DE3050790C2 - Verbrennungseinrichtung für Schadgase - Google Patents

Description

beneinander Strömungskanäle 6 für Brennstoff und Strömungskanäle 7 für Verbrennungsluft angeordnet sind. Die Strömungskanäle 6 und 7 münden am Brennermund 45 derart, daß Brennstoff und Verbrennungsluft auf der gesamten Brennermundfläche intensiv miteinander vermischt werden und in einer kurzen Verbrennungszone verbrennen, deren Flammfront der Brennermundfläche entspricht und den gesamten Brennraum 47 ausfüllt Um Wnrmeverluste zu vermeiden, kann der Brennraum mit Isolierplatten 8 ausgelegt sein, die in F i g. 1 strichliniert eingezeichnet sind. Die Isolierplatten bestehen aus gasundurchlässigem, porösen keramischem Werkstoff.

Den Strömungskanälen 6 wird im Ausführungsbeispiel gasförmiger Brennstoff 9 seitlich am Brennerkopf 43 zugeführt, die Verbrennungsluft 10 strömt an der Stirnseite des Brennerkopfes in die Strömungskanäle 7 ein.

Im keramischen Rekuperator 44 sind Strömungskanäle 11 für Heißgas und Schadgaskanäle 53 für das Schadgas, das irn Wärmeaustausch mit dem Heißgas steht, benachbart angeordnet

Der Heißgaseintritt 46 befindet sich auf der dem Brennraum 47 zugewandten Stirnseite des Rekuperators 44, die Strömungskanäle 11 sind an der Stirnseite geöffnet Das Schadgas strömt in der Aufheizzone 48 im Gegenstrom zum Heißgas. Auch das zu erwärmende Brauchwasser wird in der Wärmeaustauschzone 49 des Rekuperators im Gegenstrom zum Heißgas geführt. Der Wasserzulauf 50 befindet sich in Strömungsrichtung des Heißgases gesehen am Ende des Rekuperators 44. In F i g. 1 ist die Strömungsrichtung der Verbrennungsluft und des vom Brennraum 47 abströmenden Heißgases durch einen mit gestrichelten Linien markierten Strömungspfeil gekennzeichnet Die Strömungslinien für Brennstoff, Schadgas und zu erwärmendes Brauchwasser sind im Brennerkopf 43, Aufheizzone 48 und Wärmeaustauschzone 49 mittels durchgezogen gezeichneten Pfeilen angegeben. Nach seiner Erwärmung in der Wärmtaustauschzone 49 verläßt das Warmwasser den Rekuperator 44 am Wasserablauf 52. Der Schadgasanschluß 54 sowie der Wasserzulauf 50 und der Wasserablauf 52 sind seitlich am Rekuperator 44 angeschlossen. Die Schadgaskanäle 53 und die Wasserkanäle 51 verlaufen fluchtend im Rekuperator und sind an der Stelle, an der die Aufheizzone 48 an die Wärmeaustauschzone 49 angrenzt, wie bereits erwähnt, durch Verschlußstücke 55 als Ζν/ischenwände voneinander getrennt.

Die Strömungskanäle Ii '(Sr das Heißgas durchziehen die Aufheizzone 48 und die Wärmeaustauschzone 49 des Rekuperators ebenfalls in fluchtender Anordnung. Das Heißgas strömt am Ende der Wärmeaustauschzone 49 am Gasauslaß 21 ab. Es wird in der Wärmeaustauschzone 49 bis unter die Taupunkttemperatur abgekühlt. Das sich dabei in den Strömungskanälen 11 niederschlagende Kondensat wird über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kondensatabscheider abgeführt,

Die im Rekuperator parallel und benachbart zu den in Fig. 1 nicht sichtbaren Strömungskanälen 11 für das aus dem Brennraum 47 abströmende Heißgas geführten Schadgaskanäle 53 münden am Heißgaseinlaß 46 unmittelbar neben den Einströmöffnungen der Strömungskanäle 11 für das Heißgas. Das vorgewärmte Schadgas strömt auf diese Weise unmittelbar gegen die im Brennraum 47 gebildete Flammenfront. Es wird gleichmäßig über die Flammenfront veiisilt in den Brennraum eingeführt. Bei einer solchen Verteilung des Schadgases über der Flammenfront wird in vorteilhafter Weise ein hoher Verbrennungsgrad des Schadgases erreicht Dies gelingt bei geringem Brennraumvolumen insbesondere dann, wenn Brennermundfläche und Fläche des Rekuperators auf der Heißgaseintrittsseite gleich groß bemessen sind, das vorgewärmte Schadgas also über die gesamte Querschnittsfläche des Brennraums verteilt im Gegenstrom zum Heißgas in den Brennraum eintritt Die Rückleitung von erhitztem Schadgas im Heißgasgemisch aus dem Brennraum erzeugt eine gleichmäßige Temperaturverteilung am Heißgaseintritt 46 der Aufheizzone 48.

Die Wasserkanäle 51 und die Strömungskanäle 11 für das Heißgas in der Wärmeaustauschzone 49 des Rekuperators 44 weisen in Strömungsrichtung des zu erwärmenden Brauchwassers bzw. des Heißgases verlaufende Wandstützen 56 für die Trennwände der Strömungskanäle auf. Wandstützen 56 sind in den Strömungskanälen insbesondere dann erforderlich, wenn zwischen den im Wärmeaustausch stehenden Medien rrheblicbe Druck-

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und im Bereich des Wasserablaufs 52 sind jeweils am Ende der Wasserkanäle 51 in den Wandstützen 56 Durchströmöffnungen 57 in der Weise vorgesehen, daß eine effektive Verteilung des Brauchwassers in den Strömungskanälen und eine entsprechende Zusammenführung erfolgt

Eine für eine Leistung von mehreren kW ausgelegte Verbrennungseinrichtung zur Verbrennung von Schadgas weist einschließlich Brennerkopf und Rekuperator mit Wärmeaustauschzone zur Erwärmung von Wasser eine Baulänge von etwa 50 cm auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 migen Kanälen für Brennstoff und Oxidationsmittel, Patentansprüche: dem auf der gegenüberliegenden Seite des Brennraums ein keramischer Rekuperator mit ebenfalls parallelen

1. Verbrennungseinrichtung für brennbare Schad- schlitzförmigen Kanälen gegenüber steht Der Rekupegase mit einem Brennraum, in den ein Brenner mün- 5 rator wird im Gegenstrom von dem aus dem Brennraum det, und mit einem dem Brennraum inachgeschalte- abströmenden Heißgas und von dem vorzuwärmenden ten keramischen Rekuperator mit mehreren Strö- Schadgas durchströmt Die Anordnung von Brennkopf mungskanälen mit zum Brennraum hin offenem und Rekuperator ist derart, daß das Schadgas gHchmä-Heißgaseinlaß für aus dem Brennraum abströmen- Big über die Flammenfront verteilt in den Brennraum des Heißgas und mit Strömungskanälen für Schad- io eintritt Brennkopf und Rekuperator sind miteinander gas, das nach Wärmeaustausch mit dem Heißgas an zu einem einheitlichen keramischen Block verbunden. Schadgasaustritten der Strömungskanäle aus dem Die Verbrennungseinrichtung besteht so aus einem Rekuperator in den Brennraum abströmt da- leicht handhabbaren, kompakten Baustein, der gegendurch gekennzeichnet, über herkömmlichen Verbrennungseinrichtungen einen

15 äußerst geringen Raumbedarf aufweist Die Verwen-

a) daß der Brenner als keramischer Brennkopf (43) dung keramischen Materials für Brennkcpf und Rekumit parallelen, im Querschnitt schlitzförmigen perator erlaubt es, einerseits bei kurzem Brennraum das Kanälen (6, 7) für Brennstoff und Oxidations- Heißgas mit einer Temperatur von über 1000⁰C eintremittei ausgebildet ist, ten zu lassen, und andererseits die Wärme des Heißga-

b) daß der keramische Rekuperator (44) ebenfalls 20 ses bis zur Abkühlung unter dem Taupunkt ohne Korromit parallelen schlitzförmigen Kanälen (11,53) sionsgefahr zu nutzen. Um Wärmeverluste im Brennversehen ist, die im Gegenstrom von dem aus raum zu vermeiden, sind den Brennraum nach außen dem Brennraum abströmenden Heißgas und abschließende Wände mit Isolierplatten aus porenreivon dem vorzuwärmenden Schadgas durch- ehern keramischem Werkstoff belegt, Patentanspruch 2. strömt werden, und 25 Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbei-

c) daß der Brennkopf (43) Mnd der Rekuperator spiels, das in der Zeip^nung schematisch wiedergegeben (44) auf gegenüberliegenden Seiten des Brenn- ist, näher erläutert Es zeigt im einzelnen

raums (47) mit diesem und miteinander fluch- F i g. 1 Verbrennungseinrichtung zur Schadgasver-

tend angeordnet sind und insgesamt mit den brennung mit keramischen Brennerkopf für gasförmi-Wänden des Brennraums einen einheitlichen 30 gen Brennstoff und keramischen Rekuperator mit Aufkeramischen Block bilden. bereitungszone für Warmwasser, gemäß Schnittlinie I/I

in Fig.2;

2. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1, da- F i g. 2 Querschnitt durch Brennerkopf und Rekupedurch gekennzeichnet, daß den ".ennraum (47) nach rator der Heizeinrichtung nach F i g. 1 gemäß Schnittliaußen abschließende Wände mit Isolierplatten (8) 33 nie 1I/II.

aus porenreichem keramischen Werkstoff belegt Die in der Zeichnung wiedergegebene Verbren-

sind. nungseinrichtung zum Verbrennen von Schadgas besteht aus einem einheitlichen keramischen Block mit

Brennerkopf 43, Rekuperator 44 und zwischen Brenner-

40 mund 45 des Brennerkopfes und Heißgaseintritt 46 des Rekuperators liegenden Brennraum 47. Dem Brenner-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsein- kopf 43 wird gasförmiger Brennstoff zugeführt In den richtung für brennbare Schadgase mit den im Oberbe- Brennraum 47 ragt ein in der Zeichnung nicht wiedergegriffdes Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. gebener Gemischzünder für den Start der Verbren-Verbrennungseinrichtungen für Schadgase sind be- 45 nungseinrichtung hinein. Gestartet wird die Verbrenkannt Bei diesen Einrichtungen wird das Schadgas in nungseinrichtung im allgemeinen vor Einleitung von einen Brennraum eingeführt und in der Flamme eines Schadgas.

Brenners abgefackelt Die dabei erzeugte Wärme kann Der Rekuperator 44 weist eine Aufheizzone 48 für in einem Rekuperator an ein zu erhitzendes Medium das Schadgas und eine Wärmeaustauschzone 49 zur Erabgegeben werden. Brennbare Schadgase sind bei- 50 zeugung von Warmwasser auf. Das zu erwärmende spielsweise Ethylenoxid oder Chlorkohlenstoffe enthal- Wasser strömt dem Rekuperator am Wasserzulauf 50 tende Gase oder Gasgemische, auch rußhaltige Abgase. zu und wird nach Durchlauf von Wasserkanälen 51 am Bei der Verbrennung von Schadgasen kommt es dar- Wasserablauf 52 vom Heißgas, das vom Brennraum 47, auf an, den zusätzlichen Energiebedarf so niedrig wie Aufheizzone 48 und Wärmeaustauschzone 49 durchmöglich zu halten. Aus der GB-PS 11 16723 ist es be- 55 strömt, erhitzt entnommen. Das Schadgas wird in kannt, die zu verbrennenden Schadgase im Wärmeaus- Schadgaskanälen 53 des Rekuperators 44 am Schadgastausch mit dem abströmenden Heißgas vorzuwärmen. amchluß 54 eingeführt Zwischen den Wasserkanälen 51 Es kommt jedoch auch darauf an, die Verbrennung der und den Schadgaskanälen 53 sind Verschlußstücke 55 Schadgase so zu führen, daß alle verbrennbaren Schad- eingesetzt, die die Strömungsräume von Wasser und anteile erfaßt werden. 60 Schadgas gegeneinander abdichten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbrennungsein- Brennerkopf 43 und Rekuperator 44 weisen eine Vielrichtung zv schaffen, bei der bei geringem Bauvolumen zahl parallel geführter Strömungskanäle mit schlitzför_s._f, eine intensive Schadgasverbrennung erreicht wird. migem Strömungsquerschnitt auf und sind hinsichtlich μ Diese Aufgabe wird bei einer Verbrennungseinrich- der Anordnung der Strömungskanäle gleichartig aufgel<] tung der eingangs erwähnten Art durch die im kenn- 65 baut.

zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene In F i g. 2 ist ein Halbschnitt von Brennerkopf 43 und

Ausbildung gelöst. Als Brenner dient ein keramischer Rekuperator 44 gemäß Schnittlinie 11/11 nach Fig. 1 ge-

Brennerkopf mit parallelen, im Querschnitt schlitzför- zeigt Daraus ist ersichtlich, daß im Brennerkopf 43 ne-