DE2352204B2

DE2352204B2 - Verbrennungseinrichtung zur verbrennung von stoerstoffen in abgasen

Info

Publication number: DE2352204B2
Application number: DE19732352204
Authority: DE
Inventors: Herbert J. 6461 Neuenhaßlau Obermüller
Original assignee: Katec Katalytische Lufttechnik Betz & Co, 6461 Neuenhaßlau
Priority date: 1973-10-18
Filing date: 1973-10-18
Publication date: 1976-01-22
Also published as: FR2248470A1; JPS50111877A; IT1021833B; DE2352204A1; NL171377C; BE821251A; CH585368A5; GB1488888A; NL7413270A; FR2248470B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungseinrichtung zur Verbrennung von Störstoffen in Abgasen mit einem Brenner, an diesem anschließenden Flammrohr, am freien Ende des Flammrohres gelegener Umlenkkammer, von der die Rauchgase über einen Wärmetauscher, der das Flammrohr umgibt, geleitet werden, wobei im Wärmetauscher die dem Flammrohr zuzuführenden Abgase vorgewärmt werden.

Eine deratige Verbrennungseinrichtung ist aus der US-PS36 07 118 bekannt.

Bei der bekannten Vorrichtung werden die Abgase durch einen Einlaßkanal in U-förmig gebogene Rohre, die konzentrisch in einem entsprechend gewölbten Gehäuse angeordnet sind, und weiter in einen L-förmigen Kanal geleitet und in einer Verbrennungskammer verbrannt. Von dort gelangen die verbrannten und gereinigten Rauchgase nach einer U-förmigen Umlenkung in eine Speicherkammer, nachdem sie weitgehend ihre Wärme an die Rohre des Wärmetauschers abgegeben haben, und werden dann einem Abgasstutzen zugeführt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Verbrennungseinrichtung zu schaffen, bei der eine vollständige Verbrennung der Störstoffe in den Abgasen erzielt wird, und zwar hei hohem Durchsatz und kompakter Bauweise.

Diese Aufgabe wird mit einer Verbrennungseinrichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Umlenkkammer als Brennkammer mit wesentlich größerem Volumen als das des Flammrohres ausgebildet ist, und daß das Flammrohr konzentrisch in die Brennkammer weit hineinragt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben das im Querschnitt enge Flammrohr und die Brennkammer eine zylindrische Form.

In manchen Fällen kann es weiterhin zweckdienlich sein, daß entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung der Wärmetauscher und die Brennkammer in der Verbrennungseinrichtung örtlich voneinander getrennt angeordnet sind.

Außerdem ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung möglich und in bestimmten Fällen erwünscht, daß mehrere Verbrennungseinrichtungen baulich zu einer Einheit verbunden sind.
Der dadurch erzielte technische Fortschritt besteht einmal darin, daß das im Querschnitt bevorzugt enge Flammrohr und die dadurch erzielte hohe Strömungsgeschwindigkeit der Abgase und der Flammenrauchgase einen hohen Grad an Durchmischung der heißen Gase bewirken. Des weiteren ragt das Flammrohr, daß den kleineren Teil des Volumens der Brenn- bzw. Umlenkkammer darstellt, durch den ihn umgebenden Wärmetauscher auf beiden Seiten hindurch.

Des weiteren kann in der erfindungsgemäßen Verjo brennungseinrichtung ein integrierter Wärmeaustauscher verwendet werden. Ein zusätzlicher Vorteil ist es, daß die Brennkammer sich teilweise in den Wärmetauscherteil und über diesen hinaus in Richtung Brenner ausdehnt, so daß eine Nachbrennkammer entsteht. Dies führt außerdem zu einer Bauweise mit geringen Ausmaßen.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß der Wärmetauscherteil und der Brennkammerteil in der Verbrennungseinrichtung örtlich voneinander getrennt angeordnet werden können. Dadurch wird eine einfache Kombination zweier oder mehrerer Verbrennungseinrichtungen nach der Erfindung an der Brennkammer oder am Brenner ermöglicht, um beispielsweise die Brennkammer wegen Änderungen am vorgeschalteten Herstellungsprozeß oder wegen gesetzlich geforderter, höherer Ausbrandwerte zu vergrößern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen 1 bis 5 wiedergegeben und werden näher erläutert. Dabei haben gleichbleibende Teile in den verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen. Die F i g. 1 und 2 zeigen zwei bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verbrennungseinrichtung;

F i g. 3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Verbrennungseinrichtung, wobei der Wärmetauscher und die Brennkammer örtlich voneinander getrennt angeordnet sind;

F i g. 4 zeigt die Kombination zweier Verbrennungseinrichtungen, die an ihrer Brennkammer miteinander verbunden sind;

F i g. 5 zeigt zwei an ihrem Brennerraurn bzw. Brenner kombinierte Verbrennungseinrichtungen.

In allen Figuren ist das in seiner Länge variierbare, in seinem Querschnitt bevorzugt enge Flammrohr mit 1 bezeichnet. Mit 2 und 3 sind Dralleinrichtungen beziffert, die sowohl beim Eintritt der Abgase in das Flammrohr angeordnet sein können, um einen zusätzlichen Eingabedrall zur Durchmischung der verschiedenen Gase zu erzielen, als auch beim Austritt aus dem Flammrohr in die Brennkammer 4 am Flammrohr selbst oder am Boden der Verbrennungseinrichtung 6 befestigt sein können, um die Feststoffteilchen in den Abgasen an der Innenwand der Brennkammer 4 in einer derartigen Rotation zu halten, bis sie nahezu vollständig abgebrannt sind. Mit 4' wird die Nachbrennkammer bezeichnet, die sich an die Brennkammer 4 anschließt und teilweise in den Wärmetauscher 5 und über diesen hinaus in Richtung Brenner 13 ausdehnt.

Die in Ganzstahl oder Mauerwerk ausgeführte Verbrennungseinrichtung 6 besitzt zusätzlich ein zur konzentrisch der Achse der Gesamtanlage angeordnetes Mannloch 7, welches die Begehung des Flammrohres 1 gestattet. Weiterhin hat sie Schaugläser 8 für die direkte Beobachtung der Flamme sowie Temperaturmeßsteiieii 9. Außerdem sind in der Verbrennungscinnchtung 6 Profilringe 10 vorgesehen um sowohl unverbrennbares Material zurückzuhalten, als auch eine möglichst lange Verweilzeit für brennbare Feststoffteilchen zu erreichen. Zusätzlich besitzt die Verbrei nungseinrichtutig einen Frischluftringkanal 11 zur Eindüsung von Luft als Verdünnungs- bzw. Kühlmittel innerhalb oder außerhalb der Anlage sowie einen eine Eintritts-Ringkammer 12 mit dem Flammrohr 1 verbindenden Durchgang 16, ^rür die Zuführung kalter unverbrannter Abgase zur Regelung des Verbrennungsprozesses. Unter dem mit Ziffer 13 bezeichneten Brenner wird jeglirhe Art von konventionellen Industriebrennern verstanden, also auch sogenannte Flächenb^renner, die entweder als Primär- oder Sekundär-Luflbrenner ausgelegt sind. Die wesentlichen Teile des Brenners 13 können außerhalb der Gesamtanlage sowie konzentrisch zur Anlagenachse an der Außenwandung der Verbrennungseinrichtung 6 angebracht werden (vgl. dazu F i g. 3). Bei allen verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verbrennungseinrichtung feuert der Brenner 13 parallel in Richtung der ihn anströmenden, im Wärmetauscher 5 vorgeheizten Abgase, nachdem letztere um 180° beim Verlassen des Wärmetauschers umgelenkt worden sind.

Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Verbrennungseinrichturig wird im nachfolgenden Beispiel aufgezeigt, wie diese Einrichtung arbeitet. Die dort genannten Bezugszeichen sind identisch mit den in den F i g. 1 bis 5 verwendeten.

20 00ONm³ Abgas aus einem Prozeß, in welchem verschiedenartige Lösungsmittel Verwendung finden, strömen in den Eintrittsringraum 12 vor dem Wärmetauscher 5 der Verbrennungseinrichtung 6 mittig von oben bzw. tangential von oben mit 100⁰C ein. Das Abgas verteilt sich gleichmäßig in der gesamten Anzahl der Rohre des Wärmetauschers 5, durchströmt diese und wird dabei auf 550" C aufgeheizt. Das vorgeheizte Abgas verläßt den Wärmetauscher, wird direkt um etwa 180° umgelenkt und dem Brenner 13 zugeführt,

der außerhalb des Wärmetauschers und konzentrisch zur Anlagenachse angebracht ist. Der Brenner feuert parallel und in Richtung der ihn anströmender. Abgase. In Nachbarschaft des Brenners befindet sich das vom Wärmetauscher 5 umgebene Flammrohr 1, das den

kleineren Teil des Gesamtbrennvolumens darstellt. In diesem, in seinem Durchmesser kleinen und in seiner Länge mindestens über die Länge des Wärmetauschers hinausragenden Flammrohr findet eine Durchmischung der Abgase und der Flammrauchgase sowie eine Er-

,₅ wärmung derselben um etwa 80°C auf 630°C statt. Am Ende des Flammrohres werden die durchmischten Abgase gegebenenfalls durch zusätzliche Dralleinrichtungen 3 verwirbelt und gelangen dabei in die Brennkammer 4, wo sie sich um weitere 120°C auf 75O°C aufheizen (Eigenwärme). An der Stirnseite der Brennkammer werden die Abgase wiederum um )80° umgelenkt, und dadurch in Richtung Nachbrennkammer 4' bewegt, wobei eine zusätzliche Verwirbelung der Abgase bewirkt wird. In einer bis mehreren Umlenkungen durchströmt das oxidierte heiße Rauchgas das Ringbündel (Röhrenoder Taschenbündel) des Wärmetauschers, wobei das Rauchgas das Rohrbündel von innen nach außen oder von außen nach innen umströmen. Dadurch werden die heißen Rauchgase auf etwa 315°C abgekühlt und ver-

lassen an einer Stelle in unmittelbarer Nähe 14 des Ringraumes 12 die Verbrennungseinrichtung 6.

Fällt aus technischen Gründen des vorgeschalteten Prozesses die Konzentration der Störstoffe im Abgas ab, so wird der Brenner 13 automatisch auf höhere Leistung geregelt, so daß eine nahezu konstante Temperatur von 750°C in der Brennkammer ermöglicht wird.

Im umgekehrten Fall, also beim Ansteigen der Konzentration der Störstoffe im Abgas, wird unverbranntes Abgas über einen den Eintrittsringraum 12 und das

Flammrohr 1 verbindenden Durchgang 16 direkt in den Brennraum eingedüst, ohne daß das Abgas vorher im Wärmetauscher aufgeheizt worden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnunpen

Claims

Patentansprüche:

1. Verbrennungs^inrichtung zur Verbrennung von Störstoffen in Abgasen mit einem Brenner, an diesem anschließenden Flammrohr, am freien Ende des Flammrohres gelegener L'rnlenkkarr.rner, von der die Rauchgase über einen Wärmetauscher, der das Flammrohr umgibt, geleitet werden, wobei im Wärmetauscher die dem Flammrohr zuzuführenden Abgase vorgewärmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkkammer als Brennkammer (4) mit wesentlich größerem Volumen als das des Flammrohres (1) ausgebildet ist, und daß das Flammrohr konzentrisch in die Brennkammer (4) weit hineinragt.

2. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Querschnitt enge Flammrohr (1) und die Brennkammer (4) eine zylindrische Form haben.

3. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (5) und die Brennkammer (4) in der Verbrennungseinrichtung (6) örtlich voneinander getrennt angeordnet sind.

4. Verbrennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verbrennungseinrichtungen (6) baulich zu einer Einheit verbunden sind.