DE3224605C2

DE3224605C2 - Brenner für eine Verbrennungskammer zum Verbrennen korrodierender Stoffe oder korrodierende Verbindungen liefernder Stoffe

Info

Publication number: DE3224605C2
Application number: DE3224605A
Authority: DE
Inventors: Georges Digne Frusta; Francois Versailles Prudhon
Original assignee: CHLOE CHIMIE PUTEAUX FR
Current assignee: CHLOE CHIMIE PUTEAUX FR
Priority date: 1981-07-03
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1986-07-24
Also published as: FR2509016B1; JPS5824719A; JPS61523B2; GB2104207A; CA1217706A; GB2104207B; DE3224605A1; US4505667A; FR2509016A1

Abstract

Vorrichtung zur Verbrennung von korrodierenden Produkten aus einer Verbrennungskammer, einem Verteilerkopf mit einer axialen Zuleitung für die zu verbrennenden Produkte, Zuführungen für die Verbrennungsluft und einer Verbindungsplatte zwischen dem Verteilerkopf und der Verbrennungskammer.

Description

nung des Brennerkopfes, des Mantels, der tangentialen ^: Luftzuführung und des Bodens oberhalb der Stützplatte, die die Fixierung des erfindungsgemäßen Brenners im Boden der Verbrennungskammer bewirkt

Der in F i g. 2 dargestellte Brennerkopf weist in einer Führung 9 eine Zuführung 12 auf. Für die zu verbrennenden Stoffe oder Rückstände in der dargestellten Ausführungsform ist diese Zuführung 12 koaxial umgeben von einer Zuführung 13 für Zusatzbrennstoff und diese wieder von einer koaxialen Zuführung 14 für Luft Der in F i g. 3 gezeigte Teil des erfindungsgemäßen Brenners dient zur Erzeugung des Strahls der Zerstäubungsluft für den zu verbrennenden Stoff. In einem Mantel 16 befindet sich ein Einsatz 17, der stromauf perforiert ist und der stromab in einen Stutzen 18 übergeht Die tangential Luftzuführung 15 gestattet den Lufteintritt in den Raum zwischen Mantel und Einsatz und durch die Perforationen des Einsatzes unter Ausbildung eines schraubenlinienförmig sich verengenden Luftstroms, der die enge öffnung des kegelstumpfförmigen Stutzens 18 stromab verläßL

Die F i g. 4 zeigt den Zusammenbau des Brerjaerkopfes beispielsweise nach Fig.2 und des Bauteils der F i g. 3 mit Hilfe einer Stützplatte 19 am Boden 25 der Verbrennungskammer. Die Stützplatte 19 umgibt den Stutzen 18 an seinem Übergang zum Einsatz 17 über den gesamten freien Raum des Kammerbodens, durch den die Flamme sich in die Verbrennungskammer erstrecken solL Die Stützplatte 19 weist mehrere öffnungen 21 auf. Mit Hilfe der Fixierung 22 ist die Stützplatte am Kammerboden beispielsweise mit Hilfe von Bolzen und Muttern fixiert Auf der Stützplatte 19 ist ein kegelstumpfförmiges Ablenkblech 24 vorgesehen. Ringe 20 zwischen Stützplatte 19 und der Öffnung des Ablenkbleches dienen zur Fixierung der Anordnung. Die Befestigung der Stützplatte 19 über die Fixierungsmittel 22 ist in der Weise vorgenommen, daß dazwischen ein Ringraum mit Öffnungen 23 für weiteren Lufteintritt gebildet ist

Bei der in Fig.5 gezeigten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Brenner anstelle des Stutzens 18 und der Ringe 20 eine abgeschrägte Öffnung 18' auf, die ; nun die Einschnürung bzw. den Ringraum 186 bildet
:! Die zu verbrennenden Stoffe sollen eine geringe ' Korngröße für den Fall, daß sie fest sind, besitzen. Sie werden mit einer Geschwindigkeit von I — 10 m/s eingebracht. Die Strömungsgeschwindigkeit der Zerstäubungsluft beträgt vorzugsweise 100—400 m/s. Das Verhältnis der Bewegungsgröße oder des Impulses der Zerstäubungsluft in der Ebene der Einschnürung des sich schraubenlinienförmig verengenden Luftstroms zu der Bewegungsgiöße bzw. den Impuls der zu verbrennenden Stoffe soll zumindest 100, vorzugsweise 500 bis 10 000, betragen.

In der Brennzone, das heißt am Boden der Flamme, herrscht ein Unterdruck in der Größenordnung von 0,10 bis 15 mbar, während der Überdruck der Zerstäubungsluft 0,2 bis 0,8, vorzugsweise 0,4 bis 0,6 bar betragen soll. Durch den bei Austritt der Zerstäubungsluft innerhalb der kreisenden Strömung entstehenden Unterdruck in der Verbrennungskammer wird durch die öffnungen 21 bzw. 23 Sekundärluft angesaugt Man kann dies durch Einspeisen der zu verbrennenden Stoffe unter Druck unterstützen. Bei der Ausführungsform nach F j g. 4 wird Sekundärluft über die öffnungen 21 und 23 an beiden Seiten des Ablenkbleches 24 in die Flamme geführt.

Das Verhältnis von Sekundärluft zur Zerstäubungsluft beträgt zweckmäßigerweise 0,1 bis 10.

Wie oben bereits darauf hingewiesen, ist es je nach Art der zu verbrennenden Stoffe möglich, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Brenners noch Zusatzbrennstoff, wie Propan, einzuführen. Die Zerstäubung des Zusatzbrennstoffes geschieht dann ebenfalls mit Hilfe der Zerstäubungsluft

Der erfindungsgemäße Brenner kann auch so ausgestattet sein, daß koaxial zu dem zu verbrennenden Stoff

ίο auch Teriiärluft in den Brennerkopf eingeführt wird. Dies ist besonders zweckmäßig im Falle der Anwendung von Zusatzbrennstoff, um die Konfiguration der Flamme zu beeinflussen, d. h, den Tröpfchenstrom der zu verbrennenden Stoffe zu modifizieren. Im allgemei-

nen wird Tertiärluft mit einem Überdruck von 10—' bis 1 bar eingeführt

Ganz allgemein gesprochen ist darauf hinzuweisen, daß unter »Luft«, also Zerstäubungsluft, Sekundärluft und Tertiärluft, es sich auch um mit Sauerstoff angereicherte Luft oder Sauerstoff handeln Vann, wobei die einzelnen Ströme unterschiedliche Sauerstoffgehalte aufweisen können.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Bren- . ners liegt in der vollständigen Verbrennung der zu vernichtenden Stoffe, ohne daß es zu Kohlenstoffabscheidungen kommt Darüber hinaus ist die Temperatur des Brenners und auch der Stützplatte so gering, daß keine besonderen Materialbeanspruchungen auftreten. Die Stützplatte zwischen Brennerkopf und Kammerboden erreicht nur eine Temperatur von 50 bis 60° C.

Die Erfindung wird nun weiter an Beispielen erläutert

Beispiel 1

Es wurde eine Verbrennungskammer mit einem erfindungsgemäßen Brenner entsprechend den F i g. 2,3 und 4 angewandt An die Verbrennungskammer schlossen sich eine nicht gezeigte Vorrichtung zum Abschrecken, 3 Venturi-Absorber und ein Neutralisationsturm an. In diesem Fall betrug das Verhältnis R der austrittsseitigen Durchmesser des Ringraums 18a 1,18 und das Verhältnis A des austrittsseitigen Durchmessers des Ablenkbleches 24 und der Einschnürung 186 4,10. Unterdruck in der Verbrennungskammer wird mit Hilfe der 3 hintereinandergeschalteten Venturi-Rohre erzeugt

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Brenners sollten Rückstände vernichtet werden, die 15 Gew.-% PoIychlorbiphenyl (PCB) enthielten und aus einem Gemisch

so von 60 Gew.-% Hexachlorbiphenyl und 40 Gew.-°/o Trichlorbenzol (Summenibrmel C2H03CI) bestanden.

Diese Rückstände wurden über die axiale Zuführung 12 in einer Menge von 800 kg/h dem Brenner zugeführt. Die Temperatur in der Verbrennungskammer betrug 1200⁰C. Der Unterdruck in der Verbrennungskammer betrug 0,01 bar (1000 Pa). Als Zerstäubungsluft wurde in die tangential Zuführung Luft 15 in einer Menge von 1500 m³/h (Normalbedingungen) bei einem Überdruck von 0,5 bar eingefüh;'L

Mit Hilfe der 3 nachgeschalteten Venturi-Rohre und des mit Hilfe dieser erzeugten Unterdrucks in der Verbrennungskammer erfolgte Ansaugung von Sekundärluft durch die öffnungen 21 in einer Menge von 1500 mVh (Normalbedingungen) sowie durch den Ringraum 23 in der gleiche.! Menge, so daß das Ablenkblech 24 beidseitig durch umströmende Sekundärluft gekühlt ist. Es stellte sich bei der Temperatur von 1200⁰C eine hellorangegelbe Flamme ein. Durch Rückleiten von

30%iger Salzsäure in einer Menge von I t/h in die Verbrennungskammer erhielt man aus dieser Abgase folgender Zusammensetzung (Gew.-%):

O₂	3,5
N₂	57,1
CO₂	19,4
Cl₂	0,004
HCI	8
HjO	12,0

IO

Aus diesem Abgas ließ sich eine vollkommen klare 30%ige Salzsäure auswaschen. Das Restgas enthielt keine nachweisbaren Spuren an Kohlenstoff oder freiem Chlor. Die Analyse der Salzsäure und des Abgases zeigte, daß der Gehalt an PCB < 1 ppm/t verbrannter Rückstände betrug. Polychlordibenzofuran und Polychlordibenzodioxin (Nachweisgrenze 10-* g/ml) waren nicht nachweisbar.

Beispiel 2

In der Anlage nach Beispiel I₁ deren Brenner ein Verhältnis R = 1,22 und A =4 hatte, wurde der flüssige Abstrom aus einer Anlage zur Herstellung von Tetrachlorkohlenstoff und Perchlorethylen vernichtet, der der Summenformel C₂HoJ₂ZCIj₂** entsprach und 50 Gew.-% Hexachlorbutadien, 31,8Gew.-°/o Hexachlorbenzol, 10Gew.-% Tetrachlorbenzol, 7,2Gew.-^o/o Pentachlorbenzol und 1 Gew.-% Hexachlorethan enthielt.

Dieser Rückstand war eine hochviskose Flüssigkeit mit einem Kristallisationspunkt > 160⁰C. Er wurde in einer Menge von 100 kg/h über die Zuführung 12 in den Brenner geführt; über das koaxiale Rohr 13 wurden 10 kg/h schweres Heizöl eingeführt, um genügend Warmeenergie für eine Temperatur in der Verbrennungskammer von 1200°C aufzubringen. Der Unterdruck in der Kammer lag bei etwa 1000 Pa.

Es wurden 250 mVh (Normalbedingungen) Zerstäubungsluft mit einem Überdruck von 0,5 bar in den Ringraum 18a und 10 mVh (Normalbedingungen) Tertiärluft über das koaxiale Rohr 14 zugeführt

Ein 1. Teilstrom Sekundärluft wurde durch die Öffnungen 21 in der Stützplatte 19 in einer Menge von 16OmVh (Normalbedingungen) und ein 2. Teilstrom durch den Ringraum 23 in einer Menge von 10OmVh (Normalbedingungen) angesaugt

Unter Berücksichtigung bestimmter Rückführungen in die Anlage, wie in Beispiel 1, enthielt das Abgas aus der Verbrennungskammer: 3,7 Gew.-% O2,

57,0 Gew.-% N₂, 203 Gew.-% CO₂. 0,4 Gew.-% Cl₂, 14,5 Gew.-% HCI und 4,1 Gew.-% H₂O.

Nach dem Auswaschen des Abgases erhielt man eine klare 30gew.-%ige Salzsäure.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 Q-Verbindungen. Diese chlorierten Rückstände kön- Patentansprüche: nen von anderen chlorierten Ci- bis Gt-Verbindungen begleitet sein.

1. Brenner für eine Verbrennungskammer zum Aus der FR-PS 24 59 942 (DE-OS 30 23 807) ist eine Verbrennen korrodierender Stoffe oder korrodie- 5 Vorrichtung zum Verbrennen von korrodierenden oder rende Verbindungen liefernder Stoffe, der über eine korrodierende Stoffe liefernden Rückständen bekannt, Stützplatte mit der Verbrennungskammer in Ver- insbesondere von solchen, die Chlorkohlenwasserstoffe bindung steht, eine axiale Zuführung (12) für den zu enthalten bzw. bei der Verbrennung liefern. Diese Vorverbrennenden Stoff und gegebenenfalls koaxial da- richtung besteht aus einer Verbrennungskammer und zu Zuführungen für Zusatzbrennstoff (13) und/oder io einem Brenner, die mit einer kreisrunden Stützplatte für Luft (14) aufweist, dem ein Luftraum mit einer und einer ebenen Bodenplatte miteinander in Verbintangentialen Luftzuführung (15) im Mantel (16) und dung stehen. Es ist eine Abführung für die Verbreneiner stromab befindlichen Einschnürung zugeord- nungsgase aus der Verbrennungskammer und ein Deknet ist, dessen Stützplatte (19) Luftöffnungen (21) kel für die Verbrennungskammer vorgesehen. Der und ein zugeordnetes, stromab kegelstumpfförmig \s Brenner ist mit einem Injektor mit einem Innenrohr für verjüngtes Ablenkblech (24) aufweist und der mit die Rückstände und einem konzentrischen Brennstoffweiteren Luftöffnungen (23) außerhalb des Ablenk- rohr und Außenrohr für Zerstäubungsluft ausgestattet bleches versehen ist, dadurch gekennzeich- zwischen denen sich Ringräume befinden, wobei letzten e t, daß sich im Mantel (16) ein stromauf durch- res am Mündungsende, also stromab, in einen Ringbrochener Einsatz (17) mit der Einschnürung (186) 20 schlitz übergeht. Für die Zuführung der Verbrennungsbefindet, ip welche die axiale Zuführung (12) unter luft an die Basis der Flamme hoher Temperatur — beiBildung eines Ringraumes (18a) ragt, aus dem der spielsweise ca. 1200⁰C — ist ein kegelstumpfförmiger schraubenlinienförmige, sich verengende Luftstrom Ablenkteil mit einer Drallvorrichtung vorgesehen. Bei als Zerstäubungsluft für den zu verbrennenden Stoff dieser bekannten Vorrichtung ist der Injektor mit einem austritt 25 Gewinde ausgestattet auf dem ein Gehäuse aufge-

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekenn- schraubt ist derart, daß die Breite des Ringschlitzes einzeichnet daß das Verhältnis R der austrittsseitigen stellbar wird, und ir. einer Führung axial gleitbar gehal-Durchmesser des Ringraumes (18a) 1.1 bis 1,6 und ten. Die Drallvorrichtung ist als zylindrischer Kasten das Verhältnis A der austrittsseitigen Durchmesser mit tangentialen Zuleitungen für die Ansaugung der Audes Ablenkbleches (24) und der Einschnürung (186) 30 ßenluft durch den Unterdruck in der Verbrennungskam-1,5 bis 5 beträgt mer ausgebildet Auf dem Kasten ist eine Stützplatte

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekenn- vorgesehen, auf der ein Zylindermantel und ein dazu zeichnet daß das Veiiältnis f_r 1,15 bis 1,4 beträgt konzentrisch angeordneter Kegelstumpf derart abge-

4. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekenn- stützt sind, daß über eine öffnung in der Stützplatte zeichnet daß das Verhältnis A 1 bis 4,5 beträgt 35 durch die verengte öffnung zwischen dem Kegelstumpf

und dem oberen Ende des Zylindermantels Sekundär-

luft an die Fiammenbasis zuführbar ist, wobei in der

Stützplatte Öffnungen zum Eintritt von Verdünnungsluft in die Verbrennungskammer vorgesehen sind. We-

Die Erfindung betrifft einen Brenner für eine Ver- 40 sentlich bei dieser bekannten Breitnerkonstruktion ist,

brennungskammer zum Verbrennen korrodierender daß die koaxial zu den zu verbrennenden Rückständen

Stoffe oder korrodierende Verbindungen liefernder in den Injektor eingeführte Luft ohne Drall als Zerstäu-

Stoffe, der über eine Stützplatte mit der Verbrennungi- bungsluft wirkt Mit diesem Brenner ist eine weitgehend

kammer in Verbindung steht eine axiale Zuführung für vollständige Verbrennung der Rückstände zu Chlorwas-

den zu verbrennenden Stoff und gegebenenfalls koaxial 45 serstoff mit nur einem Minimum an freiem Chlor ohne

dazu Zuführungen für Zusatzbrennstoff und/oder für Bildung von Kohlenstoff noch nicht erreichbar.

Luft aufweist, dem ein Luftraum mit einer tangentialen Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner der gat-

Luftzuführung im Mantel und einer stromab befindli- tungsgemäßen Art so auszubilden, daß eine optimale

chen Einschnürung zugeordnet ist dessen Stützplatte Zerstäubung der za verbrennenden Stoffe und eine sta-

Luftöffnungen und ein zugeordnetes, stromab kegel- jo bile Flamme gewährleistet ist

stumpfförmig verjüngtes Ablenkblech aufweist und der Ausgehend von obigem Brenner wird diese Aufgabe

mit weiteren Luftöffnungen außerhalb des Ablenkble- erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil

ches versehen ist des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der großtechnischen Herstellung von chlorierten Besonders zweckmäßige Ausgestaltuingsformen des

organischen Verbindungen fallen sehr viele Rückstände 55 erfindungsgemäßen Brenners sind in den Unteransprü-

an, die häufig Chlor, vor allem Chlorkohlenwasserstoffe, chen angegeben.

enthalten. Diese Rückstände können entweder gasför- Der erfindungsgemäße Brenner 1 ist für ein Arbeiten

mig sein, wie bei der Herstellung von Vinylchlorid oder in einer Verbrennungskammer nach der FR-PS

dessen Polymeren oder Copolymeren, oder aber sie sind 24 59 942, wie sie in der F i g. 1 schematisch dargestellt

flüssig und/oder teerartige Feststoffe, die bei der Her- ω ist, geeignet. Die wesentlichen Teile des erfindungsge-

stellung von chlorierten aliphatischen, cycloaliphati- mäßen Brenners und dessen Verbindung mit dem Boden

sehen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen an- der Verbrennungskammer werden nun an den F i g. 2

fallen. Die Zusammensetzung dieser chlorhaltigen bis 5 der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Rückstände schwankt häufig, je nach ihrer Herkunft. F i g. 2 einen Querschnitt durch eine Ausgestaltungs-

Bestimmte Rückstände enthalten teerartige chlorhalti- 65 form des Brennerkopfes,

ge Produkte, von denen mindestens einige mehr als 7 F i g. 3 einen Schnitt durch den Mantel mit Einsatz

Kohlenstoffatome im Molekül enthalten. Andere chlor- und tangentialer Luftzuführung,

haltige Rückstände umfassen chlorierte Gt- und/oder F i g. 4 und 5 zwei Ausgestaltungsformen der Anord-