Einrichtung zur Verbrennung oxidierbarer Substanzen in Abgasen

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungseinrichtung zur Verbrennung oxidierbarer Substanzen in Abgasen, insbesondere jedoch die Ausbildung des Wärmetauschers und die konstruktive Ausbildung eines Anströmraumes, in den axial ein Brenner hineinfeuert.

[0002] Derartige Verbrennungseinrichtungen gewinnen im Rahmen des Umweltschutzes zunehmend an Bedeutung, insbesondere in den Fällen, in denen oxidierbare Substanzen in geringen Mengen aus grossen Abluftmengen entfernt werden müssen, weil die gesetzlichen Bestimmungen dies verlangen.

[0003] Eine derartige Verbrennungseinrichtung ist aus US-A-3607118 und aus DE-B2-2352204 bekannt. Bei den bekannten Vorrichtungen werden die Gase durch einen rekuperativen Wärmeaustauscher einem in Richtung der Längsachse der Verbrennungseinrichtung in ein Flammrohr feuernden Brenner zugeführt und dienen nach Verlassen eines eigentlichen Brennraumes als Heizgase für den Wärmetauscher.

[0004] Bei der aus der DE-B2-2352204 bekannten Verbrennungseinrichtung ist der Wärmetauscher als ein konzentrisch zur Längsachse innerhalb der Verbrennungseinrichtung erstreckendes Rohrbündel aus geraden Rohren ausgebildet, deren Enden jeweils in Lochplatten eingeschweisst sind.

[0005] Diese konstruktive Gestaltung des Wärmetauschers kann sich jedoch als nachteilhaft erweisen, wenn die Verbrennungseinrichtung nur zeitweilig betrieben wird. In Aufheiz- und Abkühlphasen und bei schwankenden Betriebszuständen erhalten die einzelnen Rohre des Wärmetauscherbündels unterschiedliche Temperaturen, und es entsteht damit eine unterschiedliche Ausdehnung, die zwangsläufig zu Spannungen an den Endplatten führt, so dass es zum Ausreissen einzelner Rohre oder Rissbildung an den Endplatten kommen kann. Ausserdem sind die Anströmbedingungen der Abgase an den Brenner noch verbesserungsbedürftig.

[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun, eine Verbrennungseinrichtung zu schaffen, bei der der Wärmetauscher so ausgebildet ist, dass temperaturbedingte unterschiedliche Ausdehnungen einzelner Rohre keine Wärmespannungen an den Endplatten des Wärmetauschers erzeugen und das eine Ende des Wärmetauschers gleichzeitig so augebildet wird, dass die Anströmbedingungen des Brenners verbessert werden.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verbrennungseinrichtung zur Verbrennung oxidierbarer Substanzen in Abgasen mit einem Brenner und einer Mischvorrichtung, einem daran anschliessenden Hochgeschwindigkeitsrohr, einer an dessen freiem Ende gelegenen, als Brennraum ausgeführten Wirbelkammer, wobei das Hochgeschwindigkeitsrohr konzentrisch in die Wirbelkammer hineinragt, sowie einem mit der Wirbelkammer über einen Nachbrennraum in Verbindung stehenden, diesen konzentrisch umgebenden Wärmetauscher, bei dem die einzelnen Rohre des sich parallel zur Längsachse erstreckenden Rohrbündels an einem Ende in die Stirnwand des Abgaseintrittsringraumes eingefügt sind, und ein um die Längsachse der Verbrennungseinrichtung angeordneter Brennervorbau einen solchen Durchmesser aufweist, dass zwischen dem Rand des Brennervorbaus und dem Anströmkonus ein Ringspalt entsteht. Das Kennzeichnende der Erfindung besteht darin, dass die einzelnen Rohre des Wärmetauschers an ihren anderen Enden nach innen auf die Längsachse der Verbrennungseinrichtung abgebogen sind, wobei die abgebogenen Enden in einer konzentrisch den Brennervorbau umgebenden Trommel eingefügt sind und die einzelnen Rohre des Wärmetauschers auf zur Längsachse konzentrischen Kreisringen so angeordnet sind, dass dieselben mit annähernd gleicher Luftgeschwindigkeit umströmt werden.

[0008] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0009] Durch die Biegung der einzelnen Rohre des Wärmetauschers in Richtung auf die Achse der Verbrennungseinrichtung und das Eindringen der Rohrenden in eine konzentrisch um die Längsachse angeordnete, vorzugsweise zylindrische oder kegelige Lochtrommel, wird dieses Ende des Wärmetauschers nicht mehr direkt von den heissen Rauchgasen angeströmt, sondern diese werden durch eine Verbindungswand so ab- und umgelenkt, dass sie auf ein noch nicht abgebogenes Teilstück des Rohres auftreffen. Dies hat zur Folge, dass die thermische Belastung der Verbindungsstellen zwischen den Rohrenden und der Trommel gleichmässiger wird. Durch das Abbiegen in Winkeln zwischen 45° und 120°, vorzugsweise annähernd 90° konzentrisch nach innen, werden Kräfte, die durch Wärmeausdehnung auf die Rohre in Längsrichtung wirken, aufgehoben und abgelenkt, so dass sich an beiden Enden der Rohre des Wärmetauschers keine mechanischen Spannungen mehr aufbauen und ein Ausreissen der Rohre aus der Endplatte bzw. der Lochtrommel oder Rissbildung an der Endplatte sicher und zuverlässig vermieden wird. Durch die Ausbildung des einen Endes des Wärmetauschers als konzentrisch angeordnete, vorzugsweise zylindrische oder kegelige Trommel entsteht in ihrem Inneren ein Anströmraum für die vom Brenner gebildete eigentliche Flamme. Es wurde nun gefunden, dass diese konstruktive Gestaltung des Wärmetauscherendes nicht nur Thermospannungen innerhalb des Wärmetauschers zuverlässig vermeidet, sondern dass diese Ausbildung eines Anströmraumes auch eine besonders günstige Vermischung des Abgases mit dem Brennstoff ermöglicht.

[0010] Bei der Verbrennungseinrichtung ist innerhalb des Anströmraumes im Abstand von der Trommel der Brennervorbau so ausgebildet, dass zwischen dem Ende des Brennervorbaus mit dem Anströmkonus ein Ringspalt entsteht. Der Brennervorbau ist mit Gasdurchlassöffnungen einer solchen Grösse versehen, so dass deren Gesamtquerschnitt eine Teilung des aus dem Wärmetauscher in den Anströmraum tretenden Gasstromes herbeiführt. Ein Teilgasstrom tritt durch den Ringspalt direkt in das Hochgeschwindigkeitsrohr ein, und der andere Teilstrom gelangt durch die Öffnungen direkt in den Innenraum des Brennervorbaus, in dem die eigentliche Brennstoff-Flamme erzeugt wird. Auf diese Weise wird eine besonders intensive Mischung der Abluft mit dem Brennstoff erreicht und der für das Brennen erforderliche Sauerstoff aus der Abluft entnommen.

[0011] Um den Querschnitt des Ringspaltes zwischen dem Rand des Brennervorbaues und dem Anströmkonus den betrieblichen Erfordernissen anpassen zu können, ist bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung der Brennervorbau in Richtung der Längsachse verschiebbar ausgebildet, und/oder das im Mischraum zugewandte Ende des Brennervorbaues weist einen verstellbaren, aufgesetzten Blendenring auf. Dieser Blendenring hat Einrichtungen, die ein Verstellen von aussen ohne Betriebsunterbrechungen ermöglichen. Durch das Verändern des Ringspaltquerschnittes ändert sich die Grösse dieser Austrittsfläche im Vergleich zur Fläche der Öffnungen an der Fläche des Brennervorbaus und damit das Mengenverhältnis der der Flamme direkt zugeführten Abluftmenge zu der erst im Mischraum hinzutretenden Abluftmenge, die erst dort zur Teilnahme an der Verbrennung eingemischt wird.

[0012] Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden Brennervorbau und Trommel in ihren Durchmessern so dimensioniert, dass der dazwischen entstehende Anströmraum ausreichend gross genug ausgebildet ist, um eine ringförmige Eindüsvorrichtung für weitere Stoffe aufnehmen zu können. Wenn bei dieser Ausführungsform der Erfindung im Anströmraum eine Eindüsvorrichtung vorhanden ist, besteht die Möglichkeit einer weiteren Optimierung der Wirkungsweise der erfindungsgemässen Verbrennungseinrichtung durch Einbringen von flüssigen oder gasförmigen Substanzen, wie Wasser, Abfallflüssigkeiten u. dgl. Die Verdampfung der eingedüsten flüssigen Produkte erfolgt aufgrund der vorhandenen Strahlungsenergie des Brenners.

[0013] Das Flammrohr oder Hochgeschwindigkeitsrohr ist im Querschnitt sehr eng ausgebildet, so dass darin Strömungsgeschwindigkeiten von 40 bis 60 m/sec erreicht werden. Das dem Brennervorbau zugewandte Ende des Flammrohres ist konisch als Venturirohr ausgebildet, dessen Innenraum als zusätzliche Mischzone für die Abluft mit den Brennergasen dient. Das andere Ende des Hochgeschwindigkeitsrohres ragt in den Hauptbrennraum hinein.

[0014] Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Wärmetauscherendes und des Anströmraumes wird eine so intensive Vormischung des Abgases mit dem Brennstoff erreicht, dass bei den hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Flammrohr schon bei Temperaturen von 720° im Brennraum ein weitgehender oder vollständiger Abbrand der in den Abgasen enthaltenen Störstoffe erfolgt. Die Trennung von Wärmetauscherteil und Brennkammerteil in der Verbrennungseinrichtung hat den besonderen Vorteil, dass am Rohr Länge und Grösse der eigentlichen Brennkammer je nach den Erfordernissen des eigentlichen Verbrennungsprozesses variiert werden können, der Wärmetauscherteil und das Kopfteil der Verbrennungseinrichtung jedoch nicht verändert werden müssen. Damit ist aber eine kostengünstige Serienfertigung dieser Teile in mehreren Grundgrössen möglich, während Hochgeschwindigkeitsrohr und Brennraum jeweils den spezifischen Verhältnissen angepasst werden können.

[0015] Die erfindungsgemässe Ausbildung der Verbrennungseinrichtung gestattet es, Anlagen für einen Abluftdurchsatz von 5000 m³, aber auch von 20 000 m³ in einer besonders kompakten Bauweise auszuführen und mit diesen Anlagen Störstoffgehalte in der Abluft von 100 mg bis zu mehreren Gramm pro m³ sicher und zuverlässig zu beseitigen und auf diese Weise die gesetzlichen Bestimmungen über die zulässigen Grenzwerte in Abluft einzuhalten.

[0016] Der besondere Vorteil der erfindungsgemässen Verbrennungseinrichtung besteht aber darin, dass sie produktionsbedingte Betriebsunterbrechungen zulässt, ohne dass sich beim Aufheizen und Abkühlen Wärmespannungen, insbesondere im Bereich des Wärmetauschers, aufbauen können, die zu Schäden in der Einrichtung führen können.

[0017] Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung und einer Verfahrensbeschreibung näher erläutert. Gleiche Bezugsziffern beziehen sich auf die gleichen Teile.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Verbrennungseinrichtung im Längsschnitt.

Fig. 1a zeigt einen Querschnitt längs der Linie A-B von Fig. 1.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der im Ausströmraum eine ringförmige Eindüsvorrichtung angeordnet und der verstellbare Blendenring vorhanden ist.

[0018] Die in Fig. 1 wiedergegebene Verbrennungseinrichtung besteht aus einem in der Länge variierbaren und in seinem Querschnitt engen Hochgeschwindigkeitsrohr 1, dessen hinteres Ende in den eigentlichen Brennraum 4 ragt. Vorzugsweise reicht das Hochgeschwindigkeitsrohr 1 weit in den Brennraum hinein, so dass zwischen dessen Ende und der Stirnwand der Verbrennungseinrichtung ein Ringraum entsteht, der einen Übergang in den eigentlichen Brennraum 4 ergibt. Durch diese Ausbildung wird eine intensive Turbulenz des Gasstromes im eigentlichen Brennraum 4 erzeugt, um die Ablagerung von in den Abgasen enthaltenen Feststoffteilchen an den Wänden der Wirbelkammer 4 zu vermeiden und einen nahezu vollständigen Abbrand derartiger Teilchen zu ermöglichen. In der Wirbelkammer 4 können deshalb auch noch in der Abbildung nicht gezeigte Einbauten vorhanden sein, um dem Gasstrom einen zusätzlichen Drall zu geben und die Turbulenz zu erhöhen. Dadurch wird auch die Verweilzeit von Feststoffteilchen in der Wirbelkammer 4 erhöht, so dass sich der Abbrand der Teilchen verbessert.

[0019] Das entgegengesetzte Ende 1 des Hochgeschwindigkeits- oder Flammrohres (HGR) 1 ist als Venturirohr ausgebildet und dient als Mischvorrichtung oder zusätzlicher Mischraum. Der Ringraum 9, der das HGR 1 teilweise umgibt, dient als Nachbrennraum und schliesst sich an den Brennraum 4 an. Axial in Verlängerung an das Venturiteil 1a des HGR 1 schliesst sich ein Brennervorbau 14 derart an, dass zwischen Anströmkonus 7 und Brennervorbau 14 ein Ringspalt 2 entsteht, durch den ein Teil des Abgases in das HGR 1 eintreten kann.

[0020] Unter dem mit Ziffer 13 bezeichneten Brenner wird jegliche Art von konventionellen Industriebrennern verstanden, also auch sogenannte Flächenbrenner, die entweder als Primär- oder als Sekundär-Luftbrenner ausgelegt sind. Die wesentlichen Teile des Brenners 13 können ausserhalb der Gesamtanlage sowie konzentrisch zur Anlagenachse an der Stirnseite der Verbrennungseinrichtung angebracht sein.

[0021] Der Brennervorbau 14 weist Löcher auf, durch die ein Teilstrom des Abgases aus dem Anströmraum 15 zur Flamme 3 gelangen kann.

[0022] Konzentrisch im Abstand wird der Brennervorbau 14 von einer zylindrischen oder kegeligen durchlöcherten Trommel 6 umgeben. Die eine Stirnseite der Trommel 6 ist durch den Anströmkonus 7 mit dem Ende der Mischvorrichtung 1a a des Hochgeschwindigkeitsrohres 1 verbunden. Die andere Stirnseite der Trommel 6 ist über die Trennwand 8 mit der Aussenwand der Verbrennungseinrichtung verbunden und schliesst so den Anströmraum 15 gegen den Aussenraum 17 ab. Diese Trennwand ist vorzugsweise als bewegliche Membran ausgebildet oder weist Wellkompensatoren auf.

[0023] Die Trommel 6 weist eine zylindrische oder kegelige Form auf, und die Wandung ist durchlöchert zur Aufnahme der Enden der einzelnen Rohre des Rohrbündels des Wärmetauschers 5. Diese Rohre sind in die Löcher der Trommel eingeschweisst oder eingerollt, um eine gasdichte Verbindung zu erzeugen. In der Figur sind die einzelnen Rohre des Wärmetauscherrohrbündels 5 nicht als solche, sondern nur als Block wiedergegeben. Die einzelnen Rohre sind auf zur Längsachse konzentrischen Kreisringen angeordnet. Der Abstand und die Anordnung werden so gewählt, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Gase an der Oberfläche der Rohre gleich ist. Vorzugsweise beträgt die Strömungsgeschwindigkeit 8-18 m/sek. Dieses Rohrbündel erstreckt sich von der Trommel 6 zunächst in Richtung auf die Aussenwand der Verbrennungseinrichtung und biegt dann in eine Richtung parallel zur Längsachse der Verbrennungseinrichtung ab und verläuft durch den Aussenraum des Wärmetauschers 17 und endet anderStirnwandzurAbgaseintrittsringkammer 17. Auch an diesem Ende sind die einzelnen Rohre des Rohrbündels in die Wand eingeschweisst oder eingerollt. Durch diese Ausbildung des Rohrbündels 5 im Aussenraum 17 entsteht ein rekuperativer Wärmetauscher, bei dem die kalten Gase in den Rohren strömen und wobei diese Rohre aussen im sogenannten Aussenraum 17 von den heissen Verbrennungsgasen umspült sind, so dass das der Verbrennungseinrichtung zugeführte Abgas durch die heissen Verbrennungsgase vorgewärmt wird. Der Aussenraum des Wärmetauschers 17 weist an dem an die Eintrittsringkammer 12 anschliessenden Ende einen Verbrennungsaustrittsstutzen 11 auf. Das Rohrbündel 5 wird innerhalb des Aussenraumes 17 durch Abstandshalter 5a gehalten, die so angeordnet und ausgebildet sind, dass die Gase einen Drall bekommen und sich spiralförmig durch den Raum 17 mit dem darin angeordneten Rohrbündel 5 bewegen, so dass ein guter Wärmeübergang von den heissen Verbrennungsgasen auf die zunächst kühleren Abgase erfolgt.

[0024] Fig. 1a, ein Schnitt längs der Linie A-B der Fig. 1, zeigt die nach innen in Richtung auf die Längsachse der Verbrennungseinrichtung abgebogenen Enden der Rohre des Wärmetauscherrohrbündels 5, die in die Trommel 6 eingefügt sind. Der zwischen dem Brennervorbau 14 und der Trommel 6 im Inneren entstehende Raum ist der Anströmraum 15.

[0025] Fig. 2 zeigt die Ausführungsform, bei der im Anströmraum 15 zusätzlich eine Eindüsvorrichtung 18 angeordnet ist, um weitere Stoffe in die Verbrennungseinrichtung einführen zu können. Um eine gleichmässige Verteilung zu ermöglichen, ist eine ringförmige Eindüsvorrichtung bevorzugt, dies ist aber nicht zwingend. Es sind auch andere Formen möglich und geeignet. Ausserdem ist ein verstellbarer Blendenring 19 vorhanden.

[0026] Zum besseren Verständnis der erfindungsgemässen Verbrennungseinrichtung wird im nachfolgenden Beispiel aufgezeigt, wie diese Einrichtung arbeitet.

[0027] 20000 Nm3 Abgas aus einem Prozess, in welchem verschiedenartige Lösungsmittel Verwendung finden, strömen durch den Abgaseintrittsstutzen 10 in die Abgaseintrittsringkammer 12 vor dem Wärmetauscher 5 der Verbrennungseinrichtung mittig von oben bzw. tangential von oben mit beispielsweise 100°C ein. Das Abgas verteilt sich gleichmässig in der gesamten Anzahl der Einzelrohre des Wärmetauschers 5, durchströmt diese und wird dabei auf 550°C aufgeheizt. Das vorgeheizte Abgas verlässt den Wärmetauscher 5 durch die Öffnungen in der Trommel 6 und gelangt in den Anströmraum 15. Von dort aus gelangt es teilweise durch die Öffnungen in dem Brennervorbau 14 zur eigentlichen Flamme 3, während ein anderer Teilstrom durch den Ringspalt 2 direkt in den Venturiteil 1 (Mischvorrichtung) des Flammrohres 1 eintritt. Der Teilstrom, der durch Brennervorbau 14 zur Flamme 3 gelangt, führt der Flamme den benötigten Sauerstoff zu und mischt sich durch die Anströmung intensiv mit dem Brennstoff. Der durch den Ringspalt 2 eintretende Abgastrom wird in der Mischvorrichtung 1a dem bereits mit Abgas vermischten Brennstoff zugemischt. Durch diese Führung des vorgeheizten Abgasstromes im Anströmraum 15 wird von Anfang an eine besonders intensive Mischung des Abgasstromes mit dem Brennstoff erreicht.

[0028] Um den Mischvorgang den speziellen Bedürfnissen im Einzelfall noch besonders anpassen zu können, ist eine Ausführungsform vorgesehen, die eine Verstellung des Querschnittes des Ringspaltes 2 ermöglicht. Das kann entweder durch einen auf das Ende des Brennervorbaues 14 aufgesetzten verstellbaren Blendenring 19 oder durch die in Richtung der Längsachse der Verbrennungseinrichtung verschiebbar ausgebildeten Brennervorbau geschehen. Durch die Veränderung des Querschnittes des Ringspaltes 2 kann dessen Fläche im Verhältnis zur offenen Fläche des Brennervorbaues 14 variiert und damit die Teilung des Gasstromes gesteuert werden.

[0029] Der Brenner 13 feuert in Richtung des Hochgeschwindigkeitsrohres 1 längs der Achse der Verbrennungseinrichtung. In Nachbarschaft des Brenners 13 befindet sich das vom Nachbrennraum 9 umgebene Hochgeschwindigkeitsrohr 1, das den kleineren Teil des Gesamtbrennvolumens darstellt. In diesem in seinem Durchmesser kleinen und in seiner Länge mindestens über die Länge des Wärmetauschers hinausragenden Flammrohr 1 findet eine weitere Durchmischung der Abgase und der Flammrauchgase sowie eine Erwärmung derselben um etwa 80°C auf etwa 630°C statt. Am Ende des Flammrohres 1 werden die durchmischten Abgase gegebenenfalls durch zusätzliche Dralleinrichtungen verwirbelt und umgelenkt, gelangen dabei in die eigentliche Brenn- oder Wirbelkammer 4, wo sie sich um weitere 120°C auf etwa 750°C aufheizen (Eigenwärme aufgrund exothermer Reaktion). An der Stirnseite der Verbrennungseinrichtung, d.h. der eigentlichen Brennkammer, werden die Abgase wiederum um 180° umgelenkt und dadurch durch den Brennraum 4 in Richtung Nachbrennkammer 9 bewegt, wobei eine zusätzliche Verwirbelung der Abgase bewirkt wird. Am Ende des Nachbrennraumes 9 werden die Gase an der Verbindungswand zwischen Flammrohr und zylindrischer Trommel ab- und umgelenkt in den Aussenraum 17 des Wärmetauschers. In einer bis mehreren Umlenkungen durchströmt das oxidierte heisse Rauchgas das Ringbündel (Röhren-oder Taschenbündel) des Wärmetauschers 5, wobei das Rauchgas das Rohrbündel von innen nach aussen oder von aussen nach innen umströmt. Dadurch werden die heissen Rauchgase auf etwa 315°C abgekühlt und verlassen durch den Austrittsstutzen 11 die Verbrennungseinrichtung.

[0030] Fällt aus technischen Gründen des vorgeschalteten Prozesses die Konzentration der Störstoffe im Abgas ab, so wird der Brenner 13 automatisch auf höhere Leistung geregelt, so dass eine nahezu konstante Temperatur von 720 bis 750°C in der Brennkammer ermöglicht wird.

[0031] Im umgekehrten Fall, also beim Ansteigen der Konzentration der Störstoffe im Abgas kann unverbranntes Abgas über einen den Eintrittsringraum 12 und das Flammrohr verbindenden, in der Abbildung nicht gezeigten Durchgang, der dann geöffnet wird, direkt in das Flammrohr eingedüst werden, ohne dass dieser Teil des Abgases vorher im Wärmetauscher aufgeheizt worden ist.

[0032] Die in Ganzstahl oder Mauerwerk oder in Kombinationen ausgeführte Verbrennungseinrichtung besitzt zusätzlich ein konzentrisch zur Achse der Gesamtanlage angeordnetes, in der Abbildung nicht gezeigtes Mannloch an der Stirnseite, welches die Begehung des Flammrohres 1 gestattet. An dieser an den eigentlichen Brennraum 4 anschliessenden Stirnseite können weiterhin Beobachtungsklappen für die direkte Beobachtung der Flamme sowie Temperaturmesseinrichtungen angeordnet sein.

Ansprüche

1. Verbrennungseinrichtung zur Verbrennung oxidierbarer Substanzen in Abgasen mit einem Brenner (13) und einer Mischvorrichtung (1a), einem daran anschliessenden Hochgeschwindigkeitsrohr (1), einer an dessen freiem Ende gelegenen, als Brennraum ausgeführten Wirbelkammer (4), wobei das Hochgeschwindigkeitsrohr (1) konzentrisch in die Wirbelkammer (4) hineinragt, sowie einem mit der Wirbelkammer (4) über einen Nachbrennraum (9) in Verbindung stehenden, diesen konzentrisch umgebenden Wärmetauscher (5), bei dem die einzelnen Rohre des sich parallel zur Längsachse erstreckenden Rohrbündels an einem Ende in die Stirnwand des Abgaseintrittsringraumes (12) eingefügt sind, und ein um die Längsachse der Verbrennungseinrichtung angeordneter Brennervorbau (14) einen solchen Durchmesser aufweist, dass zwischen dem Rand des Brennervorbaus (14) und dem Anströmkonus (7) ein Ringspalt entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Rohre des Wärmetauschers (5) an ihren anderen Enden nach innen auf die Längsachse der Verbrennungseinrichtung abgebogen sind, wobei die abgebogenen Enden in einer konzentrisch den Brennervorbau (14) umgebenden Trommel (6) eingefügt sind und die einzelnen Rohre des Wärmetauschers (5) auf zur Längsachse konzentrischen Kreisringen so angeordnet sind, dass dieselben mit annähernd gleicher Luftgeschwindigkeit umströmt werden.

2. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (6) zylindrisch oder kegelig ausgebildet ist und an derem einen Ende durch einen Anströmkonus (7) mit der Mischvorrichtung (1 a) und dem daran anschliessenden Hochgeschwindigkeitsrohr (1) verbunden ist und von derem anderen Ende sich eine bewegliche Trennwand (8) bis zur Aussenwand der Verbrennungseinrichtung erstreckt.

3. Verbrennungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Rohre des Wärmetauscherrohrbündels (5) annähernd rechtwinkelig nach innen zur Längsachse der Verbrennungseinrichtung hin abgebogen sind.

4. Verbrennungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Rohre des Wärmetauscherrohrbündels (5) annähernd rechtwinkelig nach innen auf die kegelige Trommel (6) hin abgebogen sind.

5. Verbrennungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennervorbau (14) in Richtung der Längsachse der Verbrennungseinrichtung verschiebbar ausgebildet ist und am der Mischeinrichtung (1 a) zugewandten Ende des Brennervorbaus (14) ein verstellbarer Blendenring (19) angeordnet ist.

6. Verbrennungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der den Brennervorbau (14) umgebenden Trommel (6) und Brennervorbau (14) gebildete Anströmraum (15) eine solche Abmessung hat, dass darin eine ringförmige Eindüsvorrichtung (18) angeordnet werden kann.

Claims

1. Combustion apparatus for the combustion of oxidizable substances in waste gases, with a burner (13) and a mixing device (1a), with a high-velocity tube (1) adjoined thereto, with a swirl chamber (4) situated at its free end and designed as a combustion space, the high-velocity tube (1) projecting concentrically into the swirl chamber (4), and also with a heat exchanger (5) which is in communication with the swirl chamber (4) via an afterburning space (9), which concentrically surrounds this latter and in which the individual tubes of the tube assembly extending parallel to the longitudinal axis are fitted at one end into the end wall of the waste-gas inlet annular space (12), and a burner projection (14) arranged about the longitudinal axis of the combustion apparatus is of such a diameter that an annular gap is formed between the edge of the burner projection (14) and the inflow cone (7), characterised in that the individual tubes of the heat exchanger (5) are bent over at their other ends inwards towards the longitudinal axis of the combustion apparatus, the bent-over ends being fitted into a drum (6) concentrically surrounding the burner projection (14) and the individual tubes of the heat exchanger (5) being so arranged on circular rings concentric with the longitudinal axis that the flow passes around them at approximately uniform air velocity.

2. Combustion apparatus according to Claim 1, characterised in that the drum (6) is cylindrical or conical design, and at one end is connected by an inflow cone (7) to the mixing device (1 a) and to the adjoining high-velocity tube (1) and from its other end a movable dividing wall (8) extends up to the outer wall of the combustion apparatus.

3. Combustion apparatus according to Claims 1 and 2, characterised in that the individual tubes of the heat exchanger tube assembly (5) are bent over approximately at right angles inwards towards the longitudinal axis of the combustion apparatus.

4. Combustion apparatus according to Claims 1 to 3, characterised in that the individual tubes of the heat exchanger tube assembly are bent over approximately at right angles inwards towards the conical drum (6).

5. Combustion apparatus according to Claims 1 to 4, characterised in that the burner projection (14) is designed to be displaceable in the direction of the longitudinal axis of the combustion apparatus and an adjustable aperture ring (19) is arranged at the end of the burner projection (14) nearest the mixing device (1 a).

6. Combustion apparatus acording to Claims 1 to 5, characterised in that the inflow space (15), formed between the drum (6) surrounding the burner projection (14) and the burner projection (14), is so dimensioned that an annular single-jet device (18) can be disposed therein.

Revendications

1. Installation de combustion pour la combustion de substances oxydables dans des gaz d'échappement, comprenant un brûleur (13) et un dispositif de mélange (1a), un tube à vitesse rapide (1) qui s'y raccorde, une chambre tourbillonnaire (4) placée à son extrémité libre, réalisée comme chambre de combustion, le tube à vitesse rapide (1) faisant saillie concentriquement dans la chambre tourbillonnaire (4), ladite installation de combustion comportant également un échangeur de chaleur (5) en liaison avec la chambre tourbillonnaire (4) par un espace de post-combustion (9) et entourant celui-ci concentriquement, installation dans laquelle chaque tube du faisceau de tubes s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal est inséré, à une extrémité, dans la paroi frontale de l'espace annulaire d'entrée des gaz d'échappement (12), et un avant-corps de brûleur (14) disposé autour de l'axe longitudinal de l'installation de combustion, présente un diamètre tel qu'entre le bord de l'avant-corps de brûleur (14) et le cône d'afflux (7) se trouve un interstice annulaire, caractérisé par le fait que les tubes de l'échangeur (5), à leur autre extrémité, sont recourbés vers l'intérieur sur l'axe longitudinal de l'installation de combustion, les extrémités recourbées étant insérées dans un tambour (6) entourant concentriquement l'avant-corps de brûleur (14) et les tubes de l'échangeur de chaleur (5) étant disposés sur des cercles concentriques à l'axe longitudinal de façon qu'ils soient parcourus à une vitesse d'air presque identique.

2. Dispositif de combustion selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le tambour (6) est de forme cylindrique ou conique et qu'il est relié, par une extrémité, par un cône d'afflux (7) au dispositif de mélange (1a) et au tube à vitesse rapide (1) qui s'y raccorde, et de l'autre extrémité s'étend une paroi mobile de séparation (8) jusqu'à la paroi extérieure du dispositif de combustion.

3. Dispositif de combustion selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chaque tube du faisceau de l'échangeur de chaleur (5) est recourbé presque à angle droit vers l'intérieur par rapport à l'axe longitudinal du dispositif de combustion.

4. Dispositif de combustion selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque tube du faisceau de l'échangeur de chaleur (5) est recourbé presque à angle droit vers le tambour conique (6).

5. Dispositif de combustion selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'avant-corps de brûleur (14) est formé de façon à pouvoir être déplacé dans la direction de l'axe longitudinal du dispositif de combustion et à l'extrémité de l'avant-corps de brûleur (14) qui est tournée vers l'installation de mélange (1a) est disposée une bague réglable de mélange (19).

6. Dispositif de combustion selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'espace d'afflux (15) formé entre le tambour (6) entourant l'avant-corps de brûleur (14) et l'avant-corps de brûleur (14) a une dimension telle qu'un dispositif à tuyère (18) de forme annulaire puisse y être disposé.

Zeichnung