DE2348909A1

DE2348909A1 - Nachverbrennungsanlage

Info

Publication number: DE2348909A1
Application number: DE19732348909
Authority: DE
Inventors: Ernst Wilkes
Original assignee: Probat-Werke Von Gimborn and Co KG
Current assignee: Probat-Werke Von Gimborn and Co KG
Priority date: 1973-09-28
Filing date: 1973-09-28
Publication date: 1975-04-10

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R "NX⁷¹E ic km an γι,

Dipl.-Ing. I-I. Veickmanh, Dipl.-Fhys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820 .

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

St/th

Probat-Werke von Gimborn & Co. KG
424 Emmerich, Menonitenstr. 6

Nachverbrennungsanlage

Die Erfindung betrifft eine Nach νerbrennungsanlage mit einer Brennkammer und einem Wärmetauscher für einen Wärmeaustausch zwischen heißem Abgas und kaltem Rohgas.

Zur Reinigung von Abgasen, insbesondere zur Befreiung von Rauch und organischen und geruchbildenden Verbindungen werden thermische Hachverbrennungsanlagen eingesetzt. Derartige Anlagen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Es ist weiterhin bekannt, zur Verminderung des Brennstoffbedarfs der Anlage und zur Reduzierung der thermischen Belastung der Atmosphäre Wärmetauscher zu verwenden.

Eine beispielsweise Ausführungsform einer Kombination von Nachverbrennungsanlage und Wärmetauscher ist in der DT-OS 2 026 237 und der diese fortbildenden DT-OS 2 154 634 beschrieben. Bei dieser bekannten Anlage liegen der oder die Wärmetauscher in Axialrichtung vor der eigentlichen Brennkammer, so daß die Anlage einen erheblichen Raum.benötigt, durch den die

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Kosten für Gerüste und dergleichen erhöht werden. Ferner verursacht dieses "beträchtliche Volumen hohe Isolationskosten wegen der großen Wärme-Verluste.

Aus der DT-OS 1 $06 753 ist weiter eine Nachverbrennungseinrichtung bekannt, bei der dem ausströmenden Roh-Abgas über eine als Wärmetauscher wirkende, die Roh-Abgas-Leitung zylindrisch und koaxial umgebende Kammer Luft zur weiteren Verbrennung des Roh-Abgases zugeleitet wird. Auch diese Anlage ist wenig kompakt und weist daher erheblichen Raumbedarf und hohe Wärmeverluste auf.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Nachverbrennungsanlage mit Wärmetauscher derart zu gestalten, daß eine kompakte Bauweise bei geringen Wärmeverlusten ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Nachverbrennungsanlage der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Brennkammer innerhalb des Wärmetauschers angeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Brennkammer zylindrisch ausgebildet, und der Wärmetauscher umgibt die Brennkammer koaxial als zylindrischer Mantel.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmetauscher als Rohrbündel-Wärmetauscher ausgebildet. Aus Gründen der leichteren Reinigung nehmen die Rohre des Rohrbündels vorzugsweise das nachzuverbrennende Rohgas auf. In diesem Falle stehen die .Rohre mit dem Rohgas-Einlaß und auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Brennkammer-Einlaß in Verbindung, und der Abgas-Auslaß der Brennkammer ist über den die Rohre umgebenden Raum des Wärmetauschers mit dem Abgas-Auslaß des Wärmetauschers verbunden.

Dabei kann der Abgas-Auslaß des Wärmetauschers auf der stromaufwärtigen Seite der Brennkammer angeordnet sein. Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Portbildung der Erfindung ist die Brennkammer auf der stromabwärtigen Seite mit einem die Brennkammer umgebenden Mantelraum verbunden, der seinerseits auf der stromaufwärtigen Seite der Brennkammer mit dem die Rohre umgebenden Raum des Wärmetauschers verbunden ist, während der Abgas-Auslaß des Wärmetauschers auf der stromabwärtigen Seite der Brennkammer angeordnet ist. In dem die Rohre umgebenden Raum des

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Wärmetauschers sind vorzugsweise Ringscheiben zur Umlenkung des Gasstromes vorgesehen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

In die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Nachverbrennungsanlage . tritt das nachzuverbrennende Rohgas entsprechend dem Pfeil 16 in den Verteilerraum 1 ein und wird in diesem auf die Einlasse der Rohre 2 verteilt. Von den Rohren 2 ist nur eines vollständig dargestellt, während die anderen Rohre 2¹ lediglich durch Mittellinien schematisoh angedeutet sind. Das die Rohre 2 bzw. 2· verlassende Rohgas tritt in einen Sammelraum 5 an dem dem Verteilerraum 1 gegenüberliegenden Ende der Anlage ein und gelangt dort entsprechend den Pfeilen 17 in zwei Leitschaufelkränze 6, 7, die dem Rohgas den für eine vollständige Verbrennung notwendigen. Drall erteilen. Die Leitschaufelkränze 6,'7 umgeben einen nur echematisch angedeuteten Brenner 5» dem bei Bedarf Zusatzluft zur Verbrennung des Rohgases zugeführt werden kann·

Durch die Leitschaufelkränze 6, 1 tritt das Rohgas in die "Brennkammer θ ein, in der es, gegebenenfalls unter Sauerstoffzusatz, zu HpO, CO , S0_ usw. zerfällt.

Am stromabwärtigen Ende gelangt das nachverbrannte Rohgas.oder Abgas durch Öffnungen oder Abgasauslässe 10 in den die Rohre 2, 2* umgebenden Raum 11 des Wärmetauschers 9· Durch diesen Raum sind die Rohre 2, 2¹ parallel zur Längsachse der Brennkammer 8 hindurchgeführt· Die Rohre 2, 2¹ werden stirnseitig dichtend durch die Stirnplatten 18, 19 geführt, die den Raum 11 zusammen mit dem Mantel 20 begrenzen«

Das aus den Abgas-Auslässen 10 der Brennkammer 8 austretende Abgas durchströmt den Wärmetauscher 9 in Richtung des stromaufwärtigen Endes der "

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Brennkammer 8 und tritt dort durch den Abgas-Auslaß 13 dee Wärmetauschers 9 aus. Zur Verlängerung des Weges des Abgases in dem Wärmetauscher 9 und zur Intensivierung des Kontaktes des Abgases mit den Rohren 2, 2¹ sind in dem Raum 11 des Wärmetauschers Kingscheiben 12 angeordnet, die jeweils das Abgas labyrinthartig umlenken. Auf diese Weise gibt das aus der Brennkammer 8 austretende Abgas seine Temperatur im wesentlichen über die Rohre 2, 2¹ an das zuströmende Rohgas ab und tritt mit erheblich erniedrigter Temperatur durch den Abgas-Auslaß 13 des Wärmetauschers 9 aus.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile kennzeichnen. Das zuströmende Rohgas tritt wiederum entsprechend dem Pfeil 16 in den Verteilerraum 1 der Anlage ein und strömt entlang der nicht näher gekennzeichneten Pfeile durch die Rohre 2, 2¹ in den Sammelraum 3 und von dort durch die Leitschaufelkränze 6, 7» die den Brenner 5 umgeben, in die Brennkammer 8. Der Unterschied dieser Ausführungsform gegenüber der zuvor beschriebenen Ausführungsform besteht darin, daß die Brennkammer 8 durch einen zusätzlichen Hantelraum 14 umgeben ist, der die nachverbrannten Gase zunächst von der stromabwärtigen Seite der Brennkammer zu deren stromaufwärtiger Seite zurücklenkt und dort erst in den Wärmetauscher eintreten läßt, wie im folgenden näher erläutert werden soll.

Die Abgase der Brennkammer treten durch das offene, stromabwärtige Ende 21 der Brennkammer und durch im stromabwärtigen Endbereich der Brennkammer vorgesehene Öffnungen 22 entsprechend den nicht näher gekennzeichneten Pfeilen aus und strömen von dort in Richtung der stromaufwärtigen Seite der Brennkammer durch einen die Brennkammer umgebenden Mantelraum 14· Auf der stromaufwärtigen Seite der Brennkammer weist der Mantelraum 14 Öffnungen I5 auf, durch die das Abgas in den die Rohre 2, 2¹ angebenden Raum 11 des Wärmetauschers 9 eintreten« Das Abgas strömt von hier entlang der Rohre 2, 2* durch die von den Ringscheiben 12 freigelassenen Bereiche zur stromabwärtigen Seite der Brennkammer 8 und dem Abgas-Auslaß I3¹ des Wärmetauschers 9· Durch diese Anordnung wird die Verweilzeit der Abgase in der Anlage erhöht, und die Brennkammer wird gleichmäßiger temperiert·

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Anlagen können auf verschie-

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dene Arten ausgeführt sein und sind in der Zeichnung nur schematisch angedeutet. Beispielsweise ist zweckmäßig an jeder der Stirnseiten ein Deckel 23, 4 vorgesehen, der entweder unter Einfügung der Stirnplatte mit dem Mantel 20 des Wärmetauschers 9 dicht verschraubt sein kann, wie es links in Pig. 1 und 2 dargestellt ist, oder der unmittelbar dicht an den Mantel 20 geschraubt sein kann, wie es für den Deckel 4 rechts in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Im letzteren Falle liegt die Stirnplatte 19 im Inneren des Mantels 20.

Der Rohgas-Einlaß und der Abgas-Auslaß des Wärmetauschers können als Flanschrohr oder auch auf andere Art zur Anfügung von Verbindungsrohren ausgebildet sein.

Der Brenner 5 kann auf übliche Art zur Einleitung eines Brennstoffes ausgebildet sein. Er kann auch derart gestaltet sein, daß er zusätzlich die Einleitung von Zusatzluft gestattet, sofern dies aufgrund der Zusammensetzung des Rohgases erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine thermisch außerordentlich günstige Konstruktion, bei der insbesondere aufwendige Maßnahmen zur Isolation der Brennkammer unnötig werden. Die geringfügige Vergrößerung des Wärmetauscherdurchmessers durch Einbeziehung der Brennkammer fällt demgegenüber nicht ins Gewicht. Die Erfindung bietet daher erhebliche Vorteile gegenüber Anlagen, bei denen Brennkammer und Wärmetauscher getrennt voneinander angeordnet sind.

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Claims

Patentansprüche

,\ Nachverbrennungsanlage mit einer Brennkammer und einem Wärmetauscher für einen Wärmeaustausch zwischen heißem Abgas und kaltem Rohgas, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (β) innerhalb des Wärmetauschers (9) angeordnet ist·

2· Nachverbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) zylindrisch ausgebildet ist und der Wärmetauscher (9) die Brennkammer koaxial umgibt.

3· Nachverbrennungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennz eichnet, daß der Wärmetauscher (9) als Rohrbündelwärmetauscher ausgebildet ist·

4. Naohverbrennungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2, 2¹) mit dem Rohgas-Einlaß (16, 1) und auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Brenner-Einlaß (3, 6, 7) in Verbindung stehen, und daß der Abgas-Auslaß (1O; 21, 22) der Brennkammer (8) auf der stromabwärtigen Seite der Brennkammer über den die Rohre (2, 2¹) umgebenden Raum (11) des Wärmetauschers (9) mit dem Abgas-Auslaß (13, 13') des Wärmetauschers verbunden ist·

5. Nachverbrennungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgas-Auslaß (13) des Wärmetauschers (9) auf der stromaufwärtigen Seite der Brennkammer (8) angeordnet ist.

6. Nachverbrennungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) auf der stromabwärtigen Seite mit einem die Brennkammer umgebenden Mantelraum (14) iⁿ Verbindung steht, der seinerseits auf der stromaufwärtigen Seite der Brennkammer

(8) mit dem die Rohre (2, 2') umgebenden Raum (11) des Wärmetauschers

(9) verbunden ist, während der Abgas-Auslaß (I3') des Wärmetauschers (9) auf der stromabwärtigen Seite der Brennkammer (8) angeordnet ist·

7· Nachverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die Rohre (2, 2') umgebenden

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Raum (11) des Wärmetauschers senkrecht zu der Längsachse der Brennkammer (8) liegende, den Raum (11) teilweise unterteilende Ringscheiben (12) vorgesehen sind.

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