[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer industriellen Anlage und einer
Nachverbrennungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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 Brennstoffrohr strömt Verbrennungsluft
zum im Bereich der Rückströmzone mündenden Lanzenkopf.
[0007] 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.
[0008] Die
DE 102 05 428 A1 betrifft einen Brenner für einen Wärmeerzeuger. In der Ausgangsmündung des Brenners
sind Strömungshindernisse vorgesehen.
[0009] 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
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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 Tangentialluftöffnungen
vorgesehen. Zusätzlich können Im Bereich der Tangentialluftöffnungen Öffnungen für
die Zufuhr von Brennstoff vorgesehen sein.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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 zirkulare Strömung
im den Brennerkorb umgebenden Brennraum erzeugbar ist, soll sich an der Innenwand
des Brennerkorbes eine zyklonförmige Flamme ausbilden.
[0016] 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.
[0017] Auch die
GB 1 276 199 A betrifft eine thermische Nachverbrennungsanlage belasteter Abluft mit einem im Abluftstrom
angeordneten und Radialluftöffnungen umfassenden Brennerkonus.
[0018] Durch die
EP 0 436 113 A1 ist ein Brenner einer Feuerungsanlage offenbart, dem neben Frischluft aus dem Brenner
rezirkuliertes Rauchgas zugeführt wird.
[0019] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einer industriellen
Anlage und einer Nachverbrennungsvorrichtung zu schaffen.
[0020] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
[0021] 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.
[0022] 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.
[0023] 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.
[0024] 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.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] 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.
[0029] 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.
[0030] 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/CO
2 und Wasser zersetzen.
[0031] 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/m
3 an Kohlenwasserstoffverbindungen.
[0032] 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.
[0033] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden
im Folgenden näher beschrieben.
[0034] 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.
[0035] 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).
[0036] 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.
[0037] 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/m
3 (25 °C, 1.013 mbar), insbesondere von mindestens 1,0 g/m
3. 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/m
3 zugeführt.
[0038] Stromabwärts der Nachverbrennung verlässt ein den thermisch nachbehandelten Rohgasstrom
02 umfassender Reingasstrom 08 die Nachverbrennungsvorrichtung 01.
[0039] 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 12 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.
[0040] 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
11 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 11 aufweist.
[0041] Die Eintrittsöffnung der Brennkammer 11 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 11 strömen kann.
Dieser Eintrittsspalt 18 kann als ein - ggf. bis auf stellenweise zwischen Brennerkonus
06 und Brennkammer 11 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 11 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.
[0042] 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 12 her über eine entsprechende Rohrleitung zugeführt werden.
[0043] In einfacher Ausführungsvariante kann der Rohgaseintritt 16 direkt in den den Brennerkonus
06 umgebenden Rohgasraum 09 führen.
[0044] 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 11 und einer
die Brennkammer 11 zumindest auf Länge der Brennkammer 11 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 11 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.
[0045] 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.
[0046] 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.
[0047] 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 11 herum zum anderen Ende der
Brennkammer 11, 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 11. 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 CO
2 und Wasser, sobald sie die Soll-Reaktionstemperatur erreicht haben. Die Verwirbelung
in und die geometrische Gestaltung der Brennkammer 11 ist vorteilhaft derart bemessen,
dass die Verweilzeit in der Brennkammer 11, z. B. mindestens 0,5 s, so ausgebildet,
dass die Anteile der gesetzlich erlaubten Restgehalte an CO, NO
X 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.
[0048] 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.
[0049] 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.
[0050] 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.
[0051] 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.
[0052] 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.
[0053] 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 ∈ 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.
[0054] 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.
[0055] 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.
[0056] 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.
[0057] 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.
[0058] 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.
[0059] 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 stormaufwärts forsetzenden Rohrstück, sondern
von außen her, z. B. an einer Abgaskamme- oder Brennkammerwand, befestigt ist.
[0060] 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.
[0061] 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.
[0062] 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.
[0063] Die Wandung 43 bzw. die Wandkonstruktion 43 ist mit ihrem stromaufwärtigen 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 stromaufwärtigen 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.
[0064] 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.
[0065] 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.
[0066] 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.
[0067] 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.
[0068] 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.
[0069] 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.
[0070] 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.
[0071] 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.
[0072] 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.
[0073] 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.
[0074] 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.
[0075] 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.
[0076] 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.
[0077] In einer alternativen Ausführung kann der Brennerkonus 06 stromabwärts des sich trichterförmig
öffnenden Abschnittes einen sich wieder verjüngenden Abschnitt aufweisen.
[0078] 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.
[0079] 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 ∈ 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.
[0080] 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.
[0081] 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.
[0082] 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.
[0083] 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 ϕ 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.
[0084] 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;
K1'; 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
Luft- bzw. Ablufteintrittsöffnungen 54 gebildet, durch welche im Konusinnern eine
Drallbildung angeregt wird.
[0085] 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.
[0086] 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.
[0087] 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.
[0088] 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 ∈IN,
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.
[0089] 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; K1'; 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.
[0090] 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.
[0091] 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.
[0092] Eine in dieser Weise zur konkreteren geometrischen Charakterisierung heranziehbare
"mittlere" Konizität bzw. ein mittlerer Neigungswinkel ϕ*, 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.
[0093] 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 radiärsymmetrisch
ausgebildeten Pyramiden- oder Kegelstumpfes entspricht z. B. der integrale Mittelwert
dem arithmetischen Mittelwert.
[0094] 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 ϕ1, 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
ϕ2, geneigt verlaufenden Mantellinie auf.
[0095] 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.
[0096] 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.
[0097] 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.
[0098] 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 - I;
II - II (siehe z. B. Fig. 6) des sich öffnenden Konuslängsabschnittes ein innerer
virtueller Kegelstumpfmantel M1; M2 durch die Kreislinien K1 und K1', 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
ϕ1, der als "wirksamer" Neigungswinkel beispielsweise bei Rotationssymmetrie einem
tatsächlichen Neigungswinkel ϕ entsprechen kann, ein für einen äußeren virtuellen
Kegelstumpf beispielhaft vorliegender größerer Neigungswinkel ϕ2 und ein durch eine
o. g. Mittelung beispielhaft hervorgehender gemittelter Neigungswinkel ϕ* angedeutet.
[0099] 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.
[0100] 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. I-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
ϕ 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 ϕ1; ϕ2 gegen die Symmetrieachse S bzw. die Axialrichtung
des Brennerkonus 06 bzw. Brenners 04.
[0101] 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.
[0102] 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.
[0103] 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.
[0104] 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 11
eintretenden Luft bzw. Abluft, durch eine stirnseitige Abdeckung 61 der Luft- bzw.
Ablufteintrittsöffnungen 54 die tangentiale Strömung begünstigt sein.
[0105] 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.
[0106] 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.
[0107] 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 43.1x; 43.2x; 43.3x; 43.4x (siehe z. B. Fig. 7b) ausgebildet, mit x = 2 bis
m, m ∈ 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.
[0108] 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.
[0109] 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
Luft-bzw. 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.
[0110] 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.
[0111] 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 11, 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.
[0112] 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 11 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.
[0113] 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.
[0114] 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.
[0115] 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.
[0116] 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.
[0117] 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.
[0118] 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.
[0119] In einer Weiterbildung der Vorrichtung 01 weist die Brennkammer 11 in ihrem Innern
eine der Kammer zuzurechnende Verwirbelungseinrichtung 67, beispielsweise ein Prallblech
67, auf. Die als Prallblech 67 ausgebildete Verwirbelungseinrichtung 67 erstreckt
sich z. B. parallel zur Ebene der Austrittsöffnung 16 des Brenners 04 und im Wesentlichen
zentrisch zur Axialrichtung des Brenners 04.
Bezugszeichenliste
[0120]
- 01
- Vorrichtung
- 02
- Fluidstrom, Abluftstrom, Rohgasstrom
- 03
- Brennstoffstrom
- 04
- Brenner, Konusbrenner
- 05
- -
- 06
- Brennerkonus
- 07
- Brennstoffzufuhr, Brennstoffdüse
- 08
- Reingasstrom
- 08'
- Reingasstrom
- 09
- Rohgasraum
- 10
- -
- 11
- Brennkammer
- 12
- Anlage, Produktions- und/oder Bearbeitungsanlage, Feuerungsanlage
- 13
- Ausgangsöffnung (06)
- 14
- Austrittsöffnung (11)
- 15
- -
- 16
- Austrittsöffnung (11)
- 17
- Brennkammerwand
- 18
- Eintrittsspalt
- 19
- Rohgaseintritt
- 20
- -
- 21
- Strömungsquerschnitt
- 22
- Brennkammerwand
- 23
- Hülle, Außenhülle
- 24
- Wärmetauscher
- 25
- -
- 26
- Rohr (24)
- 27
- Sammel- und Austrittsraum
- 28
- Reingasaustritt
- 29
- Bypass-Führung
- 30
- -
- 31
- Stellelement, Klappe
- 32
- Gasfördermittel
- 33
- Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung
- 34
- Stellmittel, Stellantrieb
- 35
- -
- 36
- Wärmetauscher
- 37
- Wärmeträgerfluidstroms, Heizfluidkreislaufs
- 38
- Stellmittel, Stellantrieb
- 39
- Stellelement, Klappen
- 40
- -
- 41
- Kamin
- 42
- Vormischkammer
- 43
- Wandung, Wandstruktur
- 44
- Brennstoffauslass
- 45
- -
- 46
- Fußabschnitt, Konusfuß, Flansch, Flanschring
- 47
- Anbau, Flansch
- 48
- Durchführung
- 49
- Konusgrund
- 50
- -
- 51
- Leitelement, Leitblech
- 52
- Durchführung
- 53
- Abschlusselement, Abschlussplatte
- 54
- Lufteintrittsöffnung, Ablufteintrittsöffnungen, tangential
- 55
- -
- 56
- 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
1. Vorrichtung, umfassend eine industrielle Anlage (12) und eine in einem Abluftstrom
(02) der industriellen Anlage (12) vorgesehene, von der industriellen Anlage (12)
verschiedene und dieser nachgeordneten Nachverbrennungsvorrichtung (01) zur Nachverbrennung
von Abluft des Abgasstromes (02), wobei die Nachverbrennungsvorrichtung (01) einen
eine Brennstoffdüse (07) und einen Brennerkonus (06) aufweisenden Brenner (04) umfasst,
der zumindest mit seinem Brennerkonus (06) in einem Rohgasraum (09) in zu behandelnde
Abluft des Abluftstromes (02) aus der vorgeordneten Anlage (12) hineinragt, wobei
der Brennerkonus (06) von Abluft umgebenen ist und im Innern eine Vormischkammer (42)
ausbildet, wobei der Brennerkonus (06) eine eine 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 zumindest auf
Höhe des zumindest einen Brennstoffauslasses (44) durch die Wandung des Brennerkonus
(06) umgeben ist, 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 Brenner (04) in einem die Brennstoffdüse
(07) und/oder den zumindest einen Brennstoffauslass (44) umgebenden 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) führenden
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.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung mehrere Durchführungen in einem Bereich des Fußgrundes (49) vorgesehen
sind, 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.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 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.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, 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
und/oder überwiegend in Axialrichtung durchströmbaren Durchführungen (48) umfasst
oder dass 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.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, 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.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, 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.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, 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.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, 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 angeordnete Wandabschnitte
(43.1; 43.2; 43.3; 43.4) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, 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.
10. Vorrichtung nach Anspruch 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.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (07) und das stromaufwärtige Ende des Brennerkonus (06) in Axialrichtung
betrachtet überlappend oder sich zumindest unterbrechungsfrei fortsetzend angeordnet
sind und der Brennerkonus (06), insbesondere ein Fußabschnitt des Brennerkonus (06),
die Brennstoffdüse (07) zumindest auf Höhe des wenigstens einen Brennstoffauslasses
umgibt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder 11, 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 I-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.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerkonus (06) in seinem sich öffnenden Brennerkonusabschnitt oder zumindest
einem Teil dieses Brennerkonusabschnittes eine effektive innere Konizität mit einem
Neigungswinkel (ϕ; ϕ1) des Konusmantels gegen die Symmetrieachse (S) von 5° bis 15°
aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Rohgasraums (09) im Rohgasweg ein Wärmetauscher (24) vorgesehen
ist, durch welchen ein Wärmetausch zwischen bereits behandeltem, eine Brennkammer
(11) verlassenden heißem Reingas und einem durch Abluft aus der vorgeordneten Anlage
(12) gebildetes und noch zu behandelndem Rohgas erfolgt bzw. erfolgen kann.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich dem den Brennerkonus (06) umgebenden Rohgasraum (09) stromabwärts eine Brennkammer
(11) anschließt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eintrittsöffnung der Brennkammer (11) und der Brennerkonus (06) auf Höhe der
Ausgangsöffnung (13) des Brennerkonus (06) derart bemessen und relativ zueinander
angeordnet sind, dass zwischen dem den Außenumfang ausgansseitig definierenden Rand
des Brennerkonus (06) und dem die Eintrittsöffnung definierenden Rand einer eintrittsseitigen
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 (11) strömen kann und/oder dass für die Zufuhr der Abluft in den Rohgasraum
(09) ein Streckenabschnitt durch einen Strömungsquerschnitt (21) hindurch vorgesehen
ist, der zumindest einseitig durch die Außenseite der Brennkammerwand (22) begrenzt
ist.
1. Apparatus, comprising an industrial plant (12) and a post-combustion apparatus (01)
which is provided in an exhaust-air stream (02) of the industrial plant (12) and which
differs from the industrial plant (12) and which is positioned downstream of said
industrial plant and which serves for the post-combustion of exhaust air of the exhaust-gas
stream (02), wherein the post-combustion apparatus (01) comprises a burner (04) which
has a fuel nozzle (07) and a burner cone (06), which burner projects at least with
its burner cone (06) in an untreated-gas space (09) into exhaust air for treatment
of the exhaust-air stream (02) from the upstream plant (12), wherein the burner cone
(06) is surrounded by exhaust air and forms a premix chamber (42) in the interior,
wherein the burner cone (06) has a single-part or multi-part wall (43) which surrounds
a premix chamber (42) and which has one or more wall sections (43.1; 43.2; 43.3; 43.4),
and the fuel nozzle (07) comprises an opening of at least one fuel outlet (44) for
the discharge of fuel into the premix chamber (42) and is surrounded, at least at
the level of the at least one fuel outlet (44), by the wall of the burner cone (06),
and wherein the wall (43) which delimits the premix chamber (42) to the outside at
the shell has a structure such that the premix chamber (42) formed in the interior
thereof opens, over at least one cone length section, in funnel-shaped fashion in
a downstream direction symmetrically with respect to an axis of symmetry (S) which
defines the axial direction of the burner (04), characterized in that the burner (04), in an end-side bottom (49), which surrounds the fuel nozzle (07)
and/or the at least one fuel outlet (44), of the burner cone (04), has one or more
opening-out points of one or more leadthroughs (48) which lead from the untreated-gas
space (09) surrounding the burner (04) into the premix chamber (42), through which
leadthroughs exhaust air from the untreated-gas space (09) surrounding the burner
(04) enters and/or can enter the premix chamber with an axial or predominantly axial
flow direction, that is to say an axial flow component that is greater than a radial
component.
2. Apparatus according to Claim 1, characterized in that, in a circumferential direction, multiple leadthroughs are provided in a region of
the bottom (49) which, in a plane running perpendicular to the axis of symmetry (S),
extends outside a circumferential line projected into said plane and enclosing the
opening-out points of the at least one fuel outlet (44) and within the wall (43) running
at the axial level of the leadthroughs (48), and/or are provided in a base section
at the axial level of or axially upstream of the fuel nozzle end.
3. Apparatus according to Claim 1 or 2, characterized in that the bottom (49) is formed by the side, facing toward the cone interior, of a cone
base (46) which is formed in the manner of a terminating ring or spoked ring which,
as viewed in a circumferential direction of the fuel nozzle (07), has multiple leadthroughs
(48) which run predominantly in an axial direction and/or which permit a predominantly
axial throughflow.
4. Apparatus according to Claim 3, characterized in that the cone base (46) which delimits the bottom (49) at the end side is formed in the
manner of a flange (46), which flange is connectable detachably to a mounting (47)
which is arranged on the fuel nozzle (07) or on a pipe piece positioned upstream of
said fuel nozzle, and/or which flange bears the single-part or multi-part wall (43)
of the burner cone (06) with a radial spacing to the wall of the burner nozzle (07)
and/or which flange comprises, in the region between the wall of the burner nozzle
(07) and the wall (43) of the burner cone (06), the leadthroughs (48) which run predominantly
axially and/or through which flow can pass predominantly in an axial direction, or
in that the bottom (49) is formed by an intermediate space, which is open in encircling fashion
with the exception of spoke-like support elements, between the upstream end of the
wall (43) and the fuel nozzle (07) at the axial level of or axially upstream of the
fuel nozzle end.
5. Apparatus according to Claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that, on a circular line which, with respect to the axis of symmetry (S), is situated
radially further to the inside than the opening-out point, at the cone interior side,
of the one or more leadthroughs (48) on the bottom but, with respect to the axis of
symmetry, is situated radially further to the outside than the opening of the at least
one fuel outlet (44), a guide element (51), which extends continuously or in sections
over the full circumference or which is of multi-part form interrupted in sections,
is arranged radially between the at least one fuel outlet (44) and the at least one
leadthrough (48).
6. Apparatus according to Claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the burner cone (06), in at least one length section of the cone length section,
which widens in funnel-shaped fashion, of the wall (43), comprises multiple tangential
inlet openings (54) for a tangential entry of the exhaust air surrounding the burner
cone (06) into the premix chamber (42).
7. Apparatus according to Claim 6, characterized in that the tangential inlet openings (54) are spaced apart from one another in a circumferential
direction and/or, on the outer side of the wall (43), each radially rise from the
preceding shell circumferential segment as viewed in the circumferential direction
and/or are formed as gap-like or slot-like openings extending in an axial direction
and/or extend over at least the length of the cone length section that widens in funnel-shaped
fashion.
8. Apparatus according to Claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, characterized in that the wall (43) of the burner cone (06), at least in the cone length section that opens
in funnel-shaped fashion, is formed by a multiplicity n of wall sections (43.1; 43.2;
43.3; 43.4) which, radially symmetrically about the axial direction which forms the
axis of symmetry (S), are arranged in a fan shape and/or so as to be rotationally
offset about respective axes of rotation which do not coincide with one another or
with the axis of symmetry (S).
9. Apparatus according to Claim 8, characterized in that the angular sections covered in the circumferential direction by the respectively
adjacent wall sections (43.1; 43.2; 43.3; 43.4) with respect to the axis of symmetry
(S) progress at least in gap-free fashion or overlap.
10. Apparatus according to Claim 6, 7, 8 or 9, characterized in that the tangential inlet openings (54) are formed between in each case two wall sections
(43.1; 43.2; 43.3; 43.4) which adjoin one another in the circumferential direction
of the burner cone (06), by virtue of said wall sections being formed in the manner
of cone segments of a cone with a closed outer circumferential line but so as to be
rotationally offset, in relation to the arrangement that forms the closed outer circumferential
line, in an identical rotational direction and/or by an identical angle about axes
which are spaced apart in each case to the same extent from the axis of symmetry (S).
11. Apparatus according to Claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, characterized in that the fuel nozzle (07) and the upstream end of the burner cone (06) are, as viewed
in an axial direction, arranged so as to overlap or so as to progress at least without
interruption and the burner cone (06), in particular a base section of the burner
cone (06), surrounds the fuel nozzle (07) at least at the level of the at least one
fuel outlet.
12. Apparatus according to Claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or 11, characterized in that all or several wall sections (43.1; 43.2; 43.3; 43.4) of a wall (43) of multi-part
form are, on at least the opening cone length section, formed in the manner of shell
segments (43.1; 43.2; 43.3; 43.4) of a closed-profile and radially symmetrical truncated
cone shell or l-sided truncated pyramid shell and which are arranged so as to be rotationally
offset in the same direction of rotation and by the same rotational angle about respective
axes which run in a longitudinal direction on a common cone or cylinder shell surface
concentrically surrounding the axis of symmetry (S).
13. Apparatus according to Claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 or 12, characterized in that the burner cone (06), in its opening burner cone section or at least a part of said
burner cone section, has an effective internal conicity with an angle of inclination
(ϕ; ϕ1) of the cone shell with respect to the axis of symmetry (S) of 5° to 15°.
14. Apparatus according to Claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 or 13, characterized in that, upstream of the untreated-gas space (9) in the untreated-gas path, there is provided
a heat exchanger (24) by means of which an exchange of heat between already-treated,
hot clean gas exiting a combustion chamber (11) and untreated gas which is formed
by exhaust air from the upstream plant (12) and which still to be treated is or can
be performed.
15. Apparatus according to Claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 or 14, characterized in that the untreated-gas space (09) surrounding the burner cone (06) is adjoined, downstream,
by a combustion chamber (11).
16. Apparatus according to Claim 15, characterized in that an inlet opening of the combustion chamber (11) and the burner cone (06) at the level
of the outlet opening (13) are dimensioned, and arranged relative to one another,
such that an inlet gap (18) is formed between that edge of the burner cone (06) which
defines the outer circumference at the outlet side and that edge of an inlet-side
combustion chamber wall (17) which defines the inlet opening, through which inlet
gap untreated gas can flow from the untreated-gas space (09) into the combustion chamber
(11) directly, that is to say without firstly passing into a premix chamber of the
burner cone (06) formed in the interior of the burner cone (06), and/or in that, for the feed of the exhaust air into the untreated-gas space (09), a path section
is provided through a flow cross section (21) which is delimited at least on one side
by the outer side of the combustion chamber wall (22).
1. Dispositif comprenant une installation industrielle (12) et un dispositif de postcombustion
(01) prévu dans un flux d'air d'échappement (02) de l'installation industrielle (12),
séparé de l'installation industrielle (12) et disposé en aval de celle-ci, pour la
postcombustion d'air d'échappement provenant du flux de gaz d'échappement (02), le
dispositif de postcombustion (01) comprenant un brûleur (04) présentant une buse à
combustible (07) et un cône de brûleur (06) qui pénètre au moins avec son cône de
brûleur (06) dans un espace de gaz brut (09) dans l'air d'échappement à traiter du
flux d'air d'échappement (02) provenant de l'installation (12) située en amont, le
cône de brûleur (06) étant entouré par de l'air d'échappement et formant à l'intérieur
une chambre de prémélange (42), le cône de brûleur (06) présentant une paroi d'une
seule pièce ou en plusieurs parties (43) avec une ou plusieurs portions de paroi (43.1
; 43.2 ; 43.3 ; 43.4), entourant une chambre de prémélange (42), et la buse à combustible
(07) comprenant une ouverture d'au moins une sortie de combustible (44) pour délivrer
du combustible dans la chambre de prémélange (42) et étant entourée au moins à la
hauteur de l'au moins une sortie de combustible (44) par la paroi du cône de brûleur
(06), et la paroi (43) limitant vers l'extérieur du côté de l'enveloppe la chambre
de prémélange (42) présentant une structure, de telle sorte que la chambre de prémélange
(42) réalisée à l'intérieur de celle-ci s'ouvre dans la direction aval en forme d'entonnoir
sur au moins une portion longitudinale du cône symétriquement par rapport à un axe
de symétrie (S) défini dans la direction axiale du brûleur (04), caractérisé en ce que le brûleur (04) présente, dans un fond de base frontal_(49) du cône de brûleur (04)
entourant la buse à combustible (07) et/ou l'au moins une sortie de combustible (44),
une ou plusieurs embouchures d'un ou plusieurs passages (48) conduisant hors de l'espace
de gaz brut (09) entourant le brûleur (04) dans la chambre de prémélange (42), à travers
lesquelles l'air d'échappement provenant de l'espace de gaz brut (09) entourant le
brûleur (04) pénètre et/ou peut pénétrer dans la chambre de prémélange avec une direction
d'écoulement axiale ou sensiblement axiale, c'est-à-dire avec une plus grande composante
d'écoulement axiale par rapport à la composante radiale.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la direction périphérique, plusieurs passages sont prévus dans une région du
fond de base (49) qui s'étend dans un plan s'étendant perpendiculairement à l'axe
de symétrie (S), à l'extérieur d'une ligne périphérique projetée dans ce plan, enveloppant
la sortie de combustible ou les embouchures de l'au moins une sortie de combustible
(44) et à l'intérieur de la paroi (43) s'étendant à la hauteur axiale des passages
(48), et/ou sont prévus dans une portion de base à la hauteur axiale de l'extrémité
de la buse à combustible ou axialement en amont de celle-ci.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le fond de base (49) est formé par le côté, tourné vers l'intérieur du cône, d'une
base de cône (46) réalisée à la manière d'un anneau de fermeture ou d'un anneau à
rayons qui, vu dans la direction périphérique de la buse à combustible (07), présente
plusieurs passages (48) s'étendant sensiblement dans la direction axiale et/ou permettant
un écoulement sensiblement axial.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la base de cône (46) délimitant du côté frontal le fond de base (49) est réalisée
à la manière d'une bride (46), qui peut être connectée de manière amovible à une pièce
rapportée (47) disposée au niveau de la buse à combustible (07) ou au niveau d'une
pièce tubulaire disposée en amont de celle-ci et/ou qui porte la paroi d'une seule
partie ou en plusieurs parties (43) du cône de brûleur (06) à distance radiale de
la paroi de la buse de brûleur (07) et/ou qui comprend les passages (48) s'étendant
sensiblement axialement et/ou pouvant être parcourus par l'écoulement sensiblement
dans la direction axiale, dans la région entre la paroi de la buse de brûleur (07)
et la paroi (43) du cône de brûleur (06), ou en ce que le fond de base (49) est formé par un espace intermédiaire ouvert tout autour à l'exception
d'éléments de support de type rayons, entre l'extrémité amont de la paroi (43) et
la buse à combustible (07), à hauteur axiale de l'extrémité de buse à combustible
ou axialement en amont de celle-ci.
5. Dispositif selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que sur un cercle qui est situé, par rapport à l'axe de symétrie (S), radialement davantage
vers l'intérieur que l'embouchure, du côté de l'espace interne du cône, du ou des
passages (48) du côté du fond de base, mais qui est situé, par rapport à l'axe de
symétrie, radialement davantage vers l'extérieur que l'ouverture de l'au moins une
sortie de combustible (44), est disposé, radialement entre l'au moins une sortie de
combustible (44) et l'au moins un passage (48), un élément de guidage (51) sur toute
la périphérie, de manière continue ou partielle, ou en plusieurs parties, interrompu
en partie.
6. Dispositif selon la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le cône de brûleur (06) comprend, dans au moins une portion longitudinale de la portion
longitudinale de cône de la paroi (43) s'ouvrant en forme d'entonnoir, plusieurs ouvertures
d'entrée tangentielles (54) pour une entrée d'air tangentielle dans la chambre de
prémélange (42) de l'air d'échappement entourant le cône de brûleur (06).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les ouvertures d'entrée tangentielles (54) sont espacées les unes des autres dans
la direction périphérique et/ou sont rehaussées du côté extérieur de la paroi (43)
radialement à chaque fois à partir de la portion périphérique d'enveloppe qui précède,
considéré dans la direction périphérique, et/ou sont réalisées sous forme d'ouvertures
en forme de fente ou d'interstice s'étendant la direction axiale et/ou s'étendent
sur au moins la longueur de la portion longitudinale de cône s'ouvrant en forme d'entonnoir.
8. Dispositif selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que la paroi (43) du cône de brûleur (06), au moins dans la portion longitudinale de
cône s'ouvrant en forme d'entonnoir, est réalisée par une pluralité n de portions
de parois (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) disposées en éventail avec une symétrie radiale
autour de la direction axiale formant l'axe de symétrie (S) et/ou disposées de manière
tournée autour d'axes de rotation respectifs ne coïncidant pas les uns avec les autres
ou avec l'axe de symétrie (S).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les portions angulaires couvertes dans la direction périphérique par rapport à l'axe
de symétrie (S) par les portions de parois respectivement adjacentes (43.1 ; 43.2
; 43.3 ; 43.4) se suivent au moins sans espace ou se chevauchent.
10. Dispositif selon la revendication 6, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que les ouvertures d'entrée tangentielles (54) sont formées à chaque fois entre deux
n portions de paroi (43.1 ; 43.2 ; 43.3; 43.4) se rattachant les unes aux autres dans
la direction périphérique du cône de brûleur (06), par le fait que celles-ci sont
réalisées sous la forme de segments de cône d'un cône ayant une ligne périphérique
extérieure fermée, mais sont disposées à chaque fois, par rapport à l'agencement formant
la ligne périphérique extérieure fermée, de manière tournée autour d'un axe espacé
de la même mesure par rapport à l'axe de symétrie (S) dans un même sens de rotation
et/ou suivant un même angle.
11. Dispositif selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que la buse à combustible (07) et l'extrémité amont du cône de brûleur (06), vu dans
la direction axiale, sont disposées de manière à se chevaucher ou à se rattacher au
moins sans interruption et le cône de brûleur (06), en particulier une portion de
base du cône de brûleur (06), entoure la buse à combustible (07) au moins à la hauteur
de l'au moins une sortie de combustible.
12. Dispositif selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caractérisé en ce que la totalité, ou plusieurs, des portions de parois (43.1 ; 43.2; 43.3; 43.4) d'une
paroi (43) réalisée en plusieurs parties sont réalisées sur au moins la portion longitudinale
s'ouvrant du cône, sous la forme de segments d'enveloppe (43.1 ; 43.2 ; 43.3 ; 43.4)
d'une enveloppe de tronc de pyramide tronconique ou à 1 côtés, de profil fermé, réalisée
avec une symétrie radiale, lesquelles sont disposées de manière tournée dans le même
sens de rotation et avec le même angle de rotation autour d'axes respectifs qui s'étendent
dans la direction longitudinale sur une surface d'enveloppe cylindrique ou conique
commune, entourant concentriquement l'axe de symétrie (S).
13. Dispositif selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12, caractérisé en ce que le cône de brûleur (06) présente, dans sa portion de cône de brûleur s'ouvrant, ou
dans au moins une partie de cette portion de cône de brûleur, une conicité interne
effective avec un angle d'inclinaison (ϕ ; ϕ1) de l'enveloppe de cône par rapport à l'axe de symétrie (S) de 5° à 15°.
14. Dispositif selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caractérisé en ce qu'en amont de l'espace de gaz brut (09) dans la voie de gaz brut est prévu un échangeur
de chaleur (24) par le biais duquel s'effectue ou peut s'effectuer un échange de chaleur
entre un gaz pur chaud déjà traité, quittant une chambre de combustion (11) et un
gaz brut devant encore être traité, formé par de l'air d'échappement provenant de
l'installation (12) située en amont.
15. Dispositif selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ou 14,
caractérisé en ce qu'une chambre de combustion (11) se raccorde en aval à l'espace de gaz brut (09) entourant
le cône de brûleur (06).
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'une ouverture d'entrée de la chambre de combustion (11) et le cône de brûleur (06)
à la hauteur de l'ouverture de sortie (13) sont dimensionnés et disposés l'un par
rapport à l'autre de telle sorte qu'entre le bord du cône de brûleur (06) définissant
du côté extérieur la périphérie extérieure et le bord d'une paroi de chambre de combustion
(17) du côté de l'entrée, définissant l'ouverture d'entrée, est réalisée une fente
d'entrée (18) à travers laquelle du gaz brut provenant de l'espace de gaz brut (09)
peut s'écouler directement dans la chambre de combustion (11), c'est-à-dire sans parvenir
au préalable dans une chambre de prémélange du cône de brûleur (06) réalisée à l'intérieur
du cône de brûleur (06), et/ou en ce que pour l'alimentation en air d'échappement dans l'espace de gaz brut (09), il est prévu
une portion de section à travers une section transversale d'écoulement (21), qui est
limitée au moins d'un côté par le côté extérieur de la paroi de chambre de combustion
(22).