DE3135568C2 - Verfahren zur Aufbereitung von Brennstoffölen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Aufbereitung von Brennstoffölen und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Abstract
Es handelt sich um eine Vorrichtung (1) zur Herstellung von Dispersionen, beispielsweise Emulsionen oder Suspensionen, insbesondere von Heizöldispersionen. Zur Vermeidung der Nachteile der bekannten Vorrichtungen, insbesondere zur Ermöglichung einer kontinuierlichen Herstellung relativ großer Mengen stabiler Dispersionen ist diese Vorrichtung (1) durch ein zylinderförmiges, geschlossenes Gehäuse (2) mit zumindest einem Flüssigkeitseinlaß (5, 7) und einem Dispersionsauslaß (6) sowie mit einer darin koaxial angeordneten, motorisch angetriebenen Drehachse (3) gekennzeichnet, die mit nach außen vorstehenden Hartdrähten (9) versehen ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Brennstoffölen mit hohem Molekulargewicht,
wie z. B. Schweröl, Altöl, Tier- und Pflanzenöl, bei dem
65 in einem Gehäuse einem Brennstofföl ein anderes Brennstofföl oder Wasser bis zu 30 Vol.-% zugegeben
wird und beide Komponenten intensiv mittels einer mit Mischwerkzeugen ausgestatteten Welle miteinander
vermischt werden. Die Erfindung bezieht sich des weiteren auf eine Vorrichtung zur Aufbereitung solcher
Brennstofföle mit einem zylindrischen, geschlossenen, liegenden Gehäuse, mit mindestens einem Einlaß für die
Flüssigkeiten an dem einen Ende und mit einem Auslaß für die Dispersion an dem anderen Ende des Gehäuses
und mit einer koaxial im Gehäuse angeordneten, motorisch angetriebenen Welle, an der Mischwerkzeuge angebracht
sind.
Aus der US-PS 38 07 703 ist eine Vorrichtung zu Herstellung von Emulsionen bekannt, aus denen dann spezifische
Polymerprodukte auf Grund von Reaktionen entstehen. Diese Vorrichtung hat ein zylindrisches, geschlossenes
und liegend angeordnetes Gehäuse, das in eine Vielzahl von Kammern aufgeteilt ist, durch die eine
gemeinsame Welle mit Schaufelrädern in jeder Kammer geht
Ähnliche Vorrichtungen sind zur Aufbereitung von Brennstoffölen bekannt Obwohl sie in der Lage sind,
stabile mifchähnliche Dispersionen mit darin dispergierten hochfeinen, Tröpfchen herzustellen, können mit diesen
Vorrichtungen Dispersionen nur in kleinen Mengen bereitgestellt werden. Wird versucht. Dispersionen in
großen Mengen herzustellen, so enthalten die Dispersionen relativ große Tröpfchen. Dies hat beispielsweise
im Falle von Heizöl das weitere Problem zur Folge, daß die Dispersion einen schlechten Verbrennungswirkungsgrad
hat.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Brennstoffölen zu finden,
mit dem kontinuierlich relativ große Mengen Brennstofföldispersionen hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die intensive Vermischung durch von der Welle
ausgehende Hartdrähte bewirkt wird, die sich bis in die Nähe der Innenwandung des Gehäuses erstrecken und
mit einet Umfangsgeschwindigkeit von 20 bis 50 m/s umlaufen.
Durch diese Art der Vermischung wird die Flüssigkeit sehr fein in winzige Tröpfchen zerteilt, so daß eine stabile
Dispersion kontinuierlich in relativ großer Menge hergestellt werden kann. Dies hat zur Folge, daß das
Brennstofföl einen wesentlich verbesserten Verbrennungswirkungsgrad hat. Dies läßt sich noch dadurch
verbessern, daß der Dispersion im Gehäuse ein sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere Luft, in einer Menge von
1 bis 5 Vol.-%, bezogen auf die Dispersion, zugegeben wird.
Die Vorrichtung zur Aufbereitung von Brennstoffölen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß
die Mischwerkzeuge aus einer Vielzahl von quer zur Welle sich erstreckenden Hartdrähten bestehen, die
über die Länge der Welle schraubenförmig angeordnet sind und sich bis in die Nähe der Innenwandung des
Gehäuses erstrecken. Durch die schraubenförmige Anordnung wird der Transport des Brennstofföls durch das
Gehäuse unterstützt, wobei das Brennstofföl von den Hartdrähten jeweils über den gesamten Quci scliiiiü erfaßt
wird.
Die Hartdrähte bestehen zweckmäßigerweise aus Stahl. Sie stehen vorzugsweise radial nach außen vor.
Zweckmäßig ist des weiteren, an einem Ende des Gehäuses ein Zuführrohr für ein Sauerstoff enthaltendes
Gas, beispielsweise Luft, vorzusehen.
Das Gehäuse sollte in einer Ausführungsform einen Durchmesser von 100 bis 200 mm, die Hartdrähte einen
Durchmesser von 0,5 bis 1,2 mm und eine Länge von 20 bis 35 mm haben, wobei der Abstand zwischen den äußeren
Enden der Hartdrähte und der Innenvandung des Gehäuses 1 bis 5 mm betragen soll. Speziell soll das
Gehäuse einen Durchmesser von 150 bis 200 mm und die Hartdrähte einen Durchmesser von 0,5 bis 1,0 mm
und eine Länge von 27 bis 33 mm haben, wobei der Abstand zwischen den äußeren Enden der Hartdrähte
und der Innenwandung des Gehäuses 1 bis 3 mm betragen solL
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
näher veranschaulicht Es zeigt
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung von Dispersionen
in der Seitenansicht mit teilweisem Vertikalschnitt;
F i g. 2 die Vorrichtung gemäß F i g. 1 entlang der dortigen Linie H-II in einem Vertikalschnitt und
F i g. 3 und 4 weitere Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Herstellung von Dispersionen in Seitenansichten
mit teilweisen Vertikalschnitten.
Die in den F i g. 1 und 2 dargstellte Vorrichtung 1 zur Herstellung von Dispersionen weist ein geschlossenes
Gehäuse 2 in Form eines mit geschlossenen Enden versehenen liegenden Hohlzylinders auf, der auf einem
Grundgestell 10 horizontal getragen wird. In dem Gehäuse 2 ist eine Drehachse 3 angeordnet, die eine Vielzahl
von radial nach außen vorstehenden Hartdrähten 9 aufweist. Diese bestehen aus Stahl und sind auf der Außenfläche
der Drehachse 3 eine Schraubenform bildend angeordnet
Die Drehachse 3 weist an beiden Enden Wellenstümpfe 4 auf, die über Lager 11 in der Mitte der gegenüberliegenden
Seitenwände des Gehäuses 2 gelagert sind. Das Gehäuse 2 hat beispielsweise einen Durchmesser
von 150 mm, während der Rotor 3 einen von 80 mm hat. Die Hartdrähte 9 haben einen Durchmesser von
0,8 mm und sind 33 mm lang. Der Abstand ihrer Enden zu der Innenwandung des Gehäuses 2 beträgt 2 mm.
An der in dieser Ansicht linken Seitenwandung des Gehäuses 2 sind ein Einlaßrohr 5 für die Dispersionsmittel
und ein Einlaßrohr 7 für das Dispergens angebracht, während mit der gegenüberliegenden Seitenwandung
ein Auslaßrohr 6 für die Dispersion verbunden ist. Beispiele für brauchbare Dispersionsmittel sind Brennstofföle,
beispielsweise Schweröl, Kerosin, Gasöl, Tier- und Pflanzenöle, Altöl, usw. Beispiele für ein Dispergens sind
Wasser etc. Außerhalb des Gehäuses 2 ist ein Elektromotor 8 auf dem Grundgestell 10 montiert, dessen Antriebswelle
mit dem dortigen Wellenstumpf 4 verbunden ist.
Beim Betrieb der erfindunggemäßen Vorrichtung 1 wird beispielsweise Schweröl als Dispersionsmittel über
das Einlaßrohr 5 in das Gehäuse 2 eingefüllt, während als Dispergens beispielsweise Wasser über das Einlaßrohr
7 in einem Anteil von 10 bis 30%, bezogen auf das Schweröl, zugegeben wird. Wenn die Drehachse 3 im
Gehäuse 2 mit einer Drehzahl von 1 600 bis 3 600 U/min angetrieben wird, bewegen sich die Hartdrähte, die zur eo
Verringerung des Widerstandes in der Flüssigkeit Schlank ausgebildet S>nd; mit einer Gfisrhwindiplceit von
20 bis 50 m/sec, wobei sie eine Hochgeschwindigkeitsscherfläche bilden und eine Kavitation im Bereich ihrer
Rückseiten, bezogen auf ihre Bewegungsrichtung ver-Ursachen. Auf diese Weise wird das Wasser in hochfeine
Teilchen in der Größenordnung von Mikrons zerteilt. Auch das Schweröl wird in feine Teilchen oder Tröpfchen
und auch in noch kleinere Molekel zerteilt, wobei sich eine stabile, milchartige Dispersion ergibt Diese
Dispersion wird fortschreitend zur Auslaßseite des Gehäuses 2 aufgrund der Rotation der aus Stahl bestehenden
und in einer Schraubenform angeordneten Hartdrähte 9 befördert und entweicht dort dem Gehäuse 2
über das Auslaßrohr 6.
Die auf diese Weise erhaltene Dispersion ist ein milchartiges Brennstofföl, in dem das Schweröl einen
wesentlich verbesserten Verbrennungswirkungsgrad hat Dies beruht auf den hochfeinen Wasserteilchen, die
Explosivkräfte entwickeln. Der Verbrauch an Schweröl verringert sich hierdurch um 1 bis 3% und hat desweiteren
eine 20- bis 7O°/otige Reduzierung von Verunreinigungen wie Ruß, Staub und Stickstoffoxiden zur Folge,
die in den Abgasen enthalten sind.
Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform für die Herstellung einer milchartigen Dispersion eines
Brennstofföls aus Schweröl als Dispersionsmittel und Wasser als Dispergens ausgelegt ist kann in ähnlicher
Weise eine Brennstofföldispersion beispielsweise aus 70% Schweröl und 30% ungereinigtem Altöl hergestellt
werden. Das Altöl ist dann wiederverwendbar, um Energie einzusparen. Der Durchmesser des Gehäuses 2 ist
dann 100 bis 250 mm, vorzugsweise 150 bis 200 mm. Die
Hartdrähte 9 haben einen Durchmesser von 0,5 bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1,0 mm und eine Länge von
20 bis 35 mm, vorzugsweise 27 bis 33 mm. Die äußeren Enden der Hartdrähte 9 sind dann von der Innenwadung
des Gehäuses 2 1 bis 5 mm, vorzugsweise 1 bis 3 mm entfernt.
F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung einer Dispersion. Bei dieser Ausführungsform
ist an dem Gehäuse 2 des ersten Ausführungsbeispieles ein Lufteinlaßrohr 12 befestigt, und
zwar an der in dieser Ansicht linken Seitenwandung. Dieses Lufteinlaßrohr 12 ist mit einem Absperrventil 13
ausgestattet. Am einen Ende des Mantels des Gehäuses 2 ist ein Einlaßrohr 5 für Schweröl oder ein ähnliches
Dispersionsmittel angeordnet. Im Mittelteil des Mantels des Gehäuses 2 befindet sich ein Einlaßrohr 7 für Wasser
oder ein anderes Dispergens. Wenn Sauerstoff enthaltendes Gas, beispielsweise Luft, in das Gehäuse 2 in
einer Menge von 1 bis 5 Vol.-%, bezogen auf die Flüssigkeit, eingeführt wird, wird die Belastung des Elektromotors
stark verringert. Der benötigte Strom beträgt dann bei einem Elektromotor 8 von 3,7 KW ungefähr
18 A, während ohne Zufuhr von Luft der benötigte Strom 22 bis 30 A erreicht, woraus sich eine starke Reduzierung
der Belastung ergibt.
Fig.4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung
zur Herstellung einer Dispersion, bei der das schon in den F i g. 1 und 2 gezeigte Gehäuse 2 verwendet
wird. Es weist ein Einlaßrohr 5 auf, das aus einem Endabschnitt des Mantels des Gehäuses 2 herausragt
und für die Zufuhr von Schweröl oder einer ähnlichen Flüssigkeit gedacht und nicht für die Zuführung einer
anderen Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, eingerichtet ist. Dieses Ausführungsbeispiel wird zur Reformierung
von Brennstoffölen verwendet, beispielsweise Schweröl, Altöl, Tier- und Pflanzenöl etc., die ein relativ hohes
Molekulargewicht haben.
Wenn über das Einlaßrohr 5 Schweröl oder ein anderes Brennstofföl in das Gehäuse 2 eingefüllt worden ist
und d^nn die Drehachse 3 mit den Hartdrähten 9 mit
hoher Drehzahl angetrieben wird, so bewegen sich die Hartdrähte 9 in dem Öl mit einer Geschwindigkeit von
20 bis 50 m/sec. Hierdurch treten Kavitaionserscheinun-
5 6 ν,
gen in dem öl auf, und zwar im Bereich der Rückseiten .;<
der Hartdrähte 9 in bezug auf die Bewegungsrichtung. v/.
Der daraus resultierende hohe Druck und die Hitze bre- %
chen die Komponenten des Brennstofföles in kleine Mo- ?
lekel und hochfeine Teilchen auf bzw. dispergieren sie, 5 »
während die Temperatur des Öls sich um 20 bis 40° C f;'J
erhöht. Aus diesem Grunde wird das Brennstofföl weni- ,·■■}
ger viskos und geeigneter für die Zerstäubung in der f:|
Brennstoffkammer eines Kessels und zur Vermischung %
mit Luft. Das Öl wird auf diese Weise wieder mit hoher io ■/!
Wirksamkeit zünd- und verbrennungswillig. |:·
Wenn beispielsweise Schweröl (Kesselöl) mit der |'
Vorrichtung 1 nach dieser Erfindung mit hoher Dreh- 1:
zahl behandelt und dann in die Verbrennungskammer f,
eines Kessels geleitet wird, so verbrennt das öl mit 15 Jj;
hoher Wirksamkeit, wobei eine Verbesserung von 6,1 % ||
des Kesselwirkungsgrades und eine Verminderung von |:
7,1% des Brennstoffölverbrauches erzielt wird. Auf- $
grund dessen hat das Schweröl die Fähigkeit erhalten, ||
fast vollständig ohne Erzeugung von Kohlenstoffmon- 20 |
oxid und mit reduzierten Stickstoffoxid-Emissionen zu §
verbrennen, um Verschmutzungen zu vermeiden. Auf- f
grund der verbesserten Verbrennungswirksamkeit ist |
das Brennstofföl, wenn es mit der Vorrichtung 1 nach ;;i
der vorliegenden Erfindung behandelt worden ist, direkt 25
verwendbar, ohne daß eine Vorheizung, die ansonsten
verwendbar, ohne daß eine Vorheizung, die ansonsten
erforderlich wäre, notwendig ist. ;i
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zur Aufbereitung von Brennstoffölen mit hohem Molekulargewicht, wie z. B. Schweröl,
Altöl, Tier- und Pflanzenöl, bei dem in einem Gehäuse einem Brennstofföl ein anderes Brennstofföl oder
Wasser bis zu 30 Vol.-% zugegeben wird und beide Komponenten intensiv mittels einer mit Mischwerkzeugen
ausgestatteten Welle miteinander vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die
intensive Vermischung durch von der Welle (4) ausgehende Hartdrähte (9) bewirkt wird, die sich bis in
die Nähe der Innenwandung des Gehäuses (2) erstrecken und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von
20—50 m/s umlaufen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dispersion im Gehäuse (2) ein sauerttoffhaltiges
Gas, insbesondere Luft, in einer Menge von 1 —5 Vol.-%, bezogen auf die Dispersion, zugegeben
wird
3. Vorrichtung zur Aufbereitung von Brennstoffölen mit hohem Molekulargewicht, wie z. B. Schweröl,
Altöl, Tier- und Pflanzenöl, nach Anspruch 1 mit einem zylindrischen, geschlossenen, liegenden Gehäuse,
mit mindestens einem Einlaß für die Flüssigkeiten an dem einen Ende und mit einem Auslaß für
die Dispersion an dem anderen Ende des Gehäuses, und mit einer koaxial im Gehäuse angeordneten motorisch
angetriebenen Welle, an der Mischwerkzeuge angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mischwerkzeuge aus einer Vielzahl von quer zur Welle (4) sich erstreckenden Hartdrähten (9) bestehen,
die über die Länge der Welle (4) schraubenförmig angeordnet sind und sich bis in die Nähe der
Innenwandung des Gehäuses (2) erstrecken.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartdrähte (9) aus Stahl bestehen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartdrähte (9) radial nach
außen vorstehen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Gehäuses
(2) mit einem Zuführrohr (12) für ein Sauerstoff enthaltendes Gas, beispielsweise Luft, verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) einen
Durchmesser von 100 bis 200 mm und daß die Hartdrähte (9) einen Durchmesser von 0,5 bis 1,2 mm und
eine Länge von 20 bis 35 mm haben und daß der Abstand zwischen den äußeren Enden der Hartdrähte
(9) und der Innenwandung des Gehäuses (5) 1 bis 5 mm beträgt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) einen
Durchmesser von 150 bis 200 mm und daß die Hartdrähte (9) einen Durchmesser von 0,5 bis 1,0 mm und
eine Länge von 27 bis 33 mm haben und daß der Abstand zwischen den äußeren Enden der Hartdrähte
(9) und der Innenwandung des Gehäuses (2) 1 bis 3 mm beträgt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MATSUOKA, MITSUTOSHI, TOTTORI, JP ARAKAWA, TAKESHI |
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8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: MATSUOKA, MITSUTOSHI, TOTTORI, JP |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |