Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen von in einem Medienstrom enthaltenen Störstoffen

Abstract

 Bei schwankenden Mengen oxidierbarer Bestandteile in einem Medienstrom, der durch Verbrennung dieser Bestandteile gereinigt werden soll, wird durch Zumischung die Konzentration der oxidierbaren Bestandteile abgesenkt. Um eine Zumischung vor Einleitung des Medienstroms in die Verbrennungsvorrichtung entbehrlich zu machen und gleichwohl die Brennkammertemperatur auf ihrem Sollniveau zu halten, wird vorgeschlagen, einen variablen Anteil des Störstoffe enthaltenden Medienstroms und/oder einen Anteil Frischluft dem aus einem Rauchgasmischrohr (15) austretenden Medienstrom zuzumischen. Das Rauchgasmischrohr (15) ist einem Brenner (14) in Strömungsrichtung nachgeordnet, so daß die Zumischung erfolgt, nachdem der Medienstrom den Brenner (14) bereits passiert hat.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von in einem Medienstrom enthaltenen Störstoffen, wobei der Medienstrom mit den Störstoffen durch Wärmetauscherrohre hindurchgeleitet und in aufgeheiztem Zustand durch eine Brennkammer geführt wird. Von dort aus wird der Medienstrom durch ein Rauchgasmischrohr und anschließend durch eine das Rauchgasmischrohr konzentrisch umgebende Hauptbrennkammer und schließlich, von den Störstoffen befreit, über die Wärmetauscherrohre abgeleitet.

[0002] Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Verbrennen von in einem Medienstrom enthaltenen Störstoffen, bestehend aus einem zylindrischen Behälter mit einem Eintrittsstutzen und einem Austrittsstutzen für den Medienstrom. Dieser wird zunächst durch im Innern des Behälters zylinderförmig angeordnete und sich axial erstreckende Bündel aus Wärmetauscherrohren in eine Ringkammer eingeleitet, die einen an einer Stirnseite des Behälters angeordneten Brenner umschließt und in ein konzentrisch zum Behälter angeordnetes Rauchgasmischrohr übergeht. Dieses ist wiederum mit einer Hauptbrennkammer verbunden, von der aus der Medienstrom über die Wärmetauscherrohre dem Austrittsstutzen zuleitbar ist.

[0003] Da die Brennkammertemperatur bestimmte Werte nicht überschreiten darf, muß die anteilige Menge oxidierbarer Bestandteile im Medienstrom auf ein bestimmtes Ausmaß begrenzt werden, damit auch bei minimaler Brennerleistung die Brennkammertemperatur auf ihrem Sollniveau gehalten werden kann.

[0004] Um dennoch einen Medienstrom mit größeren Mengen an oxidierbaren Bestandteilen behandeln zu können, ist aus der DE-OS 36 05 415 ein Verbrennungsverfahren bekannt, wobei dem der Verbrennungsvorrichtung zuzuführenden Medienstrom im gewünschten Umfang zumindest teilweise innerhalb der Vorrichtung bereits gereinigtes Abgas und auch Frischluft beigemischt wird. Das beizumischende gereinigte Abgas wird entweder nach Umströmung eines Wärmetauschers oder unmittelbar aus dem Brennerraum abgeführt und muß über ein besonderes Leitungssystem der Vorrichtung wieder zugeführt werden. Dadurch soll vermieden werden, daß Steuermechanismen, wie Klappen oder Ventile, die bei Druckschwankungen exakt arbeiten und über eine relativ gute Dichtigkeit verfügen müssen, hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Zur Durchführung des bekannten Verfahrens ist daher ein verhältnismäßig großer Vorrichtungsaufwand unvermeidlich.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, das es zur Konstanthaltung der Temperatur bei schwankenden Mengen oxidierbarer Bestandteile im Medienstrom entbehrlich macht, vor Einleitung des Medienstroms in die Verbrennungsvorrichtung durch Zumischung die Konzentration der oxidierbaren Bestandteile abzusenken.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten gattungsgemäßen Art ausgegangen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil desselben angegebenen Merkmale aufweist.

[0007] Durch die erfindungsgemäße Zumischung in einem Bereich, in dem der Haupt-Medienstrom bereits den Brenner und den wesentlichsten Teil des daran angeschlossenen Rauchgasmischrohrs passiert hat, läßt sich überraschenderweise gleichwohl die Brennkammertemperatur sehr wirksam auf einem konstanten Niveau halten. Das Mediengemisch umströmt nämlich bei seiner Passage durch die Hauptbrennkammer das Rauchgasmischrohr über dessen volle Länge und beeinflußt dadurch die Brennkammertemperatur. Diese wird zudem durch die Temperatur des aus den Wärmetauscherrohren dem Brenner zuströmenden Medienstroms beeinflußt. Da auch die Wärmetauscherrohre vom von einem in Abhängigkeit vom Zumischvolumen reduzierten Medienstrom durchspült werden, ist somit - abhängig auch von dessen Temperatur - auch die Temperatur des dem Brenner zuströmenden Medienstroms beeinflußbar, ohne daß diesem selbst zuvor ein Medienstromgemisch zugeleitet werden muß.

[0008] Zur Durchführung dieses Verfahrens bietet sich eine oben beschriebene Vorrichtung an, bei der erfindungsgemäß an eine mit dem Eintrittsstutzen versehene Vorkammer, aus der die Wärmetauscherrohre gespeist werden, ein regulierbarer Bypass angeschlossen ist, der konzentrisch im Auslaßbereich des Rauchgasmischrohrs mündet.

[0009] Der Einströmquerschnitt des Bypasses läßt sich in einfacher Weise durch eine Klappe steuern, die innerhalb der Vorkammer gelagert ist und schon deshalb keinen hohen Temperaturen ausgesetzt wird, zumal der zuzumischende Volumenstrom verhältnismäßig niedriger Temperatur den Klappenbereich beaufschlagt.

[0010] Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Bypass mit einem in das Rauchgasmischrohr hineinragenden, radiale Durchbrüche aufweisenden und stirnseitig verschlossenen Stutzen versehen.

[0011] Durch diese Ausgestaltung kann dem aus dem Rauchgasmischrohr austretenden Medienstrom ein Anteil des noch mit Störstoffen behafteten Medienstroms oder aber auch Frischluft intensiv induziert werden.

[0012] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1

einen Längsschnitt durch die Vorrichtung;

Fig. 2 und 3

je eine mit ihrer Mittelachse vertikal angeordnete Vorrichtung.

[0013] Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Behälter 1, der außenseitig mit einer wärme- und schalldämmenden Isolierung 2 versehen ist.

[0014] 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 koxialen Bypasses 11 in Verbindung steht.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, läßt sich der Behälter 1 statt in der in Fig. 1 dargestellten horizontalen Position auch vertikal anordnen, wobei entweder das Radialgebläse 5 bodenseitig und der Brenner 14 deckenseitig (Fig. 2) oder das Radialgebläse 5 deckenseitig und der Brenner 14 bodenseitig (Fig. 3) angeordnet sind. Der Eintrittsstutzen 4 und der Austrittsstutzen 20 sind dabei auf gegenüberliegenden Seiten des Behälters 1 vorgesehen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Verbrennen von in einem Medienstrom enthaltenen Störstoffen, wobei der Medienstrom mit den Störstoffen durch Wärmetauscherrohre hindurchgeleitet und in aufgeheiztem Zustand durch eine Brennkammer geführt wird, um von dort aus durch ein Rauchgasmischrohr und anschließend durch eine das Rauchgasmischrohr konzentrisch umgebende Hauptbrennkammer und schließlich, von den Störstoffen befreit, über die Wärmetauscherrohre abgeleitet zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein variabler Anteil des Störstoffe enthaltenden Medienstroms und/oder ein Anteil Frischluft dem aus dem Rauchgasmischrohr austretenden Medienstrom unmittelbar zugemischt wird.

2. Vorrichtung aus einem zylindrischen Behälter (1) mit einem Eintrittsstutzen (4) und einem Austrittsstutzen (20) für den Medienstrom, der durch im Innern des Behälters (1) zylinderförmig angeordnete und sich axial erstreckende 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 zum Behälter (1) angeordnetes Rauchgasmischrohr (15) übergeht, das mit einer Hauptbrennkammer (18) verbunden ist, von der aus der Medienstrom durch einen Ringraum (19) über die Wärmetauscherrohre (10) dem Austrittsstutzen (20) zuleitbar ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an eine mit dem Eintrittsstutzen (4) versehene Vorkammer (9), aus der die Wärmetauscherrohre (10) gespeist werden, ein regulierbarer Bypass (11) angeschlossen ist, der konzentrisch im Auslaßbereich des Rauchgasmischrohrs (15) mündet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass (11) mit einem in das Rauchgasmischrohr (15) hineinragenden, radiale Durchbrüche (23) aufweisenden und stirnseitig verschlossenen Stutzen (22) versehen ist.

Zeichnung