DE2624874A1

DE2624874A1 - Thermal afterburner for process waste gases - has gas flow deflector accommodating burner with perforated mixing cone

Info

Publication number: DE2624874A1
Application number: DE19762624874
Authority: DE
Inventors: Peter Ing Grad Reinhold
Original assignee: Kraftanlagen AG
Current assignee: Kraftanlagen AG
Priority date: 1976-03-30
Filing date: 1976-06-03
Publication date: 1977-12-29
Also published as: DE2624874C2

Abstract

The afterburner is for disposing of oxidisable, esp. organic waste air components in process waste gases. The afterburner deflects gas flow through half circle. It is connected on crude gas inlet and on the purified gas outlet and to storage sections of a regenerative heat exchanger. The deflector has burners for flame orientated along the gas flow direction. A perforated mixing cone is provided. The gas deflector is divided into a central section (9a) enclosed by circular section (9b). The burner (11) is held together with the connected mixing cone (17) in the central section (9a) of the gas deflector. One end of the central section (9a) is connected to the next cross section of the circulating hood (7) of the heat exchanger hot side. Other end of the central section is connected with the circular section (9b) of the gas deflector.

Description

Vorrichtung zur thermischen Nachverbrennung von Prozeßabgasen.Device for thermal post-combustion of process exhaust gases.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Nachverbrennung oxydierbarer, insbesondere organischer Abluftbestandteile in Prozeßabgasen mit wenigstens einer Gasumlenkung um 1800, dieser Gasumlenkung rolitgasseitig vor- und reingasseitig nachgeschalteten Speicherabsohnitten eines umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschers, einem in der Gasumlenkung mit in Gasströmungsrichtung weisender Flamme angeordneten Brenner und mit einem. im Anschluß an den Brenner vorgesehenen, die Brennerflamme mit Abstand umgebenden, sich in Richtung der Gasströmung erweiternden und mit einer Vielzahl von Öffnungen für den Durchtritt wenigstens eines Teils des Rohgases versehenen Mischkonus sowie einer hinter der Ebene des größten Durchmessers des Mischkonus angeordneten, den Raum zwischen Mischkonus und den Wandungen der Gasumlenkung überbrückenden Maske nach Patent ................The invention relates to a device for thermal post-combustion oxidizable, especially organic exhaust air components in process exhaust gases with at least a gas diversion around 1800, this gas diversion on the rolit gas side upstream and the clean gas side downstream storage units of a circulating regenerative heat exchanger, one arranged in the gas deflector with a flame pointing in the direction of gas flow Burner and with one. provided in connection with the burner, the burner flame surrounding at a distance, expanding in the direction of the gas flow and with a A plurality of openings are provided for the passage of at least a part of the raw gas Mixing cone and one behind the plane of the largest diameter of the mixing cone arranged, bridging the space between the mixing cone and the walls of the gas deflector Mask according to patent ................

(Patentanmeldung P 26 13 524.0).(Patent application P 26 13 524.0).

Organische Abluftbestandteile in Prozeßabgasen lassen sich zu Kohlendioxyd und Wasserdampf verbrennen. Um eine möglichst vollständige Realction organischer Bestandteile mit Sauerstoff zu erreichen, ist eine ausreichend hohe Temperatur und eine ausreichend lange Reaktionszeit erforderlich. Durch Einsatz von Katalysatoren kann die erforderliche Verbannungstemperatur herabgesetzt und die Reaktion beschleunigt werden.Organic exhaust air components in process exhaust gases can be converted into carbon dioxide and burn water vapor. In order to achieve the fullest possible Realction more organic Reaching constituents with oxygen is a sufficiently high temperature and one sufficiently long reaction time required. Through commitment of catalysts can lower the required exile temperature and the reaction can be accelerated.

Katalysatoren sind jedoch nur beschränkt einsatzfähig, da die meisten Prozcßabgase neben den zu beseitigenden Schadstoffen auch Katalysatorgifte enthalten, welche die Eatalysatoren nach verhältnismäßig kurzer Zeit des Einsatzes unwirksam werden lassen.However, catalytic converters are only of limited use, as most of them Process exhaust gases also contain catalyst poisons in addition to the pollutants to be removed, which make the catalysts ineffective after a relatively short period of use be let.

Anstelle der katalytischen Nachverbrennung werden in der Praxis deshalb überwiegend Einrichtungen zur thermischen Nachverbrennung eingesetzt, bei denen aus Gründen der Brennstoffersparnis Wärmetauscher verwendet werden, in denen ein Teil des Wärmeinhalts der aus der Brennkammer austretenden, hocherhitzten Reingase auf die der Brennkammer zugeführten Rohgase übertragen wird.In practice, therefore, instead of catalytic afterburning predominantly devices for thermal post-combustion are used, in which for reasons of fuel economy heat exchangers are used in which a Part of the heat content of the highly heated clean gases exiting the combustion chamber is transferred to the raw gases supplied to the combustion chamber.

In der eingangs erwähnten älteren Anmeldung wird eine thermi s che Nachverbrennungsvorrichtung vorgeschlagen, bei der ein Re generativ-Wärmetaus eher mit umlaufender Speichermasse und ruhenden Anschlußkanälen und eine Gasführung zu einer besonders raumsparenden und durch die spezielle Zuordnung eines Einzelstrahlbrenners sowie letzterem nachgeschaltetem Mischkonus innerhalb der Gasführung auch wirkungsvollen Einheit für eine vollständige Oxidation der schädlichen Rohgasbestandteile bei geringem Raum- und Brennstoffbedarf zusammengefasst sind.In the earlier application mentioned above, a thermal s che Post-combustion device proposed in which a Re generative heat exchange rather with a surrounding storage mass and static connection channels and a gas duct a particularly space-saving one thanks to the special assignment of a single jet burner as well as the latter downstream mixing cone within the gas guide are also effective Unit for a complete oxidation of the harmful raw gas components with little Space and fuel requirements are summarized.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Nachverbrennungseinrichtung gemäß der Hauptanmeldung unter Verwendung eines Regenerativ-Wärmetauschers mit ruhender Speichermasse und umlaufenden Gasanschlüssen so weiterzubilden, daß die oxidative Umsetzung schädlicher Rohgasbestandteile mit mindestens gleichguten Ergebnissen erreicht wird.In contrast, the invention is based on the object of the afterburning device according to the main application using a regenerative heat exchanger with dormant Further develop storage mass and circumferential gas connections so that the oxidative Implementation of harmful raw gas components with at least equally good results is achieved.

Ausgehend von einer Nachverbrennungseinrichtung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gasumlenkung in einen zentralen Abschnitt und einen an diesen anschließenden sowie diesen umschließenden ringförmigen Abschnitt unterteilt ist, daß der Brenner als Binzelstrahlbrenner ausgebildet und zusaninien mit dem angeschlossenen Blischkonus im zentralen Abschnitt der Gasumlenkung angeordnet ist, und daß das eine Ende des zentralen Abschnitts an den Halsquerschnitt der umlaufenden Haube der heißen Seite des Regenerativ-Wärmetauschers angeschlossen ist und das andere gegenüberliegende Ende des zentralen Abschnitts mit dem ringförmigen Lbschnitt t; der Gasumlenkung in Verbindung steht. Die getroffene Unterteilung der Gasumlenkung in zwei unterschiedlich ausgebildete Abschnitte und die Zuordnung des vorzugsweise als Zerstäuberbrenner ausgebildeten Einzelstrahlbrenners mit nachgeschaltetem Alischkonus führt zu einer zuverlässigen Durchmischung der Flammengase mit dem zu erhitzenden Gasstrom.Based on an afterburning device of the type mentioned at the beginning This object is achieved according to the invention in that the gas deflector is in a type central section and an adjoining and enclosing it annular section is subdivided so that the burner is designed as a single jet burner and line up with the connected bladder cone in the central section of the gas deflector is arranged, and that one end of the central portion to the neck cross-section connected to the circumferential hood on the hot side of the regenerative heat exchanger and the other opposite end of the central portion with the annular Section t; the gas deflector is in connection. The subdivision of the Gas deflection in two differently designed sections and the assignment of the preferably designed as an atomizer burner with a downstream single jet burner Alish cone leads to a reliable mixing of the flame gases with the heating gas stream.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Ausgestaltung so getroffen, daß auf der heißen Seite des ruhenden Speichers eine umlaufende Rohgasaustrittshaube, der zentrale Abschnitt und der ringförmige Abschnitt der Gasumlenkung in Gasströmungsrichtung hintereinandergeschaltet sind. Bei dieser Anordnung ist der Llallmsenkegel auf den Übergangsbereich zwischen dem zentralen und dem ringförmigen Abschnitt der Gasumlenkung gerichtet, weist also von der Luftvorwärmeranlage weg, und die thermische Belastung des Luftvorwärmers durch direkte Flammenbeaufschlagung wird verringert. Insbesondere ist die Abschirmung der Lagerung der umlaufenden Haube auf der heißen Seite der Speicher masse gegen erhöhte Temperaturen erleichtert.In a preferred development of the invention, the configuration made in such a way that a circumferential raw gas outlet hood on the hot side of the storage tank at rest, the central section and the annular section of the gas deflector in the gas flow direction are connected in series. With this arrangement, the Llallmsenkegel is on the Transition area between the central and the annular section of the gas deflector directed, so points away from the air preheater, and the thermal load of the air preheater through direct exposure to flames is reduced. In particular is the shielding of the bearing of the circumferential hood on the hot side of the Storage mass relieved against increased temperatures.

Die Wahl der Gasführung hinter dem kalten Ende der Speichermasse ist beliebig. Die Reingase können eine umlaufende rohgasführende Eintrittshaube innerhalb eines festen Reingasaustrittskanals auf der kalten Seite des Speichers um- bzw überströmen oder aber über eine entsprechend zur umlaufenden Rohgasaustrittshaube der heißen Seite des Speichers versetzt angeordnete umlaufende Reingasaustrittshaube auf der kalten Seite des Speichers abgeführt werden.The choice of gas routing behind the cold end of the storage mass is up any. The clean gases can be inside a circumferential raw gas-carrying inlet hood flow around or over a fixed clean gas outlet duct on the cold side of the storage tank or via a corresponding to the circulating raw gas outlet hood of the hot Surrounding clean gas outlet hood arranged offset on the side of the storage tank cold side of the storage tank.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, welche die schematisiert dargestellte Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Nachverbrennungsvorrichtung zeigt.The invention is in the following description of an exemplary embodiment explained in more detail in connection with the drawing, which is shown schematically Shows a sectional view through an afterburning device according to the invention.

Die zu oxydierenden Rohgase treten in die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine feste Leitung 1 von oben links her ein. Die feste Leitung 1 ist in die Achse des Wärmetauschers abgeknickt. Ihr vertikal verlaufender Abschnitt mündet in eine rotierende, zweiflügelige Rohgaseintrittshaube 3. Die ringsektorförmigen Anschlußquerschnitte der umlaufenden Rohgaseintrittshaube 3 teilen den Rohgasstrom den fluchtend von ihr überdeckten Durchgaskanälen der ruhenden Speichermasse 5 zu. Beim Durchströmen der Kanäle innerhalb des Speicherkörpers nimmt der Rohgasstrom Wärme aus der Speichermasse auf, die zuvor durch die die benachbarten Kanäle beaufschlagenden Reingase an die Speichermasse abgegeben wurde.The raw gases to be oxidized enter the device according to the invention via a fixed line 1 from the top left. The fixed line 1 is in the Axis of the heat exchanger kinked. Your vertical section opens into a rotating, two-winged raw gas inlet hood 3. The ring sector-shaped Connection cross-sections of the revolving raw gas inlet hood 3 divide the raw gas flow the through-gas channels of the stationary storage mass 5, which are covered by it, in alignment. When flowing through the channels within the storage body, the raw gas flow increases Heat from the storage mass that was previously applied through the adjacent channels Clean gases were released to the storage mass.

Synchron und fluchtend mit der auf der kalten Seite des Speichers angeordneten Rohgaseintrittshaube 3 rotiert vor der heißen Seite des Speichers eine Rohgasaustrittshaube 7, welche die aus den von ihr überdeckten Durchgangskanälen der Speichermasse ausströmenden vorgewärmten Rohgase in ihrem Halsquerschnitt sammelt und in einen an diesen anschließenden zentralen rohrartigen Abschnitt 9a der Gasumlenkung überführt. Innerhalb dieses zentralen Abschnitts 9a sind - gesehen in Strömungsrichtung der Gase -ein Drehzerstäuberbrenner 11, ein Stator-Leitschaufelkranz 13, ein Brennerstein 15, ein Misenkonus 17 und eine den Raum zwiscllell Mischlconusmündung und Wandung des zentralen Abschnitts 9a der Gasumlenkung überbrückende Maske 19 hintereinandergeschaltet. Der Mischlronus 17 erweitert sich hierbei in Richtung der Gasströmung.Synchronous and aligned with the one on the cold side of the store arranged raw gas inlet hood 3 rotates in front of the hot side of the memory a Crude gas outlet hood 7, which from the passageways covered by it collects preheated raw gases flowing out of the storage mass in its throat cross-section and in one of these subsequent central tubular section 9a transferred to the gas deflector. Within this central section 9a are - seen in the direction of flow of the gases - a rotary atomizer burner 11, a stator vane ring 13, a burner stone 15, a Mese cone 17 and a space between the Mischlconus opening and the wall of the central section 9a of the mask 19 bridging the gas deflector connected in series. The Mischlronus 17 expands here in the direction the gas flow.

Zur Aufteilung des Rohgasstromes in einen durch den Leitschaufelkranz eintretenden und einen am Leitschaufelkranz vorbeiströmenden Teilstrom sind verstellbare Leitschaufeln 20 vorgesehen. Diese durch Verschwenken um rechtwinklig zur Achse der Brenneranordnung verlaufende Achse verstellbarren Leitschaufeln ermöglichen die Einstellung unterschiedlicher Gas-Mengenströme. Durch entsprechende Einstellung der Leitschaufeln lässt sich unabhängig von der Gesamt-Rohgasmenge ein konstanter Durchsatz durch den Leitschaufelkranz und infolge dessen auch eine konstante und stabile Ausbildung der Brennerflamme erzielen. Der außen an den Leitschaufeln vorbei strömende Rohgasteilstrom Verzweigt sich in zwei weitere Ströme, einen Teilstrom, der von außen durch die Mischlconuswandung hindurch zu den heißen Flammengasen innerhalb des Mischkonus tritt, und einen Teilstrom, der über den Mischkonusmantel hinwegströmt und erst durch den Raum zwischen Mischkonusmündung und nachgeschalteter Maske dem bereits hoch erhitzten Hauptgasstrom zugemischt wird.For dividing the raw gas flow into one through the guide vane ring The partial flow entering and a partial flow flowing past the guide vane ring are adjustable Guide vanes 20 are provided. This by pivoting around at right angles to the axis the burner assembly extending axis allow adjustable guide vanes the setting of different gas flow rates. With the appropriate setting of the guide vanes can be a constant regardless of the total amount of raw gas Throughput through the guide vane ring and as a result also a constant and achieve stable formation of the burner flame. The one on the outside of the guide vanes flowing raw gas partial flow branches into two further flows, a partial flow, that from the outside through the Mischlconuswandung through to the hot flame gases inside of the mixing cone occurs, and a partial flow that flows over the mixing cone shell and only through the space between the mixing cone mouth and the downstream mask already highly heated main gas stream is admixed.

Mit Ililfe der getroffenen Aufteilung des in der Speicher masse vorgewärmten Rohgasstroms innerhalb des zentralen Abschnitts der Gasumlenkung in mehrere Teilströme wird eine gleicll ßige und intensive, abgestufte Durchmischung von noh- und Flammengasen unter geringstmöglichem Druckverlust realisiert.With the help of the distribution of the mass preheated in the storage tank Raw gas flow within the central section of the gas deflection into several partial flows becomes a Uniform and intensive, graduated mixing of Noh and flame gases realized with the lowest possible pressure loss.

Der Mantel des zentralen Abschnitts der Gasumlenkung iJesitz-c an seinem unteren Ende Öffnungen 21, über die die kinase aus der vertikal abwärts in eine horizontal verlaufende Strömungsrichtung umgelenkt in den den zentralen Abschnitt 9a umschließenden ringförmigen Abschnitt 9b der Gasumlenkung überströmen. Nach abermaliger Umlenkung um 00 werden die Reingase vertikal aufwärts geführt und treten nach Umströmen der auf der heißen Seite der Speichermasse angeordneten Rohgasaustrittshaube 7 in die Speichermasse ein, in der sie einen Teil ihres Wärmeinhalts an die Speichermasse abgeben. Die abgekühlten Reingase umströmen nach Austritt aus der kalten Seite der Speichermasse die rotierende Rohgaseintrittshaube 3 und verlassen die Vorrichtung über eine feststehende Haube 23, welche die Reingase einem nicht dargestellten Abgaskamin oder einer weiteren Behandlungszone zuführt.The jacket of the central section of the gas deflector iJesitz-c its lower end openings 21 through which the kinase from the vertically downward in a horizontally running direction of flow deflected into the central section 9a surrounding the annular section 9b of the gas deflector. After again By turning 00, the clean gases are guided vertically upwards and occur after flowing around the raw gas outlet hood 7 arranged on the hot side of the storage mass in the storage mass, in which it transfers part of its heat content to the storage mass hand over. The cooled clean gases flow around the after exiting the cold side of the Storage mass the rotating raw gas inlet hood 3 and leave the device A fixed hood 23, which the clean gases to an exhaust gas chimney, not shown or to another treatment zone.

Zum Schutz des Öl-Zerstäuberbrenners ist ein Schacht 25 vorgesehen, der die beiden Abschnitte 9a und 9b der Gasumlenkung radial von außen durchsetzt und den Kopf des Ol-Zerstäuberbrenners allseitig umschließt, d.h. gegen den Strom der vorgewärmten Rohgase abschirmt. Der Schacht 25 ist mit einer Isolierung 25a versehen, welche eine Überiiitzung der mechanischen Teile des Brenners verhindert.A shaft 25 is provided to protect the oil atomizer burner, which penetrates the two sections 9a and 9b of the gas deflector radially from the outside and surrounds the head of the oil atomizer burner on all sides, i.e. against the current shields the preheated raw gases. The shaft 25 is provided with insulation 25a which prevents overheating of the mechanical parts of the burner.

Über den Schacht 25 kann außen Luft zutreten. Bei Drehzerstäuuerbrennern, für die Luft als Zerstäubermedium verwendet wird, erfüllt die durch den Schacht angesaugte Umgebungsluft zugleich Kühlfunktionen für den Brenner.Air can enter outside via the duct 25. With rotary atomizer burners, for which air is used as the atomizing medium, meets the requirements of the duct ambient air sucked in at the same time as cooling functions for the burner.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Device for thermal post-combustion o - S-dable, in particular organic exhaust air inventory toilo in Prozoss exhaust gases with at least one gas circulation around 1800, this gas circulation in front of and on the raw gas side Downstream storage tank units of a circulating regenerative heat exchanger on the clean gas side, one arranged in the gas circulation with a flame pointing in the direction of gas flow Burner and with one provided in connection with the burner, the burner flame surrounding at a distance, expanding in the direction of the gas flow and with a A plurality of openings are provided for the passage of at least a part of the raw gas Siischlconus as well as one behind the plane of the largest diameter of the Wiischkonus arranged, bridging the space between the mixing cone and the walls of the gas circulation Naske according to patent ..... (patent application P 26 13 524.0), characterized in that that the gas deflection in a central section (9a) and one adjoining this and this enclosing annular portion (9b) is divided that the Burner designed as a single jet burner (11) and connected together with the Blischkonus C17) is arranged in the central section (9a) of the gas deflector, and that one end of the central portion (9a) to the neck cross-section of the circumferential Hood (7) is connected to the hot side of the regenerative heat exchanger and the other opposite end of the central portion with the annular Section (9b) of the gas deflector is in connection.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that on the on the hot side of the stationary storage tank (5) a circumferential raw gas outlet hood (7), the central section (9a) and the annular section (9b) of the gas deflector are connected in series in the gas flow direction.