DE2318082C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Emulsion aus Wasser und flüssigem Brennstoff - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Emulsion aus Wasser und flüssigem 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
«5 der eingespritzte Brennstoff nur unvollständig verbrennt.
Dieser Mißstand hat zwei hauptsächliche Gründe: einmal einen offenbar ungenügenden Kontakt zwi-
sehen dem massiv eingespritzten Brennstoff und den Oxydationsmitteln, und andererseits die sehr geringe
Zeitdauer, innerhalb derer die Reaktion zwischen dem Brennstoff und den Oxydationsmitteln im Ofen
stattfinden kann, verglichen zu der großen Geschwindigkeit der Einspritzung des einen oder anderen dieser
Stoffe in diesen Ofen.
Um diesen Nachteil zu beheben, der dadurch gegeben ist, daß es sich darum handelt, große Mengen an
Brennstoff zu verwenden, muß die spezifische Oberfläche des eingespritzten Brennstoffes vergrößert
werden. Hierfür wurde schon vorgesehen, den Brennstoff zu zerstäuben, sei es durch Druckluft, sei es durch
mechanische Zerstäubung, indem von geeigneten Brennern Gebrauch gemacht wurde. Aber dieses *5
Vorgehen führt zu ungenügenden Ergebnissen, wenn sehr große Mengen Brennstoff eingespritzt werden.
Darüber hinaus ist es sehr arbeitsaufwendig wegen der Schwierigkeit, die Brenner über längere Z<;it in korrektem
Betriebszustand zu erhalten. *°
In der LU-PS 51940 ist ein Verfahren beschrieben,
das bessere Resultate erzielt und darin besteht, eine Emulsion aus einer geringen Menge an Wasser und
aus Heizöl zu bilden, und zwar durch Mischen von ungefähr 5% H2O mit Brennstoff, und diese Mischung »5
sich in geeigneter Umgebung entspannen zu lassen, bevor die Emulsion in den Ofen eingeführt wird. Dank
der Erhitzung, der die Emulsion am Ausgang de/ Einspritzdüse im Windstock unterworfen wird, erfolgt
eine rasche Verdampfung des Wassers, die zu einer sehr starken Vergrößerung der Reaktionsoberfläche
des Brennstoffes führt, was seine Verbrennung erheblich verbessert.
Aus der FR-PS 66 189 ist es bekannt, daß Kohlenwasserstoff-Wasser-Emulsionen
mittels Ultraschalls herstellbar sind. Ein solches Verfahren bedingt vergleichsweise
hohen apparativen Aufwand bei vergleichsweise geringem Wirkungsgrad auf Grund der
mehrfachen Energieumsetzungen. Außerdem ist das Verfahren nicht ohne weiteres für großen Materialdurchsatz
geeignet, und es arbeitet nur mit Flüssigkeitskomponenten, also nicht in dem Falle, daß die
Komponente Wasser in Dampfform vorliegt. Für Gegebenheiten, wie sie beim Betrieb eines Hochofens
anstehen, ist ein nach diesem vorbekannten Verfahren arbeitendes Gerät deshalb nicht anwendbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um auf einfache Weise
eine ganz besonders feine Emulsion herzustellen, die zu einer noch beträchtlicheren Vergrößerung der spezifischen
Oberfläche eines flüssigen Brennstoffes führt, und damit den oben beschriebenen Nachteilen
spürbar abzuhelfen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Brennstoff unter Druck in ein Behältnis
eingeführt wird, in dem ein wasserhaltiger Stoff auf ihn gestrahl·. wird.
Je nach den Gegebenheiten des praktischen Falles bei der Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung
werden dabei die Massenverhältnisse, Temperatur und Druck des unter Druck eingestrahlten wasserhaltigen
Stoffes relativ zu den entsprechenden Eigenschaften des flüssigen Brennstoffes so gewählt, daß
der wasserhaltige Stoff nach seinem Aufprallen auf den Brennstoff und, bei Anwesenheit von Wasserdampf,
nach Kondensation bei dieser Berührung sich ausbreitet und so mit dem Brennstoff die angestrebte
Emulsion bildet. Die Vorgabe und gegebenenfalls Variation dieser Parameter ist in das Belieben des
Fachmannes gestellt, wozu unter Umständen vergleichsweise einfache Funktionsversuche vorgenommen
werden, um in Hinblick auf einen vorgegebenen flüssigen Brennstoff einen im Sinne optimaler Mischungsergebnisse
geeigneten wasserhaltigen Stoff zuzuführen.
Vorteilhafterweise kann der in den flüssigen Brennstoff eingeführte wasserhaltige Stoff überhitztes
flüssiges Wasser enthalten; er kann aber ebenso trokkenen oder feuchten Wasserdampf aufweisen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens auch ein
wasserhaltiger Stoff Anwendung finden, der einen oder mehrere emulgierende Bestandteile aufweist.
Dadurch wird eine besonders feine und gleichmäßige Emulsion des Wassers in dem flüssigen Brennstoff erzielt.
Für die praktische Anwendung dieses Verfahrens besonders interessant ist, daß der Wasserdampf, der
sich bei Berührung mit dem Brennstoff niederschlägt, in bedeutendem Umfange Kalorien an den Brennstoff
abgibt. Dadurch findet also im Zuge dieses Emulsionsbildungsvorganges
zugleich noch eine wünsehenswerte Aufheizung des Brennstoffes statt, ohne hierfür zusätzlichen Aufwand zu benötigen.
Nach einem zusätzlichen Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird flüssiger wasserhaltiger
Stoff, der mit dem flüssigen Brennstoff in innige Berührung geraten soll, zuvor zerstäubt, indem er durch
ein Bauteil geeigneter Porosität geleitet wird. Dadurch wird die Feinheit und Homogenität der Verteilung
des Wassers im Brennstoff noch zusätzlich erhöht.
Das Zusammenprallen zwischen dem gegebenenfalls zuvor fein verteiltem, flüssigen Brennstoff und
dem wasserhaltigen Stoff erfolgt, wie erwähnt, vorzugsweise innerhalb eines Behälters. Die Temperatur
der Brenstoff-Beschickung in diesem Behälter ist zweckmäßigerweise derart gewählt, daß der Brennstoff
einerseits hinreichend flüssig ist, andererseits aber noch keine Gefahr des Einsetzens eines Spaltungsprozesses
gegeben ist. Im übrigen ist der Beschickungsdruck für die beiden Komponenten der
Emulsion zweckmäßigerweise so hoch wie apparativ beherrschbar gewählt. Die Temperatur von einzubringendem
Wasserdampf sollte derart gewählt sein, daß dessen Kondensation trotz der Temperatur des
Brennstoffes leicht erfolgt. Besonders zweckmäßig ist es, bei der praktischen Realisierung den Druck von
einzuführendem Wasserdampf leicht über dem Druck des injizierten Brennstoffes zu wählen.
Nach einem zusätzlichen, vorteilhaften Merkmal der Erfindung werden der jeweilige Druck sowie die
Abgabe einerseits von Brennstoff und andererseits von wasserhaltigem Stoff vor Injizieren in den Behälter
derart eingestellt, daß einerseits das Gewicht an Wasser zwischen 3% und 30% des Gewichtes des
Brennstoffes ausmacht, vorzugsweise bei etwa 5% liegt, und andererseits gegebenenfalls vorhandener
Wasserdampf kondensiert ist, bevor die Emulsion aus dem Behälter abgezogen wird.
Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens, die sich
durch einfachen Aufbau und hohe Leistungsfähigkeit beim Gewinnen einer feinen Emulsion aus Wasser und
flüssigem Brennstoff infolge Einwirkung eines Strahles wasserhaltigen Stoffes auf den flüssigen Brennstoff
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 Speiseröhre.
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
Speiserohre 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 versehen, 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 Spei seröhre eintreten. Das poriisc Material, aus dem der
Block besteht, der am Ende des Speiserohres für da; Wasser angeordnet ist, besteht vorteilhafterweise au:
gesintertem Metall, beispielsweise aus Bronze, dcssei
Poren, im Falle der alleinigen Verwendung von Was serdampf. einen Durchmesser von vorzugsweise wc
nigcr als 50 Mikron aufweisen.
Ein solcher Block aus porösem Material am Endi des Speiserohres für Wasserdampf dient dazu, eini
gute Zerstäubung des Wasserdampfes in den flüssiger Brennstoff hinein sicherzustellen.
Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbei spiel der Erfindung tritt ein Teil des Speiserohres fü
den flüssigen Brennstoff in den Mischer ein und ende in einem gelochten Kreisring, und zwar so, daß Brenn
1S stoffstrahlen, die dadurch gebildet werden, den Mi
scher in Richtung auf die gegenüberliegende Wan
dung hin durchqueren; dagegen ist das Speiserohr fü den wasserhaltigen Stoff an die angrenzende Wan
dung bzw. an die, bezogen auf die Wandung, durcl die der Brennstoff eintritt, angrenzenden Wandungei
angeschlossen, und zwar in einem Bereich, wo du Wandung bzw. die Wandungen Durchbrechunger
aufweisen, die fur Durchlaß des Wassers und seiner Eintritt in den Mischer, nach Art eines Schleiers unc
*5 im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Brenn
stoffstrahlen, bestimmt sind; die Ausgangsöffnung füi die Mischung aus Wasser und flüssigem Brennstof
ist nun in der derjenigen Wandung, durch die da1
Speiserohr für den Brennstoff eintritt, gcgcnübcrlie gcnden Wandung angeordnet.
Mit einer derartigen Vorrichtung ist es möglich, die
Homogenität der Verteilung der Wassertröpfchen in nerhalb der Emulsion spürbar zu verbessern und dit
Abmessungen der Wassertröpfchen zu verkleinern.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wer den, in dem Falle, daß flüssiger Brennstoff und Was
serdampf miteinander vermischt werden, indem eine gegen den anderen in entgegengesetzter Richtung zu
einander gerichtet sind, die Drucke und die Abgabe
4« mengen an Brennstoff und an Wasserdampf geregelt ehe sie in den Mischer gelangen, indem konstante Be
dingungen für den Brennstoff aufrechterhalten unc die öffnung der porösen Scheidewand, mit der da;
Speiserohr für Wasserdampf versehen ist, und/ode der Abstand zwischen den Speiserohren für den Was
serdampf und für den Brennstoff, verändert werden Falls es erforderlich ist, die Menge an flüssigen
Brennstoff, die in den Schachtofen eingespritzt wer den soll, zu verändern, wird zwcckmäßigerwcisc zu
gleich der Druck verändert, mit dem der Brennstof in das ihm zugeordnete Speiserohr geleitet wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung er weist es sich als vorteilhaft, angenähert gleichen Drucl
für den flüssigen Brennstoff und für den Wasserdamp aufrechtzuerhalten, sofern die Durchschnittsquer
schnitte für die beiden Flüsigkeiten in ihren jcwciligci
Speiserohren gleich sind.
Aus dem Walzwerksbetrieb ist ein Produkt bc kannt, das aus Wasser und öl zusammengesetzt is
*o und das als Abfallprodukt betrachtet und insbeson
dere in Flüsse abgeleitet wird, wo es eine Ursache fü
deren Verschmutzung darstellt.
Nach einem zusätzlichem Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, als flüssigen Brennstoff dieses au;
e3 Wasser und öl zusammengesetzte Produkt zu ver
wenden, welches beim Betrieb von Walzwcrksanlagcr anfällt und dort ein Abfallprodukt darstellt. Es kanr
unmittelbar dieses Produkt als solches, aber ebcnsc
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 Iirfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert,
die Ausführungsbeispiele für eine Vorrichtung zum Durchführen deserfindungsgemäßen Verfahrens
darstellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Mischer mit Speiserohren für flüssigen Brennstoff und Wasserdampf, die einander entgegengciichtel
und eines in der Verlanget ung des anderen angeordnet sind,
Fig. leinen 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
Speiserohre 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 Bronnstoff, der
die Wandung 5 durchquert, die der Wandung 4 gegenübergelegen
ist. Die Abmessungen des Mischers 1 sind relativ klein und weisen beispielsweise bei dem
in Fig. I 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 I flüssigem Brennstoff je Stunde durch den Mischer 1 bei einem Druck von 4 kg/cm:
und einer Temperatur in der Größenordnung von 100° C erziclbar. Der benutzte Wasserdampf liegt
dabei an der Grenze der Sättigung, bei einer Temperatur von 170° C und einem Druck von 5 kg/cnv. Die
beiden einander entgegengerichteten Strahlen treffen heftig aufeinander und rufen eine starke Turbulenz
hei voi, 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 «vn Injcktionsrohr
(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 zusätzlichen Aufwand ansteigt - im zuvor genannten Beispiel von I(H)° 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 Zcrstäubung
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
Speiseröhre 2 bzw. 3 beliefert, die die Wandung 4 durchqueren und etwa im Symmetriezentrum des Mischers
1 zusammenlaufen. Die Abmessungen des Mischers 1 und die Durchmesser der in Fig. 1 dargestellten
Speiseröhre 2, 3 sind die gleichen wie im Falle des Ausführungsbeispieles. Das Ende des Spciseroh-
*o 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-
a5 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,
3» 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 Speiserohres 2
mit flüssigem Brennstoff versorgt, das durch die Wandung 4 hindurchtritt und in Form eines Kreisringes 7
endet. Der flüssige Brennstoff verläßt jenen Kreis-
«o ring 7 durch z. B. vicrundzwanzig kleine öffnungen
in Form von Strahlen, die das Behältnis, das den Mischer I darstellt, in Richtungseiner Länge auf die gegenüberliegende
Wandung 5 durchqueren. Der Mischer 1 wird durch ein Speiserohr 3 mit Wasserdampf
versorgt, das in einer Ringlcitung 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 Wasserdampf 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 erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere
dafür interessant, in Hochöfen flüssigen Brennstoff, wie z. H. extra schweres Heizöl einzuspritzen, denn
sie 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 enthalt keinerlei mechanisches Rührwerk;
3. derflüssige 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 Austührungsbei spiele 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 (17)
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 höherem 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 K), dadurch gekennzeichnet, daß das Emulsionsabfuhr-Rohrsystem (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 Symmetriezentruni des Mischers (1) konvergierend angeordnet sind und daß das Ende des
Speiserohres (3) für den wasserhaltigen Stoff im wesentlichen am Orte dieses Symmetriezenirums
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 μπι
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-Löchei η 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 de/ vom Brennstoff-Speise rohr (2) durchquerten
Wandung (4) gegenüberliegenden Wandung (5) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß
das Emulsionsabfuhr-RohrsysteiTi (6) als Verbindung vom Mischer (1) zu einem Injektionsrohr an
einem Schachtofen ausgebildet ist.
Applications Claiming Priority (3)
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BE782432A BE782432A (en) | 1972-04-20 | 1972-04-20 | Fuel and water emulsions - formed by pulverising fuel which is contacted by water vapour |
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