[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbrennen von in einem Medienstrom enthaltenen
Störstoffen. Die Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Behälter mit einem Eintrittsstutzen
und einem Austrittsstutzen für den Medienstrom. Dieser ist durch ein im Innern des
Behälters zylinderförmig angeordnetes und sich axial erstreckendes ringförmiges Bündel
aus Wärmetauscherrohren in eine Ringkammer einleitbar. Diese umschließt einen an einer
Stirninnenseite des Behälters angeordneten Brenner und geht in ein konzentrisch im
Behälter angeordnetes Rauchgasmischrohr über. Das Rauchgasmischrohr mündet in eine
Haupt-Brennkammer, an deren Ende ein Ringraum vorgesehen ist, von dem aus der Medienstrom
über die Wärmetauscherrohre dem Austrittsstutzen zuleitbar ist.
[0002] Derartige allgemein bekannte Vorrichtungen sind zur Beaufschlagung mit dem Medienstrom
über Rohrleitungen mit einer externen Fördereinrichtung in Form eines Gebläses verbunden.
Da Klappen zum alternativen Betrieb mit oder zum Zumischen von Frischluft stets auf
der Saugseite des den Medienstrom fördernden Gebläses angeordnet werden müssen, sind
auch diese Klappen und Mischeinrichtungen gemeinsam mit dem Gebläse oder weiter noch
als dieses von der Vorrichtung entfernt anzuordnen.
[0003] Häufig befinden sich das Gebläse und die zusätzlichen Komponenten für die Zumischung
von Frischluft in einem Gebäude, während die Verbrennungsanlage selbst außerhalb des
Gebäudes aufgestellt wird.
[0004] Da alternative Betriebsluft beispielsweise für den Anfahrbetrieb, für den Zumischbetrieb
oder für den sogenannten "Stand-by"-Betrieb immer zur Verfügung stehen muß und es
sich dabei oft um sehr beträchtliche Luftmengen handelt, sind zum Beispiel bei einer
Aufstellung des Gebläses im Gebäudeinnern noch zusätzliche Rohrverbindungen herzustellen,
wenn alternative Betriebsluft von außen angesaugt werden soll. In aller Regel ist
der Aufwand für die Unterbringung der sogenannten peripheren Komponenten dieser Anlagen
erheblich: Freier Raum ist erforderlich, Gerüste und Gestelle sind zu errichten, lange
Rohrleitungen mit großen Querschnitten sind zu verlegen, entsprechende Wärmeisolierungen
sind erforderlich, und nicht zuletzt sind Schalldämmmaßnahmen unumgänglich. Der Platzbedarf
geht zu Lasten der eigentlichen Produktionssysteme, die als wichtiger angesehen werden.
Zudem ist die von diesen Gebläsen verursachte Lärmbelästigung in aller Regel beträchtlich,
da es sich meist um sehr laute Hochleistungsgebläse handelt. Während der Körperschall
noch mit begrenztem Aufwand gedämmt werden kann, läßt sich der Luftschall dieser Gebläse
nur durch einen hohen Aufwand in erträglichen Grenzen halten. Die klassichen Ausblas-Kulissen
können hier nicht eingesetzt werden, da sie durch die Störstoffe und andere Stoffe
versotten würden und sie der Temperatur des Abgases nicht standhalten bzw. weil die
erforderlichen flexiblen, d.h. schalloffenen Anschlüsse auf der Druckseite des Gebläses
einen Ausblas-Schalldämpfer nicht zulassen. Das Gesamtsystem aus der eigentlichen
Verbrennungsanlage und den peripheren Komponenten ist daher insgesamt sehr kostenaufwendig.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungsvorrichtung der eingangs
beschriebenen Art vorzuschlagen, die insgesamt weniger Raum beansprucht und sich kostengünstiger
herstellen wie auch betreiben läßt.
[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs
1 genannten gattungsgemäßen Art ausgegangen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden
Teil desselben angegebenen Merkmale aufweist.
[0007] Die erfindungsgemäße Integration der Fördereinrichtung im zylindrischen Behälter
führt zu zahlreichen Vorteilen gegenüber konventionellen Vorrichtungen. So entfällt
ein gesonderter Aufstellungsplatz und -raum für das Prozeßgebläse. Damit entfallen
auch Rohrleitungen zwischen dem Gebläse und der Vorrichtung und alle damit verbundenen
Kosten hinsichtlich baulicher Veränderungen, Wärmeisolation, Inspektion und Wartung.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Fördereinrichtung an der dem Brenner gegenüberliegenden
Stirnseite des Behälters macht auch eine Wärmeisolierung der Fördereinrichtung entbehrlich.
[0008] Ebenso bedarf die Fördereinrichtung durch die Integration im Behälterinnern keiner
Schallisolierung. Ausblasgeräusche werden zudem gedämpft durch die große Masse der
Wärmetauscherrohre auf der Druckseite der Fördereinrichtung. Weiterhin kann es auch
nicht zu einer Kondensatbildung durch Wärmeverluste an den Wandteilen der Fördereinrichtung
kommen, da sowohl das Gebläse wie auch dessen Ansaugleitung innerhalb des Behälters
eine optimale Erwärmung erfahren. Selbst beim Betrieb mit Frischluft während des Anfahrens
der Vorrichtung und während des Stand-by-Betriebs bleiben die Fördereinrichtung und
ihre Ansaugleitung ausreichend aufgeheizt, da genügend Strahlungswärme von der Brennkammer
her zur Verfügung steht oder auch im erforderlichen Umfang erzeugt werden kann. Deshalb
verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung auch noch nach längeren Stillstandszeiten
im Abgasbereich über ausreichende Temperaturen für die schnelle Schaltung auf den
Abgasbetrieb. Da die abgasführenden Rohrleitungen bis in den Behälter hinein unter
Unterdruck stehen, wirkt sich eine Leckage in diesen Rohrleitungen auch nicht gefährlich
oder störend aus.
[0009] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in sehr komptakter Form als betriebsfertige
Anlage herstellerseitig vormontiert werden. Dadurch lassen sich erhebliche Montagekosten
am Aufstellungsort der Vorrichtung vermeiden.
[0010] Nach einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die im Innern des Behälters angeordnete
Fördereinrichtung aus einem Radialgebläse, dessen Antrieb auf der Stirnaußenseite
des Behälters angeordnet ist.
[0011] Während das Radialgebläse selbst lediglich Temperaturen ausgesetzt ist, die eine
Kondensatbildung verhindern, ist der Antrieb für das Radialgebläse gänzlich den Einflüssen
des Abgases entzogen.
[0012] Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Laufrad des Radialgebläses
mit einem Gehäuse umgeben, dessen radial in die Vorkammer mündender Auslaß durch einen
Ringspalt gebildet ist.
[0013] Bedingt durch den großen Raum außerhalb des Gebläses, in Verbindung mit dieser Ausgestaltung,
erfolgt eine intensive Verteilung des zugeführten Medienstroms über den gesamten Bereich
der Vorkammer, so daß von dort aus sämtliche Wärmetauscherrohre mit einem völlig übereinstimmenden
Druck und Volumenstrom beaufschlagt werden können.
[0014] Ist schließlich nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der zur Vorkammer
konzentrische Ringspalt in der Nähe der betreffenden Stirninnenseite des Behälters
mit einem ausreichenden radialen Abstand zur Mantelinnenseite der Vorkammer angeordnet,
ergibt sich eine hochwirksame Durchmischung des in die Vorkammer eingeblasenen Medienstroms.
[0015] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in
einem Längsschnitt dargestellt:
Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Behälter 1, der außenseitig
mit einer wärme- und schalldämmenden Isolierung 2 versehen ist.
[0016] Der Behälter 1 ist in der Nähe einer Stirnseite 3 mit einem die Behälterwandung radial
durchdringenden Eintrittsstutzen 4 versehen, der an die Saugseite eines konzentrisch
auf der Stirnseite angeordneten Radialgebläses 5 angeschlossen ist. Ein Laufrad 6
des Radialgebläses 5 ist von einem Gehäuse 7 umgeben, das mit einem Ringspalt 8 versehen
ist. Dieser mündet in eine Vorkammer 9, die sowohl mit der Eintrittsseite von in Mantelnähe
des Behälters 1 zylinderförmig angeordneten Wärmetauscherrohren 10 wie auch mit der
Eintrittsseite eines koaxialen Bypasses 11 in Verbindung steht.
[0017] Die Wärmetauscherrohre 10 erstrecken sich axial über den wesentlichsten Teil der
Länge des Behälters 1 und münden in eine Ringkammer 12, die an eine Stirnseite 13
des Behälters 1 angrenzt. Die Ringkammer 12 umschließt einen Brenner 14, der konzentrisch
auf der Stirnseite 13 angeordnet ist und in ein koaxiales Rauchgasmischrohr 15 mündet.
[0018] Der Austrittsquerschnitt des Rauchgasmischrohrs 15 liegt in einem axialen Abstand
zu einer die Vorkammer 9 vom übrigen Teil des Behälters 1 abtrennenden Stirnwand 16.
Dieser ist ein Zylinder 17 zugeordnet, der sich über den wesentlichsten Teil der Länge
des Rauchgasmischrohrs 15 erstreckt und mit diesem eine Hauptbrennkammer 18 definiert,
die in der Nähe des Eintrittsquerschnitts des Rauchgasmischrohrs 15 mit einem Ringraum
19 verbunden ist, welcher die Wärmetauscherrohre 10 enthält. Am Ringraum 19 ist, dem
Eintrittsstutzen 4 benachbart, ein Austrittsstutzen 20 angeschlossen.
[0019] Der Bypass 11 ist mit einer Klappe 21 ausgerüstet, mit der sich der über das Radialgebläse
5 in die Vorkammer 9 geförderte Medienstrom zu einem mehr oder weniger großen Teil
über den Bypass 11 unter Umgehung der Wärmetauscherrohre 10, der Ringkammer 12 und
des Brenners 14 unmittelbar dem aus dem Rauchgasmischrohr 15 austretenden und insoweit
bereits vorbehandelten Medienstrom beimischen läßt. Dazu besteht der Bypass 11 aus
einem Stutzen 22, der mit radialen Durchbrüchen 23 versehen und stirnseitig verschlossen
ist.
1. Vorrichtung zum Verbrennen von in einem Medienstrom enthaltenen Störstoffen, bestehend
aus einem zylindrischen-Behälter (1) mit einem Eintrittsstutzen (4) und einem Austrittsstutzen
(20) für den Medienstrom, der durch ein im Innern des Behälters (1) zylinderförmig
angeordnetes und sich axial erstreckendes ringförmiges Bündel aus Wärmetauscherrohren
(10) in eine Ringkammer (12) einleitbar ist, die einen an einer Stirninnenseite des
Behälters (1) angeordneten Brenner (14) umschließt und in ein konzentrisch im Behälter
(1) angeordnetes Rauchgasmischrohr (15) übergeht, das in eine Hauptbrennkammer (18)
mündet, an deren Ende ein Ringraum vorgesehen ist, von dem aus der Medienstrom über
die Wärmetauscherrohre (10) dem Austrittsstutzen (20) zuleitbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Eintrittsstutzen (4) an die Saugseite einer Fördereinrichtung angeschlossen
ist, die an einer dem Brenner (14) gegenüberliegenden Stirninnenseite des Behälters
(1) angeordnet ist und deren Druckseite in eine Vorkammer (9) mündet, an welche die
Wärmetauscherrohre (10) mit ihrer Eintrittsseite angeschlossen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Innern des Behälters
(1) angeordnete Fördereinrichtung aus einem Radialgebläse (5) besteht, dessen Antrieb
auf der Stirnaußenseite des Behälters (1) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laufrad (6) des Radialgebläses
(5) mit einem Gehäuse (7) umgeben ist, dessen radial in die Vorkammer (9) mündender
Auslaß durch einen Ringspalt (8) gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Vorkammer (9) konzentrische
Ringspalt (8) in der Nähe der betreffenden Stirninnenseite des Behälters (1) mit radialem
Abstand zur Mantelinnenseite der Vorkammer (9) angeordnet ist.