DE968652C

DE968652C - Verfahren zur Vorrichtung zum Verbrennen von Ablaugen der Zellstoffabrikation

Info

Publication number: DE968652C
Application number: DEM7584A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alfred Kann; Konrad Mattern
Original assignee: LENZINGER ZELLULOSE und PAPIER; Metallgesellschaft AG
Current assignee: LENZINGER ZELLULOSE und PAPIER; GEA Group AG
Priority date: 1950-11-21
Filing date: 1950-11-21
Publication date: 1958-03-13

Description

(WiGBl. S. 175)

M 7584IV aj 55b AUSGEGEBEN AM 13. MÄRZ 1958

BIBLIOTHEK

DES DEUTSCHE»

PATENTAMTES

und

Lenzing (Österreich)

Ablaugen der Natronzellstoff-, der Sulfitzellstoffherstellung und anderer Verfahren, die leicht schmelzende Verbrennungsrückstände ergeben, z. B. Melasse, wurden zwecks Wiedergewinnung der darin enthaltenen wertvollen Stoffe und zwecks Wärmegewinnung schon in stehenden Kammern verbrannt, in die die Ablaugen entweder von oben oder seitlich unter Zerstäubung eingeführt wurden und aus denen das Gemisch von A^erbrennungsgasen und Wasserdampf, das der zerstäubten Lauge entgegenströmte, oben abgeleitet wurde. Aus den eingestäubten Ablaugen wurde zunächst das Wasser verdampft und andere, leichter flüchtige Stoffe abdestilliert. Die getrockneten Rückstände gelangten zum Boden der Verbrennungskammer, Hier erfolgte die Verbrennung der brennbaren Bestandteile auf einem Schmelzbad, das von den geschmolzenen Verbrennungsrückständen gebildet war. Die Verbrennungsluft wurde durch Düsen eingeführt, die auf die Seitenwände der Kammern verteilt und auf das Schmelzbad gerichtet waren. Bei Verbrennungskammern, denen die Ablaugen durch in der Decke der Kammer liegende Düsen aufgegeben wurden, konnte Zusatzluft durch ebenfalls in der Kammerdecke angeordnete Zuführungen eingeleitet werden. Die Verbrennungs rückstände wurden schmelz-

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flüssig entweder kontinuierlich oder zeitweise aus dem Schmelzbad, das sich am Boden der Kammer bildete, abgeführt.

Nach ähnlichen Prinzipien sind Anlagen zumEindampfen von Sulfit- und Sulfatablaugen ausgeführt worden. Die Laugen wurden in einen stehenden Trockenturm durch Düsen von der Decke aus in feiner Verteilung in den Trockner eingestäubt. An mehreren übereinanderliegenden Stellen wurden ίο durch die Seitenwände des Trockenraumes Rauchgase eingeführt, so daß in dem Trockenraum Temperaturen von mindestens I2o° C sich ergaben. Wenn die Rauchgase nicht genügend Sauerstoff enthielten, konnte noch vorgewärmte Luft, durch öffnungen im Boden des Trockenturmes aufsteigend, zugegeben werden. Das Verfahren hatte zum Ziel, die Ligninsubstanz aus der Lauge auszufällen und das Eindampfen der Lauge größtenteils zu ersparen. Aus dem Trockenturm wurde das Gemisch von Wasser und ausgefälltem Lignin abgeleitet und außerhalb des Turmes durch Filter Wasser und Lignin voneinander getrennt. Die Rauchgase wurden oben aus der Kammer abgeleitet.

Die bekannten Verbrennungsverfahren waren für Sulfitzellstoffablaugen nicht geeignet, weil bei diesen ein Verbrennungsrückstand mit nicht oder nur sehr schwer schmelzbarer Asche anfällt. Man hat deshalb versucht, Sulfitzellstoffablaugen mit der Verbrennungsluft auf einer Rostfeuerung oder in eine ausgemauerte Brennkammer einzustäuben, oder es wurde die Lauge in Dampfkesselfeuerungen hinein zerstäubt. Hierbei zeigte sich indessen, wenn Zusatzbrennstoffe nicht verwendet wurden, daß die Temperatur in der Verbrennungskammer zeitweise stark absinken konnte, so daß zur Schaffung geordneter Verbrennungsvorgänge die Hilfsfeuerung wieder in Betrieb genommen werden mußte, die man zur Aufheizung der Anlage bei der Inbetriebnahme benötigte.

Durch die Erfindung gelingt es, auch die Verbrennung von Sulfitzellstoffablaugen so zu leiten, daß ein störungsfreier gleichmäßiger Betrieb gewährleistet ist und daß ferner sehr hohe Verbrennungsleistungen erzielt werden. Nach der Erfindung wird die Verbrennung eingedickter Ablaugen der Zellstoffabrikation, insbesondere von Sulfitablaugen, ohne Anwendung zusätzlichen Brennstoffes durch Einsprühung der Lauge in vertikale Verbrennungskammern so geleitet, daß die Verbrennungsluft im wesentlichen an einem z. B. unteren Ende der Verbrennungskammer in vertikaler Richtung eingeblasen, die vom entgegengesetzten Ende der Kammer aus in diese hinein zerstäubte eingedickte Zellstoffablauge entgegengeführt wird und die Verbrennung der feinen Laugeteilchen in der Schwebe erfolgt.

Die Verbrennungsgase, in denen die Verbren nungsrückstände sich in feinverteiltem Zustand in der Schwebe befinden, werden aus der Verbrennungskammer durch Auslässe am Eintrittsende der zerstäubten Lauge abgeführt. Zweckmäßig werden sie, wie bei der Trocknung von Zellstoffablaugen an sich bekannt, außen um die Wandung der Verbrennungskammer geleitet. Dadurch entsteht der weitere Vorteil, daß die hohe Temperatur, die die Wände der Verbrennungskammer bei dem Verfahren gemäß der Erfindung annehmen, in allen Teilen der Wände gleichmäßig bleibt und noch erhöht wird. Zur Ingangsetzung des Verfahrens wird, wie an sich bekannt, zweckmäßig eine Zusatzheizung verwendet, durch die die Verbrennungskammer zunächst auf eine ausreichende Zündtemperatur von etwa 600 bis 1000, z. B. 800 bis 900⁰ C gebracht wird. Darauf wird die zerstäubte Lauge eingeführt, und die Zusatzheizung kann dann abgestellt werden.

Vorteilhaft benutzt man für die Zerstäubung der Lauge eine Einrichtung, durch die die zerstäubte Lauge mit hoher Geschwindigkeit und in einem schlanken Strahl möglichst weit in die Verbrennungskammer hineingeführt wird.

Besonders bewährt haben sich für die Zerstäubung an sich bekannte Düsenaggregate nach der deutschen Patentschrift 717 489, die mit Dampf betrieben werden. Der Dampf wird durch eine Düse eingeführt, vor deren Mündung ein Mischraum liegt, in den die zu zerstäubende Ablauge eingeleitet wird. Das Gemisch von Dampf und Ablauge strömt durch eine zweite Düse, die in der Strömungsrichtung konisch erweitert ist. Beide Düsen liegen zweckmäßig konaxial. Die zerstäubte Lauge tritt dann mit hoher Geschwindigkeit und sehr fein verteilt aus der zweiten Düse aus, und es strömt der Strahl von Dampf und zerstäubter Lauge in einen durch die Konizität der zweiten Düse bedingten schlanken Kegel in die Verbrennungskammer. In dieser findet zunächst eine scharfe und gleichmäßige Trocknung der einzelnen Laugenteilchen unter dem Einfluß der Strahlungswärme und der entgegenströmenden Verbrennungsgase statt. Dann setzt die Verbrennung ein, und es werden die einzelnen Teildien allmählich umgelenkt. Die entstehenden Verbrennungsgase strömen den eintretenden Strahlen der zerstäubten Lauge entgegen und nehmen zum Teil die bei der Verbrennung entstehende Asche mit, während ein anderer Teil sich zum entgegengesetzten Ende der Verbrennungskammer bewegt, aus der die Asche in bekannter Weise ausgetragen werden kann.

Der praktische Betrieb hat ergeben, daß auf diese Weise eine außerordentlich gleichmäßige Erhitzung der ganzen Verbrennungskammer erreicht wird, deren Temperatur zwischen 1000 und 1200⁰ C beträgt.

Die Verbrennungsgase, die aus der Verbrennungskammer austreten, werden zweckmäßig in einem Raum zwischen der Außenwand der Verbrennungskammer und einem diese umgebenden Mantel an der Verbrennungskammer entlang geführt, wodurch eine weitere Begünstigung der Temperaturverteilung in der Verbrennungskammer erreicht wird. Sie gelangen dann mit hoher Temperatur zur Stelle ihrer Verwertung, z. B. in einen Dampfkessel. Die Ablauge wird den Düsenaggregaten zweckmäßig, wie an sich bekannt, vorgewärmt zugeführt. Vorteilhaft ist eine Vorwärmung auf über ioo° C. Die bei der Entspannung der Ablauge

im Düsenaggregat auftretende Verdampfung begünstigt die Zerstäubung noch wesentlich. Die Erhitzung der Ablauge kann in bekannter Weise, z. B. in Vorwärmern oder durch Einleitung von Dampf 5 od.dgl., erfolgen. Die Düsenaggregate werden zweckmäßig gekühlt, um Ansatzbildungen in den Düsen und Zuleitungsrohren zu vermeiden. Die Kühlung kann z. B. dadurch geschehen, daß um das Düsenaggregat ein Mantel, z. B. Rohr, gelegt wird, durch ίο das Luft hindurchgeführt wird. Diese Luft kann gleichzeitig als Zusatzluft, z. B. zur Nachverbrennung, in die aus der Verbrennungskammer austretenden Verbrennungsgase eingeführt werden.

Die Verbrennungskammer kann innerhalb des Raumes angeordnet werden, in dem die Ausnutzung der Verbrennungsgasse vor sich geht. Man kann sie auch nach Art einer Vorfeuerung, z. B. vor einer Dampfkesselanlage, anwenden.

Die Verbrennungsluft wird zweckmäßig in bekannter Weise vorgewärmt in den Verbrennungsraum eingeleitet. Zum Beispiel werden in oder an der Wandung des die Verbrennungskammer umgebenden Mantels an sich bekannte Kanäle od. dgl. vorgesehen, durch die die Luft den Eintrittsöffnungen im Verbrennungsraum zugeführt wird. Man kann auf diese Weise Vorwärmtemperaturen von etwa 150 bis 200° C erreichen.

Eine für die Ausführung des neuen Verfahrens geeignete Einrichtung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt.

Fig. ι ist ein senkrechter Schnitt durch die Verbrennungseinrichtung, in

Fig. 2 ist ein Düsenaggregat in der gleichen Weise dargestellt;

Fig. 3 zeigt die Anordnung eines Düsenaggregates in der Brennkammerdecke.

ι ist die Wandung der Verbrennungskammer, die aus feuerfestem Material, ζ. Β Schamotte, ausgeführt werden kann. 2 sind die Einführungen für die Verbrennungsluft in Kammer 1 und 3 die Zerstäubungseinrichtung. Diese besteht aus einer Anzahl von Düsenaggregaten. Jedes Düsenaggregat besteht im wesentlichen aus der Dampfdüse 9, dem davorliegenden Mischraum 11, der eigentlichen Zerstäubungsdüse 12 und der Zuführung für die Ablauge 10. Durch die Leitungen 15 wird die Düse 9 mit Dampf beaufschlagt, während die Ablauge durch die Leitungen 16 in die Düsenaggregate gelangt, ij ist eine Luftzuleitung, aus der durch die Verteilerleitungen 18, in denen Drosselklappen 19 vorgesehen sind, regulierbare Mengen Luft in die Rohre 13 geleitet werden können.

Die Verbrennungskammer 1 ist von einem Mantel 6

umgeben. Zwischen diesem und der Wandung der Verbrennungskammer besteht der Ringraum 5, durch den die Verbrennungsgase durch den Kanal 7 und weiter zu ihrer Verwertungsstelle abgeleitet werden. Die Decke 20 schließt den Brennraum nach oben ab und kann gleichzeitig die Zerstäubungsei nrichtung tragen.

14 ist ein Brenner, der zum Aufheizen der Kam mer bei der Inbetriebnahme dient. 21 ist die Zuführung für die Verbrennungsluft, die in den Ringraum mündet, von dem aus die Verbrennungsluft auf die einzelnen Düsen 2 verteilt wird. Diese Düsen sind vorteilhaft schräg zum Umfang der Brennkammer gerichtet, wodurch eine drehende Strömung der Verbrennungsgase in der Kammer 1 erreicht wird. ist die Aschenabführung.

Bei der Ingangsetzung des Verfahrens wird die Kammer 1 zunächst mit Hilfe des Brenners 14 aufgeheizt, dann werden die Zerstäuberdüsen angestellt, die die zerstäubte Lauge etwa in Richtung der punktiert gezeichneten Strahlenkegel 23 in die Verbrennungskammer abgeben. Die Verbrennungsluft und die in der Kammer gebildeten Verbrennungs gase strömen der zerstäubten Lauge entgegen, wie durch die Pfeile 24 angedeutet. Die höchsten Verbrennungstemperaturen von etwa 1000 bis 1200⁰ C entwickeln sich in dem Raum 25 über der Verbrennungskammer und in dem Ringraum 5. Die Verbrennung ist sehr vollständig verläuft sehr gleichmäßig.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Verbrennung eingedickter Ablaugen der Zellstoffabrikation, insbesondere Sulfitablaugen, ohne Anwendung zusätzlicher Brennstoffe durch Einsprühen der Ablauge in eine vertikale Verbrennungskammer an deren einem Ende im Gegenstrom zur Verbrennungsluft und Abführung der Verbrennungsgase am anderen Ende der Verbrennungskammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft im wesentlichen an einem z. B. unteren Ende der Verbrennungskammer in vertikaler Richtung zugeführt wird und die Verbrennung der feinen Laugeteilchen in der Schwebe erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubung der Ablaugen mittels Düsen erfolgt, in denen Dampf als Zerstäubungsmittel zweckmäßig in an sich bekannter Weise derart benutzt wird, daß der mit hoher Geschwindigkeit aus einer Düse austretende Dampf auf die vorteilhaft z. B. über ioo° C erwärmte Lauge vor der Mündung dieser Düse trifft und daß das Gemisch von Dampf und Lauge durch eine zweite, konisch in der Strömungsrichtung erweiterte Düse ausströmt, die gleichachsig mit der ersten Düse liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsvorrichtung von Luft umströmt ist, die als Zusatzluft bei der Verbrennung dienen kann.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die aus der Verbrennungskammer austretenden Verbrennungsgase die Außenwand der Verbrennungskammer umspülen.

5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfallrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, bestehend aus einer vertikalen Verbrennungskammer mit Ablaugezerstäubungsvorrichtungen am oberenEnde und Luftzuführungen im unteren Teil der Verbrennungskammer, gekennzeichnet durch die An-Ordnung von in der Längsrichtung der Verbren-

nungskammer blasenden Luftzuführungen (2) am Boden der Verbrennungskammer.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen mit Abstand die Verbrennungskammer umgebenden Ringraum (5), der durch einen mit Abstand um die Verbrennungskammer gelegten Mantel (6) gebildet wird, und durch Abführungen (7) für die Verbrennungsgase aus dem Ringraum (5).

7. Zerstäubungsvorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsvorrichtungen (3) zweckmäßig zusammen mit ihren Zuführungen für Dampf und Sulfitablauge in den Gehäusen (13) angeordnet sind, durch die Luft, ζ. B. Zusatzluft für die Verbrennung, hindurchgeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 297 440, 375 036, 496120,519694,624350,660507,663443,717489; französische Patentschrift Nr. 832412;

USA.-Patentschriften Nr. 2050400, 2258467, 2277946,2319399;

Beiheft zu »Angewandte Chemie«, Heft57, S. 32;

Henglein, »Grundriß der chemischen Technik«, 4. und 5. Aixflage, 1949, S. 90;

Uli mann, »Enzyklopädie der techn. Chemie?, 2. Auflage, Bd.

8, S. 148.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen