DE2826210A1

DE2826210A1 - Vorrichtung zum verbrennen von in einem gasgemisch als schwebeteilchen mitgefuehrten stoffen

Info

Publication number: DE2826210A1
Application number: DE19782826210
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Bolt
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1978-06-15
Filing date: 1978-06-15
Publication date: 1979-12-20
Also published as: BE876936A; JPS5512394A; FR2434338A1; GB2023267A

Description

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Kernforschungsanlage Jülich v

Gesellschaft mit beschränkter Haftung

"Vorrichtung zum Verbrennen von in einem Gasgemisch als Schwebeteilchen mitgeführten Stoffen"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbrennen von in einem Gasgemisch als Schwebeteilchen mitgeführten Stoffen.

In industriellen Abgasen sind vielfach Verunreinigungen und Schadstoffe als Schwebeteilchen in einem solchen Masse enthalten, daß es aus Gründen des Umweltschutzes nicht zulässig ist, die Abgase direkt an die Atmosphäre abzugeben. Es sind daher Verfahren und Vorrichtungen entwickelt worden, die eine Abtrennung der Schwebeteilchen aus den Abgasen zum Ziel haben. So werden Abgase vielfach vor ihrer Abgabe an die Atmosphäre über Filtersysteme geleitet oder es werden Naßreinigungsverfahren angewendet, um die Schwebeteilchen aus den Gasen abzutrennen. Derartige Verfahren erfordern jedoch eine ständige Beseitigung der anfallenden Menge an Schwebeteilchen und eine damit verbundene Handhabung und Lagerung. Wird beispielsweise ein Ruß enthaltendes Abgas durch eine Filtereinrichtung geleitet, um die Rußpartikel auszusondern, so erfordert dies ein ständiges Wechseln der sich schnell zusetzenden Filter und - falls nicht weitere Maßnahmen zur Beseitigung des Rußes ergriffen werden - damit verbunden eine Möglichkeit zur großvolumigen Lagerung des Rußes, da daß Schüttvolumen des Rußes relativ groß ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, für den Fall, daß die Schwebeteilchen brennbar sind, eine Vorrichtung zu schaffen,

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die es erlaubt, die Abgase durch Verbrennen der Schwebeteilchen zu reinigen, so daß eine Abgabe der Abgase an die Atmosphäre ohne zusätzliche Maßnahmen möglich ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein rohrförmig ausgebildeter Brennraum vorgesehen ist, in den an der der Zuführungsleitung für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch zugewandten Seite eine Zuleitung für Brenngas und eine weitere Zuleitung für Verbrennungsluft und/ oder Sauerstoff mündet, wobei wenigstens eine der Mündungen der Zuleitungen derart in den Brennraum hineinragt, daß das über die Zuleitungen in den Brennraum eingespeiste Gas tangential und im wesentlichen senkrecht zur Strömung des die Schwebeteilchen enthaltenden Gasgemisches in den Brennraum einströmt.

Durch die tangentiale Zuführung insbesondere der in erhöhter Menge als das Brenngas in den Brennraum eingespeisten Verbrennungsluft wird im Brennraum eine Drallflamme erzeugt, die infolge der Verwirbelung des Gasgemisches eine besonders gute Verbrennung der darin befindlichen Schwebeteilchen ermöglicht. Dabei hat sich gezeigt, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung ein besonders stabiles Brennverhalten aufweist, das zudem für einen weiten Bereich von der zugeführten Menge an Schwebeteilchen unabhängig ist. Es ist daher im allgemeinen nicht erforderlich, die Zufuhr des Brenngases und der Verbrennungsluft (oder des Sauerstoffs) in Abhängigkeit von dem Durchsatz

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der zu verbrennenden Schwebeteilchen zu regeln.

Wenngleich es sich als günstig erwiesen hat, die Verbrennungsluft in einem uberstochxometrischen Mengenverhältnis von etwa 1,25 zu den übrigen in den Brennraum eingespeisten brennbaren Gasen (Brenngas und gegebenenfalls andere in dem Abgas enthaltene brennbare Gase) in den Brennraum einzuführen, so wird dennoch eine hohe Verbrennungsrate erzielt, wenn die Verbrennungsluft im unterstöchiometrischen Mengenverhältnis von etwa o,75 eingespeist wird. Der Korngrößenbereich der praktisch zur vollständigen Verbrennung gelangenden Schwebeteilchen reicht dabei bei Zufuhr von reinem Sauerstoff bis zu etwa /_Λ mm,

bei Zufuhr von Verbrennungsluft etwa bis zu /i_oo ¹^¹¹-

Eine zweckmäßige Ausfuhrungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß der Durchmesser des Brennraumes dem Durchmesser der Zuführungsleitung für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch entspricht.

Für den Fall, daß das Abgas außer den Schwebeteilchen weitere leicht brennbare Anteile wie beispielsweise Wasserstoff gas enthält, ist es ferner zweckmäßig, daß der an den Brennraum angrenzende Teil der Zuführungsleitung für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch einen geringeren Durchmesser als der Brennraum aufweist, wobei der Durchmesser und die Länge des den geringeren Durchmesser aufweisenden Teils der Zuführungsleitung so bemessen sind, daß die Geschwindigkeit der diesen Teil der Zuführungsleitung durchströmenden Gase größer ist als die Geschwindigkeit der im Brennraum erzeugten Flamme. Dadurch wird ein Zurückschlagen der Flamme in die Zuführungsleitung für das die Schwebeteilchen enthaltende Abgas wirksam verhindert.

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Ein Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert:

Es zeigen Figur 1: einen Längsschnitt durch die Vorrichtung, Figur 2: einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Figur 1, längs der Linie A-B

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, weist die Vorrichtung einen rohrförmig ausgebildeten Brennraum 1 auf, in den an der der Zuführungsleitung 2 für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch zugewendeten Seite eine Zuleitung 3 für das Brenngas und eine weitere Zuleitung 4 für Verbrennungsluft und/oder Sauerstoff mündet. Der an den Brennraum angrenzende Teil 2a der Zuführungsleitung für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch weist - wie aus Figur 1 hervorgeht - einen geringeren Durchmesser als der Brennraum auf. Zur Zündung des Verbrennungsvorganges ragen in den Brennraum außerdem Elektroden 5 hinein, die an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Spannungsquelle angeschlossen sind. Durch einen Funkenüberschlag über die Elektroden wird der Verbrennungsvorgang eingeleitet.

Mit einer Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art wurden aus Rußpartikeln bestehende Schwebeteilchen, die in einem aus Wasserstoff und Argon im Volumenverhältnis von etwa 1 : 3 bestehenden Gasgemisch mitgeführt wurden, verbrannt. Derartige Abgase treten bei der Refabrikation von Kernbrennstoffen auf und sind zudem radioaktiv kontaminiert.

Der Durchmesser des Brennraumes 1, der für die Verbrennung des obengenannten Abgases verwendeten Vorrichtung betrug,

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ebenso wie der Durchmesser der Zuführungsleitung 4o mm. Der Durchmesser des Teils 2a der Zuführungsleitung betrug dagegen 25 mm. Der Brennraum 1 hatte eine Länge von 5ο cm, die Länge der bei der Verbrennung der Rußpartikeln und des brennbaren Anteils im Abgas erzeugten Flamme maß etwa 2o cm.

Es wurden etwa 127o l/h Abgas in den Brennraum eingespeist. Das Abgas war mit Rußpartikeln zu etwa 55o g/h beladen (diese Menge an Ruß entspricht etwa einem Schüttvolumen von 9 Liter). Zur Verbrennung wurden als Brenngas 4oo 1/h Erd-

gas und etwa 2,5 m /h Sauerstoff zugegeben. Die Innentemperatur im Brennraum betrug 16oo C, die Temperatur der Brennraumwandung 75o C. Die Verbrennung des im Abgas enthaltenen Rußes erfolgte zu mindestens 99,8 %.

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Leerseite

Claims

Kernforschungsanlage Jülich
Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Patentansprüche

Vorrichtung zum Verbrennen von in einem Gasgemisch als Schwebeteilchen mitgeführten Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmig ausgebildeter Brennraum (1) vorgesehen ist, in den an der der Zuführungsleitung (2) für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch zugewandten Seite eine Zuleitung (3) für Brenngas und eine weitere Zuleitung (4) für Verbrennungsluft und/oder Sauerstoff mündet, wobei wenigstens eine der Mündungen der Zuleitungen (3 oder 4) derart in den Brennraum hineinragt, daß das über die Zuleitungen in den Brennraum eingespeiste Gas tangential und im wesentlichen senkrecht zur Strömung des die Schwebeteilchen enthaltenden Gasgemisches in den Brennraum (1) einströmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Brennraumes (1) dem Durchmesser der Zuführungsleitung (2) für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch entspricht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Brennraum (1) angrenzende Teil (2a) der Zuführungsleitung (2) für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch einen geringeren Durchmesser als der

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ORIGINAL INSPECTED

Brennraum aufweist, wobei der Durchmesser und die Länge des dem geringeren Durchmesser aufweisenden Teils (2a) der Zuführungsleitung (2) so bemessen sind, daß die Geschwindigkeit der diesen Teil (2a) der Zuführungsleitung durchströmenden Gase größer ist als die Geschwindigkeit der im Brennraum (1) erzeugten Flamme.

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