DE1401769C - Verfahren und Vorrichtung zur Verbren nung von schwerfluchtigen Flüssigkeiten - Google Patents

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.

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 ölspiegels. 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 Wärmeverlusten. 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.

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.

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.

Bei diesem Verfahren wird der gesamte in den Gasblasen 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 Gasblascn, die an der freien Oberfläche der Flüssigkeit frei werden und keinen Sauerstoff mehr enthalten, bestehen aus restlichem Stickstoff in Mischung mit den Verbrennungsprodukten 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 sauerstoffhaltigem Gas verbrannt werden, indem man dieses in die mitgerissene verdampfte Flüssigkeit in einer Menge, die zur praktisch vollständigen End verbrennung erforderlich ist, einführt.

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 Endverbrennungszonen 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

as darstellt.

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. .

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.

Die Kammer 1 hat einen als Gewölbe ausgebildeten Gasgemischraum 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 I und den Außcnmantcl des Diffusors 11 trennt, durchlaufen hat. Der eigentliche Brenner wird somit durch den Austritt des Vcnturirohrcs gebildet.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Durch die Lei-

tung 6 wird Verbrennungsluft cingcblascn, die vorher auf beliebige Weise auf eine Temperatur erhitzt worden ist, die etwas oberhalb der Zündlcmperatur 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 Umkehrräume5' auf die \o 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 eingeblasenen 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.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbrennung von schwerflüchtigen Flüssigkeiten, insbesondere Schwerölen, wobei sauerstoffhaltiges Gas in eine Flüssigkeil unter Druck eingeführt und das entstehende Brenngemisch, unter zusätzlicher Zufuhr von saucrstoffhaltigem Gas, verbrannt wird, d a durch gekennzeichnet, daß das sauerstoffhalligc Gas bei einer Temperatur, die wenigstens der Zündtcmperalur der schwerflüchligen Flüssigkeit entspricht, durch die schwerflüchtige Flüssigkeit strömt:

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachverbrennung ein Teil des sauersloffhaltigen Gases in der Nähe der freien Oberfläche der Flüssigkeit eingeführt und die Verbrennung anschließend mit dem vorerhitzten sauersloffhalligcn Gas in der für die endgültige Verbrennung erforderlichen Menge zu Ende geführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch eine vorzugsweise isolierte Außenkammer (1) mit Verdampfiingsgefäß (2), dessen Bilden (2') mit Einführungsöffnungen (3) für sauerstoffhaltiges Gas ausgestattet ist, einen als Gewölbe ausgebildeten Gasgemischraum (7) und einen angrenzenden venturirohrförmigen Hauplbrenner (10, 11) sowie eine Zuleitung (4) für die .schwerflüchtige Flüssigkeit und weitere Einführungen (6, 13) für das sauerstoffhaltige Gas.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Einführung (8) für eine Teilmenge des sauerstoffhaltigcn Gases in den Gasgemisch raum (7).

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verdampfungsgefäß (2) und der Innenwandung der kammer (1) durch Wände (5) gebildete Umkehrräume (S') angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen