DE2120022C3 - Verbrennungseinrichtung mit einer Be handlungszone zur thermischen Behandlung von Gegenstanden - Google Patents

Description

vermieden wird. Ein Verbrennungsofen dieser Art Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung

soll es ermöglichen, die in einem Trockenofen oder werden die der Gasströmung zugemischten wieoeri„ einer ähnlichen Behandlungszone zum thermi- umlaufenden heißen Abgase durch einen nngtormischen Behandeln von Gegenständer, beispielsweise gen Kanal zurückgeführt, der mit der Aubenwana zum Trocknen des Überzuges auf einem die Be- 5 der Verbrennungszone in indirekter Warmeaushandlungszone durchlaufenden Draht, entstehenden tauschbeziehung steht, so daß in dem System eine brennbaren Bestandteile einer die Gegenstände auf- maximale Wärmemenge zurückgehalten wird, vorheizenden Gasströmung aus dieser wieder zu ent- teilhafterweise ist stromabwärts von der verore.-fernen bevor sie als Abgas in die Atmosphäre wie- nungszone ein Wärmetauscher vorgesehen oer deTabgeführt wird. " _l0 Frischluft durch indirekten Wärmeaustausch mit

Diese Aufgabe wird bei den eingang genannten den die Verbrennungszone verlassenden riemen λ Anordnungen dadurch gelöst, daß am'Eingang der gasen erwärmt. Die erwärmte Frischluft zusammen Verbrennungszone ein Brenner und an deren ~Äus- mit einem Teil der Abgase und gegebenentaiis einem aari2 der Eingang der in der Wärmetauscherzone Teil der unverbrannten Gasströmung wird aannaw vorgewärmten Frischluft angeordnet ist. und daß am i₅ Behandlungszone zugeführt, aus der die uassuu-Aus°ang der Verbrennungszone der Eingang einer mung abgezogen worden ist. -ITe

von lter letzteren getrennten Behandlungszone ange- In einfachster Ausführung kann ein einzelnes uc-

schlossen ist, der vorgewärmte Frischluft und ein blase verwendet werden, um die Gasströmung au drif-r Teilstrom der Abgase zuführbar ist und deren der Behandlungszone abzuziehen und in aie ver Ausgang unter Zwischenscha'ten eines Gebläses mit ₃₀ brennungszone einzuführen sowie eine Mromung demVineani» der Verbrennungszone verbunden ist. durch den Rückführkanal zu erzeugen. Gegebenen-

Yortefhafterweise ist dabei das andere Ende der falls können zusätzliche Gebläse verwendet werden. Vei brennungszone über einen Nebenschlußkanal um die Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen zur Wiederzuführung eines Teiles der Gasströmung Kanälen zu beeinflussen. M_phPn

7u d-r Behandlungszone unmittelbar mit dieser ver- _a5 Gemäß einer Weiterentwicklung kann em Neb nh" _d,_n schlußkanal vorgesehen sein, der gegebenenfalls um

.-_s'ist eünstig, wenn der Rückführkanal und die den Rückführkanal herum verläuft und mit diesem Verbrennungszone und gegebenenfalls der Neben- in Wärmeaustauschbeziehung steht derart da» zum schlußkanal und der Rückführkanal miteinander in Ofen oder zur B^^^^^^^/lb^schruß Wanneaustanschverbindung stehen. 30 strömung zurückgeführt wird. D.ese Nebensch uß

Nh einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gestattet die Einführung «nes-™*«*™»^™es _isl an dem einen Ende der Verbrennungszone ein der Gasströmung in die ^Verb«^nnu"f ™"5; "™ ^_ne Wärmetauscher angeordnet, der einerseits mit einem für eine ungefähr SOprozen >8^wandung eine Frischlufteinlaß und andererseits zum Zumischen Verweilzeit von etwa 0,1 b,sO. Sekunden zu oe vor, erwärmter Frischluft zu der Gasströmung mit ₃₅ wirken. Eine Verlängerung des Kanales vorder der Behandlungszone verbunden ist. Verbrennungszone gestattet e.ne eroßere Verweil

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung zeit von um-efähr 0,5 bis u.

Heizwert ohne übermäßigen Temperaturanstieg in hierdurch ein zu ^ster\« {^β™Ρ"^8ΐϋΓ^™?_{ηίη wird} der Verbrermungszone zu entzünden. Wegen des er- 45 brennungszone ™^d"^zier* ™"L vermieden forderlichen Metallgehäuses der Verbrennungszone strömung in der ^Verb^""^U"^gS^_r ⁿV^_n ^d _gsind in kann es beispielsweise unerwünscht sein, eine Tem- Zwei Ausführung,.tosp. ^ΛνΛ^ »

peratur von mehr als 730 bis 760 C zu erreichen. der nachfolgenden Beschre bang und im .^ Die vorliegende Konstruktion ergibt eine Rez.rku- hang mit der Zeichnung, erlaubt. In der Zncnnung lation der heißen Abgase von dem Auslaß der Ver- 50 zeigt „._hi._matische SchnittdarstelLung einer

brennungszone in deren Einlaß, wo sie sich mit der F ig 1 eine ^™^fjt^a™Erfindung

cingefühf.en Gasströmung vermischen. Da die Gas- ersten A_f^JÄiÜfXn_g einer strömung eine verhältnismäßig niedrige Temperatur Mg. - eine scneγπλιι_ Erfindung,

von ungefähr 260 C aufweist, ist ein Brenner vor- zweiten Ausfuhrungsform gmaß der brtndg gesehen" um diese anzuwärmen. Sofern nicht sehr ₅₅ Fig. 3 "^^^^ (Z aulgasen in viel Brennstoff aufgewendet wird, ist es schwierig. System zur hintuhrunt

die Verbrennung anlaufen zu lassen. Auch wenn eine den ^v.^erbrennu _f ⁿ^^tei'· . . _{h Fi x ist e}ine

Vowärmung durchgeführt wird, um eine Oxydation In dem ^^^^^X _die eine

/u erzielen, ergibt sich am Auslaß der Einheit eine thermische Ve.br.nnungsan age J^; ¹^ _ß h f fäh 730 C Durch 6o V^nnungszone hat J ^^'^

/u erzielen, ergibt sich am Auslaß der Einheit eine thermische g

Temperaturerhöhung auf ungefähr 730 C Durch 6o V^nnungszone hat J ^^^ _hat i Til d dlufcndcn uas gehaust 2 ^t^ui ist. f bil

Temperaturerhöhung auf ungefähr 730 C D ^ J ^^^ _hat

Zumischen eines Teiles der wicderumlaufcndcn uas- gehaust 2 ^t^ui ist. PraHpfatte 4 ecbil-

strömung von einer Temperatur von ungefähr 730 C eine Ein aßof nunp 3dm ^ ^¹^ _cincn

/u der Gasströmung von ungefähr 260 C ergibt sich cmc WarmeUu.se^nc 8 gts^haffu^ J

dann eine Mischung von ungefähr 570 C. die eine über emen ^«giVSL Abgas-

Entzündung der brennbaren Bestandteile aer Gas- 65 det ,st und " ^usU. ^,1 _Gasrilhrcn 7 wird

strömung ermöglicht. Innerhalb der Verbrennungs- schacht 6 verbunden ist. υ^urtn , _{f ip|aB 9 hal}

zone besteht dann eine geringe Temneraturdifierenz, ^™™_{™"^™_m ^ f Äf.strom in das

wodurch ein besserer Wirkungsgrad erzielt wird. eine Ventilkiappe ιυ, u»

System zu steuern. Vor der Einlaßöffnung 3 ist ein Mischteil 11 als Eingang in Kommunikation mit einem Gebläse 12 vorgesehen, dem eine Gasströmung aus einem Leitungsrohr 13 und Frischluft über ein Leitungsrohr 14 zugeführt wird. Durch eine Ventilklappe 15 wird die in das System an dieser Stelle eingeführte Frischluftmenge gesteuert.

In Fig. 1 ist ferner schematisch ein kleiner Trockenofen als Behandlungszone 16 dargestellt, die durch ein Anbaugeh'äuse 17 umgeben ist, welches beschichtete Drähte oder andere ummantelte Gegenstände aufnehmen kann, die durch die Behandlungszone hindurchbewegt werden. Durch einen Auslaß 18 fließt die Gasströmung zu einem Leitungsrohr 13 und von dort über das Gebläse 12 in den Mischteil 11 und um einen Brenner 19 herum in den thermischen Verbrennungsteil der Baueinheit, d. h. in der Verbrennungpzone 1. Der Brenner 19 wird über eine Leitung 20 und ein Steuerventil 21 mit Brennstoff versorgt.

Am Stromabwärtsende der Verbrennungszone 1 ist in der Seitenwand eine Heißgasöffnung als Ausgang 22 vorgesehen, die mit einem Rückführkanal 23 und ferner mit einem Umlaufkanal 24 verbunden ist, der in die Behandlungszone 16 einmündet. Der Umlaufkanal 24 ist in offener Kommunikation mit der Wärmetauscherzone 8, so daß nun ein Gasstromgemisch aus Verbrennungsprodukten und vorgewärmter Luft in die Behandlungszone eingeführt wird.

Mit der Verbrennungszone 1 bzw. mit dem Mischteil 11 ist ein Nebenschlußkanal 25 verbunden, so daß ein Teil der Gasströmung vom Gebläse 12 die Verbrennungszone umgehen und unmittelbar zurück zur Behandlungszone 16 unter Zumischung von vorgewärmter Frischluft und heißen, aus dem Auslaß 18 kommenden Verbrennungsgasen strömen kann. Der Nebenschlußkanal 25 gestattet eine gesteuerte Verbrennupg, wobei nur ein vorbestimmter Teil der gesamten Gasströmung als Reststrom durch einen Abgasschacht 6 abgegeben wird.

Ferner kann der Temperaturanstieg in der Verbrennungszone gesteuert werden, wobei sich ein Abgleich der verschiedenen Gasströme, insbesondere in bezug auf Menge und Temperatur für die Wiedereinführung in die Behandlungszone ergibt. Eine Ventilklappe 25' kann dabei zur Steuerung der Ströme verwendet werden.

F i g. 2 zeigt eine weitee Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, bei der die Rückführ- und Nebenschlußkanäle um eine innere Verbrennungszone herum vorgesehen sind. Eine innere Verbrennungszone 26 ist durch ein Innengehäuse 27 definiert, das eine Gaseinlaßöffnung 28 und einen offenen, in eine Gasrohranordnung 29 und einen mit dem Abgasschacht 31 verbundenen Auslaßteil 30 einmündenden Auslaß hat. Ferner ist eine Abgasleitung 32 mit einem Gebläse 33 verbunden, die in einen Einlaßteil 34 und eine Mischzone 35 als Eingang zu der Verbrennungszone 26 führenden Gaseinlaßöffnung 28 mündet. Innerhalb der Mischzone 35 ist ein Brenner 36 vorgesehen, welcher eine gesteuerte Erwärmung für die Gasströmung bewirkt, die in die Verbrennungszone 26 einmündet, wodurch eine Entzündung der Gasströmung sichergestellt wird. Der Brenner 36 erhält über eine Leitung 37 und ein Ventil 38 Brennstoff.

Konzentrisch um das Innengehäuse 27 ist zur Bildung eines Rückführkanals 40 ein Zwischengehäuse 39 vorgesehen. Vom Auslaßende der Verbrennungszone 26 kommende Heißgase fließen durch eine regulierbare Zone 41 am Ausgang in den Rückführkanal 40 und werden von dem letzteren der Mischzone 35 und der Gaseinlaßöffnung 28 unter entsprechender Ablenkung zugeführt, wodurch die vom Gebläse 33 kommende, mit brennbaren Bestandteilen versehene Gasströmung mit Abgasen vermischt wird. Durch den Wiederumlauf von Heißgasen ergibt sich ein Gasstromgemisch von höherer Temperatur, so daß dementsprechend der Temperaturanstieg aufder ganzen Länge der Verbrennungszone 26 reduziert wird. Wenn beispielsweise die Temperatur der Gasströmung 260° C ist, also unterhalb der Entzündungstemperatur liegt, ergibt die Zumischung von ausströmenden Heißgasen mit der Gasströmung eine Temperatur von ungefähr 570° C, so daß nun eine Entzündung eintreten kam und

ao der Temperaturanstieg in der Verbrennungszone lediglich 160⁰C ist und eine maximale Verbrennungszonentemperatur von ungefähr 730° C entsteht.

In das Stromabwärtsende der thermischen Veras brennungsanlage, d. h. der Verbrennungszone 26, ist eine Wärmetauscherzone 44 eingebaut. Über eine Einlaßleitung 42 und eine Ventilklappe 43 tritt Frischluft in diese ein. Es ergibt sich ein indirekter Wärmeaustausch zwischen Frischluft und Verbrennungsgas in der Gasrohranordnung 29. Damit kann ein vorgewärmter Frischluftstrom dem Heißgasstrom zugemischt werden, der in den Umlaufkanal 45 einmündet, wobei dann das Gasgemisch über den Auslaß 46 einer nicht dargestellten Behandlungszone und weiter über die Leitung 32 der Verbrennungszone 26 zugeführt wird.

Um das Innengehäuse 27 und das Zwischengehäuse 39 herum ist zur Bildung eines Nebenschlußkanals 48 ein Außengehäuse 47 angeordnet.

Eine Einlaßöffnung 49 kommuniziert mit dem Gebläseeinlaßteil 34 und über den Nebenschlußkanal 48 mit einem stromabwärts gelegenen Teil, und zwar in offener Kommunikation mit dem Umlaufkanal 45, so daß nur ein Teil der Gasströmung die Verbrennungszone 26 vollständig umgehen kann und in die Behandlungszone unter Zumischung mit mindestens einem Teil der sich ergebenden Verbrennungsgasc und gesteuerten Mengen von vorgewärmter Luft wieder in Umlauf gebracht wird.

Es- können verschiedene Arten von Steuermitteln oder Ventilen verwendet werden. In der Zeichnung sind in der Zone 41 am Ausgang bcwegl^:che Verttilklappen 50 angebracht, durch welche die Heißgasmenge reguliert wird, die in den Rückführkanal 4C eingeleitet oder aus dem Verbrennungsteil in die Behandlungszone eingeleitet wird. Eine Ventilklappe 51 steuert die Gasmenge, die über den Nebenschlußkanal 48 unmittelbar zu der Behandlungszone in Umlauf gebracht wird. Es kann erwünscht sein lediglich einen kleinen Teil der Gasströmung in die Verbrennungszone 26 einzuführen und ferner einer verhältnismäßig kleinen Teil der sich ergebender heißen Verbrennungsgase dem Abgasschacht 31 zu zuführen.

Die Anordnung nach F i g. 2 bewirkt ähnlich wit diejenige nach Fig. 1 eine verlängerte Vcrweilzei' in der Verbrennungszone. Von der Verbrennungszone 26 kommende Heißgase strömen durch eint

Rohranordnung 29 zum Auslaßteil 30, der mit dem Abgasschacht verbunden ist, so daß für die thermische Umwandlung von mitgeführten Bestandteilen zur Reduzierung der Luftverschmutzung eine ausreichende Zeit vorgesehen ist. In der Anordnung nach Fig. 2 können innerhalb des Auslaßteils 30 oder vor der Gasrohranordnung 29 weiterhin andere Steuerventil mittel eingebaut sein, um so den Gasstrom in engeren Grenzen zu steuern.

Die vorliegende thermische Verbrennungsanlage ist nicht auf irgendwelche vorbestimmte Gasstrommengen in den verschiedenen Kanälen und im zentralen Verbrennungsteil beschränkt. Der volumetrische Gaüstrom durch die Verbrennungszone kann im wesentlichen gleich dem Strom durch den Nebenschlußkanal 48 sein oder auch größer oder geringer. Im allen Fällen ist es günstig, eine beträchtliche Menge von heißen, von der Verbrennungszone 26 kommenden Verbrennungsgasen über den Rückführkanal 40 dem Verbrennungseinlaß wieder zuzuführen, um so eine höhere Einlaßtemperatur in dieser Zone zu erzeugen, wodurch die Verbrennung aufrechterhalten wird und der Temperaturanstieg in

ao der Anlage begrenzt wird. Veränderungen können ferner in dem Wärmetauscherteil oder in der positionierung von bestimmten Gaskanalen gemacht werden, da die Zeichnung lediglich die Erfindung schematisch darstellt. In einer bevorzugten„Ausfuhrungsform wird jedoch zwischen dem Ruckfuhrkanal 40 und der Verbrennungszone 26 und ferner zwischen dem Rückführkanal 40 und dem Nebenschlußkanal 48 ein Wärmeaustausch durchgeführt.

Fig 2 und 3 zeigen eine Abwandlung der Ausführungsform der Verbrennungszone innerhalb des Gehäuses. Das Innengehäuse 27 hat eine Vielzahl von im Abstand angeordneten, im Winkel vorgesehenen Gaseinlässen 52, durch die kleine Anteile des vom Rückführkanal 40 kommenden Gasstromes an im Abstand angeordneten Punkten der ^Verl^ⁿ" nungszone 26 zugeführt werden. Hierdurch wird der Temperaturanstieg in der Verbrennungszone reduziert. Die Gaseinlässe 52 sind nur schematisch dargestellt und können in bezug auf ihre Anzahl und ihre Winkelanordnung zur Wand der Verbrennungszone den Verhältnissen entsprechend abgewandelt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

3C9 638/«

Claims (9)

1 2 sehen — ringförmig um die Verbrjnnungszone Patentansprüche: (26) angeordnet ist. 10. Verbrennungseinrichtung nach An-

1. Verbrennungseinrichtung mit einer Behänd- sprucb 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Nelungszone zur thermischen Behandlung von Ge- 5 beuschlußkanal (48) — im Querschnitt gesehen genständen, in der dabei brennbare Stoffe ent- — ringförmig um den Rückführkanal (40) angestehen und mit einer nachgeschalteten Verbren- ordnet ist.

nungszone, deren Eingang brennbare Stoffe und 11. Verbrennungseinrichtung nach An-

durch einen ersten Teilstrom der Abgase in sprach 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß

einem Wärmetauscher vorgewärmte Frischluft io in dem Nebenschlußkanal (48) Strömungs-Ein-

zuführbar ist, und mit einer Nebenschlußieitung, Stellglieder (51) vorgesehen sind, mit denen die

mit deren Hilfe ein zweiter Teilstrom der Ab- Strömung zu der Verbrennungszone (26) bzw. zu

gase dem Eingang der Verbrennungskammer zu- dem Nebenschlußkanal (48) einstellbar ist

führbar ist, dadurch gekennzeichnet, 12. Verbrennungseinrichtung nach einem der

daß am Eingang (11, 35) der Verbrennungs- 15 Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,

zone (1, 26) ein Brenner (19, 36) nnd an deren daß der Gasströmung vor der Zuführung zu der

Ausgang (22, 41) der Eingang der in der Wärme- Verbrennungszone (1, 26) eine vorbestimmte

tauscherzone (8, 44) vorgewärmten Frischluft Menge an Frischluft zumischbar ist.
angeordnet ist und daß am Ausgang (22, 41) der
Verbrennungszone (1, 26) der Eingang einer von 20

der letzteren getrennten Behandlungszone (16,

46) an^L'schioisen ist, der vorgewärmte Frischluft

und ein dritter Teilstrom der Abgase zuführbar

ist und deren Ausgang unter Zwischenschalten Die Erfindung betrifft eine Verbrennungseinrich-

eines Gebläses (12, 33) mit dem Eingang (11.35) 35 ^tu"g mit einer Behandlungszone zur thermischen

der Verbrennungszone (1, 26) verbunden ist Behandlung von Gegenständen, in der dabei brenn-

2. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1. bare Stoffe entstehen und mit einer nachgeschalteten dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungs- Verbrennungszone, deren Eingang brennbare Stoffe zone (16) ein Trockenofen ist. und durch einen ersten Teilstrom der Abgase in

3. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1 30 einem Wärmetauscher vorgewärmte Frischluft zu- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bren- führbar ist und mit einer Nebenschlußleitung, mit ner(19. 36) ungefähr zentrisch zu der Verbren- deren Hilfe ein zweiter Teilstrom der Abgase dem nungszone (1, 26) angeordnet und in diese hin- Eingang der Verbrennungskammer zuführbar ist.
ein gerichtet ist. Es ist ein Verfahren zur Verwertung der Verbren-

4. Verbrennungseinrichtung nach einem der 35 nungswärme bekannt, das sich mit der Wärmever-Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß wertung durch im Arbeitsraum untergebrachte Kader Rückführkanal (23, 40) und die Verbren- talysatoren befaßt, so daß also die brennbaren nungszone (1, 26) in Wärmeaustauschverbindung Dämpfe und Gase in ihrem Entstehungsort gleich stehen. verbrannt werden (deutsche Offenlegungsschrift

5. Verbrennungseinrichtung nach einem der 40 1814 012), Bei diesem bekannten Verfahren kann Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch, das den Arbeitsraum verläßt, teilder Eingang (11, 34) der Verbrennungszone (1, weise oder völlig in den Arbeitsraum zurückgeführt 26) über einen Nebenschlußkanal (25, 48) zur werden, um so die Wärmeverwerrung weiter zu verWiedereinführung eines Teils der Gasströmung bessern.

zu der Behandlungszone (16) unmittelbar mit 45 Im Gegensatz zu dieser bekannten Anordnung ist

dieser verbunden ist. beim Gegenstand der Erfindung die Behandlungs-

6. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 5. zone von der Verbrennungszone getrennt. Allein dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschluß- schon hierdurch ergeben sich erhebliche Unterkanal (25, 48) und der Rückführkanal (23, 40) schiede und eine solche Anordnung ist gegenüber in Wärmeaustauschverbindung stehen. 50 dem Bekannten von Vorteil, denn diese letztere ist

7. Verbrennungseinrichtung nach einem dci für viele Anwendungen gar nicht brauchbar
Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß Ferner ist es bekannt, daß ein Teilstrom der Aban dem einen Ende (22, 41) der Verbrennungs- gase wieder dem Eingang eines Venturi-Rohres und zone (1, 26) ein Wärmetauscher (8, 44) anee- damit einem Mischrohr zugeführt wird, während ein ordnet ist, der einerseits mit einem Frischluft- 55 anderer Teilstrom der Abgase die Vorwärmung der einlaß (9, 42) und andererseits zum Zumischen Frischluft übernimmt (britische Patentschrift von erwärmter Frischluft zu der Gasströmung 765 966). Abgesehen von der Rückführung des Teilmit der Behandlungszone (16) verbunden ist. stromes enthält diese Druckschrift nur noch die Er-

8. Verbrennungseinrichtung nach einem der wärmung von Luft im Gegenstromprinzip, eine AnAnsprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, 60 Ordnung, die selbstverständlich seit langem bekannt daß an dem einen Ende (22. 41) der Verbren- ist.

nungszone (1. 26) Strömungs-Einstellglieder (25'. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde.

50) vorgesehen sind, mit denen die Strömung in einen Verbrennungsofen der eingangs genannten Art

dem Rückführkanal (23, 40) bzw. zu der Be- zu schaffen, bei welchem in einfacher Weise und mit

handlungszone (16) einstellbar ist. 65 minimalem Brennstoffaufwand die Temperatur der

9. Verbrennungseinrichtung nach einem der eingeführten Gasströmung erhöht, eine Rezirkula-Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß tion der Gasströmung ermöglicht und zugleich das der Rückführkanal (40) — im Querschnitt ge- Auftreten von unzulässigen Temperaturerhöhungen