DE2425850B2 - Zyklonreaktor zur Verfeuerung industrieller Abwässer - Google Patents
Zyklonreaktor zur Verfeuerung industrieller AbwässerInfo
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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Description
Aus der SU-PS 2 19 735 ist bereits ein Zyklonreaktor
der im Oberbegriff des Patentanspruchs I beschriebenen Art bekannt. Oben ist die Kammer mit einem
Deckel versehen; im Bereich der Brenner ist eine Ausmauerung mit feuerfesten Steinen und im Bereich
der radial ausgerichteten Abwasserzerstäuberdüsen eine Stampfauskleidung vorgesehen. Unterhalb der
Ebene der Abwasserzerstäuberdüsen, in deren Bereich die eigentliche Arbeitskammer liegt, ist die Kammer
von einem mit einem runden Loch versehenen Boden abgeschlossen, durch das die Verbrennungsprodukte
und die Schmelze abgeleitet werden.
Der von den Brennern in die Brennkammer eingeleitete erste Luftanlcil dient nicht nur /um
Verbrennen des Brennstoffes, sondern auch der im Abwasser enthaltenen Bestandteile. Der Brennstoff
verbrennt im Bereich der Brenner, so daß die erhitzten Verbrennungprodukte samt dem Luftsauerstoffüberschuß
in die Arbeitskammer strömen, in die das Abwasser durch die Zerstäuberdüsen gesprüht wird.
Dabei verdunsten die Abwassertropfen und zersetzen sich, die organischen Begleitstoffe oxidieren zu unschädlichen
Gasen, und die leichtschmelzenden mineralischen Begleitstoffe, die nun nicht mehr an das Wasser
gebunden sind, werden im Gaswirbcl gegen die Arbeitskammerwandung geschleudert, schmelzen, fließen
als flüssige dünne Schicht nach unten, gelangen durch das Bodenloch in den Gasabzug und werden dann
durch einen Auslauf aus dem Reaktor herausgeführt.
Das Bodenloch wirkt als Wirbler, wodurch die verschiedenen Stoffe im Dampf-Gas-Luft-Gemisch im
Zyklonreaktor innig vermischt und die organischen Begleitstoffe nnchverbrannt werden. Die gasförmigen
Rückstände der verbrannten Stoffe werden in die Abgasreinigung bzw. Wärmerückgewinnung geleitet
und dann in die Atmosphäre ausgestoßen.
Bei Gasheizung werden Brenner mit Gas-Luft-Vormischer
bzw. wegen der für solche Brenner kennzeichnenden extrem kurzen Brennzone mit unvollständiger
Mischung, bei ölheizung wegen der hinreichend feinen
Zerstäubung gemeinsame Anschlüsse für Brennstoff und Luft verwendet. Als Abwasserzerstäuberdüsen
werden aus wirtschaftlichen Gründen Fiiehkraftzerstäubcr verwendet.
Die bekannten Zyklonreaktoren bieten verschiedene Vurteile: so sind sie kompakt gebaut und ermöglichen
bei langen Betriebszeiten eine wirksame Abscheidung der im Abwasser enthaltenen organischen und mineralischen
Bestandteile. Da jedoch die gesamte für die Verbrennung von Brennstoff und brennbaren Anteilen
des Abwassers benötigte Luft den im Oberteil der Kammer angeordneten Brennern zugeführt wird, muß
bei höheren Konzentrationen der brennbaren Bestandteile und bei höherer Verbrennungswärme derselben die
Luftüberschußzahl über 2 liegen. Hierbei versagen Gasbrenner mit Gas-Luft-Vormischer, weil die Flamme
abreißt.
Außerdem sind bei dem bekannten Zyklonreaktor, wenn höhere Konzentrationen an brennbaren Bestandteilen
im Abwasser vc-arbeitet werden sollen, die
Verhältnisse für die Gemischbildung und die Verbrennung
der brennbaren Bestandteile wegen der fehlenden Vormischung von zerstäubtem Abwasser und Luft, die
für die Verbrennung der brennbaren Beimengungen erforderlich ist, schlecht. Eine sichere Verbrennung von
industriellen Abwässern mit einer Verbrennungswärme von mehr als 3350 kj/l ist nicht möglich. Außerdem
setzen bei dem bekannten Zyklonreaktor die leichtschmelzenden mineralischen Begleitstoffe an der
Innenwand der Arbeitskammer an. so daß die
Abscheidung der mineralischen Bestandteile bezogen auf das Zyklonreaktorvolumen verhältnismäßig
schlecht ist.
Aus der DE-OS 21 22 711 ist es bekannt, flüssigen
Abfall mittels Luft, Dampf oder Stickstoff als Trägergas im Gegenstrom in eine Flamme zu sprühen. Wie jedoch
bereits in der Würdigung des Standes der Technik in der SU-PS 2 19 735 ausgeführt, brennt die Flamme bei
direkter Einsprühung unbeständig; außerdem ist hierbei die Brennzone verhältnismäßig groß.
Aus »Wasser und Abwasser«, Heft 2, 1968, Seiten 40 bis 48, insbesondere Abbildung 2 auf Seite 47, ist
schließlich ein Brenner zum Verbrennen giftiger Abgase bekannt, bei dem das Abwasser zusammen mit Luft,
Zerstäubungsmedium (Dampf) und Heizöl der Brennerdüse zugeführt wird. Die Brennerdüse (Seite 42,
Abbildung 1) ist von einem Rohrstück umschlossen, an dessen Auslaßende dem aus der Brennerdüse ausströmenden
Gemisch Luft zugeführt wird. Derartige Brenner lassen sich als Brenner für den aus der SU-PS
2 19 735 bekannten Zyklonreaktor verwenden.
Der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I beschriebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, den gattungsgemäßen Zyklonreaktor so auszubilden, daß industrielle Abwasser auch mit hoher
Konzentration an organischen und mineralischen Bestandteilen vollständig verfeuert und die mineralischen
Bestandteile bei möglichst geringem Brennstoffaufwand mit hohem Wirkungsgrad, also mit hohem
Anteil an Geschmolzenem, abgeschieden werden.
Hei dem erfindungsgeniäßen Zyklonreakior ist nicht
nur ein besseres Suuerstoffungebot für die eingestäubien
Abwasserieilchen er/ielbar. weil diese unmiiielbar
in einen Luftstrom eingebracht werden, sondern auch eine Intensivierung der Zerstäubung, weil die die Luft
zuführenden Rohre zugleich einen gewissen Injektoreffekt ausüben.
Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Zyklonreaktors sind Gegenstand
der Patentansprüche 2 bis 5.
Untersuchungen zeigten, daß in dem erfindungsgemäßen Zyklonreaktor Abwässer mit verschiedenartigen
organischen Bestandteilen verbrannt werden können, beispielsweise Alkoholen, Säuren, Ketonen, Aldehyden,
Phenolen, Amiden, organischen Schwefel-, Chlor-, Phosphor- und Natriumverbindungen und ihren Begleitsalzen.
Dabei können industrielle Abwässer mit verschiedensten Konzentrationen zwischen kleinsten
bis zu einer Verbrennungswärme von 7100 kj/l entsprechenden
Werten bei stabiler Verbrennung, mageren Luft-Brennstoff-Gemischen und wirksamer Abschei
dung der mineralischen Begleitstoffe, bezogen auf das Arbeitsvolumen des Zyklonreaktors, verbrannt werden.
Eine Behinderung des Brennvorganges durch die Bestandteile des Wassers ist ausgeschlossen.
Versuchsweise wurden eine Lösung von 25% Aceton in Wasser mit 7100 kj/l Verbrennungswärme in einer
Versuchsanlage mit 0,25 mVh Durchsatz und das
Abwasser einer Kaprolaktamfabrik mit organischen, elementorganischen sowie mineralischen Bestandteilen
und einer Verbrennungswärme von 7100 kj/l in einer anderen Versuchsanlage mit 4 mVh Durchsatz verbrannt,
wobei die hohe Zuverlässigkeit des Zyklonreaktors bestätigt wurde.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 den schematischen Querschnitt eines Zyklonreaktors;
Fig. 2 den Schnitt H-Il in Fig. 1;
F i g. 3,4,5 und 6 Querschnitte des Zyklonreaktors in
Höhe der Abwasserzerstäuberdüsen bei jeweils anderer Anordnung der Abwasserzerstäuberdüsen und der den
zweiten Luftanteil zuführenden Rohre.
Der Zyklonreaktor besteht aus piner stehenden zylindrischen Kammer 1 (Fig. 1). Im Oberteil der
Kammer 1 sind Brenner 2 (Fig. 1, 2) von bekannter Bauweise tangential angeordnet. Durch die Brenner
wird der Brennstoff und der erste Luftanteil zur Verbrennung des Brennstoffs in die Kammer 1
eingeführt. Der Boden 3 (Fig. 1) der Kammer I weist
ein Loch 4 auf, durch das die Kammer 1 mit einem Gaszug 5 kommuniziert. Unten ist im Gaszug 5 ein
Auslaufe fürdieSalzixhmelze vorgesehen.
Unterhalb der Brenner 2 sind in einer Ebene quer durch die Kammer 1 Zerstäuberdüsen 7 für das
Abwasser angeordnet, die koaxial in Rohren (im folgenden als Luftdüsen bezeichnet) 8 zur Zufuhr eines
bei der Verfeuerung der Abwasser zu verbrauchenden zweiten Luftanteils angeordnet sind. Dabei kann die
gegenseitige Anordnung der Abwasserzerstäuberdüsen 7 und der Luftdüsen 8 je nach den Begleitstoffen der zu
verfeuernden Abwasser verschieden sein.
F i g. 3 zeigt die Anordnung der Abwasserzerstäuberdüsen 7 und Luftdüsen 8 bei der Verfeuerung von
Abwässern nur mit 01 gesehen Begleitstoffen in
Konzentrationen, deren untere Grenze einer Verbrennungswärme von 2500 bis 2900 k|/l und mehr entspricht.
Die Abwasserzersläuberdüsen 7 sind im inneren Ult
Luftdüsen 8 angeordnet und entgegen dem Strum des zweiten Luftanteils gerichtet, was eine feine Zerstäubung
des Abwassers und innige Durchsetzung von
=> Tropfen und Dämpfen mit Luft zur Folge hat.
F i g. 4 zeigt die Anordnung der Abwasserzersläuberdüsen 7 in den Luftdüsen 8 bei der Verfeuerung von
Abwässern mit organischen Begleitstoffen in Konzentrationen, deren untere Grenze einer Verbrennungs-
ι··ι wärme von 2500 bis 2900 kj/l und mehr entsprich:,
sowie mit leichischmelzenden mineralischen Begleitstoffen.
Die Richtung der Abwasserzerstäuberdüsen 7 in den Luftdüsen 8 stimmt mit dem Richtungssinn des
Stromes des zweiten Luftanteils überein, was eine innige Vermischung der Abwassertropfen mit der Luft und die
größtmögliche Abscheidung von Mineralstoffen innerhalb des Zyklonreaktors bewirkt.
F i g. 5 zeigt die Abwasserzerstäuberdüsen 7 in den Luftdüsen 8, wie sie an der Austrittsebene der letzteren
>ü und zu ihrer Achse parallel in Richtung des Stromes des
zweiten Luftanteils angeordnet sind. Dieso Anordnung
benutzt man bei der Verfeuerung von Abwässern mit organischen Begleitstoffen in Konzentrationen, die
einer geringeren Verbrennungswärme als 2500 bis
7', 2900 kj/l entsprechen, und mit leichtschmelzenden
mineralischen Begleitstoffen in höheren Konzentrationen. Bei dieser Ausführungsform braucht den Luftdüsen
8 keine Luft zugeführt zu werden. Die angegebene Anord. ung der Abwasserzerstäuberdüsen 7 begünstigt
die Abscheidung der mineralischen Begleitstoffe besonders gut.
F i g. 6 zeigt die Anordnung der Abwasserzerstäuberdüsen 7 an der Austrittsebene der Luftdüsen 8. wobei die
Abwasserzerstäuberdüsen 7 radial gerichtet sind. Diese
Ji Ausführungsform verwendet man bei der Verfeuerung
von Abwässern mit ausschließlich organischen Begleitstoffen in Konzentrationen, die einer geringeren
Verbrennungswärme als 2500 bis 2900 kj/l entsprechen. Der Strom des zweiten Luftanteils kann hier abgestellt
■in sein. Bei der angegebenen Anordnung wird das
Abwasser durch den Gasstrom fein versprüht, die organischen Begleitstoffe verbrennen restlos.
Bei der Auswahl der Zahl der Brenner 2 (F i g. 1) und
der Luftdüsen 8 bzw. der Abwasserzerstäuberdüsen 7
ti richtet man sich nach den erforderlichen Leistungswerten
für den Zyklonreaktor.
Die Kammer 1 des Zyklonreaktors ist innen entsprechend ausgekleidet.
Dabei verwendet man eine Ziegelausfütterung, wenn es sich um die Verfeinerung von Abwässern mit einem
geringen Gehalt an leichtschmelzenden mineralischen Begleitstoffen nebst organischen handelt bzw. wenn
diess fthien oder in geringen Mengen während der Verfeuerung entstehen. Zur Verringerung der Atismauerungsdicke
gebraucht man Luftmäntel aus Stahl.
Zur Verfeuerung von Abwässern mit einem Salzgehalt bzw. leichtschmelzenden mineralischen Beimengungen,
die während der Verfeuerung entstanden sind, verwendet man Zyklonreaktoren mit Stampfausklei-
wi düngen. Für solche Auskleidungen sieht man eine
Wasser-Durchfluß- oder -Verdampfungskühiung vor.
Zur Absicherung des Brennerbetriebs werden die Düsen der Brenner 2 ebenfalls mit Wasserkühlung
ausgeführt.
h> Der Zyklonreaktor arbeitet wie folgt:
Den Brennern 2 werden der Brennstoff und der zu dessen Verbrennung erforderliche erste Luftanteil
zugeführt. Die Verbrennung des Brennstoffes wird bis
/ti dein Querschnitt, in dem die Luftdüscn 8 und die
Abwasserzerstäuberdüsen 7 liegen, vollendet. In die erhitzten Verbrennungsprodukte hinein wird das durch
die Zerstäuberdüsen 7 kommende und vom Strom des zweiten Luftanteils mitgerissene Abwasser versprüht,
wobei der zweite Luftanteil durch die Lufldüsen 8 geblasen wird. Bei der Vermischung des zweiten
Luftanteils mit den Verbrennungsprodukten des Brennstoffes verdunsten die Abwassertropfen und oxidieren
die brennbaren Begleitstoffe durch den Sauerstoff des zweiten Luftanteils. Die durch das Loch 4 strömenden
Verbrennungsprodukte werden weiter innig vermischt, was zur Nachverbrennung der brennbaren Begleitstoffe
beiträgt.
Die geschmolzenen Salzteilchen werden an den Wänden der Kammer 1 abgeschieden und gelangen
zusammen mit den Verbrennungsprodukten durch das Loch 4 in den Gaszug 5, aus dem die Schmelze dann
durch den Auslauf 6 abgelassen wird.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Zyklonreakior zur Verteuerung industrieller
Abwässer, die organische oder organische und mineralische Bestandteile enthalten, mit einer
stehenden zylindrischen Kammer mit in ihrem Oberteil tangential angeordneten Brennern zur
Zufuhr von Brennstoff und einem ersten Luftanteil zur Kummer und darunter in einer Querebene
angeordneten Abwasserzerstäuberdüsen, d a durch gekennzeichnet, daß die Abwasserzerstäuberdüsen
(7) im Inneren von einen zweiten Luftanteil zuführenden Rohren (Luftdüsen 8) und im
wesentlichen koaxial /u diesen angeordnet sind.
2. Zyklonreaktor nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserzerstäuberdüsen
(7) entgegen dem Strom des zweiten Luftanteils gerichtet sind.
3. Zyklonreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Abwasserzerstäuberdüsen
(7) mit dem Strom des zweiten Luftanteils gerichtet sind.
4. Zyklonreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserzerstäuberdüsen
(7) an der Austrittsebene der den zweiten Luftanteil zuführenden Rohre (8) parallel zur Rohrachse
angeordnet sind
5. Zyklonreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserzerstäuberdüsen
(7) an der Austrittsebene der den zweiten Luftanteil zuführenden Roiire (8) angeordnet und radial zur
Kammer(l) gerichtet sind
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742425850 DE2425850C3 (de) | 1974-05-28 | 1974-05-28 | Zyklonreaktor zur Verfeuerung industrieller Abwässer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742425850 DE2425850C3 (de) | 1974-05-28 | 1974-05-28 | Zyklonreaktor zur Verfeuerung industrieller Abwässer |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2425850A1 DE2425850A1 (de) | 1975-12-18 |
DE2425850B2 true DE2425850B2 (de) | 1979-08-30 |
DE2425850C3 DE2425850C3 (de) | 1980-05-08 |
Family
ID=5916704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742425850 Expired DE2425850C3 (de) | 1974-05-28 | 1974-05-28 | Zyklonreaktor zur Verfeuerung industrieller Abwässer |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2425850C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004037442B4 (de) * | 2004-08-02 | 2007-07-12 | Ae&E Inova Gmbh | Verfahren zur thermischen Behandlung von Abfall in einer thermischen Abfallbehandlungsanlage sowie thermische Abfallbehandlungsanlage |
-
1974
- 1974-05-28 DE DE19742425850 patent/DE2425850C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2425850C3 (de) | 1980-05-08 |
DE2425850A1 (de) | 1975-12-18 |
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