DE2604610A1

DE2604610A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines unmittelbar verbrennbaren, emulgierten oel-wassergemisches

Info

Publication number: DE2604610A1
Application number: DE19762604610
Authority: DE
Inventors: Hans Messner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-06
Filing date: 1976-02-06
Publication date: 1977-08-11
Also published as: DE2604610B2; DE2604610C3

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines uneittelbar
verbrennbaren, emulgierten Öl-Wassergemisches.
Verfahren zur Erzeugung eines in Anwesenheit von Luft unmittelbar verbrennungsiähigen, emulgierten Öl-Wassergemisches mit einem etwa 60 bis 74 %igen Volumenanteil von Öl, die zum Betrieb von Heizungsanlagen Anwendung finden, sind bereits seit langem bekannt (DT-PS i 271 872, DT-PS 404 864).
Bei einem dieser bekannten Verfahren zur Herstellung von flüssigen, zur unmittelbaren Verwendung in Brennern geeigneten Brennstoffen, insbesondere flir Heizzwecke, nittels Emulsionierung von Kohlenwasserstofföl, Wasser und Alkali ist zur Verleidung von schädlichen Ablagerungen im Brennraum und insbesonderte aber an den Einspritzdüsen vorgesehen, die aus den Kohlenwasserstoffölen und etwa der doppelten Wassermenge bestehenden Mischung, der zudem 1 bis 2 % flüchtiges Ammoniak zugesetzt wird, unter Umruhren auf 1000 C zu erhitzen (DT-PS 404 864).
Ein anderes bekanntes Verfahren zur Herstellung eines zur sofortigen Verbrennung geeigneten Brennstoffes in Form einer ein Emulgiermittel enthaltenden Wasser-in-Öl-Emulsion, die in Anwesenheit von Luft verbrennbar ist, sieht vor, dan zunächst in einer ersten Verfahrensstufe durch Vermischen von erwärmtem Erddl mit erwärmtem Wasser und mit dem Emulgiermittel eine Ölin-Wasser-Emulsion hergestellt wird und in einer zweiten Verfahrensstufe diese Öl-in-Wasser-Emulsion durch Bewegen erneut emulgiert und dabei unter Verkleinerung der Öltröpfchen und Phasenumkehrung in eine brennbare asser-in-Öl-Emulsion umgewandelt wird. Dabei 8011 die Phasenumkehr beispielsweise durch eine am Ofen vorhandene Ölpumpe mittels erhöhter Geschwindigkeit oder erhöhten Druckes bewirkt werden.
Bei diesen bekannten Verfahren ist zur Herstellung des brennfähigen Öl-Wassergemisches nicht nur eine Vorerwärmung bzw. Erhitzung notwendig, sondern es müssen dem Gemisch zusätzlich Emulgiermittel zugesetzt werden, damit die Emulsion nicht zerfällt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren iür eine Vorrichtung zur Erzeugung eines unmittelbar verbrennbaren, emulgierten Öl-Wassergemisches zu erzeugen, das weder eines Vorwäriens der Mischkomponenten bzw. des Gemisches noch des Zusatzes von Emulgiermitteln bedarf.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß Öl und Wasser aus getrennten Dehältern im gewünschten Volumenverhältnis angesaugt und als Gemisch unter hohem Druck in einem Rohr-Düsensystem in kurzen abständen mehrmals von einer etwa gleich bleibenden geringen Grundgeschwindigkeit auf eine etwa zehn- bis zwanzigfache Fließgeschwindigkeit beschleunigt und verzdgert wird und danach zum Verbrennen unmittelbar in den Brennraum gespniht wird.
Umfangreiche Versuche haben ergeben, daß auf diese diese eine sehr gute, beinahe rückstandfreie, d.h. rauchfreie, Verbrennung erreicht werden kann. Der besondere Vorteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß die beiden Mischkomponenten getrennt vorrätig gehalten werden können und unmittelbar vor dem Verbrennen mit sehr einfachen Mitteln, d.h. ohne komplizierte und teure Apparaturen, zu einem sehr gut brennenden und auch leicht entflammbaren Gemisch vereinigt werden können.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Öl-Wasserstrom im Rohr-Düsensystem nach ein- oder mehrmaliger Beschleunigung und Verzögerung seiner Fließgeschwindigkeit geteilt und vor der Zerstäuber-Äustrittsdtise in Form zweier koaxial gegeneinander gerichteter Strahlen mit der erhöhten Fließgeschwindigkeit wieder zusammengeführt wird. Dadurch ergibt sich eine sehr hochgradige Emulsion mit sehr kleinen Tellchengrbßen, die weil sie unmittelbar nach ihrer Entstehung zur Verbrennung geführt wird, die besten Voraussetzungen für leichte Entflaiibarkeit und gute Brennbarkeit besitzt.
Sehr gute Erfolge wurden mit einer Grundflieilgeschwindigkeit von etwa 8 bis 15 m/s bei einem Druck von 130 bis 180 bar erzielt.
Die technisch einiachste Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß an einer druckseitig an eine oder gemeinsam an zwei Hochdruckflüssigkaitspumpen angeschlossene Rohrleitung, deren Ende mit einer in den Brennraum mundenden Zerstäuberdüse versehen ist, in geringen Abständen hintereinander mehrere Düsen angeordnet sind, deren Durchlaßquerschnitt jeweils etwa den zehnten bis zwanzigsten Teil des Durchlaßquerschnittes der Rohrleitung selbst entsprechen.
Eine verbesserte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennseichnet daß die Rohrleitung in Fließrichtung hinter der zweiten Düse in zwei Zweigleitungen mit gleicher Länge und gleichem Durchlaß querschnitt mündet, deren Enden init koaxial zueinander in geringem Abstand voneinander angeordneten uni gegeneinander gerichteten, in einem Verbindungsrohr befestigten Düsen versehen sind, wobei mittig zwischen den Düsen das endseits mit der Zerstäuberdüse versehene Rohrleitungsendstück rechtwinklig zum Verbindungsrohr angeschlossen ist.
Mit dieser verbesserten Vorrichtung, die ebenfalls sehr einfach und billig herstellbar ist, läßt sich das Verfahren nach Anspruch 2 bestens durchführen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn entweder die Zweigleitungen etwa den halben Durchlaßquerschnitt der übrigen Rohrleitung aufweisen oder aber die gegeneinander gerichteten Düsen den halben Durchlaßquerschnitt der ihnen vorgeschalteten Düsen aufweisen. Auf diese Weise werden bei konstanter Menge im gesamten Düsensystem innerhalb der jeweiligen Reschleunigungs- und Verzögerungsabschnitte die gleichen Fließgeschwindigkeiten gewährleistet. Am vorteilhaftesten ist es dabei, wenn die Düsen mit Ausnahme der Zerstäuberaustrittsdüse, die eine Kegelcharakteristik aufweisen soll, Punktstrahlcharakteristik aufweisen.
Anhand der Zeichnung werden nun im folgenden zwei Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 schematisch ein an ein Pumpsystem druckseitig angeschlossenes Düsen-Rohrsysten, Fig. 2 ebenfalls in schematischer Darstellung eine andere Ausführungsform.
Beim Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 1 werden mittels einer gemeinsamen ILochdruckflüssigkeitspumpe 1, die von einem Elektromotor 2 angetrieben wird, aus zwei getrennten Behältern 3 und 4 durch Saugleitungen 5 und 6 Öl und Wasser gemeinsam L e e r s e i t e

Claims

Patentansprtiohe 1. Verfahren zur Erzeugung eines in Anwesenheit von Luft unmittelbar verbrannungsfähigen, emulgierten Öl-Wassergemisches mit einem etwa 60 bis 74 %igen Volumenanteil von Öl, dadurch gekennzeichnet, daß Öl und wasser aus getrennten Behältern (3 und 4) im gewünschten Volumenverhältnis angesaugt und als Gemisch unter hohem Druck in einem Rohr-Düsensystem (14, 27) in kurzen Abständen mehrmals von einer etwa gleichbleibenden geringen Grundgeschwindigkeit auf eine etwa zehn- bis zwanzigfache Fließgeschwindigkeit beschleunigt und verzdgert wird und danach zum Verbrennen unmittelbar in den Brennraum (17) gesprüht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der öl-Wasserstrom im Rohr-Düsensystem (27) nach ein- oder mhrmaliger Beschleunigung und Verzögerung seiner Fließgeschwindigkeit geteilt und vor der Zerstäuber-Austrittsdüse (16) in Form zweier koaxial gegeneinander gerichteter Strahlen mit der erhöhten Fließgeschwindigkeit wieder zusammengeführt wird.
3, Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfließgeschwindigkeit bei einem konstanten Pließdruck von etwa 130 bis 180 bar etwa 8 bis 15 m/s beträgt.
4. Vorrichtung zur Durchftihrung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer druckseitig an eine oder gemeinsam an zwei Hochdruck-Flüssigkeitspumpen (i bzw.

22, 23) angeschlossenen Rohrleitung (18, 19, 20, 21) deren Ende mit einer in den Brennraum (17) mündenden Zerstäuberdüse (16) versehen ist, in geringen Abständen hintereinander mehrere Düsen (15) angeordnet sind, deren Durchlaßquerschnitte jepfeils etwa den zehnten bis zwanzigsten Teil des Durchl querschnitts der Rohrleitung (18, 19, 20, 21) entsprechen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (19, 21) hinter der zweiten Düse (15) in zwei Zweigleitungen (50, si) mit gleicher Länge und gleichen Durchlaßquerschnitt mitildet, deren Enden mit koaxial zueinander, in geringem Abstand voneinander angeordneten und gegeneinander gerichteten, in einem Verbindungsrohr (34) befestigten Düsen (15') versehen sind, wobei mittig zwischen den Düsen das endseits mit der Zerstäuberdüse (i6) versehene Rohrleitungsendstück (20) rechtwinklig zum Verbindungsrohr (34) angeschlossen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitungen (30, 31) etwa den halben Durchlaßquerschnitt der Ubrigen Rohrleitung (19, 21) aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinander gerichteten Düsen (i5ß) den halben Durchlaßquerschnitt der ihnen vorgeschalteten Düsen (15) aufweisen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (15, 15') Punktstrahlcharakteristik aufweisen.