 15 als zylindrische Bohrungen ausgebildet sind, sind die der Blende 11 benachbarten Öffnun­ gen 16 U-förmig und mit Abluftleitlamellen 17 versehen, die an der Öffnung des U angeordnet sind. Die Abluftleitlamellen 17 ragen mit gleichem Winkel α schräg in den Konus 5 (Fig. 3).

Die Öffnungen 16 mit den Abluftleitlamellen 17 werden vor­ zugsweise durch U-förmige Schnitte in der Konuswand und Um­ biegen der U-förmig ausgeschnittenen Abschnitte zu den Ab­ luftleitlamellen 17 gebildet.

Die zugeführte Abluft mit den zu verbrennenden Lösungsmittel­ dämpfen oder dgl. brennbaren organischen Stoffen wird gemäß dem Pfeil 19 durch eine Öffnung 20 an dem dem Brenner gegen­ überliegenden Bereich des Außengehäuses 1 zugeführt, um sich an Wärmetauscherrohren 21 zu erwärmen und dann über den Raum 22 zwischen dem Innengehäuse 4 und dem Außengehäuse 1 zu dem Brennerkonus 5 zu strömen.

Während die Abluft durch die kleinen Öffnungen 14 und 15 der Reihen a und b radial nach innen strömt, wird sie durch die Abluftleitlamellen 17 an den Öffnungen 16 so abgelenkt, dass in dem Brennraum 3 ein um die Brennerachse 23 rotierender Gasstrom 24 gebildet wird. Damit ein solcher rotierender Gasstrom gebildet wird, beträgt der Winkel α zwischen dem Ra­ dius R des Konus 5 und den Abluftleitlamellen 17 vorzugsweise zwischen 30° und 50°, insbesondere etwa 40°. Die Lamellen 17 können auch leicht gekrümmt sein.

Die heiße Reinluft mit den quantitativ zu CO₂ verbrannten or­ ganischen Stoffen wird über das Innere der Wärmetauscherrohre 21 dem Raum 25 zu und über die Öffnung 26 in dem Außengehäuse abgeführt.

Das koaxiale Rohr 27 mit der Klappe 28 dient zum Anfahren der Anlage.

Mit den Meßstellen 29 und 30 wird der Druck und damit die Druckdifferenz zwischen dem Raum 22 vor Eintritt der Abluft in dem Brennerkonus 5 bzw. im Brennraum 3 gemessen. Ferner kann gemäß Fig. 2 ein Schauglas 32 vorgesehen sein.

Claims (6)

1. Thermische Nachverbrennungsanlage zur Abluftreinigung mit einem Außengehäuse und einem Innengehäuse mit einem Brennraum, einem Brenner mit einem Brennrohr zur Zufuhr eines gasförmigen Brennstoffs und einem sich vom Brenn­ rohr zum Brennraum erweiternden Brennerkonus, dessen Ko­ nuswand zum Eintritt der zu reinigenden Abluft mit Öff­ nungen versehen ist, und der axial verschiebbar in eine ringförmige Blende am Innengehäuse ragt, dadurch gekenn­ zeichnet, dass zur Bildung eines um die Brennerachse (23) rotierenden Gasstroms (24) in dem Brennraum (3) an den der Blende (11) benachbarten Öffnungen (16) in der Konus­ wand schräg nach innen ragende Abluftleitlamellen (17) vorgesehen sind.

2. Nachverbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Öffnungen (16) mit den Abluftleitla­ mellen (17) durch U-förmige Schnitte in der Konuswand und nach innen biegen der U-förmigen ausgeschnittenen Ab­ schnitte gebildet sind.

3. Nachverbrennungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) der Abluftleitlamel­ len (17) zum Konusradius (R) 30° bis 50° beträgt.

4. Nachverbrennungsanlage nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Blende (11) entfernten Öffnungen (14, 15) in der Konuswand durch zylindrische Bohrungen gebildet sind.

5. Nachverbrennungsanlage nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Reihen (a, b, c) von um den Konusumfang angeordneten Öff­ nungen (14, 15, 16) vorgesehen sind, die Öffnungen (16) der der Blende (11) zugewandten Reihe (c) mit Abluftleit­ lamellen (17) versehen und die Öffnungen (14, 15) der üb­ rigen Reihen (a, b) als zylindrische Bohrungen ausgebil­ det sind.

6. Nachverbrennungsanlage nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Öff­ nungen (14, 15, 16) der einzelnen Reihen (a, b, c) von der Blende (11) zum Brennerrohr (6) hin abnimmt.