Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen wasserhaltiger Abfallflüssigkeiten und einen Zusatzbrenner an Verbrennungsanlage zur Durchführung des Verfahrens.
Es wurde bereits verschiedentlich vorgeschlagen, in Verbrennungsanlagen Abfallflüssigkeiten von Industriebetrieben, z.B. von solchen der Farbstoff- und Lackindustrie, der Kunstfaserindustrie oder von Druckereibetrieben, zu verbrennen. Es ist bekannt, die Abfallflüssigkeit axial ins Zentrum einer von zerstäubtem Heizöl gespeisten Flamme zu leiten, wobei ein Brenner, bestehend aus drei koaxialen Rohren, verwendet wird, von welchen das innerste Rohr für die Abfallflüssigkeit dient, das mittlere Rohr für das Heizöl und das äusserste Rohr für einen Gasstrom, mittels welchem das Heizöl zerstäubt und in den Feuerraum getragen wird. Die Abfallflüssigkeit kann auch mittels eines Zusatzbrenners in den Verbrennungsraum bzw. direkt in die Flamme des mit Heizöl betriebenen Hauptbrenners der Verbrennungsanlage eingeleitet werden.
Ein bekannter Zusatzbrenner hiefür weist einen zentralen Kanal mit einer Düse für die Zuführung der Abfallflüssigkeit auf sowie einen zweiten, den zentralen Kanal umgebenden Kanal für die Zuführung eines Mediums zum Zerstäuben der aus der Düse austretenden Abfallflüssigkeit ausserhalb des Brenners.
Ein besonderes Problem bildet dabei der Umstand, dass solche Abfallflüssigkeiten in der Regel wässrige Medien mit rasch wechselnden Heizwerten und Viskositäten sind, die teilweise mit Feststoffen durchsetzt sein können. Die Viskositätsunterschiede können zwischen 1 und 1500 Centistokes betragen. Eine optimale Verbrennung flüssiger Medien lässt sich im Prinzip durch Zerstäubung des Flüssigkeitsstrahles mittels Hochdruckpumpen durch sehr kleine Düsen erreichen.
Diese Methode ist jedoch für Abfallflüssigkeiten nicht praktikabel, weil Hochdruckpumpen für feine Düsen sehr saubere Medien voraussetzen. Ferner sind Brenner bekannt, bei welchen gas- oder dampfförmige Zerstäubungsmedien verwendet werden. Die nach diesem Prinzip arbeitenden Brenner bedingen jedoch ebenfalls die Anwendung von feinen Düsen und relativ hohen Drücken. Bei allen bekannten Brennern ist das Einhalten einer konstanten niedrigen Viskosität der Abfallflüssigkeit durch Aufheizen desselben oder mittels spezieller Viskositätsregler eine weitere Bedingung, was naturgemäss relativ aufwendig ist.
Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Brenner zu vermeiden und ein Verfahren und einen Zusatzbrenner zu schaffen, womit eine optimale Verbrennung von Abfallflüssigkeiten sowie bei rasch wechselnden Viskositätsunterschieden der Abfallflüssigkeiten eine gleichmässige Zerstäubung der letzteren gewährleistet ist.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Verbrennung von wasserhaltigen Abfallflüssigkeiten, bei welchem man den Strahl der Abfallflüssigkeit mittels eines unter Druck zugeführten gasförmigen Mediums zerstäubt und in eine von zerstäubtem Heizöl gespeiste Flamme leitet, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Zerstäubermedium mit dem Strahl der Abfallflüssigkeit innerhalb des Brenners zusammengebracht wird und diesen umhüllt, wobei der Flüssigkeitsstrahl vom Zerstäubermedium innerhalb einer Düse von der Oberfläche her in kleinste Tröpfchen aufgelöst wird.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird die wesentliche Bedingung für eine perfekte Zerstäubung der zu verbrennenden Abfallflüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität erfüllt.
Beim bekannten Zusatzbrenner, wo das Zerstäubermedium erst ausserhalb des Brenners mit dem Flüssigkeitsstrahl zusammengebracht wird, ist diese Bedingung dagegen nicht erfüllt.
Der Zusatzbrenner zur Durchführung des Verfahrens enthält einen zentralen Kanal mit einer Düse für die Zuführung der zu verbrennenden Abfallflüssigkeit sowie einen zweiten, den zentralen Kanal umgebenden Kanal für die Zuführung des Zerstäubermediums und zeichnet sich dadurch aus, dass der Kanal für die Zuführung des Zerstäubermediums in einem düsenförmigen Endteil ausläuft, dessen engste Stelle sich im Bereiche der Austrittsdüse der zu verbrennenden Abfallflüssigkeit aus dem zentralen Kanal befindet. Der Durchmesser der engsten Stelle des düsenförmigen Endteiles kann mindestens gleich gross sein wie der Durchmesser der Öffnung der Austrittsdüse für die Abfallflüssigkeit.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Zusatzbrenners ist nachfolgend anhand der Figur der Zeichnung näher erläutert, welche den Zusatzbrenner teilweise in Seitenansicht und teilweise im Mittellängsschnitt zeigt.
Der Zusatzbrenner wird zusammen mit einem mit Heizöl betriebenen Hauptbrenner bekannter Art verwendet.
Der Zusatzbrenner besteht aus dem zylindrischen Innenkörper 1 mit einer axialen Bohrung 2, einem in diese mündenden Stutzen 3 für die Zuführung der zu verbrennenden wasserhaltigen Abfallflüssigkeit und einer Düse 4 für den Austritt der Abfallflüssigkeit. Die Abfallflüssigkeit wird in die Flamme des in der Zeichnung nicht dargestellten Hauptbrenners zerstäubt.
In der Bohrung 2 ist der Putzstock 5 axial verschiebbar angeordnet, welcher mittels eines für die Flüssigkeit durchlässigen Zentrierringes 6 geführt wird. Am flüssigkeitszufuhrseitigen Ende der Bohrung 2 ist eine den Putzstock 5 umgebende Flüssigkeitsdichtung 7 angebracht. Der Anschlagring 8 am Putzstock 5 bestimmt dessen Endlage beim Einschieben in die Bohrung 2. Auf den Innenkörper 1 ist ein mit diesem koaxia ler rohrförmiger Aussenkörper 9 mittels des Gewindes 10 aufgeschraubt. Zwischen dem Aussenkörper 9 und dem Innenkörper 1 besteht ein den letzteren umgebender Hohlraum 11, in welchen der Stutzen 12 für die Zuführung unter Druck des Zerstäubermediums mündet. Der Aussenkörper 9 stützt sich auf einem für das Zerstäubermedium durchlässigen ringförmigen Zentriersteg 13 ab.
Der Hohlraum 11 läuft in einen düsenförmigen Endteil 14 des Aussenkörpers 9 aus, dessen engste Stelle sich im Bereich der Öffnung der Düse 4 befindet und der sich gegen die Austrittsöffnung konisch erweitert. Die engste Stelle des düsenförmigen Endteiles 14 hat bei einem ausgeführten Brenner einen Durchmesser von 6 mm, während der Durchmesser der Öffnung der Düse 4 ca. 5 mm beträgt.
Durch diese Ausbildung des erfindungsgemässen Zusatzbrenners wird erreicht, dass das Zerstäubermedium den aus der Düse 4 austretenden Strahl der Abfallflüssigkeit umhüllt und ihn im Bereich der Verengung des düsenförmigen Endteiles 14 kontrahiert, wodurch er beschleunigt wird. Der beschleunigte Strahl wird anschliessend im konisch erweiterten Endteil 14 verzögert. Dünnflüssige Abfallflüssigkeiten lassen sich dabei leicht beschleunigen, während hochviskose Abfallflüssigkeiten dem Angriff des Zerstäubermediums beträchtlichen Widerstand bieten und dabei eine stärkere Einschnürung erfahren. Es ist deshalb zweckmässig, entsprechend einem Viskositäts-Mittelwert des Strahles der Abfallflüssigkeit dessen Beschleunigung durch eine geeignete Druckeinstellung des Zerstäubermediums zu bestimmen.
Das Zerstäubermedium kann gas- oder dampfförmig sein und dessen Druck kann durch nicht dargestellte Mittel ausserhalb des Brenners eingestellt werden.
Es ist auch möglich, den erfindungsgemässen Zusatzbrenner mit einem Aussenkörper 9 mit auswechselbarem Endteil 14 zu versehen, der mittels des punktiert dargestellten Gewindes 15 an- und abschraubbar ist. Auf diese Weise kann je nach Viskosität oder Durchsatzmenge der zu verbrennenden Abfallflüssigkeit ein Aussenkörper-Endteil 14 mit entsprechender Düsenform verwendet werden.
In gewissen Fällen kann es vorteilhaft sein, dem Zerstäubermedium einen Drall zu erteilen und zu diesem Zwecke den ringförmigen Steg 13 mit einer schraubenlinienförmigen Nut zu versehen.
The invention relates to a method for incinerating water-containing waste liquids and an additional burner on an incineration plant for carrying out the method.
It has already been proposed on various occasions to use waste liquids from industrial plants, e.g. from those in the dye and lacquer industry, the synthetic fiber industry or from printing companies. It is known to guide the waste liquid axially into the center of a flame fed by atomized fuel oil, using a burner consisting of three coaxial tubes, of which the innermost tube is used for the waste liquid, the middle tube for the fuel oil and the outer one Tube for a gas flow by means of which the heating oil is atomized and carried into the furnace. The waste liquid can also be introduced into the combustion chamber or directly into the flame of the main burner of the incineration plant operated with heating oil by means of an additional burner.
A known auxiliary burner for this purpose has a central channel with a nozzle for the supply of the waste liquid and a second channel surrounding the central channel for the supply of a medium for atomizing the waste liquid emerging from the nozzle outside the burner.
A particular problem is the fact that such waste liquids are usually aqueous media with rapidly changing calorific values and viscosities, some of which can be permeated with solids. The viscosity differences can be between 1 and 1500 centistokes. In principle, optimal combustion of liquid media can be achieved by atomizing the liquid jet using high-pressure pumps through very small nozzles.
However, this method is not practical for waste liquids because high-pressure pumps for fine nozzles require very clean media. Furthermore, burners are known in which gaseous or vaporous atomizing media are used. However, the burners that work according to this principle also require the use of fine nozzles and relatively high pressures. In all known burners, maintaining a constant low viscosity of the waste liquid by heating it or by means of special viscosity regulators is a further condition, which is naturally relatively complex.
The aim of the invention is to avoid the disadvantages of the known burners and to create a method and an additional burner, with which an optimal combustion of waste liquids and, with rapidly changing viscosity differences of the waste liquids, a uniform atomization of the latter is ensured.
The subject of the invention is therefore a method for incinerating water-containing waste liquids, in which the jet of waste liquid is atomized by means of a gaseous medium supplied under pressure and fed into a flame fed by atomized heating oil, which is characterized in that the atomizing medium with the jet of Waste liquid is brought together inside the burner and envelops it, the liquid jet from the atomizing medium inside a nozzle being dissolved from the surface into tiny droplets.
With the method according to the invention, the essential condition for perfect atomization of the waste liquids of different viscosity to be incinerated is fulfilled.
In the known auxiliary burner, where the atomizing medium is only brought together with the liquid jet outside the burner, this condition is not met.
The additional burner for carrying out the method contains a central channel with a nozzle for the supply of the waste liquid to be burned and a second channel surrounding the central channel for the supply of the atomizer medium and is characterized in that the channel for the supply of the atomizer medium in one nozzle-shaped end part runs out, the narrowest point is in the area of the outlet nozzle of the waste liquid to be burned from the central channel. The diameter of the narrowest point of the nozzle-shaped end part can be at least as large as the diameter of the opening of the outlet nozzle for the waste liquid.
An embodiment of the additional burner according to the invention is explained in more detail below with reference to the figure of the drawing, which shows the additional burner partly in side view and partly in central longitudinal section.
The auxiliary burner is used together with a main burner of known type operated with heating oil.
The additional burner consists of the cylindrical inner body 1 with an axial bore 2, a nozzle 3 opening into this for the supply of the water-containing waste liquid to be burned and a nozzle 4 for the exit of the waste liquid. The waste liquid is atomized into the flame of the main burner, not shown in the drawing.
In the bore 2, the cleaning rod 5 is axially displaceable and is guided by means of a centering ring 6 permeable to the liquid. At the end of the bore 2 on the liquid supply side, a liquid seal 7 surrounding the cleaning rod 5 is attached. The stop ring 8 on the cleaning rod 5 determines its end position when it is pushed into the bore 2. A tubular outer body 9, which is koaxia ler with this, is screwed onto the inner body 1 by means of the thread 10. Between the outer body 9 and the inner body 1 there is a cavity 11 surrounding the latter, into which the nozzle 12 for the supply of the atomizing medium under pressure opens. The outer body 9 is supported on an annular centering web 13 which is permeable to the atomizing medium.
The cavity 11 ends in a nozzle-shaped end part 14 of the outer body 9, the narrowest point of which is located in the area of the opening of the nozzle 4 and which widens conically towards the outlet opening. The narrowest point of the nozzle-shaped end part 14 has a diameter of 6 mm in an executed burner, while the diameter of the opening of the nozzle 4 is approximately 5 mm.
This design of the additional burner according to the invention ensures that the atomizing medium envelops the jet of waste liquid emerging from the nozzle 4 and contracts it in the area of the narrowing of the nozzle-shaped end part 14, whereby it is accelerated. The accelerated beam is then decelerated in the conically widened end part 14. Thin liquid waste liquids can be easily accelerated, while highly viscous waste liquids offer considerable resistance to attack by the atomizer medium and experience greater constriction. It is therefore advisable to determine the acceleration of the jet of waste liquid according to an average viscosity value by means of a suitable pressure setting of the atomizer medium.
The atomizing medium can be gaseous or vaporous and its pressure can be adjusted by means not shown outside the burner.
It is also possible to provide the additional burner according to the invention with an outer body 9 with a replaceable end part 14 which can be screwed on and off by means of the thread 15 shown in dotted lines. In this way, depending on the viscosity or throughput of the waste liquid to be incinerated, an outer body end part 14 with a corresponding nozzle shape can be used.
In certain cases it can be advantageous to give the atomizing medium a twist and, for this purpose, to provide the annular web 13 with a helical groove.