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Verfahren und Einrichtung zum Verdampfen von Flüssigkeiten durch Tauchverbrennung
Es ist bekannt, flüssige Medien der verschiedensten Art durch direkte Einführung heisser Verbrennungsgase unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche mittels sogenannter Tauch-oder Unterwasserbrenner zu erhitzen bzw. zu verdampfen. Vorwiegend werden dabei brennbare Gase mit Luft gemischt und in einer Verbrennungskammer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels zur Entzündung und Verbrennung gebracht. Die dabei entstehenden heissen Feuergase von hoher Temperatur treten mit Überdruck aus der Mündung des Verbrennungsraumes aus und steigen in Form einer ausserordentlich grossen
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ein.
Eine Unterschreitung dieser Siedetemperaturgrenze, wie sie für die Einengung vieler temperaturempfindlicher Medien notwendig erscheint, konnte bisher mittels Tauchverbrennung auf wirtschaftliche Art nicht erreicht werden. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Erhöhung des Heizwertes des der Verbrennung zugeleiteten Gases überhaupt keine nachweisliche Herabsetzung der Siedepunkttemperatur ergibt. Die sogenannte Überdruckverdampfung ist aber mit Rücksicht auf die erheblichen Kosten für die Verdichtung von Gas und Luft wirtschaftlich nicht tragbar ; ebenso scheidet hier eine Verdampfung unter Vakuum aus, da der Sauger die beträchtlichen Abgasmengen aus dem Verdampfungsraum entfernen muss, wodurch gleichfalls die Betriebskosten rasch anwachsen.
Es wurde nun gefunden, dass durch entsprechende Nutzanwendung des Daltonschen Prinzipes der Partialdrücke eine weitgehende Erniedrigung der Verdampfungstemperatur bei der Tauchverbrennung erzielt werden kann. Nach diesem Gesetz sinkt der Teildruck des Wasserdampfes, der die Verdampfungstemperatur bestimmt, durch Erhöhung des Gasanteiles im Gas-Dampfgemisch. Wollte man aber diese Erhöhung des Gasanteiles durch Erhöhung des Luftüberschusses bei der Verbrennung erzielen, so wird hier rasch ein Ende erreicht, indem die untere Zündgrenze und die Zündgeschwindigkeit des Gases die Zumischung grösserer Luftmengen verbieten. Dies zeigt sich besonders bei Gasen geringen Heizwertes. Die Verbrennung wird unregelmässig und es kommt zu Verpuffungen im Verbrennungsraum, die bis zum Abreissen der Flamme führen.
Um dies zu vermeiden, wird gemäss der Erfindung den in die zu ver- dampfende Flüssigkeit überströmenden Feuer- gasen erst an einer den Verbrennungsprozess nicht mehr beeinflussenden Stelle ihres Überströmweges, zweckmässig knapp vor der Einführung in die zu verdampfende Flüssigkeit, Zusatzluft oder Zusatz- gas zugemischt. Durch entsprechende Bemessung der Menge der so zugeführten Zusatzluft oder des Zusatzgases können Siedetemperaturen bis unter 60 0 C mit einem termischen Wirkungs- grad von über 80% erreicht werden. Um die für die Verdampfung einer Flüssigkeit festgelegte
Temperatur zwangsläufig aufrecht zu erhalten, empfiehlt sich die selbsttätige Regelung des zugemischten Gases der Menge nach in Ab- hängigkeit von der Temperatur der zu ver- dampfenden Flüssigkeit.
Diese Regelung lässt sich auf einfache Weise durch einen Temperaturfühler erreichen, der ein in der Zuführungsleitung für die Zusatzluft bzw. das Zusatzgas eingebautes Absperrorgan verstellt.
Ein Hauptvorzug des erfindungsgemässen Verfahrens besteht auch darin, dass die Einrichtung, welche zu seiner Durchführung eine überaus einfache Bauart aufweisen kann, sehr betriebssicher und mit geringen Betriebskosten arbeitet und sich auch durch geringe Anschaffungskosten auszeichnet, die jedenfalls nur einen Bruchteil der Anlagekosten für Vakuumverdampfungsanlagen betragen. Gemäss der Erfindung besteht die Einrichtung aus einem Tauchbrenner, in dessen unten offenen Verbrennungsraum ausserhalb der Verbrennungszone ein oder mehrere Kanäle einmünden, die mit einer Druckluft oder Druckgas liefernden Vorrichtung verbunden sind. Zweckmässig erfolgt diese Verbindung über einen Ringraum, der das Gehäuse der Verbrennungskammer mantelartig umgibt.
Wird Druckluft zugemischt, so ist es ferner vorteilhaft, die Zu- mischkanäle bzw. den Ringraum an die die Verbrennungsluft für den Tauchbrenner liefernde Leitung anzuschliessen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des. Verfahrens in Schema dargestellt.
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1 ist eine die Verbrennungsluft unter Druck dem Tauchbrenner zuführende Leitung und 2 ist eine Leitung, durch die das Heizgas unter gleichem Druck dem Tauchbrenner zugeleitet wird. 3 ist die Verbrennungskammer des Tauchbrenners und 5 ein Ringraum, der das Gehäuse des Tauchbrenners mantelartig umgibt. Vom Ringraum 5 führen Kanäle 6 in den unteren, zweckmässig eingeschnürten Teil des Verbrennungsraumes, welcher Teil aber bereits ausserhalb der Verbrennungszone liegt.
Der Ringraum 5 ist durch eine Leitung 4 an die Druckleitung eines Gebläses 9 angeschlossen, das auch die Leitung 1 mit Druckluft versorgt.
In den Leitungen 1 und 4 sind Kegelventile angeordnet. 8 ist die zu verdampfende Flüssigkeit, in welche der Tauchbrenner eintaucht.
Das durch die Leitung 2 mit Druck zugeführte Heizgas wird in bekannter Weise mit der durch die Leitung 1 zugeführten Luft gemischt und gelangt im Verbrennungsraum 3 zur Verbrennung. Die nach unten abströmenden Feuergase mischen sich mit der durch die Kanäle 6 zugeführten Zusatzluft, treten mit dieser bei 7 in die zu verdampfende Flüssigkeit 8 aus und steigen in Form vieler kleiner Bläschen zur Flüssigkeitsoberfläche hoch.
Durch Einstellung der zugeführten Menge an Zusatzluft, was durch das in der Leitung 4 eingebaute Regelventil leicht erreichbar ist, können verschiedene Erniedrigungen der Siedetemperatur von Flüssigkeiten, angepasst an deren Temperaturempfindlichkeit, erreicht werden, u. zw. Erniedrigungen, die bis unter 60 C reichen.
Das erwähnte Regelventil oder ein anderes in der Leitung 4 eingebautes Regelorgan kann auch mit einem von der Flüssigkeit 8 beeinflussten Temperaturfühler steuernd in Verbindung stehen, um die Menge an zugemischter Zusatzluft in Abhängigkeit von der Flüssigkeitstemperatur zu bringen, um die für eine Flüssigkeit günstigste Siedetemperatur automatisch aufrecht zu erhalten.
Bei der Zumischung von Abgasen an Stelle von Luft muss sinngemäss ein weiteres Gebläse zum Verdichten der Abgase sowie ein Kühler zum Befreien der Verbrennungsgase vom Wasser vorgesehen sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Verdampfen von Flüssigkeiten durch direkte Einführung der Feuergase eines Verbrennungsprozesses in die Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass den Feuergasen an einer den Verbrennungsprozess nicht mehr beeinflussenden Stelle ihres Überströmweges, zweckmässig knapp vor der Einführung in die zu verdampfende Flüssigkeit, Luft oder Gas zugemischt wird.