DE2650089A1

DE2650089A1 - Nachverbrennungsanlage

Info

Publication number: DE2650089A1
Application number: DE19762650089
Authority: DE
Inventors: Herbert Brandt; Konrad W Roentgen
Original assignee: Roentgen & Co
Current assignee: Roentgen & Co
Priority date: 1976-10-30
Filing date: 1976-10-30
Publication date: 1978-05-11

Description

Nachverbrennungs anlage
Die Erfindung betrifft eine Nachverbrennungsanlage.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage zur Nachverbrennung der Abgase von Verbrennungsanlagen, beispielsweise Heizanlagenzur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades und Verringerung der an die Umgebung abgegebenen Abgasmenge, zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Maßnahmen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
Durch die Nachverbrennung der Abgase wird einmal die maximal nutzbare in einer Verbrennungsanlage gewonnene Gesamtenergie beträchtlich erhöht und außerdem die an die Umgebung abgegebene Abgasmenge wesentlich verringert, indem erfindungsgemäß die Abgase dem Flammenstrahlbereich eines Brenners in einer Brennkammer zur Nachverbrennung zugeführt werden, bei der infolge der hohen Temperatur der Brennerflamme (mindestens 8000C) noch stets vorhandene brennbare Anteile der Abgase restlos verbrannt werden. Durch die Erfindung wird die Staubkonzentration gegenüber bekannten Einrichtungen erheblich gesenkt. Die Staubkonzentration liegt etwa bei 150 bis 200 mg/cbm und liegt auch bei ungünstigsten Betriebsverhältnissen stets unter 300 mg/cbm, bezogen auf einen C02-Gehalt von 12%, und somit weit unter den Staubkonzentrationen bei Anlagen ohne Nachverbrennung. Durch die erfindungsgemäße Anlage erhält man sozusagen nachverbrannte Abgase, die eine Temperatur von etwa 200 bis 2500C aufweisen und deren Wärmeenergie beispielsweise durch Zuführung zu einem Heizungskreislauf genutzt werden kann.
Eine recht intensive Durch mischung des Brennerstrahls mit den Abgasen wird dadurch erzielt, daß die Einrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, daß der Abgas strom den Brennerstrahl im Gegenstromverfahren zugeführt wird. Hierdurch kann die Verbrennung der in den Abgasen enthaltenen brennbaren Bestandteile verbessert werden.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung hinsichtlich der Zuführung und Zufuhrrichtung der Abgase relativ zur Brennstoffzufuhr bzw Brennerstrahlrichtung sind in den Unteransprüchen 3 bis 7 gekennzeichnet.
Um einen definierten Abgasstrahl zu erhalten, weist die Einrichtung zur Zuführung der Abgase ein Gebläse zum Einblasen der Abgase in die Brennkammer auf. Hierdurch ist eine genauere und vollständigere Einblasung der Abgase in den Strahlbereich des Brenners mit der höchsten Temperatur möglich.
Zur weiteren Verbesserung der Steuerung und Einstellung des Abgasstrahles bzw. Abgasstromes in die Brennkammer weist die Einrichtung zur Zuführung der Abgase eine Düse auf, durch die die Abgase vor dem Eintritt in die Brennkammer hindurchströmen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Gebläse ein Saugzuggebläse. Hierdurch erfolgt die Verbrennung in der Brennerkammer unter Überdruck und wird der für die Abführung der Abgase in dem Sessel notwendige Unterdruck erzeugt.
Zur Erzielung einer ausreichend langen Verweilzeit in der Brennkamnler und eines optimalen Verglühens bzw. Weiterglühens von in der Brennkammer relativ schnell absinkenden schwereren Partikeln der Abgase und damit zur weiteren Verbesserung der Nachverbrennung sind in der Brennkammer unterhalb des Brenners zur Horizontalen und/oder Vertikalen geneigte Umlenk- und Auffangeinrichtungen für die Abgase angeordnet, auf denen sich die Partikel absetzen.
Zweckmäßig sind diese Umlenkeinrichtungen an der Brennkammerwand befestigte Platten aus Schamottmaterial.
Zur Vermeidung von unerwünschten Wärmeabstrahlungen ist die Brennkammer isoliert.
Zur Ausnutzung der zusätzlich durch die Nachverbrennung gewonnenen Wärmeenergie ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Brennkammer eine Heizfläche nachgeschaltet.
Zur Sicherung einer einwandfreien Verbrennung der noch in den Abgasen vorhandenen brennbaren Bestandteile ist eine erhöhte Luftzufuhr des Brenners vorgesehen oder wird dem Abgas Frischluft vor oder bei dem Einströmen in die Brennkammer zugemischt.
Bei automatischer Beschickung der Brennkammer ergibt sich in der Regel ein erhöhter.Staubauswurf. Um dies zu vermeiden, sind gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zur Steuerung des Brenners Rauchgasthermostate vorgesehen, mit denen somit eine Zwangssteuerung des Brenners durchgeführt wird.
Zweckmäßige Anordnungen des Brenners und der Zuführungseinrichtung für die Abgase an der Brennkammer zur Erzielung optimaler Nachverbrennungsergebnisse sind in den Unteransprüchen 17 bis 19 gekennzeichnet.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert werden.
Es sind Fig. 1 ein Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung mit gestrichelt eingezeichneter alternativer AnordnungsmöglicEkeit für den Brenner, Fig. 2 ein Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung nach Fig. 1 mit nachgeschalteter Heizfläche und Fig.3-5 besondere Ausführungsformen des Brennerstrahlrohres zur parallelen Zufuhr der Abgase mit dem Brennstoffstrahl des Brenners.
Die Fig. 1 zeigt eine Nachverbrennungsanlage 2 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer ausgekleideten und isolierten Brennkammer 4. In die Brennkammer münden in Öffnungen 6 und 8 ein Brenner lo und eine Leitung 12 eines Gebläses 14 zur Zuführung von Abgasen in einen Strahlbereich 16 des Brenners. Die Öffnungen liegen einander gegenüber, so daß sich der Abgasstrom und der Brennerstrahl im Gegenstromverfahren durchmischen. Das Gebläse kann beispielsweise ein Saugzuggebläse sein, das die Abgase aus der eigentlichen Verbrennungsanlage absaugt und in die Nachverbrennungsanlage einbläst.
Unterhalb des Brenners lo weist die Brennkammer 4 Umlenkplatten 18 zur Erhöhung der Verweilzeit der Abgase in der Brennkammer auf. Die nachzuverbrennenden Abgase gelangen über das Gebläse 14 in die Brennkammer 4, wie durch die strichpunktierten Pfeile 20 in der Fig. 1 angedeutet ist. Der Abgasstrom wird so eingeblasen, daß er in etwa in den Bereich des Strahles 16 des Brenners mit der höchsten Temperatur gelangt, was noch erleichtert und verhessert werden kann durch Verwendung einer Düse (nicht gezeigt) in der öffnung 8.
Sollen sich Abgas strom und Brennerstrahl senkrecht schneiden oder unter einem anderen Winkel, so bietet sich die gestrichelt eingezeichnete Anordnung lo' des Brenners lo gemäß Fig. 1 an.
Die Fig. 2 zeigt eine Nachverbrennungsanlage 30 mit einer nachgeschalteten Heizflächenanordnung 32. Die Nachverbrennungsanlage 30 weist eine Brennkammer 34 auf, die mit einer Auskleidung 36 beispielsweise aus Schamottmaterial und einer Isolierschicht 38 versehen ist. In die Brennkammer 34 mündet ein Anschluß 40 für die Abgase, die den mit Hilfe der Pfeile 42 angedeuteten Weg nach Passieren eines nicht dargestellten Brennerstrahles durch die Brennkammer nehmen, mehrfach umgelenkt mit Hilfe von Umlenkplatten 44, die vorzugsweise aus Schamottmaterial bestehen.
Im unteren Teil der Brennkammer ist eine Auslaßöffnung 46 vorgesehen, durch die die Abgase hindurchtreten und an Heizflächen 48 der nachgeschalteten Heizflächenanordnung 32 vorbeigeführt werden zur Ausnutzung der durch die Nachverbrennung gewonnenen Wärmeenergie vor der endgültigen Ableitung der Abgase.
In der nachgeschalteten Heizflächenanordnung werden die Abgase soweit entspannt, daß nichtbrennbare, feste Teilchen sich abscheiden aufgrund des sogenannten Absetzeffektes infolge der langsamen Durchströmung der Heizflächenanordnung. Durch diese nact,geschaltete Heizfläche wird die Wärmeenergie des Brenners sowie der nachverbrannten Abgase wieder restlos ausgenutzt, so daß praktisch keine Wärmeenergie ungenutzt nach außen entweichen kann. Die Abgastemperaturen hinter der Nachverbrennung betragen etwa 200 bis 3000C. Die Nachverbrennungsanlage kann beispielsweise wasserseitig mit einem Heizkessel verbunden werden, um so die genutzte Wärmeenergie dem Heizungskreislauf zuzuführen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Warmlufterhitzer oder eine ähnliche Einrichtung an die Nachverbrennung direkt anzuschließen.
Alternativ zu den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2 können die Abgase auch parallel mit dem Brennstoff des Brenners der Brennkammer zugeführt werden. Spezielle Ausführungsformen von Brennerrohren 50, 52, 54, die eine solche parallele Zufuhr gestatten, sind schematisch in den Fig. 3 bis 5 dargestellt.
Das in der Fig. 3 dargestellte Brennerrohr 50 weist einen mittleren Kanal 56 zur Zufuhr von Brennstoff bzw. eines Brennstoffluftgemisches und einen diesen Kanal umgebenden Ringkanal 58 für die Zufuhr der Abgase auf. Der Ringkanal kann auch aus mehreren umfangsmäßig verteilten voneinander getrennten Kanälen bestehen.
Die Fig. 4 zeigt die gleiche Anordnung wie die Fig. 3, nur ist hier der mittlere Kanal 60 für die Abgase und der Ringkanal 62 für das Brennstoff-Luftgemisch vorgesehen.
In der Fig. 5 ist die Möglichkeit der Zufuhr einer Brennstoff-Luft-Abgasmischung schematisch dargestellt.
Bei allen Ausführungsformen ist es zweckmäßig, zusätzlich Frischluft zuzuführen, um eine optimale Nachverbrennung der Abgase zu erzielen.
Die hinter der Nachverbrennung gemessenen Staubkonzentrationen sind äußerst gering und liegen auch bei ungünstigen Betriebsverhältnissen immer unter 300 mg/cbm, bezogen auf einen C02-Gehalt von 12%.
Die erfindungsgemäße Nachverbrennungsanlage ist besonders vorteilhaft bei Holz-Späneverbrennungsanlagen verwendbar. Leerseite

Claims

Ansprüche Nachverbrennungsanlage, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (z.B. 14, 12, 8) zur Zufuhr von Abgasen in den Strahlbereich (z.B. 16) eines in eine Brennkammer (4; 34), die sich vertikal oder horizontal erstrecken kann, mündenden Brenners (lo).
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, daß der Abgasstrom dem Brennerstrom im Gegenstromverfahren zugeführt wird.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, daß der Abgasstrom den Strahl des Brenners nach Eintritt in die Brennkammer schneidet.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom den Strahl des Brenhers unmittelbar nach Eintritt in die Brennkammer schneidet.
5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom parallel mit dem Brennerstrahl in die Brennkammer geführt wird.
6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgas strom dem Brennstoff des Brenners bereits vor Eintritt in die Brennkammer zugemischt wird.
7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom dem Strahlbereich des Brenners mit der höchsten Temperatur zugeführt wird.
8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein Gebläse (14) zum Einblasen der Abgase in die Brennkammer (4) aufweist.
9. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Düse umfaßt, durch die die Abgase vor dem Eintritt in die Brennkammer hindurchströmen.
lo. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse ein Saugzuggebläse ist.
11. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer(4; 34) unterhalb des Brenners zur Horizontalen und/ oder Vertikalen geneigte Umlenkeinrichtungen (18; 44) für die Abgase angeordnet sind.
12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtungen an der Brennkammerwand befestigte Platten aus Schamottmaterial sind.
13. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schamottiert und BrennkammerYisoliert ist
14. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammer (34) eine Heizflächenanordnung (32) nachgeschaltet ist.
15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abgas Frischluft zugemischt wird oder eine erhöhte Luftzufuhr des Brenners vorgesehen ist.
16. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Brenners Rauchgasthermostate vorgesehen sind.
17. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (lo) seitlich in die Brennkammer (4) und die Einrichtung (14, 12) zur Zuführung der Abgase dem Brenner (lo) gegenüber in die Brennkammer mündet.
18. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (lo) senkrecht oder unter einem anderen Winkel zur Abgaszufuhrrichtung der Einrichtung zur Zufuhr der Abgase in die Brennkammer mündet, so daß sich der Brennerstrahl und der Abgasstrom senkrecht oder unter einem anderen Winkel schneiden.
19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner von oben in die Brennkammer mündet und die Einrichtung zur Zuführung der Abgase senkrecht oder unter einem anderen Winkel zum Brennerstrahl in die Brennkammer mündet.