EP1286115A1 - Thermal post-combustion installation - Google Patents

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Publication number
EP1286115A1
EP1286115A1 EP02016195A EP02016195A EP1286115A1 EP 1286115 A1 EP1286115 A1 EP 1286115A1 EP 02016195 A EP02016195 A EP 02016195A EP 02016195 A EP02016195 A EP 02016195A EP 1286115 A1 EP1286115 A1 EP 1286115A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
flame tube
burner
combustion
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02016195A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Apostolos Katefidis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Original Assignee
Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG filed Critical Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Publication of EP1286115A1 publication Critical patent/EP1286115A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/06—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for completing combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F23C7/004—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion using vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/404—Flame tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
    • F23G7/066—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel preheating the waste gas by the heat of the combustion, e.g. recuperation type incinerator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M9/00—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields
    • F23M9/06—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields in fire-boxes

Definitions

  • Thermal post-combustion devices like regenerative post-combustion devices, are used to clean industrial exhaust gases that contain combustible substances. Regenerative post-combustion devices are primarily used where the cleaned gases are to be fed directly to a chimney at the lowest possible temperature and the energy efficiency is to be as good as possible that the combustion process takes place without the supply of external energy. This takes place through a relatively complex heat exchange between the supplied exhaust air and the removed, cleaned combustion air.
  • thermal post-combustion devices against it for the combustion of the contaminants carried in the exhaust air a so-called "surface burner", the external energy is supplied in the form of fuel.
  • These surface burners work without a fan and remove it for combustion required oxygen from the exhaust air to be cleaned, which is fed under pressure.
  • thermal afterburners generally have a heat exchanger in which heat is extracted from the combustion gases will, so that they flow out at a lower temperature; the heat is partly supplied to the exhaust air to be cleaned, so that this with a preheating in the actual Combustion process occurs.
  • a thermal post-combustion device process heat for another heat consumer that runs in close proximity Process removed, e.g. B. for heating purposes.
  • thermal afterburners known from the market The burner has the type mentioned at the beginning only a single flame tube over which the to treating exhaust air introduced into the combustion chamber and introduced into the flame generated by the burner nozzle becomes. Because hot and cold air is very bad mixing is in these known thermal afterburners the complete combustion of all Contamination despite the use of air swirling devices difficult, so that higher flame temperatures must be used. This is with a triple Disadvantage connected: On the one hand, there is energy consumption high. Secondly, the use of materials in the Device required to withstand higher temperatures, and finally arise from the high flame temperature more unwanted nitrogen oxides.
  • the object of the present invention is a thermal Afterburning device to design such that a complete one even at lower flame temperatures Combustion of contaminants in the exhaust air takes place.
  • the design of the burner according to the invention enables a circulation flow within the combustion chamber itself through the gap between the first flame tube and further flame tube and through the suction effect is supported by the one passing through the inner flame tube Causes gas flow.
  • the exhaust air to be treated thus does not pass through the combustion chamber in one Passage but is possibly repeated several times by the flame out of the burner nozzle before finally entering the combustion chamber leaves towards the heat exchanger.
  • By the circulation flow is achieved several things: it finds better air turbulence and thus mixing cold and warm air flows instead of what the combustion improved.
  • the entire combustion chamber is in all areas evenly heated. Through the multiple passage of the Combustion gases through the flame become a complete one Combustion guaranteed. Overall, it is possible without endangering complete combustion, the flame temperature to reduce. This results in considerable Energy savings, up to 10%, as tests show to have. You can also use the various components thermal afterburners cheaper Materials are used because they are not as high Exposed to temperatures.
  • That configuration of the Invention in which at a distance from the outlet opening of the further flame tube in the radially outer region of the Combustion chamber a deflection device is provided, which combustion air striking them again along the Wall of the combustion chamber housing in the direction of the Annular gap between the first flame tube and the further flame tube directs.
  • the deflection device therefore supports the above mentioned circulation flow, since it prevents most of the air on the first pass through the Flame already leaves the combustion chamber.
  • the burning nozzle has a passage opening provided nozzle housing and a fuel channel has that in the adjacent to the outlet opening Area a venturi-like cross-sectional profile has.
  • this venturi-like cross-sectional profile can the flow velocity of the Increase fuel and through the passage openings of the Intake foreign gases from the nozzle housing so that the energy content the fuel is reduced by "dilution".
  • the consequence is a flame with a lower temperature generates less nitrogen oxides.
  • the Acceleration of the fuel in the flame generated radial direction widened. This makes it easier Initiation of through the first flame tube and if necessary by air swirling devices located therein flowing air into the flame.
  • the illustrated includes thermal afterburning device an outer casing 1, that of an only schematically indicated insulating jacket 2 is surrounded. Inside the outer casing 1 there is a combustion chamber 4 by a combustion chamber housing 3 is limited. Through an opening 5 in Insulating jacket 2, through an opening 6 in the outer housing 1 and through an opening 7 in the combustion chamber housing 3 a burner is introduced, the total reference number 8 carries and its outlet opening 9 into the combustion chamber 4 opens.
  • the burner 8 comprises a cylindrical burner housing 10 and a first, cylindrical flame tube 11, which inserted into the opening 7 of the combustion chamber housing 3 is, as well as a second, to the burner housing 10 and the first flame tube 11 coaxial second flame tube 12. This is axial with respect to the first flame tube 11 offset towards the inside of the combustion chamber 4 and has a larger diameter than the first Flame tube 11, so that in an overlap area two flame tubes 11, 12 coaxially to the flame tubes 11, 12 extending annular gap 13 is formed.
  • the total Reference numeral 14 carries. This consists of a large number of blades 15 which are at an oblique angle against the axis of the combustion chamber housing 3 are turned on and possibly have a certain torsion. Radial remains within the deflection device 14 essentially free-flowing space 16, such as this can be seen in particular from FIG.
  • the burner housing 10 carries on its outer surface at the inner end two coaxial rows of air swirl blades 18, 19 over the entire scope away at uniform angular intervals under one Angle to the burner axis arranged and additionally twisted are how this is known in and of itself.
  • Nozzle housing 21 is of a plurality of through openings 22 interspersed both in the lateral surface and also provided in the end face of the nozzle housing 21 are.
  • a nozzle insert 23 housed and attached, the one venturi-like towards the end face of the burner housing 20 has tapered fuel channel 24.
  • the fuel channel 24 communicates with a fuel inlet 25 which is outside the insulating jacket 2.
  • combustion air is from the deflection device 14 along the wall of the combustion chamber housing 3 redirected to the left in Figure 1 and arrives in the annular gap 13 between the first flame tube 11 and the second flame tube 12. It is through this annular gap 13 sucked through and arrives again in this way in the range of those produced by the burner nozzle 20 Flame, so that another combustion may still occur existing, combustible impurities takes place. In this way, combustion chamber 4 is created a circulation flow that may be multiple via the deflection device 14 and the annular gap 13 between the first flame tube 11 and the second flame tube 12 leads.
  • the acceleration of the Fuel with the help of venturi-like taper in the fuel channel 24 also leads to a radial Expansion of the flame generated. This is how it works it better that the air swirling blades 18, 19 penetrating exhaust air into the flame for afterburning of contaminants.

Abstract

Eine thermische Nachverbrennungsvorrichtung zur Reinigung von Abluft umfaßt ein von einem Isoliermantel (2) umgebenes Außengehäuse (1), eine innerhalb des Außengehäuses (1) angeordnete, von einem Brennkammergehäuse (3) begrenzte Brennkammer (4), einen mit einem Brennstoff beschickbaren Brenner (8), der eine Brennerdüse (20) und ein erstes Flammrohr (11) aufweist, welches die Brennerdüse (20) umgibt und den Raum (17) zwischen dem Außengehäuse (1) und dem Brennkammergehäuse (3) mit der Brennkammer (4) verbindet. Der Brenner (8) besitzt mindestens ein weiteres Flammrohr (12), welches vollständig innerhalb der Brennkammer (4) angeordnet ist und das innerhalb der Brennkammer (4) liegende Ende des ersten Flammrohres (11) mit einem größeren Radius derart umgibt, daß zwischen dem ersten Flammrohr (11) und dem weiteren Flammrohr (12) ein Ringspalt (13) gebildet ist. Hierdurch wird innerhalb der Brennkammer (4) eine Zirkulationsströmung der Verbrennungsluft möglich, welche mehrfach über den Ringspalt (13) und die Flamme des Brenners (8) führt. Dies verbessert die Vollständigkeit der Verbrennung und vergleichmäßigt die Temperatur innerhalb der Brennkammer (4), so daß mit einer niedrigeren Flammtemperatur gearbeitet werden kann. <IMAGE>A thermal afterburning device for cleaning exhaust air comprises an outer casing (1) surrounded by an insulating jacket (2), a combustion chamber (4) arranged inside the outer casing (1) and delimited by a combustion chamber casing (3), and a burner (8) that can be filled with fuel ), which has a burner nozzle (20) and a first flame tube (11) which surrounds the burner nozzle (20) and connects the space (17) between the outer housing (1) and the combustion chamber housing (3) with the combustion chamber (4). The burner (8) has at least one further flame tube (12) which is arranged entirely within the combustion chamber (4) and surrounds the end of the first flame tube (11) lying within the combustion chamber (4) with a larger radius such that between the an annular gap (13) is formed in the first flame tube (11) and the further flame tube (12). As a result, a circulation flow of the combustion air is possible within the combustion chamber (4), which flows several times over the annular gap (13) and the flame of the burner (8). This improves the completeness of the combustion and makes the temperature inside the combustion chamber (4) more uniform, so that a lower flame temperature can be used. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Nachverbrennungsvorrichtung zur Reinigung von Abluft mit

  • a) einem von einem Isoliermantel umgebenen Außengehäuse;
  • b) einer innerhalb des Außengehäuses angeordneten, von einem Brennkammergehäuse begrenzten Brennkammer;
  • c) einem mit einem Brennstoff beschickbaren Brenner, der eine Brennerdüse und ein erstes Flammrohr aufweist, welches die Brennerdüse umgibt und den Raum zwischen dem Außengehäuse und dem Brennkammergehäuse mit der Brennkammer verbindet.
    • The invention relates to a thermal afterburning device for cleaning exhaust air
  • a) an outer casing surrounded by an insulating jacket;
  • b) a combustion chamber arranged within the outer housing and delimited by a combustion chamber housing;
  • c) a burner which can be fed with a fuel and which has a burner nozzle and a first flame tube which surrounds the burner nozzle and connects the space between the outer housing and the combustion chamber housing to the combustion chamber.

    • Thermische Nachverbrennungsvorrichtungen dienen ebenso wie regenerative Nachverbrennungsvorrichtungen der Reinigung industrieller Abgase, die verbrennbare Substanzen enthalten. Regenerative Nachverbrennungsvorrichtungen werden vor allem dort eingesetzt, wo die gereinigten Gase mit möglichst geringer Temperatur direkt einem Kamin zugeleitet werden sollen und der energetische Wirkungsgrad möglichst so gut sein soll, daß der Verbrennungsprozeß ohne Zufuhr von Fremdenergie abläuft.
    Dies geschieht durch einen verhältnismäßig aufwendigen Wärmetausch zwischen zugeführter Abluft und abgeführter, gereinigter Verbrennungsluft.    Thermal post-combustion devices, like regenerative post-combustion devices, are used to clean industrial exhaust gases that contain combustible substances. Regenerative post-combustion devices are primarily used where the cleaned gases are to be fed directly to a chimney at the lowest possible temperature and the energy efficiency is to be as good as possible that the combustion process takes place without the supply of external energy.
    This takes place through a relatively complex heat exchange between the supplied exhaust air and the removed, cleaned combustion air.

    Thermische Nachverbrennungsvorrichtungen dagegen setzen zur Verbrennung der in der Abluft mitgeführten Verunreinigungen einen sog. "Flächenbrenner" ein, dem externe Energie in Form von Brennstoff zugeführt wird. Diese Flächenbrenner arbeiten ohne Gebläse und entnehmen den zur Verbrennung erforderlichen Sauerstoff aus der zu reinigenden Abluft, die unter Druck zugeführt wird. Auch thermische Nachverbrennungseinrichtungen weisen im allgemeinen einen Wärmetauscher auf, in dem den Verbrennungsgasen Wärme entzogen wird, so daß sie mit niedrigerer Temperatur ausströmen; die Wärme wird teilweise der zu reinigenden Abluft zugeführt, so daß diese mit einer Vorerwärmung in den eigentlichen Verbrennungsvorgang eintritt. Im allgemeinen wird einer thermischen Nachverbrennungsvorrichtung Prozeßwärme für einen anderen, in räumlicher Nähe ablaufenden wärmeverbrauchenden Vorgang entnommen, z. B. für Heizzwecke.Set thermal post-combustion devices against it for the combustion of the contaminants carried in the exhaust air a so-called "surface burner", the external energy is supplied in the form of fuel. These surface burners work without a fan and remove it for combustion required oxygen from the exhaust air to be cleaned, which is fed under pressure. Also thermal afterburners generally have a heat exchanger in which heat is extracted from the combustion gases will, so that they flow out at a lower temperature; the heat is partly supplied to the exhaust air to be cleaned, so that this with a preheating in the actual Combustion process occurs. In general a thermal post-combustion device process heat for another heat consumer that runs in close proximity Process removed, e.g. B. for heating purposes.

    Bei vom Markt her bekannten thermischen Nachverbrennungsvorrichtungen der eingangs genannten Art weist der Brenner nur ein einziges Flammrohr auf, über welches die zu behandelnde Abluft in die Brennkammer eingeführt und in die von der Brennerdüse erzeugte Flamme eingeleitet wird. Da sich heiße und kalte Luft nur sehr schlecht vermischen, ist bei diesen bekannten thermischen Nachverbrennungsvorrichtungen die vollständige Verbrennung aller Verunreinigungen trotz des Einsatzes von Luftverwirbelungseinrichtunge erschwert, so daß höhere Flammtemperaturen zur eingesetzt werden müssen. Dies ist mit einem dreifachen Nachteil verbunden: Zum einen ist der Energieverbrauch hoch. Zum zweiten ist der Einsatz von Materialien in der Vorrichtung erforderlich, die höheren Temperaturen standhalten, und schließlich entstehen durch die hohe Flammtemperatur mehr unerwünschte Stickstoffoxide.In thermal afterburners known from the market The burner has the type mentioned at the beginning only a single flame tube over which the to treating exhaust air introduced into the combustion chamber and introduced into the flame generated by the burner nozzle becomes. Because hot and cold air is very bad mixing is in these known thermal afterburners the complete combustion of all Contamination despite the use of air swirling devices difficult, so that higher flame temperatures must be used. This is with a triple Disadvantage connected: On the one hand, there is energy consumption high. Secondly, the use of materials in the Device required to withstand higher temperatures, and finally arise from the high flame temperature more unwanted nitrogen oxides.

    Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine thermische Nachverbrennungsvorrichtung derart auszugestalten, daß bereits bei niedrigeren Flammtemperaturen eine vollständige Verbrennung der Verunreinigungen in der Abluft stattfindet. The object of the present invention is a thermal Afterburning device to design such that a complete one even at lower flame temperatures Combustion of contaminants in the exhaust air takes place.

    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

  • d) der Brenner mindestens ein weiteres Flammrohr aufweist, welches vollständig innerhalb der Brennkammer angeordnet ist und das innerhalb der Brennkammer liegende Ende des ersten Flammrohrs mit einem größeren Radius derart umgibt, daß zwischen dem ersten Flammrohr und dem weiteren Flammrohr ein Ringspalt gebildet ist.
    • This object is achieved in that
  • d) the burner has at least one further flame tube which is arranged entirely within the combustion chamber and surrounds the end of the first flame tube lying within the combustion chamber with a larger radius such that an annular gap is formed between the first flame tube and the further flame tube.

    • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Brenners ermöglicht eine Zirkulationsströmung innerhalb der Brennkammer selbst, die durch den Spalt zwischen erstem Flammrohr und weiterem Flammrohr verläuft und durch den Ansaugeffekt unterstützt wird, den die das innere Flammrohr durchtretende Gasströmung hervorruft. Die zu behandelnde Abluft durchläuft also die Brennkammer nicht in einem einzigen Durchgang sondern wird ggf. mehrfach durch die Flamme der Brennerdüse geführt, bevor sie schließlich die Brennkammer in Richtung auf den Wärmetauscher verläßt. Durch die Zirkulationsströmung wird mehreres erreicht: Es findet eine bessere Luftverwirbelung und damit Vermischung kalter und warmer Luftströme statt, was die Verbrennung verbessert. Die gesamte Brennkammer wird in allen Bereichen gleichmäßig erwärmt. Durch den mehrfachen Durchgang der Verbrennungsgase durch die Flamme wird eine vollständige Verbrennung gewährleistet. Insgesamt ist es dadurch möglich, ohne die vollständige Verbrennung zu gefährden, die Flammtemperatur zu reduzieren. Hierdurch ergeben sich erhebliche Energieeinsparungen, bis zu 10%, wie Versuche ergeben haben. Zudem können für die verschiedenen Bauelemente der thermischen Nachverbrennungsvorrichtungen preiswertere Materialien eingesetzt werden, da sie nicht so hohe Temperaturen ausgesetzt sind. The design of the burner according to the invention enables a circulation flow within the combustion chamber itself through the gap between the first flame tube and further flame tube and through the suction effect is supported by the one passing through the inner flame tube Causes gas flow. The exhaust air to be treated thus does not pass through the combustion chamber in one Passage but is possibly repeated several times by the flame out of the burner nozzle before finally entering the combustion chamber leaves towards the heat exchanger. By the circulation flow is achieved several things: it finds better air turbulence and thus mixing cold and warm air flows instead of what the combustion improved. The entire combustion chamber is in all areas evenly heated. Through the multiple passage of the Combustion gases through the flame become a complete one Combustion guaranteed. Overall, it is possible without endangering complete combustion, the flame temperature to reduce. This results in considerable Energy savings, up to 10%, as tests show to have. You can also use the various components thermal afterburners cheaper Materials are used because they are not as high Exposed to temperatures.

    Besonders bevorzugt wird diejenige Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher im Abstand von der Auslaßöffnung des weiteren Flammrohres im radial äußeren Bereich der Brennkammer eine Umlenkeinrichtung vorgesehen ist, welche auf sie treffende Verbrennungsluft wieder entlang der Wandung des Brennkammergehäuses in Richtung auf den Ringspalt zwischen erstem Flammrohr und weiterem Flammrohr lenkt. Die Umlenkeinrichtung unterstützt also die oben erwähnte Zirkulationsströmung, da sie verhindert, daß der Großteil der Luft beim ersten Durchgang durch die Flamme die Brennkammer bereits verläßt.That configuration of the Invention in which at a distance from the outlet opening of the further flame tube in the radially outer region of the Combustion chamber a deflection device is provided, which combustion air striking them again along the Wall of the combustion chamber housing in the direction of the Annular gap between the first flame tube and the further flame tube directs. The deflection device therefore supports the above mentioned circulation flow, since it prevents most of the air on the first pass through the Flame already leaves the combustion chamber.

    Zweckmäßig ist ferner, wenn die Brenndüse ein mit Durchtrittsöffnungen versehenes Düsengehäuse und einen Brennstoffkanal aufweist, der in dem der Austrittsöffnung benachbarten Bereich eine venturiartige Querschnittsprofilierung besitzt. Mit dieser venturiartigen Querschnittsprofilierung läßt sich die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffes erhöhen und über die Durchtrittsöffnungen des Düsengehäuses Fremdgase ansaugen, so daß der Energiegehalt des Brennstoffes durch "Verdünnung" verringert wird. Folge ist eine Flamme mit geringerer Temperatur, die weniger Stickoxide erzeugt. Außerdem wird durch die Beschleunigung des Brennstoffes die erzeugte Flamme in radialer Richtung aufgeweitet. Dies erleichtert die Einleitung der durch das erste Flammrohr und gegebenenfalls durch in diesem befindliche Luftverwirbelungseinrichtungen strömenden Luft in die Flamme.It is also expedient if the burning nozzle has a passage opening provided nozzle housing and a fuel channel has that in the adjacent to the outlet opening Area a venturi-like cross-sectional profile has. With this venturi-like cross-sectional profile can the flow velocity of the Increase fuel and through the passage openings of the Intake foreign gases from the nozzle housing so that the energy content the fuel is reduced by "dilution". The consequence is a flame with a lower temperature generates less nitrogen oxides. In addition, the Acceleration of the fuel in the flame generated radial direction widened. This makes it easier Initiation of through the first flame tube and if necessary by air swirling devices located therein flowing air into the flame.

    Ein Ausführungsbeispiel in der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

    Figur 1
    einen axialen Schnitt durch den brennernahen Bereich einer thermischen Nachverbrennungsvorrichtung;
    Figur 2
    einen Schnitt gemäß Linie II-II von Figur 1;
    Figur 3
    in vergrößertem Maßstab einen Axialschnitt durch die Brenndüse der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung der Figur 1.
    An embodiment in the invention is explained below with reference to the drawing; show it
    Figure 1
    an axial section through the area of a thermal afterburning device near the burner;
    Figure 2
    a section along line II-II of Figure 1;
    Figure 3
    1 on an enlarged scale an axial section through the combustion nozzle of the thermal afterburning device of FIG. 1.

    Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, umfaßt die dargestellte thermische Nachverbrennungsvorrichtung ein Außengehäuse 1, das von einem nur schematisch angedeuteten Isoliermantel 2 umgeben ist. Innerhalb des Außengehäuses 1 befindet sich eine Brennkammer 4, die von einem Brennkammergehäuse 3 begrenzt ist. Durch eine Öffnung 5 im Isoliermantel 2, durch eine Öffnung 6 im Außengehäuse 1 und durch eine Öffnung 7 im Brennkammergehäuse 3 ist ein Brenner eingeführt, der insgesamt das Bezugszeichen 8 trägt und dessen Auslaßöffnung 9 in die Brennkammer 4 mündet.As shown in Figures 1 and 2, the illustrated includes thermal afterburning device an outer casing 1, that of an only schematically indicated insulating jacket 2 is surrounded. Inside the outer casing 1 there is a combustion chamber 4 by a combustion chamber housing 3 is limited. Through an opening 5 in Insulating jacket 2, through an opening 6 in the outer housing 1 and through an opening 7 in the combustion chamber housing 3 a burner is introduced, the total reference number 8 carries and its outlet opening 9 into the combustion chamber 4 opens.

    Der Brenner 8 umfaßt ein zylindrisches Brennergehäuse 10 und ein erstes, zylindrisches Flammrohr 11, welches in die Öffnung 7 des Brennkammergehäuses 3 eingesetzt ist, sowie ein zweites, zu dem Brennergehäuse 10 und dem ersten Flammrohr 11 koaxiales zweites Flammrohr 12. Dieses ist gegenüber dem ersten Flammrohr 11 axial in Richtung auf das Innere der Brennkammer 4 versetzt und besitzt einen größeren Durchmesser als das erste Flammrohr 11, so daß in einem Überlappungsbereich der beiden Flammrohre 11, 12 ein sich koaxial zu den Flammrohren 11, 12 erstreckender Ringspalt 13 entsteht.The burner 8 comprises a cylindrical burner housing 10 and a first, cylindrical flame tube 11, which inserted into the opening 7 of the combustion chamber housing 3 is, as well as a second, to the burner housing 10 and the first flame tube 11 coaxial second flame tube 12. This is axial with respect to the first flame tube 11 offset towards the inside of the combustion chamber 4 and has a larger diameter than the first Flame tube 11, so that in an overlap area two flame tubes 11, 12 coaxially to the flame tubes 11, 12 extending annular gap 13 is formed.

    In axialem Abstand von der Auslaßöffnung 9 des Brenners 8 ist an der inneren Mantelfläche des Brennkammergehäuses 3 eine Umlenkeinrichtung angebracht, die insgesamt das Bezugszeichen 14 trägt. Diese besteht aus einer Vielzahl von Schaufeln 15, die unter einem schrägen Winkel gegen die Achse des Brennkammergehäuses 3 angestellt sind und gegebenenfalls eine gewisse Torsion aufweisen. Radial innerhalb der Umlenkeinrichtung 14 verbleibt ein im wesentlichen frei durchströmbarer Raum 16, wie dies insbesondere der Figur 2 zu entnehmen ist.At an axial distance from the outlet opening 9 of the burner 8 is on the inner surface of the combustion chamber housing 3 attached a deflection device, the total Reference numeral 14 carries. This consists of a large number of blades 15 which are at an oblique angle against the axis of the combustion chamber housing 3 are turned on and possibly have a certain torsion. Radial remains within the deflection device 14 essentially free-flowing space 16, such as this can be seen in particular from FIG.

    Am rechten, in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Ende der Brennkammer 4 schließt sich in bekannter Weise ein Wärmetauscher an, der von dem in der Brennkammer 4 erzeugten Verbrennungsgas auf dem Wege zum Auslaß durchströmt wird. Ebenfalls nicht dargestellt ist der Einlaß für die zu behandelnde Abluft, der über den erwähnten Wärmetauscher mit dem Raum 17 kommuniziert, der zwischen dem Außengehäuse 1 und dem Brennkammergehäuse 3 liegt.On the right, no longer shown in the drawing The end of the combustion chamber 4 closes in a known manner a heat exchanger from that in the combustion chamber 4 generated combustion gas on the way to the outlet is flowed through. The is also not shown Inlet for the exhaust air to be treated, that above the mentioned Heat exchanger communicates with room 17, between the outer casing 1 and the combustion chamber casing 3 lies.

    Das Brennergehäuse 10 trägt auf seiner Außenmantelfläche am inneren Ende zwei koaxiale Reihen von Luftverwirbelungsschaufeln 18, 19, die über den gesamten Umfang hinweg in gleichmäßigen Winkelabständen unter einem Winkel zur Brennerachse angeordnet und zusätzlich tordiert sind, wie dies an und für sich bekannt ist.The burner housing 10 carries on its outer surface at the inner end two coaxial rows of air swirl blades 18, 19 over the entire scope away at uniform angular intervals under one Angle to the burner axis arranged and additionally twisted are how this is known in and of itself.

    Durch das Brennergehäuse 10 erstreckt sich koaxial eine Brennerdüse 20, die teilweise im Axialschnitt und in vergrößertem Maßstab in Figur 3 herausgezeichnet ist. Das zylindrische und am innenliegenden Ende verschlossene Düsengehäuse 21 ist von einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 22 durchsetzt, die sowohl in der Mantelfläche als auch in der Stirnfläche des Düsengehäuses 21 vorgesehen sind. Im Inneren des Düsengehäuses 21 ist ein Düseneinsatz 23 untergebracht und befestigt, der einen sich venturiartig in Richtung auf die Stirnfläche des Brennergehäuses 20 verjüngenden Brennstoffkanal 24 besitzt. Der Brennstoffkanal 24 kommuniziert mit einem Brennstoffeinlaß 25, der sich außerhalb des Isoliermantels 2 befindet.A extends coaxially through the burner housing 10 Burner nozzle 20, partially in axial section and in is drawn out on an enlarged scale in FIG. The cylindrical and closed at the inner end Nozzle housing 21 is of a plurality of through openings 22 interspersed both in the lateral surface and also provided in the end face of the nozzle housing 21 are. Inside the nozzle housing 21 is a nozzle insert 23 housed and attached, the one venturi-like towards the end face of the burner housing 20 has tapered fuel channel 24. The fuel channel 24 communicates with a fuel inlet 25 which is outside the insulating jacket 2.

    Die oben beschriebene thermische Nachverbrennung arbeitet wie folgt:

  • Die zu behandelnde Abluft wird, wie oben schon angedeutet, über den in der Zeichnung nicht dargestellten Einlaß in den ebenfalls nicht dargestellten Wärmetauscher eingeführt, wo sie sich erwärmt. Sie strömt sodann über den Raum 17 zwischen Außengehäuse 1 und Brennkammergehäuse 3 zu der ringförmigen Einlaßöffnung des ersten Flammrohres 11, die an ihrem radial innenliegenden Rand von dem Brennergehäuse 10 begrenzt wird. Von hier aus strömt die Luft axial durch das erste Flammrohr 11 hindurch und wird dabei von den Luftverwirbelungsschaufeln 18 und 19 in einen Drall versetzt. Bei ihrer weiteren, axialen Durchströmung des zweiten Flammrohres 12 gerät die Luft in den Bereich der von der Brenndüse 20 erzeugten Flamme. Dabei werden die in der Abluft enthaltenen Verunreinigungen verbrannt und auf diese Weise unschädlich gemacht.
    • The thermal post-combustion described above works as follows:
  • The exhaust air to be treated is, as already indicated above, introduced into the heat exchanger (also not shown) via the inlet (not shown in the drawing), where it heats up. It then flows through the space 17 between the outer housing 1 and the combustion chamber housing 3 to the annular inlet opening of the first flame tube 11, which is delimited by the burner housing 10 at its radially inner edge. From here, the air flows axially through the first flame tube 11 and is thereby swirled by the air swirling blades 18 and 19. When it continues to flow axially through the second flame tube 12, the air comes into the region of the flame generated by the combustion nozzle 20. The contaminants contained in the exhaust air are burned and rendered harmless in this way.

    • Der von den Luftverwirbelungsschaufeln 18, 19 erzeugte Luftwirbel öffnet sich konisch mit zunehmender Entfernung von der Austrittsöffnung 9 und trifft mit seinem Hauptvolumen auf die Umlenkeinrichtung 14 auf; nur ein bestimmter Teil der Verbrennungsluft durchströmt den freien Raum 16 und gelangt von dort über den Wärmetauscher, wo ihr Wärme entzogen wird, zum Auslaß der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung.The one generated by the air swirling blades 18, 19 Air vortices open conically with increasing distance from the outlet opening 9 and hits with its main volume on the deflection device 14; just a certain one Part of the combustion air flows through the free space 16 and gets from there through the heat exchanger where you heat is withdrawn, to the outlet of the thermal afterburning device.

    Der größere Teil der Verbrennungsluft dagegen wird von der Umlenkeinrichtung 14 entlang der Wand des Brennkammergehäuses 3 in Figur 1 nach links umgeleitet und gelangt in den Ringspalt 13 zwischen dem ersten Flammrohr 11 und dem zweiten Flammrohr 12. Sie wird durch diesen Ringspalt 13 hindurchgesaugt und gelangt auf diese Weise erneut in den Bereich der von der Brennerdüse 20 erzeugten Flamme, so daß eine erneute Verbrennung eventuell noch vorhandener, brennbarer Verunreinigungen stattfindet. Auf diese Weise entsteht innerhalb der Brennkammer 4 eine Zirkulationsströmung, die unter Umständen mehrfach über die Umlenkeinrichtung 14 und den Ringspalt 13 zwischen dem ersten Flammrohr 11 und dem zweiten Flammrohr 12 führt. Das Resultat ist insgesamt eine erheblich bessere Abluftreinigung, die zudem bei niedrigeren Temperaturen stattfinden kann, was mit erheblichen Energieeinsparungen und zudem mit einer geringeren Erzeugung von Stickoxiden verbunden ist. Innerhalb der Brennkammer 4 ist die Temperaturverteilung weitestgehend homogen; insbesondere werden auch die dem Brennkammergehäuse 3 benachbarten Bereiche der Brennkammer 4 stärker erwärmt als dies bei bekannten thermischen Nachverbrennungsvorrichtungen der Fall war.The greater part of the combustion air, however, is from the deflection device 14 along the wall of the combustion chamber housing 3 redirected to the left in Figure 1 and arrives in the annular gap 13 between the first flame tube 11 and the second flame tube 12. It is through this annular gap 13 sucked through and arrives again in this way in the range of those produced by the burner nozzle 20 Flame, so that another combustion may still occur existing, combustible impurities takes place. In this way, combustion chamber 4 is created a circulation flow that may be multiple via the deflection device 14 and the annular gap 13 between the first flame tube 11 and the second flame tube 12 leads. The overall result is a much better one Exhaust air purification, which also at lower temperatures can take place with significant energy savings and also with a lower generation of nitrogen oxides connected is. Inside the combustion chamber 4 the temperature distribution is largely homogeneous; in particular are also those adjacent to the combustion chamber housing 3 Areas of the combustion chamber 4 are heated more than this in known thermal afterburners was the case.

    Die über den Brennstoffkanal 24 der Brennerdüse 20 zugeführten Brennstoffe werden auf Grund der venturiartigen Verjüngung des Brennstoffkanales 24 innerhalb der Brennerdüse 20 beschleunigt. Dies hat zur Folge, daß insbesondere an den Durchtrittsöffnungen 22 des Düsengehäuses 21, welche der Austrittsöffnung des Brennstoffkanales 24 benachbart sind, Luft eingesaugt wird. Diese zusätzliche Luft führt zu einer Reduzierung der Energiedichte des Brennstoffes, so daß die Verbrennung mit niedrigerer Temperatur erfolgt. Die Beschleunigung des Brennstoffs mit Hilfe der venturiartigen Verjüngung im Brennstoffkanal 24 führt außerdem zu einer radialen Aufweitung der erzeugten Flamme. Auf diese Weise gelingt es besser, die die Luftverwirbelungsschaufeln 18, 19 durchsetzende Abluft in die Flamme zur Nachverbrennung der Verunreinigugen einzuleiten.The supplied via the fuel channel 24 of the burner nozzle 20 Fuels are due to the venturi-like Tapering of the fuel channel 24 within the Burner nozzle 20 accelerates. This has the consequence that in particular at the passage openings 22 of the nozzle housing 21, which is the outlet opening of the fuel channel 24 are adjacent, air is sucked in. This additional air leads to a reduction in energy density of the fuel so that the combustion with lower temperature occurs. The acceleration of the Fuel with the help of venturi-like taper in the fuel channel 24 also leads to a radial Expansion of the flame generated. This is how it works it better that the air swirling blades 18, 19 penetrating exhaust air into the flame for afterburning of contaminants.

    Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel einer thermischen Nachverbrennungsvorrichtung wurde als Brennstoff Gas eingesetzt. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Gas-Brennerdüse 20 durch eine Ölzerstäuberdüse zu ersetzen.In the embodiment described above one thermal afterburner was used as fuel Gas used. Of course it is possible, the gas burner nozzle 20 through an oil atomizer nozzle to replace.

    Claims (3)

    Thermische Nachverbrennungsvorrichtung zur Reinigung von Abluft mit a) einem von einem Isoliermantel umgebenen Außengehäuse; b) einer innerhalb des Außengehäuses angeordneten, von einem Brennkammergehäuse begrenzten Brennkammer; c) einem mit einem Brennstoff beschickbaren Brenner, der eine Brennerdüse und ein erstes Flammrohr aufweist, welches die Brennerdüse umgibt und den Raum zwischen dem Außengehäuse und dem Brennkammergehäuse mit der Brennkammer verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß d) der Brenner (8) mindestens ein weiteres Flammrohr (12) aufweist, welches vollständig innerhalb der Brennkammer (4) angeordnet ist und das innerhalb der Brennkammer (4) liegende Ende des ersten Flammrohres (11) mit einem größeren Radius derart umgibt, daß zwischen dem ersten Flammrohr (11) und dem zweiten Flammrohr (12) ein Ringspalt (13) gebildet ist. Thermal afterburning device for cleaning exhaust air with a) an outer casing surrounded by an insulating jacket; b) a combustion chamber arranged within the outer housing and delimited by a combustion chamber housing; c) a burner which can be charged with a fuel and which has a burner nozzle and a first flame tube which surrounds the burner nozzle and connects the space between the outer housing and the combustion chamber housing to the combustion chamber, characterized in that d) the burner (8) has at least one further flame tube (12) which is arranged completely inside the combustion chamber (4) and surrounds the end of the first flame tube (11) lying within the combustion chamber (4) with a larger radius in such a way that an annular gap (13) is formed between the first flame tube (11) and the second flame tube (12). Thermische Nachverbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abstand von der Auslaßöffnung (9) des weiteren Flammrohres (12) im radial äußeren Bereich der Brennkammer (4) eine Umlenkeinrichtung (14) vorgesehen ist, welche auf sie treffende Verbrennungsluft wieder entlang der Wandung des Brennkammergehäuses (3) in Richtung auf den Spalt (13) zwischen erstem Flammrohr (11) und weiteren Flammrohr (12) leitet.Thermal afterburning device according to Claim 1, characterized in that a deflection device (14) is provided at a distance from the outlet opening (9) of the further flame tube (12) in the radially outer region of the combustion chamber (4), which deflects combustion air again along the wall of the combustion chamber housing (3) in the direction of the gap (13) between the first flame tube (11) and further flame tube (12). Technische Nachverbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerdüse (20) ein mit Durchtrittsöffnungen (22) versehenes Düsengehäuse (21) und einen Brennstoffkanal (24) aufweist, der im der Austrittsöffnung benachbarten Bereich eine venturiartige Querschnittsprofilierung besitzt.Technical afterburning device according to claim 1 or 2, characterized in that the burner nozzle (20) has a nozzle housing (21) provided with passage openings (22) and a fuel channel (24) which has a venturi-like cross-sectional profile in the region adjacent to the outlet opening.
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