DE2800790A1

DE2800790A1 - Verfahren und vorrichtung zum wirksamen verbrennen von fluessigem brennstoff

Info

Publication number: DE2800790A1
Application number: DE19782800790
Authority: DE
Inventors: Etuo Fujita
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-01-10
Filing date: 1978-01-09
Publication date: 1978-07-13
Also published as: SE7800142L; FR2376951A1; GB1545751A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für das v/irksame Verbrennen von flüssigem Brennstoff, also für ein verbessertes Verbrennen von flüssigem Brennstoff, und insbesondere ein Verfahren zum wirksamen Verbrennen von flüssigem Brennstoff durch Anlegen eines Magnetfeldes an den Brennstoff und wahlweise an Dampf oder Luft, die Verbrennungseinrichtungen zugeführt werden.

Aufgrund der gesteigerten Aufmerksamkeit, die den Problemen der Verschmutzung und der Energieeinsparung gev/idmet wird, ist es wesentlich geworden, in den Abgasen aus Brennern und Boilern bzv/. Kesseln den Gehalt an Staub, restlichem oder überschüssiger. Sauerstoff und an Stickoxyden zu reduzieren.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Verbrennung von flüssigem Brennstoff in Verbrennungseinrichtungen, beispielsweise von Heizöl in Heizkesseln, zu verbessern, d. h. die Verbrennung wirksamer auszuführen, so daß die Kessel mit einem niedrigeren Gehalt an Restsauerstoff bzw. überschüssigem Sauerstoff in dem Abgas betrieben werden können, wobei gleichzeitig der Staubgehalt in dem aus den Verbrennungseinrichtungen abgehenden Abgas reduziert werden soll.

Es wurde nun gefunden, daß die Verbrennung von flüssigem Brennstoff, beispielsweise von Heizöl bzw. Dieselöl in Brennern, dadurch wirksam verbessert v/erden kann, daß an den den Brennern zugeführten Brennstoff ein magnetisches Feld angelegt wird.

Erfindungsgemäß soll weiterhin eine Magnetisierungsvorrichtung geschaffen werden, die es bei einem einfachen Aufbau ermöglicht, ein Magnetfeld auf den den Verbrennungseinrichtungen zuzuführenden Brennstoff einwirken zu lassen, um so eine vollständigere Verbrennung zu gewährleisten.

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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur wirksamen Durchführung der Verbrennung von dünnflüssigem bzw. fluidem Brennstoff geschaffen, bei welchem der fluide Brennstoff und Sauerstoff enthaltendes Gas einer Verbrennungseinrichtung zugeführt werden, an den Brennstoff an einer Stelle stromauf von der Verbrennungseinrichtung ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flußdichte von wenigstens 1o Gauss angelegt wird und die magnetische Flußdichte so eingestellt wird, daß der Gehalt an Staub und restlichem Sauerstoff im Abgas auf ein Mimimum reduziert werden kennen.

Die auf den Brennstoff einwirkende magnetische Flußdichte ändert sich in weitem Rahmen, was von dem Brennstoff, der Luft oder dem Dampf, dem Verbrennungsgerät und den Verbrennunrrsbedingungen abhängt. Insgesamt erstreckt sich ein bevorzugter Bereich der magnetischen Flußdichte von 1ooo bis 35oo Gauss. Besonders zweckmäßig ist ein Bereich von 14oo bis 18oo Gauss, wenn Heizöl bzw. Dieselöl bei herkömmlichen Wärmekraftanlagenkesseln verwendet wird. Diese bevorzugten Bereiche verschieben sich zu einem niedrigeren oder einem höheren Wert, wenn einer oder mehrere der genannten Faktoren geändert werden. Der optimale Bereich ergibt sich aus Versuchen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann an die Luft, die den Brennern zusammen mit dem Brennstoff zugeführt wird, zusätzlich eine magnetische Flußdichte von wenigstens 5oo Gauss einwirken gelassen werden. Bei Verwendung von Dampf kann eine magnetische Flußdichte von 5oo bis 2ooo Gauss zur Einwirkung gelangen.

Erfindungsgemäß wird außerdem eine Magnetisierungsvorrichtung in Zusammenhang mit Rohren zum Zuführen von flüssigem bzw. fluidem Brennstoff und Luft enthaltendem Gas zu den Verbrennungseinrichtungen geschaffen. Die Magnetisierungseinrichtune besteht aus einem Gehäuse mit Einrichtungen zum Befestigen des Gehäuses an dem Rohr derart, daß das Rohr in das Gehäuse

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im wesentlichen in dessen Mitte eintritt, aus einem Paar von Verbindungsjochen, die in dem Gehäuse oben und unten festgelegt sind, aus einer Vielzahl von Permanentmagneten, die in zwei Reihen zwischen den Verbindungsjochen angeordnet sind, aus einem Paar von beweglichen Jochen, die sandwichartig zv.'ischen den Magneten in jeder Reihe angeordnet sind und deir Pohr gegenüberliegen, und aus Einstelleinrichtungen zum Bewegen der beweglichen Joche auf das Rohr zu und davon weg, wobei eine variable Flußdichte von wenigstens 1o Gauss durch Anordnung der Magnete und Joche erzeugt wird, die das Rohr durchdringt.

Von der Erfindung werden auch Elektromagnete benutzende Anordnungen umfaßt.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zur Durchführung verwendete Magnetisierungsvorrichtung können bei jedem Verbrennungssystem mit einem Brennstofftank, einer Pumpe, einer Verbrennungseinrichtung, beispielsweise einem Brenner, und einem Rohr verwendet werden, das die Elemente verbindet. Die Magnetisierungsvorrichtung sollte zwischen der Pumpe und dem Brenner angeordnet sein, da es nicht nötig ist, das weitere Teile magnetisiert werden.

Die flüssigen bzw. fluiden Brennstoffe, die gemäß der Erfindung verwendet werden können, umfassen flüssigen und gasförmigen Brennstoff, beispielsweise Brennöl, wie Dieselöl, Bunkeröle und Brennerheizöle, öle der Klassen A, B und C nach der japanischen Industrienorm (JIS) , leichtes Brennöl, brennendes Kerosin, Leichtöl, Brenngas oder dergleichen.

Als Verbrennungseinrichtungen eignen sich alle Arten von Brennern und Boilernvon den Haushaltsboilern bis zu den Wärmekraftanlagenkesseln, verschiedenartige Verbrennungsofen, Brennkraftmaschinen, beispielsweise Dieselmotoren und Benzinmotoren für Kraftfahrzeuge und Schiffe. Dabei können verschiedene Brenner oder Düseneinrichtungen verwendet werden,

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beispielsweise unter einem Druck versprühende Einrichtungen, Luft oder Dampf versprühende Einrichtungen oder auch rotierende Einrichtungen.

Erfindungsgemäß wird die Stärke des auf den Brennstoff einwirkenden Magnetfeldes so eingestellt, daß die Staubbeladung des Abgases auf ein Minimum reduziert wird. In einem optimalen Bereich der magnetischen Flußdichte kann die Sauerstoffzufuhr derart gedrosselt werden, daß der Gehalt an restlichem oder nicht verbrauchtem Sauerstoff im Abgas auf ein Minimum reduziert werden kann. Das Arbeiten von Boilern mit einem niedrigeren Restsauerstoffgehalt im Abgas ist hinsichtlich der Kosten und Verunreinigungssteuerung günstig, da durch die magnetische Behandlung des Brennstoffs der Staub ebenfalls reduziert wird.

Im folgenden wird das Prinzip der Magnetisierung von Brennstoff erläutert. Brennstoff trägt Magnetismus. Dies wird dadurch bestätigt, daß ein Brenner aus einem magnetisierbaren Material, der stromab von der Magnetisierungsvorrichtung angeordnet ist, magnetisiert wird. Brennstoff besteht hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen. Wenn Gruppierungen von Kohlenwasserstoffen durch ein Magnetfeld oder zwischen gegenüberliegenden magnetischen Polen hindurchfließen, ändern sie ihre Ausrichtung der Magnetisierung in eine Richtung entgegengesetzt zu der des Magnetfeldes. Die Moleküle der Kohlenwasserstoffe verschieben sich aus einer bestimmten Konfiguration in eine andere. Gleichzeitig wird die intermolekulare Kraft, die sogenannte van-der-Waal 'sehe Kraft, reduziert oder erniedrigt. Man nimmt an, daß diese Mechanismen zum Dispergieren von ölteilchen beitragen, so daß diese fein verteilt werden. Zusätzlich werden Wasserstoffionen im Brennstoff und Sauerstoffionen in der Luft oder im Dampf derart magnetisiert, daß sie magnetische Bezirke bilden, von denen man annimmt, daß sie zur Zerstäubung des Brennstoffs in feinere Teilchen beitragen.

Der Staub im Abgas aus dem Boiler wird sowohl nach Masse als auch nach Konzentration gemessen. Es hat sich gezeigt, daß

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beim Vorhandensein einer gleichen Staubmasse im Abgas das nach einer Magnetisierungsbehandlung gemäß der Erfindung erzeugte Abgas einen höheren Konzentrationswert als das ohne Magnetisierung erzeugte Abgas aufweist. Das bedeutet, daß die Staubteilchen nach der Magnetisierung feiner sind als die üblicherweise vorhandenen, was wiederum bedeutet, daß die ^1-teilchen durch die Magnetisierungsbehandlung gemäß der Erfindung feiner werden.

Die Erfindung läßt sich auf Kompaktboiler ebenso wie auf Kessel mit großen Abmessungen anwenden, beispielsweise auf Kessel von Wärmekraftanlagen. Kompaktboiler haben insgesamt den Nachteil, daß ein vergleichsweise großer Anteil an zugeführtem Brennstoff nicht verbraucht wird, die Flamme rot ist, eine Funkenbildung auftritt und sich eine vibrierende Verbrennung einstellt. Die Verbrennungsbedingunqen werden gemäß der Erfindung durch Einwirken eines Magnetfeldes auf den Brennstoff verbessert. Es zeigt sich, daß die Flamme heller wird und von rot in weiß-orange übergeht. Man erhält eine helle Flamme mit hoher Temperatur. Die Länge der Flamme in Vertikalrichtung wird reduziert, seitlich jedoch vergrößert. Die Verbrennungsgeschwindigkeit wird gesteigert. Die Funkenbildung in der Flamme ist reduziert oder ausgeschlossen. Eine vibrierende bzw. schwingende Verbrennung tritt nicht ein. Außerdem wird der Gehalt an Verunreinigungsmaterial im Abgas weitgehend reduziert.

Die Verbrennungsmechanismen infolge der Magnetisierung des Brennstoffs gemäß der Erfindung lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

1) Nach dem Durchlaufen eines Magnetfeldes wird Magnetismus tragender Brennstoff aus den Düsen verstäubt.

2) Die Gruppierungen von Kohlenwasserstoffen werden unter dem Einfluß eines hohen Magnetfeldes abstoßend und somit

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wirksam dispergiert, was zu einer feineren Verteiluna der Brennstoffteilchen führt.

3) Die Kohlenwasserstoffe werden der Pyrolyse unterworfen, wodurch atomarer Kohlenstoff und Wasserstoff erzeugt werden, die sich mit Sauerstoffatomen verbinden, die von der Luft oder dem Dampf zugeführt werden, wodurch eine explosionsartige Reaktion erreicht wird, die eine helle Flamme mit hoher Temperatur ergibt. Der Wert für den nicht verbrannten Kohlenstoff, der sonst als Ruß in Erscheinung tritt, wird in beträchtlichem Ausmaß reduziert.

4) Durch den Feinheitsgrad der zerstäubten Brennstoffteilchen wird die Oxydationsgeschwindigkeit beschleunigt, so daß die Verbrennung mit niedrigerer Sauerstoffkonzentration ausgeführt werden kann.

5) Der Grad der Verdünnung des Brennstoffstroms durch Luft mit niedriger Temperatur wird somit reduziert, was eine Steigerung der Flammentemperatur ergibt.

6) Es herrscht eine Verbrennungsreaktion mit atomarem Kohlenstoff vor. Dies hat zur Folge, daß die CO^-Menge gesteiaert wird, die Bildung von CO verhindert wird und die Staubmence reduziert wird.

7) Eine Erhöhung der Flammentemperatur führt zu einer geringen Steigerung der Stickoxydbildung, was jedoch durch andere bekannte Verfahren kompensiert werden kann.

8) Eine Reduzierung der Sauerstoffkonzentration und eine Steigerung der Strahlungswärme infolge der hellen Flamme mit hoher Temperatur führen zu einer Verbesserung des Verbrennungswirkungsgrades .

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Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielweise näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magnetisierungsvorrichtung, die an einem Brennstoffrohr angebracht ist,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1, Fig. 3 ein Blockbild eines BrennstoffVerbrennungssystems,

Fig. 4a in einem Diagramm die Beziehung der magnetischen Flußdichte auf die Staubbeladung gemäß Beispiel 1,

Fig. 4b eine Einzelheit des Diagramms von Fig. 4a,

Fig. 5 in einem Diagramm die Beziehung zwischen der Staubbeladung und der auf den Dampf wirkenden magnetischen Flußdichte gemäß Beispiel 2,

Fig. 6 in einem Diagramm die Beziehung zwischen der Staubbeladung und der auf Luft einwirkenden magnetischen Flußdichte gemäß Beispiel 3,

Fig. 7 und 8 in Diagrammen die Beziehungen zwischen dem Restsauerstoffgehalt und der Staubbeladung bzw. dem Stickoxydgehalt gemäß Beispiel 3,

Fig. 9 und Io in Diagrammen die Beziehung zwischen dem Restsauerstoff gehalt und der Staubbeladung bzw. dem Stickoxydgehalt gemäß Beispiel 4.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Magnetisierungsvorrichtung 1o hat ein rechteckiges Gehäuse 1. Das Gehäuse 1 hat nicht gezeigte geeignete öffnungen und Befestigungseinrichtungen zum Halten und Zentrieren des Rohres 1 an einem Rohr 11 zum

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Zuführen von Brennstoff zu einem Brenner 15 (Fig. 3). Das Gehäuse 1 enthält eine Vielzahl von Permanentmagneten 2, beispielsweise Ferritmagnete, die in zwei Peihen jeweils aufeinander in jeder Peihe angeordnet sind. An der Oberseite und der Unterseite des Gehäuses 1 sind jeweils Verbindungsjoche 3 festgelegt. Auf den gegenüberliegenden Seiten des Innenraums des Gehäuses 1 sind bewegliche Joche 4 derart angeordnet, daß sie das Rohr 11 sandwichartig einschließen. Das bewegliche Joch 4 ist bezüglich der angrenzenden Magnete 2 gleitend verschiebbar. Die Anordnungen der Magnete 2, der Verbindungsjoche 3 und der beweglichen Joche 4 auf der rechten und linken Seite von Fig. 2 sind im wesentlichen symmetrisch bezüglich des Brennstoff rohres 11, das sich in der Mitte des Gehäuses 1 befindet. Durch die Seitenwand des Gehäuses 1 geht eine Schraube 5 hindurch, die in eine Bohrung in dem Joch 4 geschraubt ist, so daß das Joch 4 durch Drehen eines Knopfes 5a an der Schraube 5 auf das Rohr 11 zu und davon weg bewegt werden kann.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind in jeder Einheit die Magneten 2, von denen jeder Nord- und Südpole aufweist, auf den gegenüberliegenden Hauptseiten abwechselnd angeordnet. Eine solche Anordnung der Magnete erzeugt ein Magnetfeld, das durch die magnetischen Kraftlinien 6 dargestellt ist. Bei der gezeigten Ausrichtung der Magnetpole fließt die magnetische Kraft längs der Schleifen, welche die rechten Magnete 2, das Verbindungsjoch 3, die linken Magnete 2, das linke bewegliche Joch 4, das Brennstoff rohr 11 und das rechte bewegliche Joch 4 verbinden, wobei die Richtung durch Pfeile gekennzeichnet ist. Die Magnete 2 und die Verbindungsjoche 3 bilden die gleichen abstoßenden Pole in der Nähe des Rohres 11 auf jeder Seite. Die Schrauben 5 und somit die beweglichen Joche 4 dienen zum Einstellen des auf da Rohr 11 von den Magneten 2 ausgeübten Magnetfeldes. Somit wird durch die Anordnung der Magnete und Joche ein variabler Magnetfluß erzeugt, der das Rohr 11 durchdringt.

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Diese Anordnung bildet eine raumsparende Magnetisierungsvorrichtung, mit der in wirksamer Weise ein Magnetfeld an das Rohr 11 und somit an den Brennstoff angelegt werden kann. Zusätzlich kann das Magnetfeld leicht dadurch eingestellt werden, daß die Knöpfe 5a gedreht werden, wodurch die Joche 4 auf das Rohr 11 zu oder davon weg bewegt werden. Die Knöpfe 5a können auf einfache Weise mittels einfacher Versuche geeicht werden, die die Stärke des erzeugten Magnetfeldes zeigen.

Die Magnetisierungsvorrichtung kann bei herkömmlichen Brennstoff Zuführungssystemen verwendet werden, von denen eines in Fig. 3 gezeigt ist. Das BrennstoffZuführungssystem hat einen Tank 12, aus dem der Brennstoff über ein Ventil 13 und eine Pumpe 14 einem Brenner 15 zugeführt wird. Zwischen der Pumpe 14 und dem Brenner 15 ist die Magnetisierungsvorrichtung 1o gemäß Fig. 1 und 2 angeordnet. Der aus dem Tank gepumpte Brennstoff fließt durch das von der Magnetisierungsvorrichtung 1o erzeugte Magnetfeld und dann durch das Rohr 11 zum Brenner 15. Die Magnetisierungsvorrichtung 1o ist so ausgelegt, daß auf den Brennstoff eine magnetische Energie zur Einwirkung gelangt, deren Flußdichte 1ooo Gauss oder mehr beträgt.

Am Anfang des Betriebs der Magnetisierungsvorriehtung wird der größte Teil des aufgeprägten Magnetismus durch das Rohr absorbiert uner davon verbraucht, wenn das Rohr aus einem magnetisierbaren Material besteht. Diese Absorption dauert an, bis das Rohr 11 bis zur Sättigung magnetisiert ist. Die Magnetisierung der Rohre wird dadurch bestätigt, daß es 72 Stunden oder länger nach dem Einschalten der Magnetisierungsvorrichtung dauert, bis eine wirksame Staubreduzierung auftritt, und daß die Rohre nach dem Abschalten d&s Magnetisierungseffektes oder nach dem Entfernen der Magnetisierungsvorrichtung eine Restmagnetisierung haben. Die Magnetisierung zugehöriger Teile bildet auch einen Grund, warum die Magnetisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung stromab von den Pumpen, Ventilen oder dergleichen angeordnet wird.

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Wenn eine derartige Verzögeruna vermieden werden soll, v/erden Rohre aus nicht magnetischem Material verwendet, beispielsweise aus nicht magnetischem Stahl, beispielsweise aus dem Stahl mit der Bezeichnung SUS 316 nach der japanischen Industrienorm. Der Teil des Brennstoffzuführungssystems, der sich von der Stelle stromab von der Magnetisierungsvorrichtuna zum Brenner erstreckt, kann aus nicht magnetischem Material hergestellt werden. In diesem Fall wird der magnetisierte Brennstoff direkt den Brennern oder den Zerstäuberdüsen zugeführt, wobei sich eine minimale Reduzierung des Magnetismus ergibt.

Obwohl die Magnetisierungsvorrichtung mit dem Rohr zum Zuführen von Brennstoff bei der gezeigten Ausführungsform kombiniert ist, kann sie auch mit Pohren zum Zuführen von Luft und Dampf kombiniert werden, um dadurch die Verbrennung des Brennstoffs zu unterstützen. Derartige Anwendungen sind zu der in Fig. 3 gezeigten ähnlich und kennen in einfacher Weise ausgelegt v/erden.

Anhand der nachstehenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.

Beispiel 1

Es wird ein Brennstoffzuführungssvstem gemäß Fig. 3 verwendet. Die Magnetisierungsvorrichtung wird an einem Pohr zur Zuführung von Brennstoff zu einem Verbrennungsofen mittlerer Größe angeordnet, der sechs Brenner aufweist. Es wird Heizöl der Klasse C gemäß JIS K 22o5 zugeführt, das einen Schwefelgehalt von 2,7 % und einen Stickstoffgehalt von o,3 % hat. Der Mengenstrom beträgt 8,9 t/h. Die magnetische Flußdichte wird von 0 bis 5ooo Gauss in Abständen von 1oo Gauss geändert. Der Staubgehalt im Abgas aus dem Ofen wird gemäß JIS Z 8808 gemessen.

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Die Ergebnisse sind in Fig. 4a gezeigt, in welcher der Staubgehalt in Milligramm pro Nm auf der Ordinate und die Flußdichte in Gauss auf der Abszisse aufgetragen sind. Man sieht aus Fig. 4a, daß eine Reduzierung des Staubgehaltes im Bereich von etwa 5oo bis 6oo Gauss eintritt. Der Staubgehalt wird auf ein Minimum in den Bereichen von 2oo + 2oo Gauss, 3ooo + 2oo Gauss und etwa 44oo Gauss reduziert.

Die optimale Flußdichte, die eine beträchtliche Reduzierung des Staubgehaltes im Abgas gewährleistet, ändert sich abhängig vom Brennstoff, der Luft oder dem Dampf und der Verbrennungseinrichtung .

Die Beziehung des Staubgehaltes zur Flußdichte im Bereich von 2ooo Gauss ist in Fig. 4b vergrößert gezeigt. Der Staubgehalt wird auf ein Minimum bei einer Flußdichte von 2ooo Gauss rediziert und nimmt allmählich zu, wenn die Flußdichte von dem optimalen Wert abweicht. Die erfindungsgemäße Magnetisierungsvorrichtung ermöglicht die Einstellung der Flußdichte auf den optimalen Bereich, beispielsweise 2ooo + 1oo Gauss, wobei lediglich die Knöpfe zu drehen sind, um die verschiebbaren Joche bezüglich des Rohres zu bewegen, durch welches der Brennstoff strömt.

Beispiel 2

Es wird ein Kessel einer Wärmekraftanlage mit einer Dampfkapazität von 13o t/h verwendet. Bei diesem Beispiel wird nicht nur der dem Kessel zugeführte Brennstoff sondern auch der Dampf zur Begünstigung der Verbrennung der Magnetisierungsbehandlung ausgesetzt. Es gelten folgende Betriebsbedingungen: Als Eizöl wird öl der Klasse C verwendet. Das Brennstoffrohr wird einer Magnetisierung mit einer Flußdichte von 2ooo Gauss ausgesetzt. Das Dampfrohr wird einer Magnetisierung mit einer Flußdichte ausgesetzt, die von 0 bis 2ooo Gauss variiert. Die Versuchszeit beträgt zehn Tage.

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Der Gehalt an Restsauerstoff im Abgas aus dem Kessel wird auf 2,o, 1,2 oder 1,o Vol.-% bei jedem Versuch eingestellt. Die Staubbeladung im Abgas wird nach der Standard Test Methode für die Rauchdichte in Rauchgasen aus brennenden Destillatbrennstoffen gemäß ASTM D 2156-65 bestimmt. Dabei wird eine bekannte Vorrichtung zum Feststellen des Rauches (Bacharach Industrial Instrument Co.) verwendet, die Staubbeladung wird in den von dieser Vorrichtung gelieferten Zahlenwerten ausgedrückt.

Die durch Variieren der Flußdichte von O bis 2ooo Gauss Im Dampfzuführungsrohr erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 5 gezeigt. Man sieht, daß die Staubbeladung auf ein Minimum reduziert wird, wenn die Flußdichte in Dampf in einem Bereich zwischen 14oo und 18oo Gauss liegt.

Bei einer Flußdichte von 15oo Gauss im Dampf mißt man die Staubbeladung im Abgas nach JIS Z 8808 sowie den Gehalt an Stickoxyden (NO ). Die Ergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt.

	°2	Tabelle I	S taubbeladung	2,o 3,5	JIS Z 8808 mg/Nm
		Ν0_χ	Rauchwert ppm	2,5 3,o	4o 12o
	2,o 1,2		155 23ο	2o 60 80
Magnetisierter Brennstoff	2,o 1,2		16ο 135 125
Magnetisierter Brennstoff + magnetisierter Danpf

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Beispiel 3

Beispiel 2 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß anstelle von Dampf Luft verwendet wird, die der ^'agnetisierungs'-ehandlung unterworfen wird.

Die durch variieren der Flußdichte von O bis 2ooo Gauss in dem Luftzuführungsrohr erhaltenen Ergebnisse sind in Fia. 6 gezeigt. Aus der Beziehung zwischen dem Staubgehalt und der Flußdichte von Fig. 6 sieht man, daß der Staubgehalt bei 15oo Gauss am niedrigsten ist.

Bei einer Flußdichte von 15oo Gauss in Luft werden der Staubgehalt und der Stickoxydgehalt (NO ) im Abgas bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II gezeigt.

	°2	Tabelle	II	Staubbeladung	,0	JIS Z 8808
		NO_x		Rauchwert	,5	ipg/Nm
	vol.-%				,5	2o
	2,o	ppm			,5	60
magnetisierter	1,2	I60	2	,5	1o
Brennstoff	2,o	135	O	3o
magnetisiserter	1,2	165	1	12o
Brennstoff + magnetisierter	0,8	14o	3
Luft	12o

Um zu zeigen, wie die Magnetisierungsbehandlung die Beziehung zwischen dem Pestsauerstoff und dem Staub- bzw. MO -Gehalt im Abgas beeinflussen kann, werden die erhaltenen Daten in den Diagrammen gemäß Fig. 7 und 8 aufgetragen. In diesen Diagrammen

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stellt die Linie 21, die in Fig. 8 als Dreieck 21 erscheint, einen Bezugsversuch dar, der unter üblichen Bedingungen ohne Magnetisierung ausgeführt wurde. Die Linie 22 stellt die Versuchswerte dar, bei denen nur der Brennstoff der Vagnetisierungsbehandlung unterworfen war. Pei den Versuchen gemäß der Linie 23 waren sowohl der Brennstoff als auch die Luft der Magnetisierungsbehandlung ausgesetzt. Bei den letzten beiden Versuchsserien wird ein übliches Verfahren zum Feduzieren von NO eingesetzt.

Es zeigt sich, daß der Kessel mit einem vergleichsweise niedrigen Sauerstoffgehalt von 1,3 bis 1,5 Vol.-% bei einer Flußdichte im Bereich von 14oo bis 18oo Gauss betrieben werden kann. Die maximale Reduzierung der Staubbeladung gemäß der Erfindung, verglichen mit dem üblichen Betrieb, beträgt 67 %.

Beispiel 4

Es wird ein Kessel einer Wärmekraftanlage verwendet, der 135 t/h Dampf erzeugt. Als Brennstoff wird Brennöl der Gasolin-Reihe Ce verwendet. Die Flußdichte zur iMagnetisieruna des Brennstoffes wird von O bis 3ooo Gauss variiert. Es zeigt sich, daß der bevorzugte Bereich zwischen 16oo und 23oo Gauss liegt, wobei der günstigste Wert 215o Gauss beträgt.

Die Ergebnisse sind in Fig. 9 und 1o gezeigt. Die Linie 31 stellt einen Vergleichsversuch dar, der unter üblichen Bedingungen ohne Magnetisierung ausgeführt wurde. Die Linie 22 entspricht einem Versuch, bei welchem der Brennstoff mit 16oo Gauss magnetisiert wurde. Die Linie 33 entspricht einem Versuch, bei welchem der Brennstoff mit 215o Gauss magnetisiert wurde.

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Wie aus Fig. 9 zu ersehen ist, kann mit der erfindungsgemäßen Magnetisierungsbehandlunq die Staubbeladung um 9o % bei dem gleichen Sauerstoffgehalt von 2,5 % reduziert werden, wie dies durch die Linie a gezeigt ist. Der Sauerstoffgehalt kann von 2,5 auf 1,7 % bei dem gleichen Staubgehalt von 34 mg/Nm reduziert werden, was durch die Linie b veranschaulicht ist. Aus Fig. 1o sieht man beispielsweise, daß der Gehalt an Pestsauerstoff im Abgas 2,5 Vol.-% des Vergleichsversuchs auf 2,1 Vol.-% bei dem gleichen Stickoxydgehalt von 6o ppm reduziert werden kann.

Bei einem anderen Versuch wird Luft der Magnetisierungsbehandlung unterworfen. Es stellt sich ein zusätzlicher, im wesentlichen gleichförmiger Effekt in einem Bereich von 1ooo bis 2ooo Gauss ein.

Nach dem Entfernen der Magnetisierungsvorrichtung stellt man eine Wirkung infolge der Pestmagnetisierung fest.

Beispiel 5

Es wird ein Kessel einer Wärmekraftanlage mit einer Dampferzeugung von 9o t/h verwendet, wobei Brennöl der Klasse C mit einem Schwefelgehalt von 2,7 % zugeführt und einer Magnetisierungsbehandlung unterworfen wird, bei der eine Flußdichte von 1Soo Gauss vorhanden ist. Der dem Kessel zugeführte Dampf wird ebenfalls einer Magnetisierungsbehandlung bei einer Flußdichte von 12oo Gauss unterworfen. Wenn nur der Brennstoff magnetisiert wird, kann der Sauerstoffgehalt von 3,8 % beim Vergleichsversuch auf 3,3 % reduziert werden. Wenn weiterhin der Dampf magnetisiert wird, kann der Sauerstoffgehalt auf 2,3 % reduziert werden.

Erfinciungsgemäß kann somit die Verbrennung von flüssigem Brennstoff, gewöhnlich Heizöl, in Brennern oder Kesseln dadurch verbessert werden, daß ein Magnetfeld auf den

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Brennstoff an einer Stelle stromauf von dem Brenner einwirker, gelassen wird, wobei eine magnetische Flußdichte von wenigstens 1o Gauss auf den Brennstoff einwirkt. Das Magnetfeld ist einstellbar, um den Staubgehalt und den Restsauerstoffgehalt im Abgas auf ein Minimum reduzieren zu können. Die erfindungsgemäße Magnetisierungsvorrichtung umfaßt Permanentmagneten und bevregliche Joche zum Einstellen einer magnetischen Flußdichte, die ein Rohr zum Zuführen des Brennstoffes durchsetzt. Die .Magnetisierungsvorrichtung ist an dem Pohr zwischen der Pumpe und dem Brenner angeordnet.

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Claims

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Tokyo, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum wirksamen Verbrennen von flüssigem Brennstoff

Patentansprüche

Verfahren zum wirksamen Verbrennen von flüssigem Brennstoff, dadurch gekennzeichnet , daß flüssiger Brennstoff und Sauerstoff enthaltendes Gas einer Verbrennungseinrichtung zugeführt werden, daß auf den Brennstoff an einer Stelle stromauf von der Verbrennungseinrichtung ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flußdichte von wenigstens 1o Gauss einwirken gelassen wird und daß die Flußdichte so eingestellt wird, daß der Gehalt an Staub und restlichem Sauerstoff im Abgas ein Minimum wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Flußdichte auf einen Wert von 1ooo bis 35oo Gauss einaestellt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Flußdichte auf einen Wert von 14oo bis 18oo Gauss eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Sauerstoff enthaltende Gas Luft ist und auf die Luft eine magnetische Flußdichte von wenigstens 5oo Gauss zusätzlich einwirken gelassen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Sauerstoff enthaltende Gas Dampf ist und daß auf den Dampf eine magnetische Flußdichte von 1ooo bis 2ooo Gauss zusätzlich einwirken gelassen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungseinrichtung zusammen nit dem Brennstoff und Dampf Wasser zugeführt wird und daß auf das Wasser eine magnetische Flußdichte von 5oo bis 2ooo Gauss einwirken gelassen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Sauerstoff enthaltende Gas aus Luft und Dampf besteht und daß auf die Luft bzw. den Dampf magnetische Flußdichten von wenigstens 5oo Gauss bzw. 1ooo bis 2ooo Gauss einwirken gelassen werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß als Brennstoff ein öl und als Verbrennungseinrichtung ein herkömmlicher Boiler bzw. Kessel verwendet werden.

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9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem Brennstofftank, einer Pumce, einer Verbrennunassinrichtung und einer Rohr für den Transport des flüssigen Brennstoffs vom Tank zur Verbrennungseinrichtung über die Pumpe gekennzeichnet durch eine Magnetisierungseinrichtung (1o), die an dem Rohr (11) zwischen der Pumpe (14) und der Verbrennungseinrichtung (15) angeordnet ist und mit der ein Magnetfeld auf den Brennstoff einwirken gelassen wird, das eine magnetische Flußdichte von wenigstens 1o Gauss hat.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Luftzuführungsleitung, die mit einer v/eiteren Magnetisierungseinrichtung versehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Dampfzuführungsleitung, die mit einer weiteren Magnetisierungseinrichtung versehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Teil des Rohres (11) zwischen der Magnetisierungseinrichtung (1o) und der Verbrennungseinrichtung (15) aus einem nicht magnetischem Material besteht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das nicht magnetische Material nicht magnetischer Stahl ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Magnetisierungseinrichtung (1c) ein Gehäuse (1) mit einer Einrichtung zum Befestigen des Gehäuses an dem Rohr (11) derart, daß das Rohr (11) in das Gehäuse im wesentlichen in dessen Mitte

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eintritt, ein Paar von VerbindungsJochen (3), die in dem Gehäuse (1) oben und unten festgelegt sind, eine Vielzahl von Permanentmagneten (2), die in zwei Reihen zwischen den VerbindungsJochen (3) angeordnet sind, ein Paar von beweglichen Jochen (4), die sandwichartig zwischen den Magneten (2) in jeder Reihe dem Rohr (11) gegenüberliegend angeordnet sind, und Einstelleinrichtungen (5, 5a) zum Bewegen der beweglichen Joche (4) auf das Rohr (11) zu und davon weg aufweist, wobei durch die Anordnung der Magnete (2) und der Joche (3, 4) eine variable Flußdichte von wenigstens 1o Gauss erzeugt wird, die das Rohr (11) durchsetzt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung des Verbindungsjochs (3), der Magnete (2) und des beweglichen Jochs (4) auf gegenüberliegenden Seiten im wesentlichen symmetrisch zu dem Rohr (11) ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Einstelleinrichtungen eine Schraube (5) mit einem Stellknopf (5a) aufweisen, die in das Gehäuse (1) und das bewegliche Joch (4) geschraubt ist.

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