DE2318082B2 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer emulsion aus wasser und fluessigem brennstoff - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer emulsion aus wasser und fluessigem brennstoffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Emulsion aus Wasser und flüssigem Brennstoff
und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens, wobei insbesondere an eine solche Emulsion
gedacht ist, mit der ein Schachtofen, insbesondere ein Hochofen gespeist wird.
Bekanntlich ist es vorteilhaft, in einen Schachtofen wie beispielsweise einen Hochofen einen flüssigen
Brennstoff einzuführen, insbesondere einzuspritzen. Neben anderen Vorteilen erlaubt es diese Zugabe, den
spezifischen Koksverbrauch zu senken. Ferner vereinfacht sie das Regeln des Ofenganges.
Wenn auch von verschiedenen Seiten die Zugabe von flüssigem Brennstoff mehr oder weniger erfolgreich
erfolgte, ist dennoch häufig festzustellen, daß
δ; der eingespritzte Brennstoff nur unvollständig verbrennt
.
Dieser Mißstand hat zwei hauptsächliche Gründe: einmal einen offenbar ungenügenden Kontakt zwi-
3 4
ichen dem massiv eingespritzten Brennstoff und den Variation dieser Parameter ist in das Belieben des
3xydationsmitteln, und andererseits die sehr geringe Fachmannes gestellt, wozu unter Umständen ver-
Zeitdaucr, innerhalb derer die Reaktion zwischen gleichsweise einfache Funktionsversuche vorgencm-
Jem Brennstoff und den Oxydationsmitteln im Ofen men werden, um in Hinblick auf einen vorgegebenen
Uattfinden kann, verglichen zu der großen Geschwin- 5 flüssigen Brennstoff einen im Sinne optimaler Mi-
digkeit der Einspritzung des einen oder anderen dieser schungsergebnisse geeigneten wasserhaltigen Stoff
Stoffe in diesen Ofen. zuzuführen.
Um diesen Nachteil zu beheben, der daduichgege- Vorteilhafterweise kann der in den flüssigen
ben ist, daß es sich darum handelt, große Mengen an Brennstoff eingeführte wasserhaltige Stoff überhitztes
Brennstoff zu verwenden, muß die spezifische Ober- 10 flüssiges Wasser enthalten; er kann aber ebenso trok-
fläche des eingespritzten Brennstoffes vergrößert kenen oder feuchten Wasserdampf aufweisen.
werden. Hierfür wurde schon vorgesehen, den Brenn- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann im
stoff zu zerstäuben, sei es durch Druckluft, sei es durch Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens auch ein
mechanische Zerstäubung, indem von geeigneten wasserhaltiger Stoff Anwendung finden, der einen
Brennern Gebrauch gemacht wurde. Aber dieses 1E oder mehrere emulgierende Bestandteile aufweist.
Vorgehen führt zu ungenügenden Ergebnissen, wenn Dadurch wird eine besonders feine und gleichmäßige
sehr große Mengen Brennstoff eingespritzt werden. Emulsion des Wassers in dem flüssigen Brennstoff er-
Darüber hinaus ist es sehr arbeitsaufwendig wegen der zielt.
Schwierigkeit, die Brenner über längere Zeit in kor- Für die praktische Anwendung dieses Verfahrens
rektem Betriebszustand zu erhalten. " besonders interessant ist, daß der Wasserdampf, der
In der LU-PS 51 94Ü ist ein Verfahren beschrieben, sich bei Berührung mit dem Brennstoff niederschlägt,
das bessere Resultate erzielt und darin besteht, eine in bedeutendem Umfange Kalorien an den Brennstoff
Emulsion aus einer geringen Menge an Wasser und abgibt. Dadurch findet also im Zuge dieses Emulaus
Heizöl zu bilden, und zwar durch Mischen von sionsbildungsvorganges zugleich noch eine wünungefähr
5% H2O mit Brennstoff, und diese Mischung a5 sehenswerte Aufheizung des Brennstoffes statt, ohne
sich in geeigneter Umgebung entspannen zu lassen, hierfür zusätzlichen Aufwand zu benötigen.
bevor die Emulsion in den Ofen eingeführt wird. Dank Nach einem zusätzlichen Merkmal des erfindungsder Erhitzung, der die Emulsion am Ausgang der Ein- gemäßen Verfahrens wird flüssiger wasserhaltiger spritzdüse im Windstock unterworfen wird, erfolgt Stoff, der mit dem flüssigen Brennstoff in innige Beeine rasche Verdampfung des Wassers, die zu einer 3& rührung geraten soll, zuvor zerstäubt, indem er durch sehr starken Vergrößerung der Reaktionsoberfläche ein Bauteil geeigneter Porosität geleitet wird. Dades Brennstoffes führt, was seine Verbrennung erheb- durch wird die Feinheit und Homogenität der Verteilich verbessert. lung des Wassers im Brennstoff noch zusätzlich er-
bevor die Emulsion in den Ofen eingeführt wird. Dank Nach einem zusätzlichen Merkmal des erfindungsder Erhitzung, der die Emulsion am Ausgang der Ein- gemäßen Verfahrens wird flüssiger wasserhaltiger spritzdüse im Windstock unterworfen wird, erfolgt Stoff, der mit dem flüssigen Brennstoff in innige Beeine rasche Verdampfung des Wassers, die zu einer 3& rührung geraten soll, zuvor zerstäubt, indem er durch sehr starken Vergrößerung der Reaktionsoberfläche ein Bauteil geeigneter Porosität geleitet wird. Dades Brennstoffes führt, was seine Verbrennung erheb- durch wird die Feinheit und Homogenität der Verteilich verbessert. lung des Wassers im Brennstoff noch zusätzlich er-
Aus der FR-PS 66 189 ist es bekannt, daß Kohlen- höht.
wasserstoff-VVasser-Emulsionen mittels Ultraschalls 35 Das Zusammenprallen zwischen dem gegebenenherstellbar
sind. Ein solches Verfahren bedingt ver- falls zuvor fein verteilten, flüssigen Brennstoff und
gleichsweise hohen apparativen Aufwand bei ver- dem wasserhaltigen Stoff erfolgt, wie erwähnt, vorgleichsweise
geringem Wirkungsgrad auf Grund der zugsweise innerhalb eines Behälters. Die Temperatur
mehrfachen Energieumsetzungen. Außerdem ist das der Brenstoff-Beschickung in diesem Behälter ist
Verfahren nicht ohne weiteres für großen Material- 40 zweckmäßigerweise derart gewählt, daß der Brenndurchsatz
geeignet, und es arbeitet nur mit Flüssig- stoff einerseits hinreichend flüssig ist, andererseits
keitskomponenten, also nicht in dem Falle, daß die aber noch keine Gefahr des Einsetzens eines Spal-Komponemte
Wasser in Dampfform vorliegt. Für Ge- tungsprozesses gegeben ist. Im übrigen ist der Begebenheiten,
wie sie beim Betrieb eines Hochofens schickungsdruck für die beiden Komponenten der
anstehen, ist ein nach diesem vorbekannten Verfahren 45 Emulsion zweckmäßigerweise so hoch wie apparativ
arbeitendes Gerät deshalb nicht anwendbar. beherrschbar gewählt. Die Temperatur von einzu-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und bringendem Wasserdampf sollte derart gewählt sein,
eine Vorrichtung anzugeben, um auf einfache Weise daß dessen Kondensation trotz der Temperatur des
eine ganz besonders feine Emulsion herzustellen, die Brennstoffes leicht erfolgt. Besonders zweckmäßig ist
zu einer noch beträchtlicheren Vergrößerung der spe- 50 es, bei der praktischen Realisierung den Druck von
zifischen Oberfläche eines flüssigen Biennstoffes einzuführendem Wasserdampf leicht über dem Druck
führt, und damit den oben beschriebenen Nachteilen des injizierten Brennstoffes zu wählen.
spürbar abzuhelfen. Nach einem zusätzlichen, vorteilhaften Merkmal
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- der Erfindung werden der jeweilige Druck sowie die
löst, daß der Brennstoff unter Druck in ein Behältnis 55 Abgabe einerseits von Brennstoff und andererseits
eingeführt wird, in dem ein wasserhaltiger Stoff auf von wasserhaltigem Stoff vor Injizieren in den Behäl-
ihn gestrahlt wird. ter derart eingestellt, daß einerseits das Gewicht an
Je nach den Gegebenheiten des praktischen Falles Wasser zwischen 3% und 30% des Gewichtes des
bei der Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung Brennstoffes ausmacht, vorzugsweise bei etwa 5%
werden dabei die Massenverhältnisse, Temperatur <>o liegt, und andererseits gegebenenfalls vorhandenei
und Druck des unter Druck eingestrahlten wasserhal- Wasserdampf kondensiert ist, bevor die Emulsion aui
tigen Stoffes relativ zu den entsprechenden Eigen- dem Behälter abgezogen wird.
schäften des flüssigen Brennstoffes so gewählt, daß Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zurr
der wasserhaltige Stoff nach seinem Aufprallen auf Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens, die sich
den Brennstoff und, bei Anwesenheit von Wasser- 5« durch einfachen Aufbau und hohe Leistungsfähigkeil
dampf, nach Kondensation bei dieser Berührung sich beim Gewinnen einer feinen Emulsion aus Wasser unc
ausbreitet und so mit dem Brennstoff die angestrebte flüssigem Brennstoff infolge Einwirkung eines Strah-
Emulsion bildet. Die Vorgabe und gegebenenfalls !es wasserhaltigen Stoffes auf den flüssigen Brennstof:
auszeichnet und insbesondere zum Befeuern eines Schachtofens, zumal eines Hochofens, Anwendung
findet, in den die Emulsion injiziert wird.
Nach der Erfindung ist diese Vorrichtung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß ein, beispielsweise
metallischer und vorzugsweise aus Stahl erstellter, gegen die umgebende Luft abgedichteter
Mischer wenigstens ein Brennstoff-Speiserohr, wenigstens ein Speiserohr für wasserhaltigen Stoff und
ein Emulsionsabfuhr-Rohrsystem aufweist.
Für die praktische Realisierung sind je nach den Gegebenheiten des Einzelfalles die Abmessungen des
Mischers selbst und die Anordnung der genannten Rohre für das Injizieren der zu vermengenden Flüssigkeiten
derart zu wählen, daß unter Berücksichtigung der gegebenen Massen-, Temperatur- und
Druckbedingungen der Flüssigkeitskomponenten im Mischer zunächst deren Zusammenprallen und Mischen
und danach eine Kondensation des gegebenenfalls im wasserhaltigen Stoff vorhandenen Wasserdampfes
stattfindet, bevor die Mischung durch das Emulsionsabfuhr-Rohrsystem austritt. Dieses Emulsionsabfuhr-Rohrsystem
ist zweckmäßigerweise als Verbindung vom Mischer zu einem Injektionsrohr an einem Schachtofen ausgebildet.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung treten die Speiserohre
derart in den Mischer ein, daß sie eines in Verlängerung des anderen angeordnet sind. Dadurch wird
bewirkt, daß die injizierten Flüssigkeitskomponenten besonders heftig gegeneinander geschleudert werden.
Bei einer solchen Ausgestaltung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Speiserohr für den wasserhaltigen
Stoff sehr viel weiter in das Innere des Mischers hineinragt als das Brennstoff-Speiserohr. Der Abstand
zwischen den Endöffnungen der in den Mischer hineinragenden Speiserohre ist zweckmäßigerweise
einstellbar und beträgt vorzugsweise zwischen etwa 1% und 20% der Längsausdehnung des Mischers in
Richtung der Erstreckung dieser Speiserohre.
Das in den Mischer hineinragende Ende des Speiscrohres
für den wasserhaltigen Stoff ist zweckmäßigerweise mit einer einstellbaren porösen Scheidewand
versehen. Dadurch ist es ermöglicht, die Gegebenheiten der Abgabe und des Druckes des Wassers oder
Dampfes den Gegebenheiten des flüssigen Brennstoffes anzupassen.
Das Emulsionsabfuhr-Rohrsystem als Ausgangsöffnung
für die Mischung aus flüssigem Brennstoff und Wasser ist vorzugsweise in der gleichen Wandung angeordnet,
durch die das Speiserohr für den wasserhaltigen Stoff eintritt.
Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zum Ausüben des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist wenigstens ein Teil der Speiseröhre für den flüssigen Brennstoff und für den
wasserhaltigen Stoff so angeordnet, daß sie die gleiche Wandung des Mischers durchdringen und gegen sein
Symmetriezentrum hin merklich konvergieren; dabei ist das Ende des Speiserohres für den wasserhaltigen
Stoff vorzugsweise mit einem Block aus porösem Material verschen, welcher vorzugsweise am Orte des
Symmetriezentrums des Mischers gelegen ist. In einem solchen Falle ist die Ausgangsöffnung für die Mischung
aus Wasser und flüssigem Brennstoff vorzugsweise in der Wandung des Mischers angeordnet, die
derjenigen gegenüberliegt, durch die die beiden Speiseröhre eintreten. Das poröse Material, aus dem der
Block besteht, der am Ende des Speiserohres für das Wasser angeordnet ist, besteht vorteilhafterweise aus
gesintertem Metall, beispielsweise aus Bronze, dessen Poren, im Falle der alleinigen Verwendung von Wasserdampf,
einen Durchmesser von vorzugsweise weniger als 50 Mikron aufweisen.
Ein solcher Block aus porösem Material am Ende des Speiserohres für Wasserdampf dient dazu, eine
gute Zerstäubung des Wasserdampfes in den flüssigen Brennstoff hinein sicherzustellen.
Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung tritt ein Teil des Speiserohres für
den flüssigen Brennstoff in den Mischer ein und endet in einem gelochten Kreisring, und zwar so, daß Brenn-
1S stoffstrahlen, die dadurch gebildet werden, den Mischer
in Richtung auf die gegenüberliegende Wandung hin durchqueren; dagegen ist das Speiserohr für
den wasserhaltigen Stoff an die angrenzende Wandung bzw. an die, bezogen auf die Wandung, durch
die der Brennstoff eintritt, angrenzenden Wandungen angeschlossen, und zwar in einem Bereich, wo die
Wandung bzw. die Wandungen Durchbrechungen aufweisen, die für Durchlaß des Wassers und seinen
Eintritt in den Mischer, nach Art eines Schleiers und
a5 im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Brennstoff
strahlen, bestimmt sind; die Ausgangsöffnung für die Mischung aus Wasser und flüssigem Brennstoff
ist nun in der derjenigen Wandung, durch die das Speiserohr für den Brennstoff eintritt, gegenüberliegenden
Wandung angeordnet.
Mit einer derartigen Vorrichtung ist es möglich, die Homogenität der Verteilung der Wassertröpfchen innerhalb
der Emulsion spürbar zu verbessern und die Abmessungen der Wassertröpfchen zu verkleinern.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden, in dem Falle, daß flüssiger Brennstoff und Wasserdampf
miteinander vermischt werden, indem einer gegen den anderen in entgegengesetzter Richtung zueinander
gerichtet sind, die Drucke und die Abgabemengen an Brennstoff und an Wasserdampf geregelt,
ehe sie in den Mischer gelangen, indem konstante Bedingungen für den Brennstoff aufrechterhalten und
die Öffnung der porösen Scheidewand, mit der das Speiserohr für Wasserdampf versehen ist, und/oder
der Abstand zwischen den Spieiserohren für den Wasserdampf und für den Brennstoff, verändert werden.
Falls es erforderlich ist, die Menge an flüssigem Brennstoff, die in den Schachtofen eingespritzt werden
soll, zu verändern, wird zweckmäßigerweise zugleich der Druck verändert, mit dem der Brennstoff
in das ihm zugeordnete Speiserohr geleitet wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erweist es sich als vorteilhaft, angenähert gleichen Druck
für den flüssigen Brennstoff und für den Wasserdampf
aufrechtzuerhalten, sofern die Durchschnittsqucischnitte
für die beiden Flüsigkeiten in ihren jeweiligen Speiseröhren gleich sind.
Aus dem Walzwcrksbetriicb ist ein Produkt bekannt,
das aus Wasser und öl zusammengesetzt ist
und das als Abfallprodukt betrachtet und insbesondere in Flüsse abgeleitet wird, wo es eine Ursache für
deren Verschmutzung darstellt.
Nach einem zusätzlichem Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, als flüssigen Brennstoff dieses aus
Wasser und öl zusammengesetzte Produkt zu verwenden,
welches beim Betrieb von Walzwcrksanlagcn anfällt und dort ein Abfallprodukt darstellt. Es kann
unmittelbar dieses Produkt als solches, aber ebenso
auch nach Zusatz von Öl, angewandt werden, beispielsweise mit Zusatz von schwerem Heizöl.
Neben dem wirtschaftlichen Gesichtspunkt auf Grund der Verwertung dieses Produktes weist eine
solche Verwendung gleichermaßen den Vorteil auf, den Grad der Umweltverschmutzung durch solche
Walzwerksanlagen zu vermindern, ohne zusätzliche Kosten zu verursachen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert,
die Ausführungsbeispicle für eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens
darstellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Mischer imit Speiserohren für flüssigen
Brennstoff und Wasserdampf, die einander entgegengerichtet und eines in der Verlängerung des anderen
angeordnet sind,
Fig. 2 einen Mischer mit Speiserohren für flüssigen Brennstoff und für Wasserdampf, die zum Symmetriezentrum
des Mischers stark aufeinander zu konvergieren, wobei das Speiserohr für Wasserdampf an
seinem Ende einen porösen Klotz enthält, und
Fig. 3 einen Mischer, bei dem der flüssige Brennstoff zu einzelnen Strahlen aufgeteilt wird, die einen
Vorhang aus Wasserdampf rechtwinklig durchdringen.
Nachdem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist als
Behältnis ein Mischer 1 vorgesehen, dem flüssiger Brennstoff und Wasserdampf über wenigstens zwei
Speiseröhre 2 bzw. 3 zugeführt wird, die eines in der Verlängerung des anderen und einander entgegengesetzt
gerichtet angeordnet sind. Das Speiserohr 3 für Wasserdampf durchtritt die Wandung 4 des Mischers
1 und dringt sehr viel tiefer in den Mischer 1 hinein, als das Speiserohr 2 für den Brennstoff, der
die Wandung 5 durchquert, die der Wandung 4 gegenüber gelegen ist. Die Abmessungen des Mischers 1
sind relativ klein und weisen beispielsweise bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine innere
Länge von maximal 210 mm und einen Durchmesser von 130 mm, gemessen rechtwinklig zu jener
inneren Länge, auf. Mit dieser Anordnung ist ein Durchsatz von 450 1 flüssigem Brennstoff je Stunde
durch den Mischer 1 bei einem Druck von 4 kg/cm2 und einer Temperatur in der Größenordnung von
100° C crzielbar. Der benutzte Wasserdampf liegt dabei an der Grenze der Sättigung, bei einer Temperatur
von 170° C und einem Druck von 5 kg/cm2. Die
beiden einander cntgegcngcrichteten Strahlen treffen heftig aufeinander und rufen eine starke Turbulenz
hervor, die eine große Homogenität der Mischung sicherstellt, ebenso wie eine starke Verteilung des Wasserdampfes
in dem flüssigen Brennstoff. Die Abmessungen des Behältnisses, das den Mischer 1 darstellt
und die Massen-, Temperatur- und Druckbedingungen der beiden Flüssigkeiten sind so gewählt, daß der
Wasserdampf Zeit genug findet, vollständig in dem flüssigen Brennstoff zu kondensieren, wodurch eine
echte Emulsion aus flüssigem Brennstoff und Wasser gebildet wird, ehe diese Mischung durch ein lnjektionsrohr
(nicht gezeichnet) abgezogen wird, das an den Mischer 1 über ein Rohrsystem 6 angeschlossen
ist, welches die gleiche Wandung 4 durchbricht wie das Speiserohr 3 für den Wasserdampf.
Der kondensierte Dampf gibt eine bedeutende
Menge an Kalorien an den Brennstoff ab, dessen Temperatur dadurch ohne /usät/.lichun Aufwand ansteigt
im zuvor genannten Beispiel von 100" C auf 130° C -; zugleich wird der Transport dieses Brennstoffes
vom Mischer 1, der außerhalb eines Schachtofens angeordnet ist, zu dessen Injektionsdüse erleichtert.
Aus Ausgang des Einblasrohres verdampft das Wasser dieser Emulsion sehr schnell, insbesondere
unter der Einwirkung der plötzlichen Entspannung der Emulsion und der Erhöhung der Temperatur, der
sie während des Durchganges durch die Winddüse unterworfen ist, wobei zu einer noch feineren Zerstäu-
1Q bung des flüssigen Brennstoffes durch den heißen
Wind beigetragen wird.
Der in Fig. 2 skizzierte Mischer 1 wird mit flüssigem Brennstoff und mit Wasserdampf mittels zweier
Speiserohre 2 bzw. 3 beliefert, die die Wandung 4
1S durchqueren und etwa im Symmetriezentrum des Mischers
1 zusammenlaufen. Die Abmessungen des Mischers 1 und die Durchmesser der in Fig. 1 dargestellten
Speiserohre 2, 3 sind die gleichen wie im Falle des Ausführungsbeispieles. Das Ende des Speiscroh-
a° res 3 für Wasserdampf ist mit einem Block zylindrischer
Form aus porösem Material, z. B. gesinterter Bronze, dessen Poren einen Durchmesser der Größenordnung
von 10 Mikron aufweisen, versehen. Der poröse Block ist im wesentlichen am Orte des Symme-
»5 triezentrums des Mischers langeordnet; er erlaubt es,
eine starke Zerstäubung des Wasserdampfes in den flüssigen Brennstoff zu realisieren. Dieser Wasserdampf
entspannt sich, ehe die Mischung das Injektionsrohr am Schachtofen (nicht gezeichnet) verläßt,
das über ein Rohrsystem 6 an den Mischer 1 angeschlossen ist und die Wandung 5 gegenüber der Wandung
4 durchdringt. Unter diesen Bedingungen gibt das Injektionsrohr eine feine homogene Emulsion aus
Wasser und flüssigem Brennstoff ab.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Mischer 1 mittels eines Speiscrohres 2
mit flüssigem Brennstoff versorgt, das durch die Wandung 4 hindurchtritt und in Form eines Kreisringes 7
endet. Der flüssige Brennstoff verläßt jenen Krcisring 7 durch z. B. vicrundzwanzig kleine öffnungen
in Form von Strahlen, die das Behältnis, das den Mischer 1 darstellt, in Richtung seiner Länge auf die gegenüberliegende
Wandung 5 durchqueren. Der Mischer 1 wird durch ein Speiserohr 3 mit Wasserdampf
versorgt, das in einer Ringleitung 8 endet, die an der zylindrischen Wand 9 des Mischers 1, etwa in der
Mitte seiner Länge, befestigt ist. Die zylindrische Wand 9 weist an dieser Stelle z. B. fünfundzwanzig
Durchbrechungen 10 auf, die dazu dienen, den Wasscrdampf in den Mischer 1 nach Art eines Vorhanges
eintreten zu lassen, und zwar mit einer Ausrichtung, die im wesentlichen rechtwinklig zur Richtung der
Strahlen des flüssigen Brennstoffes ist. Beim Durchtritt der Strahlen des flüssigen Brennstoffes durch den
Vorhang aus Wasserdampf findet eine sehr homogene Mischung statt, die den Mischer 1 durch ein Rohrsystem
6 verläßt, welche an der der Wandung 4 gegenüberliegenden
Wandung 5 befestigt ist. Der Wasserdampf entspannt sich, bevor die Mischung das
Injektionsrohr verläßt, das mit dem Mischer 1 durch die Rohrleitung 6 verbunden ist. Unter diesen Umständen
hat die von dem Injektionsrohr abgegebene Mischung die Eigenschaften einer feinen Emulsion
aus Wasser und flüssigem Brennstoff.
Die ei findungsgemäße Vorrichtung zum Ausüben lies eifindungsgemäßcn Verfahrens ist insbesondere
dafür inicrcssiint, in Hochöfen flüssigen Brennstoff,
wie /.. B. extra schweres Heizöl einzuspritzen, denn
: weist insbesondere die nachfolgenden Vorteile auf:
1. der zu benutzende Mischer ist von einfacher Gestalt,
leicht zu erstellen und weist kleine Abmessungen auf;
2. der Mischer enthält keinerlei mechanisches Rührwerk;
3. der flüssige Brennstoff wird im Mischer einerseits
auf Grund der Berührung mit Wasserdampf und andererseits als Folge des Entspannens dieses
Wasserdampfes, der in den flüssigen Brennstoff hinein zerstäubt wird, erwärmt, wodurch die Viskosität
des flüssigen Brennstoffes vermindert
10
und sein Transport bis zur Winddüse sowie seine Zerstäubung durch den heißen Wind vereinfacht
wird;
4. es wird schnell eine feine Emulsion aus Wasser und flüssigem Brennstoff hergestellt, die sehr homogen und stabil ist.
4. es wird schnell eine feine Emulsion aus Wasser und flüssigem Brennstoff hergestellt, die sehr homogen und stabil ist.
Die in der Zeichnung skizzierten Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Vorrichtung, die flüssigen
Brennstoff und Wasserdampf verarbeitet; die Erfindung betrifft aber gleichermaßen auch die Verwendung
überhitzten Wassers und feuchten Dampfes, wie bereits oben erwähnt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (16)
1. Verfahren zum Herstellen einer Emulsion aus Wasser und flüssigem Brennstoff, beispielsweise
zum Speisen eines Schachtofens wie zum Beispiel eines Hochofens, dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennstoff unter Druck in ein Behältnis eingeführt wird, in dem ein wasserhaltiger
Stoff auf ihn gestrahlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserhaltige Stoff überhitztes
flüssiges Wasser, trockenen oder feuchen Wasserdampf enthält.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserhaltige Stoff emulsionsbildende Bestandteile enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserhaltige flüssige Stoff einer Verdampfung unterworfen
wird, ehe er mit dem Brennstoff in Kontakt gebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff, gegebenenfalls nach vorherigem feinem Verteilen,
und der wasserhaltige Stoff unter Druck in das Behältnis eingeleitet werden, vorzugsweise unter
größtmöglichem Druck, wobei der wasserhaltige Stoff vorzugsweise unter etwas höhcrem Druck
steht als der Brennstoff.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gewichtsanteil des wasserhaltigen Stoffes zwischen 3% und 30% des Gewichtes des Brennstoffes,
vorzugsweise bei etwa 5% liegt.
7. Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
6 zum Herstellen einer Emulsion aus Wasser und flüssigem Brennstoff, dadurch gekennzeichnet,
daß ein gegen die umgebende Luft abgedichteter Mischer (1) wenigstens ein Brennstoff-Speiserohr
(2), wenigstens ein Speiserohr (3) für wasserhaltigen Stoff und ein Emulsionsabfuhr-Rohrsystem
(6) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiserohre (2, 3) hinsichtlich
ihres Eintrittes in den Mischer (1) eines in Verlängerung des anderen und mit den öffnungen
aufeinanderzu gerichtet angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Speiserohr (3) für den wasserhaltigen
Stoff sehr viel tiefer in das Innere des Mischers (1) hineinragt als das Brennstoff-Speiserohr (2), wobei der Abstand zwischen deren beiden
Enden einstellbar ist und zwischen 1 % und 20% der Längenausdehnung des Mischers (1) beträgt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Mischer (1)
hineinragende Ende des Speiserohres (3) für den wasserhaltigen Stoff mit einer einstellbaren porösen
Scheidewand versehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Emul· sionsabruhr-Rohrsysiein (6) in derselben Wandung
(4) angeordnet ist, durch die das Speiserohr (3) für den wasserhaltigen Stoff führt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge-
kennzeichnet, daß wenigstens je ein Teil der Speiserohre
(2, 3) durch die gleiche Wandung (4) des Mischers (1) hindurchtretend und zueinander gegen
das Symmetriezenti um des Mischers (1) konvergierend
angeordnet sind und daß das Ende des Speiserohres (3) für den wasserhaltigen Stoff im
wesentlichen am Orte dieses Symrnetriezentrums liegt und mit einem Block aus porösem Material
versehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material ein gesintertes
Metall, beispielsweise Bronze, ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren des gesinterten
Metalls einen Durchmesser von weniger als 50 μΐη
aufweisen.
15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß das Emulsionsabfuhr-Rohrsystem (6) in derjenigen Wandung(5) des Mischers (1) angeordnet
ist, die derjenigen gegenüberliegt, durch die die beiden Speiserohre (2, 3) eintreten.
16. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoff-Speiserohr (2)
im Mischer (1) als Kreisring (7) endet, der mit in Richtung auf die gegenüberliegende Wandung
(5) gerichteten Strahlaustritts-Löchern versehen ist, daß das Speiserohr (3) für den wasserhaltigen
Stoff an der Wandung - bzw. an den Wandungen - (9), die derjenigen - bzw. denjenigen - benachbart
ist - bzw. benachbart sind -, durch die das Brennstoff-Speiserohr (2) eintritt, an einem mit
im wesentlichen rechtwinklig zur Austrittsöffnung
der Löcher im Kreisring (7) ausgerichteten Durchbrechungen (10) versehenen Bereich endet,
und daß das Emulsionsabfuhr-Rohrsystem (6) in einer der vom Brennstoff-Speiseirohr (2) durchquerten
Wandung (4) gegenüberliegenden Wandung (5) angeordnet ist.
!7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß
das Emulsionsabfuhr-Rohrsystem (6) als Verbindung vom Mischer (1) zu einem Injektionsrohr an
einem Schachtofen ausgebildet ist.
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
BE782431A BE782431A (en) | 1972-04-20 | 1972-04-20 | Fuel and water emulsions for furnaces - formed by fuel and water vapour passed through porous elements |
BE782432A BE782432A (en) | 1972-04-20 | 1972-04-20 | Fuel and water emulsions - formed by pulverising fuel which is contacted by water vapour |
BE783681A BE783681A (en) | 1972-05-18 | 1972-05-18 | Liquid fuel and water emulsions - for injection into blast furnaces |
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DE2318082B2 true DE2318082B2 (de) | 1977-10-20 |
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ID=27159401
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DE2318082A Expired DE2318082C3 (de) | 1972-04-20 | 1973-04-11 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Emulsion aus Wasser und flüssigem Brennstoff |
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