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PATENTANSPRÜCHE
1. Zusatzbrenner an einer Anlage zum Verbrennen von Abfallflüssigkeiten oder wässrigen Pasten, mit einem zentralen Kanal (2) für die Zuführung der zu verbrennenden Abfallflüssigkeit oder Paste sowie einem zweiten, den zentralen Kanal umgebenden Kanal (11) für die Zuführung eines Zerstäubermediums, wobei beide Kanäle in ein auswechselbares Endteil (14) mit einerAustrittsdüse (4) münden, dadurch gekennzeichnet, dass am flüssigkeitsaustrittseitigen Ende des zentralen Kanals (2) eine der Abfallflüssigkeiten bzw. Paste einen Drall erteilende Scheibe (16) und im äusseren Kanal (11) ein dem Zerstäubermedium einen Drall erteilendes Element (18) mit einer düsenartigen Öffnung (20) für den Austritt der Abfallflüssigkeit bzw. Paste aus dem zentralen Kanal (2) vorhanden sind.
2. Zusatzbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Zerstäubermedium den Drall erteilende Element (18) die Form eines Kegelstumpfs hat und an seiner Mantelfläche mit tangentialen Nuten (19) versehen ist.
3. Zusatzbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelstumpf (18) Teil eines auswechselbaren, hohlen Rotationskörpers (17) ist, welcher mit einem rohrförmigen, den zentralen Kanal (2) umschliessenden Teil (la) verbunden ist.
4. Zusatzbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem hohlen Rotationskörper (17) und dem rohrförmigen Teil (la) eine Flüssigkeitsdichtung (13) vorhanden ist.
5. Zusatzbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Austrittsdüse (4) mindestens gleich gross ist wie der Durchmesser der düsenartigen Öffnung (20) des dem Zerstäubermedium den Drall erteilenden Elementes (18).
6. Zusatzbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsdüse (4) des Endteils (14) zusätzlich mit einem sich erweiternden Austriftsabschnitt (21) versehen ist.
7. Zusatzbrennernach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem zentralen Kanal (2) verschiebbarer Stock (5) zum Ausstossen des hohlen Rotationskörpers (17) vorhanden ist.
Die Erfindung betrifft einen Zusatzbrenner an einer Anlage zum Verbrennen von Abfallflüssigkeiten oder wässrigen Pasten.
Es wurde bereits verschiedentlich vorgeschlagen, in Verbrennungsanlagen Abfallflüssigkeiten von Industriebetrieben, z. B.
von solchen der Farbstoff- und Lackindustrie, der Kunstfaserindustrie oder von Druckbetrieben, zu verbrennen. Es ist bekannt, die Abfallflüssigkeit axial ins Zentrum einer von zerstäubtem Heizöl gespeisten Flamme zu leiten, wobei ein Brenner, bestehend aus dreikoaxialen Rohren, verwendet wird, von welchen das innerste Rohr für die Abfallflüssigkeit dient, das mittlere Rohr für das Heizöl und das äussere 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 oder Gas betriebenen Hauptbrenners der Verbrennungsanlage eingeleitet werden oder über dem brennenden Bett einer Feststoffeuerung zerstäubt werden.
Ein bekannter Zusatzbrenner hierfür 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 zum Teil wässrige Medien mit rasch wechselnden Viskositäten und Heizwerten sind, die teilweise mit Feststoffen durchsetzt sein können. Die Viskositätenunterschiede können zwischen 1 und 1500 mm2ls 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 derselben oder mittels spezieller Viskositätsregler eine weitere Bedingung, was naturgemäss relativ aufwendig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Brenner zu vermeiden und einen Zusatzbrenner zu schaffen, mit dem eine optimale Verbrennung von Abfallflüssigkeiten und wasserhaltigen Pasten sowie bei rasch wechselnden Viskositätenunterschieden der Abfallflüssigkeiten bzw. Pasten eine gleichmässige Zerstäubung derselben erreicht wird.
Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben.
Die Ansprüche 2 bis 7 umschreiben bevorzugte Ausführungsformen des Zusatzbrenners nach Anspruch 1.
Die Form des Feuerraumes (Flammrohr oder Brennkammer) bestimmt auch die Form des zu erzeugenden Zerstäubungskegels, welcher in einem Fall lang und schmal oder im anderen Fall breit und kurz ausfallen muss. Die Kegelform lässt sich durch die Düsengeometrie diesen Gegebenheiten anpassen.
Mit dem erfindungsgemässen Zusatzbrenner wird die wesentliche Bedingung für eine perfekte Zerstäubung der zu verbrennenden Abfallflüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität erfüllt. Bei bekannten Zusatzbrennern, wo das Zerstäubermedium erst ausserhalb des Brenners mit dem Flüssigkeitsstrahl zusammengebracht wird, ist die Bedingung dagegen nicht erfüllt.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Zusatzbrenners ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1 den erfindungsgemässen Zusatzbrenner teilweise in Seitenansicht und teilweise im Mittellängsschnitt;
Fig. 2 ein Detail des Zusatzbrenners nach Fig. 1 in grösserem Massstab in der Vorderansicht;
Fig. 3 das Detail von Fig. 2 in Seitenansicht;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Details des Zusatzbrenners nach Fig. 1 in grösserem Massstab, und
Fig. 5 einen Teil einer Variante des erfindungsgemässen Zusatzbrenners teilweise in Seitenansicht und teilweise im Mittellängsschnitt.
Der Zusatzbrenner gemäss Fig. 1 enthält einen zylindrischen Innenkörper 1 mit einer Verlängerung la, einer axialen Bohrung 2 und einem in diese mündenden Stutzen 3 für die Zuführung der zu verbrennenden Abfallflüssigkeit oder Paste. Auf den Innenkörper 1 ist ein mit diesem koaxialer, rohrförmiger Aussenkörper 9 mittels eines Gewindes 10 aufgeschraubt. Zwischen dem Aussenkörper 9 und der Innenkörperverlängerung la besteht ein die letztere umgebender Hohlraum 11, in welchen ein Stutzen 12 mündet für die Zuführung eines unter Druck stehenden Zerstäubermediums. Auf den Aussenkörper 9 ist ein auswechselbares Endteil 14 mittels eines Gewindes 15 aufgeschraubt.
Innerhalb des Endteils 14, welches eine Düse 4 aufweist, befindet sich eine in den Fig. 2 und 3 dargestellte Scheibe 16 mit einem Schlitz 16', welche der Abfallflüssigkeit bzw. Paste in der Bohrung2 einen Drall erteilt. Auf das Ende der Innenkörperverlängerung la ist ein hohler Rotationskörper 17 aufgesteckt und mittels eines O-Rings 13 aus elastischem Material abgedichtet.
Die Scheibe 16 sitzt in einer entsprechenden Zentrierung an der Innenwand des hohlen Rotationskörpers 17. Letzterer weist an der Stirnseite ein kegelstumpfförmiges Element 18 mit tangentialen Nuten 19 sowie eine düsenartige Flüssigkeitsaustrittsöffnung 20 auf. Die Nuten 19 erteilen den im Hohlraum 11 befindlichen Zerstäubermedium einen Drall. Die teilweise konische Innen
wand des Endteils 14 stützt sich auf der Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Elementes 18 ab.
In der Bohrung 2 ist ein Stock 5 zum Anstossen des hohlen Rotationskörpers 17 angeordnet, welcher mittels eines für die Abfallflüssigkeit durchlässigen Zentrierringes 6 geführt wird.
Am flüssigkeitszufuhrseitigen Ende der Bohrung 2 ist eine den Stock 5 umgebende Flüssigkeitsdichtung 7 angebracht. Ein Anschlagring 8 am Stock 5 bestimmt dessen Endlage beim Einschieben in die Bohrung 2. Der Stock 5 kann auch gleichzeitig als Putzstock für die betriebliche Reinigung der düsenartigen Öffnung 20 dienen.
Durch diese Ausbildung des erfindungsgemässen Zusatzbrenners wird erreicht, dass das Zerstäubermedium den aus der Düse 4 austretenden Abfallflüssigkeitsstrahl umhüllt und ihn im Bereich der Verengung des Endteils 14 kontrahiert, wodurch er beschleunigt wird. Je nach der gewünschten Strahlform verlässt das zerstäubte Medium das Endteil 14 durch die Düse 4 ohne weitere Beeinflussung.
Dünnflüssige Abfallflüssigkeiten lassen sich dabei leicht zerstäuben und beschleunigen, während hochvisköse Abfallflüssigkeiten dem Angriff des Zerstäubermediums beträchtlich Widerstand bieten und dabei eine stärkere Einschnürung erfahren. Es ist deshalb zweckmässig, entsprechend einem Viskositätsmittelwert des Strahles der Abfallflüssigkeit, dessen Zerstäubung und 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.
Bei einem ausgeführten Zusatzbrenner gemäss der Erfindung hat die Düse 4 einen Durchmesser von 6 mm, während der Durchmesser der Flüssigkeitsaustrittsöffnung 20 4 mm beträgt.
Es ist auch möglich, auswechselbare Endteile 14 und hohle Rotationskörper 17 zu verwenden, bei welchen der Durchmesser der Düse 4 bzw. der Öffnung 20 mehr oder weniger als 6 mm bzw.
4 mm beträgt. Auf diese Weise kann je nach Viskosität die Durchsatzmenge der zu verbrennenden Abfallflüssigkeit erhöht oder erniedrigt werden.
Gemäss der in Fig. 5 dargestellten Variante des erfindungsgemässen Zusatzbrenners kann das Endteil 14 eine Düse 4 mit einem sich konisch erweiternden Austrittsabschnitt 21 aufweisen (Lavaldüse), welche dem Strahl der Abfallflüssigkeit eine zusätzliche Beschleunigung erteilt.
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PATENT CLAIMS
1. Additional burner on a system for burning waste liquids or aqueous pastes, with a central channel (2) for supplying the waste liquid or paste to be burned and a second channel (11) surrounding the central channel for supplying an atomizing medium, both of which Channels open into an exchangeable end part (14) with an outlet nozzle (4), characterized in that at the liquid outlet end of the central channel (2) one of the waste liquids or paste imparting a swirl (16) and in the outer channel (11) a Atomizer medium has a swirl-imparting element (18) with a nozzle-like opening (20) for the exit of the waste liquid or paste from the central channel (2).
2. Additional burner according to claim 1, characterized in that the atomizing medium giving the swirl element (18) has the shape of a truncated cone and is provided on its lateral surface with tangential grooves (19).
3. Additional burner according to claim 2, characterized in that the truncated cone (18) is part of an exchangeable, hollow rotating body (17) which is connected to a tubular part (la) surrounding the central channel (2).
4. Additional burner according to claim 3, characterized in that a liquid seal (13) is present between the hollow rotating body (17) and the tubular part (la).
5. Additional burner according to claim 1, characterized in that the diameter of the outlet nozzle (4) is at least the same size as the diameter of the nozzle-like opening (20) of the swirl-imparting element (18).
6. Additional burner according to claim 1, characterized in that the outlet nozzle (4) of the end part (14) is additionally provided with an expanding outlet section (21).
7. Additional burner according to claim 3, characterized in that a stick (5) which is displaceable in the central channel (2) is provided for ejecting the hollow rotating body (17).
The invention relates to an additional burner in a system for burning waste liquids or aqueous pastes.
Various proposals have already been made to use waste liquids from industrial companies, e.g. B.
from those of the dye and varnish industry, the synthetic fiber industry or from printing companies. It is known to direct the waste liquid axially into the center of a flame fed by atomized heating oil, using a burner consisting of three coaxial pipes, of which the innermost pipe serves for the waste liquid, the middle pipe for the heating oil and the outer pipe for a gas flow by means of which the heating oil is atomized and carried into the combustion chamber. The waste liquid can also be introduced into the combustion chamber or directly into the flame of the main burner of the incineration plant, which is operated with heating oil or gas, or can be atomized over the burning bed of a solid fuel system.
A known additional burner for this has a central channel with a nozzle for supplying the waste liquid and a second channel surrounding the central channel for supplying a medium for atomizing the waste liquid emerging from the nozzle outside the burner.
A particular problem is the fact that some of these waste liquids are aqueous media with rapidly changing viscosities and calorific values, which can be partially permeated with solids. The viscosity differences can be between 1 and 1500 mm2ls. 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. Burners are also known in which gaseous or vaporous atomizing media are used. However, the burners operating on 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 the same or by means of special viscosity regulators is a further requirement, which is naturally relatively complex.
The invention has for its object to avoid the disadvantages of the known burners and to create an additional burner with which an optimal combustion of waste liquids and pastes containing water and with rapidly changing viscosity differences of the waste liquids or pastes, a uniform atomization of the same is achieved.
The solution to the problem is specified in the characterizing part of patent claim 1.
Claims 2 to 7 describe preferred embodiments of the additional burner according to Claim 1.
The shape of the combustion chamber (flame tube or combustion chamber) also determines the shape of the atomizing cone to be generated, which must be long and narrow in one case or wide and short in the other case. The shape of the cone can be adapted to these conditions using the nozzle geometry.
With the additional burner according to the invention the essential condition for a perfect atomization of the waste liquids to be incinerated with different viscosities is fulfilled. In the case of known additional burners, where the atomizing medium is only brought together with the liquid jet outside the burner, the condition is not fulfilled.
An embodiment of the additional burner according to the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. In these show:
1 shows the additional burner according to the invention partly in a side view and partly in a central longitudinal section;
FIG. 2 shows a detail of the additional burner according to FIG. 1 on a larger scale in the front view;
Figure 3 shows the detail of Figure 2 in side view;
Fig. 4 is a perspective view of a further detail of the additional burner according to Fig. 1 on a larger scale, and
Fig. 5 shows part of a variant of the additional burner according to the invention partly in a side view and partly in a central longitudinal section.
The additional burner according to FIG. 1 contains a cylindrical inner body 1 with an extension la, an axial bore 2 and a nozzle 3 opening into this for the supply of the waste liquid or paste to be incinerated. A coaxial, tubular outer body 9 is screwed onto the inner body 1 by means of a thread 10. Between the outer body 9 and the inner body extension la there is a cavity 11 surrounding the latter, into which a nozzle 12 opens for the supply of a pressurized atomizing medium. A replaceable end part 14 is screwed onto the outer body 9 by means of a thread 15.
Within the end part 14, which has a nozzle 4, there is a disk 16 shown in FIGS. 2 and 3 with a slot 16 ', which gives the waste liquid or paste in the bore 2 a swirl. A hollow rotary body 17 is slipped onto the end of the inner body extension 1 a and sealed by means of an O-ring 13 made of elastic material.
The disk 16 is seated in a corresponding centering on the inner wall of the hollow rotary body 17. The latter has a frustoconical element 18 with tangential grooves 19 on the front side and a nozzle-like liquid outlet opening 20. The grooves 19 impart a swirl to the atomizing medium located in the cavity 11. The partially conical interior
wall of the end part 14 is supported on the outer surface of the frustoconical element 18.
Arranged in the bore 2 is a stick 5 for abutting the hollow rotating body 17, which is guided by means of a centering ring 6 which is permeable to the waste liquid.
A liquid seal 7 surrounding the stick 5 is attached to the end of the bore 2 on the liquid supply side. A stop ring 8 on the stick 5 determines its end position when it is pushed into the bore 2. The stick 5 can also serve as a cleaning stick for operational cleaning of the nozzle-like opening 20.
This configuration of the additional burner according to the invention ensures that the atomizing medium envelops the waste liquid jet emerging from the nozzle 4 and contracts it in the region of the constriction of the end part 14, thereby accelerating it. Depending on the desired jet shape, the atomized medium leaves the end part 14 through the nozzle 4 without further influencing.
Low-viscosity waste liquids can be easily atomized and accelerated, while highly viscous waste liquids offer considerable resistance to the attack of the atomizing medium and thereby experience a greater constriction. It is therefore expedient to determine the atomization and acceleration of the jet of waste liquid according to an average viscosity, by means of a suitable pressure setting of the atomizing medium. The atomizing medium can be gaseous or vaporous, and its pressure can be set outside the burner by means not shown.
In an additional burner according to the invention, the nozzle 4 has a diameter of 6 mm, while the diameter of the liquid outlet opening 20 is 4 mm.
It is also possible to use interchangeable end parts 14 and hollow rotating bodies 17, in which the diameter of the nozzle 4 or the opening 20 is more or less than 6 mm or
Is 4 mm. In this way, depending on the viscosity, the throughput of the waste liquid to be incinerated can be increased or decreased.
According to the variant of the additional burner according to the invention shown in FIG. 5, the end part 14 can have a nozzle 4 with a conically widening outlet section 21 (Laval nozzle), which gives the jet of waste liquid an additional acceleration.