DE2360187C2 - Verbrennungskammer für die Reinigung von Prozeßabgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskammer zur Entfernung von in Prozeßabgasen enthaltenen unerwünschten Bestandteilen durch deren Verbrennung mit einem axialen "inlaß für die Prozeßabgase, einer seitlichen Luftzufuhr und mit einer zentral im Einlaß angeordneten Brennstoffeinspritzvorrichtung, der Brennstoff und Luft zugeführt werden.

Eine derartige Verbrennungskammer ist beispielsweise aus der GB-PS 7 73 171 bekannt. Bei der bekannten Verbrennungskammer soll durch eine spezielle Anordnung von Luftdüsen erreicht werden, daß die Luft radial oder tangential zu den Prozeßabgasen ausströmt, damit die Prozeßabgase einen relativ langen (indirekten) Weg zurücklegen und eine genügend hohe Temperatur in Gegenwart von genügend Luft herrscht. Aufgrund des indirekten Weges sind bei gegebener Größe nur relativ geringe Gasdurchsätze erreichbar.

Bei vielen Industrieprozessen, insbesondere in der chemischen Industrie haben die anfallenden Prozeßabgase nicht nur giftige, übelriechende, explosive oder sonst unerwünschte Bestandteile, die entfernt werden müssen, sondern sind auch korrosiv. Beispielsweise für Prozeßabgase aus dem Sulfat-Zellulose-Prozeß sind verhältnismäßig große Verbrennungskammern mit einer Ziegelauskleidung vorgeschlagen worden, welche etwa einmal pro Jahr ersetzt werden muß, so daß neben den Kosten für eine derart große Verbrennungskammer noch zusätzliche Kosten für die Erneuerung der Auskleidung kommen.

Auf einem anderen technischen Gebiet, der Energieerzeugung, ist beispielsweise aus der CH-PS 2 65 626 bekanntgeworden, bei einer Verbrennungskammer mit Metallwändcn über leren Längserstreckung öffnungen vorzusehen, durch welche ein Kühlgas eintritt und die Verbrennungskammer im Inneren bestreicht, umso die Metallwände gegen die bei der Verbrennung auftretenden hohen Temperaturen zu schützen. Korrosive Gase fallen bei einer derartigen mit einem Brcnnstoff-Luftgcmisch betriebenen Verbrennungskammer nicht an.

Es ist weiterhin beispielsweise in der GB-(⁵S 8 84 627 vorgeschlagen worden, Prozeßabgase der Brennkammer einer Gasturbinenanlage zur Verbrennung zuzuführen. Der konstruktive Aufbau der Gasturbine ist in

dieser Schrift nicht beschrieben.

Die Erfindung steht unter der Aufgabe, eine gattungs-

gemäßc Verbrennungskammer derart weiterzubilden, daß auch korrosiv wirkende Proz^ßabgase behandelt werden können und der Durchsatz der zu reinigenden Gase erhöht werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verbrennungskammer ein Gehäuse und ein darin unter Ausbildung eines Ringkanals angeordnetes Flammrohr aufweist, daß das Flammrohr zur Ausbildung eines Luftfilms Durchlässe für durch den Ringkanal und die seitliche Luftzufuhr herangeführte Luft aufweist und daß die Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einer Zündeinrichtung, einer Flammenleitvorriehtung und zumindest einem Lufieinlaß zur Zufuhr von Luft aus der Luftzufuhr versehen ist.

Gemäß der Erfindung wird in vorteilhafter Weise eine Verbrennungskammer für Prozeßabgasu zur Verfügung gestellt, bei welche aufgrund des im weirntliehen axialen Gasdurchflusses hohe Durchsatzraten möglich sind. Das Flammrohr wird durch den kontinuierlichen Luftfilm gegen Korrosion geschützt. Infolge der Zufuhr prozeßabgasfreier Luft zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und den Flammhalterungs- und Flammverbreiterungsmitteln kan·? sichergestellt werden, daß die Prozeßabgase vollständig auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt werden und eine Steuerung des Verbrennungsprozesses, insbesondere der Austrittstemperatur am Ausgang der Verbrennungskammer, ermöglicht wird.

Unter Prozeßabgasen werden im Zusammenhang mit der Erfindung alle üblichen Gasmischungen bezeichnet. Dies bedeutet, daß ein chemischer oder sonstiger Prozeß selbstverständlich auch ein Abgas liefern kann, das im wesentlichen Luft mit nur einem sehr geringen Anteil von schädlichen oder übelriechenden Substanzen wie beispielsweise Schwefelverbindungen, Kohlenmonoxvde oder dergleichen enthält, die vor dem Ablassen des Abgases in die IJmgcbungsatmospiiäre zerstört werden müssen. Bei anderen Industrieprozessen können stark vergiftete Abgase entstehen, die nur einen mittleren Anteil an Luft aufweisen, während der übrige Teil aus Bestandteilen besteht, wie beispielsweise Kohlenmonoxyd und anderen giftigen Substanzen, die auf alle Fälle vernichtet werden müssen. So werden beispielsweise beim Sulfataufschlußverfahren nicht-kondensierbarc Gase erhalten, die zusätzlich /u Stickstoff. Kohlenmonoxyd und Kormylsäure übelriechend·· organische Schwefelverbindungen enthalten. Bei der Herstellung von Schlackenwolle werden andererseits Abgase mit einem Gehalt an Kohlenmonoxyd bis zu ungefähr 15% erhalten.

Ein gemeinsames Merkmale aller Prozeßabgase ist. daß sie einen mehr oder weniger größeren Energiegehall als reine Luft besitzen. Die Zufuhr von Hitze durch die Verbrennungsflamme wird daher derart eingestellt, daß die Verbrennung des zugeführten Brennstoffs und der brennbaren Komponenten der Abgase eine ausreichend hohe Temperatur für die endgültige Oxydation der zu zerstörenden Abgasbestandteile ergibt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispicls näher erläutert. Die Figur zeigt einen vertikalen Längsschnitt einer Verbrennungskammer, die eine iUißurc Drennkiiinmer· wand 1 aufweist mil im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt. An einem ihrer Enden ist ein Einlaß 2 für die in der Verbrennungskammer zu reinigenden Prozeßabgasc vorgesehen. Die Prozeßabgasc werden mit-

lels eines geeigneten Gebläses durch den Einlaß 2 gefördert. Der Einlaß 2 ist derart ausgelegt, daß die Gase die notwendige Durchflußrate beim Eintritt in die Verbrennungskammer erhalten. Ferner ist der Einlaß 2 mit der Brennkammer derart zusammengefaßt, daß die Gasströmung im wesentlichen eine axiale Flußrichtung über die gesamte Lä"ge der Kammer beibehält.

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 für einen geeigneten Brennstoff ist nahe dem Einlaßende der Verbrennungskammer angeordnet Obgleich in der Praxis jeder gasförmige oder flüssige Brennstoff verwendet werden karni, wird in bevorzugter Weise eine Heizöl-Feuerungseinheit benutzt, deren Einspritzdüse zentral in der Einspritzvorrichtung angeordnet ist. Eine oder mehrere Zündeinrichtungen 4 sind an der Austrittsöffnung der Düse vorgesehen. Zur Sicherung eines ordnungsgemäßen Betriebes der Vorrichtung ist es wesentlich, daß die Träger- oder Durchzugsflamme der Kraftstoffeinspritzvcrrichtung 3 dazu gebracht werden kann, sich über den gesamten Querschnitt der Verbrennungska ;jmer so schnell wie möglich auszubreiten. Aus diesem Grund sind aus der Gasturbinentechnik bekannte Flammhalterungs- und Flammverbreiterungsmittel 5 rings um die Einspritzvorrichtung 3 verteilt angeordnet Das gesamte durch den Einlaß 2 einströmende Gas wird gezwungen, durch einen Flammenvorhang hindurchzutreten, der schnell und äußerst wirksam den GasfluS auf die Verbrennungstemperatur aufheizt die für die Verbrennung der zu zerstörenden Bestandteile erforderlich ist.

Ein Flammrohr 6 ist koaxial innerhalb der Gehäusewand 1 und im Abstand von dieser angeordnet. Das Flammrohr 6 wird mittels eines dünnen Luftfilms gekühlt. Die Luft tritt durch eine seitliche Luftzufuhr 7 in der Gehäusewand 1 ein und wird anschließend durch einen Spalt zwischen der Brennkammerwand 1 und dem Flammrohr 6 und über Schlitze in das Flammrohr 6 eingeleitet. Die Schlitze sind sowohl über die Länge als auch über den Umfang des Flammrohrs 6 verteilt. Auf diese Weise wird der notwendige Korrosions- und Flammenschutz für das Flammrohr erhalte» Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß das Flammrohr 6 aus im Vergleich zu einer Kammerauskleidung billigen Material hergestellt werden kann.

Die Länge der Verbrennungskammer wird derart gewählt, daß sichergestellt ist, daß alle Teile der eintreten den Prozeßabgase auf die erforderliche Temperatur für die Verbrennung der schädlichen Bestandteile erhitzt werden. Fin oder mehrere Einlaßöffnungen 8 sind an dem Einlaßende der Verbrennungskammer nahe der Einspritzvoi richtung 3 vorgesehen. Mit Hilfe der Einlaßöffnungen 8 wird zusätzliche Luft zentral in die Verbrennungskammer /ur Steuerung der Endtemperatur am Verbrennungskiimmeraustriit 10. aber auch für dir Kühlung in Form eines t.iiftfilius der Einspritzvorrichtung 3. einem Drallcinsaizcs 9 und den Innenseiten der v> Finger, welche die Flamnihaltcrungs- und Flammverbrcilerungsmittel 5 bilden, zugeführt.

Die aus dem Verbrennungskammuraustritt 10 aus strömende gereinigte Gasmischung weist einen hohen Wärincinhall auf und kann daher für verschiedene Ver- mi fahren crwcndel werden. Eine crfindungsgcmäßc Verbrennungskammer kann beispielsweise für die Behandlung von 800 m^J und .mehr Prozeßabgas der Koch- und Verdampfungsverfahrensschritte in einer Sulfal-Zcllulosc-Fabrik eingesetzt wei'den. Die dabei anfallenden b5 Prozeßabgase enthalten Kohlenmonoxyd und übelriechende Schwefelverbindungen, während die gereinigten Gase den Kammeraustritt id mit etwa einer Temoeralur von 1400⁰C verlassen und nur unschädliches Kohlendioxyd, Wasser und einen geringen Anteil von nichtstinkenden Schwefelverbindungen enthalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verbrennungskammer zur Entfernung von in Prozeßabgasen enthaltenen, unerwünschten Bestandteilen durch deren Verbrennung mit einem axialen Einlaß für die Prozeßabgase, einem Auslaß für die Verbrennungsgase, einer seitlichen Luftzufuhr und mit einer zentral im Einlaß angeordneten Brennstoffeinspritzvorrichtung, der Brennstoff und Luft zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer ein Gehäuse und ein darin unter Ausbildung eines Ringkanals angeordnetes Flammrohr (6) aufweist, daß das Flammrohr (6) zur Ausbildung eines Luftfilms Durchlässe für durch den Ringkanal und die seitliche Luftzufuhr (7) herangeführte Luft aufweist und daß die Brennstoffeinipritzvorrichtuii^ (3) mit einer Zündeinrichtung (4), einer Flairimeriicitvorricht'jng (5) und zumindest einem Lufteinlaß (8) zur Zufuhr von Luft aus der Luftzufuhr (7) versehen ist.