DE2337283B2 - Vorrichtung zum verbrennen von aus einem schornstein kommenden abgasen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbrennen von aus einem Schornstein kommenden Abgasen, mit einer in einem Gehäuse angeordneten Brennkammer, einem Brenner, einem ringförmigen Kanal zum Zuführen von Luft zum Abgas und einer Steuerung der Luftzufuhr zum Brenner.

Bei einer bekannten Vorrichtung der gattungsgemäßen Art (US-PS 36 07 119), die insbesondere auf die Verbrennung korrosiver Abgase ausgelegt ist, mit der aber auch Abgase verbrannt werden können, die ein Übermaß an brennbaren Stoffen bei unzureichendem Sauerstoffanteil haben, ist in komplizierter Weise eine dreifache, schwierig zu steuernde Luftzufuhr vorhanden, wobei zunächst ein ringförmiger Kanal zur Zuführung von Luft in einer Reaktionskammer mündet, um Zusatzluft dort zur Verfügung zu stellen, während ein ^ zweiter ringförmiger Kanal eine Luftzufuhr zu den zu verbrennenden Abgasen bringt, hier aber ausschließlich gleichförmig Luft in den Abgasstrom eingebracht wird, bevor dieser in die eigentliche Verbrennungskammer eintritt. Weiterhin kann hier Luft durch den Brenner zugeführt werden. Bei der nicht steuerbaren Luftzufuhr zur Verbrennungskammer dient lediglich die kinetische Energie der heißen Verbrennungsgase, die mit hoher Geschwindigkeit aus einer Düse des Brenners in die Brennkammer eintreten, eine Ansaugung der zu verbrennden Abgase. In der Verbrennungskammer erfolgt bei unzureichender Luftzufuhr eine Verbrennung der Abgase, was infolge Kohlenstoffbildung leicht zu einer Verstopfung führen kann. Die unvollständig verbrannten Abgase strömen sehr schnell aus einer Düse in die nachgeschaltete Reaktionskammer, wobei hier wiederum die Mitansaugung von Luft durch den erstgenannten Kanal erfolgt Abgesehen von ihrem komplizierten Aufbau und der schwierigen Steuerung insbesondere bei nicht nur unzureichendem, sondern auch noch schwankendem Sauerstoffgehalt erfordert die Anbringung dieser Vorrichtung an existierenden Schornsteinen teure Umbauten. Durch die Verbrennung der Abgase direkt vom Brenner, durch die Einbringung der Abgase durch seitliche Zufuhr in die Verbrennungskammer und durch die vorgesehenen Steuerungsmöglichkeiten wäre eine Verbrennung von Abgasen, in denen der an sich schon unzureichende Sauerstoffgehalt auch" noch stark schwankt, nur unwirtschaftlich und unzureichend möglich.

Es ist ferner durch die FR-PS 20 89 445 bekannt, die Luftzufuhr zu einem Brenner durch einen Temperaturfühler zu regeln, der mit einer Steuereinrichtung verbunden ist

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit der aus einem Schornstein kommende Abgase selbst dann noch einwandfrei verbrannt werden können, wenn bei an sich unzureichendem Sauerstoffgehalt im Abgas der Brennstoffgehalt des Abgases noch in erheblichem Umfang variiert und dies bei steuerungstechnisch sowie vorrichtungsmäßig einfachem Aufbau mit der Möglichkeit, existierende Schornsteine damit ohne weiteres ausrüsten zu können.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der ringförmige Kanal zum Zuführen von Luft zum Abgas direkt den Auslaß des Schornsteins umgibt derart, daß ein das zu verbrennende Abgas umhüllender und ansaugender Luftstrom gebildet ist, daß die Verbrennungskammer an der Austrittsöffnung des Kanals eine durch eine Querschnittsverbreiterung gebildete Schulter hat, wobei an dieser Schulter am unteren Ende der Verbrennungskammer mindestens ein von außen auf den Luftstrom weisender Brenner angeordnet ist und wobei ferner die Luftzufuhr zum Brenner wie auch die Luftzufuhr zum Kanal in Abhängigkeit von der temperatur in der Verbrennungskammer mittels eines Temperaturmeßfühlers steuerbar ist.

Beim Anmeldungsgegenstand ist durch die gewählte Anordnung ein das zu verbrennende Abgas umhüllender, es ansaugender und pumpend wirkender Luftstrom gebildet, der durch die Schulter und die Querschnittsverbreiterung kegelförmig ausgestaltet wird, wobei der Brenner dann außen am Strömungskegel sitzt derart, daß er auf den umhüllenden Luftstrom weist und zunächst auf diesen wirkt, bevor die Abgase erreicht werden. Hierdurch ergibt sich eine besonders sorgfältige Verbrennung und das Vermeiden von Kohlenstoffbildungen. Die Verbrennungsprodukte des Brenners werden sehr rasch und schnell in das Luft-Abgas-Gemisch in den Grenzbereichen des Strömungskegels angesaugt. Neben einer vollständigen Verbrennung führt dies auch zu einer kurzen Verweilzeit in der Brennkammer. Es sind nur zwei Luftzuführungsmöglichkeiten erforderlich und die Steuerung der Luftzufuhr kann in sehr einfacher Weise ausgehend von nur einem Meßpunkt geschehen. Solange hier die Temperatur auf dem gewünschten vorgegebenen Wert ist, arbeitet der Brenner nicht. Die Vorrichtung arbeitet daher auch besonders wirtschaftlich und gewährleistet die Vollständigkeit der Verbrennung der Abgase unabhängig von der Menge der in den Abgasen befindlichen Brennstoffe sowie unabhängig von den Schwankungen dieses

Anteils. Eine derart ausgestaltete Vorrichtung kann ferner in denkbar einfacher Weise auf existierende Schornsteine aufgesetzt werden.

Ein Ausfuhrungsbeispiel des Erfindungygegenstandes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Es zeigt

Fig. t einen teilweise schematisierten Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.2 einen Querschnitt gemäß Schnitt 2-2 der Fig.1.

Bei der vollständigen Verbrennung von Abgasen, die auch Brennstoffbestandteile beinhalten, hat sich gezeigt, daß ein Abgasgemisch mit weniger als 3% Sauerstoffgehalt lediglich durch Erhöhung seiner Temperatur nicht '5 mehr verbrannt werden kann. FOr die vollständige Verbrennung derartiger Abgase muß dem Brennstoff in den Abgasen Luft zugemischt werden und die Temperatur des Luft-Abgas-Gemisches muß auf eine Höhe gebracht werden, bei der hohe Reaktionsgeschwindigkeiten vorhanden sind. Die Zufuhr von Luft, das möglichst innige Vermischen der Luft mit dem Abgas und die Erwärmung des Abgases auf die Temperatur sind somit wesentliche Erfordernisse für die vollständige Verbrennung derartiger Abgase. Im Fall sehr reicher Abgase, deren Brennstoffbestandteile einen Heizwert von über 356 kcal/m³ haben, muß zusätzlich zur Verbrennungsluft Überschußluft zugeführt werden, um die Temperatur der Verbrennungsprodukte auf eine brauchbare Verbrennungstemperatur, die etwa zwisehen 815° C und 982° C liegt, zu reduzieren. Die erforderliche Menge an Oberschußluft hängt von der vorgegebenen Verbrennungstemperatur, von den Heizwerten der Abgase und dem Sauerstoffgehalt der Abgase ab. Da ferner bei zahlreichen Verbrennungsvor- 3s gangen die Abgaszusammensetzung das Absaugvolumen und die Abgastemperatur beträchtlich variieren, muß im Sinne einer einserseits vollständigen und andererseits möglichst wirtschaftlichen Verbrennung die Luftzufuhr sowie die Brennstoffzufuhr zum Brenner steuerbar sein.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Vorrichtung iO zum Verbrennen von aus einem Schronstein 12 kommenden Abgasen gezeigt Der Schornstein 12 hat eine feuerfeste Auskleidung 14. Um den Schornstein 12 herum und über ihm ist das Gehäuse 16 der Vorrichtung angeordnet Das Gehäuse 16 ist ebenfalls mit einer feuerfesten Verkleidung 21 ausgekleidet. In dem Gehäuse befindet sich zunächst eine untere Kammer 18, die am oberen Ende des Schornsteins 12 endet und die Ober einen ringförmigen, verengten Kanal 22 für die Zuführung von Luft zum Abgas Verbindung zu einer oberhalb liegenden Verbrennungskammer 20 hat Der Kanal 22 umgibt direkt den Auslaß des Schornsteins 12. Die untere Kammer 18 hat des weiteren eine Einlaßöffnung 24 für eine Luftleitung 26. Es kann somit durch den Kanal 22 ein das zu verbrennende Abgas umhüllender und es ansaugender Luftstrom gebildet werden, der sich in der Verbrennungskammer 20 infolge einer durch eine Querschnittsverbreiterung gebildete Schulter am Austrittsende des Kanals 22 kegelförmig erweitert

An dieser Schulter am umeren Ende der Verbrennungskammer 20 befinden sich mehrere von außen auf den Luftstrom weisende Brenner 28, die tangential zu einem zur Achse des Kanals 22 liegenden Kreis angeordnet sind. Den Brennern 28 sind Brenngasleitungen 32 sowie Luftleitungen 34 zugeordnet

Die Luftleitungen 26 und 34 stehen in Verbindung mit einer Luftsteuereinrichtung 36.

Im oberen Bereich der Verbrennungskammer 20 ist ferner ein Thermoelement 38 angeordnet, das über eine Leitung 40 mit einem Temperaturmeß- und -auszeichnungsgerät 42 verbunden ist Das Temperaturmeßgerät 42 ist über eine Leitung 44 mit der Luftsteuereinrichtung 36 verbunden.

Werden im Betriebszustand reiche Abgase vom Schornstein 12 in die Verbrennungskammer 20 emittiert, wird über die Luftleitung 26 und die Kammer 18 der Kanal 22 gespeist, aus dessen oberem Ende diese Luft mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als die Austrittsgeschwindigkeit der Abgase, austritt. Sie wirkt damit umhüllend und ansaugend für das Abgas und führt zu einer besonders guten Emission der Abgase aus dem Schornstein 12. Infolge der geschilderten Ausgestaltung erstreckt sich die Strömung kegelförmig in die Brennkammer 20 hinein, wobei es zu einem Vermischen der Gase und der Luft kommt

Im Anfahrbetrieb befinden sich die Brenner 28 in Tätigkeit, um die erforderliche Verbrennungswärme für die Abgase zu schaffen. Die brennbaren Bestandteile entzünden sich in der Verbrennungskammer 20. Die Verbrennungstemperatur wird laufend durch das Thermoelement 38 abgetastet Mit dem Meßinstrument 42 wird eine vorbestimmte Temperatur für die Verbrennung vorgegeben und über das Meßinstrument 42 wird die zuzuführende Luftmenge gesteuert. Bei zu niedriger Temperatur wird zusätzlich Luft zu den Brennern 28 gefördert, um die Temperatur zu erhöhen und eine vollständige Verbrennung der Abgase sicherzustellen. Zweckmäßig werden Brenner verwendet, bei denen die Brennstoffzufuhr in propotionaler Beziehung zur Verbrennungsluftzufuhr steht. Wird die Temperatur zu hoch, wird die Luftzufuhr zu den Brennern gestoppt und die Temperatur wird dadurch gesteuert, daß Luft durch die Luftleitung 26 in die Kammer 18 und damit durch den Kanal 22 gefördert wird. Solange sich die Temperatur auf dem vorbestimmten Punkt befindet, brauchen die Brenner 28 nicht zu arbeiten. In dieser Betriebsphase haben die Abgase somit eine ausreichende Brennstoffmenge, um die vollständige Verbrennung selbst zu stützen. Wird der Betrag an brennbaren Stoffen in den Abgasen so hoch, daß die vorgegebene Temperatur überschritten wird, erfolgt eine Absenkung der Temperatur durch Einspeisung von überschüssiger Luft in die Kammer 18 und damit durch den Kanal 22

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

ν £■■■ Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verbrennen von aus einem Schornstein kommenden Abgasen, mit einer in linem Gehäuse angeordneten Brennkammer, einem S Brenner, einem ringförmigen Kanal zum Zuführen von Luft zum Abgas und einer Steuerung der Luftzufuhr zum Brenner dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kanal (22) direkt den Auslaß des Schornsteins (12) umgibt derart, daß ein das zu verbrennende Abgas umhüllender und ansaugender^ Luftstrom, gebildet ist,, daß. die Verbrennungskajnmer (20) an der Austrittsöffnung des Kanals (22) eine durch eine Querschnittsverbreiterung gebildete Schulter hat, wobei an dieser Schulter is am unteren Ende der Verbrennungskammer (20) mindestens ein von außen auf den Luftstrom weisender Brenner (28) angeordnet ist und wobei ^! ferner die Luftzufuhr zum Brenner (28) wie auch die Luftzufuhr zum Kanal (22) in Abhängigkeit von der Temperatur in der Verbrennungskammer (20) mittels eines Temperaturfühlers (38) steuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Brennern (28) tangential zu einem konzentrisch zur Achse des Kanals (22) liegenden Kreis vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer (20) über den Kanal (22) mit einer unterhalb liegenden Kammer (18) in Verbindung steht und das Gehäuse so am Schornstein (12) befestigt ist, daß dessen Austrittsende an der oberen Austrittsöffnung des Kanals (22) liegt.