DE3312863C2

DE3312863C2 - Brennkammer zum Verbrennen von Abgasen

Info

Publication number: DE3312863C2
Application number: DE3312863A
Authority: DE
Inventors: Heinz 5172 Linnich Mallek
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1983-04-09
Filing date: 1983-04-09
Publication date: 1986-12-04
Also published as: EP0127746B1; ZA842563B; US4561363A; JPS59217411A; MW884A1; ATE35174T1; EP0127746A1; DE3312863A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von brennbarem Gut, bei dem brennbare Abgase einer Brennkammer zugeführt werden, sowie die hierzu benötigte Brennkammer. Aufgabe der Erfindung ist es, einen möglichst vollständigen und störungsfreien Ausbrand der Abgase zu ermöglichen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Abgase von innerhalb der Brennkammer zu deren Ausgang bzw. deren Ausgängen gesondert geführt und den gesondert geführten Abgasen Fischluft beigemischt wird. In der Brennkammer ist hierzu eine die Brennkammer durchdringende oder vom Innenraum der Brennkammer ausgehende Gasführungsleitung vorgesehen, die mit ihrem einen Ende den Ausgang der Brennkammer bildet bzw. mit diesem in Verbindung steht und die an eine Frischluftleitung anschließbar ist. Die Gasführungsleitung besteht zweckmäßigerweise aus feuerfestem Material wie Keramik oder feuerfestem Stahl. Die gesonderte Führung der Abgase ermöglicht es, die für den vollständigen Abbrand erforderlichen Temperaturen innerhalb eines abgegrenzten Bereiches in der Brennkammer - in der Gasführungsleitung - einzustellen.

Description

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Brennkammer zum Verbrennen von Abgasen, die einer Pyrolysekammer unmittelbar nachgeschaltet ist, wobei die in der Pyrolysekammer gebildeten Abgase aus dieser in die Brennkammer abgezogen werden.

Aus Maschinenmarkt, Würzburg, 81 (1975) 69, Seite 1293, ist ein als Hochtemperaturverfahren bezeichnetes Verfahren bekannt, nach dem Müll verbrannt wird und bei dem die Verbrenung der Abgase in einem gesonderten Brennraum erfolgt. Auch aus der DE-PS 26 04 409 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die bei der Pyrolyse von Abfällen entstehenden Abgase einer Brennkammer zugeführt und dort verbrannt werden. Ferner ist aus der DE-PS 30 43 716 ein Verbrennungsofen für Abfälle bekannt, der dazu dient, Abfallstoffe zu pyrolisieren und bei dem brennbare Abgase einer Brennkammer zugeführt und dort verbrannt werden, nachdem ihnen vorher Luft zugemischt wurde.

Der vollständige Ausbrand der Abgase, bei dem eine Umsetzung der Aromate erfolgt, ist jedoch nur bei relativ hohen Temperaturen in der Brennkammer, die oberhalb 1000⁰C liegen müssen, möglich. Derartig hohe Temperaturen sind zwar auch bei der Durchführung bekannter Verfahren, wit beispielsweise bei dem aus der DE-PS 26 04 409 bekannten Verfahren, in der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die einen möglichst vollständigen und zudem störungsfreien Ausbrand der Abgase ermöglicht

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zumindest eine die Brennkammer durchdringende oder vom Innenraum der Brennkammer ausgehende Gasführungsleitung mit einer oder mehreren öffnungen zur Brennkammer hin vorgesehen ist. die mit ihrem einen Ende den Gas-Ausgang der Brennkammer bildet bzw. mit diesem in Verbindung steht und die an eine Frischluftleitung angeschlossen ist Die Gasführungsleitung besteht dabei zweckmäßigerweise aus feuerfestem Material wie Keramik oder feuerfestem Stahl.

Aus der US-PS 41 47 115 ist zwar eine Kammer mit einem Innenrohr bekannt Es handelt sich hierbei jedoch nicht um eine Brennkammer, die zur Verbrennung von Pyrolyseabgasen dient Auch wird dem Innenrohr keine Frischluft zugeführt Die vollständige Verbrennung der Gase und der Zufuhr von Frischluft findet hier vielmehr erst am Ausgang des Innenrohres statt

Bei der Brennkammer gemäß der Erfindung ermöglicht es demgegenüber die gesonderte Führung der Abgase — in Verbindung mit der leicht steuerbaren Zufuhr von Frischluft zu den gesondert geführten Abgasen —. die für den vollständigen Abbrand erforderlichen Temperaturen innerhalb eines abgegrenzten Bereichs einzustellen. Der übrige Bereich der Brennkammer kann dabei auf einem niedrigeren Temperaturniveau gehalten werden, wodurch die Tcmperaturbelastung der Brennkammerwände geringer gehalten und weitere Nachteile, wie beispielsweise das Schmelzen der Asche, vermieden werden können. Das ist insbesondere bei einer zweckmäßigen Ausführungsweise des Verfahrens gemäß der Erfindung der Fall, bei der die Gasführungsleitung das Zentrum der Brennkammer durchdringt oder vom Zentrum der Brennkammer ausgeht.

Die gesonderte Führung der Abgase ermöglicht ferner besonders günstige Startbedingungen für die Brennkammer. Zündet man nämlich die Abgase im abgegrenzten Bereich der gesonderten Führung, dann läßt sich dieser Bereich sehr schnell auf die für die Bildung sauberer Restgase erforderliche Temperatur bringen.

Die Brennkammer gemäß der Erfindung ist in vorteilhafter Weise einsetzbar bei einer Verfahrensweise, bei der den der Brennkammer zugeführten Abgasen Frischluft im untersiöchiometrischen Mengenverhältnis und zusätzlich den gesondert geführten Abgasen Frischluft in zumindest stöchiometrischen Mengenverhältnis zugeführt wird. Hierdurch ist es — durch entsprechende Bemessung der Frischluflmengen — in optimaler Weise möglich, die gewünschten hohen Temperaturen im abgegrenzten Bereich der gesondert geführten Abgase und im übrigen Bereich der Brennkammer niedrigere Temperaturen einzustellen.

Eine einfache Ausführungsform der Brennkammer gemäß der Erfindung sieht eine Gasführungsleitung aus einem Rohr mit seitlichen Öffnungen vor. Die seitlichen öffnungen können dabei sowohl dem oberen, dem seitlichen Teil der Brennkammer oder auch dem Ascheaus-

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Temperaturen führt jedoch insofern bei den bekannten Verfahren zu Schwierigkeiten, als dabei das Schmelzen der in der Brennkammer befindlichen Asche nicht verhindert werden kann. Das führt zu unerwünschten AbIagerungen in der Brennkammer und somit zu Störungen im Betriebsablauf.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Brennkammer der nungen jedoch dem Ascheaustrag zugewendet, um dadurch möglichst ein Eintreten von Flugasche oder sonstigen Staubpartikeln in die Gasführungsleitung zu verhindern. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Gasführungsleitung den Innenraum der Brennkammer durchdringt und daß an dem dem Ausgang aus der Brennkammer gegenüberliegenden Ende der Gasführungsleitung die

Frischluftleitung anschließbar ist. Die Frischluftzufuhr kann aber beispielsweise auch durch eine in die Gasführungsleitung hineinragende Frischluftleitung erfolgen. Die damit gegebene Wahl der Einspeisung ^stelle für die Frischluft ergibt die Möglichkeit, den Vcrbreiinungsvorgang in der Brennkammer b/.w. in vier Gasführungsleitung außer durch die Steuerung der Frischlufimcngen auch durch die Wahl des Ortes der Einspeisung zu beeinflussen. Bei der Festlegung der Einspeisungsstelle kann beispielsweise die Verweildauer der Abgase in dem nach der Einspeisungsstelle liegenden Teil der Gasführungsleitung berücksichtigt werden.

Je nach Wahl der Einspeisung von Frischluft in die Gasführungsleitung ergibt die gesonderte Führung der Abgase in der Brennkammer bei zugleich intensiver Verbrennung des Gases einen gebündelten und über den Bereich der Brennkammer hinaus ausgerichteten Flummenstrahl. Zur Erzielung eines möglichst über die Brennkammer hinaus ausgerichteten Fla.nmenstrahls kann es dabei zweckmäßig sein, die Frischluft den gesondert geführten Gasen erst in der Nähe des Ausganges der Brennkammer zuzuführen. Die Brennkammer gemäß der Erfindung ist dann in besonders vorteilhafter Weise einsetzbar bei einer Verbrennungsanlage zur Verbrennung von brennbarem Gut, bei der der Brennkammer eine Einrichtung zur Nutzung der fühlbaren Wärme nachgeschaltet ist. So kann beispielsweise der Brennkammer ein Heizkessel einer Heizungsanlage nachgeschaltet sein, wobei der aus der Gasführungsleitung der Brennkammer kommende Flammenstrahl auf den Wärmeaustauscher des Heizkessels gerichtet ist.

Die Brennkammer gemäß der Erfindung ist als Brennkammer eines Verbrennungsofens in der Zeichnung schematise?! dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Brennkammer mit einer das Zentrum der Brennkammer durchdringenden Gasführungsleitung und einer am An^fang der Gasführungsleitung liegenden Einspeisung der Frischluft,

F i g. 2 die Brennkammer gemäß F i g. 1 in einem senkrecht zur Zeichnungsebene der F i g. 1 liegenden Schnitt längs der Linie A/B,

F i g. 3 die Brennkammer mit einer das Zentrum der Brennkammer durchdringenden Gasführungsleitung und einer in der Nähe des Ausgangs der Gasführungsleitung liegenden Einspeisung der Frischluft,

F i g. 4 die Brennkammer mit einer vom Zentrum der Brennkammer ausgehenden Gasführungsleitung.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Verbrennungsofen ist die Brennkammer 1 einer Pyrolysekammer 2 nachgeschaltet. Beide Kammern sind durch das Schlcuscnclcmcnt 3 voneinander getrennt.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Brennkammer ist die Gasführungslcitung 4 durch das Zentrum der Brennkammer I geführt. Am Anfang der Gasführungsleitung 4 ist ein Gasbrenner 5 angeordnet, der zum Zünden des Brennvorganges in der Brennkammer dient. Die Frischluftleitung 6 ist an die Gasführungsleitung angeschlossen.

Zum Betreiben des Verbrennungsofens wird brennbares Gui durch die obere Schleuse 7 in die ryroiysekanimer 2 eingefüllt. Beim Start des Pyrolysevorganges werden Gasbrenner 8 eingesetzt. Die in der Pyrolysekammer gebildeten brennbaren Abgase werden nach unten in die Brennkammer 1 abgezogen. Sie gelangen durch öffnungen 9 in die Gasführungsleitung 4. Die öffnungen 9 sind auf der dem Ascheaustrag 10 zugewandten Seite der Gasführungsleitung, also nach unten, angeordnet

Während des Betriebes des Verbrennungsofens wird über das Schleusenelement 3 Frischluft über die Frischluftleitung 11 in unterslöchiometrischer Menge sowohl nach oben in die Pyrolysekammer 2 als auch in die Brennkammer 1 geleitet Dadurch bildet sich oberhalb des Schleusenelements ein Glutbett mit einer Temperatur von etwa 800° C aus, in dem die Schwelgase weitgehend zu kurzkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen aufgecrackt werden. Die im Glutbett durch Teilverbrennung der Stoffe entstehende Hitze führt zur Pyrolyse des oberhalb des Glutbettes befindlichen Gutes.

Die in die Brennkammer 1 über die Schleuse 3 eingeleitete Frischluft führt zur teilweisen Verbrennung der brennbaren Abgase bei einer Temperatur in dem außerhalb der Gasführungsleitung 4 liegenden Teil der Brennkammer 1 von ebenfalls nicht mehr als 800° C.

Über die Frischluftleitung 6 wird Frischluft in zumindest stöchiometrischem Mengenverhältnis zu den Abgasen in die GasführungsJeitung 4 eingespeist Dies hat eine vollständige Verbrennung der in die Gasführungsleitung 4 eingetretenen Abgase zur Folge, wobei eine Temperatur von etwa 1100° C erreicht wird.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform der Brennkammer ragt die Frischluftleitung 6 in Form eines zusätzlichen Leitungsstückes bis über das Zentrum der Brennkammer in die Gasführungsleitung 4 hinein. Die Einspeisungsstelle für die Frischluft liegt somit in der Nähe des Ausgangs der Brennkammer, wodurch auch der Bereich der vollständigen Verbrennung der Abgase in der Nähe des Ausgangs der Brennkammer liegt und die dabei gebildete heiße Flamme über den Bereich der Brennkammer hinausragt

Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform der Brennkammer 1 geht die Gasführungsleitung 4 vom Zentrum der Brennkammer 1 aus. Die Gasführungsleitung ist dabei als Rohr ausgebildet, dessen in der Brennkammer befindliches Ende zur Brennkammer hin offen ist. Die Einspeisung von Frischluft erfolgt durch Ansaugen über das in das Rohr 4 hineinragende Leitungsstück 6, das nach dem Abklappen des Gasbrenners 5 nach außen geöffnet ist.

In Abweichung von den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Brennkammer gemäß der Erfindung kann es je nach den Abmessungen der Brennkammer und zur Optimalisierung des Brennvorganges zweckmäßig sein, mehr als eine Gasführungsleitung 4 in der Brennkammer anzuordnen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

3. Brennkammer zur Verbrennung von Abgasen, die einer Pyrolysekammer unmittelbar nachgeschaltet ist, wobei die in der Pyrolysekammer (2) gebildeten Abgase aus dieser in die Brennkammer (1) abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine die Brennkammer (1) durchdringende oder vom Innenraum der Brennkammer (1) ausgehende Gasführungsleitung (4) mit einer oder mehreren öffnungen (9) zur Brennkammer hin vorgesehen ist, die mit ihrem einen Ende den Gas-Ausgang der Brennkammer (1) bildet bzw. mit diesem in Verbindung steht und die an eine Frischluftleitung angeschlossen ist

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführungsleitung .(4) das Zentrum der Brennkammer (1) durchdringt oder vom Zentrum der Brennkammer ausgeht

3. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführungsleitung (4) aus einem Rohr mit seitlichen öffnungen (9) besteht

4. Brennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführungsleitung (4) den Innenraum der Brennkammer (1) durchdringt und daß an dem dem Ausgang aus der Brennkammer gegenüberliegenden Ende der Gasführungsleitung die Frischluftleitung (6) anschließbar ist.

5. Brennkammer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (6, 6a) für die Frischluft in die Gasführungsleitung (4) hineinragt.