DE2029168C3 - Im Rauchgaskanal zur Nachverbrennung von Rauchgasen angeordnete Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine im Rauchgaskanal zur Nachverbrennung von Rauchgasen angeordnete Vorlichtung, die eine konisch konvergierende Nachfcrennkammer aufweist, an die sich gegebenenfalls tin Austrittsdiffusor anschließt, sowie mit einer tangentialen Zweitluftzufuhr entgegen der Strömungstichtung der Rauchgase im Bereich des engsten Nachbrennkammerquerschnitts.

Es ist bereits bekannt, unverbrannte Restbestandteile aufweisende Rauchgase in Nachbrennkammern fnit Zusatzbrennern aufzubrennen. Hierbei wird aber nur derjenige Anteil der Rauchgase i.usgebrannt, der in unmittelbarer Nachbarschaft des Zusatzbrenners «n diesem vorbeiströmt, und auch das nur so weit, als der vom Zusatzbrenner nicht aufgebrauchte Sauerstoff für die Verbrennung der unverbrannten Restbesiandteile der Rauchgase zur Verfugung steht. Zu diesem Nachteil kommt hinzu, daß die Rauchgase beim Strömen durch Rohrleitungen »strähnig.t werden, d. h., sich entsprechend dem spezifischen Gewicht ihrer Anteile in einzelne Strömungsbahnen auftrennen, mithin also nur bestimmte »Strähnen« mit ganz spezifischer Zusammensetzung ausgebrannt werden.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits die eingangs genannte Vorrichtung bekanntgeworden, j bei der die Zweitluft an der engsten Stelle der Nachbrennkammer in diese eingesaugt wird. Bei ausreichend großem Druckgcfälle zwischem dem oberen Abzug und der unteren Öffnung der Naclibrennkammcr strömt die durch die Tangentialluiizuuihrung

ίο einströmende Luft an der Wand der Nachbrcinkammer auf spiraügen Bahnen nach unten. Durch diese Zentrifugierung der Luft und damit auch der Rauchgase entsteht in der Mitte der Nachbrennkammer ein relativer Unterdruck, so daß die an der Wand herunterströmende Luft im Bereich der unteren Öffnung ihre Sirömungsrichlung umkehrt und wieder nach oben strömt. Hierbei vermischt sie sich mit den von unten zuströmenden Rauchgasen, wodurch letztere ausgebrannt werden.

Auch diese Nachbrennkammer weist Nachteile auf, die sich in der Praxis als sehr gravierend erwiesen haben. Zum einen muß ein Mindcstdruckunterschied, der bei den in der Praxis üblichen Nachbrennkammern etwa bis 35 mm Wassersäule beträgt, zwischen dem oberen Abzug und der unteren Öffnung der konisch konvergierenden Machbrennkammer vorhanden sein, damit sich die tangential zugeführte Luft überhaupt entgegen den Rauchgasen bewegt. Bei geringerem Druckunterschied wird die durch die Tangentialluftzuführung zugeführte Luft zumindest teilweise sofort bei Austritt aus der Luftzuführung mit den Rauchgasen in Verbindung gebracht und in den Abzug abgesaugt, was dann zur Folge hat, daß die Nachverbrennung im Abzug stattfindet. Andererseits ist eine beliebige Erhöhung der Druckdifferenz, z. B. mittels eines Sauggebläses, nicht möglich, da hierdurch die Durchströmgeschwindigkeit der Rauchgase durch den Verbrennungsraum vergrößert, d. h., die zum Ausbrennen notwendige Verwcilzeit unterschritten wird. Weil darüber hinaus bei vielen Anwendungsbereichen dieser Nachbrenp.kammern, z. B. bei Abfaliv^rbrennungsanlagen, Rauchgase mit stark schwankenden unverbrannten Anteilen in zeillich stark schwankcnder Menge anfallen, ist ein zufricdensteilcr.Jer Betrieb derartiger Nachbrennkammern unter wechselnden Betriebsbedingungen hierbei nicht gewährleistet. Da sich innerhalb der konisch konvergierenden Nachbrennkammer nur im innersten Bereich ein Diuckgradient nach oben einstellt, würden die Rauchgase stark eingeschnürt, was wiederum dazu führt, daß im obersten Bereich des Verbrennungsraumes noch starke Verbrennungen auftreten, wodurch die Rauchgase mit außerordentlich hoher Tcmperatür in den Abzug eintreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mittels der hinsichtlich Menge und Zusammensetzung stark schwankende Rauchgase absolut zuverlässig und vollständig ausgebrannt werden. Dabei soll insbesondere die Austrittstemperatur der Rauchgase aus der Nachbrennkammer möglichst niedrig sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zweitluftzufuhr so erfolgt, daß die Zweitluft radial außerhalb der konisch konvergierenden Nachbrennkammer auf schraubenlinienförmigen Bahnen strömt und durch einen Ringspalt in die Nachbrennkammer eintritt.

3 4

Nach dc- ertindungsgemälien Ma'/πdime wird es luftruum und damit wiederum eine gute Durclimi- \enrucden. daß dij Zweiilun en verhältnismäßig schling mit den Rauchga^n wird durch eine als Luft-■-jxii — bei >ciikicch"er Anordnung aiso an einer zu vcr'ei!k:;mmer mit mehreren '!öffnungen ausgebildete hoch gjleg-.n-j!) Steile — nm den Rauchgase:! in Be- Vorriciuung für eine tangential Zweitluitzuführung, rüliriinc komvr.! und die Nachi-irbresmunj dadurch i durch die die Zweitluft radial nach außen r.trön'L'nd erst !rf: V.^iig itaitfintlet. Vielmehr wird enindunjs- in des: Zweilfuffaum eintritt, erreicht. gL!iiL-,ß gewährleiste!, daß die Z eitkiit bereit·; an Besonders vorteilhaft ist es. wenn sich an das Ge-

ein.r v.r. H^.Wicl: auf den Weg de. Rauchgase frühe- hause der konisch konvergierenden Nachbrennkamren -- Ki senkrechter Anordnung aiso liefer gelege- mer entgegen der Rauchgasströmu.ig ein krciszvlindnen — .Su-'.ie cintriu, wobei aber an dieser Stelle io riscbcr Tei! anschließt. Auf Grund der Läng; des nicht der Au?-tritt aus der Zweitlufizmührung \orue- kreiszviindrischen Teiles hat man es in der Hand, die sehen wird. Der Austria aus der ZweiüuftHuführung Vcrvv :ilr.eit der Zweitluft unter den Rauchgasen optiwird im Hinblick au!" die Strömungsrichtung der mal zu gestalten und die Länge der Nachbrennkam-Rauchgase hinter der Zuiritiss.elle der Zweitluft z_U mer den Gegebenheiten anzupassen, den Rauchgasen \orgesehen. damit die Zweitluft zwi- 15 Bei besonders großem Anfall von Rauchgasen sehen Ausiriit aus der Zweitluftzuführung und Zu- kann es vorteilhaft sein, wenn den Rauchgasen zutritt in den Rauchgasen eine bestimmte schrauben- sätzüch bereits vor der konisch konvergierenden förirnge Strömung erhält. Dadurch wird eine den Nachbrennkammer Zweitluft zugeführt wird. Hierzu Rauchgasen weit entgegenlaufende Strömung und wird in Strömungsrichtung der Rauchgase vor der damn eine längere Verv.eilzei: der Zweitluft unter 20 konisch konvergierenden Nachbrennkammer eine den Rauchgasen erzielt. zweite, vorzugsweise tangentiale Zweitluftzuführung

Als weiterer Vorteil ist hervorzuheben, daß die vorgesehen, die ohne weiteres von demselben Druck-Zweitluft zum Zwecke der Nachverbrennung viel gebläse wie die obere tangentiale Zweitluftzuführung besser ausgenutzt wird, da auf Grund der Strömungs- versorgt werden kann.

Verhältnisse der Zweitluft keine Möglichkeit besteht. 25 Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung erdaß die Zweitluft im Außenbereich der Nachbrenn- geben sich aus der Beschreibung eines Ausüihrungskamir.er dem Abzug zuströmt, ohne mit den Rauch- beispicles an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung gasen in Berührung gekommen zu sein. Da über den zeigt

gesamten Querschnitt der konisch konvergierenden Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine crfindungs-

Nachbrennkammer etwa gleiche Druckverhämtisse 30 gemäße Nachbrennkammer und her;-dien, was zu einer Nachverbrennung innerhalb F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie H-II in

des gesamten Querschnittes führt, können ferner Fig. 1.

auch starke Mengen- oder Zusammensetzung- Die Nachbrennkammer gemäß der Erfindung be-

schwankungen der Rauchgase lediglich durch Vcr- steht nach den Fig. 1 und 2 im wesentlichen aus mehrur.g bzw. Verringerung der zugefülirten Zweit- 35 einem kreiszylindrischen Teil, einem koaxial zu dieluftmengen aufgefangen werden, ohne daß sich die scm angeordneten, sich nach unten erweiternden. Nachverbrennungsverhältnisse grundlegend ändern. von einem Gehäuse 17 begrenzten konisch konver-

Die ringförmige, eine Erhöhung der Zweitluft!^- gierenden Teil 2, einem daran sich nach unten anschwindigkeit bewirkende Auiitrittsöffnung hat den schließenden krciszyliridrischcn Teil 20 mit einer unZweck einer möglichst innigen Vermischunc der 40 tcren öffnung 4 und aus einer Vorrichtung 3 für eine Zweitluft mit den Rauchgasen, wobei insbesondere tangentiale Zweitluftzuführung zu einem Zweitluftdie kälteren äußeren Rauchgaszonen erfaßt und in raum 18. Der Abstand des Außenmantels des kreisilen heißeren Bereich gefördert werden sollen. Die zylindrischen Teiles 20 von der Wand5 der krciszysolcherniaßen hohe Zweitluftgeschwindigkeit hat fer- lindrischcn Nachbrennkammer 1 bildet die kreisringner eine heftige Rotationsbewegung der äußeren 45 förmigc Austrittsöffnung 19; deren Spaltbreite ist Rauchpisschichten zur Folge, wodurch sich auf Wein gegenüber dem Durchmesser der kreiszylindri-Grund der Zentrifugalkraft ei: e Art Fiiterefickt ein- sehen Nachbrennkammer 1. damit der von oben herstellt. Hierbei werden größere unverbrannte Teile in abströmende Zweitluftsirom eng an der Wand 5 andie äußeren Bereiche der Nachbrennkammer geför- liegend in den Bereich unterhalb der konisch konvcrdert und fallen herunter; sie können mithin "nicht 50 gierenden Nachbrennkammer 2 einströmt. Oberhalb mehr durch den Abzug ins Freie gefördert werden. der konisch konvergierenden Nachbrennkammer 2 ist

Im übrigen ist der" vorgeschlagene Raum für die ein Abzug 7 vorgesehen, durch den die von unten zu- !ichraubep.förmigc Strömung der Zweitluft p'atzgün- geführten Rauchgase nach dem Ausbrennen abströstig um die konisch konvergierende Nachbrennkam- inen.

mer herum angeordnet. 55 Die Vorrichtung 3 für die tangentiale Zweitluftzu-

F.ine besonders gleichmäßige Luftzuführung wird führung besteht nach Fig. 2 aus einem ringförmigen dadurch erreicht, daß die LuIt an mehreren Stellen Gehäuse 9 mit radial außcnliegenden Luitaustrittstangcntial eingeführt wird un-.l oder daß die radial au- öffnungen S, die so angeordnet sind, daß die Zweitßcre Begrenzung des 2Lweitluflraums kreiszylindrisch luft in etwa gleichmäßiger Verteilung austreten ausgebildet ist. 60 kann, und zwar in tangentialer Richtung. Die Zufüh-

Der bereits erwähnte Austnttsdiffusor ist deshalb ruiigsleitung 10 kann an ein Druckgebläse angebesondcrs vorteilhaft, weil hierdurch vermieden wird, schlossen sein. Von der Zuführungsleitung 10 kann daß geringe Anteile der tangential zuaeführten — wie in Fi g. 1 angedeutet ist — eine weitere Lei-Zweitiuft von der Abzugseite her in die" konisch tung 11 abzweigen, die unterhalb der konisch konkonvergierende NachbPMinkainmer einströmen und 65 vergierenden Nachbrennkammer 2 in die kreiszylindamit zu einer zusätzlichen Verbrennung in Abzug- drische Nachbrennkammer 1 einmündet. An der Abnähe führen. Zweigstelle der Leitung 11 aus der Versorgungslei-Eine gleichmäßige Verteilung der Luft im Zweit- tung 10 ist eine Drosselklappe 12 vorgesehen, mittels

der das Verhältnis der Zeitluftmengen, die in die Zuführungsleitung 10 und die Leitung 11 einströmen sollen, verändert werden kann.

Auf der oberen öffnung 14 der konisch konvergierenden Nachbrennkammer 2 ist ein sich nach oben erweiternder Führiiiigstrichter 15 (Austrittsdifiusor) bis in Höhe de·. Abzuges 7 aufgesetzt.

Die erfindungsgemäße Nachbrennkammer 1/2 arbeitet folgendermaßen: Über die Zuführungsleitung 10 wird von einem DruckgebHise Zweitluft in das Gehäuse 9 gedrückt. Von dort bewegt sich die Zweitluft auf Grund der Tangentialfülirung auf schraubenförmigen Bahnen 16 nach unten durch den Zweitluftraum 18 und tritt dann durch die Austritlsöllnung 19 mit Strömungsrichtung nach ur.ten in die kreiszylindrischc Nachbrennkammer ein. Von unten wird in die kreiszyiindrische Nachbrennkammer 1 gemäß Pfeilen 6 Rauchgas zugeführt. Die Rauchgase und die Zweitluft mischen einander im Bereich der kreiszylindrischen Nachbrennkammer 2 unter starker Turbulenz. Hierbei werden die unverbrannlen RestbesUiüdteüc der Rauchgase ausgebrannt. In diesem Bereich treten Temperaturen von etwa 800 C auf. Dadurch, daß der Ausbrand der Rauchgase bereits in diesem unteren Bereich auf verhältnismäßig großem Querschnitt stattfindet, treten die Rauchgase mit erheblich niedrigerer Temperatur von etwa fiOO C in den Abzug 7 ein.

Bei außergewöhnlich großem Zweitluftbedarf zum Ausbrennen der Rauchgase kann über die Drosselklappe 12 von dem Druckgebläse kommende Zweitluft in die Leitung 11 gedrück; und den Rauchgasen bereits im unteren Bereich der kreiszylindrischen Nachbrennkammer 1 zugesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Im Rauchgaskanal zur Nachverbrennung von Rauchgasen angeordnete Vorrichtung, die eine konisch konvergierende Nachbrennkammer aufweist, an die sich gegebenenfalls ein Austritisdiffusor anschließt, sowie mit einer tangentialen Zweitluftzufuhr entgegen der Strömungsrichtung der Rauchgase im Bereich des engsten Nachbrennkammerquerschnitl.s. dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitluftzufuhr so erfolgt, daß die Zweitluft radial außerhalb der konisch konvergierenden Nachbrennkammer (2) auf schrauben'iinienförmigen Bahnen strömt und durcn einen Ringspalt (Austrittsöffnung 19) in die Nachbrer.nkammer (I 2) eintritt.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen die konisch konvergierende Nachbrennkammer (2) umgebenden Zweitluftraum (18) mit einer kreiszylindrischen Wand (5) als radial äußeren Begrenzung.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine als Luftverteilkammer (Gehäuse 9) mit mehreren öffnungen (8) ausgebildete Vorrichtung (3) für eine tangentiaie Zweitluftzuführung zu dem Zweitluftraum (18), durch die die Zweitluft radial nach außen strömend in den Zweitluftraum eintritt.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich an das Gehäuse (17) der konisch konvergierenden Nachbrennkammer (2) entgegen der Rauchgasströmung ein kreiszylindrischer Teil (20) anschließt.

   5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung der Rauchgase vor der konisch konvergierenden Nachbrennkainrner (2) eine zweite, vorzugsweise tangentiaie Zweitiuftziiführung (Leitung 11) vorgesehen ist.