DE2351418C3 - Vorrichtung zur Verbrennung von veränderlichen Abgasmengen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbrennung von veränderlichen Abgasmengen, mit einer senkrechten Brennkammer gleichbleibenden Querschnitts, mit einem Brennerbereich im unteren Teil der Brennerkammer, mit wenigstens einer Brennerdüse, deren Brennerkopf ein konisches Ende aufweist, in dem sich mehrere Gasaustriltsöffnungen befinden, und mit einem die Brennerdüse umgebenden Verbrennungsliiftdurchgang.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 37 03 349) wird ein Brennerkopf verwendet, bei dem die auf der konischen Oberfläche des Kopfes befindlichen Gasaustrittsöffnungen die Gasstrahlen in seitlicher Richtung frei in den Verbrenniingsluftdurchgang eintreten lassen, in der sie sich mit der bodensei tig herangeführten Verbrennungsluft vermischen. Diese Vermischung ist insbesondere bei veränderlichen Abgasmengen, die durch die Brennerdüsen abgegeben werden, nicht vollbefriedigend, so daß die mit einer solchen Vorrichtung ausgerüstete Anlage nicht in der Lage ist, unter normalen Betriebsbedingungen stark schwankenden Abgasmengen aufzunehmen und durch Verbrennen vollständig zu beseitigen. Darüber hinaus neigen die bei dieser Vorrichtung verwendeten Brennerdüsen bzw. -köpfe dadurch, daß aus Gründen ⁽⁾5 der Vermischung mit der Verbrennungsluft verhältnismäßig kleine Gasaustrittsöffnungen verwendet werden müssen, leicht zu Verstopfung, wobei dann keine Mittel vorgesehen sind, durch die solche Verstopfungen auf einfache Weise wieder beseitigt werden können. Dies bedeutet aber, daß der Wirkungsgrad der Anlage auch bezüglich der Betriebssicherheit nicht den gestellten Anforderungen entspricht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die Vorrichtung der genannten Art so auszubilden, daß sie nicht nur die erforderliche Betriebssicherheit aufweist, und zwar für kleine und große Abgasmengen und bei raschen Schwankungen der Abgasmenge, sondern auch in jeden möglichen Betriebszustand für eine möglichst sichere, stabile und vollständige Verbrennung der Abgase gesorgt ist, so daß diese Vorrichtung den in vielen Fällen strengen behördlichen Luftverschmutzungsvorschriften entspricht und so eingestellt werden kann, daß sie diesen Vorschriften genügt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) im Brennerkopf befindet sich eine axiale Brennermittelöffnung,

b) im axialen Abstand von dem Brennerkopf ist eine Prallplatte mit Mittelbohrung konzentrisch zum Brennerkopf derart angebracht, daß der aus der Brennermiltelöffnung austretende Gasstrahl unbehindert durch die Mittelbohrung in die Brennkammer eintritt, und die Gasstrahlen der Gasaustrittsöffnungen auf einen von Löchern durchsetzten Kreisringbereich der Prallplatte auftreffen;

c) ein .Spülgasanschluß für unbrennbares Spülgas ist in der Gas/uführungsleitung vor dem Brenner vorgesehen.

Die mit Löchern durchsetzte Prallplatte vor dem Brennerkopf sorgt in Verbindung mit der axialen Brennermittelöffnung und den seitlich am Brennerkopf befindlichen Gasaustrittsöffnungen für eine auch bei verhältnismäßig großen Abgasmengenschwankungen sehr gute Verteilung des Abgases in dem die Brennerdüse umgebenden Verbrennungsluftdurchgang, wobei dann mit Hilfe des Spülgasanschlusses auch ein Zusetzen der Gasaustrittsöffnungen im Brennerkopf durch rechtzeitiges intermittierendes Hindurchschicken von unbrennbarem Spülgas vermieden wird. Dadurch wird neben der gewünschten Anpassungsfähigkeit der Vorrichtung an sich bezüglich der zu verbrennenden Abgasmenge kurzfristig ändernde Betriebsverhältnisse auch die Betriebssicherheit erreicht, die erforderlich ist, um die im Hinblick auf die Verschmutzung der Luft bestehenden Vorschriften zu erfüllen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsvorschlags läßt sich eine Vorrichtung vorsehen, mit der das Abgas dem Brennerkopf mit einem über dem Atmosphärcndruck liegenden Druck zuführbar ist.

Ferner hat sich bewährt, die gesamte Querschnittsfläche der Verbrennungsluftdurchgänge aller Brennerköpfe so zu wählen, daß sie nicht mehr als 90% der Brennkammerquerschnittsfläche beträgt. Auf diese Weise wird der zur vollständigen Verbrennung notwendige Saugzug des Kamins sichergestellt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Verbrennungsvorrichtung für veränderliche Abgasmengen,

Fig. 2 eine Vorderansicht einer Brennerdüse längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig.3 eine Teilschnittansicht der Brennerdüse längs der Linie 2A-2A in F i g. 2 und

Fig.4 eine Teilschnittnnsicht einer weiteren Ausführungsform der Brennerdüse von F i g. 3 mil einem Spülgasanschluß.

Die in Fig. 1 gezeigte Verbrennungsvorrichtung weist eine Brennkammer tO auf, dip vorzugsweise zylindrisch geformt ist und an seinem oberen i-nde 12 vollständig geöffnet ist. Die Brennkammer 10 kann jede gewünschte Höhe haben. Die dargestellte Brennkammer weist einen äußeren Metallmantel 14 auf, der mit einem geeigneten hitzebeständigen Material 16 ausgekleidet ist. Der Brennkammerquerschnitt ist über die ganze Brennkammerlänge nicht kleiner als der Querschnitt des Bereiches, in dem die Brennerköpfe 20 angeordnet sind. Das bedeutet, diese Konstruktion erzeugt durch die Auftriebswirkung der aufsteigenden Gase einen Zug. Eine solche Wirking fordert einen ausreichenden Zustrom von die Verbrennung der Abgase unterhaltender Luft durch die Öffnungen 18.

Wie aus den Fig. 1,2 und 3 hervorgeht, sind an einer oder an mehreren Umfangsstellen Brennerbereiche angeordnet, die von den senkrechten Öffnungen 18 begrenzt werden, die zur Aufnahme mehrerer senkrecht angeordneter Brennerköpfe 20 dienen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Brennerspitze nach oben zu und nach innen leicht angewinkelt, beispielsweise in einem Winkel von 20' radial ins Innere, um eine wirksame Vermischung des Abgases und der Luft zu erreichen. Brennbares Abgas wird von dem Zufuhranschluß 23 jeder Brennerdüse und damit jedem Brennerkopf 20 über eine Sammelleitung 22 zugeführt, die sich zu jeder Brennerdüse in Leitungen 24 verzweigt, leder Brennerkopf weist eine Prallplatte 30 auf, die mit mehreren kreisrunden oder anders geformten Löchern 32 versehen ist. Der Brennerkopf besitzt eine Mittelöffnung 25 und mehrere schräg ausgerichtete Gasaustrittsöffnungen 27. Letztere sind gegen die Anstromfläche der Prallplatte 30 gerichtet, um eine innige Vermischung des Abgases mit dem die Verbrennung unterhaltenden Luftzug zu bewirken, der der Prallplatte JO zuströmt und durch sie in die Löcher 32 hindurchströmt. Hs wurde festgestellt, daß eine dargestellte Brennerdüsenanordnung in der Lage ist, in annehmbarer Zeil, bei brauchbarer Temperatur und Turbulenz eine große Vielfalt Abgaskomponenten unterschiedlichen Molekulargewichts ohne F.instellvorgänge zu verbrennen, ohne d.iß sich dabei Koks, Kohlenstoff oder andere polymerisiene chemische Ablagerungen bilden, wobei die Verbrennung im wesentlichen vollständig ist und dadurch eine Verschmutzung der Atmosphäre ausgeschlossen wird.

Rund um den Umfang des Bodens der Brennkammer 10 befindet sich ein allgemein mit 36 bezeichnetes Sieb. Bei dieser Ausführungsform weist dieses Sieb mehrere sich geringfügig überlappende Plattenelemenie 38 und 40 auf, die abwechselnd in bezug auf einander senkrecht und waagerecht mit Abstand getrennt sind, wodurch ein Spalt entsteht, durch den hindurch die die Verbrennung unterhaltende Luft den Brennern zuströmt. Die Aufgaben des genannten Siebs bestehen darin, den Blick auf eine sichtbare Flamme zu verhindern, das Verbrennungsgeräusch zu verringern und schließlich in dem Luftraum um die Brennerbereiche herum durch den Wind verursachte Luftdruckdifferenzen im wesentlichen auszuschalten. Obgleich in der obigen Ausführungsform ein vollständiges, den Umfang umgebendes Wind- und Geräuschsieb oder Zaun dargestellt ist, kann ein solches Sieb oder ein solcher Zaun selbstverständlich auch um jede Brenneranordnung aus Segmenten aufgebaut werden, wie dies ganz allgemein bei 36 Λ in Fig.4 dargestellt ist. Das heißt, senkrechte Wind- und Geräuschjalousien 50 und 52 erstrecken sich gegenüber jedem Brennerbereich und werden durch Verstrebungselemente 54 von dem Außenrr.antel 14 des Kamins getragen. In gewissen Fällen kann es erwünscht sein, aus einer Zufuhrsammelleitung 60 in den Spülgasanschluß 62 unbrennbares Spülgas, beispielsweise Dampf, einzublasen, der von dort dann in jede Brennergaszufuhrleitung 24 einströmt, um die rauchlose Verbrennung der zu beseitigenden Abgase zu unterstützen und die Zufuhrleitungen zu spülen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Verbrennung vo ränderli· chen Abgasmengen, mit einer senkre. ,en Brennkammer gleichbleibenden Querschnitts, mit einem Brennerbereich im unteren Teil der Brennkammer, mit wenigstens einer Brennerdüse, deren Brennerkopf ein konisches Ende aufwei£t, in dem sich mehrere Gasaustrittsöffnungen befinden, und mit einem die Brennerdüse umgebenden Verbrennungsluftdurchgang, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale-

a) im Brennerkopf (20) befindet sich eine axiale Brennermittelöf iming (25);

b) im axialen Abstand von dem Brennerkopf (2(1) ist eine Prallplatte (30) mit Mittelbohrung konzentrisch zum Brennerkopf derart angebracht, daß der aus der Brennermittelöffnung austretende Gasstrahl unbehindert durch die Mittelbohrung in die Brennerkammer eintritt, und die Gasstrahlen der Gasaustrittsöffnungen (27) auf einen von Löchern (32) durchsetzten Kreisringbereich der Prallplatte auftreffen;

c) ein Spülgasanschluß (62) für unbrennbares Spülgas ist in der G ^zuführungsleitung (24) vor dem Brenner vorgesehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas dem Brennerkopf (20) ivit einem über dem Atmosphärendruck liegenden Druck zuführbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Querschnittsfläche aller die einzelnen Brennerköpfe umgebenden Vcrbrennungsluftdurehgänge (18) nicht mehr ;ils 9O¹Vl) der Brcnnkammercjucrschnittsflächc betragt.