DE1401769B2

DE1401769B2 - METHOD AND DEVICE FOR INCINERATION OF LOW FLUID LIQUIDS

Info

Publication number: DE1401769B2
Application number: DE19621401769
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Cathala, Marie Edouard Josef, Toulouse (Frankreich)
Priority date: 1961-12-14
Filing date: 1962-04-17
Publication date: 1971-08-15
Also published as: GB953256A; SE316259B; DE1401769A1; FR1315899A; CH402256A; DK102756C; US3212553A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von schwerflüchtigen Flüssigkeiten, insbesondere Schwerölen, wobei sauerstoffhaltiges Gas in eine Flüssigkeit unter Druck eingeführt und das entstehende Brenngemisch unter zusätzlicher Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas verbrannt wird.The invention relates to a method of combustion of non-volatile liquids, especially heavy oils, with oxygen-containing gas in a Liquid introduced under pressure and the resulting fuel mixture with additional supply of oxygen-containing gas is burned.

Aus der französischen Patentschrift 654 181 ist eine Vorrichtung zum Verbrennen von Schweröl bekannt, bei der in die Schweröle Luft eingeführt und diese Luft mit Brennstoff unter Bildung eines Brenngemisches beladen wird, das dann unter zusätzlicher Sekundärluftzufuhr verbrennt; die Verbrennung des Brenngemisches erfolgt hierbei oberhalb des ölspiegcls. Es ist weiterhin aus der deutschen Patentschrift 961 832 eine Vorrichtung zum Verbrennen von flüssigem Brennstoff bekannt, bei der zunächst das öl durch teilweise Verbrennung mit Primärluft auf dem ölspiegel vergast und dann mit über dem ölspiegel in die Brennkammer eingeführter Sekundärluft vollständig verbrannt wird. Diese bekannten Vorrichtungen können zwar in ölofen, die für Heizzwecke im Haus oder auch im Freien eingesetzt werden, Verwendung finden; sie sind aber nicht geeignet für industrielle öfen, bei denen die Verbrennungsluft bzw. der Sauerstoff unter Druck in die Verbrennungsapparatur eingeführt wird. Zwar sind auch solche unter Druck arbeitenden Anlagen bereits bekannt, doch erfordern diese die Anwendung eines erheblichen Luftüberschusses mit damit verbundener Rauchbildung und gesteigerten Wärmevcrlusten. Schließlich erfordert das Zerstäuben des schwerflüchtigen Brennstoffs innerhalb des gasförmigen Sauerstoffträgers ein großes Volumen, damit die Verbrennungskammer eine ausreichende Leistung hat. Dies ist besonders unangenehm bei modernen Apparaten, bei denen man einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad verlangt, beispielsweise bei Gasturbinen oder Reaktionstriebwerken. From the French patent specification 654 181 a device for burning heavy oil is known, where air is introduced into the heavy oils and this air is mixed with fuel to form a fuel mixture is loaded, which then burns with additional secondary air supply; the burning of the The fuel mixture takes place above the oil level. It is also from the German patent specification 961 832 a device for burning liquid Known fuel, in which the oil is first partially burned with primary air on the oil level and then completely gasified with secondary air introduced into the combustion chamber above the oil level is burned. These known devices can be used in oil stoves for heating purposes in Can be used indoors or outdoors; but they are not suitable for industrial use Furnaces in which the combustion air or oxygen is introduced into the combustion apparatus under pressure. Admittedly, there are also those below Pressure-working systems already known, but they require the use of a considerable amount Excess air with the associated smoke formation and increased heat loss. In the end requires the atomization of the non-volatile fuel within the gaseous oxygen carrier a large volume so that the combustion chamber has sufficient capacity. This is special uncomfortable with modern devices where a high volumetric efficiency is required, for example in gas turbines or reaction engines.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen auszuschalten und ein industriell nutzbares Verfahren zu entwickeln, bei dem auf das Zerstäuben der Flüssigkeit und auf eine große Verbrennungsluftmenge bzw. eine große Menge des gasförmigen Sauerstoffträgers verzichtet werden kann.The present invention has for its object, the disadvantages of the known methods and Turn off devices and develop an industrially usable method in which on the atomization of the liquid and a large amount of combustion air or a large amount of the gaseous oxygen carrier can be dispensed with.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das sauerstoffhaltige Gas bei einer Temperatur, die wenigstens der Zündtemperatur der schwerflüchtigen Flüssigkeit entspricht, durch die schwerflüchtige Flüssigkeit strömt.This object is achieved according to the invention in that the oxygen-containing gas at a temperature which corresponds at least to the ignition temperature of the non-volatile liquid through which non-volatile liquid flows.

Bei diesem Verfahren wird der gesamte in den Gasblascn enthaltene Sauerstoff durch die innerhalb der Flüssigkeit stattfindende Verbrennung verbraucht. Die gesamte hierbei frei werdende Wärme wird im flüssigen Brennstoff gespeichert, dessen Temperatur in Abhängigkeit von dieser Wärme steigt. Die Gasblasen, die an der freien Oberfläche der Flüssigkeit frei werden und keinen Sauerstoff mehr enthalten, bestehen aus restlichem Stickstoff in Mischung mit den Vcrbrcnniingsprodukten und reißen eine sehr große Menge des Brennstoffs in Form von Dampf mit sich. Der Brennstoff kann anschließend in einer sekundären Verbrennungskammer durch weitere Zufuhr von saucrstoffhalligem Gas verbrannt werden, indem man dieses in die mitgerissene verdampfte Flüssigkeit in einer Menge, die zur praktisch vollständigen Endverbrennung erforderlich ist, einführt.In this process, all of the oxygen contained in the gas bubbles is absorbed by the inside the combustion taking place is consumed. All of the heat released in the process is stored in the liquid fuel, the temperature of which increases depending on this heat. The gas bubbles that are released on the free surface of the liquid and no more oxygen contain, consist of residual nitrogen mixed with the combustion products and crack with it a very large amount of the fuel in the form of steam. The fuel can then burned in a secondary combustion chamber by a further supply of oxygen-rich gas be by putting this in the entrained vaporized liquid in an amount that is practical complete final combustion is required.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens kann man in der Nähe der freien Oberfläche der Flüssigkeit während des Verdampfens eine Teilmenge des saucrstoffhaltigen Gases einführen, bevor man mit dem erforderlichen und vorzugsweise vorerhitzten sauerstoffhaltigen Gas die endgültige Verbrennung durchführt. Man erzielt auf diese Weise eine Nachverbrennung, durch die gleichzeitig eine erhebliche Erhöhung der Temperatur des primären Gasgemisches und eine Verdünnung der darin enthaltenen Brennstoffdämpfe eintritt. Auf diese Weise wird jede Kondensation der Dämpfe auf ihrem Wege zur Endverbrennung unmöglich gemacht. Einen Teil oder die Gesamtmenge des für die vollständige Verbrennung erforderlichen sauerstoffhaltigen Gases kann man in vorteilhafter Weise in einem Mantel umlaufen lassen, der die Verdampfungs-, Nachverbrennungs- und Endverbrennungszoncn umgibt, um einen Teil der Wärme, die beim Durchgang durch diese verschiedenen Zonen verlorengehen würde, auszunutzen. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird nachstehend ausführlich an Hand der Abbildung beschrieben, die einen schematischen Schnitt durch die Vorrichtung darstellt.In one embodiment of the method, one can close to the free surface of the liquid Introduce a portion of the oxygen-containing gas during evaporation before starting with the required and preferably preheated oxygen-containing gas is the final combustion performs. In this way, afterburning is achieved, which at the same time results in a considerable Raising the temperature of the primary gas mixture and diluting that contained therein Fuel vapors enter. In this way, any condensation of the vapors is on its way to final combustion made impossible. Part or all of the amount needed for complete combustion required oxygen-containing gas can be circulated in an advantageous manner in a jacket, surrounding the evaporation, post-combustion and final combustion zones, around part of the Exploit heat that would be lost in passing through these different zones. Apparatus for carrying out the method according to the invention is detailed below described with reference to the figure, which is a schematic section through the device represents.

Die beschriebene Ausführungsform der Vorrichtung besteht aus einer Kammer 1 mit einer Wand aus Metall oder einem beliebigen anderen feuerfesten Material. Die Kammer ist vorzugsweise nach außen durch eine oder mehrere nicht dargestellte Isolierschichten isoliert. Die Kammer 1 enthält ein Verdampfungsgefäß 2, dessen Boden 2' mit einer gewissen Zahl von Gaseinführungsöffnungen 3 ausgestattet ist. Die schwerflüchtige Flüssigkeit wird durch die Leitung 4 in das Verdampfungsgefäß 2 derart eingeführt, daß sie eine im wesentlichen konstante Höhe h erreicht, die in Abhängigkeit von der Art der Flüssigkeit und der Zahl und Größe der Gaseinführungsöffnungen 3 festgelegt ist. Im allgemeinen liegt diese Höhe zwischen etwa 5 und 10 cm.The embodiment of the device described consists of a chamber 1 with a wall made of metal or any other refractory material. The chamber is preferably isolated from the outside by one or more insulating layers (not shown). The chamber 1 contains an evaporation vessel 2, the bottom 2 'of which is equipped with a certain number of gas inlet openings 3. The non-volatile liquid is introduced into the evaporation vessel 2 through the line 4 in such a way that it reaches an essentially constant height h which is determined as a function of the type of liquid and the number and size of the gas inlet openings 3. Generally this height is between about 5 and 10 cm.

Das Verdampfungsgefäß 2 ist von der Wand der Kammer 1 durch eine gewisse Anzahl von Wänden 5 getrennt, die die Umkehrräume 5' bilden. Das sauerstoffhaltige Gas wird durch die Leitung 6 eingeführt und gelangt zum Boden 2', nachdem es die Umkehrräume 5' durchströmt hat.The evaporation vessel 2 is separated from the wall of the chamber 1 by a certain number of walls 5 separated, which form the reversal spaces 5 '. The oxygen-containing gas is introduced through line 6 and arrives at the bottom 2 'after it has flowed through the reversing spaces 5'.

Die Kammer 1 hat einen als Gewölbe ausgebildeten Gasgemisch raum 7 mit einer Wand aus Metall oder einem anderen feuerfesten Material. Eine Einführung 8 mündet zwischen der Wand der Kammer 1 und dem Gewölbe des Gasgemischraumes 7 und steht mit dem Innern des Gewölbes durch Öffnungen 9 in Verbindung, die über den Umfang des Gasgemischraumes 7 in der Nähe der freien Oberfläche der Flüssigkeit verteilt sind. Der Gasgemischraum 7 ist axial mit dem Hauptbrenner verbunden, der wie ein Venturirohr ausgebildet ist und aus der trichterförmigen Einschnürung 10 und dem anschließenden, sich allmählich erweiternden Diffusor 11 besteht. Am Umfang des engsten Querschnitts der Venturidüse ist eine Reihe von Öffnungen 12 vorgesehen. Der Stutzen 13 ermöglicht das Einführen des Sauerstoffträgers durch die Öffnungen 12, nachdem er die Kammer 14, die den oberen Teil der Kammer 1 und den Außcnmantel des Diffusorsll trennt, durchlaufen hat. Der eigentliche Brenner wird somit durch den Austritt des Venturirohrcs gebildet.The chamber 1 has a vault designed as a vault Gas mixture space 7 with a wall made of metal or another refractory material. An introduction 8 opens between the wall of the chamber 1 and the vault of the gas mixture space 7 and is with the interior of the vault through openings 9 in connection, which over the circumference of the gas mixture space 7 are distributed near the free surface of the liquid. The gas mixture space 7 is axially connected to the main burner, which is designed like a venturi and from the funnel-shaped Constriction 10 and the adjoining, gradually widening diffuser 11 consists. At the A series of openings 12 is provided around the narrowest cross-section of the venturi. Of the Connector 13 allows the introduction of the oxygen carrier through the openings 12 after the Chamber 14, which separates the upper part of chamber 1 and the outer jacket of the diffuser 1, pass through Has. The actual burner is thus formed by the outlet of the Venturi tube.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Durch die Lei-The device works as follows: Through the line

tung 6 wird Verbrennungsluft eingeblasen, die vorher auf beliebige Weise auf eine Temperatur erhitzt worden ist, die etwas oberhalb der Zündtemperatur der Flüssigkeit liegt. Die brennbare Flüssigkeit wird darauf in das Verdampfungsgefäß 2 eingeführt. Nachdem sie sich entzündet hat, hebt man ihr Niveau durch weitere Zufuhr durch die Leitung 4 an, bis die Höhe h erreicht ist, während die Luft unmittelbar von außen zugeführt werden kann und sich beim Durchströmen der Umkehrräume 5' auf die gewünschte Temperatur erhitzt. Die Luft erreicht nun den Boden 2 des Verdampfungsgefäßes 2 und durchströmt die Flüssigkeit unter Bildung von Blasen. Ein Teil der Flüssigkeit verbrennt, und die vom Sauerstoff befreiten und mit dem Dampf der von ihnen in großer Menge mitgerissenen Flüssigkeit beladenen Blasen treffen beim Niveau h auf den durch die Einführung 8 und die Öffnungen 9 unter das Gewölbe des Gasgemischraumes 7 eingeblascnen Sauerstoffträger. In dieser Zone findet eine Nachverbrennung statt, deren Gase noch unverbrannten Brennstoff mit sich führen und die Einschnürung 10 und den Diffusor 11 des Hauptbrenners 10, 11 durchströmen. Im engsten Querschnitt trifft dieses Gasgemisch auf den Sauerstoffträger, der durch das Durchströmen der Kammer 14 ebenfalls vorerhitzt worden ist und durch den Stutzen 13 und die Öffnungen 12 zugeführt wird. Die auf diese Weise mit der für ihre vollständige Verbrennung erforderlichen Sauerstoffmenge gemischten Gase verbrennen im Hauptbrenner.Device 6 combustion air is blown in, which has previously been heated in any way to a temperature that is slightly above the ignition temperature of the liquid. The flammable liquid is then introduced into the evaporation vessel 2. After it has ignited, its level is raised by further supply through the line 4 until the height h is reached, while the air can be supplied directly from the outside and is heated to the desired temperature as it flows through the reversing spaces 5 '. The air now reaches the bottom 2 of the evaporation vessel 2 and flows through the liquid with the formation of bubbles. Part of the liquid burns, and the bubbles, freed from oxygen and loaded with the vapor of the liquid they have entrained in large quantities, hit the oxygen carrier blown through the inlet 8 and the openings 9 under the vault of the gas mixture space 7 at level h. Post-combustion takes place in this zone, the gases of which still carry unburned fuel and flow through the constriction 10 and the diffuser 11 of the main burner 10, 11. In the narrowest cross section, this gas mixture meets the oxygen carrier, which has also been preheated by flowing through the chamber 14 and is supplied through the connection 13 and the openings 12. The gases mixed in this way with the amount of oxygen required for complete combustion burn in the main burner.

Claims

Patent claims:

1.Processes for the incineration of non-volatile liquids, in particular heavy oils, wherein oxygen-containing gas is introduced into a liquid under pressure and the resulting Combustion mixture, with the additional supply of oxygen-containing gas, is burned through characterized in that the oxygen-containing gas is at a temperature which is at least corresponds to the ignition temperature of the non-volatile liquid, due to the non-volatile Liquid flows.

2. The method according to claim 1, characterized in that a for afterburning Part of the oxygen-containing gas is introduced near the free surface of the liquid and then the combustion with the preheated oxygen-containing gas in the for the final incineration required amount is completed.

3. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized by a preferably insulated outer chamber (I) with evaporation vessel (2), the bottom (2 ') of which with inlet openings (3) is equipped for oxygen-containing gas, one designed as a vault Gas mixture space (7) and an adjoining Venturi tube-shaped main burner (10, 11) and a feed line (4) for the non-volatile liquid and further inlets (6, 13) for the oxygen-containing gas.

4. Apparatus for performing the method according to claim 2, characterized by a additional introduction (8) for a portion of the oxygen-containing gas into the gas mixture space (7).

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that between the evaporation vessel (2) and the inner wall of the chamber (1) reversing spaces (5 ') formed by walls (5) are arranged.

1 sheet of drawings