DE2244937A1

DE2244937A1 - COMBUSTION DEVICE

Info

Publication number: DE2244937A1
Application number: DE2244937A
Authority: DE
Inventors: Paul Henry Stibbe
Original assignee: Alden Press Inc
Current assignee: Alden Press Inc
Priority date: 1971-09-20
Filing date: 1972-09-13
Publication date: 1973-04-26
Also published as: JPS4872077A; SE391974B; US3736103A; GB1379323A

Description

DIPL-ING. HANS W. GROETiING Ί Ί L LQ^l DIPL-ING. HANS W. GROETiING Ί Ί L LQ ^ l

DIPL.-CHEM. PR. ALFRED SCHÖNDIPL.-CHEM. PR. ALFRED SCHÖN

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

S/A 52-1S / A 52-1

Alden Press, Inc., Ilk G-rove Tillage, 111./USA Verbrennungs e inr iehtungAlden Press, Inc., Ilk G-rove Tillage, 111./USA Combustion device

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungseinrichtung für Abgase aus einer Verbrennungskammer, in welche das Abgas eingeführt wird, wobei das Gas insbesondere durch gasbefeuerte Brenner oder dergleichen zugeleitet wird. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einer derartigen Verbrennungskammer, in welcher ein Gasdiffusor angeordnet ist, der dazu dient, die Luftgrenzschicht aufzubrechen, welche dicht an der Innenwand der Kammer anliegt, und damit eine Zone hoher Turbulenz zu erzeugen, welche ein gutes Vermischen der Abgase zum Verbrennen bewirkt.The invention relates to a combustion device for exhaust gases from a combustion chamber into which the exhaust gas is introduced, the gas in particular by gas-fired burners or the like is supplied. In particular, deals the invention with such a combustion chamber, in which a gas diffuser is arranged, which serves to create the air boundary layer break open, which lies close to the inner wall of the chamber, and thus create a zone of high turbulence, which causes the exhaust gases to mix well for combustion.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist ein Diffusor,, der in einer Kammer mit einem im allgemeinen kreisförmigen Querschnitt verwendet wird, wobei dieser Diffusor eine Zone hoher Turbulenz um den Umfang herum erzeugt. Der Diffusor weist radial angeordnete Bänder auf, welche eine Vielzahl von Zonen mit hoher Turbulenz erzeugen, so dass ein ausgezeichntes Vermischen und eine wirksame Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid sowie gerucherzeugenden Verbindungen möglich ist. Diese BänderA special feature of the invention is a diffuser, which in a chamber of generally circular cross-section is used, this diffuser being a zone of high turbulence generated around the perimeter. The diffuser has radially arranged bands which have a plurality of zones with high turbulence produce so that excellent mixing and efficient combustion of hydrocarbons, carbon monoxide as well odor-generating compounds is possible. These tapes

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bilden ferner eine zentrale Zielfläche, die als wirksamer Strömungsverteiler wirkt und erneut ein symmetrisches Fliessen mit dem gewünschten Grad an hoher Turbulenz ermöglicht, nachdem das gasförmige Material die Brenner verlassen hat. Auf diese Weise gewährleisten die radial angeordneten Bänder, dass sich die Gase in wirksamer Weise mit der von dem Brenner erhitzten Luft für eine vollständige Verbrennung der Abgase vermischen.also form a central target area that acts as an effective flow distributor acts and again a symmetrical flow allows the desired degree of high turbulence after the gaseous material has left the burners. In this way the radially arranged bands ensure that the gases interact effectively with the air heated by the burner Mix for complete combustion of the exhaust gases.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

Figur 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemassen Vorrichtung im Seitenaufriss, wobei bestimmte Teile weggebrochen sind.Figure 1 shows an embodiment of the device according to the invention in side elevation, with certain parts broken away.

Figur 2 eine Draufsicht auf die Apparatur von Figur 1. Figur 3 eine Stirnansicht der Vorrichtung von Figur 1.FIG. 2 is a plan view of the apparatus of FIG. 1. FIG. 3 shows an end view of the device from FIG. 1.

Figur 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 von Figur 1, jedoch in vergrössertem Maßstab.FIG. 4 shows a cross section along the line 4-4 of FIG. 1, but on an enlarged scale.

Figur 5 einen vergrösserten fragmentarischen Querschnitt längs der Linie 5-5 von Figur 4.Figure 5 is an enlarged fragmentary cross-section longitudinally the line 5-5 of Figure 4.

Figur 6 eine Ansicht des erfindungsgemassen Diffusors in Querrichtung. FIG. 6 shows a view of the diffuser according to the invention in the transverse direction.

Figur 7 einen Schnitt längs der Linie 6-6 von Figur 5.FIG. 7 shows a section along the line 6-6 from FIG.

Figur 8 einen Teil der Verbrennungskammer von Figur 1 in Längsansicht in vergrössertem Maßstabe, wobei Teile weggebrochen sind¹.FIG. 8 shows a part of the combustion chamber from FIG. 1 in a longitudinal view on an enlarged scale, with parts broken away ¹ .

Figur 9 eine Stirnansicht des Einlassendes der Vorrichtung längs¹ der Linie 9-9 von Figur 1.FIG. 9 is an end view of the inlet end of the device along ¹ on line 9-9 of FIG.

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Die erfindungsgemässe Verbrennungsvorrichtung umfasst einen Brennerabschnitt 1, eine längliche Brennkammer 2 sowie einen Auslassabschnitt 3, durch den das gasförmige Material in der Richtung fliesst, wie sie durch die Pfeile in Figur 1 angegeben ist. ,The combustion device according to the invention comprises a Burner section 1, an elongated combustion chamber 2 and an outlet section 3 through which the gaseous material in the Direction flows as indicated by the arrows in FIG. ,

Insbesondere weist der Brennerabschnitt einen rechtwinkligen Querschnitt auf und ist mit einer Einlassleitung 6 an seinem Ende versehen. Durch diese Leitung wird die von einer nichtgezeigten Bahntrocknungsanlage oder von einer ähnlichen Vorrichtung abgezogene Luft zugeführt. Die Erfindung lässt sich auf das Verbrennen von Abgasen aus verschiedenen industriellen Anlagen anwenden, beispielsweise auf die Verbrennung von Abgasen aus Drahtemaillierungsöfen, Überziehungsöfen, Trocknern oder verschiedenen anderen Anlagen, aus denen verschmutzte Luft oder andere gasförmige Materialien austreten. In jedem Falle tritt das Abgas in den Brennerabschnitt 1 ein und strömt durch perforierte Platten 5 und wird dann durch die Flammen erhitzt, welche aus den perforierten Brenneroberflächen 8 des Brenners B austreten.In particular, the burner section has a rectangular cross section and is provided with an inlet conduit 6 on its End. This line is used by a web drying system (not shown) or by a similar device withdrawn air supplied. The invention applies to the burning of exhaust gases from various industrial plants apply, for example to the combustion of exhaust gases from wire enamelling ovens, enrobing ovens, dryers or various other equipment from which polluted air or other gaseous materials leak. In any case occurs the exhaust gas enters the burner section 1 and flows through perforated plates 5 and is then heated by the flames emerging from the perforated burner surfaces 8 of the burner B step out.

Die Brenner, die perforierten Platten sowie die einstellbaren Profilplatten 10 sind üblicher Bauart und werden beispielsweise in der US-Reissue-Patentschrift 25 626 sowie in den US-PS 3 178 161 und 3 297 259 beschrieben. Die Brenner erhitzen das eintretende Abgas auf die gewünschte Temperatur. Die zugeführte Wärmemenge ist natürlich variabel, zur Erzielung eines maximalen Wirkungsgrades ist es jedoch zweckmässig, die kleinstmögliche Wärmemenge zu verwenden, die eine vollständige Verbrennung der Abgase garantiert.The burners, the perforated plates and the adjustable profile plates 10 are of conventional design and are for example in US Reissue Patent 25,626 and in US Pat 3,178,161 and 3,297,259. The burners heat the incoming exhaust gas to the desired temperature. The supplied The amount of heat is of course variable, but to achieve maximum efficiency it is advisable to use the smallest possible To use the amount of heat that guarantees complete combustion of the exhaust gases.

Nach dem Austreten der erhitzten Mischung aus dem Brennerabschnitt strömt sie durch die Verbrennungskammer 2a, welche einen quadratischen bis runden Querschnitt besitzt, und strömt dannAfter the heated mixture exits the burner section it flows through the combustion chamber 2a, which has a square to round cross section, and then flows

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durch die Verbrennungskammer 2b mit rundem Querschnitt. Die Kammer 2 besitzt ein derartiges Volumen, dass die Mischung in der Verbrennungskammer während einer vorherbestimmten Zeitspanne verweilt, wobei diese Zeitspanne dazu ausreicht, das Abgas zu verbrennen. Nachdem das Abgas verbrannt worden ist, wird saubere Luft aus dem Kaminabschnitt 3 abgegeben.through the combustion chamber 2b with a round cross-section. The chamber 2 has such a volume that the mixture in dwells in the combustion chamber for a predetermined period of time, this period of time being sufficient for the Burn exhaust gas. After the exhaust gas has been burned, clean air is discharged from the chimney section 3.

Das Abgas aus einem nicht-gezeigten Trockner kann beim Betreten des Brennereinlassabschnittes eine Temperatur von 149 bis 260⁰C (300 - 500⁰P) besitzen. Die Temperatur der sauberen Luft, die aus dem Abgabeabschnitt ausgestossen wird, kann bei 593 bis 7O4°C (1100 - 1300⁰F) liegen.The exhaust gas from a not-shown drier may have a temperature from 149 to 260 ⁰ C on entering the burner inlet portion (300-500 ⁰ P) have. The temperature of the clean air that is discharged from the dispensing portion can at 593 to 7O4 ° C - do (1100 1300 ⁰ F).

Ein Gasdiffusor befindet sich in der Verbrennungskammer. Zu Erläuterungszwecken sind zwei dieser Diffusoren D und D1 in axialer Anordnung in der Kammer gezeigt.A gas diffuser is located in the combustion chamber. For explanatory purposes two of these diffusers D and D1 are shown in an axial arrangement in the chamber.

Der Verbrennungskammerabschnitt2 ist mit einem isolierenden Material 19 ausgekleidet, wobei diese Auskleidung eine kreisförmige innere Wand 20 der Verbrennungskammer bildet.The combustion chamber portion 2 is made with an insulating material 19, this lining forming a circular inner wall 20 of the combustion chamber.

Wie aus den Figuren 6 und 8 hervorgeht, weisen die Diffusoren ein äusseres Element in Form eines Ringes 22 auf, das dicht in die Innenwand 20 der Verbrennungskammer passt. Die radiale Breite des Ringes kann in der Grössenordnung von 25 mm (1 inch) liegen. Diese Grosse hat sich für die Praxis als geeignet erwiesen. As can be seen from FIGS. 6 and 8, the diffusers have an outer element in the form of a ring 22 which tightly fits into the inner wall 20 of the combustion chamber fits. The radial width of the ring can be of the order of 25 mm (1 inch) lie. This size has proven to be suitable in practice.

Der Diffusor weist eine Anzahl von Bädern auf, die sieh in Querschnittsrichtung der Kammer erstrecken, beispielsweise die sich radial erstreckenden Bänder 24, die sich im Mittelpunkt 23 des Diffusors überlappen. Diese Bänder können eine Breite von 25 mm (1 inch) besitzen. Im allgemeinen beträgt die freie Fläche, durchThe diffuser has a number of baths that look in the cross-sectional direction the chamber extend, for example the radially extending bands 24, which are at the center 23 of the Overlap diffuser. These tapes can be 25 mm (1 inch) wide. In general, the free area is, through

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welche gasförmiges Material durch des Diffusor strömt,, 'beispielsweise 60 io der gesamten Querschnittefläch®, die durch die innere Oberfläche 20 der Verbrennungskammer definiert wird. Dieser Prozentsatz kann natürlich variieren, hat sich jedoch als "besonders wirksam erwiesen.which gaseous material flows through the diffuser, for example 60 % of the total cross-sectional area defined by the inner surface 20 of the combustion chamber. This percentage can, of course, vary, but has been shown to be "particularly effective.

Der Diffusor erhöht die Turbulenz des gasförmigen Materials, wodurch geringere Brenntemperaturen und kürzere Zeitspannen, während welcher sich das Material in der Brennkammer "befindet, eingehalten werden können. Der Ring 22 diant da^Uj, Luft von der Wand abzuhalten, wenn die Luft durch die Verbrennungskammer strömt, d.h., er erzeugt eine Fliesstörung (vgl. die Figur 8) der Luftkammergrenzluftschicht, insbesondere an den Stellen in der Nähe der inneren Kammerwand. Diese Zone in der Nähe der inneren Kammerwand wird häufig als laminare Unterschicht bezeichnet. Der Ring erzeugt eine kreisförmige Zone mit hoher Turbulenz, welche eine vollständige Verbrennung des Abgases bewirkt. Auf diese Weise begünstigt der Diffueorring 22 eine Turbulenz und gewährleistet ein sofortiges Vermischen des Ab~ gases am Umfang der Kammer.The diffuser increases the turbulence of the gaseous material, whereby lower firing temperatures and shorter periods of time during which the material is in the firing chamber ", can be adhered to. The ring 22 diant da ^ Uj, air of the wall when the air flows through the combustion chamber, i.e. it creates a flow disturbance (see Figure 8) the air chamber boundary air layer, especially at the points near the inner chamber wall. This zone near the inner chamber wall is often referred to as the laminar sublayer. The ring creates a circular zone with high Turbulence, which causes complete combustion of the exhaust gas. In this way, the diffuser ring 22 favors a Turbulence and ensures an immediate mixing of the exhaust gas at the periphery of the chamber.

Die vorstehend erwähnten Brenner sind derartig konstruiert, dass ein Teil der Luft in die Verbrennungskammer durch flie Profilschlitze 25 (vgl. Figur 4) eintritt. Der grösste Teil der gesamten Profilschlitzfläche befindet sich in der Iahe der inneren Wand der Verbrennungskammer_f d.h. um den Umfang der Verbrennungskammer herum.The aforementioned burners are constructed in such a way that part of the air enters the combustion chamber through flowing profile slots 25 (see FIG. 4). Most of the total profile slot area is located in the vicinity of the inner wall of the combustion chamber _f, ie around the circumference of the combustion chamber.

Es ist darauf hinzuweisen, dass einer der Diffusorea 3D In dichter Nähe zu dem Ende der Verbrennungskammer in der Iahe dee Brenners angeordnet ist.It should be noted that one of the diffusers 3D is arranged in close proximity to the end of the combustion chamber in the vicinity of the burner.

Die Diffusoren weisen Löcher 26 auf, die mit den Schlitzen in den Haltern 28 fluchten, welche an der Verbrennungskammer The diffusers have holes 26 that are aligned with the slots in the brackets 28 that are on the combustion chamber

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- 6 befestigt sind und sich nach innen erstrecken.- 6 are attached and extend inward.

Die radial angeordneten Bänder 24 der Diffusoren erzeugen eine Reihe von Zonen mit hoher Turbulenz über die Querschnittsfläche der Verbrennungskammer hinweg, so dass ein sehr gutes Vermischen und eine wirksame Verbrennung der verbrennbaren Produkte, wie beispielsweise von Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxyd sowie gerucherzeugenden Verbindungen, bewirkt wird. Ferner schaffen die Bänder eine zentrale Zielfläche mit radialen Speichen, wodurch ein wirksamer Fliessverteiler zur Verfugung steht. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die meisten Brenner keine zufriedenstellende Symmetrie des Fliessens innerhalb einer Verbrennungskammer bewirken. Die erfindungsgemässe Diffusorkonstruktion bewirkt ein erneutes symmetrisches Fliessen mit der erwünschten hohen Turbulenz. Brennerausgestaltungen mit Profilschlitzen 40 (Figur 4) in den Mittelflächen der Anordnungen sowie die zentrale Zielfläche des erfindungsgemässen Diffusors gewährleisten, dass die Luft auch in wirksamer Weise mit der Brennerluft für eine vollständige Verbrennung des Abgases vermischt wird.The radially arranged bands 24 of the diffusers create a Series of zones of high turbulence across the cross-sectional area of the combustion chamber, making a very good one Mixing and efficient combustion of combustible products such as hydrocarbons, carbon monoxide as well as odor generating compounds. Furthermore, the bands create a central target area with radial ones Spokes, whereby an effective flow distributor is available. In other words, this means that the most burners fail to provide satisfactory flow symmetry within a combustion chamber. The invention Diffuser construction creates another symmetrical one Flow with the desired high turbulence. Burner configurations with profile slots 40 (Figure 4) in the central surfaces of the arrangements and the central target surface of the diffuser according to the invention ensure that the air also works effectively with the burner air for one complete combustion of the exhaust gas is mixed.

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Claims

- T. Patent claims

^ Combustion device for exhaust gases, characterized by a heat supply device (1) for heating the exhaust gas, a combustion chamber (2) through which the heated exhaust gas to Combustion flows, and a diffuser device (D and D1) in the combustion chamber consists of an outer element (22) which is closely associated with the inner wall (20) of the chamber and the air boundary layer ruptures along the inner wall of the chamber, the diffuser means further comprising a plurality of strips (24), which extend in the cross-sectional direction of the chamber and a multitude of zones with high turbulence in of the chamber.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the combustion chamber (2) is generally circular Has cross section.

3. Device according to claims 1 and 2 _S, characterized in that the bands (24) form a central target surface (23) for distributing the flowing gases in the chamber.

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