DE2418274A1 - METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING SOOT - Google Patents
METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING SOOTInfo
- Publication number
- DE2418274A1 DE2418274A1 DE2418274A DE2418274A DE2418274A1 DE 2418274 A1 DE2418274 A1 DE 2418274A1 DE 2418274 A DE2418274 A DE 2418274A DE 2418274 A DE2418274 A DE 2418274A DE 2418274 A1 DE2418274 A1 DE 2418274A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- soot
- reactor according
- openings
- annular space
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/44—Carbon
- C09C1/48—Carbon black
- C09C1/50—Furnace black ; Preparation thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
Description
Verfahren und Yorrichtuii^ zur ¥■·?<'? stel luv, πProcedure and Yorrichtuii ^ to ¥ ■ ·? <'? stel luv, π
Die Erfindung betrifft einen Rußreaktor mit einem Brenne·?? und einer Einrichtung zum Eindüsen des Ausgangsiaaterisi s für die Rußerzeugung. Ferner bezieht sich die Erfindung; auf ein Verfahren zur Herstellung von Ruß.The invention relates to a soot reactor with a burner · ?? and a device for injecting the starting material for soot production. The invention also relates to; to a process for the production of carbon black.
Der Brenner ist zum Verstäuben und Verbrennen flüssiger Brennstoffe bestimmt, um die für die Umsetzung erforderliche Wärme zu liefern.The burner is designed for dusting and burning liquid fuels to the extent necessary for implementation To deliver heat.
Die Verwendung flüssiger Ölbrennstoffe in Rußreaktcrc··; ist als solche bekannt. So beschreiben beispielsweise f.i-;The use of liquid oil fuels in sootreactcrc ··; is known as such. For example, f.i-;
409844/0918409844/0918
im folgenden genannten US-Patentschriften mit Öleinspritzung arbeitende Brenner, die für Rußreaktoren be™ . stimmt sind: US-PSen 22 886; 2 420 999; 2 641 554;hereinafter referred to as US patents with oil injection working burners designed for soot reactors be ™. Correct are: U.S. Patents 22,886; 2,420,999; 2,641,554;
2 961 500; 5 005 854; 5 060 005; 5 211 552; 5 290 120;2,961,500; 5,005,854; 5,060,005; 5,211,552; 5 290 120;
3 501 274 und 3 669 628. 3 501 274 and 3 669 628.
Die dem Anmeldungsvorschlag im Hinblick auf den Brenner als solchen nach Kenntnis der Anmelderin am nächsten kommende Vorveröffentlichung ist die US-PS 5 254 846, welcher im Hinblick auf die Prinzipien und Ausgestaltung der Brennerspitze, an welcher die Zerstäubung des 01-brennstoffes stattfindet, Gerne ins amke.it en mit dem Anmeldungsvorschlag zu entnehmen sind. Dabei ist zu beachten, daß der genannten Patentschrift keine Offenbarung im Hinblick auf die Verbesserung des Verbrennungsvorganges durch die Anwendung hoher Verwirbelungszahlen zu entnehmen ist, die sich durch Zonen rückwärts gerichteter Strömung und Rückmischung innerhalb der Flammen zone auszeichnet, Ferner beschreibt die genannte Patentschrift keinesfalls die Möglichkeit der Hutherstellung bei Erfordernis einer Flammencharakteristik, die das Einführen eines zentralen Rohres durch den F-Lammenmittelpunkt gestattet, um das Ausgangsmaterial für die Rußerzeugung einzudüsen. Außerdem besitzt der erfindungsgemäße Brenner weitere unterscheidende technische Merkmale, welche die Erteilung eines von dem genannten Patent unterschiedlichen Patentes rechtfertigen dürften. The prior publication closest to the application proposal with regard to the burner as such to the knowledge of the applicant is US Pat amke.it en can be found with the registration proposal. It should be noted that the cited patent does not disclose any disclosure with regard to the improvement of the combustion process through the use of high turbulence numbers, which are characterized by zones of backward flow and backmixing within the flame zone, and the cited patent in no way describes the possibility the manufacture of hats when a flame characteristic is required which allows the introduction of a central tube through the center of the F-flame in order to inject the starting material for the soot production. In addition, the burner according to the invention has further distinguishing technical features which should justify the granting of a patent different from the patent mentioned.
Die Grundsätze der Anwendung einer intensiven Verwirbelung im Brenner sind in dem Buch "Combustion Aerodynamics" von Beer und Chigier (1972) Halsted Press Division, John Wiley & Sons, Inc., New York und in Berichten des International Flame Research Institute of Ijmuiden beschrieben.The principles of applying intense turbulence in the burner are in the book "Combustion Aerodynamics" by Beer and Chigier (1972) Halsted Press Division, John Wiley & Sons, Inc., New York and in reports from the International Flame Research Institute of Ijmuiden.
In vielen Fällen wird als Brennstoff Naturgas in Rußreaktoren verwendet. In Situationen, in denen Gas nicht -verfügbar oder nicht zu einem wirtschaftlichen Preis verfügbar ist, ist es jedoch wünschenswert, einen Brenner zu haben, der für die Verwendung flüssiger Örbrennstoffe ausgelegt ist, wobei die flüssigen Ö!brennstoffe Schweröle, miteinschließen. Das Hauptproblem bei der Konstruktion eines derartigen Brenners ist darin zu sehen, daß die erforderten, hohen Geschwindigkeiten, insbesondere bei Eu.ßreaktoren, keine hinreichende Verweildauer gestatten, um eine vollständige Verbrennung des Brennstoffes innerhalb der zulässigen Zeit zu gewährleisten, bis die Zerstäubung des Brennstoffes äußerst wirksam geworden und extrem hohe Verbrennungsgeschwindigkeiten verwirklicht worden sind.In many cases, natural gas is used as fuel in soot reactors. In situations where gas is not -available or not available at an economical price however, it is desirable to have a burner that is capable of using liquid oil fuels is designed, whereby the liquid oil fuels heavy oils, include. The main problem with the construction of such a burner is to be seen in the fact that the required high speeds, especially in the case of Eu.ß reactors, do not allow sufficient residence time for complete combustion of the fuel within to ensure the allowable time until the atomization of the fuel has become extremely effective and extremely high Burn rates have been realized.
Herkömmliche mit einer Hochdruckzerstäubung arbeitende Verfahren führen zu hohen Austragsgeschwindigkeiten. Die Herstellung der Brennstoff-Auslaßdüse bestimmt in einem bestimmten Ausmaß die Austrittscharakteristik und demzufolge wird die Auslaßgeschwindigkeit radial oder axial sein. Eine hohe Axialgeschwindigkeit hat den Nachteil, daß die Verweildauer verkürzt wird, während eine hohe Eadialgeschwindigkeit dazu führt, daß Tröpfchen auf die innere Oberfläche der Verbrennungskammer aufprallen, wss zu einer unerwünschten Koksausbildung führt.Conventional processes using high pressure atomization lead to high discharge speeds. the Manufacture of the fuel outlet nozzle determines to a certain extent the exit characteristic and consequently the outlet velocity will be radial or axial. A high axial speed has the disadvantage that the dwell time is shortened, while a high radial velocity causes droplets to impinge on the inner surface of the combustion chamber, resulting in a leads to undesired coke formation.
Für das Ruß-Erzeugungsverfahren in Übereinstimmung mit der vom Erfinder verwendeten Technologie ist es besonders vorteilhaft, eine Flamme aus verbrennendem Ölbrennstoff zu haben, welche das eingedüste Auögangsiaaterial für die Rußerzeugung in einer Zone hoher Axialgeschwindigkeit einschließt, wobei die Basis der Flamme strömungsinäßig oberhalb der Eindüsstelle des Ausgangsiiiaterials gelegen ist.For the soot production process in accordance with of the technology used by the inventor, it is particularly advantageous to use a flame made from burning oil fuel to have which the injected initial material for the Including soot generation in a zone of high axial velocity with the base of the flame fluidly above the injection point of the starting material is located.
409844/0918409844/0918
Es ist auch, wichtig, daß die Lage oder Stellung des eingedüsten als Ausgangsmaterial dienenden Öls längs der Mittellinie verschoben v/erden kann, indem die ringförmige Eindüseinrichtung für das Ausgangsmaterial durch den Brenner und durch die Flammenmitte vorgeschoben oder zurückgeschoben wird. Diese Anordnung muß gegen die Flaminenhitze durch eine innere Flüssigkeitskühlung oder durch einen inneren Strom von Kühlgas geschützt xverden.It is also important that the location or posture of the injected oil serving as starting material can be displaced along the center line by the annular Injector for the starting material through the burner and advanced through the center of the flame or is pushed back. This arrangement must be against the flame heat protected by internal liquid cooling or an internal flow of cooling gas.
Anhand der vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß der Erfindung die Aufgabe zugrundeliegt, einen Hußreai:- tor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem der Brenner imstande ist, eine hohe Verbrennungsgeschvrindigkeit und eine zufriedenstellende Flammencharakteristik zu gewährleisten, selbst wenn ein Betrieb unter Verwendung von Schwerölen erfolgt. Dabei stellt sich der Erfindung insbesondere die Aufgabe, einen Brenner zu schaffen, v/elcher in einer Zone hoher axialer Strömungsgeschwindigkeiten eine ausreichende Flainmenstabilität gewährleistet. Ferner muß die Verbrennungsgeschwindigkeit so hoch sein, daß eine vollständige Verbrennung in einem kurzen Abstand von dem Brennerkopf unter Verwendung flüssiger Kohlenwasserstoffe mit hohen Kohlenstoff-Wasserstoffverhältnissen erzielt v/erden kenn. Zur Aufgabe der Erfindung zählt auch die Schaffung von Zerstäubungseinrichtungen, welche eine "äußerst feine Zerstäubung gewährleisten und zur gleichen Zeit das Aufprallen von Flüssigkeitstropfen auf die Wandungen der Verbrennungskammer verhindern, was zur Ausbildung von Koksablagerungen führt, wie dieses normalerweise der Fall ist, wenn die Zerstäubungsfunktion darauf beruht, Flüssigkeit, Luft-Flüssigkeitsgemische oder Dampf-Flüssigkeitsgemische unter hohen Austragsdrücken durch kleine öffnungen zu drücken. Zur Aufgabe der Erfindung zählt auch das Erreichen einer hohlen Austragscharakteristik, wobei es ins-Based on the above, it can be seen that the object of the invention is to provide a Hußreai: To create gate of the type mentioned, in which the burner is able to achieve a high combustion rate and to ensure a satisfactory flame characteristic even when operating using of heavy fuel oils. The invention is particularly concerned with creating a burner, v / elcher In a zone of high axial flow velocities, sufficient fiber stability is guaranteed. Further the rate of combustion must be so high that complete combustion is possible within a short distance of the burner head using liquid hydrocarbons with high carbon-hydrogen ratios v / earth know The object of the invention also includes the creation of atomizing devices, which one "Ensure extremely fine atomization and, at the same time, the impact of drops of liquid on the walls prevent the combustion chamber, which leads to the formation of coke deposits, as is normally the case is, if the atomization function relies on it, liquid, air-liquid mixture or vapor-liquid mixture to be pressed through small openings under high discharge pressures. Achievement is also part of the object of the invention a hollow discharge characteristic, whereby it
409844/0918409844/0918
besondere zu vermeiden gilt, daß sich noch im flüssig..-r Zustand befindendes Öl in Berührung mit der Kühl1eitune der Einspritzeinrichtung für das Ausgangsmateriol gel euere. Ebenfalls· zur Aufgabe der Erfindung zählt die Schaf.fimr; eines Brennstoff Verbrennungssystems für einen Rußrealetor, welches die Ausbildung von Umweltverschmutzernden Stickoxyden verhindert.It is particularly important to avoid oil that is still in the liquid state in contact with the cooling duct of the injection device for the starting material . Also · the object of the invention counts the Schaf.fimr; a fuel combustion system for a soot reactor, which prevents the formation of polluting nitrogen oxides.
Die der Erfindung im Hinblick auf dem 211 schaffenden HuB-reaktor zugrundeliegende Aufgabe wird erfindun-sgenäß gelöst durch ein Inncnrohr und ein Ausccnrohr, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind und einen ersten Hir..r~ raum für den Durchtritt von Zerstäubungsluft definieren, Einrichtungen für die Zufuhr von Luft in den ersten Ringraum, welchem eine Einrichtung zugeordnet ist, mit deren Hilfe der Zerstäubungsluft eine starke Verwirbelung erteilbar ist, einen ersten Innenring und einen zu diesem konzentrischen zweiten Außenring, wobei die Singe an den strömungsmäßig unteren entspredsnden Enden der konzentrisch^ Rohre befestigt sind und den Ringraum konvergierend au,--£;e~ stalten, der eine hohle, kegelstumpfförmige und divergente Gestalt besitzt, ein konzentrisch innerhalb des Innenr-ohres vorgesehenes drittes Rohr, welches einen zweiten Eingraurr; definiert, wobei das strömungsmäßig untere Ende des dritten Rohres am inneren Ring befestigt ist, durch eine Vielzahl von in dem inneren Ring ausgebildeten öffnungen, die von dem zweiten Ringraum an strömungsmäßig unterhalb der engsten. Stelle des konvergierenden Ringraums gelegenen Orten in den konvergierenden Ringraum führen, Einrichtungen zur Zufuhr von Brennstofföl zu den Öffnungen und durch die rohrförmig ausgebildete Eindüseinrichtung für das Rußausgangsmaterial, welche durch die Mitte des dritten Rohres geführt ist.That of the invention with regard to the HuB reactor creating 211 the underlying problem is solved according to the invention through an inner tube and an outlet tube, which are concentric are arranged to each other and define a first head space for the passage of atomizing air, Devices for the supply of air into the first annular space, to which a device is assigned, with their With the aid of the atomizing air, a strong swirl can be imparted, a first inner ring and one concentric to this second outer ring, the singles at the lower flow ends of the concentric ^ Pipes are attached and the annulus converging au, - £; e ~ shape, which is a hollow, frustoconical and divergent Shape, one concentric within the inner tube provided third tube, which has a second grating; defined with the fluidically lower end of the third tube attached to the inner ring by a plurality of openings formed in the inner ring, those from the second annular space below the narrowest in terms of flow. Place of the converging annulus located places in the converging annulus lead, devices for the supply of fuel oil to the openings and through the tubular injection device for the soot starting material, which is passed through the middle of the third tube.
409844/0918409844/0918
Die der Erfindung im Hinblick auf das zu schaffende "Verfahren zur Herstellung von Ruß zugrundeliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein verwirbeiter Luftstrom von allgemein hohler, kegelstumpf förmiger Gestalt ausgebildet wird, der in Strömungsrichtung gegen die Achse eines in einem Eüßreaktor angeordneten Rußbrenners divergiert, wobei dem Strom eine hohe Verwirbelungszahl von wenigstens 0t6 erteilt wird, daß in den Luftstrom ein schweres Brennstofföl in Form einer Vielzahl von ITiederdruckölströmen, verteilt über den Um— fangsquerschnitt des Luftstromes, eingebracht und dg.s Öl unter Ausbildung einer Flamme verbrannt wird und das ein als Ausgangsmaterial für den Euß dienendes Öl in axialer Richtung an einer strömungs?aäßig unterhalb der Flamme gelegenen Stelle in den Reaktor eingedüst wird.The object on which the invention is based with regard to the "process for the production of carbon black" to be created is achieved according to the invention in that a turbulent air flow of generally hollow, truncated cone-shaped shape is formed which diverges in the direction of flow against the axis of a carbon black burner arranged in a Eüß reactor. The flow is given a high turbulence number of at least 0 t 6, that a heavy fuel oil is introduced into the air flow in the form of a large number of low-pressure oil flows, distributed over the circumferential cross-section of the air flow, and that the oil is burned with the formation of a flame and that an oil serving as the starting material for the oil is injected into the reactor in the axial direction at a point below the flame in terms of flow.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine konzentrische Anordnung von Brenner \md Eindüseinrichtung für das Ausgangsmaterial bei einen Eohlenstoffreaktor, der für das Zerstäuben und Verbrennen von flüssigen Brennstoffen bestimmt ist, um so die für die Reaktion erforderliche Wärme zu liefern. Die Zerstäubungsspitze besteht aus zwei ringförmigen Ringgliedern, die derart hergestellt sind, daß sie eine engste Stelle bilden, welche einen im allgemeinen konvergierenden Ringraum besitzt, durch welchen ein Teil der Verbrennungsluft, die zuvor in eine starke Verwirbelung überführt worden ist, beschleunigt wird. Dieser verwirbelte und beschleunigte Luftstrom strömt in Form eines hohlen, kegelstumpfförmigen und divergenten Stromes. Ölbrennstoff wird durch eine Vielzahl von durch den inneren Ring gebohrten Öffnungen in den Luftstrom eingedüst und wird mittels dieses Luftstromes zerstäubt. Der übrige TeilThe subject of the invention is thus a concentric arrangement of burner / injection device for the starting material at a carbon reactor that is used for the Intended for atomization and burning of liquid fuels is so as to provide the heat required for the reaction. The atomizing tip consists of two annular ring members made to form a narrowest point which is generally one converging annulus, through which part of the combustion air, which was previously in a strong turbulence has been convicted is accelerated. This swirled and accelerated air flow flows in the form of a hollow, frustoconical and divergent stream. Oil fuel is injected into the air stream through a plurality of openings drilled through the inner ring is atomized by means of this air flow. The remaining part
409844/0918409844/0918
der Verbrennungsluft wird der Verbrennungskammer zugeführt, weiche den Brenner umgibt und mit der lie niet on gszone des Reaktors in Verbindung steht. Das sin Ausgangs-· materials für die Rußerezeugung dienende öl v.'ird mittel.'? einer ringförmigen Einrichtung, die durch eine zentrale Öffnung in der Vorrichtung geführt ist, in die Eeaktionskammer eingedüst.the combustion air is fed into the combustion chamber, soft surrounds the burner and with the lie rivet on gszone of the reactor is in communication. The sin output materials for soot production oil v.'ird means. '? an annular device passed through a central opening in the device into the reaction chamber sprayed.
Die zum Verbrennen im Brenner vorgesehenen öle schließen Schweröle ein. Die bei der Verbrennung der Ölbrennstoife entstehende Hitze wird benötigt, um das AuGrungsmatericO. in Ruß umzuwandeln. V/enn der Brenner in einen Rußreaktor eingebaut ist und sich in Betrieb befindet, so wird die den Brenner umgegende Brennkammer in der zuvor erwähnten Weise mit dem übrigen Teil der Verbrennungsluft gespeist. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung· sind sich überlassende rotierende Propellerflügel vorgesehen, um die Verwirbelung auszuführen. Außerdem können vorteilhafterweise Öleindüsöffnungen vorgesehen sein, die in einer im wesentlichen senkrecht zur Reaktoracbse verlaufenden Eben ausgerichtet sind. Ferner kann erfindungsgemäß eine Vielzahl von beispielsweise drei Speiserohren vorgesehen sein, um den Ölbrennstoff zu den Ölbrennstoff-Einspritzöffnungen zu führen. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, eine Uinf an gs stufe oder -nut an den Enden der Oleinspritzöffnungen vorzusehen und ferner Öffnungen in den inneren Ring für den Durchtritt von Kühlluft auszubilden.The oils intended to be burned in the burner include heavy fuel oils. Those involved in burning oil fuels the resulting heat is required to protect the material. to convert to soot. If the burner is installed in a soot reactor and is in operation, the The combustion chamber surrounding the burner is fed in the aforementioned manner with the remaining part of the combustion air. According to an advantageous embodiment of the invention · are Surrender rotating propeller blades provided to carry out the turbulence. In addition, can advantageously Oil injection openings may be provided in a running essentially perpendicular to the reactor acbse Are just aligned. Furthermore, according to the invention a plurality of, for example, three feed pipes may be provided to carry the oil fuel to the oil fuel injection ports respectively. It has proven to be particularly advantageous to have a Uinf on gs stage or groove on the To provide ends of the olein injection ports and further ports to form in the inner ring for the passage of cooling air.
Weitere Kerkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindungergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. In dieser zeigenFurther features, advantages and details of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing. In this show
Pig. 1 eine teilweise als Schnitt dargestellte Ansicht inPig. 1 is a partially sectioned view in FIG
409844/0918409844/0918
Längsrichtung eines Abschnittes eines geeigneten Rußreaktors zusammen mit dem bevorzugten Brenner, einer Verbrennungskammer und einer Eindüseinrichtung für das Ruß-Ausgangsmaterial,Lengthways of a section of a suitable carbon black reactor along with the preferred one Burner, a combustion chamber and an injection device for the carbon black raw material,
Fig. 2 eine vergrößerte, teilweise im Schnitt dargestellte ·Abbildung der bevorzugten Ausführungsformen des Brenners undFig. 2 is an enlarged, partially sectioned illustration of the preferred embodiments of the Brenners and
Fig. 3 eine Ansicht entlang der Linie 3 - 3 in Fig. 2.FIG. 3 is a view taken along line 3 - 3 in FIG. 2.
Vie Fig. 1 zu entnehmen, wird die gesamte zur Verbrennung des Öls und zur Rußbildung benötigte Luft über den Ringraum 43 der Kammer 44 zugeführt, welche die Verbrennungskammer 49 und den Brenner Λ umschließt. Ein beträchtlicher Anteil dieser Luft tritt durdi Schlitze 3 in den Brenner ein und wird dazu verwendet, den Ölbrennstoff zu zerstäuben und die intensive Verbrennung einzuleiten. Wie Fig. 2 zu entnehmen, gelangt diese Zerstäubungsluft über einen durch konzentrische Rohre 5 und 7 gebildeten Ringraum 2 in Kontakt mit Propellerschaufeln 9» welche durch die Zerstäubungsluft gedreht werden. Diese Propellerschaufeln 9 sind unter einem Winkel von 45 bis 67' 1/2 , vorzugsweise 50 bis 60° gegenüber der Achse angeordnet, um der Zerstäubungsluft eine kräftige Durchwirbelung zu erteilen. Die Propellerschaufeln 9 sind, wie Fig. 2 zu entnehmen, vorzugsweise einander überlappend angeordnet, um eine stabile und nicht eine oszillierende Flamme zu gewährleisten. Dabei ist unter "überlappen" eine Überlappung sowohl am äußeren und am inneren Durchmesser des Ringraums 2 zu verstehen und vorzugsweise eine Überlappung um einen gleichen Prozentsatz bei beiden genannten Durchmessern, der beispielsweise wenigstens 10?ό und bevorzugt wenigstens 20% beträgt. Die Überlappung könnte durch Verwendung von Schrauben- oder Schnecken fast ':UO;5As can be seen in FIG. 1, all of the air required for the combustion of the oil and for the formation of soot is supplied via the annular space 43 to the chamber 44 which encloses the combustion chamber 49 and the burner Λ. A considerable proportion of this air enters the burner through slots 3 and is used to atomize the oil fuel and initiate intensive combustion. As can be seen from FIG. 2, this atomizing air arrives via an annular space 2 formed by concentric tubes 5 and 7 in contact with propeller blades 9 'which are rotated by the atomizing air. These propeller blades 9 are arranged at an angle of 45 to 67 '1/2, preferably 50 to 60 ° with respect to the axis in order to give the atomizing air a powerful swirl. As can be seen from FIG. 2, the propeller blades 9 are preferably arranged so as to overlap one another in order to ensure a stable and not an oscillating flame. "Overlap" is to be understood as an overlap both on the outer and on the inner diameter of the annular space 2 and preferably an overlap by an equal percentage for both diameters mentioned, which is for example at least 10 and preferably at least 20%. The overlap could be almost ': UO; 5
409844/0918409844/0918
_ 9 —_ 9 -
betragen. Vorzugsweise sind die Eanten der Propell er™ schaufeln 9 abgekantet, um eine glatte Strömung zu fördern. Wahlweise kann eine Yerwirblung dadurch herbeigeführt werden, daß die Verstäubungsluft tangential durch das Rohr 7 in den Kingraum eintritt. Die Verwirblung führte zu einer hohen Geschwindigkeit in tangentialer Richtung, ohne daß dabei eine hohe axiale oder radiale Geschwindigkeit auftritt.be. Preferably the Eanten are the Propell er ™ blades 9 beveled to promote a smooth flow. Optionally, a vortex can thereby be brought about be that the atomizing air enters tangentially through the pipe 7 into the king room. The swirl led to a high speed in the tangential direction without doing a high axial or radial velocity occurs.
Die Geschwindigkeit der Zerstäubungsluft wird sodann noch weiter gesteigert, wenn diese durch den allgemein konvergierenden Ringraum in der Zerstäubungsspitze 11 hindurchgeht, welche durch einen inneren ringfömigen Ring 11a und einen äußeren ringförmigen Ring 11b definiert ist. Die Zerstäubungsluft wird somit unter Verwirblung und bei hoher Geschwindigkeit in einer im allgemeinen hohlen, konischen und divergenten V/eise geführt. Der Ring 11a kann aus Kohlenstoffstahl hergestellt sein. Der Ring 11a sollte vorzugsweise aus einer v/ärmebestär:aigen Metallegierung bestehen.The speed of the atomizing air is then even further increased when this is achieved by the generally converging annulus in the atomizing tip 11 passes, which by an inner annular Ring 11a and an outer annular ring 11b is defined. The atomizing air is thus swirled and at high speed in one in general hollow, conical and divergent V / ice guided. The ring 11a can be made of carbon steel. The ring 11a should preferably be made of a heat resistant material Consist of metal alloy.
Der konvergierende Ringraum kann die Gestalt eines Yeiituri-Rohres oder einer Venturi-Düse oder jegliche andere konvergierende Gestalt besitzen, welche die Strömung beschleunigt, ohne dabei die Verwirblung zu stark nachteilig zu beeinflussen. Ein geeigneter zu der engsten Stelle der Spitze 11 führender Konvergenzwinkel beträgt etwa 10 bis 30°, Jedoch vorzugsweise etwa 15 bis 20°,The converging annulus can have the shape of a Yeii turi tube or a Venturi nozzle or any other converging shape which accelerates the flow without affecting the swirl too adversely. A suitable angle of convergence leading to the narrowest point of the tip 11 is about 10 to 30 °, but preferably about 15 to 20 °,
Die beiden Oberflächen der Spitzenglieder 11a und 11b, die strömungsmäßig unterhalb der engsten Stelle der Spitze 11 liegen, können im wesentlichen parallel zueinander oder unter einem Winkel von vorzugsweise nicht mehr als 7 1/2"The two surfaces of the tip members 11a and 11b, the one below the narrowest point of the tip in terms of flow 11, can be substantially parallel to each other or at an angle of preferably no more than 7 1/2 "
4Q984A/09184Q984A / 0918
- ίο -- ίο -
zueinander divergierend angeordnet sein.be arranged diverging from one another.
Wie "bereits erläutert, ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin zu sehen, daß ein hoher Verwirbelungsgrad der zum Zerstäuben des Speise- oder Ausgangsmaterials sowie zur Einleitung der Verbrennung verwendeten Luft hervorgerufen wird. Oberhalb einer kritischen Verwirbelungsintensität entstehen durch den Wirbelbereich in der Flammenmitte in der Nähe des Brennermundes rückwärts gerichtete Ströme, welche zu einer zusätzlichen Verweildauer und zu intensiver Rückinischung durch Wärrae- und Massenübergang der heißen Verbrennungsprodukte mit dem Strom frischen Brennstoffgemisches führen. Bei Verwirbelungszahlen "S" von mehr als 0,6 führt dieser Effekt zu Flammen von bemerkenswerter Stabilität und Verbrennungsintensität. Die Verv.'irbelungszshl kann definiert werden als das Verhältnis zwischen der Axialströmung von ringförmigen Moment und der Axialströmung von linearem Moment. Für die im Eahmen der Erfindung beschriebene Art ringförmiger Verwirbelung wird die Verwirbelungzahl angenähert erhalten durchAs "already explained, is an essential feature of the invention to see that a high degree of turbulence for atomizing the edible or starting material as well as air used to initiate combustion. Above a critical Turbulence intensity is created by the turbulence area in the center of the flame near the burner mouth backward-directed currents, which lead to an additional dwell time and to intensive re-mixing due to heat and mass transfer of the hot combustion products with the stream of fresh fuel mixture. With swirl numbers "S" greater than 0.6, this effect leads to flames of remarkable stability and combustion intensity. The turbulence count can be defined as the ratio between the axial flow of annular moment and the axial flow of linear moment. For the type of annular turbulence described in the context of the invention, the turbulence number is approximated received by
S = 2/3S = 2/3
1 - (Eh/H)3
1 - (Eh/E)2 1 - (Eh / H) 3
1 - (Eh / E) 2
tantan
In dieser Gleichung bedeuten:In this equation:
R = Außendurchmesser des Ringraumes dividiert durch 2,R = outer diameter of the annulus divided by 2,
Eh. = Innendurchmesser des Ringraumes dividiert durch 2, Eh = Inner diameter of the annulus divided by 2,
cC - Steigungswinkel der Propellerschaufel gegenüber der Aciise des Ringraumes. cC - pitch angle of the propeller blade compared to the aciise of the annulus.
409844/0918409844/0918
Im Hinblick auf die obige Gleichung wird auf das Buch "Combustion Aerodynamics", Beer und Chigier, Kapitel V verwiesen.In terms of the above equation, refer to the book "Combustion Aerodynamics", Beer and Chigier, Chapter V referenced.
Es sei noch bemerkt, daß unter dem in obiger Gleichung genannten Ringraum der Ringraum 2 gemäß der Erfindung zu verstehen ist.It should also be noted that under the annular space mentioned in the above equation, the annular space 2 according to the invention is to be understood.
Eine Verwirbelungszahl von wenigstens 0,6 und vorzugsweise von wenigstens 1,0 bis 1,6 wird benötigt, was von denStröiüungsgeschwindigkeiten in arialer Richtung innerhalb der Verbrennungskammer und der Reaktionskammer sowie von den Verbrennungseigenschaften des Brennstoffes oder Öles abhängt. Für die im folgenden noch genannten typischen Betriebsverhältnisse wird eine Verwirbelungszahl von S = 1,2 verwendet, was zu einer stabilen und transparenten Flamme führt, die im wesentlichen innerhalb der Begrenzungen der Verbrennungskammer brennt.A swirl number of at least 0.6 and preferably at least 1.0 to 1.6 is required, which is from the flow velocities in the arial direction within the combustion chamber and the reaction chamber as well as the combustion properties of the fuel or oil depends. A turbulence number is used for the typical operating conditions mentioned below of S = 1.2 is used, resulting in a stable and transparent flame that is essentially within the limits of the combustion chamber is burning.
Die Zerstäubungsspitze 11 besitzt eine spitzwinklige hohl-konische Gestalt von etwa 15 bis 35 ·> vorzugsweise von etwa 20 bis 25 Divergenz im Hinblick auf die Achse der Anordnung. Ein aus einer wärmebeständigen Legierung bestehendes Wärmeschild 12 ist an der Spitze 11a befestigt. Das den flüssigen Brennstoff bildende öl wird über ein Rohr 13 in einen Ringraum 14 eingeführt, aus welchem e^ durch eine Vielzahl von beispielsweise 3 Öl-Speiseleitungsrohren 15 und Verbindungsöffnungen 15s abströmt. Das Brcimstofföl durchtritt sodann drei getrennte Kartenabschnitte 21 und gelangt schließlich durch eine Vielzahl von Öffnungen 23» die über die gesamte Querschnittsflache des PJikc·- umfanges des inneren Ringes 11a verteilt vorgesehen si:;d, in dem Strom .der Zerstäubungsluft. Die Öffnungen 23 sir·?The atomizing tip 11 has an acute-angled hollow-conical shape of about 15 to 35 ·> preferably of about 20 to 25 divergence with respect to the axis of the arrangement. A heat shield 12 made of a heat-resistant alloy is attached to the tip 11a. The oil forming the liquid fuel is introduced via a pipe 13 into an annular space 14 from which e ^ flows out through a plurality of, for example 3, oil feed pipes 15 and connecting openings 15s. The fuel oil then passes through three separate card sections 21 and finally passes through a multiplicity of openings 23 which are provided distributed over the entire cross-sectional area of the circumference of the inner ring 11a in the stream of atomizing air. The openings 23 sir ·?
409844/0918409844/0918
vorzugsweise unter einem Winkel gegenüber dem Radius
angeordnet. Dabei verlaufen sie beispielsweise tangential zum Umfang der Hutenabschnitte 21. Dieses bietet den Vorteil
eines längeren Durchtrittsweges, wodurch der Druckabfall gesteigert werden, kann, welcher in Fällen sehr
niedriger Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssikgiet zu
gering sein kann, um eine befriedigende Verteilung der
Flüssigkeit zu gewährleisten. Für den Betrieb mit hohen
Strömungsgeschwindigkeiten wird jedoch eine radiale Anordnung der Öffnungen 23 bevorzugt.preferably at an angle to the radius
arranged. They run, for example, tangentially to the circumference of the hat sections 21. This offers the advantage of a longer passage, whereby the pressure drop can be increased, which in cases very much
lower flow velocities of the liquid
may be low in order to achieve a satisfactory distribution of the
Ensure fluidity. For operation with high
However, a radial arrangement of the openings 23 is preferred for flow velocities.
Der innere Ring 11a enthält vorzugsweise an den Enden der Öl-Einspritzöffnungen eine nach innen gerichtete Umfangsstufe
oder -nut 25· Diese Stufe oder Hut schirmt das austretende
Öl an den Öffnungen ab, um auf diese V/eise die
Verteilung oder Verspritzung des Öles zwischen den öffnungen
rings um die Spitze zu erleichtern, um auf diese Weise eine bessere Verteilung des Öles und einen wirksameren Verstäubungsvorgang
zu erzielen.The inner ring 11a preferably contains an inwardly directed circumferential step or groove 25 at the ends of the oil injection openings
To facilitate distribution or spraying of the oil between the openings around the tip in order to achieve a better distribution of the oil and a more effective atomization process in this way.
Obgleich andere Einrichtungen zur Zufuhr von Ölbrennstoff zu dem Ring 11a verwendet werden können, ist die Verwendung
einer Vielzahl getrennter Rohre 15 anstelle eines einzigen großen Rohres oder ringförmigen Bauteiles zur
Zufuhr von Öl zu den Öffnungen. 23 aus verschiedenen Gründen vorteilhaft. 1) Gestattet die gesteigerte Geschwindigkeit
einen kurzzeitigeren Wärmeübergang, wodurch ein unerwünschtes verkoken des Öls in den Rohren verhindert wird.Although other means of supplying oil fuel to the ring 11a can be used, the use of a plurality of separate tubes 15 instead of a single large tube or annular member for
Supply of oil to the openings. 23 advantageous for various reasons. 1) The increased speed allows a short-term heat transfer, which prevents undesired coking of the oil in the pipes.
2) können die Einzelrohre durch Umhüllung mit Kühlluft gekühlt werden, wie im folgenden noch beschrieben wird und2) the individual tubes can be cooled by covering them with cooling air, as will be described below and
3) wird eine gleichmäßigere Verteilung des Öls auf die
öffnungen 23 erreicht.3) will have a more even distribution of the oil on the
openings 23 reached.
409844/0918409844/0918
Durchdas Rohr 17 zugeführte Kühlluft kühlt die Rohre 15 und geht dann durch öffnungen 18 und 18a in der Spitze 11a um die Spitze 11a zu kühlen. Diese Luft streicht schließlich durch den kleinen ringförmigen Spalt zwischen dem Rohr 67 und dem Rohr 19 als Reinigungsmittel hindurch, um die Ausbildung von ölabsetzungen am Rohr 67 zu verhindern. Die Öffnungen 18a sind bei 18b durch Schweißen verschlossen, so daß keine Luft aus den Öffnungen 18 in den Ringraum zwischen den Spitzen 11a und 11b eindringt. Diese Kühlung der Rohre 15 und der Spitze 11a gestattet die Vorerhitivur..^ der (durch die Schlitze 3 eintretenden) Verbrennungsluft auf Temperaturen von 4-00 C und mehr, ohne daß dabei ein Überhitzen und Verkoken des Ölbrennstoffes auftritt. Eine derartige Überhitzung der Verbrennungsluft führt zu einer beträchtlichen Steigerung der Verbrennungsgeschwindigkeit des zugeführten Ölbrennstoffes und wirkt sich vorteilhaft auf den RußbildungsVorgang aus.Cooling air supplied through the pipe 17 cools the pipes 15 and then goes through openings 18 and 18a in the Tip 11a to cool the tip 11a. This air finally passes through the small ring-shaped one Gap between the pipe 67 and the pipe 19 as a cleaning agent to prevent the formation of oil deposits to prevent the pipe 67. The openings 18a are closed by welding at 18b so that none Air penetrates from the openings 18 into the annular space between the tips 11a and 11b. This cooling the Tubes 15 and the tip 11a allow the preheating .. ^ the combustion air (entering through the slots 3) to temperatures of 4-00 ° C. and more without this overheating and coking of the oil fuel occurs. Such overheating of the combustion air leads to a considerable increase in the rate of combustion of the supplied oil fuel and has a beneficial effect on the soot formation process the end.
Die den inneren Ringe 11a und die konzentrischen Rohre 5 und 19 umfassende Anordnung kaun in Längsrichtung gegenüber dem Rest der in Pig. 2 dargestellten Brenneranordnung eingestellt werden, um die ringförmige Öffnung der Zerstäubungsspitze 11 einzustellen. Eine derartige Einstellung ist möglich, weil das Rohr 5 verschieblich innerhalb der Stopfbüchse 39 gehalten ist. Eine solche Einstellung kann benutzt werden, um den Winkel, unter welchem die Öleinspritzung erfolgt, zwecks Änderung der J1Iaminenausbildung zu verändern.The arrangement comprising the inner rings 11a and the concentric tubes 5 and 19 are longitudinally opposite to the rest of the arrangement shown in Pig. 2 can be adjusted to adjust the annular opening of the atomizing tip 11. Such an adjustment is possible because the tube 5 is held displaceably within the stuffing box 39. Such adjustment may be used to change the angle at which the oil injection is done to change 1 for the purpose of changing the Iaminenausbildung J.
Pig. 1 zeigt den Brenner zusammen mit einer geei^noto.a Eindüsungseinrichtung für das Ausgangsraateriiii, dar Y er-Pig. 1 shows the burner together with a geei ^ noto.a Injection device for the exit raateriiii, the Y
9844/09189844/0918
brennungskammer und einen Teil des Rußreaktors. Bei dor dargestellten Ausführungsform gelangt die Luft durch einen nicht dargestellten Einlaß, der entsprechend de;ii Einlaß 14 gemäß der US-PS J 256 065 ausgebildet sein kann. Die eingetretene Luft strömt durch den Ringraum 43, der von dem Gehäuse oder dem Hantel 45 und dem inneren Rohr 47 gebildet wird. Ein Anteil dieser eingetretenen Luft wird in der zuvor beschriebenen Weise zu Zerstäubungsluft, während ein anderer Teil zu Verbrennungsluft wird, welche durch öffnungen, wie die im Abschnitt 49a oder anderswo in der Verbrennungskammer angeordnete Luftsschlitzo 50 in die Verbrennungskammer 49 eintritt. Wird eine Vorerhitzung der Luft innerhalb des Resktorgehäuses 45 nicht angestrebt, so kann die Luft auf verschiedene Art und V/eise in den Reaktor eingebracht v/erden. So kann beispielsweise ein nicht dargestellter Lufteinlaß an dem strömungsmäßig oberen Ende des Reaktores dicht am Brenner vorgesehen werdei .combustion chamber and part of the soot reactor. In the embodiment shown here, the air passes through an inlet, not shown, which can be designed in accordance with de; ii inlet 14 according to US Pat. No. J 256 065 can. The air that has entered flows through the annular space 43, from the housing or the dumbbell 45 and the inner Tube 47 is formed. A part of this air that has entered becomes atomizing air in the manner described above, while another part becomes combustion air, which through openings, such as the air slot arranged in section 49a or elsewhere in the combustion chamber 50 enters the combustion chamber 49. Will be a preheat the air within the resector housing 45 is not sought, so the air can be in various ways and ways introduced into the reactor v / ground. For example, an air inlet (not shown) can flow to the provided at the top of the reactor close to the burner will be.
Der erste Abschnitt 49a der Verbrennungskammer, v/elcher am Brennerausgang gelegen ist, stellt ein Verschlußteil dar, durch welches sich dei* Brenner 1 im Gleit;-3itz in die Verbrennungskammer erstreckt. Der Abschnitt 49a kann divergierend (kegelstumpfförmig), wie dargestellt, ausgebildet sein, um die Fähigkeit zurintensiven Einleitung oder Entzündung der Flamme zu steigern. Ein. derartiges Verschlußteil kann jedoch von anderer Gestalt sein.The first section 49a of the combustion chamber, which is located at the burner outlet, provides a closure member through which the burner 1 in the slide; -3itz in the combustion chamber extends. The section 49a may be divergent (frustoconical), as shown be to the ability for intensive initiation or to increase ignition of the flame. A. such a closure part can, however, be of a different shape.
Der folgende Abschnitt 49b der Verbrennungskammer kann wie in der Zeichnung dargestellt , zylindrisch ausgebildet sein, um zwecks Förderung der Vollständigkeit der Verbr-r:ivi· ν eine Zone verspundeten Fließens zu schaffen. Lar '^schnitt 49c der Verbrennungskammer ist si:L v-;r-The following section 49b of the combustion chamber can be cylindrical as shown in the drawing in order to promote the completeness of consumption: ivi ν to create a zone of blocked flow. Lar '^ Section 49c of the combustion chamber is si: L v-; r-
409844/0918409844/0918
jungend ausgebildet, um der verengten Reaktionßknmmer 53 zu entsprechen.Young trained to deal with the constricted reaction muscles 53 to correspond.
Bei der Herstellung verschiedener Rußarten unter Verwendung von Eeaktionskammern, welche dieselben oder sogar größere Durchmesser "besaßen als der Verbrennungeabschnitt 49b hat sich herausgestellt, daß die Abschnitte 49c und 49b fortgelassen werden können, so daß die sogenannte "burnout phase" der Verbrennung (diejenige Phase, in welcher die Verbrennung vollendet wird) in der Reaktionskamraer selbst stattfindet.In the production of various types of carbon black using of reaction chambers, which the same or even larger "diameters" than the combustion section 49b has been found that the sections 49c and 49b can be omitted so that the so-called "burnout phase" of the combustion (the one Phase in which the combustion is completed) takes place in the reaction chamber itself.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, sind die Verbrennungs™ kammberabschnitte 49b und 49c sowie ein Teil des Abschnittes 49a und die Reaktionskaniraer 53 mit einer feuerfesten Auskleidung versehen.As shown in the drawings, the Combustion ™ chamber sections 49b and 49c and part of section 49a and the reaction canoe 53 with a refractory Lining provided.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht eine kombinierte Verbrentiungs- und Heaktionskammer vor. Bei dieser Ausführungsform sind die Abschnitte 49a, 49b und 49c durch einen einzigen feuerfest ausgekleideten und sich kegelstumpfförmig verjüngenden nicht dargestellten Abschnitt ersetzt, welcher sich von der Reaktbnskanimer 53 his zu einem Punkt, strömungsmäßig gerade oberhalb der Spitze 11 und strömungsmäßig unterhalb der Schlitze 3 erstreckt. Das strömungsmäßig obere Ende eines derartigen 'sich verjüngenden Abschnittes endet in einem Verschlußteil, .wie zuvor unter Bezug auf den Abschnitt 49a beschrieben, der iin Gleitsitz rings um den Brenner angeordnet ist. öf gen für den Durchtritt von Verbrennungsluft sind gleichfalls vorgesehen. Die bevorzugte Ausführungsfonn für dieses Verschlußglied stellt jedoch eine flache Platte dar, (mit öffnungen oder Luftschiitsen für den Durchtritt vonAnother preferred embodiment of the invention sees a combined combustion and heat chamber before. In this embodiment, the sections 49a, 49b and 49c are lined by a single refractory and frustoconically tapering not shown Replaces the section that extends from the reactant canister 53 to a point just above the Tip 11 and extends below the slots 3 in terms of flow. The flow-wise upper end of such 'the tapered section ends in a closure part, as previously described with reference to section 49a, which is arranged in a sliding fit around the burner. public There are also provisions for the passage of combustion air intended. The preferred embodiment for this However, the closure member is a flat plate, (with openings or air slits for the passage of
409844/0918409844/0918
Luft), wobei jedoch andere Gestaltungen, beispielsweise kegelstumpfförm:g3 Gestaltungen mit gutem Erfolg verwendet werden können. Die Verjüngung des sich verjüngenden Abschnittes zeigt somit in Ströraungsrichtung eine konvergente Gestalt. Der Vorteil dieser Ausführungsform gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 ist in der Einfachheit der Bauweise und Betriebsweise zu sehen. Sie verringert auch beträchtlich den Druckabfall über der Verbrennungskammer.Air), but with other designs, for example frustoconical: g3 designs can be used with good success. The rejuvenation of the self The tapering section thus shows a convergent shape in the direction of flow. The advantage of this Embodiment compared to the embodiment according to Fig. 1 can be seen in the simplicity of construction and operation. It also significantly reduces the pressure drop above the combustion chamber.
Bei jeder der beiden obenbeschriebenen Ausführungsformen der Verbrennungskammer kann mit Hilfe eines ringförmigen Durchtrittes zwischen dem Verschlußteil 49a und dem Brenner 1 ein direktes Einströmen von Luft in die Verbrennungskammer erzielt x«;erden. Ein. derartiger ringförmiger Durchtritt kann dadurch erzielt werden, daß in dem Verschlußteil eine zentrale Öffnung vorgesehen wird, deren Durchmesser größer ist als der Aussendurchmesser des Brenners, was zur !Folge hat, daß der dichte Sitz zwischen dem Verschlußteil und dem Brenner in Fortfall gelangt. In diesem Falle können die Öffnungen oder Luftschlitze 50 gänzlich oder teilweise in Fortfall kommen.In each of the two above-described embodiments of the combustion chamber, with the aid of an annular Passage between the closure part 49a and the burner 1 achieves a direct flow of air into the combustion chamber x «; earth. A. such annular passage can be achieved in that a central opening is provided in the closure part whose diameter is larger than the outside diameter of the burner, with the result that the tight fit between the closure part and the burner in omission. In this case, the openings or louvers 50 wholly or partially omitted come.
Das Euß-Ausgangsmaterial wird in die Reaktonskammer 53 mit Hilfe einer rohrförmigen Eindüsungseinrichtung für das Ausgangsmaterial eingeführt, welche im folgenden beschrieben wird. Das als Euß-Ausgangsmaterial dienende öl wird durch ein Bohr 57 zugeführt, welches verschieblich innerhalb des Axialrohres 59 befestigt und gegen dasselbe mit Hilfe geeigneter Dichtungs-Stopfbüchsen abgedichtet ist, die innerhalb eines Verschlußgliedes 61 enthalten sind. Das strömurigsmäfiig untere Ende des RohresThe Euss starting material is placed in the reaction chamber 53 introduced with the aid of a tubular injection device for the starting material, which is described below will. The oil used as the Euss starting material is fed through a bore 57, which is displaceable fastened within the axial tube 59 and sealed against the same with the aid of suitable packing glands contained within a closure member 61. The streamlined lower end of the pipe
409844/0918409844/0918
für das Ausgangsmaterial ist mit einer geeigneten nicht dargestellten Sprühdüse versehen, "bei welcher er- sich um eine handelsübliche Düse handeln kann. Das E^ncüsen des Ausgangsmaterials ist mit Hilfe der Linien vjZ an^ü« deutet.A suitable spray nozzle, not shown, is provided for the starting material, which can be a commercially available nozzle. The spraying of the starting material is indicated with the aid of the lines v jZ.
Das strömungsmäßig obere Ende des Axialrohres 59 kann mit einem Rohr 65 zur axialen Zufuhr von Luft in den Ringraum zwischen dem Rohr 57 für das Ausgangsmatorial und. dem Axialrohr 59 versehen sein, um zu gewährleisten, daß das AusgangSEiaterial nicht in den Rin^raum odor Ringspalt eintritt.The flow- wise upper end of the axial tube 59 can be equipped with a tube 65 for the axial supply of air into the annular space between the tube 57 for the output material and. the axial tube 59 to ensure that the starting material does not enter the ring space or the annular gap.
Eine geeignete Eindüsvorrichtung für das Ausgangsmaterial ist mehr ins einzelne gehend in der US-PS 3 74-1 165 "beschrieben, wobei die dort beschriebene Vorrichtung vorzugsweise wassergekühlt ausgebildet ist. Das Kühlwasser tritt durch das Rohr 73 ein und durch das Rohr 75 aus.A suitable injection device for the starting material is described in more detail in US-PS 3 74-1 165 ", wherein the device described there is preferably water-cooled. The cooling water enters through pipe 73 and exits through pipe 75.
Das Rohr 67 ist innerhalb des Rohres 19 mit Hilfe eines Verschlußgliedes 79 verschieblich gelagert, so daß die gesamte die E in düse in richtung für das Ausgängen fcerial umfassende Anordnung innerhalb des Reaktors auf verschiedene vorherbestimmte Punkte einstellbar ist, um die Eigenschaften, des Rußes einzustellen.The tube 67 is inside the tube 19 by means of a Closure member 79 slidably mounted so that the entire E in nozzle in the direction of the outputs fcerial comprehensive arrangement within the reactor can be adjusted to various predetermined points in order to achieve the properties, of the soot.
Obgleich die Reaktionskammer 53 in Fig. 1 als zylindrisch ausgebildet dargestellt ist, können mit guten Ergebnissen andere Gestaltungen für die Reaktionskammer verwendet werden. So kann die Reaküonskamner 53 beispielsweise eine konvergierende kegelstumpf förmdgi Gestalt besitzen, v;ie in der US-PS 3 256 065 beschrieben.Although the reaction chamber 53 in Fig. 1 as cylindrical trained can be shown with good results other configurations for the reaction chamber can be used. For example, the Reaküonskamner 53 can converging frustoconical shape, v; ie in U.S. Patent 3,256,065.
409844/0918409844/0918
Im folgenden werden die "bei diesem Brenner verwendeten Prinzipien zusammengefaßt:The following are the "used with this burner Principles summarized:
1. Es erfolgt eine Zerstäubung "bei niedrigem Druck unter Verwendung eines beträchtlichen Teils der Verbrennungsluft, welche in der Zone ihrer Berührung mit dem Brennstoff öl beschleunigt worden ist, um das öl zu zerstäuben. 1. There is an "atomization" at low pressure using a considerable part of the combustion air which has been accelerated in the zone of its contact with the fuel oil in order to atomize the oil.
2. Der Zerstäubungsluft wird eine Verwirbelung mit einem hohen Verwirbelungsverhältnis erteilt, so daß eine hohe Geschwindigkeit in tangentialer Richtung erzielt wird, ohne daß dabei hohe Axial- oder Eadialgeschwindigkeiten auftreten, wobei von dem Rückstromeffekt heißer Verbrennungsprodukte innerhalb des Wirbelraums einer Wirbelflamme Gebrauch gemacht wird, um die Verbrennungsgeschwindigkeit zu steigern, v/ie anhand von zuvor durchgeführten Untersuchungen von Verbrennungsvorgängen dargelegt und beschrieben. Diese Rückströmung führt auch zu Zonen mit rückwärts gerichteter Strömung und zur Rückmischung, wie bereits erwähnt.2. The atomizing air becomes a swirl with a high swirl ratio given, so that a high speed is achieved in the tangential direction without high axial or radial velocities occur, whereby one of the backflow effect of hot combustion products within the vortex space Vortex flame use is made to increase the combustion rate, v / ie on the basis of previously carried out Investigations of combustion processes presented and described. This backflow also leads to zones with backward flow and to backmixing, as already mentioned.
3. Es besteht die Möglichkeit, ein Rohr mit einer gekühlten Oberfläche durch die Mitte der Brenneranordnung zu führen, welches sich über die Brenneroberxläche hinweg erstreckt, ohne daß verkokte und teerhaltige Abscheidungen aus der Zone der anfänglichen Flammenbildung und Öleindüsung auf der kalten Oberfläche des Rohres gebildet werden. Dieses Rohr ist als Leitung vorgesehen, durch welches das Ausgangsmaterial für den Ruß in die Rußreaktio.nszone eingeführt werden kann.3. There is the option of a tube with a cooled Guide the surface through the center of the burner assembly, which extends across the burner surface, without coked and tar-containing deposits from the zone of initial flame formation and oil injection be formed on the cold surface of the pipe. This pipe is intended as a line through which the starting material for the carbon black can be introduced into the carbon black reaction zone.
Die Austrittsdrücke des Ölbrennstoffes betragen bei derThe outlet pressures of the oil fuel are at
409844/0918409844/0918
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise 0,002461 bis 0,00352 kg/mm2.Execution of the method according to the invention preferably from 0.002461 to 0.00352 kg / mm 2 .
Eine geeignete und wirtschaftliche Betriebsweise beinhaltet die Verwendung des gleichen Öls sowohl als Ölbrennstoff als auch als Ausgangsmaterial für den Ruß. So kann beispielsweise ein hocharomatischer Thermalteer mit den folgenden Eigenschaften sowohl als Öl des Ausgarigsmaterials als auch als schweres Brennstofföl nach dor Erfindung dienen:A suitable and economical mode of operation involves using the same oil as both an oil fuel as well as the raw material for the carbon black. For example, a highly aromatic thermal tar can be added the following properties both as an oil of the cooking material as well as a heavy fuel oil according to the invention to serve:
Dichte 1,07 g/cm*Density 1.07 g / cm *
Viskosität 27,9 centistoke bei 37,8° CViscosity 27.9 centistokes at 37.8 ° C
3,45 centistoke bei 93° C3.45 centistokes at 93 ° C
Kohlenstoffgehalt 90,21%Carbon content 90.21%
Wasserstoffgehalt 8,59%Hydrogen content 8.59%
Schwefelgehalt 1,20%
Derartige Öle sind als Ruß-Ausgangsmaterialier» wohl bekanntSulfur content 1.20%
Such oils are well known as carbon black sources
Obgleich als Ausgangsmaterial für den Ruß dienende Öle wünschenswerte Ölbrennstoffe für den Brenner darstellen, können andere Ölbrennstoffe benutzt werden, so beispielsweise die schweren Brennöle IJr. 4, Nr. 5 und Nr. 6 sowie alle Leichtöle und Erdölraffinationsprodiikte, wie Naphtha, Kerosin, Dieselöl, Benzin usw.Although oils used as the feedstock for the soot are desirable oil fuels for the burner, other oil fuels can be used, such as the heavy fuel oils IJr. 4, No. 5 and No. 6 as well as all light oils and petroleum refining products, such as naphtha, Kerosene, diesel oil, gasoline, etc.
Die Zufuhrgeschwindigkeit des als Ausgangsmaterials üior 3iiden Öls hängt von der besonderen Art des herzustellenden Rußes, der speziellen Ausgestaltung und Dimencionierung des Reaktors und der vorliegenden Betriebsbedingungen ab. Die Bestinmung der spezifischen Kenne oder ΰοεο^.-/ίΐ]ς-.ϊ:ν::11 liegt innerhalb der Fertigkeiten eines Durchschrdtccfcoh-The feed rate of the 3iiden used as the starting material Oil depends on the special type of carbon black to be produced, the special design and dimensions of the reactor and the prevailing operating conditions. The determination of the specific knowledge or ΰοεο ^ .- / ίΐ] ς-.ϊ: ν :: 11 is within the skill of a breakthrough
409844/0918409844/0918
manns auf dem Gebiet der Rußerzeugung.manns in the field of soot production.
In der folgenden Tabelle sind die Kennwerte einer typischen Betriebsweise unter Verwendung des erfindungsgemäßen Brenners zusammengestellt:The following table shows the characteristics of a typical mode of operation using the one according to the invention Brenners compiled:
Verbrennungsluft gesamt 4.480 Nmr/h (unter Einschluß der gesamten durch den Ringraum 43 strömenden Luft)Combustion air total 4,480 Nmr / h (including the entire through the annulus 43 flowing air)
Zerstäubungsluft (durch die Spitze 11) 1.680 NmVh Verwirbelungszahl 1,2Atomizing air (through the tip 11) 1,680 NmVh Swirl number 1.2
Geschwindigkeit am AusgangSpeed at the exit
der Zerstäubungsspitze 11 175»5 m/sekthe atomizing tip 11 175 »5 m / sec
Verbrauch an Brennöl 65 g/hConsumption of fuel oil 65 g / h
Bei den obengenannten Luftbelastungen oder Luftmengen kann eine erfoglreiche Verbrennung mit Ölmengen von 40 bis 100 g/h erreicht werden, wobei ein Wirbelverhältnis (turndown ratio) am Brenner von 2,5 bis 1 erreicht wird.With the above-mentioned air pollution or air quantities, successful combustion with oil quantities of 40 to 100 g / h can be achieved, with a turndown ratio on the burner of 2.5 to 1 is achieved.
In der Anfangsphase des Brennvorganges liegt das Verhältnis von öl zu Luft beträchtlich oberhalb des stöchometrischen Verhältnisses. Infolge des Vorteils, den die Zone rückwärtiger Strömung in der Wirbelkammer bietet, welcher dreh die Verwirbelung der Luft ausgelöst wird, ist eine intensive Verbrennung selbst einer derartigen mehr als gesättigten Mischung gegeben. Temperaturen von 1649 C sind in einem Abstand von 25 5 4 mm vom Brennermund gemessen worden. Es ist bekannt, daß derartige Verbrennungen unter Überschuß selbst bei hohen Temperaturen die Ausbildung von Stickoxyden verhindern. Während der nachfolgenden. Verbrennung und des allmählichen Vermischens mit kühlerer Luft, welche durch die öffnungen 50 eintritt, wird die IPlammentemperatur hinreichend erniedrigt, um die Ausbildung v.on Stockoxyden in den magereren Verbrennungsgeinischen zu verhindern. Mit Hilfe diesesIn the initial phase of the burning process, the ratio of oil to air is considerably higher than the stoichiometric ratio. As a result of the advantage offered by the reverse flow zone in the vortex chamber, which rotates the vortexing of the air, intensive combustion is given even to such a more than saturated mixture. Temperatures of 1649 C have been measured at a distance of 25 5 4 mm from the burner mouth. It is known that such burns in excess prevent the formation of nitrogen oxides even at high temperatures. During the subsequent. Combustion and the gradual mixing with cooler air which enters through the openings 50, the flame temperature is lowered sufficiently to prevent the formation of stick oxides in the leaner combustion gases. With the help of this
409844/0918409844/0918
Verbrennuhgsverfahrens ist somit die Erzeugung von umweltverschmutzenden Stickoxyden beträchtlich verringert worden.Combustion process is thus the production of environmentally polluting Nitric oxides have been reduced considerably.
Soll der Brenner in Betrieb genommen werden, so wird er unter Verwendung von Gas oder leichteren Kedien gesünclGt und dann mit Brennstofföl auf volle Belastung gebracht, wobei das Brennstofföl rasch das Gas oder leichtere Re&iuci ersetzt.If the burner is to be put into operation, it is scavenged using gas or lighter compounds and then brought to full load with fuel oil, with the fuel oil rapidly changing to the gas or lighter Re & iuci replaced.
überraschenderweise hat sich herausgestellt, dsß die Verwendung dieses Ölbrenners zu einem um 15% höheren Durchsatz an als Ausgangsmaterial dienenden Öl führt, als dieses bei Verwendung eines Gasbrenners unter sonst gleichen Betriebsbedingungen und Heizleistungen möglich ist.Surprisingly, it has been found that the use this oil burner to a 15% higher throughput leads to oil serving as the starting material than this when using a gas burner under otherwise identical conditions Operating conditions and heating capacities is possible.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, da diese lediglich der Erläuterung der Erfindung diener.The invention is not limited to those shown and described Embodiments are limited, since these only serve to explain the invention.
Sämtliche aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale, einschließlich deren konstruktiver Einzelheiten können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.All features resulting from the description and the drawings, including their constructive features Details can be essential to the invention both individually and in any combination.
409844/0918409844/0918
Claims (28)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US35131173A | 1973-04-16 | 1973-04-16 | |
US39637973A | 1973-09-12 | 1973-09-12 | |
US41978273A | 1973-11-28 | 1973-11-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2418274A1 true DE2418274A1 (en) | 1974-10-31 |
Family
ID=27407993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2418274A Pending DE2418274A1 (en) | 1973-04-16 | 1974-04-16 | METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING SOOT |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU475115B2 (en) |
CA (1) | CA1017537A (en) |
DE (1) | DE2418274A1 (en) |
ES (1) | ES425289A1 (en) |
FR (1) | FR2225692B1 (en) |
GB (1) | GB1446506A (en) |
IN (1) | IN139601B (en) |
IT (1) | IT1004097B (en) |
NL (1) | NL7405142A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4179494A (en) | 1975-07-08 | 1979-12-18 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler | Process for the production of carbon black |
DE102006037079A1 (en) * | 2006-08-07 | 2008-02-14 | Evonik Degussa Gmbh | Carbon black, process for producing carbon black and apparatus for carrying out the process |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE30455E (en) * | 1978-04-25 | 1980-12-23 | Phillips Petroleum Company | Apparatus for making carbon black |
WO2023174949A1 (en) * | 2022-03-15 | 2023-09-21 | Orion Engineered Carbons Gmbh | Plasma assisted production of carbon black |
-
1974
- 1974-03-27 IN IN680/CAL/74A patent/IN139601B/en unknown
- 1974-03-29 AU AU67340/74A patent/AU475115B2/en not_active Expired
- 1974-04-01 CA CA196,638A patent/CA1017537A/en not_active Expired
- 1974-04-03 IT IT50044/74A patent/IT1004097B/en active
- 1974-04-10 GB GB1596474A patent/GB1446506A/en not_active Expired
- 1974-04-11 ES ES425289A patent/ES425289A1/en not_active Expired
- 1974-04-12 FR FR7413017A patent/FR2225692B1/fr not_active Expired
- 1974-04-16 NL NL7405142A patent/NL7405142A/xx not_active Application Discontinuation
- 1974-04-16 DE DE2418274A patent/DE2418274A1/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4179494A (en) | 1975-07-08 | 1979-12-18 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler | Process for the production of carbon black |
DE102006037079A1 (en) * | 2006-08-07 | 2008-02-14 | Evonik Degussa Gmbh | Carbon black, process for producing carbon black and apparatus for carrying out the process |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IN139601B (en) | 1976-07-10 |
FR2225692B1 (en) | 1978-01-27 |
AU6734074A (en) | 1975-10-02 |
AU475115B2 (en) | 1976-08-12 |
IT1004097B (en) | 1976-07-10 |
NL7405142A (en) | 1974-10-18 |
ES425289A1 (en) | 1976-11-01 |
CA1017537A (en) | 1977-09-20 |
GB1446506A (en) | 1976-08-18 |
FR2225692A1 (en) | 1974-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE976236C (en) | Process and device for the production of carbon black | |
DE2143012C3 (en) | Burner arrangement in a gas turbine combustor | |
EP0902233B1 (en) | Combined pressurised atomising nozzle | |
DE69724502T2 (en) | Gas turbine combustor | |
DE69113729T2 (en) | Oxygen fuel burner unit and mode of operation. | |
DE3518080C2 (en) | ||
DE3420065A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR BURNING FUELS IN THE FORM OF A WATER-IN-OIL EMULSION | |
DE69409075T2 (en) | Combustion device and method | |
DE10307492A1 (en) | Nozzle arrangement for a thermal HVOF spray system | |
DE4424639A1 (en) | Method and device for fuel distribution in a burner suitable for both liquid and gaseous fuels | |
DE102005038662B4 (en) | Combustion head and method for burning fuel | |
DE3206074C2 (en) | ||
EP0908671A1 (en) | Combustion process for gaseous, liquid fuels and fuels having medium or low calorific value in a burner | |
DE2418274A1 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING SOOT | |
EP0239003B1 (en) | Reactor and process for manufacturing furnace black | |
DE1020139B (en) | Method and device for the production of furnace black | |
DE19535370B4 (en) | Process for low-emission premix combustion in gas turbine combustion chambers | |
DE2712989C2 (en) | Ignition furnace for igniting sinter mixes | |
DE4427136A1 (en) | Carbon black reactor and method of making furnace black | |
EP0414050B1 (en) | Burner head | |
EP0669497B1 (en) | Device for incinerating oxidizable noxions compounds | |
DE69607224T2 (en) | Swiveling burner with seal to generate a split flow | |
DE3416711A1 (en) | COMBUSTION PROCESS WITH IONIZATION MONITORING | |
DE939706C (en) | Burners for ovens and furnaces | |
DE2528813C3 (en) | Burner for liquid fuels with a mixture distributor body |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OHJ | Non-payment of the annual fee |