EP3120074A1 - Vorrichtung zur thermischen nachverbrennung von abluft - Google Patents

Vorrichtung zur thermischen nachverbrennung von abluft

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EP3120074A1
EP3120074A1 EP15712287.0A EP15712287A EP3120074A1 EP 3120074 A1 EP3120074 A1 EP 3120074A1 EP 15712287 A EP15712287 A EP 15712287A EP 3120074 A1 EP3120074 A1 EP 3120074A1
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EP
European Patent Office
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cone
burner
wall
symmetry
exhaust air
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EP15712287.0A
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French (fr)
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EP3120074B1 (de
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Eberhard Wahl
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Duerr Systems AG
Original Assignee
KBA Metalprint GmbH and Co KG
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Publication date
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    • 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
    • F23C9/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
    • 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
    • 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 
    • F23C2202/00—Fluegas recirculation
    • F23C2202/20—Premixing fluegas with fuel
    • 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 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners

Definitions

  • the invention relates to a device for thermal afterburning of exhaust air according to the preamble of claim 1.
  • KBA-MetalPrint from 03/2008 is known with the "thermal exhaust air cleaning TNV" a device for thermal post-combustion of exhaust air with a burner whose burner cone opens in the axial direction of the burner to the downstream cone opening in a funnel shape , The burner is arranged with at least the burner cone in a space upstream of a combustion chamber and surrounded by exhaust air to be treated. In the upstream of the burner exhaust gas stream is provided with the clean gas flow heat energy exchanging shell and tube heat exchanger.
  • DE 37 38 141 A1 discloses a burner whose burner cone engages around a fuel nozzle tube.
  • the cone has in its truncated cone jacket-shaped opening wall portion through openings, through which exhaust gas from a leading the exhaust gas and surrounding the cone channel can flow into the cone interior.
  • exhaust gas flows into the combustion chamber through an annular gap formed between the combustion chamber diaphragm and the cone.
  • the burner cone is made of so-called engineering ceramics, in particular of silicon infiltrated silicon carbide.
  • DE 196 54 009 A1 discloses a cone burner with a burner cone made up of two conical shell-shaped partial bodies which are offset radially relative to one another at their end sections considered in the circumferential direction and thereby form tangential inlet openings for combustion air.
  • the cone In the area of the cylindrical initial part the cone is atomized via a nozzle preferably liquid fuel into the cone interior.
  • gaseous In the area of the tangential inlet openings, gaseous is additionally preferred by radially inwardly pointing openings in the partial body wall
  • Fuel injected into the tangential incoming combustion air can be assisted by preheating the supplied combustion air or enriching it with recirculated exhaust gas.
  • DE 41 13 681 A1 and DE 195 45 310 A1 disclose comparable burner designs to DE 196 54 009 A1, wherein the radial injection into the tangential inlet openings in DE 41 13 681 A1, however, via radially directed openings in parallel to the inlet openings extending supply ducts he follows. Again, for gas turbine or atmospheric furnaces return of a portion of the exhaust gas in the fresh air supplied to form the combustion air can be beneficial.
  • DE 195 45 310 A1 a plurality of cone-shaped part bodies are provided to form the burner cone, in the illustration of an exemplary embodiment. The Operakegelachsen the Operakegelschalen lie on a common cone axis, so that a straight interrupted by entry channels
  • DE 195 45 309 A1 discloses a premix burner to be used, for example, in a gas turbine group with two conical shell-shaped partial bodies, which form slot-like tangential inlet openings between them for the entry of compressed combustion air generated in a compressor.
  • gaseous fuel is injected in the area of the tangential entry slots. If, at partial load, operation is not ensured solely by injection in the region of the slots, fuel is additionally injected via a nozzle via a lance in the area of the return flow zone, thereby avoiding pulsation between full-load and part-load operation.
  • In a cavity between the lance tube limiting the lance and the coaxial in this arranged raw fuel r flows combustion air to the lance head opening in the region of the return flow zone.
  • CH 684 962 A5 discloses a burner for operating an internal combustion engine, a combustion chamber of a gas turbine group or a firing installation with a burner cone likewise formed by partial cone bodies, wherein fuel is injected in the region of the tangential inlet slots. If required, in addition to the tangential introduction, axial combustion air may at most be introduced into the conical cavity downstream of the ignition electrodes.
  • WO 2006/048405 A1 also relates to a burner for a heat generator.
  • Fuel gas flow transition channels forming internals provided
  • US Pat. No. 6,599,121 B2 relates to a burner of a turbo-power machine with a plurality of conical part shells, wherein combustion air is provided with fuel in the slots formed therebetween and introduced tangentially into the interior of the cone.
  • a partial cross-sectional taper is provided in the axial course of the cone flow by appropriate shaping or internals in at least one peripheral portion, through which the flow profile is deformed.
  • the cross section tapering peripheral portion extends in a downstream last third of the burner cone by 2 to 45 °, in particular 5 ° to 15 °, inclined to the burner axis.
  • EP 0 629 817 A2 discloses a firing plant which consists essentially of a combustion chamber with a premix burner. This is due to the combustion The flue gas produced by the fuel is passively returned.
  • the burner cone comprises two tangential inlets formed by displacement of two conical partial bodies for the entry of the combustion air. The burner is fresh air in the foot area axially and in the
  • Tangential entries are provided fuel nozzles.
  • DE 100 22 969 A1 relates to a burner for operating an aggregate for producing a hot gas with a burner cone formed by two fan-shaped part cone bodies.
  • a variety of flow obstacles protrude into the flow.
  • openings for the supply of fuel may be provided in the region of the tangential air openings.
  • EP 0 780 630 A2 relates to a burner for a heat generator.
  • the burner comprises a conical swirl generator and a fuel nozzle.
  • the burner cone comprises two tangential inlets formed by displacement of two conical partial bodies for the entry of the combustion air.
  • the latter can be enriched with recirculated exhaust gas for preheating.
  • radially or quasi-radial arranged openings are provided, through which a purge air flows into the cross-section induced by the size of the fuel nozzle.
  • JP 2004 053 048 A discloses a premix burner, wherein axial bores appear in an end wall delimiting the cone at the foot end, which open on the other side in a pilot mixed gas line.
  • the cone comprises windows through which a main fuel gas mixture flows from the outside into the interior of the cone.
  • US 2007/0254254 A1 relates to a conical cyclone oxidation burner, which the side of its smaller cross-section of coal-containing gas from a pyrolysis plant is supplied.
  • Burner basket can in the cone wall via hoses fuel z. B. be supplied in the form of propane. Also in the wall of the cone-shaped burner basket rings of openings are provided on the inner sides
  • Deflector flaps for generating a cyclonic flow.
  • GB 1 276 199 A also relates to a thermal afterburner system of contaminated exhaust air with a burner cone arranged in the exhaust air flow and comprising radial air openings.
  • the invention is based on the object, a device for thermal
  • a special air duct in the burner or burner cone without the mixing and thus the effectiveness of the afterburning being impaired.
  • a tangential air inlet and / or fußground paragraph konusmantelnah predominantly axially entering air inlet and / or a specific actual or effective conicity, for example in a range for the opening angle within the angular range of z. B. 10 ° to 30 °, in particular 14 ° to 24 °, or an area for the inclination of the cone wall of the effective inner or actual cone within the
  • Be burner cone with tangential Beereintriffsöffitch These can preferably by forming the Brennerkonusmantels or at least a section with
  • radiärsymmetrischer in particular fan-like and / or twisted arrangement of several, z. B. more than two, preferably four, wall sections of a single or preferably multi-part running wall formed.
  • the formation of the wall protecting against excessive temperatures air basket can advantageously by radial air inlet openings in the wall and / or
  • an annular sheath flow forming the air basket can in an advantageous development between the foot-side front end of the cone shell and an annular, the frontal burner nozzle profile surrounding additional guide element, for. B. baffle, done.
  • the air basket can instead or preferably in addition to the axial supply air flow and / or the swirl flow and / or the preferred cone geometry, d. H. the shell-like structure and / or the conicity, radial air inlet openings, for example as injector, be provided in the cone sheath.
  • the or part of the injector openings may be variable in their degree of opening in order to adjust the air flow and the sheath flow can.
  • Air inlet openings in the region of the downstream cone end are improved by near or in the plane of the outlet opening of the burner cone in the space surrounding the burner cone on the outside surrounding space obstructing flow obstacles. This is especially true in connection with the annular sheath flow, which must be broken at the cone end and swirled with the rest of the supply air stream.
  • the burner cone can, in particular in addition to the axial supply air flow and / or the swirl flow and / or the shell-like conical structure and / or the taper and / or, the radial air inlet openings and / or the flow obstacles comprise a downstream end plate through which a necessary pressure difference in the cone interior and / or termination of tangential inlet openings is effected.
  • Burner and Nachverbrennungsvoriques are z. B. executed in such a way that during operation of the burner, the exhaust air to a temperature level of> 600 ° C, especially greater 650 ° C, preferably> 700 ° C, z. B. about 750 ° C are heated at which the pollutants, eg. As hydrocarbons, decompose with the oxygen from the exhaust air in CO / C0 2 and water.
  • the pollutants eg. As hydrocarbons, decompose with the oxygen from the exhaust air in CO / C0 2 and water.
  • the z. B. a significant and / or compared to the z. B. in Germany applicable limits contains increased hydrocarbon load.
  • the exhaust gas or exhaust air stream to be treated and / or surrounding the burner cone contains at least 5 g / m 3 of hydrocarbon compounds.
  • a heat exchange is provided in the clean gas flow, by means of which thermal energy can be delivered to a fluid flow for a process or for heating the system which delivers the exhaust air to be purified.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an industrial plant downstream Nachverbrennungsvortechnik.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the afterburning apparatus of FIG. 1;
  • FIG. 1 is a schematic representation of an industrial plant downstream Nachverbrennungsvoroplasty.
  • Fig. 3 is a schematic representation of a front part of
  • Fig. 4 is a perspective view obliquely from the front for an embodiment of
  • Fig. 5 is a rear perspective view of one embodiment of the burner;
  • Fig. 6 is a side view of an embodiment of the burner;
  • Fig. 7 is a schematic diagram for a) a first and b) a second section through the wall of the burner;
  • FIG. 8 shows a schematic sectional view in longitudinal section through the burner in the region of an outlet opening of the fuel nozzle
  • Fig. 9 is a slightly perspective view from the front for an embodiment of the burner.
  • a device 01 for thermal aftertreatment in particular for
  • a gaseous for example contaminated fluid stream 02, z. B. a Nachverbrennungsvorraum 01
  • a gaseous fuel 03 can be operated or operated burner 04, in particular a fuel supply 07, z. B. fuel nozzle 07, and a so-called.
  • Brennerkonus 06 comprehensive cone burner 04 which with at least his
  • the fuel nozzle 07 is the preferred gaseous fuel 03, z.
  • natural gas propane or LPG
  • propane or LPG can be fed into the space surrounded by burner cone 06 (see, for example, FIGS. 1, 2 and 3).
  • exhaust air for the gaseous fluid to be purified both a fluid actually present as process exhaust air or “cold exhaust gas” and as a “hot” exhaust gas, in particular as combustion exhaust gas and thermally to be treated by post combustion a fluid stream 02 present as exhaust air or exhaust gas flow 02.
  • the polluted exhaust air is heated by an open flame and oxidizable pollutants, such as hydrocarbons, at high temperatures, eg. As temperatures> 600 ° C, especially greater than 650 ° C, preferably> 700 ° C, oxidized.
  • oxidizable pollutants such as hydrocarbons
  • hydrocarbons are oxidized to carbon dioxide and water.
  • the oxygen required for this purpose is for example as a
  • the burner 04 is here z. B. not specifically with - in particular compressed - ambient air (ie, a low-pollution clean air gas mixture) fed, but is located in an atmosphere formed by exhaust air or environment with z. B. a hydrocarbon concentration of at least or more than 0.5 g / m 3 (25 ° C, 1 .013 mbar), in particular of at least 1, 0 g / m 3 . D. h., The burner 04 is in addition to the fuel rohgasschau 03 only a polluted, but an oxygen content of z. B. at least 5%, preferably at least 10% entrained exhaust air supplied with a hydrocarbon load of at least 0.5 g / m 3 .
  • Execution of the post-combustion device 01, the burner 04 or its burner cone 06 project directly into a pipe section of the exhaust air stream 02 of the system 06 discharging pipe or be provided in such a pipe section.
  • This pipe section can be widened like a chamber in terms of its cross section with respect to a raw gas inlet and a clean gas side outlet section of the pipeline.
  • the torch 04 is part of a self-contained one
  • Exit opening 13 are z. B. dimensioned and arranged relative to each other, that between the outer circumference ausgans document defining edge of the burner cone 06 and the inlet opening-defining edge of an inlet-side, in particular end-side, combustion chamber wall 17 an entrance slit 18 is formed, through which raw gas from the raw gas space 09 directly, ie without first entering a trained inside the burner cone 06 Vormischhunt the burner cone 06 can flow into the combustion chamber 1 1.
  • This entrance slit 18 can as a - possibly up to a few places between the burner cone 06 and the combustion chamber 1 1 arranged support and / or holding elements - continuously circulating or as a total of z. B. over an angular range of at least 270 °, preferably at least 300 ° of the circumference reaching free entrance gap 18 be executed.
  • Inlet opening into the combustion chamber 1 1 and the plane of the outlet opening 13 of the burner cone 06 need not but can fall together. However, they can also be mutually spaced parallel to each other and in the axial direction of the burner 04, whereby the flat in the event of collapse, the Brennerkonusrand circumferential gap cross-sectional area in the axially offset case forms a frustoconical surface.
  • the fluid to be cleaned 02 can be supplied as Rohgasstrom 02 upstream or Rohgas paragraph of the system 03 via a corresponding pipeline.
  • the feed into the raw gas space 09 takes place via a flow guide along a route section through a flow cross section 21 which is bounded at least on one side by the outside of a combustion chamber wall 22, in particular a longitudinal combustion chamber wall 22.
  • a flow guide along a route section through a flow cross section 21 which is bounded at least on one side by the outside of a combustion chamber wall 22, in particular a longitudinal combustion chamber wall 22.
  • a cylindrical combustion chamber 1 1 and a combustion chamber 1 1 at least to the length of the combustion chamber 1 1 concentrically surrounding this cylindrical shell 23, z. B. outer shell 23 of the
  • Nachverbrennungsaggregates 01, 21 may be formed as a flow cross-section 21 on at least one section of an annular annular gap. This can - up to possibly provided support and / or holding elements between the combustion chamber 1 1 and sheath 23 - as reaching over the entire circumference of the circumference or z. B. as a total of at least 80%, preferably at least 90% of the undisturbed annular surface
  • exhaust air of the exhaust air stream 02 which is subsequently to be burned further downstream can absorb energy in the form of heat by exchanging heat with the combustion chamber outer wall 22.
  • a heat exchanger 24 for the recuperative heat exchange, z. B. in a design as a tube bundle heat exchanger 24 with a plurality of parallel-flow tubes 26, be provided through which a heat exchange between already nachverbranntem hot clean gas of the clean gas flow 08 and still to be purified raw gas of the crude gas stream 02 takes place or can be done.
  • the heat exchanger 24 may in principle be structurally integrated as a separate unit upstream of the device 01 or, preferably, in the post-combustion unit 01 and downstream of the raw gas inlet 19 in the flow path.
  • the raw gas can in principle either be guided in the tubes 22 of the heat exchanger 24 or, preferably, the tubes 26 of the heat exchanger 21 flow around on the outside.
  • the clean gas can flow around the tubes 26 of the heat exchanger 21 on the outside or preferably in the parallel tubes 22 of the
  • Heat exchanger 24 may be guided to a common collection and discharge space 27, before the clean gas flow 08 leaves the device 01 through a clean gas outlet 28.
  • the unpurified exhaust air is passed over the tube bundle of the heat exchanger 24 in the cross / counterflow.
  • the exhaust air is preheated and flows in the outer annular gap 21 around the combustion chamber 1 1 around to the other end of the combustion chamber 1 1, where it is deflected in the direction of the burner 04.
  • Part of the exhaust air flows in an advantageous, set out in more detail below
  • Embodiment from the side and / or from the upstream end side by the burner 04 itself and also serves as an oxygen supplier for combustion in the burner 04, another part flows past the burner 04 through the example annular entrance gap 18 into the combustion chamber 1 first Both parts are then with the hot burned exhaust air / gas mixture from the burner cone 06 to a
  • Design of the combustion chamber 1 1 is advantageously dimensioned such that the residence time in the combustion chamber 1 1, z. B. at least 0.5 s, designed so that the proportions of the legally permitted residual contents of CO, NO x and unburned hydrocarbons are exceeded.
  • the burnt, purified exhaust air then flows through the tubes of the heat exchanger 24 and gives off a large part of their heat to the inflowing unpurified exhaust air.
  • an adjustable flap 31 be provided remotely variable flow rate.
  • a gas conveyor 32 for. B. designed as a fan, as a compressor or as a pump conveyor, be provided.
  • a device for heat recovery 33 may be provided in the flow path of the clean gas stream 08.
  • the heat recovery can be based on any technology, but is preferably recuperative with a heat over a heat exchanger 36 between the still hot clean gas flow 08 and a fluid of Nutzumble textbooken heat transfer fluid flow 37, z. B. a Schufluid Vietnameselaufs 37, executed.
  • the device for heat recovery 33 may in principle also be structurally integrated in the post-combustion device 01 configured as an assembly 01, it is preferably configured as an independent sub-assembly 33 of the post-combustion device 01 in a system for exhaust air treatment. It may, for example, a heat dissipation via, for example, the flow guidance by means of an actuating means 38, for example an actuator 38, via an adjusting element 39, z. B. a system adjustable flaps 39, be remotely variable.
  • actuating means 38 for example an actuator 38
  • a system adjustable flaps 39 be remotely variable.
  • Clean gas stream 08 ' which downstream, for example, z. B. is to give a fireplace 41 to the environment is varied within limits. This may possibly be necessary to comply with the dew point limit to be observed for the chimney flue.
  • brach cone 06 does not designate a cone as a body in terms of its geometric meaning with a regular and, for example, uninterrupted shell-side rotation surface, but - as in connection with cone burners in common usage - a one- or multi-part component, which is a in the cross-sectional area towards the outlet funnel-shaped premixing chamber 42 laterally limiting one or more parts, possibly interrupted by air passage openings to the outside cone sheath 43 or, hereinafter also referred to as wall 43 or
  • Wall structure 43 includes (see, for example, Fig. 4 and Fig. 5). This is funnel-shaped at least in a longitudinal section in the direction of the outlet opening of
  • Wall 43, or wall structure 43 can, viewed in one or more cross-sections perpendicular to the axial direction of burner 04, form an irregular peripheral line, which may be interrupted in places, as shown in FIG. 6 and FIG.
  • the space surrounded by the burner cone 06 or its wall 43 or multi-part wall structure 43 forms the premixing chamber 42, in which (residual) oxygen-containing exhaust gas and the fuel 03 can mix.
  • the axial direction of the burner 04 is z. B. by the course of a center of gravity or symmetry axis S of at least in a funnel-shaped opening
  • Symmetry axis S be executed.
  • radial symmetry or rotational symmetry is here to understand a form of symmetry in which the rotation of an object by a certain angle about an axis of symmetry brings the object again with itself to cover.
  • a rotation of 360 n forms the object on itself.
  • the fuel nozzle 07 comprises at least one fuel outlet 44 for delivering the z. B. liquid or preferably gaseous fuel 03 in the interior of the fuel nozzle 07
  • the fuel nozzle 07 can basically in any geometry with one or more in the direction
  • Premixing chamber directed openings 44 may be designed as an outlet or outlets. However, it is preferably - at least in the region of its cone-shaped end portion - tubular and designed with a frontally centrally provided circular disk or annular fuel outlet 44 forming opening 44. In a variant, further, possibly smaller openings may be provided symmetrically around the central opening 44.
  • the fuel nozzle 07 and the burner cone 06 are viewed in the axial direction advantageously arranged such relative to each other, so that at least one foot portion of the burner cone 06, z. B. an upstream end of the wall 43 or a specially provided Konusfuß 46, which carries the upstream end of the wall 43 and the wall construction 43, the fuel nozzle 07 at least at the level of the at least one Brennstoffauslasses, but preferably on a fuel outlet upstream extending longitudinal section , z. B. in the manner of a cuff surrounds.
  • the term upstream, upstream, downstream and downstream refers to the axially-oriented flow direction of the fuel in the outlet region of the fuel nozzle 07, unless stated otherwise or obviously different.
  • this forms the upstream end-side termination of the burner cone 06 and carries the one- or multi-part conical shell-side wall 43 or wall structure 43. Otherwise, the
  • the conical base 46 may be structurally attributable to the fuel nozzle 07, with a detachment between the cone foot 46 and the wall 43 or wall structure 43 taking place to remove the premixing chamber 42.
  • the cone foot 46 in a preferred embodiment structurally be attributable to the burner cone 06, wherein for removing the burner cone 06 a release of the
  • Wall 43 and wall structure 43 bearing cone base 46 of the burner nozzle 07 or an attachment 47 of the burner nozzle 07 between the fuel nozzle 07 and cone base 46 takes place.
  • the cone foot 46 can also be detachably connected to the wall 43 or wall structure 43.
  • the foot base 49 may be formed by the side facing the cone interior of a designed as a closure ring or spoke ring Konusfußes 46, viewed in the circumferential direction of the fuel nozzle 07 several predominantly extending in the axial direction and / or a predominant axial flow permitting
  • the footing 49 also by a completely open space between the upstream end of the wall 43 and the fuel nozzle 07 may be formed at the axial height or axially upstream of the fuel nozzle end, if the cone 06, for example, not on the burner nozzle 07 or this stormaufwarts continuing tubular piece, but from the outside, z. B. on a Abgaskamme- or
  • Combustion chamber wall is attached.
  • the bushings 49 are z. B. such that they cause the exit of the exhaust air into the cone interior in a predominantly axial flow.
  • the cone foot 46 is formed by a component in the manner of a face plate with a preferably annular, for example, the preferred tubular fuel nozzle 07 receiving in the assembled state receiving opening and z. B. releasably connected to the fuel nozzle 07 non-positively and / or positively.
  • the Konusfuß 46 is preferably designed annular and may be formed in the manner of a clamping ring set, wherein one of the two clamping rings, the wall 43 and wall structure 43 carries and frictionally connected by a clamping ring with the fuel nozzle 07 on the outer circumference.
  • the cone foot 46 by a front plate z. B. in execution of a flange 46, in particular flange rings 46, formed with exemplary annular recess, which with a, for example, on the circumference of the fuel nozzle 07 with a flush or preferably with an offset to the nozzle end side of the
  • Fuel nozzle 07 arranged as a flange 47, in particular flange 47, formed attachment 47 is connectable (see, for example, Fig. 8).
  • the z. B. designed as a clamping ring or flange 46 cone base 46 is preferably arranged in the assembled state with its circular opening centric to the axial direction of the burner 04.
  • the wall 43 or the wall construction 43 is arranged with its stromaufwartigen end at least on a portion of the circumference in sections, advantageously predominantly, preferably in the entire circumferential region radially spaced from the lateral surface of the particular tubular burner nozzle 07, so between the stromaufwartigen end of the wall 43 and the wall construction 43 at least in the circumferential direction of the burner nozzle 07 sections, but preferably - except for possibly provided support and / or holding elements - fully in the radial direction, a gap with a distance d, z. B. a distance d of at least 1 mm, advantageously of at least 5 mm, in particular at least 10 mm between the combustion nozzle 07 and the wall 43 or wall construction 43 is present. Possibly.
  • annular and z. B can in this end an annular and z. B. except for possibly provided support and / or holding elements freely or partially permeable space between the burner nozzle shell and wall 43 or wall construction 43 with a ring width of z. B. at least 1 mm, preferably at least 5 mm, in particular at least 10 mm, are present. The possibly
  • interrupted bottom clearance in this case represents a fluid-through passage in a front footing 49 of the burner cone 06.
  • the bottom 49 denotes the narrower upstream end of the burner cone 06, which surrounds the downstream end of the fuel nozzle 07 and the latter together with the upstream end the Vormischklammer 42 forms.
  • Burner nozzle 07 encompassing - cone 46 carries this the upstream end of the wall 43 and the wall construction 43 at least on part of the circumference in sections, advantageously predominantly, preferably circumferentially radially spaced from the surface of the particular tubular burner nozzle 07, so that on the premixing chamber facing side of the cone foot at least in the circumferential direction of the burner nozzle 07 sections, but preferably fully a distance d in the radial direction, z. B. a distance d of at least 1 mm, advantageous of at least 5 mm, in particular at least 10 mm between the combustion nozzle 07 and the wall 43 or wall construction 43 is present.
  • a preferred embodiment are in Konusfuß 46 in the circumferential direction a plurality of opening into the gap, z. B. as air inlet nozzles 48 effective
  • Bushings 48 provided.
  • the passages 48 open in the interior of the premixing chamber in the bottom of the foot 49 or on the bottom surface 49 bounding the premix chamber side end face of the particular in the manner of a face plate
  • the bushings 48 end, for example, z. B. coming from the upstream end side of the Konusfußes 46 forth, formed in a between the upstream end of the wall 43 and wall construction 43 and the Brenstoffdüsenmantel space.
  • the bushings can basically any, z. B. as round holes or in the form of spaces formed by spoke-like struts. In an advantageous embodiment, they are designed as slit-like channels in a rectangular shape, which establishes a guided flow for the purpose of forming an air cushion or basket on the wall inside.
  • the burner 04 advantageously has at least one opening of the at least one space 09 surrounding the burner 04, preferably leading into the cone interior at the front side Feedthrough 48 (as an open ring or as a plurality of feedthroughs 48) preferably in an upstream foot portion at the axial height or upstream of the downstream end of the fuel nozzle 07, ie, depending on the design thereof, the raw or outlet port 14 thereof.
  • the without specially provided cone foot 46 z. B. annular possibly open up to support and / or holding elements or by the cone foot 46 entirely or preferably only partially completed upstream end of the burner cone 06 and the burner cone 06 formed by the premixing chamber is also referred to as the bottom 49 of the burner cone 06 and is in a preferred embodiment of gaseous fluid, for example, exhaust air from the raw gas space 09, flowed through.
  • a flow through the foot base 49 can in this case take place with the flow component running predominantly in the axial direction of the burner 04, ie. h.,
  • the flow characterizing vector has in the axial direction compared to a radial component larger
  • the burner 04 is thus in the result between the upstream end of the on or multi-part wall of the burner cone 06 and the outer circumference of the surrounding of a foot portion of the burner cone 06 burner nozzle 07 at the level or upstream of the fuel nozzle orifice formed with a at least predominantly in the axial direction of gaseous fluid to flow through the bottom 49.
  • the predominantly axially extending lead-through 48 preferably leads from an end-side opening to the environment to the mouth lying in the bottom 49.
  • a completely continuous or partially multi-part circuit can be provided on a radially inner circle lying opposite the mouth of the one or more foot-side bushings 48
  • Guide element 51 may be arranged radially between the at least one fuel outlet and the passages. By the guide element 51 and the relevant section flowing through the respective passage 48 fluid, z. As exhaust gas, directed in a direction inclined to the symmetry axis S direction in the direction of the funnel-shaped opening wall 43 and forms at this a sheath flow. Through all-round bushings 48 in conjunction with a partially or continuously arranged over the circumference guide element 51, z. B. baffle 51, an annular sheath flow from the fluid, z. B. the exhaust gas from the
  • the guide element 51 is preferably formed as a fully extending guide plate 51 and is formed for example in the form of a truncated cone opening which opens downstream in the axial direction.
  • the measured against the symmetry axis inclination angle ( half the opening angle) of z. B.
  • Kontsumpfmantelartig shaped baffle 51 should in the range of the opening for the cone portion preferred angle range, for. B. in the range of 10 ° to 20 °, in particular 12 to 16 °.
  • the guide element 51 formed in particular as a guide plate 51 extends in the axial direction z. B. at least from the height of the downstream end of the fuel nozzle 07 shell side limiting Pipe piece forth over at least a length of 10 mm, preferably at least 20 mm.
  • the baffle 51 should initially extend tubular over the length of the straight entrance section and following the bend of the wall 43 still over at least 10 mm, preferably at least 20 mm ,
  • the burner cone 06 as a one-part or multi-part component comprises a premixing chamber 42 opening funnel-shaped on at least one longitudinal cone section in the cross-sectional area.
  • the burner cone 06 or its wall 43 projects on the fuel outlet 44 in the axial direction of the fuel outlet 44 Burner 04 downstream, funnel - shaped cone longitudinal section a section of the premixing chamber with an increasing distance from the
  • the torch cone 06 can, as shown here in the example, on its entire length - for example, except for a possibly provided specifically for holding the cone foot 46 and / or a possibly specifically for stability and / or functional reasons provided closing element 53 - be funnel-shaped opening. In unillustrated embodiment, he can have a constant cross-sectional area
  • the burner cone 06 downstream of the funnel-shaped opening section may have a re-tapered section.
  • Embodiment - which relates to the inner wall surface area - in at least one of the opening cone longitudinal section in one piece and / or rotationally symmetrical about the coincident with the axis of symmetry axial direction of the burner 04 be executed. This may also be the case irrespective of possibly provided air passage openings for the wall 43, which may then be interrupted at certain points. In this
  • Wall structure 43 of the burner cone 06 extends this in axially spaced sections on circular lines of varying radii, wherein the space surrounded by the wall 43 and 43 wall space in the opening cone longitudinal section has the shape of a truncated cone and such, with the wall 43 over the entire surface in
  • Touch contact (virtual) truncated cone can record.
  • the individual shell-like wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 of the multi-part wall construction 43 when trained as truncated cone shells with their considered in cross-section lines on circular lines or training as Pyramidenstupfrow with their cross-sectional lines on a closed polygonal pyramidal base arranged, with the wall 43 and wall structure 43 surrounded space in itself opening cone longitudinal section in the first case has the shape of a truncated cone and in the second case of an m-side truncated pyramid (here then with n m). In both cases, this can by the wall 43 and
  • Wall structure 43 defined interior thus accommodate a maximum (virtual) truncated cone, the area in the first case with the entire surrounding the interior wall 43 and wall structure 43 and in the second case along the line
  • the burner cone 06 outwardly surrounding and / or enveloping wall 43 or wall construction 43 on the entire or at least a portion of the funnel-shaped cone longitudinal section in the axial direction perpendicular to the cross-section viewed at least one
  • Exhaust air inlet openings 54 through which to be treated exhaust air from the space surrounding the burner can flow into the burner interior.
  • these exhaust air or air inlet openings 54 are formed as radially outwardly from the circumferential line elevating tangential inlet openings 54 for a tangential air inlet of the burner cone 06 surrounding air or exhaust air.
  • These tangential inlet openings 54 which are preferably slit-shaped or slit-shaped in the longitudinal direction of the burner 06, are preferably formed by the fact that, viewed at the axial height of a relevant inlet opening 54 in the circumferential direction, the inlet area 54 forms adjacent edge areas between them
  • Circumferential sections of a one- or multi-part wall 43 or wall construction 43 with respect to the symmetry axis S are radially spaced from each other. Basically, these inlet openings 54 by the corresponding configuration of
  • Wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 be formed.
  • Premixing chamber on the outer side bounding inner wall of the wall 43 and wall structure 43 of Brennerkonus 06 formed at least in the funnel-shaped cone longitudinal section in shape and structure for receiving a maximum (virtual) Kegelstupfes largest cross-sectional profile, which is defined by that he at least two in the axial direction of each other
  • the burner cone 06 thus preferably comprises at least in the funnel-shaped opening Brennerkonusab mustard the wall 43 n, z. B. more than two or even at least four by the example fan-like arrangement of preferably (partially) shell-like wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 formed, circumferentially spaced and radially each from the preceding circumferential shell portion - in particular outwardly - radially rising tangential inlet openings 54 for a tangential air inlet of the burner cone 06 surrounding exhaust air.
  • shaping are the n radially symmetrically offset wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 about a respective parallel to the axial direction or axis of symmetry S extending imaginary axis with respect to a closed truncated cone shell structure or
  • Pyramid stump sheath structure forming orientation twisted arranged.
  • the axes cut z. B. in this case all a concentric about the axis of symmetry S extending circular line equidistant from each other in the circumferential direction.
  • wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 a fan-shaped conical surface is formed in the circumferential direction.
  • the pitch cone axes are formed in the form of part cone shells wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 not on a common cone axis, so that the o. G. tangential inlet openings 54 in their opening cross section on the outside of the wall 43 radially each rise from the circumferentially preceded before circumferential peripheral portion.
  • These shell segments 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 can in
  • Circumferential direction opposite its length in the closed form each be slightly extended (see angle ⁇ ), so that the thus twisted shell segments 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 in the circumferential angle with respect to the axis of symmetry S continue at least directly or advantageously slightly overlap.
  • Wall construction 43 with z. B. in a manner mentioned above fan-shaped and / or rotated on the circumference arranged wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 and / or in the event that by the shaping of the wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 in
  • Circumferential direction o Mantellinien different inclination occur against the axis of symmetry S, for the characterization of the conicity in a first, the strength of the radial offset of the adjacent peripheral portion ends and / or the extent of o.
  • G. Twisting and / or twisting of the wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 method, which is not considered as a conical effect in the first approximation of o.
  • G. which is effective for the twisting motion and / or the proximity to the flame.
  • maximum (virtual) inner Kegelstupf largest cross-sectional profile are used, as defined above in connection with the first variant.
  • This virtual truncated cone corresponds to the objective straight truncated cone which can be introduced as far as possible into the opening cone section and at the same time can correspond to a smallest effective angle of inclination ⁇ 1 of a pointed truncated cone, as defined in the following embodiment.
  • an embodiment of the burner cone 06 is of particular advantage, wherein the wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 of the torch cone 06 in the area of the
  • Pre-mixing chamber 42 outwardly bounding wall 43 and wall construction 43 are formed at least in the - quasi funnel-shaped - opening cone longitudinal section in shape and structure such that the sharpest virtual
  • Truncated cone has a cone or opening angle of at least 10 °, preferably at least 14 °, d. H. one in this funnel-shaped opening
  • the blunt virtual truncated cone has in such an embodiment with in the circumferential direction of the shells varying inclination a maximum cone or opening angle of z. B. at most 50 °, preferably at most 40 °, on, d. h in this funnel-shaped opening cone longitudinal section in the longitudinal direction of the
  • Brennerkonus 06 extending inside the wall portion and most inclined to the axial direction of the generatrix in a perpendicular projection on a sectional plane comprising the axial direction with the axial direction a maximum inclination angle of z. B. at most 25 °, preferably at most 20 °, be formed.
  • An "average" conicity or a mean inclination angle * * which can be used in this way for a more precise geometric characterization, is formed, for example, by averaging, for example by means of integral averaging along the
  • Circumferential direction determined by the inclination of all surface lines, ie averaged over the circumference length weighted averaging, corresponds to the mean value of the passing over a plane passing through the axis of symmetry S over the considered circumferential portion, z. B. the 360 ° circumference or surrounded by the respective wall portion angle range, on the inside of the wall 43 and
  • This average inclination may advantageously be 10 ° to 20 °, in particular 12 ° to 17 °.
  • Sheath segments of a radiar symmetrical pyramid or truncated cone corresponds to z.
  • the integral mean is the arithmetic mean.
  • the inclinations at the two points of greatest deviation deviate by at most 5 °, advantageously by at most 3 ° from one another.
  • the downstream funnel-shaped cone longitudinal section of the burner cone 06 is thus a plurality, for. B. the number n, thus formed with the first and second ends of different inclination wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 arranged staggered in the circumferential direction of the burner cone 06 in such a way that in Circumferentially viewed a less inclined second end of a over a first angular range, z. B. 360 n plus possibly a small separation ⁇ ( ⁇ from 1 ° to 5 °), in particular 90 ° or 90 ° + ⁇ , reaching first wall section 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 by a to the first angle range with regard to the on
  • Burner longitudinal axis as the center-related angle gapless or with a small angular coverage ⁇ (overlap) subsequent, opposite the second end of the first wall section 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 more inclined first end of a second wall section 43.2; 43.3; 43.4; 43.1; will continue.
  • the related to the axis of symmetry S through the respective adjacent wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 angle sections covered in the circumferential direction continued at least completely or even slightly overlap in the above sense. This is a - with respect to the axis of symmetry S - purely radial flow through the between the adjacent wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 formed tangential inlet openings 54 prevented.
  • FIG. 6 and Fig. 7 the situation for the stated embodiment with varying Slope for the second variant illustrated, wherein in Figure 7 by a schematic representation of two axially spaced-apart cross-sections I - 1; II-II (see eg Fig. 6) of the opening cone longitudinal section, an inner virtual truncated cone shell M1; M2 are indicated by the circle lines K1 and KV, and an outer virtual truncated cone shell by the circular lines K2 and K2 '.
  • the cone 06 is preferably designed with such an effective or moderate inclination, so that the resulting effective or average inner radius or diameter from the upstream end to the downstream end of the
  • sheath segments 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 of a profile closed radially symmetrical cone shell - possibly with the extension in the circumferential direction to form the closed angle range and possibly an overlap - are the wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 by equally large shell segments 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 of a z. B. l-sided straight
  • Premixing chamber 42 on the shell side outwardly bounding inner wall 43 of the burner cone 06 is formed at least in the funnel-shaped cone longitudinal section in shape and structure for receiving a maximum virtual Kegelstupfes largest cross-sectional profile, the z. B. at least two axially spaced-apart cross-sectional planes of at least three circumferentially spaced locations on the wall 43 is present, and the truncated cone of this maximum virtual truncated cone in the in
  • the ends of the circumferentially adjoining, but in the end region radially spaced shell segments 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 can be partially connected to each other via support elements 68 and thus increase the strength of the cone structure.
  • the burner cone 06 can downstream through a with the wall 43 and
  • Wall construction 43 in particular material or form-fitting - connected
  • End element 53, z. B. a surrounding the opening end plate 53 be completed.
  • This end plate 53 can only be embodied for stiffening and / or for forming a collar 62 or edge region 62 that surrounds the end-side outer contour of the wall 43 or wall construction 43 in a collar-like manner.
  • a trained edge 62 With such a trained edge 62, a swirling of the entering through the entrance slit 18 into the combustion chamber 1 1 incoming air or exhaust air, through an end-side cover 61 of the air or exhaust air inlet openings 54, the tangential flow may be favored.
  • Burner cone 06 is this in the circumferential direction by a number of individual, in
  • the all or group connected segments are z. B. in the region of the upstream end with, for example, the cone foot 46 and / or in the region of the downstream Brennerkonusendes
  • closing element 53 for example, with the closing element 53, z. B. a surrounding the opening end plate 53, - in particular material or form-fitting - connected.
  • End plate 53 may be designed for stiffening.
  • the funnel-like opening cone section has the wall 43 and wall structure 43 in the circumferential direction a plurality of obliquely in the longitudinal direction of the burner 04 against the axial direction of the burner 04 extending planar segments, for. B. flat sheet strip on, which forms viewed in cross section chordal extending peripheral portions.
  • the m segments 43.1x; 43.2x; 43.3x; 43.4x are with each other and in the region of the upstream end with, for example, the cone foot 46 and / or in the region of the downstream
  • sheath segments 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 formed in a closed profile radially symmetrical cone sheath trained
  • Wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 include the n shell segments 43.1; 43.2; 43.3; 43.4, for example, a truncated pyramid in turn segments 43.1x; 43.2x; 43.3x; 43.4x, where z. B. for the inclination of the partial surfaces to the inclination of
  • Design features particularly advantageous embodiment of the burner cone 06, the wall 43 and wall construction 43 in its inner wall enclosing area of possibly tangential air inlet openings 54 different axial air or exhaust air inlet openings 56; 57 include, which as z. B. round holes 56 or formed as a slit-like profile recesses 57 are formed and at least by fluid with a purely radially to the symmetry axis S directed flow direction can be flowed through. Both types of air or exhaust air inlet openings 56; 57 may be provided. Furthermore, exhaust air inlet openings 56; 57, preferably slit-like exhaust air inlet openings 57, with edge-side outwardly spread part covers, 58, z. B. flaps 58 may be provided. For example, these flaps 58 may be substantially the shape of the subject
  • Exhaust air inlets 56; 57 correspond and for adjusting the passing Lucas, Ab povertystromes changeable in the inclination to the surrounding closed lateral surface, z. B. at the on one side of the exhaust air inlet opening 56; 57 edge of the flap 58 existing connection bendable be.
  • Wall construction 43 are effective as Zu povertyinjektoren and wear in addition
  • These can basically be formed or fastened directly in the region of the front end on the wall of the wall 43 forming the cone shell or wall construction 43 itself.
  • the flow obstacles 59; 63; 64; 66 have the function to effectively mix the hot combustion gases from the flame with the supply air flowing outside the burner 04 through the entrance gap 18 into the combustion chamber 1 1.
  • the inclined or just to the plane of the outlet opening 16 extending, z. B. as a guide vanes 59; 63; 64; 66 trained flow obstacles 59; 63; 64; 66 disruptively disturb the air flow passing through the entrance slit 18 and / or the essentially rotationally symmetric conical flow in the burner cone 06 and with this the substantially
  • z. B. in combination with the fan-like embodiment particularly advantageous embodiment of the burner cone 06 are out of the profile outwardly outstanding flow obstacles 59; 63; 64; 66 formed as part of the burner cone 06 at the downstream end final end plate 53 at this or attached to this form or cohesively.
  • Flow obstacles 59; 63; 64 are z. B. as a guide vanes 59; 63; 64 off
  • Flat sheet material formed which is flat or at least a flat portion are executed, with the or at least one of its planar portions preferably inclined to the plane perpendicular to the axial plane of the
  • Outlet opening 16 are arranged.
  • the guide vanes 59; 63; 64 executed flow obstacles 59; 63; 64 at one of its sides at the edge of the end plate 53 so connected or connected so that they are more or less bend to adjust the turbulence.
  • Exhaust air inlet openings 54 may be arranged on the front side terminating portion of the cover plate 62.
  • second ones may be executed as planar guide vanes 59
  • Flow obstacles 63; 64 with an edge at an edge portion of the wall 43 and wall construction 43 in the region of the wall sections 43.1; 43.2; 43.3; 43.4 covering portion of the cover plate 62 may be arranged.
  • Guide vanes 59; 63; 64 in particular the first guide vanes 59, can in principle all point away from the plane of the outlet opening 16 downstream or downstream, or preferably to a part upstream and to the other part downstream.
  • Guide vanes 59; 63; 64, in particular the second guide vanes 63; 64 can be seen as a pair of guide vanes 63, 64 viewed in the circumferential direction on both sides of a radially outward circumference of the
  • Cover plate 62 outreaching section 66 may be arranged, wherein z. B. one away from the plane of the outlet opening 16 downstream and the other upstream.
  • the above device 01 for thermal aftertreatment comprises the burner 04 in one of the abovementioned embodiments with one or a combination of several of the features highlighted above as being advantageous.
  • the combustion chamber 1 1 in its interior a Verwirbelungseinnchtung 67 attributable to the chamber, for example, a baffle plate 67 on. Trained as baffle 67 Verwirbelungseinnchtung 67 extends z. B. parallel to the plane of the outlet opening 16 of the burner 04 and substantially centric to the axial direction of the burner 04th

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nachverbrennung von Abluft mit einem eine Brennstoffdüse (07) und einen Brennerkonus (06) aufweisenden Brenner (04), der zumindest mit seinem Brennerkonus (06) in einem Rohgasraum (09) in einen Abluftstrom (02) zu behandelnder Abluft aus einer vorgeordneten Anlage (12) hineinragt, wobei der Brennerkonus (06) eine die Vormischkammer (42) umgebende ein- oder mehrteilige Wandung (43) mit einem oder mehreren Wandabschnitten (43.1; 43.2; 43.3; 43.4) aufweist und die Brennstoffdüse (07) eine Öffnung zumindest eines Brennstoffauslasses (44) zur Abgabe von Brennstoff in die Vormischkammer (42) umfasst, und wobei die die Vormischkammer (42) mantelseitig nach außen hin begrenzende Wandung (43) eine Struktur aufweist, sodass sich die in ihrem Inneren ausgebildete Vormischkammer (42) auf zumindest einem Konuslängsabschnitt symmetrisch zu einer die Axialrichtung des Brenners (04) definierenden Symmetrieachse (S) in stromabwärtiger Richtung trichterförmig öffnet, wobei der Brennerkonus (06) in zumindest einem Längsabschnitt des sich trichterförmig öffnenden Konuslängsabschnittes der Wandung (43) mehrere tangentiale Eintrittsöffnungen (54) für einen tangentialen Lufteintritt der den Brennerkonus (06) umgebenden Abluft in die Vormischkammer (42) hinein umfasst.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur thermischen Nachverbrennung von Abluft
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Nachverbrennung von Abluft gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Durch einen Prospekt„CleanAir-Abluftreinigungssysteme" der Fa. KBA-MetalPrint aus 03/2008 ist mit der„Thermische Abluftreinigung TNV" eine Vorrichtung zur thermischen Nachverbrennung von Abluft mit einem Brenner bekannt, dessen Brennerkonus sich in Axialrichtung des Brenners zur stromabwärtigen Konusöffnung trichterförmig öffnet. Der Brenner ist mit zumindest dem Brennerkonus in einem einer Brennkammer vorgeordneten Raum angeordnet und von zu behandelnder Abluft umgeben. Im dem Brenner vorgeordneten Abgasstrom ist ein mit dem Reingasstrom Wärmeenergie austauschender Rohrbündelwärmetauscher vorgesehen.
Die DE 37 38 141 A1 offenbart einen Brenner, dessen Brennerkonus ein Brennstoff Düsenrohr umgreift. Der Konus weist in seinem sich kegelstumpfmantelförmig öffnenden Wandungsabschnitt Durchtrittsöffnungen auf, durch welche Abgas aus einem das Abgas führenden und den Konus umgebenden Kanal in das Konusinnere strömen kann. Parallel hierzu strömt Abgas durch einen zwischen Brennkammerblende und Konus gebildeten Ringspalt in die Brennkammer hinein. Um eine aus einer Überhitzung resultierende Beschädigung zu vermeiden, ist der Brennerkonus aus sog. Ingenieurskeramik, insbesondere aus Silizium infiltriertes Siliziumcarbit ausgeführt.
In der DE 196 54 009 A1 ist ein Konusbrenner mit einem Brennerkonus aus zwei kegelschalenförmigen Teilkörpern offenbart, welche an ihren in Umfangsrichtung betrachteten Endabschnitten radial zueinander versetzt sind und hierdurch tangentiale Eintrittsöffnungen für Verbrennungsluft bilden. Im Bereich des zylindrischen Anfangsteils des Konus wird über eine Düse bevorzugt flüssiger Brennstoff in den Konusinnenraum zerstäubt. Im Bereich der tangentialen Eintrittsöffnungen wird durch radial nach Innen weisende Öffnungen in der Teilkörperwandung zusätzlich bevorzugt gasförmiger
Brennstoff in die tangential einströmende Verbrennungsluft eingedüst. Die Verdampfung des durch die Düse eingespritzen flüssigen Brennstoffs innerhalb der Vormischkammer kann dadurch unterstützt werden, dass die zugeführte Verbrennungsluft vorgeheizt oder mit rückgeführtem Abgas angereichert wird.
Die DE 41 13 681 A1 und die DE 195 45 310 A1 offenbaren zur DE 196 54 009 A1 vergleichbare Brennerausführungen, wobei das radiale Eindüsen in die tangentialen Eintrittsöffnungen bei der DE 41 13 681 A1 jedoch über radial gerichtete Öffnungen in parallel zu den Eintrittsöffnungen verlaufenden Zuleitungskanälen erfolgt. Auch hierbei kann für Gasturbogruppen oder atmosphärische Feuerungsanlagen eine Rückführung eines Teils des Abgases in die zugeführte Frischluft zur Bildung der Verbrennungsluft von Vorteil sein kann. In der DE 195 45 310 A1 sind zur Bildung des Brennerkonus mehrere, in der Darstellung eines Ausführungsbeispiels vier kegelschalenförmige Teilkörper vorgesehen. Die Teilkegelachsen der Teilkegelschalen liegen auf einer gemeinsamen Kegelachse, so dass sich eine durch Eintrittskanäle unterbrochene gerade
Kegelmantellinie ergibt.
Auch die DE 195 45 309 A1 offenbart einen beispielsweise bei einer Gasturbogruppe einzusetzenden Vormischbrenner mit zwei kegelschalenförmigen Teilkörpern, welche zwischen sich schlitzartige tangentiale Eintrittsöffnungen für den Eintritt von in einem Verdichter erzeugte verdichtete Verbrennungsluft ausbilden. Im Bereich der tangentialen Eintrittsschlitze wird gasförmiger Brennstoff eingedüst. Wenn bei Teillast der Betrieb allein durch Eindüsen im Bereich der Schlitze nicht gewährleistet ist, wird zusätzlich Brennstoff über eine Düse über eine Lanze im Bereich der Rückströmzone eingedüst, wodurch eine Pulsation zwischen Volllast- und Teillastbetrieb vermieden wird. In einem Hohlraum zwischen dem die Lanze begrenzenden Lanzenrohr und dem koaxial in diesem angeordneten Brennstoff roh r strömt Verbrennungsluft zum im Bereich der Rückströmzone mündenden Lanzenkopf.
Durch die CH 684 962 A5 ist ein Brenner zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder einer Feuerungsanlage mit einem ebenfalls durch Teilkegelkörper gebildeten Brennerkonus offenbart, wobei Brennstoff im Bereich der tangentialen Eintrittsschlitze eingedüst wird. Bei Bedarf ist zusätzlich zur tangentialen Einleitung axiale Verbrennungsluft allenfalls stromabwärts der Zündungselektroden in den Kegelhohlraum einzuleiten.
Die DE 102 05 428 A1 betrifft einen Brenner für einen Wärmeerzeuger. In der
Ausgangsmündung des Brenners sind Strömungshindernisse vorgesehen.
Auch die WO 2006/048405 A1 betrifft einen Brenner für einen Wärmeerzeuger.
Ausgangsseitig des Brennerkonus sind im Strömungsweg des austretenden
Brenngasstromes Übergangskanäle ausbildende Einbauten vorgesehen
Die US 6 599 121 B2 betrifft einen Brenner einer Turbo-Power-Maschine mit mehreren Konusteilschalen, wobei in den dazwischen gebildeten Schlitzen Verbrennungsluft mit Brennstoff versehen und tangential in das Konusinnere eingeleitet wird. Um den Brenner fluidtechnisch zu stabilisieren, wird im axialen Verlauf der Konusströmung durch entsprechende Formgebung oder Einbauten in zumindest einem Umfangsabschnitt eine streckenweise Querschnittsverjüngung vorgesehen, durch welche das Strömungsprofil deformiert wird. Der querschnittsverjüngende Umfangsabschnitt verläuft in einem stromabwärts letzten Drittel des Brennerkonus um 2 bis 45°, insbesondere 5° bis 15°, geneigt gegen die Brennerachse.
Durch die EP 0 629 817 A2 ist eine Feuerungsanlage bekannt, die im Wesentlichen aus einem Brennraum mit einem Vormischbrenner besteht. Dabei wird durch die Verbrennung des Brennstoff entstandenes Rauchgas passiv rückgeführt. Der Brennerkonus umfasst zwei durch Versatz zweier kegelige Teilkörper gebildete Tangentialeintritte für den Eintritt der Verbrennungsluft. Dem Brenner wird Frischluft im Fußbereich axial und im
Konusbereich radial als tangentiale Strömung zugeführt, die über die Sogwirkung von Jet- Injektoren Rauchgas mit sich in den Brennerinnenraum reißt. Im Bereich der
Tangentialeintritte sind Brennstoffdüsen vorgesehen.
Die DE 100 22 969 A1 betrifft einen Brenner zum Betrieb eines Aggregates zu Erzeugung eines Heißgases mit einem durch zwei fächerartig angeordnete Teilkegelkörper gebildeten Brennerkonus. Um die Amplituden von thermoakustischen Schwankungen zu vermindern, ragen eine Vielzahl von Strömungshindernissen in die Strömung hinein. Bevorzugt sind die Strömungshindernisse am Brenneraustritt und besonders vorteilhaft zusätzlich entlang der Tangentialluftoffnungen vorgesehen. Zusätzlich können Im Bereich der Tangentialluftoffnungen Öffnungen für die Zufuhr von Brennstoff vorgesehen sein.
Die EP 0 780 630 A2 betrifft einen Brenner für einen Wärmeerzeuger. Der Brenner umfasst einen kegeligen Drallerzeuger und eine Brennstoffdüse. Der Brennerkonus umfasst zwei durch Versatz zweier kegelige Teilkörper gebildete Tangentialeintritte für den Eintritt der Verbrennungsluft. Letztere kann zur Vorwärmung mit rückgeführtem Abgas angereichert sein. Im Bereich der Brennstoffdüsenmündung sind radial oder quasiradial angeordnete Öffnungen vorgesehen, durch welche eine Spülluft in den von der Größe der Brennstoffdüse induzierten Querschnitt einströmt.
Die JP 2004 053 048 A offenbart einen Vormischbrenner, wobei in einer den Konus fußseitig begrenzenden Stirnwand von Axialbohrungen vorgesehen zu sein scheinen, welche auf der anderen Seite in einer Pilotmischgasleitung münden. Der Konus umfasst Fenster, durch welche ein Hauptbrenngasgemisch von außen in das Konusinnere strömt.
Die US 2007/0254254 A1 betrifft einen konischen Zyklon-Oxidationsbrenner, welchem auf der Seite seines kleineren Querschnittes kohlenwaserstoffhaltiges Gas aus einer Pyrolyseanlage gewonnenes zugeführt wird. Dem Innern des konusförmigen
Brennerkorbes kann im Bereich der Konuswandung über Schläuche Brennstoff z. B. in Form von Propan zugeführt werden. Ebenfalls in der Wandung des konusförmigen Brennerkorbes sind Ringe von Öffnungen vorgesehen, auf deren Innenseiten
Ablenkklappen zur Erzeugung einer zyklonartigen Strömung. Durch diese Maßnahmen und ggf. ein zusätzliches Gebläse, durch welches eine zirkuläre Strömung im den Brennerkorb umgebenden Brennraum erzeugbar ist, soll sich an der Innenwand des Brennerkorbes eine zyklonförmige Flamme ausbilden.
Die DE 198 48 661 A1 betrifft eine thermische Nachverbrennungsanlage, wobei ein Brenner mit seinem Konus im Abgasstrom angeordnet ist. Im Konusmantel sind
Öffnungen vorgesehen, durch welche die Abluft in Innere strömt. Zur Ausbildung einer Drallströmung weisen die am weitesten stromabwärtigen Öffnungen nach Innen ragende Abluftleitelemente auf.
Auch die GB 1 276 199 A betrifft eine thermische Nachverbrennungsanlage belasteter Abluft mit einem im Abluftstrom angeordneten und Radialluftöffnungen umfassenden Brennerkonus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorrichtung zur thermischen
Nachverbrennung von Abluft zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine Nachverbrennung von Abluft möglich ist, welche besonders effektiv und energieeffizient arbeitet und dennoch hohe Standards im Hinblick auf die Schadstoffrestmengen erfüllt. Zur hohen Effizient trägt beispielsweise ein Vorheizen der nachzuverbrennenden Abluft auf z. B. Temperaturen > 500 °C und/oder eine für die Vermischung der zu reinigenden Abluft mit den Brenngasen günstige Strömungsführung der Abluft- und/oder
Brennstoffströme bei.
Von besonderem Vorteil für die Ausführung einer Nachverbrennungsvorrichtung ist daher z. B. ein Vorheizen der zu reinigenden Abluft in Verbindung, bevorzugt in Verbindung mit einem spezifisch hierfür ausgebildeten Brenner.
Beispielsweise wird durch eine spezielle Luftführung im Brenner bzw. Brennerkonus ein Überhitzen und Schädigen der Brennerwandung verhindert, ohne dass hierbei die Vermischung und damit die Effektivität der Nachverbrennung beeinträchtigt wird. Durch einen tangentialen Lufteintritt und/oder fußgrundseitig konusmantelnah überwiegend axial eintretenden Lufteintritt und/oder eine spezielle tatsächliche oder wirksame Konizität, beispielsweise in einem Bereich für den Öffnungswinkel innerhalb des Winkelbereichs von z. B. 10° bis 30°, insbesondere 14° bis 24°, bzw. einem Bereich für die Neigung der Konuswand des wirksamen inneren bzw. tatsächlichen Konus innerhalb des
Winkelbereichs von z. B. 5° bis 15°, insbesondere 7° bis 12° wird ein Zuluftpolster an der Brennerkonusinnenwand erzeugt und/oder erhalten, sodass die Flamme in einem hierdurch ausgebildeten„Luftkorb" gebildet wird.
Von besonderem Vorteil für die Ausbildung einer - z. B. die Flamme trotz ggf. zusätzlicher radialen Lufteintrittes stabilisierenden - Drallströmung kann eine Ausführung des
Brennerkonus mit tangentialen Lufteintriffsöffungen sein. Bevorzugt können diese durch Ausbildung des Brennerkonusmantels oder zumindest eines Abschnittes mit
radiärsymmetrischer, insbesondere fächerartiger und/oder verdrehter Anordnung mehrerer, z. B. mehr als zwei, bevorzugt vier, Wandabschnitte einer ein- oder bevorzugt mehrteilig ausgeführten Wandung gebildet sein. Die Ausbildung des die Wandung vor zu hohen Temperaturen schützenden Luftkorbes kann vorteilhaft durch radiale Lufteintrittsöffnungen in der Wandung und/oder
insbesondere durch einen Lufteintritt vom Fußgrund her und/oder durch die Konusform resultieren oder zumindest gefördert sein.
In einer vorteilhaften Ausführung mit einem vom Fußgrund her an der Wandung entlang gerichteten Zuluftstrom, d. h. eine den Luftkorb bildende ringförmige Mantelströmung kann dieser in einer vorteilhaften Weiterbildung zwischen dem fußseitigen Stirnende des Konusmantels und einem ringförmigen, das stirnseitige Brennerdüsenprofil umgebenden zusätzlichen Leitelement, z. B. Leitblech, erfolgen.
Zur Ausbildung des Luftkorbes können stattdessen oder bevorzugt zusätzlich zum axialen Zuluftstrom und/oder zur Drallströmung und/oder zur bevorzugten Konusgeometrie, d. h. dem schalenartigen Aufbau und/oder der Konizität, radiale Lufteintrittsöffnungen, beispielsweise als Injektoröffnungen, im Konusmantel vorgesehen sein. Die oder ein Teil der Injektoröffnungen können in ihrem Öffnungsgrad variierbar sein, um den Luftstrom und die Mantelströmung einstellen zu können.
Die Vermischung und damit die Effektivität der Nachverbrennung kann alleine oder gerade in Verbindung mit dem axialen Zuluftstrom und/oder der Drallströmung und/oder dem schalenartigen Konusaufbau und/oder der Konizität und/oder den radialen
Lufteintrittsöffnungen im Bereich des stromabwärtigen Konusendes durch nahe oder in der Ebene der Ausgangsöffnung des Brennerkonus in den den Brennerkonus auf dessen Außenseite umgebenden Raum ragende Strömungshindernisse verbesset werden. Dies gilt insbesondere in Verbindung mit der ringförmig ausgebildeten Mantelströmung, die am Konusende aufgebrochen und mit dem übrigen Zuluftstrom verwirbelt werden muss.
Der Brennerkonus kann, insbesondere zusätzlich zum axialen Zuluftstrom und/oder der Drallströmung und/oder dem schalenartigen Konusaufbau und/oder der Konizität und/oder, den radialen Lufteintrittsöffnungen und/oder den Strömungshindernissen eine abstromseitige Abschlussplatte umfassen, durch welche ein nötige Druckdifferenz im Konusinnern und/oder ein Abschluss von tangentialen Eintrittsöffnungen bewirkt wird.
Brenner und Nachverbrennungsvorrichtung sind z. B. derart miteinander ausgeführt, dass bei betrieb des Brenners die Abluft auf ein Temperaturniveau von > 600 °C, insbesondere größer 650 °C, bevorzugt > 700 °C, z. B. ca. 750 °C erhitzt werden, bei welcher sich die Schadstoffe, z. B. Kohlenwasserstoffe, mit dem Sauerstoff aus der Abluft in CO/C02 und Wasser zersetzen.
Als Abluft sollen hier beispielsweise Abluft- oder Abgasströme verstanden sein, die z. B. eine signifikante und/oder gegenüber den z. B. in Deutschland geltenden Grenzwerten erhöhte Kohlenwasserstofffracht enthält. Beispielsweise enthält der zu behandelnde und/oder den Brennerkonus umgebende Abgas- bzw. Abluftstrom mindestens 5 g/m3 an Kohlenwasserstoffverbindungen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Nachverbrennungsvorrichtung ist im Reingasstrom ein Wärmetausch vorgesehen, durch welchen Wärmeenergie an einen Fluidstrom für einen Prozess oder zur Beheizung der die zu reinigende Abluft abgebenden Anlage abgebbar ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer einer industriellen Anlage nachgeordneten Nachverbrennungsvorrichtung; Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Nachverbrennungsvorrichtung aus Fig. 1 ;
Fig. 3 einer schematische Darstellung eines vorderen Teils der
Nachverbrennungsvorrichtung mit einem Brenner;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht von schräg vorne für eine Ausführung des
Brenners;
Fig. 5 eine perspektivische Rückansicht für eine Ausführung des Brenners; Fig. 6 eine Seitenansicht für eine Ausführung des Brenners;
Fig. 7 eine schematische Prinzipskizze für a) einen ersten und b) einen zweiten Schnitt durch die Wandung des Brenners;
Fig. 8 eine schematische Schnittansicht im Längsschnitt durch den Brenner im Bereich einer Austrittsöffnung der Brennstoffdüse;
Fig. 9 eine leicht perspektivische Ansicht von vorne für eine Ausführung des Brenners.
Eine Vorrichtung 01 zur thermischen Nachbehandlung, insbesondere zur
Nachverbrennung, eines gasförmigen, beispielsweise schadstoffbelasteten Fluidstromes 02, z. B. eine Nachverbrennungsvorrichtung 01 , umfasst einen mit flüssigem oder bevorzugt gasförmigem Brennstoff 03 betreibbaren bzw. betriebenen Brenner 04, insbesondere einen eine Brennstoffzufuhr 07, z. B. Brennstoffdüse 07, und einen sog. Brennerkonus 06 umfassenden Konusbrenner 04, welcher mit zumindest seinem
Brennerkonus 06 in den Strömungsweg des zu behandelnden Fluidstromes 02, insbesondere Abluftstromes 02, hineinragt und/oder in diesem angeordnet ist. Über die Brennstoffdüse 07 ist der bevorzugt gasförmige Brennstoff 03, z. B. Erdgas, Propan oder LPG, in den vom Brennerkonus 06 umgebenen Raum zuführbar (siehe z. B. Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3).
Der Einfachheit halber soll hier - sofern an betreffender Stelle nicht bewusst
unterschieden wird - unter der Bezeichnung„Abluft" für das zu reinigende gasförmige Fluid sowohl ein tatsächlich als Prozessabluft bzw.„kaltes Abgas" vorliegendes Fluid, als auch als ein„heißes" Abgas, Insbesondere als Verbrennungsabgas vorliegendes und thermisch durch Nachverbrennung zu behandelndes Fluid bzw. ein als Abluft- oder Abgasstrom 02 vorliegender Fluidstrom 02 verstanden sein. Die auch als Rohgas bezeichnete, noch nicht thermisch durch Nachverbrennen nachbehandelte„Abluft" stammt z. B. aus einer der Vorrichtung 01 bezogen auf die zu behandelnde Abluft aufstromseitig (oder auch stromaufwärts) vorgeordneten, insbesondere industriellen Anlage 12. Beispielsweise stammt diese tatsächlich als Abluft, z. B. als
schadstoffbelastete Raumluft oder Prozessabluft, aus einem Anlagenraum oder Prozess einer als Produktions- und/oder Bearbeitungsanlage 12 ausgebildeten Anlage 12 oder aber als Verbrennungsabgas aus einem Verbrennungsraum einer als Feuerungsanlage 12 ausgeführten Anlage 12.
Bei der thermischen Nachbehandlung wird die schadstoffbefrachtete Abluft durch eine offene Flamme erhitzt und oxidierbare Schadstoffe, beispielsweise Kohlenwasserstoffe, bei hohen Temperaturen, z. B. Temperaturen > 600 °C, insbesondere größer 650 °C, bevorzugt > 700 °C, oxidiert. Beispielsweise werden Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert. Der hierfür benötigte Sauerstoff wird beispielsweise als ein
Bestandteil des zu reinigenden Rohgases von diesem mitgeführt und/oder geliefert. Im Gegensatz zu Brennersystemen, wie sie bei der Energieerzeugung zum Einsatz kommen, wird der Brenner 04 hier z. B. nicht eigens mit - insbesondere verdichteter - Umgebungsluft (d. h. einem für schadstoffarme Reinluft typischen Gasgemisch) beschickt, sondern befindet sich in einer durch Abluft gebildeten Atmosphäre bzw. Umgebung mit z. B. einer Kohlenwasserstoffkonzentration von mindestens oder mehr als 0,5 g/m3 (25 °C, 1 .013 mbar), insbesondere von mindestens 1 ,0 g/m3. D. h., dem Brenner 04 wird zusätzlich zum Brennstoff rohgasseitig 03 lediglich eine schadstoffbelastete, jedoch einen Sauerstoffanteil von z. B. mindestens 5 %, bevorzugt mindestens 10 % mitführende Abluft mit einer Kohlenwasserstofffracht von wenigstens 0,5 g/m3 zugeführt.
Stromabwärts der Nachverbrennung verlässt ein den thermisch nachbehandelten
Rohgasstrom 02 umfassender Reingasstrom 08 die Nachverbrennungsvorrichtung 01 .
In einer ersten, am wenigsten aufwändigen und hier nicht explizit dargestellten
Ausführung der Nachverbrennungsvorrichtung 01 kann der Brenner 04 bzw. dessen Brennerkonus 06 direkt in einen Rohrabschnitt einer den Abluftstrom 02 der Anlage 06 abführenden Rohrleitung hineinragen bzw. in einem derartigen Rohrabschnitt vorgesehen sein. Dieser Rohrabschnitt kann hinsichtlich seines Querschnitts gegenüber einem rohgasseitigen Eingangs- und einem reingasseitigen Ausgangsabschnitt der Rohrleitung kammerartig aufgeweitet sein.
In einer hinsichtlich der Handhabung und/oder einer Modularität und/oder einer Effizienz zu bevorzugenden Ausführung ist der Brenner 04 Teil einer als eigenständiges
Nachverbrennungsaggregat 01 ausgebildeten Vorrichtung 01 und ragt mit zumindest dem Brennerkonus 06 in einen die zu behandelnde Abluft im Innern des Aggregates 01 führenden Rohgasraum 09 hinein. Dem den Brennerkonus 06 umgebenden Rohgasraum 09 schließt sich stromabwärts eine Brennkammer 1 1 an, in dessen Eintrittsöffnung eine stromabwärtige Ausgangsöffnung 13 des Brennerkonus 06 mündet und welche eine oder mehrere parallele Austrittsöffnungen 14; 16 für den Austritt des nachverbrannten
Reingases aus der Brennkammer 1 1 aufweist.
Die Eintrittsöffnung der Brennkammer 1 1 und der Brennerkonus 06 auf Höhe der
Ausgangsöffnung 13 sind z. B. derart bemessen und relativ zueinander angeordnet, dass zwischen dem den Außenumfang ausgansseitig definierenden Rand des Brennerkonus 06 und dem die Eintrittsöffnung definierenden Rand einer eintrittsseitigen, insbesondere stirnseitigen, Brennkammerwand 17 ein Eintrittsspalt 18 ausgebildet ist, durch welchen Rohgas aus dem Rohgasraum 09 auf direktem Wege, d. h. ohne zunächst in eine im Innern des Brennerkonus 06 ausgebildete Vormischkammer des Brennerkonus 06 zu gelangen, in die Brennkammer 1 1 strömen kann. Dieser Eintrittsspalt 18 kann als ein - ggf. bis auf stellenweise zwischen Brennerkonus 06 und Brennkammer 1 1 angeordnete Stütz- und/oder Halteelemente - durchgehend umlaufender oder als ein in Summe z. B. über einen Winkelbereich von insgesamt wenigstens 270°, bevorzugt mindestens 300° des Umfangs reichender freier Eintrittsspalt 18 ausgeführt sein. Die Ebene der
Eintrittsöffnung in die Brennkammer 1 1 und die Ebene der Ausgangsöffnung 13 des Brennerkonus 06 müssen nicht aber können zusammen fallen. Sie können jedoch auch zueinander parallel und in Axialrichtung des Brenners 04 voneinander beabstandet sein, wodurch die für den Fall des Zusammenfalls ebene, den Brennerkonusrand umlaufende Spaltquerschnittsfläche im axial versetzten Fall eine kegelstumpfmantelartigen Fläche ausbildet.
Dem im Innern des Nachverbrennungsaggregat 01 vorgesehenen Rohgasraum 09, insbesondere einem Rohgaseintritt 19 des Nachverbrennungsaggregates 01 , kann der zu reinigende Fluid- bzw. Abluftstrom 02 als Rohgasstrom 02 aufstrom- bzw. rohgasseitig von der Anlage 03 her über eine entsprechende Rohrleitung zugeführt werden.
In einfacher Ausführungsvariante kann der Rohgaseintritt 16 direkt in den den
Brennerkonus 06 umgebenden Rohgasraum 09 führen.
In einer energetisch vorteilhaften Variante erfolgt die Zufuhr in den Rohgasraum 09 jedoch über eine Strömungsführung entlang eines Streckenabschnittes durch einen Strömungsquerschnitt 21 hindurch, der zumindest einseitig durch die Außenseite einer Brennkammerwand 22, insbesondere einer längsseitigen Brennkammerwand 22, begrenzt ist. Für den bevorzugten Fall einer zylindrisch ausgeführten Brennkammer 1 1 und einer die Brennkammer 1 1 zumindest auf Länge der Brennkammer 1 1 diese konzentrisch umgebenden zylindrischen Hülle 23, z. B. Außenhülle 23 des
Nachverbrennungsaggregates 01 , kann als Strömungsquerschnitt 21 auf zumindest einem Streckenabschnitt ein kreisringförmiger Ringspalt 21 gebildet sein. Dieser kann - bis auf ggf. vorgesehene Stütz- und/oder Halteelemente zwischen Brennkammer 1 1 und Hülle 23 - als über den gesamten Kreisringumfang reichender oder z. B. als insgesamt zumindest 80 %, bevorzugt mindestens 90 % der ungestörten Kreisringfläche
einnehmender freier Strömungsquerschnitt ausgebildet sein. Beim Strömen entlang der Brennkammeraußenwand 22 kann weiter stromabwärtig nachzuverbrennende Abluft des Abluftstromes 02 durch Wärmetausch mit der Brennkammeraußenwand 22 Energie in Form von Wärme aufnehmen.
Anstelle des Wärmetausches mit der Brennkammeraußenwand 22 oder vorzugsweise hierzu zusätzlich kann stromaufwärts des Rohgasraums 09, bevorzugt stromaufwärts des an der Brennerkammeraußenwand 22 verlaufenden, z. B. kreisringförmigen,
Strömungsquerschnittes 21 , im Rohgasweg ein Wärmetauscher 24 für den rekuperativen Wärmetausch, z. B. in einer Ausführung als Rohrbündelwärmetauscher 24 mit einer Mehrzahl von parallel durchströmbaren Rohren 26, vorgesehen sein, durch welchen ein Wärmetausch zwischen bereits nachverbranntem heißem Reingas des Reingasstromes 08 und noch zu reinigendem Rohgas des Rohgasstromes 02 erfolgt bzw. erfolgen kann. Der Wärmetauscher 24 kann grundsätzlich als eigenes, der Vorrichtung 01 vorgeordnetes Aggregat oder aber vorzugsweise im Nachverbrennungsaggregat 01 baulich integriert und im Strömungsweg dem Rohgaseintritt 19 nachgeordnet sein.
Das Rohgas kann hierbei grundsätzlich entweder in den Rohren 22 des Wärmetauschers 24 geführt sein oder bevorzugt die Rohre 26 des Wärmetauschers 21 auf der Außenseite umströmen. Umgekehrt kann das Reingas die Rohre 26 des Wärmetauschers 21 auf der Außenseite umströmen oder aber bevorzugt in den parallelen Rohren 22 des
Wärmetauschers 24 zu einem gemeinsamen Sammel- und Austrittsraum 27 geführt sein, bevor der Reingasstrom 08 die Vorrichtung 01 durch einen Reingasaustritt 28 verlässt.
In der dargestellten vorteilhaften Ausführung wird die ungereinigte Abluft über das Rohrbündel des Wärmetauschers 24 im Kreuz/Gegenstrom geführt. Die Abluft wird vorgewärmt und strömt im äußeren Ringspalt 21 um die Brennkammer 1 1 herum zum anderen Ende der Brennkammer 1 1 , wo sie in Richtung des Brenners 04 umgelenkt wird. Ein Teil der Abluft strömt in einer vorteilhaften, unten detaillierter dargelegten
Ausführungsform, von der Seite und/oder von der stromaufwärtigen Stirnseite her durch den Brenner 04 selbst und dient dabei auch als Sauerstofflieferant für die Verbrennung im Brenner 04, ein anderer Teil strömt am Brenner 04 vorbei durch den beispielsweise ringförmigen Eintrittsspalt 18 in die Brennkammer 1 1. Beide Teile werden dann mit dem heißen verbrannten Abluft-/Gasgemisch aus dem Brennerkonus 06 auf eine
Solltemperatur von z. B. > 700 °C, z. B. 720 bis 750 °C, vermischt. Die in der
unverbrannten Abluft enthaltenen Schadgase (überwiegend Kohlenwasserstoffe) verbrennen dann in der Brennkammer zu C02 und Wasser, sobald sie die Soll- Reaktionstemperatur erreicht haben. Die Verwirbelung in und die geometrische
Gestaltung der Brennkammer 1 1 ist vorteilhaft derart bemessen, dass die Verweilzeit in der Brennkammer 1 1 , z. B. mindestens 0,5 s, so ausgebildet, dass die Anteile der gesetzlich erlaubten Restgehalte an CO, NOx und unverbrannten Kohlenwasserstoffen unterschritten werden. Die verbrannte, gereinigte Abluft strömt dann über die Rohre des Wärmetauschers 24 ab und gibt einen großen Teil ihrer Wärme an die nachströmende ungereinigte Abluft ab.
Neben den Rohren 26 des Wärmetauschers 24 kann eine - z. B. zentral verlaufende - Bypass-Führung 29 mit einer beispielsweise mittels eines Stellmittels 34, beispielsweise eines Stellantriebes 34, über ein Stellelement 31 , z. B. eine stellbare Klappe 31 , fernbetätigt veränderbaren Durchströmrate vorgesehen sein. Hierdurch ist beispielsweise das Aufheizen des Rohgases in Grenzen variierbar. Um das nachzuverbrennende Rohgas durch die Nachverbrennungsvorrichtung 01 zu fördern kann in der Nachverbrennungsvorrichtung 01 oder in der den Rohgasstrom 02 zur Nachverbrennungsvorrichtung 01 führenden Rohrleitung ein Gasfördermittel 32, z. B. ein als Ventilator, als Verdichter oder als Pumpe ausgebildetes Fördermittel, vorgesehen sein.
In einer anstelle oder vorzugsweise zusätzlich zum Wärmetauscher 24 vorgesehenen Ausführung der Nachverbrennungsvorrichtung 01 oder einer die Vorrichtung 01 umfassenden Abluftaufbereitung kann stromabseitig der bevorzugt mit oder ggf. ohne Wärmetauscher 24 ausgebildeten Nachverbrennungsvorrichtung 01 eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung 33 im Strömungsweg des Reingasstromes 08 vorgesehen sein. Grundsätzlich kann die Wärmerückgewinnung auf beliebiger Technologie beruhen, ist jedoch vorzugsweise rekuperativ mit einem die Wärme über einem Wärmetauscher 36 zwischen dem noch heißen Reingasstrom 08 und einem Fluid eines nutzwärmeseitigen Wärmeträgerfluidstroms 37, z. B. eines Heizfluidkreislaufs 37, ausgeführt. Die Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung 33 kann zwar prinzipiell baulich ebenfalls in der als Aggregat 01 ausgebildeten Nachverbrennungsvorrichtung 01 integriert sein, ist jedoch falls vorhanden bevorzugt als eigenständiges, der Nachverbrennungsvorrichtung 01 in einem System zur Abluftaufbereitung nachgeordneten Aggregat 33 ausgeführt. Es kann beispielsweise ein die Wärmeabgabe über beispielsweise die Strömungsführung mittels eines Stellmittels 38, beispielsweise eines Stellantriebes 38, über ein Stellelement 39, z. B. ein System stellbarer Klappen 39, fernbetätigt variierbar sein. Damit kann die Temperatur des die Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung 33 verlassenden
Reingasstromes 08', welcher beispielsweise stromabwärts über z. B. einen Kamin 41 an die Umgebung abzugeben ist, in Grenzen variiert werden. Die kann ggf. zur Einhaltung der für den Kaminabzug einzuhaltenden Taupunktsgrenze erforderlich sein.
Für die oben genannten Ausführungen und Ausbauvarianten der Vorrichtung 01 zur thermischen Nachbehandlung und/oder einer die Nachverbrennungsvorrichtung 01 umfassenden Abluftaufbereitung ist der als Konusbrenner 04 ausgebildete Brenner 04 erfindungsgemäß in einer nachfolgend beschriebenen Ausführungsvariante mit einem oder mehreren der nachfolgend dargelegten besonders vorteilhaften
Ausführungsmerkmalen ausgebildet.
Der Ausdruck„Brennerkonus" 06 bezeichnet hier nicht einen Konus als Körper im Sinne seiner geometrischen Bedeutung mit einer regelmäßigen und z. B. ununterbrochenen mantelseitigen Rotationsfläche, sondern - wie in Verbindung mit Konusbrennern im Sprachgebrauch üblich - ein ein- oder mehrteiliges Bauteil, welches eine sich in der Querschnittsfläche zum Ausgang hin trichterförmig öffnende Vormischkammer 42 seitlich begrenzender ein- oder mehrteilige, ggf. durch Luftdurchtrittsöffnungen nach außen hin unterbrochenen Konusmantel 43 bzw., im folgenden auch als Wandung 43 oder
Wandstruktur 43 bezeichnet, umfasst (siehe z. B. Fig. 4 und Fig. 5). Diese sich zumindest in einem Längsabschnitt trichterförmig in Richtung zur Ausgangsöffnung des
Brennerkonus 06 hin öffnende z. B. Wandung 43 bzw. Wandstruktur 43 kann in einem oder mehreren senkrecht zur Axialrichtung des Brenners 04 liegenden Querschnitten betrachtet eine von der Kreislinie abweichende unregelmäßige und ggf. stellenweise unterbrochene Innenumfangslinie ausbilden (siehe z. B. Fig. 6 und Fig. 7). Der vom Brennerkonus 06 bzw. dessen Wandung 43 oder mehrteiligen Wandstruktur 43 umgebene Raum bildet die Vormischkammer 42 aus, in welcher sich (Rest-)Sauerstoff enthaltendes Abgas und der Brennstoff 03 vermischen können.
Die Axialrichtung des Brenners 04 ist z. B. durch den Verlauf einer Schwerpunkts- oder Symmetrieachse S des sich zumindest in einem trichterförmig öffnenden
Konuslängsabschnitt bezüglich seiner den Innenraum begrenzenden Seite seiner Wandung rotationssymmetrisch oder zumindest n-fach (n e IN, n > 1 ), z. B. zumindest zweifach, radiärsymmetrisch ausgebildeten Brennerkonus 06 gegeben. Stromauf- und/oder -abseitig dieses sich öffnenden Längsabschnittes muss der Brennerkonus 06 nicht, kann aber - was zumindest die den Innenraum begrenzende Seite seiner Wandung 43 bzw. Wandstriktur 43 betrifft - ebenfalls in o. g. Weise symmetrisch, z. B. zumindest radiärsymmetrisch, ausgebildet sein. Auch kann der Brennerkonus 06 der Einfachheit halber über die Gestaltung der Innenwandseite hinaus - ggf. bis auf strömungstechnisch irrelevante Anbauten wie z. B. Befestigungen oder benötigte Elektronik und/oder Sensorik - insgesamt baulich symmetrisch, z. B. zumindest radiärsymmetrisch, um die
Symmetrieachse S ausgeführt sein. Als Radiärsymmetrie bzw. Drehsymmetrie ist hierbei eine Form der Symmetrie zu verstehen, bei der die Drehung eines Objektes um einen gewissen Winkel um eine Symmetrieachse das Objekt wieder mit sich selbst zur Deckung bringt. Bei einer n-zähligen Radiär- oder Drehsymmetrie bildet eine Drehung um 360 n das Objekt auf sich selbst ab.
Die Brennstoffdüse 07 umfasst zumindest einen Brennstoffauslass 44 zur Abgabe des z. B. flüssigen oder bevorzugt gasförmigen Brennstoffs 03 in die im Innern des
Brennerkonus 06 ausgebildete Vormischkammer 42. Die Brennstoffdüse 07 kann grundsätzlich in beliebiger Geometrie mit einer oder mehreren in Richtung
Vormischkammer gerichteten Öffnungen 44 als Auslass bzw. Auslässe ausgeführt sein. Bevorzugt ist sie jedoch - zumindest im Bereich ihres konusnahen Endabschnittes - rohrförmig ausgebildet und mit einer stirnseitig zentrisch vorgesehenen kreisscheiben- oder kreisringförmigen den Brennstoffauslass 44 bildenden Öffnung 44 ausgeführt. Um die zentrische Öffnung 44 können in einer Variante symmetrisch weitere, ggf. kleinere Öffnungen vorgesehen sein.
Die Brennstoffdüse 07 und der Brennerkonus 06 sind in Axialrichtung betrachtet vorteilhaft derart relativ zueinander angeordnet, sodass zumindest ein Fußabschnitt des Brennerkonus 06, z. B. ein stromaufseitiges Ende der Wandung 43 oder ein eigens vorgesehener Konusfuß 46, welcher das stromaufseitiges Ende der Wandung 43 bzw. der Wandkonstruktion 43 trägt, die Brennstoffdüse 07 zumindest auf Höhe des wenigstens einen Brennstoffauslasses, bevorzugt jedoch auf einem sich vom Brennstoffauslass stromaufwärts erstreckenden Längsabschnitt, z. B. in Art einer Manschette, umgibt. Der Ausdruck stromaufseitig, stromaufwärts, stromabseitig und stromabwärtsbezieht sich - wo nicht anders angegeben oder offensichtlich anders gemeint - auf die in Axialrichtung betrachtete Fließrichtung des Brennstoffes im auslassnahen Bereich der Brennstoffdüse 07.
Für den Fall eines eigens vorgesehenen Konusfußes 46 bildet dieser den stromaufwärtig stirnseitigen Abschluss des Brennerkonus 06 und trägt die ein- oder mehrteilige konusmantelseitige Wandung 43 bzw. Wandstruktur 43. Andernfalls wird der
stromaufwärtig stirnseitigen Abschluss des Brennerkonus 06 durch das stromaufwärtige Ende der Wandung 43 bzw. der Wandkonstriktion 43 gebildet.
Der Konusfuß 46 kann - ungeachtet der Bezeichnung - baulich der Brennstoffdüse 07 zuzurechnen sein, wobei zum Entfernen der Vormischkammer 42 ein Lösen zwischen Konusfuß 46 und Wandung 43 bzw. Wandstruktur 43 erfolgt. Umgekehrt kann der Konusfuß 46 jedoch in bevorzugter Ausführung baulich dem Brennerkonus 06 zuzurechnen sein, wobei zum Entfernen des Brennerkonus 06 ein Lösen des die
Wandung 43 bzw. Wandstruktur 43 tragenden Konusfußes 46 von der Brennerdüse 07 oder einem Anbau 47 der Brennerdüse 07 zwischen Brennstoffdüse 07 und Konusfuß 46 erfolgt. Zusätzlich kann zur weiteren Demontage des Brenners 04 auch der Konusfuß 46 lösbar mit der Wandung 43 bzw. Wandstruktur 43 verbunden sein.
Der Fußgrund 49 kann durch die dem Konusinnern zugewandte Seite eines in Art eines als Abschlußring oder Speichenring ausgebildeten Konusfußes 46 gebildet sein, der in Umfangsrichtung der Brennstoffdüse 07 betrachtet mehrere überwiegend in Axialrichtung verlaufende und/oder eine überwiegende axiale Durchströmung ermöglichende
Durchführungen 48 - z. B. zwischen speichenartigen Stützelementen verbleibende offene Bereiche oder in einen Ring eingebrachte axiale Durchbrüche - aufweisen. Grundsätzlich kann der Fußgrund 49 auch durch einen rundum offenen Zwischenraum zwischen dem stromaufwärtigen Ende der Wandung 43 und der Brennstoffdüse 07 auf axialer Höhe oder axial stromaufwärts des Brennstoffdüsenendes gebildet sein, wenn der Konus 06 beispielsweise nicht an der Brennerdüse 07 oder einem diese stormaufwarts forsetzenden Rohrstück, sondern von außen her, z. B. an einer Abgaskamme- oder
Brennkammerwand, befestigt ist.
Vorzugsweise im stirnseitigen Fußgrund 49 des Brenners bzw. Brennerkonus 06 mehrere Durchführungen 48 um die Brennstoffdüse 07 und/oder zumindest um deren entlang der Symmetrieachse S in die zur Symmetrieachse S senkrechten Ebene betrachteten
Projektion herum vorgesehen. Die Durchführungen 49 sind z. B. dergestalt, dass sie beim Austritt der Abluft in das Konusinnere hinein eine überwiegend axiale Strömung bewirken.
In vorteilhafter Ausführung ist der Konusfuß 46 durch ein Bauteil in Art einer Stirnplatte mit einer bevorzugt ringförmigen, beispielsweise die bevorzugt rohrförmig ausgebildete Brennstoffdüse 07 im montierten Zustand aufnehmenden Öffnung ausgebildet und z. B. lösbar mit der Brennstoffdüse 07 kraft- und/oder formschlüssig verbunden. Der Konusfuß 46 ist bevorzugt ringförmig ausgeführt und kann in Art eines Spannringsatzes ausgebildet sein, wobei einer der beiden Spannringe die Wandung 43 bzw. Wandstruktur 43 trägt und durch einen Spannring reibschlüssig mit der Brennstoffdüse 07 auf deren Außenumfang verbindbar ist.
Bevorzugt ist der Konusfuß 46 durch eine Stirnplatte z. B. in Ausführung eines Flansches 46, insbesondere Flanschrings 46, mit beispielsweiser ringförmiger Ausnehmung ausgebildet, welcher mit einem beispielsweise am Umfang der Brennstoffdüse 07 mit einem bündig oder bevorzugt mit einem Versatz zur Düsenstirnseite an der
Brennstoffdüse 07 angeordneten, als Flansch 47, insbesondere Flanschring 47, ausgebildeten Anbau 47 verbindbar ist (siehe z. B. Fig. 8). Der z. B. als Spannring oder Flansch 46 ausgebildete Konusfuß 46 ist im montierten Zustand bevorzugt mit seiner kreisförmigen Öffnung zentrisch zur Axialrichtung des Brenners 04 angeordnet. Die Wandung 43 bzw. die Wandkonstruktion 43 ist mit ihrem stromaufwartigen Ende zumindest auf einem Teil des Umfangs abschnittsweise, vorteilhaft überwiegend, bevorzugt im gesamten Umfangsbereich radial beabstandet zur Mantelfläche der insbesondere rohrförmig ausgeführten Brennerdüse 07 angeordnet, sodass zwischen dem stromaufwartigen Ende der Wandung 43 bzw. der Wandkonstruktion 43 zumindest in Umfangsrichtung der Brennerdüse 07 abschnittsweise, bevorzugt jedoch - bis auf ggf. vorgesehene Stütz- und/oder Halteelemente - vollumfänglich in radialer Richtung ein Zwischenraum mit einem Abstand d, z. B. ein Abstand d von wenigstens 1 mm, vorteilhaft von mindestens 5 mm, insbesondere mindestens 10 mm zwischen der Brenndüse 07 und der Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 vorliegt. Ggf. kann in diesem Endbereich ein kreisringförmiger und z. B. bis auf ggf. vorgesehene Stütz- und/oder Halteelemente frei oder abschnittsweise durchströmbarer Zwischenraum zwischen Brennerdüsenmantel und Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 mit einer Ringbreite von z. B. mindestens 1 mm, vorteilhaft mindestens 5 mm, insbesondere mindestens 10 mm, vorliegen. Der ggf.
unterbrochene freie Zwischenraum stellt in diesem Fall eine von Fluid durchströmbare Durchführung in einem stirnseitigen Fußgrundes 49 des Brennerkonus 06 dar. Der Fußgrund 49 bezeichnet dabei das schmalere stromaufwärtige Ende des Brennerkonus 06, welches das stromabwärtige Ende der Brennstoffdüse 07 umgibt und mit letzterem zusammen den stromaufwärtigen Abschluss der Vormischklammer 42 bildet.
Für die Ausführung eines eigens vorgesehenen - insbesondere die rohrförmige
Brennerdüse 07 umgreifenden - Konusfußes 46 trägt dieser das stromaufseitige Stirnende der Wandung 43 bzw. der Wandkonstruktion 43 zumindest auf einem Teil des Umfangs abschnittsweise, vorteilhaft überwiegend, bevorzugt im gesamten Umfangsbereich radial beabstandet zur Mantelfläche der insbesondere rohrförmig ausgeführten Brennerdüse 07, sodass auf der der Vormischkammer zugewandten Seite des Konusfußes zumindest in Umfangsrichtung der Brennerdüse 07 abschnittsweise, bevorzugt jedoch vollumfänglich ein Abstand d in radialer Richtung, z. B. ein Abstand d von wenigstens 1 mm, vorteilhaft von mindestens 5 mm, insbesondere mindestens 10 mm zwischen der Brenndüse 07 und der Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 vorliegt.
In einer vorteilhaften und dargestellten Ausführung liegt auch in der Ausführung mit eigens vorgesehenem Konusfuß 46 in diesem Endbereich ein kreisringförmiger
Zwischenraum zwischen Brennerdüsenmantel und dem stromaufwärtigen Ende der Wandung 43 bzw. der Wandkonstruktion 43 mit einer Ringbreite von z. B. mindestens 1 mm, vorteilhaft mindestens 5 mm, insbesondere mindestens 10 mm, vor. In einer zu bevorzugenden Ausführung sind im Konusfuß 46 in Umfangsrichtung eine Mehrzahl von in den Zwischenraum mündenden, z. B. als Lufteintrittsdüsen 48 wirksame
Durchführungen 48 vorgesehen. Die Durchführungen 48 münden dabei im Innern der Vormischkammer im Fußgrund 49 bzw. auf der den Fußgrund 49 begrenzenden vormischkammerseitigen Stirnseite des insbesondere in Art einer Stirnplatte
ausgebildeten Konusfußes 46, innerhalb des vom stromaufwärtigen Ende der Wandung 43 umgebenen Umfangs.
Die Durchführungen 48 enden beispielsweise, z. B. von der stromaufwärtigen Stirnseite des Konusfußes 46 her kommend, in einem zwischen dem stromaufwärtigen Ende der Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 und dem Brenstoffdüsenmantel ausgebildeten Zwischenraum.
Die Durchführungen können grundsätzlich beliebig, z. B. als runde Bohrungen oder in Art von durch speichenartige Verstrebungen gebildete Zwischenräume ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Ausführung sind sie als in Rechteckform schlitzartig ausgebildete Kanäle ausgeführt, die ein geführtes Strömen zum Zwecke der Bildung eines Luftpolsters bzw. -korbes auf der Wandungsinnenseite begründet.
Der Brenner 04 weist vorteilhaft wenigstens eine Mündung der mindestens einen aus dem den Brenner 04 umgebenden Raum 09 vorzugsweise stirnseitig ins Konusinnere führende Durchführung 48 (als offener Ring oder als Mehrzahl von Durchführungen 48) bevorzugt in einem stromaufwärtigen Fußabschnitt auf axialer Höhe oder stromaufwärts des stromabwärtigen Endes der Brennstoffdüse 07, d. h. je nach deren Ausführung dessen Rohes oder dessen Auslassöffnung 14.
Die ohne eigens vorgesehenen Konusfuß 46 z. B. ringförmig ggf. bis auf Stütz- und/oder Halteelemente offene oder durch den als Konusfuß 46 gänzlich oder bevorzugt lediglich teilweise abgeschlossene stromaufwärtige Stirnseite des Brennerkonus 06 bzw. der durch den Brennerkonus 06 ausgebildeten Vormischkammer wird auch als Fußgrund 49 des Brennerkonus 06 bezeichnet und ist in bevorzugter Ausführung von gasförmigem Fluid, beispielsweise von Abluft aus dem Rohgasraum 09, durchströmbar. Ein Durchströmen des Fußgrundes 49 kann hierbei mit überwiegend in Axialrichtung des Brenners 04 verlaufender Strömungskomponente erfolgen, d. h., der die Strömung charakterisierende Vektor weist in Axialrichtung die gegenüber einer Radialkomponente größere
Richtungskomponente auf. Bevorzugt ist ein Durchströmen des Fußgrundes 49 in Axialrichtung ohne signifikante Radialkomponente. Für den o. g. Fall eines eigens vorgesehenen Konusfußes 46 strömt die Abluft als Zuluft durch die Durchführungen 48 im Konusfuß 46, andernfalls durch den abschnittsweise oder vollumfänglich freien
Zwischenraum zwischen Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 und
Brennerdüsenmantel.
In der Ausführung mit einem in der Art eines Flansches 46 ausgebildeten Konusfußes 46 kann dieser über Befestigungsmittel 49, z. B. über eine Schraubverbindung 49, mit dem an der Brennstoffdüse 07 angeordneten Anbau 47, z. B. Flansch 47, verbunden sein. Dieser Anbau 47 ist für den Fall der fußgrundseitigen Durchströmbarkeit mit einer das Durchströmen durch die Durchführungen ermöglichenden Struktur ausgeführt, z. B.
ebenfalls zu den Durchführungen 48 fluchtenden Aussparungen oder Durchführungen 52.
Der Brenner 04 ist im Ergebnis somit zwischen dem stromaufwärtigen Ende der ein- oder mehrteiligen Wandung des Brennerkonus 06 und dem Außenumfang der von einem Fußabschnitt des Brennerkonus 06 umgebenen Brennerdüse 07 auf Höhe oder stromaufwärts der Brennstoffdüsenmündung mit einem zumindest überwiegend in Axialrichtung von gasförmigem Fluid durchströmbarem Fußgrund 49 ausgebildet. Die überwiegend axial verlaufende Durchführung 48 führt bevorzugt von einer stirnseitigen Öffnung zur Umgebung her zur im Fußgrund 49 liegenden Mündung.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der im Bereich des Fußgrundes 49 durchströmbaren Brennerausführung kann auf einer gegenüber der Mündung der einen oder mehreren fußgrundseitigen Durchführungen 48 radial weiter innen liegenden Kreislinie ein vollumfänglich durchgehendes oder abschnittsweise mehrteiliges
Leitelement 51 radial zwischen dem mindestens einen Brennstoffauslass und den Durchführungen angeordnet sein. Durch das Leitelement 51 bzw. den betreffenden Abschnitt wird das durch die jeweilige Durchführung 48 strömende Fluid, z. B. Abgas, in eine zur Symmetrieachse S weg geneigte Richtung in die Richtung der sich trichterförmig öffnenden Wandung 43 geleitet und bildet an dieser eine Mantelströmung aus. Durch rundum vorgesehene Durchführungen 48 in Verbindung mit einem abschnittsweise oder durchgehend über den Umfangangeordnetes Leitelement 51 , z. B. Leitblech 51 , bildet sich eine ringförmige Mantelströmung aus dem Fluid, z. B. dem Abgas aus dem
Rohgasraum 09, aus, welche die Wandung 43 vor Überhitzung durch direktes Einwirken der Brennerflamme schützt. Das Leitelement 51 ist vorzugsweise als vollumfänglich verlaufendes Leitblech 51 ausgebildet und ist beispielsweise in Form einer sich in Axialrichtung stromabwärts öffnender Kegelstumpfmantel ausgebildet. Der gegen die Symmetrieachse gemessene Neigungswinkel (= halber Öffnungswinkel) des z. B.
konusstumpfmantelartig geformte Leitblechs 51 sollte im Bereich des für den sich öffnenden Konusabschnitt bevorzugten Winkelbereich, z. B. im Bereich von 10° bis 20°, insbesondere 12 bis 16°, liegen. Das insbesondere als Leitblech 51 ausgebildete Leitelement 51 erstreckt sich in Axialrichtung betrachtet z. B. zumindest von Höhe des stromabwärtigen Endes des die Brennstoffdüse 07 mantelseitig begrenzenden Rohrstückes her über mindestens eine Länge von 10 mm, bevorzugt mindestens 20 mm. Damit kann nach dem Austreten des Fluids die z. B. axial vorliegende Strömungsrichtung wirksam in Richtung Wandverlauf gelenkt werden.
Für den Fall eines Brennerkonus 06, dessen sich öffnender Abschnitt erst nach einem graden Eingangsabschnitt beginnt, sollte sich das Leitblech 51 zunächst rohrförmig über die Länge des geraden Eingangsabschnittes erstrecken und dem Knick der Wandung 43 folgend noch über mindestens 10 mm, bevorzugt mindestens 20 mm verlaufen.
Die dargelegte Ausführung mit fußgrundseitiger Durchströmung bewirkt bereits für sich alleine betrachtet eine erhebliche Verbesserung eines Brenners 04 zur Nachverbrennung von Abgasen, kann jedoch in Kombination mit einer Ausführungsform der nachfolgend dargelegten Ausführung der Konusmantels 43 hinsichtlich der radiärsymmetrischen und/oder sehnenartigen Ausgestaltung und/oder der Konizität und/oder in Verbindung mit einer Ausführungsform der die Verwirbelung weiter begünstigenden Ausgestaltung des stromabwärtigen Konusrandes besonders vorteilhaft sein.
Wie bereits oben dargelegt, umfasst der Brennerkonus 06 als ein- oder mehrteiliges Bauteil eine sich auf zumindest einem Konuslängsabschnitt in der Querschnittsfläche zum Ausgang hin trichterförmig öffnende Vormischkammer 42. Durch den Brennerkonus 06 bzw. dessen Wandung 43 ist auf dessen dem Brennstoffauslass 44 in Axialrichtung des Brenners 04 nachgeordneten, sich trichterförmig öffnendem Konuslängsabschnitt ein Abschnitt der Vormischkammer mit einer sich mit zunehmendem Abstand vom
Brennstoffauslass stetig vergrößernden, senkrecht zur Axialrichtung bemessene
Strömungsquerschnittsfläche umgeben und/oder umhüllt.
Der Brennerkonus 06 kann, wie hier im Beispiel dargelegt, auf seiner gesamten Länge - beispielsweise ausgenommen eines ggf. eigens zur Halterung vorgesehenen Konusfußes 46 und/oder eines ggf. eigens aus Stabilitäts- und/oder funktionalen Gründen vorgesehenen Abschlusselementes 53 - sich trichterförmig öffnend ausgebildet sein. In nicht dargestellter Ausführung kann er einen mit konstanter Querschnittsfläche
verlaufenden Eingangsabschnitt mit entsprechend ausgeformter Wandung und/oder einen mit konstanter Querschnittsfläche verlaufenden Ausgangsabschnitt mit entsprechend ausgeformter Wandung umfassen.
In einer alternativen Ausführung kann der Brennerkonus 06 stromabwärts des sich trichterförmig öffnenden Abschnittes einen sich wieder verjüngenden Abschnitt aufweisen.
Grundsätzlich kann die Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 in einer ersten
Ausführungsform - was deren innere Wandmantelfläche betrifft - in zumindest dem sich öffnenden Konuslängsabschnitt einteilig und/oder rotationssymmetrisch um die mit der Symmetrieachse zusammenfallende Axialrichtung des Brenners 04 ausgeführt sein. Dies kann auch ungeachtet ggf. vorgesehener Luftdurchtrittsöffnungen für die durch die dann ggf. stellenweise unterbrochene Wandung 43 der Fall sein. In diesem
radialsymmetrischen Spezialfall einer Radiärsymmetrie für die Wandung 43 bzw.
Wandstruktur 43 des Brennerkonus 06 verläuft diese in axial voneinander beabstandeten Schnitten auf Kreislinien variierender Radien, wobei der durch die Wandung 43 bzw. Wandstruktur 43 umgebene Raum im sich öffnenden Konuslängsabschnitt die Form eines Kegelstumpfes aufweist und einen derartigen, mit der Wandung 43 vollflächig in
Berührkontakt stehenden (virtuellen) Kegelstumpf aufnehmen kann.
In einer vorteilhaften zweiten Ausführungsform für die Wandmantelfläche der Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 des Brennerkonus 06 weist diese zumindest in dem sich trichterförmig öffnenden Konuslängsabschnitt eine die Vormischkammer bezogen auf die Axialrichtung n-zählig radiärsymmetrisch begrenzende Wandstruktur (mit n e IN, n > 2), zumindest mit einer Anzahl von mindestens 2, d. h. n > 2, vorteilhaft mit einer Anzahl von mehr als zwei, , d. h. n > 2, insbesondere mit einer Anzahl von mindestens 4, d. h. n > 4, bevorzugt vier, d. h. n = 4, auf und/oder ist mit n radiärsymmetrisch um die die Symmetrieachse S bildende Axialrichtung angeordneten, beispielsweise schalenartigen Wandabschnitten 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4, z. B. sog. Konusflügeln 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 oder kurz Flügeln 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4, beispielsweise als n„n-telschalen", bevorzugt vier Viertelschalen, ausgebildet.
In einem Spezialfall der zweiten Ausführungsform mit Radiärsymmetrie für die Wandung 43 bzw. Wandstruktur 43 des Brennerkonus 06 sind in einer ersten Variante die einzelnen schalenartigen Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 der mehrteiligen Wandkonstruktion 43 bei Ausbildung als Kegelstumpfteilschalen mit ihren im Querschnitt betrachteten Schnittlinien auf Kreislinien oder bei Ausbildung als Pyramidenstupfseiten mit ihren im Querschnitt betrachteten Schnittlinien auf einem geschlossenen Polygonzug einer Pyramidengrundfläche angeordnet, wobei der durch die Wandung 43 bzw. Wandstruktur 43 umgebene Raum im sich öffnenden Konuslängsabschnitt im ersten Fall die Form eines Kegelstumpfes und im zweiten Fall eines m-seitigen Pyramidenstumpfes (hier dann mit n = m) aufweist. In beiden Fällen kann dieser durch die die Wandung 43 bzw.
Wandstruktur 43 definierte Innenraum somit einen maximalen (virtuellen) Kegelstumpf aufnehmen, der im ersten Fall flächig mit der gesamten, den Innenraum umgebenden Wandung 43 bzw. Wandstruktur 43 und im zweiten Fall linienartig entlang der
Seitenhöhen der Kegelstumpfseiten mit diesen in Berührkontakt steht.
Ob in rotationssymmetrischer oder in nichtrotationssymmetrischer, lediglich
radiärsymmetrischer Ausführung des sich öffnenden Konusabschnittes weist in einer vorteilhaften Ausführungsform die den Brennerkonus 06 nach außen umgebende und/oder umhüllende Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 auf dem gesamten oder zumindest einem Teil des sich trichterförmig öffnenden Konuslängsabschnitt im zur Axialrichtung senkrecht verlaufenden Querschnitt betrachtet wenigstens eine
Unterbrechung, insbesondere mehrere Unterbrechungen 54, z. B. Luft- bzw.
Ablufteintrittsöffnungen 54, auf, durch welche zu behandelnde Abluft aus dem den Brenner umgebenden Raum in den Brennerinnraum strömen kann. In bevorzugter Ausführung sind diese Abluft- bzw. Lufteintrittsöffnungen 54 als sich nach außen hin radial aus der Umfangslinie erhebende tangentiale Eintrittsöffnungen 54 für einen tangentialen Lufteintritt der den Brennerkonus 06 umgebenden Luft bzw. Abluft ausgebildet. Diese tangentialen, bevorzugt in Längsrichtung des Brenners 06 spalt- oder schlitzförmig ausgebildeten Eintrittsöffnungen 54 sind bevorzugt dadurch gebildet, dass auf axialer Höhe einer betreffenden Eintrittsöffnung 54 in Umfangsrichtung betrachtet die die Eintrittsöffnung 54 zwischen sich ausbildenden Randbereiche benachbarter
Umfangsabschnitte eines ein- oder mehrteiligen Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 bezogen auf die Symmetrieachse S radial zueinander beabstandet sind. Grundsätzlich können diese Eintrittsöffnungen 54 durch die entsprechende Ausgestaltung von
Umfangsabschnitten mit Durchbrüchen und Formgebung einer einteiligen Wandung 43 oder bevorzugt durch die geometrische Anordnung einzelner Wandabschnitte
Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 gebildet sein. Bei Ausbildung eines Unterdruckes im Konusinnern kann dann lediglich Luft mit zumindest einer signifikanten
Tangentialkomponente durch die Eintrittsöffnungen 54 angesaugt werden.
Ob in rotationssymmetrischer oder in nichtrotationssymmetrischer, lediglich
radiärsymmetrischer Ausführung des sich öffnenden Konusabschnittes ist eine - konkrete bzw. effektive„innere" - Konizität (d. h. des im sich öffnenden Abschnitt maximal aufzunehmenden Kegelstumpfes) mit einem Neigungswinkel * gegen die Brennerachse bzw. Symmetrieachse S (= z. B. halber Öffnungswinkel) von 5° bis 15°, insbesondere von 7° bis 12°, von besonderem strömungstechnischen Vorteil. Hierbei ist die die
Vormischkammer mantelseitig nach außen hin begrenzende innere Wand der Wandung 43 bzw. Wandstruktur 43 des Brennerkonus 06 zumindest in dem sich trichterförmig öffnenden Konuslängsabschnitt in ihrer Formgebung und Struktur zur Aufnahme eines maximalen (virtuellen) Kegelstupfes größtmöglichen Querschnittsverlaufs ausgebildet, der dadurch definiert ist, dass er an wenigstens zwei in Axialrichtung voneinander
beabstandeten Querschnittsebenen an je mindestens drei in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Stellen anliegt, wobei eine in eine die Symmetrieachse S umfassende Schnittebene des Brennerkonus 06 projizierte, in am Kegelstumpfmantel in Längsrichtung des Brennerkonus verlaufende Mantellinie dieses maximalen virtuellen geraden Kegelstumpfes mit der Axialrichtung bzw. Symmetrieachse S einen
Neigungswinkel von 5° bis 15°, insbesondere von 7° bis 12°, bevorzugt von 10° ±1 °, ausbildet.
In einer hier dargestellten und bevorzugten zweiten Variante der zweiten
Ausführungsform für die Ausführung der Wandung 43 bzw. Wandstruktur 43 des
Brennerkonus 06 mit n-zählig radiärsymmetrischem Umfangsverlauf folgen im sich öffnenden Konuslängsabschnitt die im zur Axialrichtung senkrecht verlaufenden
Querschnitt betrachteten, durch die einzelnen Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 einer ein- oder insbesondere mehrteiligen Ausführung der Wandung 43 gebildeten
Umfangsabschnitte u1 ; u2; u.3; u.4 im Gegensatz zur ersten Variante zumindest nicht auf ihrer gesamten Länge einer selben Kreislinie K1 ; K2; Κ1 '; K2' oder geschlossenen Polygenzug, sondern sind in ihren einander benachbarten Umfangsabschnittsenden zweier sich in Umfangsrichtung einander anschließender Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 radial zueinander versetzt. Durch den radialen Versatz der sich beispielsweise im Winkelbereich um die Symmetrieachse S betrachtet überlappenden oder zumindest lückenlos fortsetzenden benachbarten Umfangsabschnittsenden sind tangentiale Luftbzw. Ablufteintrittsöffnungen 54 gebildet, durch welche im Konusinnern eine Drallbildung angeregt wird.
Der Brennerkonus 06 umfasst somit bevorzug zumindest im sich trichterförmig öffnenden Brennerkonusabschnitt der Wandung 43 n, z. B. mehr als zwei oder gar mindestens vier durch die beispielsweise fächerartige Anordnung der bevorzugt (teil-)schalenartigen Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 gebildete, in Umfangsrichtung zueinander beabstandete und sich radial jeweils aus dem vorangehenden Mantelumfangsabschnitt - insbesondere nach außen hin - radial erhebende tangentiale Eintrittsöffnungen 54 für einen tangentialen Lufteintritt der den Brennerkonus 06 umgebenden Abluft.
In einer speziellen vorteilhaften Ausführung der Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 der zweiten Variante mit schalenartiger, z. B. kegelstumpfteilschalenförmiger oder
pyramidenstumpfseitenförmiger oder in anderer Weise, Formgebung sind die n radiärsymmetrisch versetzen Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 um eine jeweilige parallel zur Axialrichtung bzw. Symmetrieachse S verlaufende imaginäre Achse gegenüber einer eine geschlossene Kegelstumpfschalenstruktur bzw.
Pyramidenstumpfmantelstruktur bildenden Orientierung verdreht angeordnet. Die Achsen schneiden z. B. hierbei sämtlich eine konzentrisch um die Symmetrieachse S verlaufende Kreislinie äquidistant zueinander in Umfangsrichtung beabstandet. Durch eine derart verdrehte Anordnung der ansonsten in der selben Weise ausgebildeten Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 ist in Umfangsrichtung eine fächerartige Konusmantelfläche ausgebildet.
In einer derartigen vorteilhaften Ausführung liegen die Teilkegelachsen der in Art von Teilkegelschalen ausgebildeten Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 nicht auf einer gemeinsamen Kegelachse, so dass sich die o. g. tangentialen Eintrittsöffnungen 54 in ihrem Öffnungsquerschnitt auf der Außenseite der Wandung 43 radial jeweils aus dem in Umfangsrichtung betrachtet vorangehenden Mantelumfangsabschnitt erheben.
In einem vorteilhaften Spezialfall dieser Ausführung sind die Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 als gleich große Mantelsegmente 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 eines im Profil geschlossen radiärsymmetrisch, z. B. kegelstupfmantel- oder z. B. I - fach (I elN, I > n, z. B. I = n*m) pyramidenstumpfförmig ausgebildeten Konusmantels ausgeführt, welche gegen eine o. g. jeweilige - z. B. zur Symmetrieachse S parallele - Achse um den selben Winkel verdreht sind. Diese Mantelsegmente 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 können in
Umfangsrichtung gegenüber ihrer Länge in geschlossener Form jeweils geringfügig verlängert sein (siehe Winkel δ), damit sich die derart verdrehten Mantelsegmente 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 im Umfangswinkel bezogen auf die Symmetrieachse S zumindest direkt fortsetzen oder vorteilhaft geringfügig überlappen.
Für den Fall der in zweiter Variante im Querschnitt des sich öffnenden Abschnittes nicht in jedem Querschnitt des sich öffnenden Konusabschnittes mit den Umfangsabschnitten gänzlich auf einer Kreislinie K1 ; K2; KV; K2' verlaufenden Wandung 43 bzw.
Wandkonstruktion 43 mit z. B. in einer oben genannten Art fächerartig und/oder verdreht am Umfang angeordneten Wandabschnitten 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 und/oder für den Fall, dass durch die Formgebung der Wandabschnitten 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 in
Umfangsrichtung o. g. Mantellinien unterschiedlicher Neigung gegen die Symmetrieachse S auftreten, kann für die Charakterisierung der Konizität in einer ersten, die Stärke des radialen Versatzes der benachbarten Umfangsabschnittsenden und/oder das Maß der o. g. Verdrehung und/oder eine Verwindung der Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 in sich zwar nicht berücksichtigenden Methode als für die Drallbewegung und/oder die Nähe zur Flamme wirksame Konizität in erster Näherung der o. g. maximale (virtuelle) innere Kegelstupf größtmöglichen Querschnittsverlaufs herangezogen werden, so wie er oben in Verbindung mit der ersten Variante definiert ist. Dieser virtuelle Kegelstumpf entspricht dem größtmöglich im sich öffnenden Konusabschnitt einbringbaren gegenständlichen geraden Kegelstumpf und kann gleichzeitig einem kleinsten wirksamen Neigungswinkel Φ1 eines spitzesten Kegelstumpfes entsprechen, wie er in nachfolgender Ausführung definiert ist.
Zu einer weiteren, ggf. zusätzlich zur genannten Charakterisierung mit dem inneren maximalen Konusstumpf in Frage kommenden Charakterisierung für die Ausbildung des fächerartig radiärsymmetrisch ausgebildeten Brennerkonus 06 kann ein spitzester virtueller Kegelstumpf, welcher durch die nach innen gerichteten Bereiche der Wandung 43 jeden Wandabschnittes mit kleinster Neigung bestimmt ist, und zusätzlich stumpfester virtueller Kegelstumpf herangezogen werden, welcher durch die nach innen gerichteten Bereiche der Wandung 43 mit größter Neigung gegen die Symmetrieachse S bestimmt ist.
Hierbei ist eine Ausführung des Brennerkonus 06 von besonderem Vorteil, wobei die Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 des Brennerkonus 06 im Bereich der die
Vormischkammer 42 nach außen begrenzenden Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 zumindest in dem sich - quasi trichterförmig - öffnenden Konuslängsabschnitt in ihrer Formgebung und Struktur derart ausgebildet sind, dass der spitzeste virtuelle
Kegelstumpf einen Konus- bzw. Öffnungswinkel von mindestens 10°, vorteilhaft mindestens 14°, aufweist, d. h. eine in diesem sich trichterförmig öffnendem
Konuslängsabschnitt in Längsrichtung des Brennerkonus innen am selben Wandabschnitt verlaufende und am geringsten gegen die Axialrichtung geneigte Mantellinie in
senkrechter Projektion auf eine die Axialrichtung umfassende Schnittebene mit der Axialrichtung einen Neigungswinkel von mindestens 5°, vorteilhaft mindestens 7°, ausbildet, wobei diese in dieser Ausführung jedoch unter derjenigen des stumpferen Kegelstumpfes liegt. Der stumpfere virtuelle Kegelstumpf weist in derartiger Ausführung mit in Umfangsrichtung der Schalen variierender Neigung einen maximalen Konus- bzw. Öffnungswinkel von z. B. höchstens 50°, vorteilhaft höchstens 40°, auf, d. h eine in diesem sich trichterförmig öffnendem Konuslängsabschnitt in Längsrichtung des
Brennerkonus 06 innen am Wandabschnitt verlaufende und am stärksten gegen die Axialrichtung geneigte Mantellinie in senkrechter Projektion auf eine die Axialrichtung umfassende Schnittebene mit der Axialrichtung einen maximalen Neigungswinkel von z. B. höchstens 25°, vorteilhaft höchstens 20°, ausgebildet sein.
Eine in dieser Weise zur konkreteren geometrischen Charakterisierung heranziehbare „mittlere" Konizität bzw. ein mittlerer Neigungswinkel **, wird beispielsweise durch Mittelung gebildet. Die beispielsweise durch integrale Mittelung entlang der
Umfangsrichtung über die Neigung sämtlicher Mantellinien ermittelte, d. h. über die betreffende Umfangslänge gewichtete Mittelung, entspricht dem Mittelwert der sich bei Überstreichen einer durch die Symmetrieachse S verlaufenden Ebene über den betrachteten Umfangsabschnitt, z. B. den 360°-Umfang oder den durch den betreffenden Wandabschnitt umgebenen Winkelbereich, an der Innenseite der Wandung 43 bzw.
Wandkonstruktion 43 ergebene Mittelwert. Diese gemittelte Neigung kann vorteilhaft bei 10° bis 20°, insbesondere bei 12° bis 17°, liegen.
In der Ausführung der Brennerwandung 43 mit einer o. g. Ausführungsform der
Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 in Form von gegeneinander verdrehter
Mantelsegmente eines radiarsymmetrisch ausgebildeten Pyramiden- oder Kegelstumpfes entspricht z. B. der integrale Mittelwert dem arithmetischen Mittelwert.
In der fächerartigen Ausführung mit zwei Mantellinien unterschiedlicher Neigungen und/oder mit zueinander um jeweils eine zur Axialrichtung verdrehter Mantelsegmente 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 weisen die Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 jeweils im Bereich eines bezogen auf eine Umfangsrichtung des Brennerkonus 06 betrachtet ersten Endes eine erste in Längsrichtung des Brennerkonus 06 mit einer gegen die Axialrichtung um z. B. einen ersten, z. B. den kleineren Neigungswinkel *1 , geneigt verlaufenden
Mantellinie und im Bereich eines bezogen auf die Umfangsrichtung des Brennerkonus 06 zweiten Endes eine zweite in Längsrichtung des Brennerkonus 06 mit einer gegen die Axialrichtung stärker, um z. B. einen zweiten, z. B. den größeren Neigungswinkel *2, geneigt verlaufenden Mantellinie auf.
In einer für die fächerartige Ausführung vorteilhaften Ausführungsform weichen die Neigungen an den beiden Stellen stärkster Abweichung höchstens um 5°, vorteilhaft um höchstens 3° voneinander ab.
Im sich stromabwärts trichterförmig öffnenden Konuslängsabschnitt des Brennerkonus 06 (Konusabschnitt) ist somit eine Mehrzahl, z. B. die Anzahl n, derartig mit den ersten und zweiten Enden unterschiedlicher Neigung ausgebildeter Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 in Umfangsrichtung des Brennerkonus 06 in der Weise gestaffelt angeordnet, dass in Umfangsrichtung betrachtet ein weniger geneigter zweites Ende eines über einen ersten Winkelbereich, z. B. 360 n zuzüglich ggf. einer kleinen Überscheidung δ ( δ aus 1 ° bis 5°), insbesondere 90° oder 90°+ δ, reichenden ersten Wandabschnittes 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 durch ein sich an den ersten Winkelbereich im Hinblick auf den auf die
Brennerlängsachse als Zentrum bezogenen Winkel lückenlos oder mit einer kleinen Winkelüberdeckung δ (Überschneidung) anschließenden, gegenüber dem zweiten Ende des ersten Wandabschnittes 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 stärker geneigten ersten Ende eines zweiten Wandabschnittes 43.2; 43.3; 43.4; 43.1 ; fortgesetzt wird. Die sich die bezogen auf die Symmetrieachse S durch die jeweils benachbarten Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 in Umfangsrichtung abgedeckten Winkelabschnitte setzten sich zumindest lückenlos fort oder überschneiden sich gar im obigen Sinne geringfügig. Damit ist eine - bezogen auf die Symmetrieachse S - rein radiale Strömung durch die zwischen den benachbarten Wandabschnitten 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 gebildeten tangentialen Eintrittsöffnungen 54 unterbunden. Das erste Ende des zweiten Wandabschnittes 43.2; 43.3; 43.4; 43.1 ist hierbei beispielsweise in zumindest einem stromabwärtigen Endabschnitt des sich stromabwärts trichterförmig öffnenden Konuslängsabschnitt radial zur Brennerlängsachse weiter beabstandet als das zweite Ende des ersten Wandabschnittes43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4.
Im Bereich des Konusfußes 46 können die fächerartig zueinander angeordneten benachbarten Konusflügeln 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 mit ihren Endabschnitten
zusammenlaufen oder wie z. B. in vorteilhafter Ausführung wie dargestellt radial beabstandet zueinander den Konusgrund 49 begrenzen. Im ersten Fall schließt sich die zwischen den benachbarten Konusflügeln 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 bis zum Fußgrund 49 hin, im bevorzugten zweiten Fall ist zwischen den benachbarten Konusflügeln 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 bis zum Fußgrund 49 hin eine tangentiale Luft- bzw. Ablufteintrittsöffnung 54 ausgebildet, welche sich jedoch bis zum Fußgrund hin in ihrer Spaltbreite verjüngen kann.
In Fig. 6 und Fig. 7 ist der Sachverhalt für die dargelegte Ausführung mit variierender Neigung für die zweite Variante verdeutlicht, wobei in Fig. 7 durch eine schematische Darstellung zweier in Axialrichtung voneinander beabstandeter Querschnitte I - 1; II - II (siehe z. B. Fig. 6) des sich öffnenden Konuslängsabschnittes ein innerer virtueller Kegelstumpfmantel M1 ; M2 durch die Kreislinien K1 und KV, und ein äußerer virtueller Kegelstumpfmantel durch die Kreislinien K2 und K2' angedeutet sind. In Fig. 6 sind ein beispielsweise bei rotationssymmetrischer Brennerkonusausführung ein für einen inneren virtuellen Kegelstumpf beispielhaft vorliegender kleinerer Neigungswinkel *1 , der als „wirksamer" Neigungswinkel beispielsweise bei Rotationssymmetrie einem tatsächlichen Neigungswinkel * entsprechen kann, ein für einen äußeren virtuellen Kegelstumpf beispielhaft vorliegender größerer Neigungswinkel *2 und ein durch eine o. g. Mittelung beispielhaft hervorgehender gemittelter Neigungswinkel angedeutet.
Der Konus 06 ist bevorzugt mit einer derartigen wirksamen oder mittleren Neigung ausgeführt, sodass sich der hieraus ergebende wirksame oder mittlere Innenradius bzw. - durchmesser vom stromaufwärtigen Ende zum stromabwärtigen Ende des
trichterförmigen Konusabschnittes hin um einen Faktor 4,8 bis 5,8, insbesondere 5,0 bis 5,5 vergrößert. Beispielsweise kann der Konus 06 am stromabwärtigen Konusende seines trichterförmigen Längsabschnittes mit einem wirksamen oder mittleren Durchmesser von 500 mm bis 700 mm, insbesondere von 550 mm bis 650 mm, ausgeführt sein.
Für den o. g. vorteilhaften Fall der als Mantelsegmente 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 eines im Profil geschlossen radiärsymmetrisch ausgebildeten Konusmantels - ggf. mit der Verlängerung in Umfangsrichtung zur Bildung des geschlossenen Winkelbereichs und ggf. einer Überlappung - sind die Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 durch gleich große Mantelsegmente 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 eines z. B. l-seitigen geraden
Pyramidenstupfmantels oder eines geraden Kegelstumpfmantels gegeben, wobei die Neigung der Pyramidenseitenflächen gegen die Axialrichtung im ersten Fall und die Neigung der Kegelstumpfmantelfläche im zweiten Fall bevorzugt der des o. g.
tatsächlichen oder wirksamen Neigungswinkel * entspricht, d. h. bei 5° bis 15°, insbesondere 7° bis 12° liegt. Das Verdrehen, beispielsweise um 3° bis 10°, um die jeweilige Achse bewirkt im Ergebnis die durch das Verdrehen an den beiden
umfangseitigen Enden des Mantelsegmentes 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 zueinander verschiedene Neigung 1 ; Φ2 gegen die Symmetrieachse S bzw. die Axialrichtung des Brennerkonus 06 bzw. Brenners 04.
Sowohl für den tatsächlichen Kegelstumpf in radialsymmetrischer Ausführung, als auch für den maximalen virtuellen inneren Kegelstumpf gilt bevorzugt, dass die die
Vormischkammer 42 mantelseitig nach außen hin begrenzende inneren Wandung 43 des Brennerkonus 06 zumindest in dem sich trichterförmig öffnenden Konuslängsabschnitt in ihrer Formgebung und Struktur zur Aufnahme eines maximalen virtuellen Kegelstupfes größtmöglichen Querschnittsverlaufs ausgebildet ist, der z. B. an wenigstens zwei in Axialrichtung voneinander beabstandeten Querschnittsebenen an je mindestens drei in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Stellen an der Wandung 43 anliegt, und die am Kegelstumpfmantel dieses maximalen virtuellen Kegelstumpfes in dessen in
Längsrichtung verlaufende Mantellinie mit der Symmetrieachse S einen in
Umfangsrichtung konstanten Neigungswinkel von 5° bis 15°, bevorzugt von 7° bis 12°, ausbildet.
Die Enden der sich umfangsseitig einander anschließenden, jedoch im Endbereich radial voneinander beabstandeten Mantelsegmente 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 können partiell über Stützelemente 68 miteinander verbunden sein und damit die Festigkeit der Konusstruktur erhöhen.
Grundsätzlich können die n Umfangsabschnitte u1 ; u2; u.3; u.4 der Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 bzw. Mantelsegmente 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 in Umfangsrichtung betrachtet durch ein homogenes Bauteil mit einem in der zur Axialrichtung senkrecht verlaufenden Querschnittsebene ohne Knick gebogenem Kurvenverlauf gebildet sein. Der Brennerkonus 06 kann stromabwärtig durch ein mit der Wandung 43 bzw.
Wandkonstruktion 43 - insbesondere stoff- oder formschlüssig - verbundenes
Abschlusselement 53, z. B. einer die Öffnung umgebenden Abschlussplatte 53, abgeschlossen sein. Diese Abschlussplatte 53 kann lediglich zur Versteifung und/oder zur Ausbildung eines die endseitige Außenkontur der Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 kragenartig umgebenden Randes 62 oder Randbereich 62 ausgeführt sein. Stattdessen oder zusätzlich kann die Abschlussplatte 53 die z. B. schlitzartig zwischen den in
Umfangsrichtung benachbarten Wandabschnitten 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 ausgebildeten tangentialen Luft- bzw. Ablufteintrittsöffnungen 54 stromabwärtig abdeckend angeordnet und/oder ausgeführt sein. Mit einem derart ausgebildeten Rand 62 kann ein Verwirbeln der durch den Eintrittsspalt 18 in die Brennkammer 1 1 eintretenden Luft bzw. Abluft, durch eine stirnseitige Abdeckung 61 der Luft- bzw. Ablufteintrittsöffnungen 54 die tangentiale Strömung begünstigt sein.
In einer zwar grundsätzlich unabhängig von der übrigen Ausgestaltung der Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 und/oder von der fußgrundseitigen Durchströmbarkeit hinsichtlich z. B. fertigungstechnisch vorteilhaften, jedoch in Kombination mit weiteren genannten Ausgestaltungsmerkmalen besonders vorteilhaften Ausführung des
Brennerkonus 06 ist dieser in Umfangsrichtung durch eine Anzahl einzelner, in
Umfangsrichtung sämtlich oder gruppenweise z. B. stoff- oder formschlüssig verbundener ebener Segmente, z. B. Führungsblätter, insbesondere Flachblechstreifen, ausgebildet, wobei z. B. eine Krümmung durch einen geneigten Stoß zweier benachbart
zusammengefügter Segmente bewirkt wird. Die sämtlich oder gruppenweise verbundenen Segmente sind z. B. im Bereich des stromaufwärtigen Endes mit beispielsweise dem Konusfuß 46 und/oder im Bereich des stromabwärtigen Brennerkonusendes
beispielsweise mit dem Abschlusselement 53, z. B. eines die Öffnung umgebenden Abschlussplatte 53, - insbesondere stoff- oder formschlüssig - verbunden. Die
Abschlussplatte 53 kann zur Versteifung ausgeführt sein. Im sich trichterartig öffnende Konusabschnitt weist die Wandung 43 bzw. Wandstruktur 43 in Umfangsrichtung eine Mehrzahl von in Längsrichtung des Brenners 04 geneigt gegen die Axialrichtung des Brenners 04 verlaufende ebene Segmente, z. B. Flachblechstreifen, auf, welche im Querschnitt betrachtet sehnenartig verlaufende Umfangsabschnitte ausbildet.
In einer z. B. fertigungstechnisch vorteilhaften Ausführung für die eine Anzahl n von Wandabschnitten 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 umfassende Ausführungsform sind die
Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 ihrerseits in Umfangsrichtung durch eine Anzahl m einzelner Segmente 43.1 x; 43.2x; 43.3x; 43.4x (siehe z. B. Fig. 7b) ausgebildet, mit x = 2 bis m, m e IN, m > 1 , z. B. m > 3, insbesondere n > 5). Die m Segmente 43.1x; 43.2x; 43.3x; 43.4x sind untereinander und im Bereich des stromaufwärtigen Endes mit beispielsweise dem Konusfuß 46 und/oder im Bereich des stromabwärtigen
Brennerkonusendes mit beispielsweise mit einem Abschlusselement 53 - insbesondere stoff- oder formschlüssig - verbunden.
Für den o. g. vorteilhaften Fall der als Mantelsegmente 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 eines im Profil geschlossen radiärsymmetrisch ausgebildeten Konusmantel ausgebildeten
Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 umfassen die n Mantelsegmente 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 beispielsweise eines Pyramidenstumpfes ihrerseits Segmente 43.1x; 43.2x; 43.3x; 43.4x, wobei z. B. für die Neigung der Teilflächen das zur Neigung der
Pyramidenseitenflächen genannte anzuwenden ist. Der Konusmantel ist hierbei dann im Wesentlichen - d. h. ggf. zuzüglich der oben erwähnten geringfügigen Zugabe in
Umfangsrichtung - durch die Mantelsegmente 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 eines I = n*m
Seitenflächen aufweisenden regelmäßigen oder unregelmäßigen Pyramidenstumpf mit I gleichen oder sich zumindest teilweise geometrisch unterscheidenden
Pyramidenstupfseiten gebildet.
In einer zwar grundsätzlich unabhängig von der übrigen Ausgestaltung der Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 und/oder von der fußgrundseitigen Durchströmbarkeit und/oder von einer nachfolgend beschriebenen Verwirbelungshilfe hinsichtlich z. B.
stömungstechnisch vorteilhaften, jedoch in Kombination mit weiteren genannten
Ausgestaltungsmerkmalen besonders vorteilhaften Ausführung des Brennerkonus 06 kann die Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 in ihrer den Innenraum umschließenden Wandfläche von ggf. tangentialen Lufteintrittsöffnungen 54 verschiedene axiale Luft- bzw. Ablufteintrittsöffnungen 56; 57 umfassen, welche als z. B. runde Bohrungen 56 oder als mit schlitzartigem Profil ausgebildete Ausnehmungen 57 ausgebildet sind und zumindest auch von Fluid mit einer rein radial zur Symmetrieachse S gerichteten Strömungsrichtung durchströmbar sind. Es können auch beide Typen von Luft- bzw. Ablufteintrittsöffnungen 56; 57 vorgesehen sein. Es können des weiteren Ablufteintrittsöffnungen 56; 57, bevorzugt schlitzartig ausgebildete Ablufteintrittsöffnungen 57, mit randseitig nach außen abgespreizten Teilabdeckungen, 58, z. B. Klappen 58 vorgesehen sein. Diese Klappen 58 können beispielsweise im Wesentlichen der Form der betreffenden
Ablufteintrittsöffnungen 56; 57 entsprechen und zum Einstellen des durchtretenden Luftbzw. Abluftstromes in der Neigung zur umgebenden geschlossenen Mantelfläche veränderbar, z. B. an der an einer Seite der Ablufteintrittsöffnung 56; 57 randseitig zur Klappe 58 bestehenden Verbindung abbiegbar, sein.
Die radialen Luft- bzw. Ablufteintrittsöffnungen 56; 57 in der Wandung 43 bzw.
Wandkonstruktion 43 sind als Zuluftinjektoren wirksam und tragen zusätzlich
innenwandseitig zur Bildung des Luftpolsters bzw. -korbes und/oder zur Sauerstoffzufuhr bei.
Grundsätzlich unabhängig, vorteilhaft in Kombination von einem oder mehreren der o. g. vorteilhaften Ausgestaltungsmerkmale des Brenners 04 ist die Ausführung der die Verwirbelung des am Brenner 04 außen vorbeiströmenden Fluidstromes, insbesondere Abluftstromes 02, begünstigenden Ausgestaltung des in Axialrichtung des Brenners 04 betrachtet stromabwärtigen Konusendes mit mehreren, aus dem durch die stirnseitige Kontur des die Vormischkammer umgebenden ein- oder mehrteiligen Konusmantel 43 und ggf. den durch die kragenartig überstehende Abdeckung 61 bestimmten, in der Ebene der Ausgangsöffnung 13 des Brennerkonus 06 vorliegenden Profils in den den Brennerkonus 06 umgebenden Raum, insbesondere in den Eintrittsspalt 18 zur stromabwärts nachgeordneten Brennkammer 1 1 , hineinreichenden und in
Umfangsrichtung des Brennerkonus 06 voneinander beabstandeten ersten und/oder zweiten Strömungshindernissen 59; 63; 64; 66. Diese können grundsätzlich direkt im Bereich des stirnseitigen Endes an der Wand des den Konusmantel ausbildenden Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 selbst angeformt oder befestigt sein.
Die Strömungshindernisse 59; 63; 64; 66 haben die Funktion, die heißen Brenngase aus der Flamme mit der außen am Brenner 04 durch den Eintrittsspalt 18 vorbei in die Brennkammer 1 1 strömenden Zuluft wirkungsvoll zu vermischen. Die geneigt oder eben zur Ebene der Austrittsöffnung 16 verlaufenden, z. B. als Leitflügel 59; 63; 64; 66 ausgebildeten Strömungshindernisse 59; 63; 64; 66 reißen hierbei störend den durch den Eintrittsspalt 18 tretenden Luftstrom und/oder die im wesentlichen rotationssymmetrische Kegelströmung im Brennerkonus 06 und mit dieser die im wesentlichen
rotationssymmetrische Flamme auf und vermischen dadurch die Gasströme aus dem Brennerinnern und dem Eintrittsspalt 18.
In einer vorteilhaften, z. B. in Kombination mit der fächerartigen Ausgestaltung besonders vorteilhaften Ausführung des Brennerkonus 06, sind aus dem Profil nach außen herausragenden Strömungshindernissen 59; 63; 64; 66 als Teil der den Brennerkonus 06 am stromabwärtigen Ende abschließenden Abschlussplatte 53 an dieser angeformt oder an dieser form- oder stoffschlüssig befestigt.
Am Konusmantel oder an der Abschlussplatte 53 angeformte oder befestigte
Strömungshindernisse 59; 63; 64 sind z. B. als Leitflügel 59; 63; 64 aus
Flachblechmaterial gebildet, welche eben oder mit zumindest einem ebenen Abschnitt ausgeführt sind, wobei sie mit dem oder zumindest einem ihrer ebenen Abschnitte bevorzugt geneigt zur senkrecht auf der Axialrichtung stehenden Ebene der
Austrittsöffnung 16 angeordnet sind. Beispielsweisen können die als Leitflügel 59; 63; 64 ausgeführten Strömungshindernisse 59; 63; 64 an einer ihrer Seiten randseitig mit der Abschlussplatte 53 derart zusammenhängend ausgeführt oder verbunden sein, sodass diese zur Einstellung der Verwirbelung mehr oder weniger abzubiegen sind.
Beispielsweisen können erste, als ebene Leitflügel 59 ausgeführte Strömungshindernisse 59 mit einem Rand an einem Randabschnitt des die tangentiale Luft- bzw.
Ablufteintrittsöffnungen 54 stirnseitig abschließenden Abschnitt des Abdeckbleches 62 angeordnet sein.
Stattdessen oder zusätzlich können zweite als ebene Leitflügel 59 ausgeführte
Strömungshindernisse 63; 64 mit einem Rand an einem Randabschnitt des die Wandung 43 bzw. Wandkonstruktion 43 im Bereich der Wandabschnitte 43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4 abdeckenden Abschnitt des Abdeckbleches 62 angeordnet sein.
Leitflügel 59; 63; 64, insbesondere die ersten Leitflügel 59, können grundsätzlich sämtlich aus der Ebene der Austrittsöffnung 16 weg stromabwärts oder stromabwärts, oder aber bevorzugt zu einem Teil stromaufwärts und zum anderen Teil stromabwärts weisen. Leitflügel 59; 63; 64, insbesondere die zweiten Leitflügel 63; 64 können als Leitflügelpaar 63, 64 in Umfangsrichtung betrachtet beidseitig eines radial aus Umfang des
Abdeckbleches 62 herausreichenden Abschnittes 66 angeordnet sein, wobei z. B. eines aus der Ebene der Austrittsöffnung 16 weg stromabwärts und das andere stromaufwärts weist.
Die o. g. Vorrichtung 01 zur thermischen Nachbehandlung umfasst den Brenner 04 in einer der o. g. Ausführung mit einem oder einer Kombination mehrerer der oben als vorteilhaft herausgestellten Merkmale. In einer Weiterbildung der Vorrichtung 01 weist die Brennkammer 1 1 in ihrem Innern eine der Kammer zuzurechnende Verwirbelungseinnchtung 67, beispielsweise ein Prallblech 67, auf. Die als Prallblech 67 ausgebildete Verwirbelungseinnchtung 67 erstreckt sich z. B. parallel zur Ebene der Austrittsöffnung 16 des Brenners 04 und im Wesentlichen zentrisch zur Axialrichtung des Brenners 04.
Bezugszeichenliste
01 Vorrichtung
02 Fluidstrom, Abluftstrom, Rohgasstrom
03 Brennstoffstrom
04 Brenner, Konusbrenner
05
06 Brennerkonus
07 Brennstoffzufuhr, Brennstoffdüse
08 Reingasstrom
08' Reingasstrom
09 Rohgasraum
10
1 1 Brennkammer
12 Anlage, Produktions- und/oder Bearbeitungsanlage, Feuerungsanlage
13 Ausgangsöffnung (06)
14 Austrittsöffnung (1 1 )
15
16 Austrittsöffnung (1 1 )
17 Brennkammerwand
18 Eintrittsspalt
19 Rohgaseintritt
20
21 Strömungsquerschnitt
22 Brennkammerwand
23 Hülle, Außenhülle
24 Wärmetauscher
25
26 Rohr (24) Sammel- und Austrittsraum
Reingasaustritt
Bypass-Führung Stellelement, Klappe
Gasfördermittel
Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung
Stellmittel, Stellantrieb Wärmetauscher
Wärmeträgerfluidstroms, Heizfluidkreislaufs
Stellmittel, Stellantrieb
Stellelement, Klappen Kamin
Vormischkammer
Wandung, Wandstruktur
Brennstoffauslass Fußabschnitt, Konusfuß, Flansch, Flanschring Anbau, Flansch
Durchführung
Konusgrund Leitelement, Leitblech
Durchführung
Abschlusselement, Abschlussplatte
Lufteintrittsöffnung, Ablufteintrittsöffnungen, tangential 6 Ablufteintrittsöffnung
57 Ablufteintrittsöffnung
58 Teilabdeckung, Klappe
59 Strömungshindernis, Leitflügel
60
61 Abdeckung
62 Rand
63 Strömungshindernis, Leitflügel
64 Strömungshindernis, Leitflügel
65
66 Strömungshindernis, Leitflügel
67 Verwirbelungseinrichtung, Prallblech
68 Stützelemente
K1 Kreislinie
K1 Kreislinie
M1 Kegelstumpfmantel
M2 Kegelstumpfmantel
S Symmetrieachse
u1 Umfangslinie
u2 Umfangslinie
u3 Umfangslinie
u4 Umfangslinie φ Neigungswinkel, tatsächlicher, wirksamer
Φ1 Neigungswinkel
Φ2 Neigungswinkel
φ* Neigungswinkel, mittelerer

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung zur Nachverbrennung von Abluft mit einem eine Brennstoffdüse (07) und einen Brennerkonus (06) aufweisenden Brenner (04), der zumindest mit seinem Brennerkonus (06) in einem Rohgasraum (09) in einen Abluftstrom (02) zu behandelnder Abluft aus einer vorgeordneten Anlage (12) hineinragt, wobei der Brennerkonus (06) eine die Vormischkammer (42) umgebende ein- oder mehrteilige Wandung (43) mit einem oder mehreren Wandabschnitten (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) aufweist und die Brennstoffdüse (07) eine Öffnung zumindest eines
Brennstoffauslasses (44) zur Abgabe von Brennstoff in die Vormischkammer (42) umfasst, und wobei die die Vormischkammer (42) mantelseitig nach außen hin begrenzende Wandung (43) eine Struktur aufweist, sodass sich die in ihrem Inneren ausgebildete Vormischkammer (42) auf zumindest einem Konuslängsabschnitt symmetrisch zu einer die Axialrichtung des Brenners (04) definierenden
Symmetrieachse (S) in stromabwärtiger Richtung trichterförmig öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerkonus (06) in zumindest einem Längsabschnitt des sich trichterförmig öffnenden Konuslängsabschnittes der Wandung (43) mehrere tangentiale Eintrittsöffnungen (54) für einen tangentialen Lufteintritt der den
Brennerkonus (06) umgebenden Abluft in die Vormischkammer (42) hinein umfasst.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die tangentialen
Eintrittsöffnungen (54) in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind und/oder sich auf der Außenseite der Wandung (43) radial jeweils aus dem in
Umfangsrichtung betrachtet vorangehenden Mantelumfangsabschnitt erheben und/oder als sich in Axialrichtung erstreckende spalt- oder schlitzförmige Öffnungen ausgebildet sind und/oder sich über zumindest die Länge des sich trichterförmig öffnenden Konuslängsabschnittes erstrecken.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (43) des Brennerkonus (06) zumindest in dem sich trichterförmig öffnenden Konuslängsabschnitt durch eine Mehrzahl n radiärsymmetrisch um die die
Symmetrieachse (S) bildende Axialrichtung fächerartig und/oder um jeweilige nicht untereinander oder mit der Symmetrieachse (S) zusammen fallende Drehachsen verdreht angeordneter Wandabschnitte (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) ausgebildet ist und/oder die tangentialen Eintrittsöffnungen (54) durch die fächerartige Anordnung einer Mehrzahl von Wandabschnitten (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) gebildet sind und/oder die Wandabschnitte (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) bei einer Anzahl von n Wandabschnitten (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) als N-telschalen, insbesondere n Kegelteilschalen, ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (43) des Brennerkonus (06) zumindest in dem sich trichterförmig öffnenden
Konuslängsabschnitt durch eine Anzahl n von mehr als zwei radiärsymmetrisch um die die Symmetrieachse (S) bildende Axialrichtung fächerartig und/oder verdreht angeordnete Wandabschnitte (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) ausgebildet ist und/oder in zumindest einem Längsabschnitt des sich trichterförmig öffnenden
Konuslängsabschnittes der Wandung (43) mehr als zwei tangentiale
Eintrittsöffnungen (54) für einen tangentialen Lufteintritt der den Brennerkonus (06) umgebenden Abluft in die Vormischkammer (42) hinein umfasst.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Wandung (43) des Brennerkonus (06) zumindest in dem sich trichterförmig öffnenden Konuslängsabschnitt durch mindestens vier radiärsymmetrisch um die die Symmetrieachse (S) bildende Axialrichtung fächerartig und/oder verdreht angeordnete Wandabschnitte (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) ausgebildet ist und/oder in zumindest einem Längsabschnitt des sich trichterförmig öffnenden
Konuslängsabschnittes der Wandung (43) mindestens vier tangentiale
Eintrittsöffnungen (54) für einen tangentialen Lufteintritt der den Brennerkonus (06) umgebenden Abluft in die Vormischkammer (42) hinein umfasst.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die bezogen auf die Symmetrieachse (S) durch die jeweils benachbarten Wandabschnitte (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) in Umfangsrichtung abgedeckten
Winkelabschnitte zumindest lückenlos fortsetzen oder überschneiden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Wandabschnitte (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) ihrerseits in Umfangsrichtung durch eine Anzahl m einzelner, sich aneinander zur Bildung des betreffenden Wandabschnittes (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) anschließender Segmente (43.1 x; 43.2x; 43.3x; 43.4x) ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die tangentialen Eintrittsöffnungen (54) dergestalt sind, sodass durch diese lediglich ein Luftstrom in den Konusinnenraum gelangen kann, welcher bezogen auf die
Symmetrieachse (S) keine rein radiale Strömung darstellt, sondern zumindest eine tangentiale Bewegungskomponente umfasst.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur der Wandung (43) derart ausgebildet ist, sodass sich die in ihrem Inneren ausgebildete Vormischkammer (42) auf zumindest einem der Öffnung des zumindest einen Brennstoffauslasses (44) in Axialrichtung des Brenners (04) nachgeordneten und sich in Axialrichtung des Brenners erstreckenden
Konuslängsabschnitt symmetrisch zu der die Axialrichtung des Brenners (04) definierenden Symmetrieachse (S) in eine in Axialrichtung des Brenners von der Brennstoffdüse zur ausgangsseitigen Vormischkammeröffnung hin verlaufende Richtung, trichterförmig öffnet.
10. Vorrichtung nach Anspruchl , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die tangentialen Eintrittsöffnungen (54) zwischen jeweils zwei sich in
Umfangsrichtung des Brennerkonus (06) einander anschließende n
Wandabschnitten (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) gebildet sind, indem diese in Form von Konussegmenten eines Konus mit geschlossener Außenumfangslinie ausgebildet, jedoch jeweils gegenüber der die geschlossene Außenumfangslinie bildenden Anordnung um zur Symmetrieachse (S) jeweils im selben Maße beabstandete Achse in einem selben Drehsinn und/oder einen selben Winkel verdreht angeordnet sind.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (04) in einem stirnseitigen Fußgrund.(49) des Brennerkonus (04) eine oder mehrere Mündungen einer oder mehrerer aus dem den Brenner (04) umgebenden Rohgasraum (09) in die Vormischkammer (42) führende Durchführungen (48) aufweist, durch welche Abluft aus dem den Brenner (04) umgebenden Rohgasraum (09) mit einer axialen oder überwiegend axialen Strömungsrichtung, d. h. einer gegenüber der Radialkomponente größeren axialen Strömungskomponente, in die Vormischkammer eintritt und/oder eintreten kann.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung mehrere Durchführungen in einem kreisringförmigen Bereich des Fußgrundes (49), der sich in einer senkrecht zur Symmetrieachse (S) verlaufenden Ebene außerhalb einer in diese Ebene projizierten, den oder die Mündungen des mindestens einen
Brennstoffauslasses (44) einhüllenden Umfangslinie und innerhalb der auf axialer Höhe der Durchführungen (48) verlaufenden Wandung (43) erstreckt und/oder in einem Fußabschnitt auf axialer Höhe oder axial stromaufwärts des
Brennstoffdüsenendes vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der
Fußgrund (49) durch die dem Konusinnern zugewandte Seite eines in Art eines als Abschlußring oder Speichenring ausgebildeten Konusfußes (46) gebildet wird, der in Umfangsrichtung der Brennstoffdüse (07) betrachtet mehrere überwiegend in Axialrichtung verlaufende und/oder eine überwiegende axiale Durchströmung ermöglichende Durchführungen (48) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der den Fußgrund (49) stirnseitig begrenzende Konusfuß (46) in Art eines Flansches (46) ausgeführt ist, welcher lösbar mit einem an der Brennstoffdüse (07) oder einem dieser vorgeordnetem Rohrstück angeordneten Anbau (47) verbindbar ist und/oder welcher in einem radialen Abstand zur Wandung der Brennerdüse (07) die ein- oder mehrteilige Wandung (43) des Brennerkonus (06) trägt und/oder im Bereich zwischen Wandung der Brennerdüse (07) und Wandung (43) des Brennerkonus (06) die überwiegend axial verlaufenden Durchführungen (48) umfasst.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Fußgrund (49) der Fußgrund (49) durch einen bis auf speichenartige Stützelemente rundum offenen Zwischenraum zwischen dem stromaufwärtigen Ende der Wandung (43) und der Brennstoffdüse (07) auf axialer Höhe oder axial stromaufwärts des Brennstoffdüsenendes gebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Kreislinie, die bezogen auf die Symmetrieachse (S) radial weiter innen liegt als die konusinnenraumseitige Mündung der einen oder mehreren fußgrundseitigen Durchführungen (48), jedoch bezogen auf die Symmetrieachse radial weiter außen liegt als die Öffnung des wenigstens einen Brennstoffauslass (44), ein durchgehend oder abschnittsweise vollumfängliches oder ein abschnittsweise unterbrochenes mehrteiliges Leitelement (51 ) radial zwischen dem mindestens einen
Brennstoffauslass (44) und der mindestens einen Durchführung (48) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19, 1 1 , 12, 13, 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (07) und das stromaufwärtige Ende des Brennerkonus (07) in Axialrichtung betrachtet überlappend oder sich zumindest unterbrechungsfrei fortsetzend angeordnet sind und/oder die Wandung (43) des Brennerkonus (06), insbesondere ein Fußabschnitt des Brennerkonus (06), die Brennstoffdüse (07) zumindest auf Höhe des wenigstens einen Brennstoffauslasses umgibt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19, 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche oder mehrere Wandabschnitte (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) einer mehrteilig ausgebildeten Wandung (43) auf zumindest dem sich öffnenden Konuslängsabschnitt in Form von Mantelsegmenten (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) eines im Profil geschlossen radiärsymmetrisch ausgebildeten
Kegelstumpf- oder l-seitigen Pyramidenstumpfmantels ausgebildet sind, und welche um jeweilige Achsen, die aufeiner gemeinsamen, konzentrisch die Symmetrieachse (S) umgebenden Kegel- oder Zylindermantelfläche in Längsrichtung verlaufen, mit gleichem Drehsinn und Drehwinkel verdreht angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19, 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerkonus (04) in seinem sich öffnenden Brennerkonusabschnitt oder zumindest einem Teil dieses
Brennerkonusabschnittes eine effektive innere Konizität mit einem Neigungswinkel (φ; 1 ) des Konusmantels gegen die Symmetrieachse (S) von 5° bis 15° aufweist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19, 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 oder 19, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Vormischkammer (42) mantelseitig nach außen hin begrenzende inneren Wandung (43) des Brennerkonus (06) zumindest in dem sich trichterförmig öffnenden Konuslängsabschnitt in ihrer Formgebung und Struktur zur Aufnahme eines maximalen virtuellen Kegelstupfes größtmöglichen Querschnittsverlaufs ausgebildet ist, der an wenigstens zwei in Axialrichtung voneinander beabstandeten Querschnittsebenen an je mindestens drei in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Stellen an der Wandung (43) anliegt, wobei die Wandung (43) des Brennerkonus (06) so ausgebildet ist, dass dieser maximale virtuelle Kegelstupf in einer die Symmetrieachse umfassenden Ebene einen Konuswinkel von 18° bis 30°, insbesondere von 20° bis 26°, bevorzugt von 23° ±1 °, ausbildet.
21. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19, 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die die Vormischkammer (42) mantelseitig nach außen hin begrenzenden Wandabschnitte (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) des Brennerkonus (06) im sich trichterförmig öffnenden Konuslängsabschnitt in ihrer Formgebung und Struktur mit einer bezogen auf die Symmetrieachse (S) in
Umfangsrichtung variierenden Konizität ausgebildet sind, eine in diesem sich trichterförmig öffnendem Konuslängsabschnitt in Längsrichtung des Brennerkonus innen am Wandabschnitt (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) in Längsrichtung des Brenners (04) verlaufende und am stärksten gegen die Axialrichtung geneigte Mantellinie eine Neigung gegen die Axialrichtung mit einem Neigungswinkel (*2) von höchstens 16°, vorteilhaft höchstens 15°, insbesondere von höchstens 13° ausgebildet und/oder eine in diesem sich trichterförmig öffnendem Konuslängsabschnitt in Längsrichtung des Brennerkonus innen am Wandabschnitt (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) in
Längsrichtung des Brenners (04) verlaufende und am geringsten gegen die
Axialrichtung geneigte Mantellinie eine Neigung gegen die Axialrichtung mit einem Neigungswinkel von mindestens 8°, vorteilhaft mindestens 9°, insbesondere von mindestens 10°, ausbildet.
22. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19, 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerkonus (06) im Bereich seines stromabwärtigen Endes ein mit der Wandung (43) verbundenes, stirnseitig des Brennerkonus (06) in Umfangsrichtung eine aus dem Konusinnenraum führende Ausgangsöffnung (13) einfassendes, und mit seiner die Ausgangsöffnung (13) begrenzenden Innenumfangslinie in einer zur Axialrichtung senkrechten Ebene verlaufendes Abschlusselement (53) umfasst, welches in einem inneren und/oder äußeren Randbereich, insbesondere kragenartig, radial über das durch den
Mantelverlauf der Wandung (43) stirnseitig gegebene Profil hinaus in den den Brennerkonus (06) umgebenden Raum und/oder in den vom Abschlusselement (53) umgebenen Raum hineinreicht.
23. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19, 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerkonus (06) im
Bereich seines stromabwärtigen Endes mit mehreren aus dem durch den
Mantelverlauf der Wandung (43) stirnseitig gegebene Profil in den den
Brennerkonus (06) an seinem stromabwärtigen Ende umgebenden Raum
hineinreichenden und in Umfangsrichtung des Brennerkonus (06) voneinander beabstandeten Strömungshindernissen (59; 63; 64; 66) ausgebildet ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder
sämtliche Strömungshindernisse (59; 63; 64; 66) an einem Abschlusselement (53) gemäß Anspruch 20 angeordnet sind und/oder als Leitflügel (59; 63; 64) aus Flachblechmaterial gebildet sind, welche eben oder mit zumindest einem ebenen Abschnitt ausgeführt sind, wobei sie mit dem oder zumindest einem ihrer ebenen Abschnitte geneigt zur senkrecht auf der Axialrichtung stehenden Ebene der Austrittsöffnung (16) angeordnet sind.
25. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19, 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22, 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (04) mit zumindest seinem Brennerkonus (06) in einen Abluftstrom (02) von zu
behandelnder, eine Kohlenwasserstofffracht führenden Abluft aus einer industriellen Anlage (12) hineinragt.
26. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19, 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22, 23, 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohgaseintritt (19) vorgesehen ist, über welchen der Vorrichtung der zu reinigende Fluid- bzw.
Abluftstrom (02) als Rohgasstrom (02) zuführbar ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19, 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22, 23, 24, 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Rohgasraums (09) im Rohgasweg ein Wärmetauscher (24) vorgesehen ist, durch welchen ein Wärmetausch zwischen bereits behandeltem, eine Brennkammer (1 1 ) verlassenden heißem Reingas und einem durch Abluft aus der vorgeordneten Anlage (12) gebildetes und noch zu behandelndem Rohgas erfolgt bzw. erfolgen kann.
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