DE4439670A1 - Verfahren zur thermischen Oxidation von flüssigen Abfallstoffen - Google Patents
Verfahren zur thermischen Oxidation von flüssigen AbfallstoffenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vollständigen thermischen Oxidation von
flüssigen Abfallstoffen. Dabei wird der Abfallstoff in einen heißen Rauchgasstrom
eingebracht, verdampft und thermisch aufoxidiert. Der Rauchgasstrom muß zu
diesem Zweck den zur Oxidation nötigen Sauerstoff enthalten.
Derartige Verfahren sind bekannt und z. B. in Chem. Ing. Tech. 63 (1991) S. 621-622
beschrieben. Ein wesentlicher Schritt ist dabei die Ausnutzung der ther
mischen Energie eines von einer Verbrennungsanlage kommenden Rauchgas
stromes zur thermischen Oxidation und damit Entsorgung von flüssigen Abfall
stoffen. Der für diesen Oxidationsprozeß nötige Sauerstoff wird mit dem heißen
Rauchgasstrom angeliefert; d. h. der Rauchgasstrom muß hinreichende Mengen an
Sauerstoff enthalten. Wird das heiße Rauchgas z. B. durch eine Abfallverbren
nungsanlage erzeugt, so muß bei der Verbrennung mit einem Sauerstoffüberschuß
gearbeitet werden, so daß ein Teil des nicht verbrauchten Sauerstoffs mit dem
heißen Rauchgas abgeführt wird.
Anlagentechnisch handelt es sich dabei um eine Verbrennungsanlage mit einer
Nachbrennkammer, der die zu entsorgenden flüssigen Abfallstoffe zugeführt
werden. In der Nachbrennkammer sind nach dem Stand der Technik einer oder
mehrere Spezialbrenner installiert, die mit dem flüssigen Abfallbrennstoff be
aufschlagt werden. Der flüssige Abfallbrennstoff wird dabei in der Brennerflamme
fein zerstäubt. Der erzeugte Tropfenschwarm bildet einen Vollkegel. Jedem
Brenner wird außerdem in ausreichender Menge Verbrennungsluft und die zur
Verdüsung des flüssigen Abfallstoffs erforderliche Druckluft zugeführt. Die
zerstäubte Flüssigkeit liegt zunächst als Tropfenkollektiv vor, das sich mit der
Anfangsgeschwindigkeit der Verdüsung in den Brennraum hineinbewegt. Zwischen
den Einzeltropfen strömt die mit Schallgeschwindigkeit aus der Düse ausgetretene
Verdüsungsluft. Dieses Zweiphasengemisch wird von der zunächst relativ kalten
Verbrennungsluft eingehüllt. Dadurch wird zunächst die Verbrennung verhindert,
da weder ein zwischen unterer und oberer Explosionsgrenze liegendes
Brenngas-Luft-Gemisch vorliegt noch die erforderliche Zündtemperatur vorhanden
ist. Durch Quervermischung in den Außenbereich der Verbrennungsluft
vordringende kleinste Brennstofftropfen verdampfen schnell, da dort eine
Mischung von Brennluft und heißem Rauchgas vorliegt. Damit setzt die
Verbrennung ein. Aufgrund der nun freigesetzten Wärme und weiter
fortschreitender Mischung des im Kern vorhandenen Zweiphasengemisches aus
Flüssigkeitstropfen und Verdüsungsluft mit heißen Rauchgasen wird in einem sich
selbstbeschleunigenden Prozeß immer mehr Brennstoff verbrannt. Der
Verbrennungsprozeß wird durch dieses Mischverhalten in der Flamme stark
beeinflußt. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, konstruktive Maßnahmen zur
besseren Einmischung des heißen Rauchgases in den Sprühnebel des Brenners zu
treffen. Angestrebt wird in jedem Fall eine möglichst vollständige Verbrennung
der eingedüsten Abfallstoffe; d. h. ein möglichst vollständiger Ausbrand.
Die Verbrennung von brennbaren Flüssigabfallstoffen in einer Nachbrennkammer
ist immer dann problematisch, wenn aufgrund der geometrisch bedingten
Anordnung des Brenners im Brennraum und der im Brennraum herrschenden
Strömungsverhältnisse die mit dem Abfallbrennstoff gebildete Flamme nicht
konstant brennt, sondern flackert. Solche Instabilitäten können auftreten, wenn die
Stoffzusammensetzung zeitlich schwankt und/oder wenn ein Wandkontakt mit
unverbrannten Tropfen sich nicht vermeiden läßt. Sind mehrere Brenner auf einer
Ebene vorhanden, so stellt sich in besonderer Weise das Problem der gegen
seitigen Beeinflussung der Flammen und der Einmischung der von den einzelnen
Brennern erzeugten Rauchgasströme in den Gesamtrauchgasstrom.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde auch schlecht brennbare flüssige Abfall
brennstoffe so in die Nachbrennkammer einzubringen, daß auch bei ungünstigen
Verbrennungsbedingungen ein vollständiger Ausbrand gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren erfin
dungsgemäß dadurch gelöst, daß der flüssige Abfallbrennstoff in den heißen
Rauchgasstrom mit einer zur Hauptströmungsrichtung senkrechten Strömungskom
ponente als fächerförmiger Flachstrahl mit Hilfe einer oder mehrerer Zwei
stoffdüsen eingedüst wird, die pulsierend mit einer Frequenz von 5 s-1 bis 70 s-1,
vorzugsweise 10 s-1 bis 20 s-1 betrieben werden, wobei an jeder Zweistoffdüse im
Wechseltakt ein fächerförmiger Sprühteppich mit relativ groben Tropfen großer
Reichweite und ein flächerförmiger Sprühteppich mit relativ feinen Tropfen kleiner
Reichweite erzeugt wird, so daß der Rauchgasstrom alternierend mit
feinversprühten Tropfen kurzer Reichweite und groben, daß Rauchgas mit relativ
großer Wurfweite durchdringenden Tropfen beaufschlagt wird.
Vorzugsweise wird der flüssige Abfallstoff in einen Rauchgasstrom eingedüst
dessen Temperatur mindestens 800°C beträgt und dessen Sauerstoffgehalt minde
stens so hoch ist, daß eine vollständige Oxidation der brennbaren Stoffe gewähr
leistet ist.
Die Geometrie der Zweistoffdüsen und die Strömungsbedingungen (Durchsatz und
Betriebsdrücke) werden so gewählt, daß der Öffnungswinkel der fächerförmigen
Sprühteppiche 60° bis 160° beträgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung werden der Zerstäubungsgasdurchsatz und
der Flüssigkeitsdurchsatz an den Zweistoffdüsen so eingestellt, daß das zeitlich
gemittelte Mengenstromverhältnis der Luft- und Flüssigkeitsströme an jeder
Zweistoffdüse im Bereich von 0,01 bis 0,2 liegt, während der Momentanwert des
Mengenstromverhältnisses entsprechend der Pulsationsfrequenz schwankt.
Die pulsierende Betriebsweise kann durch eine periodische Beaufschlagung der
Zweistoffdüse mit Druckgas oder Flüssigkeit erfolgen. Alternativ kann der
pulsierende Betrieb auch bei zeitlich konstanter Beaufschlagung mit Druckluft und
Flüssigkeit strömungstechnisch in der Zweistoffdüse selbst erzeugt werden.
Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:
- - Es wird eine schnelle vollständige Oxidation aller oxidierbaren Flüssig abfall-Inhaltsstoffe erreicht.
- - Auch bei niederkalorischen Flüssigabfallen, Abwässern und Schlämmen und auch bei stark schwankenden Heizwerten ist eine betriebssichere Oxidation gewährleistet.
- - Im Gegensatz zu den herkömmlichen Brennern in der Nachbrennkammer sind keine zusätzliche Verbrennungsluft-Versorgungen und auch keine Zünd- oder Pilotbrenner erforderlich.
- - Die Tropfenfeinheit, die Reichweite und der Sprühwinkel des verdüsten Tropfenschwarms können in weiten Grenzen variiert und damit an vorhandene Brennraumgeometrien angepaßt werden. Dadurch ist auch ein nachträglicher Einbau bzw. eine Nachrüstung bereits vorhandener Anlagen möglich.
- - Selbst bei höchstem Flüssigabfalldurchsatz konnte keine Erhöhung des CO- Gehaltes in dem die Nachbrennkammer verlassenden Gasstrom festgestellt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungsbei
spielen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch eine Haupt- und Nachbrennkammer
zur Verdüsung und Verbrennung eines flüssigen Abfallstoffes,
Fig. 2 den fächerförmigen Sprühteppich der verdüsten Flüssigkeit,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Nachbrennkammer aus dem die Anordnung der
Zweistoffdüsen und die räumliche Konfiguration der Sprühteppiche in der
Nachbrennkammer hervorgehen,
Fig. 4 den Aufbau einer für den bimodalen Betrieb geeigneten Zweistoffdüse und
Fig. 5 den Momentanwert des Mengenstromverhältnisses von Luft- und Flüssig
keitsstrom beim bimodalen Betrieb der Zweistoffdüse,
Fig. 6 Die Abhängigkeit der Pulsationsfrequenz von der Länge der ersten
Resonanzkammer in der Zweistoffdüse.
In Fig. 1 ist schematisch eine Hauptbrennkammer 1 mit einem Brenner 2 und
einer Hauptflamme 3 dargestellt. Der Hauptflamme 3 wird soviel Verbrennungsluft
bzw. Sauerstoff zugeführt, daß das aus der Hauptbrennkammer 1 abströmende
Rauchgas 4 noch einen erheblichen Restsauerstoffgehalt hat (mehr als 6%). Der
Sauerstoffgehalt des Rauchgases kann dadurch variiert werden, daß der Haupt
flamme 3 mehr oder weniger im Überschuß Sauerstoff bzw. Verbrennungsluft zu
geführt wird.
Das sauerstoffhaltige Rauchgas 4 verläßt die Hauptbrennkammer 1 mit einer
Temperatur von 1000°C bis 1400°C und strömt anschließend in die Nachbrenn
kammer 5. In der Nachbrennkammer 5 erfolgt die Eindüsung von flüssigen
Abfallbrennstoffen, die dann im heißen Rauchgasstrom mit dem Restsauerstoff
thermisch aufoxidiert und damit entsorgt werden. Üblicherweise (Stand der
Technik) sind in der Nachbrennkammer ein oder mehrere Brenner installiert, die
mit einer eigenen Brennerluftzufuhr ausgerüstet sind. Die zu behandelnden
flüssigen Abfallstoffe werden direkt in die Flammen dieser Brenner eingedüst.
Bei dem neuen Verfahren wird auf Brenner in der Nachbrennkammer verzichtet.
Die zu oxidierenden Flüssigkeiten werden mit Hilfe von speziellen
Zweistoffdüsenlanzen 6 fächerförmig in den Rauchgasstrom eingedüst. Der fächer
förmige Sprühteppich 7 ist in Fig. 2 dargestellt. Seine Querausdehnung b ist
wesentlich größer als seine Dicke a (siehe Fig. 1). Der wesentliche Unterschied
gegenüber konventionellen Düsenlanzen besteht darin, daß die hier verwendeten
Zweistoffdüsenlanzen 6 im Wechseltakt einen fächerförmigen Sprühteppich mit
relativ groben Tropfen großer Reichweite und einen fächerförmigen Sprühteppich
mit relativ feinen Tropfen kleiner Reichweite erzeugen, so daß der Rauchgasstrom
4 alternierend mit fein versprühten Tropfen kurzer Reichweite und groben, daß
Rauchgas mit relativ großer Wurfweite durchdringenden Tropfen beaufschlagt
wird. Dieser pulsierende Betrieb wird im folgenden als "bimodale Betriebsweise"
bezeichnet.
Gemäß Fig. 3 sind vier bimodale Zweistoffdüsenlanzen 6 rotationssymmetrisch in
der Nachbrennkammer 5 angeordnet. Die fächerförmigen Sprühteppiche 7 der
Zweistoffdüsenlanzen 6 überlappen sich zum Teil. Einer bimodalen Zwei
stoffdüsenlanze 6 wird jeweils das Zerstäubungsgas, z. B. Luft und die zu
entsorgende Flüssigkeit zugeführt. Der Öffnungswinkel der fächerförmigen Sprüh
teppiche beträgt ca. 120°. Die Sprühebene liegt senkrecht zur Hauptströmungs
richtung der heißen Rauchgase. Diese Bedingung braucht aber nicht genau
eingehalten zu werden. Bei der bimodalen Betriebsweise lösen grobe und feine
Tropfen verschiedener Geschwindigkeiten und damit Wurfweiten einander ab.
Dadurch wird die Bildung einer geschlossenen Dampfwolke verhindert, die von
den heißen umgebenden Rauchgasen nur schwer zu durchdringen wäre. Die
bimodale Verdüsung ist auch durch ein sehr breites Tropfenspektrum
gekennzeichnet. Beim Durchsatz von 1,5 m³/h wurden grobe Tropfen von ca.
2 mm Durchmesser und einer Reichweite von ca. 6 m einerseits und andererseits
kleine Tropfen von ca. 30 µm mit einer Reichweite von ca. 0,4 m beobachtet. Ein
wesentliches Charakteristikum dieser Betriebsweise ist der schnell zeitliche
Wechsel von feinen Tropfen und groben Tropfen. Die feinen Tropfen werden
erzeugt, wenn die Zweistoffdüsenlanze im Modus der Zweistoffzerstäubung
arbeitet. Die groben Tropfen entstehen dagegen in dem darauffolgenden Modus
des Druckdüsenbetriebs. Die feinen Tropfen verdampfen schnell und zünden in der
heißen Atmosphäre auch schnell. Daraus resultiert eine in der Nähe der Düse sich
selbst stabilisierende Flamme. Die beim Kontakt mit dem Rauchgas entstehenden,
aus Dampf und Rauchgas gebildeten Turbulenzballen 8 sind erheblich kleiner als
bei der üblichen Nachverbrennung, weil weder nennenswerte Tropfenkollektive,
noch kalte Verbrennungsluft die Verdampfung der Flüssigkeit behindern und auch
nicht die Vermischung mit dem heißen Rauchgas verzögern. Insbesondere bei den
groben Tropfen wird entlang ihrer Flugbahn eine Dampfschleppe mit räumlich
unterschiedlichen Rauchgas-Dampfmischungsverhältnissen erzeugt, wobei das
Mengenverhältnis von dampf- zu sauerstoffhaltigem Rauchgas mit der Zeit immer
kleiner wird. Liegt lokal ein brennfähiges Gemisch vor, so erfolgt nach einer im
ms-Bereich liegenden Zündverzugszeit eine stabile Verbrennung. Wird aber durch
die Mischvorgänge während der Zündverzugszeit die untere Zündgrenze unter
schritten, kann keine Verbrennung mehr erfolgen. Überraschenderweise wurde
festgestellt, daß statt dessen nach einer weiteren Vermischung mit dem Rauchgas
eine flammenlose Oxidation stattfindet. Damit ist sichergestellt, daß unabhängig
von dem Brennstoffe seiner Verdampfung und der Einmischung von Rauchgas eine
Oxidation mit oder ohne Flamme erfolgt. Aufgrund der vorstehend beschriebenen
Verbesserungen kann eine vollständige Oxidation aller oxidierbaren Flüssigab
fall-Inhaltsstoffe erreicht werden.
Nachfolgend wird die Konstruktion der hier verwendeten Zweistoffdüsenlanzen 6
für bimodalen Betrieb beschrieben. Diese Zweistoffdüsenlanzen machen von einer
speziellen Pulsationsdüse Gebrauch.
Die Pulsationsdüse bildet den Vorderteil der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten
Düsenlanze 6 und besteht gemäß Fig. 4 aus einer in einer Anschweißmuffe 9
eingeschraubten handelsüblichen Flachstrahldüse 10, einem mit der Anschweiß
muffe 9 fest verbundenem Hüllrohr 11, einem im Hüllrohr axial verschiebbaren
Innenrohr 12, sowie einem am Innenrohr angebrachten Flüssigkeitsverteiler 13.
Das Innenrohr 12 mit dem aufgesetzten Flüssigkeitsverteiler 13 ist über Zentrier
stege 14 axial verschiebbar im Hüllrohr 11 gelagert. Die erforderliche Abdichtung
des verschiebbaren Innenrohres 12 gegenüber dem Hüllrohr 9 ist hier nicht darge
stellt.
Durch das Innenrohr 12 strömt die zu oxidierende Flüssigkeit und durch den
Ringspalt 15 zwischen dem Innenrohr 12 und dem Hüllrohr 11 Preßluft als
gasförmiges Zerstäubermedium. Der Flüssigkeitsverteiler 13 besteht aus einem
stirnseitig abgeschlossenen, auf das Innenrohr 12 aufgesetzten Rohrstück mit
senkrecht zur Achse orientierten, gegeneinander versetzten Austrittsbohrungen 16.
Die zu oxidierende Flüssigkeit tritt aus dem Innenrohr 12 durch die Aus
trittsbohrungen 16 in eine an den Verteiler 13 anschließende erste Resonanz
kammer 17 ein, während die Preßluft über den Ringspalt zwischen Innenrohr 12
und Hüllrohr 11 zugeführt wird. Die Preßluft strömt dabei durch die nutartigen
Freiflächen 18 zwischen den Zentrierstegen 14. Die Austrittsbohrungen 16 sind im
Verteiler 13 so angebracht, daß sie jeweils in axialer Verlängerung der den Ring
spaltquerschnitt partiell verschließenden Zentriersegmente 14 liegen; d. h. die Aus
trittsbohrungen 16 liegen im Totraum bzw. im Strömungsschatten hinter den
Zentrierstegen 14. Auf diese Weise wird eine Vermischung der flüssigen Phase
und der gasförmigen Phase (Preßluft) in der Resonanzkammer 17 weitgehend aus
geschlossen.
Die Resonanzkammer 17 wird längsseitig durch das Hüllrohr 11, stirnseitig am
Eintritt durch den Flüssigkeitsverteiler 13 und am Austritt durch eine Drossel oder
Blende 19 mit einem gegenüber dem Innendurchmesser der Resonanzkammer 17
stark verminderten Querschnitt begrenzt. Bei einer Verschiebung des Innenrohrs
12 im Hüllrohr 11 ändert sich die effektive Länge a und damit auch das Volumen
der Resonanzkammer 17.
An die Drossel 19 schließt sich eine weitere Resonanzkammer 20 an. Durch die
eigentliche Düsenöffnung am Düsenkopf, die hier als schmaler rechteckigförmiger
Schlitz 21 ausgebildet ist, tritt das in der zweiten Resonanzkammer 20 befindliche
zweiphasige Gemisch Preßluft/Abfall-Flüssigkeit in den Rauchgaskanal ein. Die
zweite Resonanzkammer 20 kann daher auch als Verdüsungskammer angesehen
werden. Grundsätzlich könnten auch mehr als zwei Resonanzkammern
hintereinander geschaltet werden, die jeweils durch Blenden bzw. Drosseln
voneinander getrennt sind.
Es hat sich gezeigt, daß beim Betrieb dieser Zweistrahldüse mit konstantem
Preßluft- und Flüssigkeitsvordruck ein pulsierender Ausstoß der Flüssigkeit erfolgt,
wobei die Pulsationsfrequenz über das Volumen der Resonanzkammer 17
eingestellt werden kann und in einem typischen Frequenzbereich von 5 s-1 bis
70 s-1 liegt. Untersuchungen haben gezeigt, daß bei einem solchen pulsierenden
Betrieb an jeder Zweistoffdüse im Wechseltakt ein Sprühfächer mit relativ groben
Tropfen großer Reichweite und ein Sprühfächer mit relativ feinen Tropfen kleiner
Reichweite erzeugt wird. Die Pulsationsfrequenzen der Düsenlanzen 6 können
dabei unterschiedlich sein. Die relativ groben Tropfen kommen dadurch zustande,
daß in dieser Phase praktisch ein reiner Flüssigkeitsausstoß erfolgt, während die in
der darauffolgenden Feinsprühphase erzeugten wesentlich kleineren Tropfen auf
die Zerstäubung durch die expandierende Preßluft zurückzuführen sind. Bei dieser
bimolaren Zerstäubung wird ein sehr breites Tropfenspektrum erzeugt, wobei sich
die groben Tropfen durch eine besonders große Wurfweite auszeichnen. Dabei
wird ein besonders gleichmäßiger und guter Wärme- und Stoffaustausch zwischen
wenig Flüssigkeit und einer relativ großen Gasmenge erreicht. Die Verdüsung
findet bei einem Vordruck von 0,8 bis 2,5 bar und bei einem Mengen
stromverhältnis Druckluft/Flüssigkeit zwischen 0,01 und 0,2 statt.
In dem Diagramm nach Fig. 5 ist der Momentanwert K des Mengenstromver
hältnisses bei einem pulsierenden Betrieb der Zweistoffdüse gemaß Fig. 4 als
Funktion der Zeit aufgetragen. Durch die Drossel 19 strömen in einem Extremfall
abwechselnd Flüssigkeit und Druckluft, während sich im anderen Extremfall das
Mengenstromverhältnis K der gleichzeitig durch die Drosselstelle strömenden
gasförmigen und flüssigen Phase praktisch nicht ändert. Aus dem Verdüsungsraum
20 (letzte Resonanzkammer) tritt das Flüssigkeits-Gasgemisch in periodisch
veränderliche Zusammensetzung durch die Flachstrahldüsenaustrittsfläche 21 in
den Rauchgaskanal ein. Wie in Fig. 5 dargestellt, strebt das Mengenstrom
verhältnis K von einem oberen Grenzwert - das entspricht einem hohen Anteil von
gasförmigen Zerstäubungsmedium an der gesamten durch den Düsenschlitz 21
strömenden Masse - einem unteren Grenzwert zu, um danach wieder auf den
Höchstwert anzusteigen. Der obere Grenzwert entspricht dem Zustand der
Feinzerstäubung mit geringer Reichweite und der untere Grenzwert der Bildung
von groben Tropfen mit großer Reichweite. Dieser Vorgang wiederholt sich
periodisch. Die Wiederholfrequenz oder Pulsationsfrequenz kann durch Ver
größerung oder Verkleinerung des Volumens der Resonanzkammer 17 gezielt
verändert werden. Wird das Volumen z. B. durch Vergrößerung des Abstandes a
vergrößert, so erniedrigt sich die Frequenz (unteres Teilbild in Fig. 5), während
sich bei Verkleinerung des Volumens die Pulsationsfrequenz erhöht (oberes
Teilbild in Fig. 5). Die an einer Zweistoffdüse gemäß Fig. 3 und Fig. 4 gemessene
Abhängigkeit der Pulsationsfrequenz von der Länge a der Resonanzkammer 17 ist
in Fig. 6 dargestellt. Das Volumen der Resonanzkammer 17 könnte auch dadurch
verändert werden, daß Nebenkammern vorgesehen sind, die bei Bedarf zuge
schaltet werden.
Der Pulsationsbetrieb stellt sich bei der oben beschriebenen Resonanzkammer-
Zweistoffdüse von selbst ein (Autopulsation). Anstelle des Autopulsations-
Betrieb es kann auch eine erzwungene Pulsation herbei geführt werden, wenn eine
Zweistoffdüse periodisch mit Druckluft oder Flüssigkeit beaufschlagt wird. Dies
kann z. B. durch sogenannte Flatterventile geschehen, die in die Zuleitungen für die
Preßluft oder die Flüssigkeit eingebaut sind.
Die nachfolgenden Versuche wurden mit einem Kresol-Rückstand als flüssiger
Abfallstoff durchgeführt.
1. Versuch | |
Flüssigrückstand | |
Kresol | |
Druck flüssigkeitsseitig mit Luft und Produkt | 2,5 bar |
Durchsatz Produkt | 1500 l/h |
Verdüsungsluftstrom | 115 m³/h |
Verbrennungsluftstrom | 4200 m³/h |
Brennkammertemperatur | 1100°C |
O₂-Gehalt im Rauchgas | 10,2% |
CO-Gehalt im Rauchgas | 5 mg/m³ |
Flamme: Teppichförmig, Zündung ca. 500 mm von Düse entfernt, hell. |
2. Versuch | |
Flüssigrückstand | |
Kresol | |
Druck flüssigkeitsseitig mit Luft und Produkt | 2,5 bar |
Durchsatz Produkt | 2000 l/h |
Verdüsungsluftstrom | 100 m³/h |
Verbrennungsluftstrom | 4200 m³/h |
Brennkammertemperatur | 1120°C |
O₂-Gehalt im Rauchgas | 8,5% |
CO-Gehalt im Rauchgas | 5 mg/m³ |
Flamme: wie vor. |
3. Versuch | |
Flüssigrückstand | |
Kresol | |
Druck flüssigkeitsseitig mit Luft und Produkt | 2,0 bar |
Durchsatz Produkt | 700 l/h |
Verdüsungsluftstrom | 80 m³/h |
Verbrennungsluftstrom | 4500 m³/h |
Brennkammertemperatur | 1120°C |
O₂-Gehalt im Rauchgas | 7,2% |
CO-Gehalt im Rauchgas | 5 mg/m³ |
Flamme: Beginn ca. 400 mm von Düse, sehr hell, fast weißer Teppich. |
4. Versuch | |
Flüssigrückstand | |
Kresol | |
Druck flüssigkeitsseitig mit Luft und Produkt | 2,5 bar |
Durchsatz Produkt | 1200 l/h |
Verdüsungsluftstrom | 115 m³/h |
Verbrennungsluftstrom | 4400 m³/h |
Brennkammertemperatur | 1100°C |
O₂-Gehalt im Rauchgas | 9,5% |
CO-Gehalt im Rauchgas | 5 mg/m³ |
Flamme: Etwas voluminöser als zuvor. |
Claims (6)
1. Verfahren zur vollständigen thermischen Oxidation von flüssigen
Abfallstoffen, bei dem der Abfallstoff in einem heißen Rauchgasstrom (4)
verdampft und oxidiert wird, der auch den zur Oxidation nötigen
Sauerstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Abfallbrenn
stoff in den heißen Rauchgasstrom (4) mit einer zur Hauptströmungs
richtung senkrechten Komponente als fächerförmiger Flachstrahl mit Hilfe
einer oder mehrerer Zweistoffdüsen (6) eingedüst wird, die pulsierend mit
einer Frequenz von 5 s-1 bis 70 s-1, vorzugsweise 10 s-1 bis 20 s-1 betrieben
werden, wobei an jeder Zweistoffdüse (6) im Wechselfakt ein
fächerförmiger Sprühteppich mit relativ groben Tropfen großer Reichweite
und ein fächerförmiger Sprühteppich (7) mit relativ feinen Tropfen kleiner
Reichweite erzeugt wird, so daß der Rauchgasstrom (4) alternierend mit fein
versprühten Tropfen kurzer Reichweite und groben, das Rauchgas mit
relativ großer Wurfweite durchdringenden Tropfen beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige
Abfallstoff in einen Rauchgasstrom (4) eingedüst wird, dessen Temperatur
mindestens 800°C beträgt und dessen Sauerstoffgehalt mindestens so hoch
ist, daß eine vollständige Oxidation der brennbaren Stoffe gewährleistet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Öffnungswinkel des fächerförmigen Sprühteppichs (7) 60° bis 160° beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zerstäubungsgas- und Flüssigkeitsdurchsatz so eingestellt werden, daß das
zeitlich gemittelte Mengenstromverhältnis der Luft und Flüssigkeitsströme
an jeder Zweistoffdüse (6) im Bereich von 0,01-0,2 liegt, während der
Momentanwert des Mengenstromverhältnisses entsprechend der Pulsations
frequenz schwankt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
pulsierende Betrieb durch eine periodische Beaufschlagung der Zwei
stoffdüse (6) mit Druckgas oder Flüssigkeit erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
pulsierende Betrieb bei zeitlich konstanter Beaufschlagung mit Druckgas
und Flüssigkeit in der Zweistoffdüse (6) strömungstechnisch selbst erzeugt
wird.
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