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 Brennstoff

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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.
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)

Patentansprüche:
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.
DE2318082A 1972-04-20 1973-04-11 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Emulsion aus Wasser und flüssigem Brennstoff Expired DE2318082C3 (de)

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BE783681A BE783681A (en) 1972-05-18 1972-05-18 Liquid fuel and water emulsions - for injection into blast furnaces

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