DE2230471A1 - Verfahren zum verkleinern der immissionen eines abgaskamins und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens - Google Patents

Description

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Gebrüder Sulzer, xOctiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Verfahren zum Verkleinern-der Immissionen eines Abgaskamins und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkleinern der Immissionen eines Abgaskamins sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Die Höhe von Abgaskaminen ist oft durch Vorschriften beschränkt, vor allem um den Luftverkehr nicht zu gefährden. Gleichzeitig verlangen jedoch.Umweltschutzbedingungen, dass die Abgase in hohe Luftschichten gebracht werden.

Es ist bekannt, dem Problem zu begegnen, indem"die Abgasaustrittsgeschwindigkeit erhöht wird, sei es durch eine an der Kaminmündung angeordnete lastabhängige Drosselvorrichtung, sei es durch Aufteilen der Abgase auf verschiedene abschliessbare Züge, oder aber indem die Rauchgastemperatur erhöht wird, z.B. durch Nachverbrennung im Kamin. Beide Wege führen - selbst kombiniert - nicht immer zum Ziel.

Die Erhöhung der Austrittsgeschwindigkeit hat nämlich den Nachteil, dass der Abgasstrahl sich rascher durch Turbulenz mit der ihn umgebenden Luft vermischt, wodurch die Temperatur der Abgase herabgesetzt und ihr Auftrieb vermindert wird.

Der andere Weg - die Erhöhung der Rauchgastemperatur - bedingt, dass ins Gewicht fallende zusätzliche Brennstoffmengen verbrannt werden müssen, was zu einer zusätzlichen Umweltbelastung führt,

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so dass - global geseh'en - die Situation nicht verbessert, sondern verschlimmert wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der genannten Nachteile, ohne - gemessen an der Anlageleistung - erheblichen Energieaufwand, die Abgase in höhere Luftschichten zu tragön.

- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Abgasstrahl durch einen diesen umgebenden ringförmigen Luftstrahl gestützt Atfird. Durch den Luftstrahl wird nicht nur die kinetische Energie und damit die Eindringtiefe des Gesamtstrahles erhöht, sondern es wird auch durch die Verringerung der Relativgeschwindigkeit am Umfang des Abgasstrahles die Turbulenz in diesem Bereich wesentlich herabgesetzt, so dass die Rauchgase nahezu unvermischt, d.h. mit hoher Temperatur, in höhere Luftschichten getragen werden, wo sie, nach Verlust des ursprünglichen Inhaltes an kinetischer Energie, durch Auftrieb weiter steigen.

Die Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemässen.Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Luftstrahles mindestens ein Gebläse vorgesehen ist, das austrittsseitig mit einem im Bereich der Kaminkrone angeordneten Ringkanal verbunden ist.

Eine erste Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kamin eine Abgasmündung mit verstellbarem Querschnitt aufweist und dass der Ringkanal für die Luft auf seiner Innenseite an die Abgasmündung anschliesst und auf der

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Aussenseite ebenfalls verstellbar ist. Diese Lösung hat vor allem die Vorteile, dass unabhängig von der Rauchgasmenge, eine'optimale Rauchgasgeschwindigkeit und eine optimal--darauf abgestimmte Luftgeschwindigkeit einstellbar sind und dass der Luftstrahl sich bereits bei der Mündung eng an den Abgässtrahl anschmiegt, so dass Iristabilitats-Erscheinungen zwischen den beiden Strahlen vermieden werden.

Eine zweite Ausführungsform weist das Merkmal auf, dass das Kamin eine Abgasmündung mit unveränderlichem Querschnitt aufweist und dass der Ringkanal unterhalb der Abgasmündung in das Innere des Kamins mündet. Diese Lösung hat den Vorteil grösster Einfachheit,, da selbst bei stark veränderlicher Abgasmenge auf verstellbare Querschnitte verzichtet werden' kann, ohne dass die Austrittsgeschwindigkeit des Gesamtstrahles sich unzulässig verändern würde.

Diese zweite Ausführungsform kann dadurch verbessert sein, dass am Austritt des Ringkanals Schaufeln angeordnet sind, die dem Luftstrahl einen leichten Drall um die Kaminachse erteilen. Durch diesen Drall wird erreicht, dass die spezifisch schwerere Luft besser vom einen Kern bildenden, spezifisch leichteren Abgas getrennt bleibt.

Die Erfindung wird durch zwei zeichnerisch dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Figuren 1 und 2 zeigen teilweise im Längsschnitt und teilweise in Ansicht bzw. im Grundriss ein Kaminoberteil· mit verstellbaren Austrittsquerschnitten für Abgas und Luft.

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Figur 3 zeigt teilweise im Längsschnitt und teilweise in Ansicht den Oberteil eines Kamins, bei dem der Ringkanal für die Luft unterhalb der Abgasmündung des Kamins mündet.

Das Kaminoberteil nach Fig. 1 und 2 besteht aus einem den Abgasstrom führenden kreiszylindrischen Rohr 1, das oben durch eine sechsseitige Pyramide 2 leicht auf ein dreiachsig's'ymmetrisches 'Sechseck mit drei kurzen und drei langen Seiten 4 bzw. 5 eingezogen ist. An den drei kurzen Seiten 4 ist je eine schmale und an den drei langen Seiten 5 je eine breite rechteckige Klappe 6,7,8 bzw. 9,10,11 über scharnierartige Verbindungen angelenkt. Die schmalen Klappen 6,7,8 weisen an ihren oberen Ecken je einen Führungskopf 15 auf, der in je einer an den breiten Klappen 9, 10,11 angeordneten, gebogenen Führungsschiene 16 gleitbar gelagert ist, so dass jeweils die schmalen Klappen 6,7,8 durch die breiten Klappen 9,10,11 unter Bildung minimaler Spalten längs der Kanten der schmalen Klappen 6,7,8 stützend mitgenommen werden.

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BAD ORIGINAL

Das Rohr 1 ist in seinem oberen Teil von einem ringförmigen Blechkasten 20 umgeben, der durch spantenartig verlaufende Blechrippen 21 versteift ist. Der Kasten 20 weist in seiner Bodenfläche, gleichmässig über den Umfang verteilt, sechs kreisförmige Oeffnungen 22 auf, in denen je ein Luft von aussen in den Kasten 2.0 führender Ventilator 23 angeordnet ist.

Die Decke 24 des Kastens 20 ist nach einem dem. Sechseck 4, 5 ähnlichen Sechseck ausgeschnitten. An den kurzen Sechseckseiten sind durch scharnierartige Verbindungen,analog wie am inneren Sechseck, drei schmale, rechteckige Aussenklappen 26, 27, 28 und an den langen.Sechseckseiten drei breite Aussenklappen 29, 30, 31 angelenkt.

.Wie die Klappen 6, 7,8 tragen auch die Aussenklappen 26, 27, 28 an den Ecken Führungsköpfe 32, die. in an den Aussenklappen 29, 30, 31 angeordneten Führungsschienen 33 gleitbar gelagert sind.

Die breiten Aussenklappen 29,' 30, 31 sind aussen durch Rippen 40 versteift, die unten in spitzwinklig abstehende Arme 41 übergehen. An den Enden der Arme 41 sind Schubstangen von ■ Stellmotoren 42 angelenkt, deren Gehäuse kippbar an der Decke 24 des Kastens 20 befestigt sind. An den breiten Aussenklappen 29, 30 31 sind auf der Innenseite Laschen 45 angelenkt, deren

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anderes Ende mit an den breiten Klappen 9, 10, 11 angesehweissten Versteifungsrippen 43 gelenkig verbunden sind.

Bei ansteigender Last einer nicht gezeichneten, am Kamin angeschlossenen thermischen Anlage werden durch gleichartiges

29,3O₁Sl. Verstellen der Stellmotoren 42 die breiten Aussenklappen'der grösseren Abgasmenge entsprechend steiler gestellt, wobei auch die schmalen Aussenklappen 26, 27, 28 derart mitfolgen, dass alle sechs Aussenklappen zusammen stets eine seitlich geschlossene Pyramide bilden. Ueber die Laschen 45 werden die inneren breiten Klappen 9, 10, 11 mitgenommen, die ihrerseits die schmalen Klappen 6, 7, 8 so verstellen, dass auch eine innere, seitlich stets geschlossene Pyramide gebildet ist. Die Laschen 45 sind dabei an passend gewählten Punkten so angelenkt, dass der Austrittsquerschnitt für die Luft zwischen inneren und äusseren Klappen unabhängig vom durch die inneren Klappen gebildeten Austrittsquerschnitt für die Abgase stets etwa gleich gross ist. Je nach der Gesamtcharakteristik der Ventilatoren - es können zur Erreichung einer passenden Gesamtcharakteristik Ventilatoren unterschiedlicher Charakteristik miteinander kombiniert werden - und den Abgaseigenschaften, können die Laschen 45 auch anders angeordnet werden, z.B. so, dass mit steigendem Abgas-Austrittsquerschnitt auch der Luft-Austrittsquerschnitt vergrössert wird.

Es kann zweckmässig sein, mindestens entlang der Kanten der

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schmalen AussenklappenilJlcntungen aus elastomerem Material

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anzubringen, welche die zusätzliche Funktion haben können, lärmverursachende Schwingungen der Klappen zu dämpfen.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das obere Ende des Rohres 1 von einem Eingkanal 50 umgeben ist, an welchem sich unten, stutzenartig, acht Kanäle anschliessen, an deren unterem Ende je ein Ventilator" 52 angebaut ist.

Der Ringkanal 50 weist eine konische Aussenwand 55 auf, die oben an ein zylindrisches Rohr 56 angeschlossen ist, das eine etwas grössere Lichtweite als das Rohr 1 aufweist. Am Rohr ist ein schmaler Konus 60 aufgesetzt. Zwischen diesem und der konischen Aussenwand 55 sind - in der Abwicklung gesehen geneigt verlaufende - Drallschaufeln 61 vorgesehen. Im Rohr 1 ist ebenfalls ein Drallelement 62 eingebaut, dessen Beschaufelung in Wandnähe etwa gleich geneigt ist wie die Drallschaufeln 61, so dass - z.B. bei gleichen Axialgeschwindigkeiten von Luft und Abgas - die Umfang skomp onent en der Geschwindigkeit am Austritt des Konusses 60 etwa gleich gross sind. Dadurch wird einer Verwirbelung an der Grenzfläche der beiden Ströme entgegengewirkt.

Die Strömungsquerschnitte am Abgas- und am Luftkanal sowie im Rohr 56 sind so gewählt, dass der aus dem Ringkanal 50 austretende Luftstrom eine innere Grenzfläche 65 aufweist, die eine düsenartige Verengung des für das Abgas verfügbaren Querschnittes F bringt. Dieser Querschnitt stellt sich mit

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dem. Verhältnis Abgasmenge : Luftmenge grosser oder kleiner ein. Es ergibt sich daher -eine wesentliche Vergleichmässigung der Abgas-Austrittsgeschwindigkeit bei variierender Abgasmenge, ohne dass verstellbare Querschnitte nötig wären.

Sind beispielsweise die Ventilatoren 52 für eine Luftmenge ausgelegt, die dem Doppelten der Rauchgasmenge entspricht, so wird i^r.i Rohr 56 bei Vollast eine mittlere Geschwindigkeit von drei Einheiten, bei Achtellast der abgaserzeugenden Anlage noch eine mittlere Geschwindigkeit von ca. 2,2 Einheiten erreicht. Die kinetischen Energien der Gesamtströme bei Vollast bzw. bei Achtellast verhalten sich somit wie 1:0,54, was in Anbetracht der geringen Emission bei dieser Teillast durchaus genügt - im Gegensatz zum Verhältnis 1:0,015 wie es sich ohne besondere Massnahmen einstellen würde.

Am Austritt des Rohres 56 können Schaufeln 63 angebracht sein, die mindestens einen Teil des dem Luftstrom erteilten Dralles wieder in Axialgeschwindigkeit umsetzen.

Zur besseren Wartung können die Gebläse auch am Boden aufgestellt und die von ihnen geförderte Luft - beispielsweise durch einen von einem das Kamin umgebenden Mantel gebildeten Ringkanal - zur Kaminkrone geführt werden.

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Claims (1)

1. - 9 Patentansprüche 2 Z J U 4 /

   1. Verfahren zum Verkleinernder Immissionen eines Abgaskamins, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstrahl durch einen ihn umgebenden ringförmigen Luftstrahl gestützt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,· dass der Luftstrahl mit etwa gleicher Axialgeschwindigkeit wie der Abgasstrahl zugeführt wird.

   3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Luftstrahls mindestens ein Gebläse vorgesehen ist, das austrittsseitig mit einem im Bereich der Kaminkrone angeordneten Ringkanal ■ verbunden ist..

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamin eine Äbgasmündung mit verstellbarem Querschnitt aufweist und dass der Ringkanal auf seiner Innenseite an die Abgasmündung anschliesst und auf der Aussenseite ebenfalls verstellbar ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamin eine Abgasmündung mit unveränderlichem Querschnitt aufweist und dass der Ringkanal unterhalb der Abgasmündung in das Innere des Kamins mündet.

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   '6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Austritt des Ringkanals Schaufeln (61) angeordnet sind, die dem Luftstrahl einen leichten Drall um die Kaminachse erteilen.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgasstroni Drallelemente (62) angeordnet sind, die dem Abgas, eine Umfangsgeschwindigkeit erteilen, die der
   gleichgerichteten Umfangsgeschwindigkeit des ringförmigen Luftstrahles an dessen Innenseite etwa gleich ist.

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