DE2650089A1

DE2650089A1 - Secondary combustion plant using discharge fan - enables gases from primary combustion chamber to be transferred to radiation zone of plant

Info

Publication number: DE2650089A1
Application number: DE19762650089
Authority: DE
Inventors: Herbert Brandt; Konrad W Roentgen
Original assignee: Roentgen & Co
Current assignee: Roentgen & Co
Priority date: 1976-10-30
Filing date: 1976-10-30
Publication date: 1978-05-11

Abstract

The plant ensuring secondary combustion of flue gases is used for heating boilers and aims at improving the thermal efficiencies. The secondary combustion plant (2) has a refractory-lined combustion chamber (4) with openings (6, 8) at the top, a burner (10) and a duct (12) connecting a fan assembly (14) to the opening (8). The suction- and the discharge side of the fan assembly (14) are positioned on the opposite side of the fan casing but staggered. The fan assembly takes hot flue gases from the primary combustion zone and discharges them via an opening (8) into the radiation zone (4) of the plant. The gases are directioned towards the path (16) of the fuel/air mixture of the burner (10). The mixing of the burner fuel/air mixture and the recirculated hot flue gases takes place in a counterflow pattern.

Description

Nachverbrennungs anlage Afterburning plant

Die Erfindung betrifft eine Nachverbrennungsanlage. The invention relates to an afterburning plant.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage zur Nachverbrennung der Abgase von Verbrennungsanlagen, beispielsweise Heizanlagenzur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades und Verringerung der an die Umgebung abgegebenen Abgasmenge, zu schaffen. The object of the present invention is to provide a plant for afterburning the exhaust gases from incineration systems, for example heating systems to increase the overall efficiency and reducing the amount of exhaust gas released to the environment.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Maßnahmen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. This object is achieved according to the invention by the measures according to the characterizing part of claim 1.

Durch die Nachverbrennung der Abgase wird einmal die maximal nutzbare in einer Verbrennungsanlage gewonnene Gesamtenergie beträchtlich erhöht und außerdem die an die Umgebung abgegebene Abgasmenge wesentlich verringert, indem erfindungsgemäß die Abgase dem Flammenstrahlbereich eines Brenners in einer Brennkammer zur Nachverbrennung zugeführt werden, bei der infolge der hohen Temperatur der Brennerflamme (mindestens 8000C) noch stets vorhandene brennbare Anteile der Abgase restlos verbrannt werden. Durch die Erfindung wird die Staubkonzentration gegenüber bekannten Einrichtungen erheblich gesenkt. Die Staubkonzentration liegt etwa bei 150 bis 200 mg/cbm und liegt auch bei ungünstigsten Betriebsverhältnissen stets unter 300 mg/cbm, bezogen auf einen C02-Gehalt von 12%, und somit weit unter den Staubkonzentrationen bei Anlagen ohne Nachverbrennung. Durch die erfindungsgemäße Anlage erhält man sozusagen nachverbrannte Abgase, die eine Temperatur von etwa 200 bis 2500C aufweisen und deren Wärmeenergie beispielsweise durch Zuführung zu einem Heizungskreislauf genutzt werden kann. Through the afterburning of the exhaust gases the maximum usable one becomes total energy recovered in an incinerator is considerably increased and moreover the amount of exhaust gas emitted to the environment is significantly reduced by the invention the exhaust gases to the flame jet area of a burner in a combustion chamber for post-combustion at which due to the high temperature of the burner flame (at least 8000C) any combustible parts of the exhaust gases that are still present can be completely burned. The invention reduces the dust concentration compared to known devices considerably reduced. The dust concentration is around 150 to 200 mg / cbm and is also in the most unfavorable operating conditions always under 300 mg / cbm, based on a CO2 content of 12%, and thus far below the dust concentration for systems without post-combustion. The system according to the invention gives you so to speak afterburned exhaust gases, which have a temperature of about 200 to 2500C and their thermal energy is used, for example, by feeding it to a heating circuit can be.

Eine recht intensive Durch mischung des Brennerstrahls mit den Abgasen wird dadurch erzielt, daß die Einrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, daß der Abgas strom den Brennerstrahl im Gegenstromverfahren zugeführt wird. Hierdurch kann die Verbrennung der in den Abgasen enthaltenen brennbaren Bestandteile verbessert werden. A very intensive mixing of the burner jet with the exhaust gases is achieved in that the device is designed and arranged so that the exhaust gas stream is fed to the burner jet in a countercurrent process. Through this can improve the combustion of the combustible components contained in the exhaust gases will.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung hinsichtlich der Zuführung und Zufuhrrichtung der Abgase relativ zur Brennstoffzufuhr bzw Brennerstrahlrichtung sind in den Unteransprüchen 3 bis 7 gekennzeichnet. Further expedient embodiments of the invention with regard to Feed and feed direction of the exhaust gases relative to the fuel feed or burner jet direction are characterized in subclaims 3 to 7.

Um einen definierten Abgasstrahl zu erhalten, weist die Einrichtung zur Zuführung der Abgase ein Gebläse zum Einblasen der Abgase in die Brennkammer auf. Hierdurch ist eine genauere und vollständigere Einblasung der Abgase in den Strahlbereich des Brenners mit der höchsten Temperatur möglich. In order to obtain a defined exhaust gas jet, the device a fan to blow the exhaust gases into the combustion chamber to feed the exhaust gases on. This is a more precise and more complete injection of the exhaust gases into the Beam range of the burner with the highest temperature possible.

Zur weiteren Verbesserung der Steuerung und Einstellung des Abgasstrahles bzw. Abgasstromes in die Brennkammer weist die Einrichtung zur Zuführung der Abgase eine Düse auf, durch die die Abgase vor dem Eintritt in die Brennkammer hindurchströmen. To further improve the control and adjustment of the exhaust gas jet or exhaust gas flow into the combustion chamber has the device for supplying the exhaust gases a nozzle through which the exhaust gases flow before entering the combustion chamber.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Gebläse ein Saugzuggebläse. Hierdurch erfolgt die Verbrennung in der Brennerkammer unter Überdruck und wird der für die Abführung der Abgase in dem Sessel notwendige Unterdruck erzeugt. According to a further embodiment of the invention, the fan is a Induced draft fan. As a result, the combustion takes place in the burner chamber under overpressure and becomes the one necessary for the discharge of the exhaust gases in the armchair Negative pressure generated.

Zur Erzielung einer ausreichend langen Verweilzeit in der Brennkamnler und eines optimalen Verglühens bzw. Weiterglühens von in der Brennkammer relativ schnell absinkenden schwereren Partikeln der Abgase und damit zur weiteren Verbesserung der Nachverbrennung sind in der Brennkammer unterhalb des Brenners zur Horizontalen und/oder Vertikalen geneigte Umlenk- und Auffangeinrichtungen für die Abgase angeordnet, auf denen sich die Partikel absetzen. To achieve a sufficiently long dwell time in the kiln and an optimal glowing up or continued glowing in the combustion chamber relative rapidly sinking heavier particles of the exhaust gases and thus for further improvement the afterburning are in the combustion chamber below the burner to the horizontal and / or vertical inclined deflection and collection devices for the exhaust gases arranged, on which the particles settle.

Zweckmäßig sind diese Umlenkeinrichtungen an der Brennkammerwand befestigte Platten aus Schamottmaterial. These deflection devices are expedient on the combustion chamber wall fixed panels of fireclay material.

Zur Vermeidung von unerwünschten Wärmeabstrahlungen ist die Brennkammer isoliert. The combustion chamber is to avoid unwanted heat radiation isolated.

Zur Ausnutzung der zusätzlich durch die Nachverbrennung gewonnenen Wärmeenergie ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Brennkammer eine Heizfläche nachgeschaltet. To utilize the additionally gained by the afterburning According to a development of the invention, thermal energy is a heating surface of the combustion chamber downstream.

Zur Sicherung einer einwandfreien Verbrennung der noch in den Abgasen vorhandenen brennbaren Bestandteile ist eine erhöhte Luftzufuhr des Brenners vorgesehen oder wird dem Abgas Frischluft vor oder bei dem Einströmen in die Brennkammer zugemischt. To ensure proper combustion of what is still in the exhaust gases Existing combustible components, an increased air supply to the burner is provided or fresh air is added to the exhaust gas before or when it flows into the combustion chamber.

Bei automatischer Beschickung der Brennkammer ergibt sich in der Regel ein erhöhter.Staubauswurf. Um dies zu vermeiden, sind gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zur Steuerung des Brenners Rauchgasthermostate vorgesehen, mit denen somit eine Zwangssteuerung des Brenners durchgeführt wird. With automatic loading of the combustion chamber, the result is Usually an increased dust emission. In order to avoid this, according to a further training the invention for controlling the burner flue gas thermostats provided with which thus a forced control of the burner is carried out.

Zweckmäßige Anordnungen des Brenners und der Zuführungseinrichtung für die Abgase an der Brennkammer zur Erzielung optimaler Nachverbrennungsergebnisse sind in den Unteransprüchen 17 bis 19 gekennzeichnet. Appropriate arrangements of the burner and the feed device for the exhaust gases at the combustion chamber to achieve optimal post-combustion results are characterized in the dependent claims 17 to 19.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert werden. The invention will now be based on the accompanying drawing, in the embodiments are shown, are explained in more detail.

Es sind Fig. 1 ein Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung mit gestrichelt eingezeichneter alternativer AnordnungsmöglicEkeit für den Brenner, Fig. 2 ein Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung nach Fig. 1 mit nachgeschalteter Heizfläche und Fig.3-5 besondere Ausführungsformen des Brennerstrahlrohres zur parallelen Zufuhr der Abgase mit dem Brennstoffstrahl des Brenners. 1 shows a section through an embodiment of the invention Facility with an alternative arrangement option for the burner, Fig. 2 is a section through an embodiment of the invention Device according to Fig. 1 with a downstream heating surface and Fig. 3-5 special embodiments of the burner jet pipe for the parallel supply of the exhaust gases with the fuel jet of the burner.

Die Fig. 1 zeigt eine Nachverbrennungsanlage 2 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer ausgekleideten und isolierten Brennkammer 4. In die Brennkammer münden in Öffnungen 6 und 8 ein Brenner lo und eine Leitung 12 eines Gebläses 14 zur Zuführung von Abgasen in einen Strahlbereich 16 des Brenners. Die Öffnungen liegen einander gegenüber, so daß sich der Abgasstrom und der Brennerstrahl im Gegenstromverfahren durchmischen. Das Gebläse kann beispielsweise ein Saugzuggebläse sein, das die Abgase aus der eigentlichen Verbrennungsanlage absaugt und in die Nachverbrennungsanlage einbläst. 1 shows an afterburning system 2 according to the present invention Invention with a lined and insulated combustion chamber 4. In the combustion chamber A burner lo and a line 12 of a fan 14 open into openings 6 and 8 for feeding exhaust gases into a jet area 16 of the burner. The openings are opposite one another, so that the exhaust gas flow and the burner jet are countercurrent mix. The fan can, for example, be an induced draft fan that removes the exhaust gases extracted from the actual incineration plant and into the post-incineration plant blows in.

Unterhalb des Brenners lo weist die Brennkammer 4 Umlenkplatten 18 zur Erhöhung der Verweilzeit der Abgase in der Brennkammer auf. Die nachzuverbrennenden Abgase gelangen über das Gebläse 14 in die Brennkammer 4, wie durch die strichpunktierten Pfeile 20 in der Fig. 1 angedeutet ist. Der Abgasstrom wird so eingeblasen, daß er in etwa in den Bereich des Strahles 16 des Brenners mit der höchsten Temperatur gelangt, was noch erleichtert und verhessert werden kann durch Verwendung einer Düse (nicht gezeigt) in der öffnung 8. The combustion chamber 4 has deflection plates 18 below the burner lo to increase the residence time of the exhaust gases in the combustion chamber. The afterburning Exhaust gases get through the fan 14 in the combustion chamber 4, such as is indicated by the dash-dotted arrows 20 in FIG. The exhaust gas flow is injected so that it is approximately in the area of the beam 16 of the burner reaches the highest temperature, which can be made easier and improved can by using a nozzle (not shown) in the opening 8.

Sollen sich Abgas strom und Brennerstrahl senkrecht schneiden oder unter einem anderen Winkel, so bietet sich die gestrichelt eingezeichnete Anordnung lo' des Brenners lo gemäß Fig. 1 an. Should the exhaust gas flow and the burner jet intersect vertically or at a different angle, the arrangement shown in dashed lines is available lo 'of the burner lo according to FIG.

Die Fig. 2 zeigt eine Nachverbrennungsanlage 30 mit einer nachgeschalteten Heizflächenanordnung 32. Die Nachverbrennungsanlage 30 weist eine Brennkammer 34 auf, die mit einer Auskleidung 36 beispielsweise aus Schamottmaterial und einer Isolierschicht 38 versehen ist. In die Brennkammer 34 mündet ein Anschluß 40 für die Abgase, die den mit Hilfe der Pfeile 42 angedeuteten Weg nach Passieren eines nicht dargestellten Brennerstrahles durch die Brennkammer nehmen, mehrfach umgelenkt mit Hilfe von Umlenkplatten 44, die vorzugsweise aus Schamottmaterial bestehen. Fig. 2 shows an afterburning system 30 with a downstream Heating surface arrangement 32. The post-combustion system 30 has a combustion chamber 34 on, with a lining 36 made of fireclay material, for example, and a Insulating layer 38 is provided. In the combustion chamber 34 opens a connection 40 for the exhaust gases following the path indicated by the arrows 42 after passing a Take burner jet, not shown, through the combustion chamber, deflected several times with the help of baffle plates 44, which are preferably made of fireclay material.

Im unteren Teil der Brennkammer ist eine Auslaßöffnung 46 vorgesehen, durch die die Abgase hindurchtreten und an Heizflächen 48 der nachgeschalteten Heizflächenanordnung 32 vorbeigeführt werden zur Ausnutzung der durch die Nachverbrennung gewonnenen Wärmeenergie vor der endgültigen Ableitung der Abgase. An outlet opening 46 is provided in the lower part of the combustion chamber, through which the exhaust gases pass and on heating surfaces 48 of the downstream heating surface arrangement 32 are led past to utilize the amounts obtained from the afterburning Thermal energy before the final discharge of the exhaust gases.

In der nachgeschalteten Heizflächenanordnung werden die Abgase soweit entspannt, daß nichtbrennbare, feste Teilchen sich abscheiden aufgrund des sogenannten Absetzeffektes infolge der langsamen Durchströmung der Heizflächenanordnung. Durch diese nact,geschaltete Heizfläche wird die Wärmeenergie des Brenners sowie der nachverbrannten Abgase wieder restlos ausgenutzt, so daß praktisch keine Wärmeenergie ungenutzt nach außen entweichen kann. Die Abgastemperaturen hinter der Nachverbrennung betragen etwa 200 bis 3000C. Die Nachverbrennungsanlage kann beispielsweise wasserseitig mit einem Heizkessel verbunden werden, um so die genutzte Wärmeenergie dem Heizungskreislauf zuzuführen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Warmlufterhitzer oder eine ähnliche Einrichtung an die Nachverbrennung direkt anzuschließen.In the downstream heating surface arrangement, the exhaust gases are so far relaxes that non-combustible, solid particles are deposited because of the so-called settling effect as a result of the slow flow through the heating surface arrangement. Through this nact, switched heating surface, the heat energy of the burner as well the afterburned exhaust gases are completely used again, so that practically no heat energy can escape to the outside unused. The exhaust gas temperatures behind the afterburning are about 200 to 3000C. The afterburning system can, for example, be on the water side can be connected to a boiler so that the used heat energy is transferred to the heating circuit to feed. Another option is to use a warm air heater or to connect a similar device directly to the post-combustion.

Alternativ zu den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2 können die Abgase auch parallel mit dem Brennstoff des Brenners der Brennkammer zugeführt werden. Spezielle Ausführungsformen von Brennerrohren 50, 52, 54, die eine solche parallele Zufuhr gestatten, sind schematisch in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Alternatively to the embodiments according to FIGS. 1 and 2 can the exhaust gases are also fed to the combustion chamber in parallel with the fuel of the burner will. Specific embodiments of burner tubes 50, 52, 54 that include such Allow parallel feed are shown schematically in Figs.

Das in der Fig. 3 dargestellte Brennerrohr 50 weist einen mittleren Kanal 56 zur Zufuhr von Brennstoff bzw. eines Brennstoffluftgemisches und einen diesen Kanal umgebenden Ringkanal 58 für die Zufuhr der Abgase auf. Der Ringkanal kann auch aus mehreren umfangsmäßig verteilten voneinander getrennten Kanälen bestehen. The burner tube 50 shown in FIG. 3 has a central one Channel 56 for the supply of fuel or a fuel-air mixture and a this channel surrounding annular channel 58 for the supply of the exhaust gases. The ring canal can also consist of several circumferentially distributed separate channels.

Die Fig. 4 zeigt die gleiche Anordnung wie die Fig. 3, nur ist hier der mittlere Kanal 60 für die Abgase und der Ringkanal 62 für das Brennstoff-Luftgemisch vorgesehen. FIG. 4 shows the same arrangement as FIG. 3, only here is the middle channel 60 for the exhaust gases and the ring channel 62 for the fuel-air mixture intended.

In der Fig. 5 ist die Möglichkeit der Zufuhr einer Brennstoff-Luft-Abgasmischung schematisch dargestellt. 5 shows the possibility of supplying a fuel-air-exhaust gas mixture shown schematically.

Bei allen Ausführungsformen ist es zweckmäßig, zusätzlich Frischluft zuzuführen, um eine optimale Nachverbrennung der Abgase zu erzielen. In all embodiments, it is advisable to additionally have fresh air feed in order to achieve optimal afterburning of the exhaust gases.

Die hinter der Nachverbrennung gemessenen Staubkonzentrationen sind äußerst gering und liegen auch bei ungünstigen Betriebsverhältnissen immer unter 300 mg/cbm, bezogen auf einen C02-Gehalt von 12%. The dust concentrations measured after the afterburning are extremely low and are always below, even under unfavorable operating conditions 300 mg / cbm, based on a CO2 content of 12%.

Die erfindungsgemäße Nachverbrennungsanlage ist besonders vorteilhaft bei Holz-Späneverbrennungsanlagen verwendbar. Leerseite The afterburning system according to the invention is particularly advantageous Can be used in wood chip incinerators. Blank page

Claims

Claims afterburning plant, characterized by a device (e.g. 14, 12, 8) for feeding exhaust gases into the jet area (e.g. 16) of an in opening into a combustion chamber (4; 34) which can extend vertically or horizontally Burner (lo).

2. Plant according to claim 1, characterized in that the device is designed and arranged so that the exhaust gas flow is countercurrent to the burner flow is fed.

3. Plant according to claim 1, characterized in that the device is designed and arranged so that the exhaust gas flow after the jet of the burner Entry into the combustion chamber cuts.

4. Plant according to claim 3, characterized in that the exhaust gas flow cuts the jet of the burner immediately after entering the combustion chamber.

5. Plant according to claim 1, characterized in that the exhaust gas flow is guided into the combustion chamber parallel to the burner jet.

6. Plant according to claim 1, characterized in that the exhaust gas stream is mixed with the fuel of the burner before it enters the combustion chamber.

7. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that that the exhaust gas flow is fed to the jet area of the burner with the highest temperature will.

8. Plant according to claim 1, characterized in that the device a fan (14) for blowing the exhaust gases into the combustion chamber (4).

9. Plant according to claim 1, characterized in that the device comprises a nozzle through which the exhaust gases flow prior to entering the combustion chamber.

lo. Plant according to claim 8, characterized in that the fan is an induced draft fan.

11. Plant according to claim 1, characterized in that in the combustion chamber (4; 34) below the burner to the horizontal and / or vertical inclined deflection devices (18; 44) are arranged for the exhaust gases.

12. Plant according to claim 11, characterized in that the deflection devices are panels made of fireclay material attached to the combustion chamber wall.

13. Plant according to claim 1, characterized in that the fireclay and combustion chamber Y is insulated

14. Plant according to claim 1, characterized in that that the combustion chamber (34) is followed by a heating surface arrangement (32).

15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that fresh air is added to the exhaust gas or an increased air supply to the burner is provided.

16. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that that flue gas thermostats are provided to control the burner.

17. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that that the burner (lo) laterally into the combustion chamber (4) and the device (14, 12) for supplying the exhaust gases opens into the combustion chamber opposite the burner (lo).

18. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that that the burner (lo) is perpendicular or at a different angle to the direction of the exhaust gas supply the device for supplying the exhaust gases opens into the combustion chamber, so that the Cut the burner jet and the exhaust gas flow vertically or at a different angle.

19. Plant according to claim 18, characterized in that the burner opens into the combustion chamber from above and the device for supplying the exhaust gases opens into the combustion chamber perpendicularly or at a different angle to the burner jet.