DE2418872C3 - Verfahren und Einrichtung zur Vernichtung von Stickoxiden unterschiedlicher Konzentration auf thermo-chemischem Wege - Google Patents

Description

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der im Brenner angeordneten Düsen sich in Strömungsrichtung, insbesondere stufenförmig, vergrößert.

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum thermo-chemischen Aufspalten von Stickoxiden unterschiedlicher Konzentration, die beispielsweise als Produktionsnebenprodukte von Ätzprozessen in der lampenherstellenden Industrie entstehen.

Nach einem bekannten Verfahren, wie in der Zeitschrift — Brennstoff-Wärme-Kraft des »Verbandes Deutscher Ingenieure« veröffentlicht, werden die mit Luft gemischten Stickoxide und ein geeignetes Brennmedium, beispielsweise Stadtgas, separat einem aufgeheizten Reaktionsraum zugeführt, in diesem verbrannt und die Verbrennungsrückstände über Dach abgeführt.

Eine dafür bekannte Einrichtung besteht im wesentlichen aus einem temperatur- und säurebeständigen Stahlzylinder als Reaktionsraum, in dessen einer Stirnwand ein in Hauptrichtung des Zylinders wirkender Druckluftinjektor angebracht ist, durch den das Stickoxid-Luftgemisch in den Reaktionsraum geleitet wird und in der weiterhin eine Vielzahl von Bohrungen kranzförmig eingelassen sind, durch die unter einem Winkel \on 30° zur Hauptachse das Brennmedium einströmt.

Der Stirnwand entgegengesetzt verlängert sich diese Einrichtung zu einem Abgasrohr, durch das die Verbrennungsrückstände über Dach abgeführt werden.

Weiterhin ist eine Vorrichtung (DT-OS 1 66 723) bekannt, die im wesentlichen aus einer mit einem Abzugskamin versehenen Verbrennungskammer besteht, in die ein Brenner mündet, dem über ein Gebläse ein Gemisch aus Luft und nitrosen Gasen in annähernd konstanter Menge und über eine Zuführleitung der

Brennstoff zugeführt wird.

Das Verfahren sowie die zu dessen Durchführung bekannten Einrichtungen sind mit erheblichen Nachteilen behaftet. Der wesentlichste besteht darin, daß bedingt durch die kurze Reaktionszeit eine volltommene Umsetzung der Stickoxide in umweltfreundliche Abgase nicht möglich ist.

Das führt in der Praxis dazu, daß der in den Abgasen verbleibende Rest an Stickoxiden in Verbindung mit der Luftfeuchtigkeit zu einem merkbaren, die Umwelt beeinträchtigenden Salpetersäureniederschlag führt und andererseits einen starken toxischen Einfluß auf die Außenwelt hat.

Weiterhin muß nach dem bekannten Verfahren eine energieintensive Vorwärmung des Reaktionsraumes erfolgen, weil ansonsten das reaktionsträge Stickoxid-Luftgemisch nicht verbrennt. Das hat wiederum die nachteilige Folge, daß die Einrichtung weder im Sofortnoch im Impulsbetrieb genutzt werden kann. Im praktischen Betrieb macht sich ökonomisch besonders nachteilig der hohe Medienverbrauch und auf die Umgebung bezogen, die starke Lärmintensität der Reaktion bemerkbar.

Zweck der Erfindung ist es, die Umweltverschmutzung zu vermindern und die Umweltgefährdung auszuschließen. Weiterhin soll auch der Aufwand an Hilfsmaterialien gesenkt werden und die Einrichtung ohne aufwendige Vorbereitung betreibbar sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung anzugeben, wo die Dosierung sowie die Art und Weise der Reaktionsmedienzuführung und die thermo-chemische Aufspaltung der Reaktionsmedien verändert ist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Moleküle der Stickoxide, um die Verbrennungsreaktion einer reduzierenden Atmosphäre ablaufen zu lassen, mit einem Überschuß von Brennmedienmolekülen intensiv vermischt werden.

Dieser Gemischstrom wird anschließend geteilt und in dieser Form gezündet, um damit die Reaktionszeit zu verlängern, wobei nach erfolgter thermo-chemischer Aufspaltung die umweltfreundlichen Verbrennungsrückstände in bekannter Art und Weise abgeleitet werden.

Eine dafür geeignete Einrichtung besteht aus einer Wirbelkammer, in die tangential eine Stickoxidzuführung und in Hauptachsrichtung eine als Injektion wirkende Brennmedienzuführung mündet.

In Richtung des Medienstromes schließt sich an die Wirbelkammer ein Mischrohr an, das in einem diffusorähnlichen Übergangsstück endet. In gleicher Richtung baut sich auf das Übergangsstück ein Brenner auf, der aus einer definierten Anzahl parallel zueinander angeordneter Düsen besteht, deren Durchmesser sich in Strömungsrichtung, beispielsweise stufenförmig, vergrößern.

Schließlich ist dem Brenner eine Reaktionskammer nachgeordnet, die an dem einem Abgasrohr zugewandten Ende bei großen Anlagen mit einer Heizfläche versehen ist, die zur Wärmeenergierückgewinnung eingesetzt ist

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zu dessen Durchführung geeignete Einrichtung machen es technisch möglich, Stickoxide beliebiger Konzentration mit geringem technischen und ökonomischen Aufwand in umweltfreundliche Verbrennungsrückstände aufzuspalten und dabei die Lärmbelästigung stark zu vermindern.

Die Erfindung soll anschließend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In der zugehörigen Zeichnung zeigt
F i g. 1 den schematischen Aufbau der Einrichtung,
F i g. 2 die Geometrie der Brennerdüsen.

Wie an der Fig. 1 zu ersehen ist, besteht die Einrichtung aus einer Wirbelkammer 1, in die taugential eine Stickoxidzuführung 2 und axial eine als Injektor wirkende Brennmedienzuführung 3 mündet, wobei sich die Brennmedienzuführung 3 fast über die gesamte _]0 Höhe der Wirbelkammer 1 erstreckt. Durch diese Art der Anordnung der Medienzuführungen kommt es in der Wirbelkammer 1 zur Ausbildung einer starken Drallströmung, die in Verbindung mit der Injektorwirkung ein vollkommenes Durchmischen der Medien zur Folge hat. Diese angestrebte Wirkung und das Vermeiden einer Entmischung werden noch erhöht durch das sich an die Wirbelkammer 1 anschließende querschnittsverringerte Mischrohr 4.

Es hat sich beispielsweise als äußerst günstig erwiesen, diesen Effekt dadurch zu bewirken, daß der Durchmesser der Wirbelkammer 1 ungefähr auf das 6-bis 8fache des Mischrohres 4 gebracht wird, wobei die Höhe der Wirbelkammer 1 ungefähr das 4- bis lOfache des Durchmessers des Mischrohres 4 und die Länge des Mischrohres 4 ungefähr das !2- bis 20fache seines Durchmessers beträgt.

Der Übergang vom Mischrohr 4 zu einem Brenner 6 wird durch ein diffusorartiges Übergangsstück 5 gebildet, das zur Auffächerung des brennfähigen Gemisches eingesetzt ist. Der Brenner 6 besteht aus einer je nach Mediendurchsatz definierten Anzahl von Düsenöffnungen, die so gestaltet sind, daß aus den einzelnen Düsen brennfähige Säulen mit relativ geringer Ausströmgeschwindigkeit austreten, die am Brennermund entzündet, eine aus Einzelstrahlen bestehende reduzierende Flammensäule ohne Streuflammen bilden, in der die Reaktionen ablaufen.

Zu diesem Zweck sind sie, beispielsweise wie aus F i g. 2 ersichtlich, mit stufenweise in Strömungsrichtung sich vergrößernden Durchmessern versehen, wobei sich die Durchmesser nach dieser Ausführung günstigenfalls wie 1:2: 3 verhalten.

Die Flammensäule erstreckt sich in einer Reaktionskammer 7, die zum Beispiel durch einen zylinderförmigen Stahlkörper gebildet wird, an dessen einem Abgasrohr 9 zugewandten Ende eine Heizfläche 8 angebracht wird, die bei großen Anlagen für eine Wärmeenergierückgewinnung benutzt wird. Über das Abgasrohr 9 gelangen die umweltfreundlichen Abgase schließlich an die Außenatmosphäre.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Vernichtung von S; >xiden unterschiedlicher Konzentration auf thern.o-chemischem Wege unter Verwendung eines geeigneten Brennmediums, dadurch gekennzeichnet, daß vor der thermo-chemischen Reaktion die Stickoxide mit einem Überschuß des Brennmediums intensiv vermischt werden, diese Mischung anschlie- >o ßend mechanisch geteilt und dann gezündet wird und die Verbrennungsrückstände in an sich bekannter Weise abgeleitet werden.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Brenner, einer >5 Reaktionskammer und Zuführungsleitungen für die Stickoxide und das Brennmedium, dadurch gekennzeichnet, daß an eine Wirbelkammer (1) die Zuführleitung für die Stickoxide (2) tangential und die Zuführungsleitung für das Brennmedium (3) axial angeordnet sind, und daß sich an die Wirbeikammer (1) in Strömungsrichtung ein Mischrohr (4) mit einem diffusorähnlichen Übergangsstück (5) anschließt, das im Brenner (6), der aus einer definierten Anzahl parallel zueinander angeordneter Düsen besteht, endet, dem die Reaktionskammer (7) nachgeordnet ist, die an dem einen Abgasrohr (9) zugewandten Ende mit einer Heizfläche (8) versehen