DE3145302A1

DE3145302A1 - Verfahren und vorrichtung zur absenkung des schadstoffgehaltes hinter waermeerzeugern

Info

Publication number: DE3145302A1
Application number: DE19813145302
Authority: DE
Inventors: Robert 5090 Leverkusen Kremer
Original assignee: FROELING KESSEL APP
Current assignee: FROELING KESSEL APP
Priority date: 1981-11-14
Filing date: 1981-11-14
Publication date: 1983-05-19

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Absenkung des Schadstoffgehaltes hinter Wärmeerzeugern Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Absenkung des Schadstoffgehaltes der Abgase von mit gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffen befeuerten Wärmeerzeugern.
Bei Verbrennungsvorgängen entstehen eine Reihe giftiger Stickstoffoxide, die zusammen mit den übrigen Abgasen den Kamin verlassen. Insbesondere durch die Stickstoffoxide wird die Umwelt erheblich belastet. Bei Kleinanlagen wird diese Belastung aufsichtsbehördlich geduldet.
Großanlagen müssen dagegen mit relativ hohen Kaminen ausgestattet werden, um für eine schnelle Verteilung und eine Verhinderung schädlicher Konzentrationen zu sorgen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,den Schadstoffgehalt der Abgase von Wärmeerzeugern und insbesondere den Gehalt an schädlichen Stickstoffoxiden herabzusetzen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Temperatur im Feuerraum der Wärmeerzeuger während des Brennerbetriebs abgesenkt wird Durch die Absenkung der Temperatur im Feuerraum wird die Entstehung giftiger Stickstoffoxide weitestgehend reduziert Bei Gasbrennern9 deren Abgase normalerweise als schädliche Bestandteile nur die Stickstoffoxide enthalten, können somit nahezu schadstofffreie Abgase erzielt werden Vorzugsweise wird die- Temperatur im Feuerraum durch Einspritzung von Wasser in die Brennerflamme abgesenkt Ein solches Verfahren ist relativ einfach und ohne größeren Aufwand praktizierbar Durch das Einspritzen von Wasser in die Brennerflamme entstehen jedoch bei der Wärmebilanz Verluste Will man diese Verluste vermeiden, so können aus den Abgasen die sensible und die Kondensationswärme zuruckgewonnen werden.
Bei der Wärmerückgewinnung entsteht Kondenswasser, das einerseits aus dem bei der Verbrennung, insbesondere bei der Verbrennung von Gas, entstehenden Dampf und anderer seits aus dem Dampf des in die Brennerflamme eingespritzten Wassers gebildet wird Zweckmäßig wird dieses bei der Wärmeruckgewinnung entstehende Kondenswasser zum Einspritzen in die Brennerflamme verwendet, denn das Kondenswasser enthält nahezu keine Verunreinigung, die den Vorgang in irgendeiner Weise belasten könntenO Bei der Wärmerückgewinnung werden die Abgase vorzugsffl weise durch einen Raum geleitet, in welchem Wasser verrieselt wird. Auf diese Weise findet zusätzlich noch eine Abgaswäsche statt, bei der der der Feststoffanteil weitestgehend aus den Abgasen entfernt werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens für Anlagen, die aus einem Heizkessel mit einem Feuerraum sowie einem in den Feuerraum mündenden Brenner bestehen, ist gekennzeichnet durch eine Wasserzuleitung und eine am Ende der Wasserzuleitung sitzende, in den Feuerraum mündende Düse zum Einspritzen des Wassers in die Brennerflamme.
Um die einzuspritzende Wassermenge zu optimieren bzw.
genau auf die jeweiligen Verbrennungsbedingungen abstimmen zu können, kann der Einspritzdüse ein Dosierventil vorgeschaltet sein.
Bei Neuanlagen kann die Wassereinspritzdüse in den Brenner integriert sein, wobei sie genau in die beim Brennerbetrieb entstehende Flamme gerichtet ist.
Für die anschließende Abgaswäsche kann der Abgasauslaß des Heizkessels in ein behälterförmiges Gerät mUnden, das in seinem oberen Bereich einen Abgasabzug sowie eine Wasser-Verrieselungseinrichtung aufweist.
Das behälterförmige Gerät kann gleichzeitig bzw. in erster Linie auch zur Wärmerückgewinnung herangezogen werden, wobei es zweckmäßig in seinem unteren Bereich eine Wärmeaustauscherfläche und eine diese umgebende Wasserfüllung aufweist. Dabei kann die Verrieselungseinrichtung aus der Wasserfüllung des Geräts gespeist werden, wodurch sich die Wasserfüllung erwärmt und die aufgenommene Wärme an die Wärmeaustauscherfläche abgibt. Der Abgasauslaß des Heizkessels mündet zweckmäßig oberhalb des Spiegels der Wasserfüllung in das behälterförmige Gerät.
Vorzugsweise geht die zu der Wassereinspritzdüse führende Wasserleitung von dem unteren mit Wasser gefüllten Bereich des behälterförmigen Geräts aus, so daß der Wassereinspritzdüse das zwangsläufig entstehende Kondenswasser zugeführt werden kann.
Zur Förderung des Kondenswassers durch die Vasserlei tung dient eine Förderpumpe.
Die Wasserleitung ist zweckmäßig an den Boden des behälterförmigen Geräts oder an eine Stelle wenig oberhalb des Bodens angeschlossen0 Dem Anschluß kann ein haarnadelförmiger Rohrkrümmer folgen, dessen oberer Bogen ein Maß für den Wasserspiegel in dem behälterförmigen Gerät ist. Zur Abführung des überschüssigen Wassers in die Kanalisation geht von der Wasserzuleitung zweckmäßig noch ein Abzweig ab.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung ist ein Heizkessel 1 dargestellt9 dessen Abgasauslaß 2 an einen Einlaßstutzen 3 eines behälterförmigen Gefäßes 4 angeschlossen ist, welches zur Wärmerückgewinnung und gleichzeitig zur Abgaswäsche dient.
Bei dem Heizkessel 1 handelt es sich um einen handelsüblichen Kessel, wie er beispielsweise für Zentralheizungen verwendet wird. In seinem Innern weist es der Kessel einen Feuerraum 5 auf9 in den ein mit Gas betriebener Brenner 6 mundetO Der Feuerraum 5 ist von einem Wasseraufnahmeraum 7 umgeben9 in den ein Heizungsrücklauf 8 mündet und aus dem ein Heizungevorlauf 9 herausgeführt ist.
Anstelle des Heizkessels 1 könnte auch Jeder andere Heizkessel veendet werden, der nicht nur zur Erzeugung von Heizungswasser sondern beispielswelse auch gleichzeitig zur Erzeugung von Brauchwasser eingerichtet sein könnte.
Das dem Heizkessel 1 nachgeschaltete Gefäß 4 besteht aus einem aufrecht stehenden Zylinder, in den der Einlaßstutzen 3 etwa auf halber Höhe mündet.
In der oberen Stirnseite 10 des behälterförmigen Gefäßes 4 ist ein Abgasabzug 11 angeordnet, durch den die aus dem Heizkessel 1 kommenden Abgase abströmen können. In einem kurzen Abstand unterhalb der oberen Stirnseite 10 ist eine Verrieselungseinrichtun 12 angeordnet, die beispielsweise aus einem horizontalen Sieb bestehen kann. In dem unteren bereich des behälterförmigen Gefäßes 4 ist eine Wärmeaustauscherfläche 13 angeordnet, die aus einer Rohrschlange oder einer sonstigen Einrichtung bestehen kann. Diese ist von einer Wasserfüllung 14 umgeben, wobei der Spiegel der Wasserfüllung unterhalb des Einlaßstutzens 3 liegt, so daß die Abgase in den freien Raum oberhalb des Wasserspiegels strömen können.
Die Verrieselungseinrichtung 12 wird aus der Wasser füllung 14 gespeist, und zwar über eine Rohrleitung 15, in die eine Umwälzpumpe 16 geschaltet ist.
Aus dem unteren, mit der Wasserfüllung versehenen Bereich des behälterförmigen Gefäßes 4 führt eine Wasserzuleitung 17 zum Brenner 6 und gelangt dort in eine in diesen integrierte Einspritzdüse 18, die in die Brennerflamme gerichtet ist. Der Einspritzdüse 1Fz ist ein Dosierventil 19 vorgeschaltet. Ferner sitztin der ''asserzuleitung 17 eine Förderpumpe 20, die das Wasser aus dem Gefäß 4 zu der Einspritzdüse 18 pumpt.
Die WAsserzuleitung 17 geht vom Bereich des Bodens 21 des Gefäßes 4 aus und durchläuft dann einen haarnadelförmigen Rohrkrümmer 229 dessen oberer Bogen 23 die Höhe des Wasserspiegels in dem Gefäß 4 bestimmt.
Ferner geht von der Wasserzuleitung 17 ein Abzweig 24 ab, durch den ilberschüssiges Kondenswasser in die Kanalisa-tion abgeführt werden kann Bei Inbetriebnahme der Vorrichtung wird der untere Bereich des Gefäßes 4 zunächst mit Leitungswasser gefüllt. Aus diesem Leitungswasserreservoir wird dann beim Anspringen des Brenners 6 dieses Wasser zu der Einspritzdüse 18 gepumpt9 um die Temperatur in dem Feuerraum 5 niedrig zu halten. Gleichzeitig wird durch Betntigung der Umwälzpumpe 16.das Wasser in dem Gefäß 4 verriegelt Die aus dem Abgasauslaß 2 des Heizkessels 1 in das Gefäß 4 gelangenden Abgase geben ihre sensible Wärme an das verrieselte Wasser ab und gleichzeitig kondensiert der in den Abgasen enthaltene Wasserdampf an den aus der Verrieselungseinrichtung 12 laufenden Wasserfaden. Das verrieselte Wasser erwärmt sich und kann seine Wärme an die Wärmeaustauscherfläche 13 abgeben9 die entweder warmes Brauchwasser erzeugen oder auch eine Niedertemperatur-Heizung betreiben kann. Alternativ ist es auch mögliche die Wärmeaustauscherflä.che mit einem in dem Heizkessel 1 vorgesehenen Brauchwasserteil zu kombinieren Die Leitungswasserfüllung 14 wird allmählich durch Kondenswasser ersetzt, wobei überschüssiges Wasser durch den Abzweig 24 in die Kanalisation abfließen kann.
Aufgrund der günstigen Feuerraumtemperatur9 die durch das Einspritzen des Wassers in die Flamme niedrig gehalten werden kann9 entstehen nur vernachlässigbar geringe Mengen an giftigen Stickstoffoxiden und ferner werden beim Durchströmen der Abgase durch den Verrieselungsbereich des Gefäßes 4 die Feststoffpartikel ausgewaschen, so daß nahezu schadstofffreie Abgase an die Umgebung abgegeben werden können. Aufgrund der Wärmerückgewinnung werden die im Brennerbereich auftretenden Verluste nicht nur vollständig kompensiert, sondern es erfolgt eine noch wesentlich günstigere Wärmeausnutzung als bei herkömmlichen Heizkesseln ohne nachgeschaltete Wärmerückgewinnungseinrichtung.

Claims

Patentans pruc he 0 Vorfahren zur Absenkung des Schadstoffgehaltes der Abgase vom mit gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffen befeuerten Wärmeerzeugern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Temperatur im Feuerraum während des Brennerbetriebs abgesenkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Temperatur im Feuerraum durch Einspritzen von Wasser in die Brennerflamme abgesenkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t s daß aus den Abgasen die sensible und die Kondensationswärme zurückgewonnen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e 1 c h n e t , daß das bei der tWärmeZ rUckgewinnung entstehende Kondenswasser zum Einspritzen in die Brennerflamme verwendet wird
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 49 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur WärmerUckgewinnung die Abgase durch einen Raum geleitet werden9 in welchem Wasser verrieselt wird
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für Anlagen, die aus einem Heizkessel mit einem Feuerraum sowie einem in diesen mtlndenden Brenner bestehen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Wasserzuleitung (17) und eine am Ende der Wasserzuleitung sitzende, in den Feuerraum (5) mundende Düse (18) zum Einspritzen des Wassers in die Brennerflamme.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h ein der Einspritzen düse (18) vorgeschaltetes Dosierventil (19) zur Regelung der einzuspritzenden Wassermenge.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wassereinspritzdüse (18) in den Brenner (5) integriert und in die beim Brennerbetrieb entstehende Flamme gerichtet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasauslaß (2) des Heizkessels (i) in ein behalterförmiges Gerät (4) mUndet, das in seinem oberen Bereich einen Abgasabzug (11) sowie eine Wasserverrieselungseinrichtung (12) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das behälterförmige Gefäß (4) in seinem unteren Bereich eine Wärmeaustauscherfläche (13) und eine diese umgebende Wasserfüllung (14) aufweist, daß die Verrieselungseinrichtung (12) aus der Wasserfüllung (14) des Gerätes (4) speisbar ist und daß der Abgasauslaß (2) des Heizkessels (1) oberhalb des Spiegels der Wasserfüllung (14) in das behälterförmige Gerät (4) mündet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d adurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die zu der Wassereinspritzdüse (18) führende Wasserzuleitung (17) von dem unteren mit Wasser gefüllten bereich des behälterförmigen Gefäßes (4) ausgeht und mit einer Förderpumpe (20) versehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß daß die Wasserzuleitung (17) an den Boden (21) des behälterförmigen Gerätes (4) oder an eine Stelle wenig oberhalb des Bodens angeschlossen ist, daß dem Anschluß ein haarnadelförmiger Rohrkrümmer (22) folgt, dessen oberer Bogen (23) ein Maß für den Wasserspiegel in dem behälterförmigen Gerät (4) ist, und daß von der Wasserzuleitung (17) ein Abzweig (24), durch den Uberschüssiges Kondenswasser in die Kanalisation ableitbar ist, ausgeht,