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Vorrichtung für die Verbrennung von fließfähigen Abfallstoffen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Verbrennung von fließfähigen
Abfallstoffen. Solche Vorrichtungen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt,
insbes. sind Vorrichtungen bekannt (vgl. schweiz. Patentanschrift 429 002), die
bestehen aus zylindrischer Brennkammer und in die Brennkammer koaxial einmündender
Injektor-Brenneranordnung aus konzentrischen Rohren. Bei der bekannten Ausführungsform
liegen die Mündungen der Brenneranordnung gleichsam in Boden der Brennkammer, im
Ubrigen besteht die Brenneranordnung aus einer Mehrzahl von konzentrischen Brennsystemen
mit jeweils Brennmittel-und Verbrennungsmittelzuführung. Mit derartigen Vorrichtungen
mag es gelingen, leicht brennbare, heizwertreiche Abfallstoffe zu verbrennen, die
Verbrennung von heizwertarmen bis heizwertfreien Abfallstoffen gelingt mit solchen
Vorrichtungen nicht.
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Der Verbrennungsvorgang ist dazu thermodynamisch und aerodynamisch
flieht stabil nq.
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Im Ubrien kennt man Vorrichtungen fUr die Verbrennung von flüssigen
und gasförmigen Brennstoffen (vgl. schweiz. Patentschrift 295 929), bei denen gleichsam
die Brennkammer noch zusätzlich als Oasbrenner ausgebildet ist und dazu mit ringförmigen
Austrittsöffnungen für das daraus mit Drall austretende Oas längs der Stirnfläche
der Brennkammerwandung versehen ist, während eine umgebende Luftzuführung angeordnet
ist. Hier kann die rotierende Gasflamme in der Injektorbrenneranordnung zurückschlagen,
die für flüssige Brennmittel, nämlich Öl, ausgelegt ist. Man versucht auf diese
Weise zu erreichen, daß die Flamme, die vor der Injektorbrenneranordnung aus den
flüssigen Brennmitteln brennt, nicht ausgelöscht wird. Es handelt sich gleichsam
t die Erzeugung einer Halteflamme aus gasförmigen Brennstoffen. Die Probleme um
die Verbrennung von heizwertormen bis heizwertfreien fließfähigen Abfallstoffen
sind durch diese bekannten Maßnahmen nicht beeinflußt worden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die
Verbrennung von fließfähigen Abfallstoffen zu schaffen, die ohne weiteres auch für
die Verbrennung von heizwertarmen bis heizwertfreien Abfallstoffen geeignet ist,
welche bekanntlich in der modernen Technik in zunehmendem Maße anfallen.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung fUr di. Verbrennung von heizwortarmen
bis heizwertfreien fließfähigen Abfallstoffen, bestehend aus zylindrischer Brennkammer
und in die Brennkammer koaxial einmündender Injektorbrenneranordnung aus konzentrischen
Rohren. Die Erfindung besteht darin, daß die Brennernaordnung um ein mit dem Durchmesser
der Brennkammer vergleichbares Maß in die dadurch als Rücksaug-Kranzwirbelkammer
ausgebildete Brennkammer hineinragt und die Injektor-Brenneranordnung aus einem
zentralen Zuführungsrohr für die Abfallstoffe, einem umgebenden Brennmittelzuführungsrohr
(für Primärbrennmittel) und einem das Brennmittel
-Zuführungsrohr
umgebenden Verbrennungsmittelzuführungsrohr besteht, wobei auf das Verbrennungsmittelzuführungsrohr
ein Drallkopf aufgesetzt ist und das Brennmittelzuführungsrohr sowie das zentrale
Zuführungsrohr tUr die Abfallstoffe im Drallkopf münden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Kombination zu
den beschriebenen Maßnahmen dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Brennkammer
ein Mehrfaches der Durchmessers der Injektorbrenneranordnung ausmacht. Es kann im
übringen zweckmäßig sein, im Boden der Brennkammer, die Injektorbrenneranordnung
umgebend, einen Ringspalt vorzusehen, durch den in die Brennkammer Luft hineingesaugt
werden kann. Dieser Ringspalt soll nicht zu groß sein. - Bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung entsteht bei hinreichender Strömingsgeschwindigkeit der Brennmittel
und Verbrennungsmittel, die aus der Injektorbrenneranordnung austreten, vor der
Injektorbrenneranordnung eine Drallströmung aus brennenden Gasen, die aus aerodynamischen
Gründen (Helmholtz'sche Wirbelsätze) in den Brennkammerraum um die Injektorbrenneranordnung
gleichsam zurückschlägt und um die Injektorbrenneranordnung einen Kranzwirbel aus
brennenden Gasen bildet. Der Kranzwirbel bewirkt eine Vorwärmung der Verbrennungomittel
und auch der Brennmittel, letzteres unter Umständen bis zur Verdampfung oder Vergasung
der Brennmittel. Zugleich wird der gesamte Verbrennungsvorgang durch diesen Kranzwirbel
und die Drallströmung stabilisiert. Die Abfallstoffe erfahren eine Zerstäubung im
Drallkopf und in der stabilen, durch die Vorwärmung der Brennmittel und der Verbrennungsmittel
heißen Flamme eine einwandfreie Verbrennung auch dann, wenn es sich um heizwertarme
bis heizwertfreie Abfallstoffe handelt. Dabei können große Mengen solcher Abfallstoffe
verbrannt werden. - Der Ausdruck fließfähige Abfallstoffe umfaßt auch Suspensionen,
Emulsionen und Schlamm.
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Im einzelnen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auf verschiedene
Weise weiter ausgebildet werden. So empfiehlt es sich, in weiterer Kombination zu
den beschriebenen Maßnahmen die ennkammer von einem Mantel für die Zuführung der
Sekundärverbrennungsmittel zu umgeben. Im allgemeinen wird man als Sekundärverbrennungsmittel
lediglich Luft einsetzen. Das führt zu einer weiteren Stabilisierung - obwohl grundsätzlich
auch die Möglichkeit besteht, die Brennkammer der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in den Innenraum eines Kessels od.dgl. einmünden zu lassen und in diesen Raum die
Sekundärluft einzuführen. Zumindest das Zuführungsrohr für die Abfallstoffe (und
ggfls. auch das für die Brennmittel) soll in der Injektorbrenneranordnung axial
verschiebbar sein.
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Dadurch läßt sich der Zerstäubungsgrad einstellen.
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Die duroh die Erfindung erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin
zu sehen, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne weiteres auch heizwertarme
bis heizwertfreie Abfallstoffe, die in der modernen Technik in zunehmendem Maße
anfallen, verbrannt worden können. Einzelheiten werden im folgenden anhand einer
lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführhoher erläutert;
es zeigen: Fig. 1 einen Azialsohnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Fig. 2 den vergrößerten Ausschnitt A au dem Gegenstand nach Pig.
1.
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Die in den Fig. dargestellt Vorrichtung ist fUr die Verbrennung von
heizwertarmen bis heizwertfreien fließfähigen Abfallstoffen bestimmt. Sie besteht
in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einer zylindrischen Brennkammer 1 und einer
in die Brennkammer koaxial einmündenden Injektor-Brenneranordnung 2 aus konzentrischen
Rohren
3, 4, 5. Die Brenneranordnung ragt um ein mit dem Dur4hmesser der Brennkammer vergleichbares
Maß in die Brennkammer 1 hinein. Diese ist dadurch als Rücksaug- Kranzwirbelkammer
ausgebildet. In Fig. 1 ist dieser Kranzwirbel 6 eingezeichnet worden.
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Die Injektor-Brenneranordnung 2 besteht aus einem zentralen Zuführungsrohr
3 für die Abfallstoffe, einem umgebenden Brennmittelzuführungsrohr 4 für Primärbrennmittel
und einem das Brennmittelzuführungsrohr 4 umgebenden Verbrennungsmittelzuführungsrohr
5.
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Als Brennmittel kommen beispielsweise Luft oder auch Luft/Dampf-Mischungen
in Frage. Das kann sich nach den zu verbrennenden Abfallstoffen richten. Das Brennmittel
ist beispielsweise Heizöl, die erfindungsgemäße Vorrichtung kann Jedoch auch mit
Oas' vor zugsweise einem heizwertreichen Gas, betrieben werden. Auf das Verbrennungsmittelzuführungsrohr
5 ist ein Drallkopf 7 aufgesetzt, der bewirkt, daß das Verbrennungsmittel mit erheblichem
Drall aus diesem Drallkopf 7 austritt. Auch das ist in Fig. 1 angedeutet worden.
Dieses mit Drall austretende Verbrennungsmittel bewirkt gleichzeitig die Zerstäubung
des Brennmittels und auch die der zu verbronnenden Abfallstoffe. Dazu mündet auch
das zentrale Zuführungsrohr 3 für die Abfallstoffe im Drallkopf 7. Der Durchmesser
der Brennkammer 1 besitzt im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung ein Mehrfaches des Durchmesser der Injektor-Brenneranordnung 2. um
sicherzustellen, daß sich der beschriebene Kranzwirbel 6 um die Brenneranordnung
ausbildet. Im Boden 8 der Brennkammer befindet nich ein Ringspalt, durch den der
Kranzwirbel Luft ansaugen kann. Dieser Ringspalt 9 kann auch fehlen, er soll Jedoch
Jedenfalls nicht zu groß sein.
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Im übrigen ist im Ausführungsbeispiel die Brennkammer von einem Mantel
10 für die Zuführung der Sekundärverbrennungsmittel umgeben. Als Sekundärverbrennungsmittel
kommt hauptsächlich Luft in Frage. Das Zuführungsrohr 3 fur die Abfallstoffe in
der Injektor-Brenneranordnung ist mit Hilfe der Verstellschraube 11 axial ver -schiebbar.
Dadurch läßt sich der Zerstäubungsgrad der Abfallstoffe
beeinflussen.
Je heizwertärmer die Abfallstoffe sind, desto feiner soll die Zerstäubung sein.
Zusätzlich kannman auch das Zuführungsrohr 4 für die Brennmittel verstellbar machen.
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In Fig. 3 erkennt man, daß der Drallkopf 7 Drallflügel 12 für die
Erzeugung der beschriebenen Drallatrömung aufweist.
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In den Fig. sind Pfeile eingetragen worden, die mit Zahlen versehen
sind. Die Zahlen geben die Strömungsgeschwindigkeit in Meter/Sec bzw. die Drücke
der Medien an, die in Richtung der Pfeile strömen. Das Sekundärverbrennungsmittel
ist einfache Gebläseluft, die bis auf wenige Millimeter Wassersäule nur Atmosphärendruck
hat. Liegen die Strömungsgeschwindigkeiten so, wie es die Pfeile erläutern, so erreicht
man bei der dargestellten Vorrichtung zunächst eine intensive Drallströmung der
aus der Injektor-Brenneranordnung 2 austretenden Verbrennungsmittel und der dadurch
zerstäubten Brennmittel sowie der dadurch zerstäubten Abfallstoffe. Aus aerodynamischen
Gründen entsteht in dem Brennkammerraum um die Injektorbrenneranordnung 2 der schon
beschriebene Kranzwirbel 6, wobei die Rotationsrichtung der Drallströmung vor der
Injektor-Brenneranordnung 2 und des Kranzwirbels 6 im allgemeinen einander entgegengerichtet
sind. Dieser Kranzwirbel bewirkt eine intensiv. Vorwärmung der Brennmittel und der
Vorbronnungsmittel und auch der Abfallstoffe, infolge der Vorwärmung ist die Flamme
vor der Injektor.Brenneranordnung sehr heiß und im Ubrigen in aerodynamischer Hinsicht
und in thermodynamischer Hinsicht stabil, und zwar auch dann, wenn der Verbrennungsvorgang
durch heizwertarme bis heizwertfreie fließfähige Abfallstoffe in erheblichem Maße
belastet ist.
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A n s p r ü c h e :