CH374793A - Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen eines im wesentlichen eine Mischung von Russ und Öl enthaltenden festen Brennstoffes - Google Patents

Description

      Verfahren        und        Vorrichtung        zum        Verbrennen        eines    im     wesentlichen        eine        Mischung     von Russ     und    Öl     Enthaltenden    festen     Brennstoffes       Die     Erfindung        bezieht    sich     auf        ein        Verfahren     und eine Vorrichtung zum Verbrennen von festem       Brennstoff,

      der im wesentlichen     eine    Mischung von       Russ    und Öl enthält und der zu weichen Plätzchen  oder Kügelchen     geformt    ist. Ein     Brennstoff    dieser     Art          enthält    im     allgemeinen    eine     Mischung    von Russ und  Gasöl sowie gegebenenfalls etwas Wasser und wird  z.

   B. durch Aufarbeiten von Russ, der .bei chemischen  Verfahren     anfällt,        mit    Gasöl in     Form    von     mehr    oder  weniger weichen Plätzchen oder     Kügelchen        gewonnen.     



  Ein zu derartigen weichen     Plätzchen    oder Kügel  chen     geformter        Brennstoff    kann z. B. nach dem im       Schweizer    Patent Nr. 373122     beschriebenen    Verfah  ren hergestellt werden. Nach diesem     Verfahren    ist :das  Ausgangsmaterial eine     Aufschlämmung    von Russ und  Wasser, wie sie bei der     Entfernung    von     Russ        in    chemi  schen     Verfahren    erhalten     wird,    z. B.

   Russ, wie er bei  der teilweisen     Verbrennung    von     Kohlenwasserstoffen     mit     Sauerstoff        anfällt,    um     Wasserstoff    und     Kohlen-          monoxyd    enthaltende Gasmischungen     herzustellen.     



  Die nach dem vorgenannten Patent hergestellten  Plätzchen oder Kügelchen besitzen im     allgemeinen     eine     durchschnittliche    Grösse von etwa 3 bis 15 mm.  



       Ein        Brennstoff        dieser        Art        kann        z.        B.        35        bis        80        %          Gasöl,        10        bis        6011/o        Russ,        0,2%        Asche        und        einige     Prozent Wasser enthalten.

   Es ist praktisch     unmöglich,     dieses Produkt in einem     normalen    Ofenraum     zu    ver  brennen.  



  Die     Erfindung        schafft    .nun     ein    Verfahren, bei .dem  der eingangs erwähnte     Brennstoff        vollständig    ver  brannt wird, sowie eine Vorrichtung, die     .sich        zur          Durchführung    dieses     Verfahrens    eignet,     wöbei    diese  Vorrichtung von     zusammenhängender        Konstruktion     und     z.    B.

   an die Vorderseite eines normalen     Kessels,     Ofens oder     ähnlichem        .angeschlossen        sein        kann.       Aufgrund- -der     vorliegenden    Erfindung wird der       Brennstoff        derartig        verbrannt,    dass der     Brennstoff    und       primäre        Verbrennungsluft    kontinuierlich     in    eine     Pri-          märkammer    oder Vergasungskammer eingebracht  werden,

       in    der das Öl durch die heissen Verbrennungs  gase vergast und     zumindest    teilweise verbrannt     wird.     Zu gleicher Zeit     zerfallen    die Plätzchen oder Kügel  chen in     kleinere        Partikel.    Die entstehende, die heissen       Verbrennungsgase        enthaltene    Mischung, die prak  tisch noch allen     Russ        enthält,        wird    durch den Gas  strom in     -eine    weite     Kammer        geführt,

      der     sekundäre          Verbrennungsluft        zugeführt        wird,    wobei in der zwei  ten     Kammer    der Rest der brennbaren Teile vollstän  dig     verbrannt        wird.     



  Die     erfindungsgemässe,-    zur Durchführung dieses       Verfahrens    geeignete Vorrichtung besitzt     aufgrund     der     vorliegenden    Erfindung eine Vergasungskammer,  die     mit        einem        Brennstoffeinlass    und einem     Eimass        für          primäre        Verbrennungsluft    versehen ist,

   wobei die       Vergasungskammer    in     Verbindung    mit     einer    durch  wegs oder fast     überall        axialsymmetrischen    Verbren  nungskammer steht, die mit einem     tangentialen    Einlass  für     sekundäre    Verbrennungsluft ausgerüstet ist und       :eine    verengte     Auslassöffnung    für die Verbrennungs  gase     aufweist.     



  Die Verbrennung- verläuft in zwei Stufen und be  nötigt     völlig    verschiedene Bedingungen zur     Erzielung     eines guten Ergebnisses. In der ersten Stufe verdampft  das öl, z. B. Gasöl, und geht unter vollständiger oder  teilweiser Verbrennung in den Gaszustand über. Der  Russ ist     praktisch    uriverbrannt.

   Infolge .des Verdamp  fers .des     öls    aus den Plätzchen oder Kügelchen werden  diese porös und während dieser Verfahrensstufe     zer-          fallen    sie leicht     in    kleinere     Teile.    Allenfalls noch uri  verbrannte     .öldämpfe    müssen     dann        zusammen    mit       dem    Russ     in    .der zweiten Stufe     verbrannt    werden.

             In    der     erfindungsgemässen.    Apparatur verhindert  die verengte     Auslassöffnung    für die strömenden Gase  das     Mitreissen    von     Teilchen,    die eine Grösse bis zu       einigen        wenigen        Millimetern    aufweisen können,     aus__     der zweiten     Stufe    in     unverbranntem    oder nur     teilweise     verbranntem Zustand. Die Teilchen verbleiben so  lange     in    der     Verbrennungskammer;    bis sie vollständig  verbrannt sind.  



  Die     Vergasungskammer    wird     vorzugsweise    z. B.  in     Bodennähe    mit einem Rost versehen, der mit Vor  teil oberhalb des     Einlasses    der primären Verbren  nungsluft und unterhalb des     Brennstoffeinlasses    ange  ordnet ist, so dass diese Verbrennungsluft die Ver  gasungskammer nur über diesen Rost erreichen kann.  



  Die     Vergasungskammer    hat vorzugsweise     ein          kastenförmiges    Aussehen,. während die Verbrennungs  kammer mit Vorteil die Form eines Zylinders mit  einer praktisch horizontalen Achse besitzt. Beide  Kammern stehen miteinander z. B. durch eine Öff  nung in einer Wandung zwischen ihnen in Verbin  dung, wobei die Öffnung verengt und mit einer Lippe  oder Zunge versehen sein kann, die das Einströmen  der     sekundären    Verbrennungsluft in die Vergasungs  kammer     verhindert.     



  Die Verbrennungskammer     kann    mit einer     kreis-          förmigen    Verengung versehen sein, die den Teil der  Kammer, der oberhalb der Vergasungskammer liegt,       mit    dem Rest der Verbrennungskammer verbindet.  



  Die     Erfindung    soll nun anhand der Zeichnung, die  eine     erfindungsgemässe        Ausführungsform    der Ver  brennungsvorrichtung zeigt,     näher    erläutert werden.  



       Fig.    1 stellt einen senkrechten Querschnitt entlang   der Linie     1-I    in     Fig.    2 dar und     Fig.    2 ist ein senk  rechter     Längsschnitt    entlang der Linie     II-II    in     Fig.    1.  



  1 ist eine     kastenförmige    Vergasungskammer, wäh  rend die     praktisch        zylindrischen        koaxialen    Teile 2 und  3 zusammen die     horizontale,    fast überall zur Zylinder  achse, symmetrische     Verbrennungskammer    darstellen.  Die Vergasungskammer 1 ist mit einem Brennstoffein  lass 4 und einem     Lufteinlass    5 für primäre Verbren  nungsluft ausgerüstet.

   Die sekundäre Verbrennungs  luft wird dem     Teil    2 der Verbrennungskammer über  einen     tangentialen        Lufteinlass    6     zugeführt.    Falls nötig,  kann weitere     Verbrennungsluft    auch dem Teil 3 der       Verbrennungskammer    über einen     Lufteinlass    7 zuge  führt werden.

   Die Vergasungskammer ist     mit    einem  waagrecht angeordneten Rost 8 versehen, der zwi  schen dem     Brennstoffeinlass    4 und dem     Lufteinlass    5       liegt.    Ein Beschickungsreservoir 9     Wird    dauernd mit       ,festem    Brennstoff in Form von weichen Plätzchen  oder Kügelchen     gefüllt    gehalten. Diese Plätzchen oder  Kügelchen bestehen     im        wesentlichen    aus     einer    Mi  schung von     Russ    und Öl.

   Das Reservoir besitzt das  Aussehen     eines    Trichters mit steilen Wänden, um den  Zulauf des     Brennstoffs    zu einer offenen vibrierenden       Schüttrinne    10 zu fördern, was im Hinblick auf die  grosse Adhäsionskraft zwischen den Plätzchen oder  Kügelchen besonders     erwünscht    ist.

       In    der Nähe der       Vergasungskammer    1 mündet     die    vibrierende     Schütt-          rinne    10 in     ein    Rohr 17, das mit der Vergasungs-         kammer    1 in Verbindung steht, wobei am Ende des  Rohres 17 ein     Verschlusselement    18 angeordnet ist,       das    den Innenraum des Rohres 17, in welchen die  Brennstoff     enthaltende    Rinne hineinragt, von dem  ausserhalb des Rohres 17 angeordneten Teil der     Rinne     10 abschliesst,

   wobei dieses Element eine auf dem  Brennstoff ruhende Klappe und eine daran angren  zende biegsame Wandung besitzt.  



  Dies Wandung muss etwas biegsam sein, da es für  die vibrierende Schüttrinne 10 möglich sein soll,  relativ zu dem feststehenden Rohr 17 mit Hilfe der       Schwingungsvorrichtung    16 in Schwingungen versetzt  zu werden.     Stromabwärts    von dem Organ 18 mündet  in das Rohr 17 ein     Zufuhrrohr    11 für Pressluft. Diese  Pressluft     kann    im Rohr 17 ein Gleichgewicht mit  dem Gasdruck     in    der Vergasungskammer ausbilden,  damit das Gas nicht aus dieser Kammer über die       Brennstoff-Zufuhrvorrichtung    abströmen kann.  



  Es ist auch möglich, eine einzelne oder doppelte       Förderschnecke    statt einer vibrierenden     Schüttrinne     als     Zufuhrvorrichtung        für    den Brennstoff zu verwen  den oder eine     Zufuhrrinne,    die mit Leitelementen  ausgerüstet ist. Die zweckmässigste Auswahl des Typs  der     Zufuhrvorrichtung    hängt von der     Art    des verwen  deten Brennstoffs ab. Je grösser der Anteil von Öl,  z. B. Gasöl, in den Brennstoffplätzchen oder Brenn  stoffkügelchen ist, desto grösser ist die Neigung, eine       Zufuhrvorrichtung    mit bewegenden Teilen zu ver  wenden.

   Sind die Plätzchen oder Kügelchen nicht  allzu kompakt, so wird eine vibrierende     Schüttrinne     sehr vorgezogen.  



  Die Verbindung zwischen der Vergasungskammer  1 und dem Teil 2 der Verbrennungskammer ist mit       einer    Lippe oder Zunge 13 versehen, die derartig ge  formt     und    ausgerichtet ist, dass die sekundäre Ver  brennungsluft, die entlang der Wandung der Ver  brennungskammer rotiert, während sie die Verbin  dung passiert,     nicht    in die Vergasungskammer ein  dringen kann. Die Verbrennungskammer, die in die  zwei Teile 2 und 3     unterteilt    ist, die miteinander durch       eine    verengte kreisförmige     Öffnung    14 in Verbindung  stehen, ist mit einer     ähnlich    verengten Öffnung 15  zum     Auslass    der Verbrennungsgase versehen.

   Der  diese Öffnung aufweisende Teil kann direkt oder nicht  direkt mit der vorderen Stirnwand eines Ofens, eines  Kessels oder ähnlichem     in    Verbindung stehen.  



       Schliesslich    ist die Vergasungskammer auch mit  einer Beobachtungsöffnung 12 versehen.  



  Die     Verbrennungsvorrichtung    arbeitet folgender  massen:  Die     Brennstoffkiigelchen    oder Brennstoffplätz  chen werden aus dem Beschickungsreservoir 9 über  die vibrierende     Schüttrinne    10 und das Rohr 17 konti  nuierlich in die Vergasungskammer 1     geführt,    wo sie  ihren Weg zum Rost 8 finden.

       Primäre    Verbrennungs  luft wird in die Vergasungskammer durch den     Luft-          einlass    5 kontinuierlich     eingeblasen.    Diese Luft streicht  durch den Rost und die     Geschwindigkeit    und der  Druck dieser Luft sind derartig, dass die Brennstoff  plätzchen oder Brennstoffkügelchen oder mindestens           ein    Teil von ihnen durch die Luft     in    dem Sinne mit  gerissen werden, dass die Plätzchen oder Kügelchen  auf dem Rost tanzen. Folgende Vorgänge finden in  der Vergasungskammer statt:  1. Trocknen und Vorheizen der Plätzchen oder  Kügelchen,  2. Verdampfen, Vergasen und teilweise Verbren  nung des Gasöls,  3.

   Pulverisieren und Zerfallen der Plätzchen oder  Kügelchen infolge der heftigen Bewegung des     Brenn-          stoffbettes,    die durch die hohe Strömungsgeschwin  digkeit der Verbrennungsluft durch den Rost verur  sacht wird.  



  Die Verbrennungsgase treten in die Verbren  nungskammer durch die verengte Öffnung zwischen  der Vergasungskammer 1 und dem     Teil    2 der Ver  brennungskammer ein, ebenso noch     unverbrannte          Gasöldämpfe,    wobei die Gase und Dämpfe die Teil  chen mitreissen, die in der Vergasungskammer wäh  rend der     Pulverisierung    und dem     Zerfall    der Plätz  chen     gebildet    werden.

   Die sekundäre Verbrennungs  luft, die durch den Einlass 6     tangential    zugeführt  wird, verursacht eine Rotation des     Inhalts    der Ver  brennungskammer in einer bei     Zyklonbrennern    be  kannten Weise, so dass die festen Teilchen sich gegen  die Wandung bewegen und durch ihren Zusammen  stoss     mit    ihr in noch kleinere Teilchen zerfallen. In  diesem Teil der     Verbrennungskammer    wird das Gasöl  noch weiter verbrannt und auch der Russ in den  festen Teilchen wird teilweise vergast.

   Die Teilchen  zerfallen, wie oben erwähnt,     in        kleinere        Partikel    und  schliesslich beginnt auch die     Verbrennung    der festen       Teile.     



  Die völlige Verbrennung von restlichen Gasöl  dämpfen und     gebildetem        Koblenmonoxyd    sowie der   feinen     Kohlenpartikelchen,    die diesen Teil der Ver  brennungskammer unter günstigen     Verbrennungsbe-          dingungen    in bezug auf Feinheit und Temperatur  betreten,     wird    schliesslich im letzten Teil der Ver  brennungskammer bewirkt. Auf ihrem schraubenför  migen Weg durch die Verbrennungskammer haben  diese Teilchen genügend Zeit; in     Berührung    mit Luft       zu        kommen    und vollständig zu verbrennen.

   Der Aus  gang der     Verbrennungskammer    ist verengt, um     Koh-          lenstoffteilchen    in der Nähe der Wandung vom Ver  lassen der Kammer in nichtverbranntem Zustande zu  verhindern. Die scharfeckige Öffnung 15 fördert das  Zurückhalten noch     unverbrannter        Kohlenstoffteil-          chen.     



  Es ist unnötig, der     Verbrennungskammer        Luft     durch die Öffnung 7 zuzuführen,     wenn    z. B. Brenn  stoff und     Verbrennungsluft    bereits ausreichend     in    den  zwei vorhergehenden     Stufen        miteinander    gemischt  waren. Weiterhin lässt sich die Vorrichtung leichter  beherrschen,     wenn    die     Verbrennungsluft    in     zwei    Stu  fen statt     in    drei zugeführt wird.

   Auch ist es nicht  notwendig, die Verbrennungskammer mit     Hilfe    einer  Verengung in zwei     Teile    zu unterteilen, da die Ver  brennung selbst ohne eine derartige Verengung befrie  digend verläuft. Ob man eine derartige Verengung    benutzt, hängt unter anderem von der Zusammen  setzung des Brennstoffes ab.     Wenn    dieser     einen        ver-          hältnismässig        kleinen    Anteil an- flüchtigen Verbindun  gen enthält; ist die Anwesenheit     einer    Verengung von       Vorteil.     



  In diesem Fall ist das Ausmass der     Verbrennung     im Teil 2 der Verbrennungskammer sehr hoch, da  sowohl     Brennstoff    und Luft für einige Zeit zurück  gehalten werden und eine gute Vermischung statt  findet. Diese     Verbrennung    ist von einer hohen Tem  peratur begleitet und deshalb mit starker Strahlung  verbunden, die teilweise auf die     Vergasungskammer    1  übertragen wird, wodurch die     Verbrennung    des  Brennstoffs gefördert wird. Auf diese Weise werden       Verbrennungsschwierigkeiten    in der Vergasungskam  mer verhindert, wenn der Brennstoff nur einen     kleinen     Prozentsatz an flüchtigen     Verbindungen    enthält.

    



       Wenn    der Brennstoff Asche mit einem verhältnis  mässig niedrigen     Schmelzpunkt    enthält,     ist    das Fort  lassen der Verengung von Vorteil, da auf diese Weise  die     geschmolzene    Asche daran gehindert wird, ihren  Weg zum Rost 8 durch die Öffnung zwischen dem  Teil 2 der     Verbrennungskammer    und der Vergasungs  kammer zu finden, wodurch der Verbrennungsvor  gang gestört werden könnte. Ohne die Anwesenheit       einer    Verengung findet     dieAsche    ihren Weg zum Boden  des Teils 3 der Verbrennungskammer, wo eine Ab  ziehvorrichtung angeordnet     sein        kann.     



  Zum     Schluss    sei bemerkt,     däss    die Kapazität der       erfindungsgemässen    Vorrichtung sehr gross sein kann  gegenüber     bekannten    Vorrichtungen zur Verbrennung  von festem Brennstoff; die Rostbelastung in dieser  Vorrichtung     kann    z. B. etwa 1200 kg Brennstoff je m2       Rostoberfläche    je Stunde betragen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Verbrennen eines im wesent lichen eine Mischung von Russ und Öl enthaltenden festen Brennstoffs, der in weiche Plätzchen oder Kügelchen geformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff und primäre Verbrennungsluft konti nuierlich in eine Primär- oder Vergasungskammer eingebracht werden, in der das Öl durch die entste henden heissen Verbrennungsgase vergast und zu mindest teilweise verbrannt wird, während zu gleicher Zeit die Plätzchen oder Kügelchen in kleinere Teil chen zerfallen,

   und dass die entstehende Mischung, die die heissen -Verbrennungsgase und praktisch den gesamten Russ des Brennstoffs enthält, durch den Gasstrom in eine zweite Kammer geführt wird, in die sekundäre Verbrennungsluft eingeblasen wird, wobei in der zweiten Verbrennungskammer der Rest der brennbaren Teile vollständig verbrannt wird. II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch - I,

   gekennzeichnet durch eine Vergasungskammer, die mit einem Brenstoffeinlass- und einem Einlass für primäre Verbrennungsluft ver sehen ist, wobei die Vergasungskammer in Verbin dung mit einer durchwegs oder fast überall- axialsym- metrischen Verbrennungskammer steht,

   die mit einem tangential angeordneten Einlass für sekundäre Ver- brennungsluft ausgerüstet ist und eine verengte Aus lassöffnung für die Verbrennungsgase aufweist. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II,-dadurch gekennzeichnet, dass die Vergasungskammer mit einem Rost versehen ist, der oberhalb der Einlass- öffnung für die primäre Verbrennungsluft und unter halb der Brennstoff-Zufuhröffnung angeordnet ist 2.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass =die Vergasungskammer im wesentlichen kubische Form besitzt und die Verbren nungskammer praktisch zylindrische Form besitzt und eine horizontale oder annähernd horizontale Achse aufweist, wobei die zwei Kammern miteinander durch eine Öffnung in einer Wandung zwischen ihnen in Verbindung stehen und die Öffnung verengt und mit einer Lippe oder Zunge versehen ist,

   die ein Einströmen von sekundärer Verbrennungsluft in die Vergasungskammer verhindert. 3. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unter ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskammer mit einer kreisförmigen Ver engung versehen ist, die den Teil der Kammer, der oberhalb der Vergasungskammer liegt, mit dem Rest der Verbrennungskammer verbindet. 4.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unter ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff-Zufuhreinrichtung eine vibrierende Schütt- rinne enthält, die in ein Rohr mündet, das mit der Vergasungskammer in Verbindung steht, und dass am Ende des Rohres ein Verschlusselement angeordnet ist, das den Innenraum des Rohres, in -welchen die Rinne hineinragt, von dem ausserhalb des Rohres angeordneten Teil der Rinne abschliesst, wobei dieses Element eine Klappe, die :

   auf dem Brennstoff ruht, und hieran anschliessend eine biegsame Wandung besitzt .und das Rohr - stromabwärts von dem Ab schliesselement mit einem Anschluss für Pressluft ver sehen ist.