DE3626218A1 - Verbrennungseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbrennungseinrich­ tungen und insbesondere Verbrennungseinrichtungen zur Verbrennung brennbarer Schwachgase.

Die derzeitige Betonung der Notwendigkeit der Bewahrung der Energie und von Maßnahmen gegen die Luftverschmut­ zung erfordert eine Verbrennungstechnik zum Verbrennen von minderwertigen Brennstoffen und Brennstoff/Luft- Gemischen, die unter Standard-Bedingungen möglicherwei­ se nicht einmal normal entflammbar sind.

Magerbrennstoff/Luft-Ströme können dadurch verbrannt werden, daß Wärme aus den Abgasen zurückgewonnen und auf den eintretenden Brennstoff/Luft-Strom übertragen wird. Die vorliegende Erfindung betrifft eine rekupe­ rative Verbrennungseinrichtung, die zur Veraschung von Magerbrennstoff/Luft-Strömen geeignet ist, insbesondere von mit Lösungsmitteln beladenen Abgas-Strömen aus Anlagen zur Papier-, Film- und Textilbeschichtung, Betrieben zur Band-Herstellung, Anstrich-Betrieben etc., die normalerweise in die Atmosphäre abgelassen werden. Das heiße Rauchgas aus der rekuperativen Ver­ brennungseinrichtung kann zur Beheizung von Lösungs­ mittel-Trockenöfen, zur Raumheizung oder zu anderen Zwecken verwendet werden.

Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine zur Beseitigung brennbarer Schwachgase geeignete Verbren­ nungseinrichtung verfügbar gemacht, die eine Brenn­ kammer, einen eine Matrix längs verlaufender Rohre zur Zufuhr von Brennstoff-Schwachgas zu der Verbrennungs­ kammer umfassenden Wärmetauscher und einen innerhalb der Brennkammer angeordneten Brenner umfaßt, wobei der Brenner so ausgelegt ist, daß Brennstoffgas und das aus wenigstens einigen der längs verlaufenden Rohre aus­ tretende brennbare Schwachgas miteinander vermischt werden und der Wärmetauscher in Wärmeaustausch-Bezie­ hung zu dem aus dem Auslaß der Verbrennungskammer aus­ tretenden Rauchgas steht.

Die Führung der Rauchgase aus der Verbrennungskammer über die äußeren Oberflächen der längs verlaufenden Rohre des Wärmetauschers ermöglicht die Vorwärmung der brennbaren Schwachgas-Mischung vor deren Eintritt in die Verbrennungskammer.

Vorzugsweise ist das brennbare Schwachgas eine Mischung aus einem Brennstoff und einem sauerstoffhaltigen Gas. Der Begriff "Gas" ist so zu verstehen, daß er auch Dämpfe einschließt. Der Brenner soll Gemische aus Brennstoff und sauerstoffhaltigem Gas verbrauchen, die unterhalb der normalen Schwachgas-Grenze oder der unteren Grenze der Entflammbarkeit bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck liegen.

Vorzugsweise umfaßt der Brenner ein Gehäuse mit einer perforierten Auslaßplatte, wobei wenigstens ein Loch dieser Platte mit einer Brennstoffleitung verbunden ist und der Auslaß der Brennstoffleitung über die Ebene der Platte hinausragt und in seinem Umfang Austrittslöcher aufweist, die so beschaffen sind, daß sie Brennstoff-Gas über wenigstens einige der Löcher hinweg ausbreiten.

Der Brenner ist in geeigneter Weise an der Auslaßfläche des Wärmetauschers befestigt, beispielsweise durch Schraubenbolzen, so daß wenigstens an einigen der Aus­ lässe des Wärmetauschers die Gasmischung in das Bren­ nergehäuse überführt werden kann, wobei die Gasmischung anschließend verbrannt wird.

Das brennbare Schwachgas kann ein Brennstoff-Schwach­ gas-Strom und ein mit Lösungsmittel beladener Luft- Strom sein. Das durch die Brenner-Brennstoffleitung zugeführte Brennstoff-Gas kann ein Kohlenwasserstoff- Gas wie Erdgas, Methan oder Propan sein. Andere geeig­ nete Brennstoff-Gase können durch die Verdampfung flüchtiger Flüssigkeiten erzeugt werden.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Beseitigung von brennbarem Schwachgas, wobei das Verfahren die Schritte (a) des Einleitens des brennbaren Schwachgases in den Einlaß der im Vorstehenden beschriebenen Ver­ brennungseinrichtung, (b) des Einleitens von Brennstoff in den Brenner zur Vermischung von Brennstoff-Gas und des brennbaren Schwachgas-Gemischs und (c) des Ent­ zündens des Gemischs aus Brennstoff-Gas und brennbarem Schwachgas.

Die Erfindung wird nunmehr nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 der beigefügten Zeich­ nungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung der Ver­ brennungseinrichtung mit teilweisem Ausschnitt zur Veranschaulichung der Brennkammer und des Brenners.

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Brenner, und

Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Brennerendes.

Die Verbrennungseinrichtung umfaßt einen Wärmetauscher- Abschnitt 1 und einen dem Wärmetauscher-Abschnitt be­ nachbarten Brennkammer-Abschnitt 2.

Der Wärmetauscher umfaßt eine rechteckige Matrix längs verlaufender Rohre 3, wobei das Innere jedes dieser Rohre mit einem Vielfach-Einlaß 4 in Verbindung steht. Die Rohre werden gehalten durch ein fest angebrachtes Rohrblech am Eintrittsende und ein schwebendes Rohr­ blech an ihrem Auslaßende. Der Wärmetauscher ist von einem Gehäuse 5 umgeben, dessen Oberseite und Unter­ seite in gewissem Abstand zu dem Wärmetauscher ange­ ordnet sind, so daß sie einen Auslaß-Durchgang 6 für die Abgase schaffen. Ein inneres Baffle 7 ist in der Mitte längs des Wärmetauschers angeordnet, um die Gase in einem geeigneten Querstrom über die äußeren Ober­ flächen der Rohre 3 hinweg abzulenken.

Der Brennkammer-Abschnitt ist dem Wärmetauscher-Ab­ schnitt vor dem schwebenden Rohrblech 8 verbunden und kann zu Überwachungszwecken etc. von diesem getrennt werden. Ein Brenner 9 ist an dem schwebenden Rohrblech 8 angebracht und weist ein zugehöriges Zündsystem 10 auf. Eine Teilerplatte 11 (die an dem schwebenden Rohr­ blech 8 angebracht sein kann) kann eingesetzt werden, um sicherzustellen, daß kein Teil der Verbrennungskam­ mer vor dem Austritt der Gase zur Hülsenseite des Wärmetauschers 1 umgangen wird. Die Endwand hat eine Auskleidung aus feuerfestem Zement, damit ein Aufpral­ len der Brennerflamme unmittelbar auf die Wand der Verbrennungskammer verhindert wird.

Der Brenner ist im einzelnen in den Fig. 2 und 3 darge­ stellt. Der Brenner umfaßt einen Kubus 20 aus nicht­ rostenden Stahlplatten und hat einander gegenüberlie­ gende offene Flächen. Der Kubus ist an einer der offe­ nen Flächen mit dem schwebenden Rohrblech 21 ver­ schraubt und sammelt den Austrittsstrom aus einem Teil der Rohre 22. Eine Brennerplatte 23 mit einer regel­ mäßigen Anordnung von Löchern 24 ist an der anderen offenen Seite angebracht. Ein Brennstoffgas-Zuleitungs­ rohr 25 führt in den Brenner-Kubus 20 und ist dort um 90° abgebogen, so daß es durch das zentrale Loch der Brennerplatte 23 herausragt. Das Ende des Zuleitungs­ rohres ist abgedeckt, so daß das Brennstoffgas durch vier in gleichmäßigen Abständen längs des Umfangs des Rohres 25 angeordnete Auslaßlöcher 26 hindurchtritt. Die Auslaßlöcher 26 sind in der Nachbarschaft der Bren­ nerplatte 23 angeordnet, so daß das Brennstoffgas über die äußere Oberfläche der Brennerplatte (d. h. senkrecht zu der Achse der Löcher der Brennerplatten) gerichtet wird.

Eine Hochenergie-Funkenzündeinrichtung 10 ist dicht bei dem Brenner angebracht. Die Zündeinrichtung kann nach dem Zünden des Brenners zurückgezogen werden. Ein Flammendetektor 13 ist ebenfalls in der Brennkammer 2 angeordnet. Das Innere der Brennkammer kann mit Hilfe eines (nicht eingezeichneten) Schauglases überblickt werden. Der Wärmetauscher-Abschnitt 1 und der Brenn­ kammer-Abschnitt 2 sind mit einem geeigneten Isolier­ material 14, etwa einer mit einer Aluminiumverkleidung umgebenen dicken Keramikfaser-Decke, verkleidet. Die Abgase treten aus der Verbrennungseinrichtung an dem Auslaß 15 aus.

Während des Einsatzes erfolgen die Steuerung und das Anfahren der Verbrennungseinrichtung mit Hilfe eines (nicht eingezeichneten) Brennerbetriebs-Steuergeräts. Zu Beginn wird die Luft dem Einlaß 4 zugeführt, und Brennstoff wird dem Brenner 9 zugeführt, der dann mit­ tels der Zündeinrichtung 10 gezündet wird. Verschiedene Sicherheitsvorrichtungen bilden einen Teil des Steue­ rungsbetriebs, etwa eine Vorrichtung zum Absperren der Brennstoffzufuhr, falls die Flamme nicht gezündet ist.

Wenn der Brenner die Temperatur der Verbrennungskammer auf den gewünschten Wert erhöht hat, wird die Zufuhr von Luft durch einen mit Lösungsmittel beladenen Luft­ strom (brennbares Schwachgas) ersetzt, der dem Einlaß 4 zugeführt wird. Der Brenner 9 kann dann mit verringer­ ter Brennstoff-Zufuhr betrieben oder sogar vollständig abgeschaltet werden, wobei der Betrieb des Brenners durch das Steuergerät geregelt wird, beispielsweise aufgrund der Gastemperatur am Ausgang der Verbrennungs­ kammer. Bei vollständig abgesperrter Brennstoff-Zufuhr wird der mit Lösungsmittel beladene Luftstrom noch vom Einlaß zu der Verbrennungskammer geführt, wobei das Lösungsmittel durch aus den Abgasen zurückgewonnene Wärme verbrannt wird.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung treten die Rauchgase aus der Verbrennungskammer durch einen ringförmigen Auslaß aus, der zwischen einem zylindrischen Baffle und dem Gehäuse der Verbrennungs­ kammer gebildet wird. Diese Anordnung verringert die Temperaturdifferenzen zwischen den längs verlaufenden Rohren und begünstigt die Verhinderung von Verzerrungen der Auslaßfläche des Wärmetauschers.

Claims (12)

1. Verbrennungseinrichtung, umfassend eine Brennkammer, einen eine Matrix längs verlaufender Rohre zur Zufuhr von brennbarem Schwachgas zu der Verbrennungskammer um­ fassenden Wärmetauscher und einen innerhalb der Brenn­ kammer angeordneten Brenner, wobei der Brenner so aus­ gelegt ist, daß Brennstoffgas und das aus wenigstens einigen der längs verlaufenden Rohre austretende brenn­ bare Schwachgas miteinander vermischt werden und der Wärmetauscher in Wärmeaustausch-Beziehung zu dem aus dem Auslaß der Verbrennungskammer austretenden Rauchgas steht.

2. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Brenner ein Gehäuse mit einer perforierten Auslaßplatte umfaßt, wobei wenigstens ein Loch der Platte mit einer Brennstoffleitung verbunden ist.

3. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Auslaß der Brennstoffleitung über die Ebene der Auslaßplatte hinausragt und in seinem Umfang Löcher hat, die so beschaffen sind, daß Brenn­ stoffgas über wenigstens einige der Löcher ausgebreitet wird.

4. Verbrennungseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Zündein­ richtung und/oder einen Flammendetektor in dem Gehäuse aufweist.

5. Verbrennungseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit einem feuerfesten Material ausgekleidet ist.

6. Verbrennungseinrichtung nach irgendeinem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgas-Auslaß aus der Verbrennungskammer eine ring­ förmige Anordnung ist.

7. Verbrennungseinrichtung gemäß vorstehender Beschreibung und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.

8. Verfahren zur Beseitigung eines brennbaren Schwach­ gases, umfassend die Schritte (a) des Einleitens des brennbaren Schwachgases in den Einlaß einer Verbren­ nungseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, (b) des Einleitens von Brennstoff-Gas in den Brenner zur Vermischung von Brennstoff-Gas und des brennbaren Schwachgases und (c) des Entzündens des Gemischs aus Brennstoff-Gas und brennbarem Schwachgas.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare Schwachgas eine Mischung aus Schwach­ brennstoff und Luft ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare Schwachgas ein mit Lösungsmittel belade­ ner Luftstrom ist.

11. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Brennstoffgas ein Kohlen­ wasserstoffgas ist.

12. Verfahren zur Beseitigung eines brennbaren Schwachgases gemäß vorstehender Beschreibung und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.