DE4125047A1

DE4125047A1 - Vorrichtung zur heissgasmischung und staubreduzierung in brennkammern

Info

Publication number: DE4125047A1
Application number: DE19914125047
Authority: DE
Inventors: Paul Christian
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1993-02-04
Also published as: EP0525711A3; EP0525711A2

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Heißgasver mischung und Staubreduzierung in Brennkammern.

Die Art der Beschaffenheit des Brennstoffes setzt be stimmte Anforderungen in der Gestaltung der Brennkammer voraus. Für Feststoffe werden Rost- und Unterschubfeuer ungen mit dem kompakten Glutbett bevorzugt angewendet. Leicht- und Schwerölfeuerungen mit Gebläsebrennern be nötigen keinen Rost, diese Brennkammern werden bevorzugt in horizontaler Bauweise betrieben.

Eines haben sie gemeinsam, die Brennkammern kommunizier en mit den nachgeschalteten Wärmetauscherflächen, teils ohne Verengung und teils über Flammrohre, die eine Ver engung darstellen.

Stand der Technik

Feststoffbrennkammern verfügen über eine Rostfläche, auf der das Brennmaterial lagert. Die Brennkammern sind überwiegend rundum aus Schamotte gefertigt.

Der Brennakt wird durch Zugabe von Primär- und Secundär luft und dem Unterdruck gesteuert. Die dabei entstehen de Flamme füllt teils den ganzen Brennraum aus, die Flammenspitzen - Heißgase werden durch den natürlichen oder mechanisch erzeugten Unterdruck in den nachge schalteten Wärmetauscherflächen gesaugt.

Der konstant bis zum Glutbett anstehende Unterdruck be einflußt den Brennprozess teils nachteilig. Dabei ist nicht zu verhindern, daß die Flamme - Heißgas stränen artig den Brennraum verläßt. Verbrannte und nichver brannte Staubpartikel werden dabei mitgerissen, in die Atmosphäre geleitet und belasten somit die Umwelt.

Bei Öl- oder Gasgebläsebrennern ist die Flamme kompakt. Durch zwangsgeführte Verbrennungsluftzugabe, abgestimmt auf die Brennstoffmenge, wird ein totaler Ausbrand im Brennraum erreicht.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik, eine umweltfreundliche einfache Möglichkeit zum optimalen verbrennen von Schweröl, Bio- und Feststoffmassen aufzuzeigen.

Feuerungsanlagen, die mit Brennstoffen betrieben werden, welche viele kleine Partikel organischer Herkunft durch die Bearbeitung des Holzes, wie Staub und ähnliches beinhalten, neigen zu hohem Staubaustrag. Feuerungsanlagen, denen Kalk zur Schadgaseinbindung (HCl, SO₂) - Trockensorption in die Brennkammer einge blasen wird, werden durch die Staubfracht im Wärmetau scherbereich stark belastet.

Die Patentanmeldung PCT Nr. WO 90/14 558 beschreibt eine neuartige Technologie, die mehrfach angewendet wird. Altanlagen von 1,5-12 MW konnten ebenfalls erfolgreich saniert werden.

Die direkte räumliche Verbindung zwischen Brennkammer und den nachgeschalteten Wärmetauscherflächen ohne Ver engung erwiesen sich als nachteilig. Durch Begrenzung der Brennkammer durch eine Trennwand, die im Zentrum mit einer Düse versehen ist und als Kragen gestaltet zum Brennraum ragt, kann die vom Gebläserad erzeugte wir belsturmartige Gasströmung optimal genutzt werden. Durch die Anordnung der Düse im Zentrum der Trennwand mit dem vorgezogenem Kragen, wird die wirbelsturmartige Gasströmung mit der Staubfracht im Peripheriebereich endlos um den Kragen geführt.

Diese konzentrierte linear steuerbare konstante Radial strömung ermöglicht ein totales Ausbrennen der Heißgase. Änderungen während des Brennprozesses, die durch die Brennstoffzusammensetzung entstehen, werden durch Dreh zahlveränderungen am Antriebsmotor des Gebläserades dem Brennprozess angepaßt, der Unterdruckregler ist in diese Steuerung integriert.

Durch eine Begrenzung der Brennkammer mittels einer Trennwand mit beschränkter Öffnung durch die Düse werden bei den Startphasen die nachteiligen CO-Bildungen erheblich reduziert.

Die nachteiligen Temperaturschwankungen nach Abschalt ungen und das unerwünschte Abkühlen der Schamottenwände werden zum Vorteil im Temperaturgefälle erheblich verlangsamt.

Der alkalische Staub, mit dem das Heißgas beladen ist, reagiert mit den Schadgasen HCl, SO₂. Die entstehenden Gips - Anhydridpartikel werden durch die herrschende Radialströmung an die Peripherie des Brennraumes getragen, dem Aschebett durch die Schwerkraft zugeführt und durch Ascheräumer dem Brennraum entnommen.

Die Gestaltung der Brennkammer, eckig oder rund, verti kal oder horizontal, ist zweitrangig. Voraussetzung einer optimalen Wirkungsweise ist, daß die Düse mit dem Kragen koaxial gegenüber dem Gebläserad zugeordnet ist. Durch die Anordnung der Trennwand und der Düse nach der Brennkammer entsteht ein völlig neues Brennverhalten der Flamme.

Der Abbrand in der Brennkammer wird mit der Primär-, Secundärluft und dem Gebläserad, das die schneckenförmige Radialströmung im Flammenbereich erzeugt, gesteuert, parallel wird der nötige Unterdruck dem Brennprozess in der Brennkammer anpaßt.

Die endlos rotierende homogene Gasmasse und die dabei freiwerdende Energie - Heißgas im Zentrum mit der mini malen Staubfracht, wird durch den anstehenden erforder lichen Unterdruck im Düsenbereich abgesaugt und den Wärme tauschern zugeführt.

Abhitzekessel älterer Bauart können nach den vorbeschrie benen Merkmalen mit dem Gebläserad und der zugeordneten Düse saniert werden. Damit wäre eine Einhaltung der vor geschriebenen TA-Luftwerte gegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrich tung, brennkammerseitig gesehen, Düsendarstell ung aus mehreren Elementen,

Fig. 2 einen Querschnitt der Linie I-I der Fig. 1,

Fig. 3 die Seitenansicht eines Holzkessels mit Gebläse rad und der zugeordneten Düse in einer Trennwand.

In der Zeichnung ist mit (1) eine Trennwand bezeichnet, in der eine Düse im Zentrum (2) der Trennwand (1) platz iert ist und mit (3) bezeichnet ist.

Die Düse (3) ist anströmseitig verlängert als Kragen (4) ausgebildet. Die Brennkammer ist mit (5) bezeichnet, die Feuermulde ist als Unterschubfeuerung dargestellt und mit (10) bezeichnet. Die dargestellte Brennkammer (5) ist mit einem Gebläserad (6) ausgestattet, der koaxial eine Düse (3) in einer Trennwand (1) zugeordnet ist. Die Wärmetauscherflächen sind mit (7-8-9) bezeichnet, das Abgasrohr mit (11).

Die Vorrichtung wird wie folgt betrieben

Die in der Feuermulde (10) erzeugte Gasflamme füllt die Brennkammer (5) im Volumen teils bis zu 70-80% aus. Das über der Feuermulde (10) angeordnete Gebläserad (6) versetzt die vorhandene Gasmasse in eine horizontale Radialströmung - Feuerwalze, diese rotiert an der Peri pherie mit hoher Geschwindigkeit, 40-50 m/sec. Die in endlos Rotation versetzte Gasmasse ist im Peri pheriebereich durch die wirkenden Fliehkräfte stark mit Staub beladen, diese Feuerwalze wird durch die Trennwand (1) in ihrer axialen Ausdehnung begrenzt. Die um das Zentrum (2) angeordnete Düse (3) mit dem ver längertem Kragen (4) auf der Anströmseite verhindert, daß die rotierenden Staubpartikel die Brennkammer ver lassen können. Die staubarme Flamme - Heißgas im Zentrum (2) wird von dem anstehenden Unterdruck durch die Düse (3) aus der Brennkammer (5) über die nachgeschalteten Wärmetauscherflächen (7-8-9) gesaugt und verläßt den Kessel über das Abgasrohr (11).

Bezugsziffernliste

1 Trennwand
2 Zentrum
3 Düse
4 Kragen
5 Brennkammer
6 Gebläserad
7 Wärmetauscherflächen
8 Wärmetauscherflächen
9 Wärmetauscherflächen
10 Feuermulde
11 Abgasrohr

Claims

1. Vorrichtung zur Heißgasmischung und Staubreduzier ung, mit einer Düse in einer Trennwand vor den Wärme tauscherflächen eines Kessels, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennwand (1) die Brennkammer (5) begrenzt, in der im Zentrum (2) eine Düse (3) plaziert ist, die als Kragen (4) verlängert in die Brennkammer (5) hineinragt und vor den Wärmetauscherflächen (7-8-9) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennwand (1) die Brennkammer (5) begrenzt und im Zentrum (2) eine Düse (3) plaziert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (3) anströmseitig verlängert als Kragen (4) ausgebildet ist und in die Brennkammer (5) hineinragt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (3) und der verlängerte Kragen (4) aus hitzebeständigem Material gefertigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Stück gefertigt und/oder aus mehreren Elementen zusammengesetzt ist.