DE2459040A1

DE2459040A1 - Zerstaeubungsverfahren

Info

Publication number: DE2459040A1
Application number: DE19742459040
Authority: DE
Inventors: John W Bjerklie; Paul G Lahaye
Original assignee: Aqua Chem Inc
Current assignee: Aqua Chem Inc
Priority date: 1974-01-02
Filing date: 1974-12-13
Publication date: 1975-07-10
Also published as: US3876363A; FR2255960A1; FR2255960B1; CA1028938A; GB1467858A; BE823035A; ZA747777B; IT1027697B; NL7415902A; ES432882A1; JPS5098904A; CH591900A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Zerstäubungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben.

Es ist bekannt, daß durch eine Zugabe von Wasser in fein dispergierter Form zu flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffen, wie beispielsweise Restöl bzw. Rückstandsöl, vor dem VerbrennungsVorgang dieser dahingehend gefördert wird, daß Rauch oder feine Teilchen von kohlenstoffhaltigen Materialien, die bei den z. Z. üblichen Verbrennungssystemen normalerweise mit den Abgasen abgegeben werden, sowohl hinsichtlich ihrer Größe als auch hinsichtlich ihrer Menge verringert werden. Unter Beibehaltung aller weiteren Faktoren, wie beispielsweiseder Geometrie des Brennraums, der Zündrate bzw. der Brenngeschwindigkeit und weiterer Systemparameter, zeigte die Zugabe von Wasser desweiteren eine Herabsetzung der Anteile von bestimmten Schadstoffen, die bei dem Verbrennungsprozeß auftreten, wie beispielsweise der Oxide von Stickstoff. So wurde beispielsweise Wasser in Gasturbinen-Verbrennungssystemen als Trägerfluid verwendet, in welchem korrosionshindernde Chemikalien gelöst waren, wobei dieses Wasser in dem Brenn-

509828/0521

2A59Q4Q

stoff durch Bildung einer Öl/Wasser-Emulsion dispergiert wurde. Die Feinheit der Dispersion bzw. die Größe der in dem Treibstoff dispergierten Wasserteilchen beeinflußt allgemein gesprochen die Wirksamkeit dieser chemischen Inhibitoren bei einer Herabsetzung einer bei hohen Temperaturen auftretenden Korrosion der Gasturbinenbauelemente. Wasser wird ferner verwendet, um die Spitzentemperaturen bei einem Verbrennungsvorgang in Gasturbinen herabzusetzen, um hierdurch die Bildung von Stickstoffoxiden herabzusetzen, die durch eine Luftstickstoffgewinnung hervorgerufen ist. In einigen Fällen wird das Wasser mit dem Treibstoff vorvermischt und ausreichend gut dispergiert, um die von der Brennkammer abgegebenen kohlenstoffhaltigen Teilchen zu reduzieren. In anderen Fällen wird das Wasser getrennt eingegeben, wobei in diesem Fall jedoch nur eine geringe Wirkung bezüglich der Herstellung von derartigen Teilchen hervorgerufen wird.

Bei bestimmten Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik, wie beispielsweise in Brennstoff-Wasser-Emulsionen verwendenden Gasturbinen-Verbrennungssystemen, wird die Verdampfungsenergie des Wassers direkt von dem Verbrennungsprozeß erhalten, indem man die das Wasser enthaltenden Brennstofftropfchen, die durch eine herkömmliche Einrichtung zerstäubt sind, der bei dem Verbrennungsvorgang in der Brennkammer auftretenden Hitze aussetzt. In diesen Fällen dringt die Hitze der Brennkammer in die Brennstofftropfchen ein, wobei sie das darin enthaltende Wasser verdampft, bevor die Tröpfchen in dem VerbrennungsVorgang verbraucht werden. Hierdurch werden die Brennstofftropfchen in kleinere Tröpfchen zersprengt, was den VerbrennungsVorgang fördert. Diese Sekundärzerstäubung bzw. dieser Zerteilungseffekt genügt, um einige Vorteile aus der Phasenänderung (Flüssigkeit in Dampf) des Hilfs- bzw. Sekundärfluids oder Wassers zu erhalten. In einigen Anwendungsgebieten, bei denen eine feine Zerstäubung einer Flüssigkeit erwünscht ist, tritt keine Verbrennung auf, so daß für die Zerstäubung die bei dem VerbrennungsVorgang auftretende Hitze nicht zur Verfügung steht. Auch bei einer Anwendung in Verbrennungsvorgängen, bei denen eine Ultrafeinzerstäubung und eine Vorvermischung des zerstäubten Brennstoffs mit einem Gas stattfinden soll, das nicht Verbrennungsluft ist, oder mit einer Mischung von einem Gas und Verbrennungsluft und in denen ein im vorhinein gemischtes Brennstoff-Gas-Gemisch erhalten werden soll, eignen sich die im Normalfalle verwendeten Quellen für die Lieferung der Zerstäubungsenergie für das Hilfsfluid,

509828/0S21

wie beispielsweise die Hitze einer Kesselfeuerung nicht. Ein. Beispiel von diesem zuletzt genannten Verbrennungsverfahren stellt die stufenweise Verbrennung oder die teilweise Oxidation dar. Bei dieser ist es erwünscht, den zerstäubten, teilweise verdampften Brennstoff mit Verbrennungsluft oder Sauerstoff und CO sowie anderen Gasen zu vermischen, um den Verbrennungsvorgang optimal zu gestalten und um hierdurch die Bildung von Kohlenstoff bzw. Rußteilchen sowie unerwünschten giftigen Gasen, wie den Oxiden des Stickstoffs, zu vermeiden. Einige Brennstoffe, wie beispielsweise ätherische Öle, wie beispielsweise Nr. 2-Heizöle, lassen sich durch die Erhitzung des Öls auf eine ausreichend hohe Temperatur vor der Verbrennung vollständig verdampfen. In der verdampften Form lassen sich diese Brennstoffe in einfacher Weise mit Gasen oder anderen Dämpfen vermischen. Die Zugabe eines Hilfsfluids wie Wasser ist hierbei zur Erzeugung einer Sekundärzerstäubung nicht notwendig, da die erwünschte Vorvermischung in einfacher Weise mit den verdampften Brennstoffen durchgeführt werden kann.

Schwerere Brennstoffe, wie beispielsweise Nr. 6-Heizöle oder Restöle bzw. Rückstandsöle, lassen sich vor dem VerbrennungsVorgang nicht leicht dadurch verdampfen, daß man sie unter den in einem herkömmlichen Verbrennungssystem vorherrschenden Bedingungen erhitzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung in Vorschlag zu bringen, mit dem in einfacher Weise ein feines Zerstäuben auch von Schwerflüssigkeiten möglich ist. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst.

Mit der Erfindung werden somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feinzerstäuben von Flüssigkeiten geschaffen, bei der die in einer Flüssigkeit, in Form von einer Emulsion, gespeicherte Energie verwendet wird.

Mit der Erfindung gelingt die Feinzerstäubung von Schwerflüssigkeiten, so daß bestimmte chemische Verfahren oder anschließende physikalische Verfahren, wie ein Mischen, Suspendieren, Dispergieren mit anderen Fluiden oder Gasen möglich wird.

B098.28/0S21

2458040

Mit der Erfindung gelingt es, Fluide zu zerstäuben, die im Normalfalle nicht leicht verdampft werden können, und zwar zu einer derart feinen Teilchenoder Tröpfchengröße, daß eine gründliche Durchmischung mit einem Vormischungsgas oder Trägergas möglich wird.

Mit der Erfindung gelingt desweiteren die Schaffung eines Verfahrens zum Zerstäuben von flüssigen Brennstoffen in einem Verbrennungsvorgang sowie die Schaffung einer Vorrichtung, welche die Abgabe von Schadstoffen klein hält.

Mit der Erfindung werden darüberhinaus ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, welche relativ schwere oder Rest- bzw. Rückstandsflüssigbrennstoffe bei einer relativ geringen Schadstoffemission verwenden können.

Mit der Erfindung werden auch ein Verbrennungsverfahren und eine dazugehörige Vorrichtung geschaffen, mit denen eine wirksamere Zerstäubung von relativ schweren oder Rest- bzw. Rückstandsflüssigbrennstoffen gelingt.

Mit der Erfindung werden schließlich ein Verbrennungsverfahren und eine dazugehörige Vorrichtung geschaffen, bei denen eine sekundäre Zerstäubung von einem Brennstoff im wesentlichen gleichzeitig mit einem Druckzerstäubungsschritt durchgeführt wird.

Mit der Erfindung werden desweiteren ein Verbrennungsverfahren und eine Vorrichtung geschaffen, welche Brennstofftröpfchen entwickeln, die klein genug sind, um die Verbrennungszeit der Tröpfchen auf einen Wert herabzusetzen, der geringer ist als die übliche Zeit, welche der Verweilzeit im Inneren einer Flammenzone entspricht, so daß die Flamme sich im wesentlichen so verhalten kann, wie sie es bei verdampftem Brennstoff täte, so daß das Verbrennungsvolumen der Feuerung vermindert wird.

Die Erfindung schafft desweiteren ein Verbrennungsverfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Brennstoffeinführung in eine Verbrennungszone, so daß eine Schichtung des eintretenden, vorvermischten Brennstoffs und Trägergases von dem Rest des Gases in der Ofen- bzw. Brennzone entsteht.

5Ö9B23/0S21

Mit der Erfindung werden schließlich auch ein Verbrennungsverfahren und eine Vorrichtung geschaffen, bei denen die Zerstäubung des Brennstoffes durchgeführt wird, ohne daß ein getrenntes Hilfszerstäubungsfluid oder -gas, wie beispielsweise Dampf oder Luft, verwendet werden muß.

Mit der Erfindung gelingt somit die Zerstäubung von Schwerflüssigkeiten durch die Bildung einer Wasseremulsion, wobei die Menge des für die Sek'undärzerstäubung verwendeten Wassers klein gehalten wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung ersichtlich.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 zeigt den Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung; und Fig. 3 zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Brennstoffzuführungssystem 10 dargestellt. Es dient e Abgabe einer Brennstoff/Wasser-Emulsion zu einer Brennerdüse 11 einer Kesselfeuerung 12. Das BrennstoffZuführungssystem 10 enthält allgemein eine Brennstoffabgabeschaltung 14 sowie eine Wasserabgabeschaltung 15, die an eine Emulgiereinrichtung 16 angekoppelt sind. Die Emulgiereinrichtung 16 erzeugt eine feine Dispersion aus Wasser und Brennstoff. Eine Hochdruckpumpe 18 verbindet die Emulgiereinrichtung 16 mit der Düse 11 über einen Brennstofferhitzer 20.

Die Brennstoffabgabeschaltung 14 enthält eine Brennstoffabgabe oder -zuführungs-

pumpe 24 sowie ein Sieb 25. Die Brennstoffzuführungspumpe 24 un'd das Sieb 25 sind in einer Leitung 27 angebracht, welche die Emulgiereinrichtung mit einem Brennstofftank 28 verbindet. Ein in der Zeichnung nicht dargestellter Erhitzer kann in der Leitung 27 oder in dem Brennstofftank 28 angebracht sein, wobei er dazu dient, den Brennstoff auf eine Temperatur von 65,6 C bis 121,1 C

509828/0521

2Ä59040

(150 bis 25Ο F) zu erhitzen. Desweiteren ist eine Filterschaltung 30, die aus parallel zueinander geschalteten Filterelementen 32 und 33 besteht, in die Leitung 27 über Dreiwegeventile 35 und 36 so eingesetzt, daß die Filterelemente 32 oder 33 alternativ von dem System 10 getrennt und ausgetauscht werden können, ohne daß hierbei der Brennstoffstrom zu der Düse 11 unterbrochen werden muß.

Die Wasserzuführungsschaltung 15 enthält eine Proportionierungspumpe 40 sowie ein Sieb 42, welche in eine Leitung 44 eingeschaltet sind, die die Emulgiereinrichtung 16 mit einer Wasserquelle bzw. einem Wassertank 45 verbindet. Ein Rückschlagventil 46 ist zwischen die Emulgiereinrichtung 16 und die Proportionierungspumpe 4O eingeschaltet. Das Rückschlagventil verhindert ein Zurückströmen in die Pumpe 40, wenn diese nicht in Betrieb ist. Die Abgabemenge der Pumpe 4O wird mittels eines in die Brennstoffzuführungsleitung 27 eingesetzten Strömungsmessers 47 und einer Proportionierungssteuerschaltung 50 so geregelt, daß die erwünschte Beziehung zwischen der Strömung des Wassers und der Strömung des Brennöles beibehalten wird. Der Strömungsmesser 47 kann von irgendeiner allgemein bekannten Bauart sein, welche derart arbeitet, daß ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, das in funktionsmäßige Beziehung zu der Fluidströmung in der Leitung 27 steht. Die Proportionierungssteuerschaltung 50 kann auch von irgendeiner bekannten Bauart sein, welche derart arbeitet, daß sie die Signale von dem Strömungsmesser 47 empfängt und ein in funktionsmäßige Beziehung zu der Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung 27 stehendes Steuersignal einem Regelmotor 51 oder einer Einrichtung, welche die Verdrängung in der Pumpe 40 ändert, zuführt. Bei Verwendung eines Regelmotors 51 ändert sich dessen Drehzahl, so daß die Abgabemenge der Pumpe 40 in funktionsmäßige Beziehung zu der Strömung des Brennstoffs in der Leitung 27 steht. Auf diese Weise kann die Abgabe von Wasser zu der Emulgiereinrichtung 16 auf einem vorbestimmten Volumendurchfluß bezüglich der durch die Leitung 27 stattfindenden Brennstoffabgaberate gehalten werden.

Die Emulgiereinrichtung 16 kann irgendeine allgemein bekannte Einrichtung enthalten, welche in der Lage ist, eine Emulsion aus Öl und Wasser zu erzeugen.

509828/0521

So kann beispielsweise die Emulgiereinrichtung 16 eine Dispergiereinrichtung enthalten. Diese Dispergiereinrichtung stellt eine Vorrichtung dar, die einen allgemein zylindrischen Metallbehälter 56 enthält, der mit einer Mehrzahl von Prellblechen 57 versehen ist, die sich von der Außenwandung in radialer Richtung nach innen erstrecken und in einem Abstand von der Längsachse der Kammer 56 enden. Die Leitungen 27 und 44 für das Öl bzw. für das Wasser sind an einem Ende des Metallbehälters 56 .angeschlossen. Eine Emulsionsabgabeleitung 59 ist an dem anderen Ende des Metallbehälters angeschlossen. Ein Schaufelrad 60 ist in dem Metallbehälter 56 im Inneren des von den Prellblechen 57 begrenzten Raumes angebracht. Das Schaufelrad wird-von einer Welle 62 eines Antriebsmotors 63 gehaltert. Die Drehung des Schaufelrads 60 im Inneren der Öl-und-Wasser-Mischung sowie dessen Wechselwirkung mit den Prellblechen 57 führt zu einer Vermischung von Wasser und Öl, so daß man eine feine Öl-Wasser-Dispersion erhält, in der die Wassertröpfchen gleichmäßig im Öl verteilt sind. Ein Beispiel von einer derartigen Dispergiereinrichtung, wie sie bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann, ist ein von einem Motor angetriebener Mischer, der von der Gaulin Corporation verkauft wird. Vorstehend war ein spezielles Beispiel von einer Emulgiereinrichtung beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, daß jegliche als solche bekannte Bauart einer derartigen Vorrichtung verwendet werden kann, wie beispielsweise auch ein sogenanntes Homogenisierungsventil (homogenizing valve).

In der Emulsionsabgabeleitung 59, die mit einem Ende.in den Dispergierbehälter mündet und die mit ihrem anderen Ende an der Düse 11 mündet, ist die Hochdruckpumpe 18 eingebaut. Ein Drücksammler 63 kann in die Leitung 59 eingebaut sein, um die von der Hochdruckpumpe 18 herrührenden Druckschwankungen zu dämpfen. Desweiteren kann ein Rückschlagventil 64 in der Leitung 59 angebracht sein, um ein Zurücklaufen des Treibstoffs von der Düse 11 zu verhindern. Schließlich kann ein Ein- und Ausschaltventil· 65 benachbart zu dem Erhitzer 20 angebracht sein, so daß die Brennstoffabgabe in einem Notfail, bei einem Ausfallen der Flamme oder bei einem normalen Abschalten unterbrochen werden kann. Eine Entleerungsleitung 67 ist mit einem Ende an der Leitung 59 angeschlossen zwischen dem Ventil 65 und dem Erhitzer 20, während ihr anderes Ende an dem Brennstofftank 28 angeschlossen ist. Die Entleerungsleitung 67 enthält ein im Normalfalle

509828/0521

geschlossenes Schnellablaßventil 68, das geöffnet werden kann, um den Erhitzer 20 und die Düse zu entleeren, wenn das Ventil 65 geschlossen ist* Zusätzlich ist ein Druckfreigabeventil 70 in die Leitung 59 stromab von der Pumpe 18 und .der Entleerungsleitung 67 eingebaut, um die Leitung 59 zu entleeren, wenn ein Überdruck in der Leitung 59 auftritt, um die Leitung und die Hochdruckpumpe zu schützen.

Die Düse 11 kann von irgendeiner wohlbekannten Bauart sein, die dazu dient, den Brennstoff zu einer Feuerung zu führen. So kann sie beispielsweise eine Düse mit veränderlichen Öffnung sein, deren Abgabeöffnung sich in Abhängigkeit von dem Brennstoffdruck ändert. Man erkennt aus der schematischen Darstellung, daß die Kesselfeuerung 12 eine Feuerungskammer 74 enthält, die an einem Ende eine Öffnung 75 aufweist, welche dazu dient, die Düse 11 aufzunehmen. Ein gichtartiger Hohlbereich 77 erstreckt sich von der Öffnung 75 die Düse 11 umgebend und enthält eine Öffnung 76 an dem entfernten Ende, wobei die Verbrennung unterstützende Gase, welche durch Pfeile 78 symbolisiert sind, durch diesen Hohlbereich in die Feuerungskammer 74 eingeführt werden. Die durch die Öffnung 76 eingeführten Gase können beispielsweise Luft oder eine Mischung aus Luft und Gichtgas aufweisen, welches Kohlendioxid enthält. Die Rückführung des Gicht- bzw. Abgases ist aus folgenden Gründen erwünscht: Wenn der Brennstoff in einer kohlendioxidreichen Umgebung verbrannt wird, kommt es zu einer Herabsetzung der Emission von kohlenstoffhaltigen Teilchen, da durch die Verbindung von Kohlendioxid aus dem Abgas und dem Kohlenstoff in den gasförmigen Verbrennungsprodukten Kohlenmonoxid entsteht, das weiter stromab zu Kohlendioxid oxydiert wird. Hierdurch wird der Kohlenstoff im wesentlichen zu Kohlendioxid oxydiert, der ansonsten von dem Schornstein in Form von Rauch austreten würde. Bezüglich einer genaueren Beschreibung einer Feuerung, bei der die Gichtgase im Kreislauf zurückgeführt werden, wird auf die am 16.1.1974 in den USA eingereichte Anmeldung der Anmelderin mit der Nummer 432' 623 verwiesen.

Der Erhitzer 20 kann jeder herkömmliche Wärmetauscher sein, der von dem Kessel oder der Feuerung 12 Wärme entnehmen und diese dem Treibstoff zuführen

509828/0521

_ Q —

kann. Vorzugsweise ist der Erhitzer 20 so ausgebildet und derart angeordnet, daß die Wasser/Öl-Emulsion nicht durch die Feuerung 12 hindurchtritt. So kann beispielsweise der Erhitzer 20 einen in die Leitung 59 eingebauten Wärmetauscher 80 enthalten, der außerhalb der Feuerungskammer 74 angebracht ist. Die von der Feuerung 12 abgeführte Wärme kann auf das Öl übertragen werden, das durch den Wärmetauscher 80 hindurchgeht, was mittels einer Heizschlange 82 geschieht, die in Wärmeaustausch mit den heißen Gasen der Brennerkammer 74 steht und die mit dem Wärmetauscher 80 verbunden ist.

Selbstverständlich kann die Erfindung mit jedem flüssigen Brennstoff verwendet werden. Speziell eignet sie sich für eine Anwendung bei relativ schweren Restbzw. Rückstandsbrennstoffen, wie beispielsweise Nr. 6-Heizöl, die im Normalfalle nicht in herkömmlichen Ölbrennern verbrannt werden können, da sie das Bestreben zeigen, in den Abgasen Schadstoffe, wie unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Feststoffe und Stickstoffoxide zu -führen. Nr. 6-Rückstandsöl enthält typischerweise 0,3 Gew.-% Stickstoff. Desweiteren kann es folgende Analysewerte aufweisen:

Flammpunkt, gemessen in C Kein Flammpunkt (Pensky-Mardens verschlos- Die Dämpfe unterhalten die Versene Schale) brennung

Gießpunkt, gemessen in C Wasser und Sediment, Vol.-% Viskosität bei 37,8°C (l00°F) SUS

API (American Petroleum Institute) Spezifisches· Gewicht bei 15,6 C (60°F)
Kohlenstoff, %

Wasserstoff, %
Schwefel, %
Stickstoff, %
Asche, %

- i,	0,061	11 (30 F)
1,	2
2,	522
8,6
86,67
9,80
2,40
0,3

509828/0521

kcal, Brutto pro kg 9,840

(BTU, Brutto pro Ib. 17 706)

kcal, Brutto pro 1 9,903

(BTU, Brutto pro gal. 148 842)

kcal, Netto pro kg 9,343

(BTU, Netto pro Ib. 16 811)

kcal, Netto pro 1 9,747

(BTU, Netto pro gal. 146 414).

Bei dem Betrieb des in Fig. 1 dargestellten Systems wird der Brennstoff von dem Tank 28 über das Sieb 25 von der Zuführungspumpe 24 abgesaugt und dem Dispersionsbehälter 56 über eine der Filterpatronen 32 oder 33 in Abhängigkeit von der Einstellung der Ventile 35 und 36 zugeführt. Selbstverständlich enthält die Brennstoffpumpe 18 eine in der Zeichnung nicht dargestellte herkömmliche Einrichtung zur Steuerung des Volumendurchsatzes entsprechend' der Bedingung für den Verbrennungsvorgang in der Feuerung 12. Eine derartige Einrichtung wäre beispielsweise ein Antrieb mit variierbarer Geschwindigkeit für die Pumpe 18. Während der Treibstoff zugeführt wird, zieht gleichzeitig die Proportionierungspumpe 40 Wasser aus dem Wassertank 45. Das Wasser gelangt über das Sieb 44 und wird dem Behälter 56 zugeführt, in dem eine Dispersion hergestellt wird. Der Strömungsmesser 47 ermittelt den Volumendurchfluß des Öls durch die Leitung 27. Hierdurch wird die Verdrängung der Proportionierungspumpe 40 über die Steuerschaltung 5O derart eingestellt, daß das dem Behälter 56 zugeführte Verhältnis von Öl und Wasser einem im vorhinein bestimmten Programm entspricht. Desweiteren wird der Motor 63' erregt, so daß er das Schaufelrad 60 in Umdrehung versetzt. Hierdurch wird eine Dispersion gebildet, bei der Wassertröpfchen in Öl verteilt sind. Diese Dispersion kann typischerweise wie folgt aufgebaut sein:

Durchmesser- mittlerer Vol.-% Prozentuale Häufigbereich gemessen ' Durchmesser ge- keit des Auftretens in pm messen in pm ~ ' ' ^: ' " '

0 bis 4 2 10,0

4 bis 8 6 75,0

8 bis 12 10 15,0

509828/0521

Die aus dem Behälter 56 über die Leitung 59 austretende Emulsion ist unter einen Druck gesetzt, der zwischen 176 at und 703 at Überdruck beträgt (2500 bis IO 000 psig) , der jedoch vorzugsweise in einer Größenordnung von 281 at Überdruck (4000 psig) liegt. Dieser Druck wird von der Hochdruckpumpe 18 erzeugt. Die Emulsion wird dann durch den Wärmetauscher 85 durchgeführt, wo sie aufgeheizt wird, bevor sie der Düse 11 zugeführt, wird.

Fig. 2 zeigt den Zyklus der Brennstoffeinspritzung aus thermodynamischer Sicht. Die Hochdruckpumpe 18 ist so eingestellt, daß sie die gewünschte Brennstoffströmung der Düse 11 unter dem durch die Konstruktion festgelegten vorbestimmten Überdruck von beispielsweise 246 at zuführt. Die Differenz zwischen dem tatsächlichen Äbgabedruck der Pumpe 18 und dem Druck an der Düse 11 gibt den Druckverlust in der Leitung 59 und in dem Erhitzer 20 wieder, der normalerweise nicht über 35,2 at (500 psi) liegt, so daß die Pumpe im Normalfalle keinen Überdruck von mehr als 281 at (4000 psig) abgeben muß. Der vorbestimmte Druck an der Düse ist so ausgewählt, daß eine Umwandlung (flashing) des unter hohem Druck stehenden Wassers in Dampf oder der leichteren Kohlenwasserstoffkomponenten des Treibstoffs in Gas an jedem Punkt des Systems vor der Düse vermieden wird. Man erreicht dies, indem man den Druck ausreichend hoch über den kritischen Punkt für Wasser erhöht. Die oberen Grenzen für die Betriebstemperatur der Emulsion werden durch die Charakteristiken der zu zerstäubenden Fluide und die Verweilzeit in 'dem System nach dem Erhitzen bestimmt. Das Volumen des heißen Bereichs des Systems wird minimal gehalten, so daß die Verweilzeit darin möglichst gering wird und man Ablagerungen in den Leitungen vermeidet.Bei einem Nr. 6K)I zeigte sich, daß Temperaturen von ungefähr 232°C bis 371°C (ungefähr 450 bis 700 F) dahingehend ein gutes Ergebnis lieferten, als man keine merklichen Mengen von Abscheidungen in den Hochdruckleitungen fand, vorausgesetzt, daß der Druck im System auf einem ausreichend hohen Wert gehalten wurde, so daß ein Verdampfen des Wassers und ein Übergang der leichteren Komponenten des Brennstoffes in Dämpfe, d. h. eine Phasenänderung von flüssig zu Dampf oder Gas, vermieden wurde. Es ist bekannt, daß bei einer Verwendung von Benzol als Sekundärfluid Temperaturniveaus von 538°C bis 649°C (1000° bis 1200°F) möglich wären, falls das Benzol keine Verunreinigungen in merkbaren Mengen enthält.

€09828/0521

Die untere Temperaturgrenze wird durch folgende Überlegungen bestimmt: Die kommerziell erhältliche Anordnung liefert - wie weiter oben dargelegt wurde eine mittlere Wassertröpfchenverteilung von 2 bis 4 um. Der Expansionsgrad des Wassertröpfchens in dem Öl, das einem festen Druckabfall ausgesetzt wird, ist von dem Anfangsdruck und der Temperatur der Emulsion für eine gegebene Düsen- und Feuerungskonstruktion bestimmt. Der Druck in den meisten Anordnungen wird von der Antriebskraft einer Welle, wie beispielsweise von einem Elektromotor, geliefert. Diese Energie weist eine hohe Güte auf.Wärme- bzw. thermische Energie läßt sich dagegen leicht von dem Abgas oder von Abwärmequellen erhalten. Es ist daher aus wirtschaftlicher Sicht vorteilhaft, den Druckanstieg möglichst klein zu halten und mit einer möglichst hohen Temperatur in der Emulsion zu arbeiten. Der bei dem Durchtritt durch die Düse sich in Dampf umwandelnde Anteil des Wassers hängt von der Temperatur der Emulsion ab, wenn alle anderen Faktoren, einschließlich des Drucks, gleich sind. Je niedriger die Temperatur ist, umso niedriger ist die Umwandlungsrate und umso schlechter auch die Wirksamkeit der Zerstäubung. Damit man die erwünschten Ergebnisse erhält, wird das System vorzugsweise so konstruiert, daß das Wasser in der Emulsion in ausreichender Menge in jedem Brennstofftropfen vorhanden ist, so daß es sich expandiert und den "zu großen" Tropfen in kleinere Tröpfchen mit annehmbaren Größen zerteilt. Eine Zunahme der Wassermenge in der Emulsion ersetzt höhere Temperaturen und Drücke. Die Zunahme des Wassers erhöht jedoch den Dampfanteil in den Abgasen und erhöht die Verluste im Kreislauf, wobei der gesamte Wirkungsgrad der Verbrennung in dem System vermindert wird.

Ein Teil der Rest- bzw. Rückstandsöle besteht aus hochmolekularen paraffinischen und aromatischen (aeromatic) Materialien. Diese Komponenten führen eine Phasenänderung bei Temperaturen durch, die über den normalen Umgebungstemperaturen liegen, was zu einer wesentlichen Viskositätsänderung in den Rest- bzw. Rückstandsbrennstoffen führt. Diese Änderung tritt in Abhängigkeit von den Charakteristiken der Brennstoffe auf und liegt für typische Rest- oder Rückstandsöle bzw. Nr. 6-Heizöle bei Temperaturen von über 204 C (4OO°F). Es zeigte sich in

509828/0S21

— 1 "^ —

einigen Fällen, daß man eine ausgezeichnete Zerstäubung des Brennstoffes erhielt, indem man den Brennstoff' lediglich unter Druck setzte und erhitzte, ohne daß hierbei Wasser zugegeben wurde, vorausgesetzt, daß das Öl über die Übergangstemperatur der Mehrzahl der langkettigen Moleküle oder der Materialien mit hohem Molekulargewicht erhitzt wurde und daß ein Druck angewendet wurde, der ausreichte, um eine Verdampfung der leichteren Bestandteile zu vermeiden, bevor sie durch die Zerstäubungsdüse hindurchtreten. Der untere Temperaturwert wird daher durch folgende Faktoren bestimmt:

1. Die Wasserverteilung in der Emulsion (die Größe der Wassertröpfchen und die Dispersion);

2. die Menge des verwendeten Wassers;

3. den Feuerungsdruck;

4. die Charakteristiken der Düse;

5. die Charakteristiken des Brennstoffs (Übergangs- oder Phasenänderungstemperaturen der langkettigen Moleküle); und

6. den Abgabedruck, mit dem die Emulsion der Düse zugeführt wird.

In der Praxis zeigte sich, daß Temperaturen von 260 C (500 F) und darüber gute Ergebnisse mit 5 % bis IO % Wasser und dem Betrieb der Feuerung bei Atmosphärendruck lieferten, wenn Nr. 6-Rest- bzw. Rückstandsöl verwendet wurde, dessen Zusammensetzung den vorstehend angegebenen Analysenwerten entspricht. Es wird angenommen, daß bei Temperaturen in der Größenordnung von 288 C (55O F) und darüber eine Phasenänderung von der flüssigen zur Dampfphase nicht nur im Wasser sondern auch in leichteren Bestandteilen des Treibstoffes auftritt. Dies erleichtert den Zerstäubungsprozeß und zeigt an, daß, wenn Druck und Temperatur in geeigneten Grenzen gehalten werden, zumindest eine gewisse Zerstäubung mit aller Wahrscheinlichkeit auch ohne die Verwendung von Wasser erhalten werden könnte.

Das Zerstäuben läßt sich in unterschiedlichem Ausmaß über einem Bereich von Parametern durchführen, wie beispielsweise einem Temperaturbereich von ungefähr 232 bis 371°C (450 bis 700°F), einem Druckbereich von ungefähr 141 bis

5G9828/0521

703 at (20OO bis 10 000 psi) sowie einem Brennstoff/Wasser-Verhältnis von ungefähr 5 : 1 zu 25 : 1.

In Fig. 2 ist ein Diagramm dargestellt, das das partielle Enthalpie-Entropie-Diagramm von Wasser/Dampf ist. Mit dem Bezugszeichen 100 sind die Förderbedingungen für die Pumpe dargestellt, wobei an der Pumpe ein Druck eingenommen wird, der etwas oberhalb der Einlaßbedingungen für den Erhitzer liegt, welche durch das Bezugszeichen 101 wiedergegeben werden, um auf diese Weise den Druckabfall im System zwischen der Pumpe 40 und dem Erhitzer 20 zu berücksichtigen. In dem Erhitzer 20 erfolgt eine Wärmezufuhr bei im wesentlichen konstantem Druck, d. h. die nahezu isobar verläuft. Die Wasser enthaltende Emulsion wird anschließend der Düse an einem ausgewählten Temperaturpunkt zugeführt, der von dem Bezugszeichen 102 wiedergegeben ist. Das Wasser-Treibstoff -Gemisch expandiert sich zu dem Drosselpunkt der Düse 11 und das Wasser nähert sich der Isentrope, d. h. der Kurve konstanter Entropie. Wenn man annimmt, daß eine Temperatur von 371°C (700°F) und ein Überdruck von 246 at (3500 psi) für das Wasser herrschen, erhält man einen Drosseldruck in der Düse, der annähernd einem Überdruck von .141 at entspricht, wobei an den mit dem Bezugszeichen 103 wiedergegebenen Punkt ungefähr 5O % des Wassers in Dampf umgeformt sind. Sobald die sich expandierenden Oltröpfchen die Düse 11 verlassen, tritt ein Vorgang ein, der sich z. Z. noch nicht voll erklären läßt, von dem man jedoch annimmt, daß er zu Beginn polytropisch abläuft, wobei ein Teil der Wärme von der Umgebung zurückgeworfen wird, so daß die Temperatur auf einen Punkt abfällt, der durch das Bezugszeichen 104 in Fig. 2 wiedergegeben ist. Bei dem weiteren Ablauf des Verfahrens und einer weiteren Expansion des Dampfes wird Wärme von der Umgebung im Falle einer Feuerung absorbiert, bis der Punkt 105 erreicht ist, an dem das Verfahren im wesentlichen mit einem konstanten Druck abläuft, und zwar bei dem Partialdruck des Wasserdampfes in der Feuerung, der für die vorstehend beschriebenen Bedingungen annähernd 0,14 at absolut beträgt. Die Temperatur des Dampfes steigt weiterhin an und erreicht, wie mit 106 dargestellt ist, die Verbrennungstemperatur der Feuerung. Es wird angenommen, daß der Hauptanteil der sekundären Zerstäubung zwischen den Punkten 103 und 104 von Fig. 2 auftritt, an denen eine rasche Expansion des Dampfes die Oltröpfchen zerteilt bzw. zersprengt.

509828/0521

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. In diesem Beispiel wird die aus Wasser und Brennstoff bestehende Emulsion der Brennstoffdüse 130 von einer nicht dargestellten Gasturbine zugeführt. Die Gasturbine kann 10 oder noch mehr Düsen enthalten. In dem dargestellten Beispiel sind jedoch aus Gründen der Vereinfachung lediglich drei derartige Düsen gezeigt. Die Brennstoff- und die Wasserabgabeschaltungen 14 und 15 von Fig. 3 entsprechen im wesentlichen den mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Abgabeschaltungen von Fig. 1. Ein Erhitzer 131 kann in der Brennstoffabgabeleitung 27 der Dispersionseinrichtung 16 angebracht sein. Der Erhitzer 131, der beispielsweise' ein elektrischer Erhitzer sein kann, erhöht die Temperatur des von dem Brennstofftank geförderten Öls auf annähernd 65,6 bis 121,1°C (150 bis 25O°F). Desweiteren kann ein Überdruckventil 132 stromab von dem Erhitzer 131 derart vorgesehen sein, daß im Falle von Abscheidungen oder einem Ausfall das Ventil 132 den Ölstrom in die Rückführungsleitung 67 freigibt. Es kann ferner ein Druckregelventil 134 stromab von dem Erhitzer 131 vorgesehen sein, welches verhindert, daß ein zu großer Druck die Dispersionseinrichtung und die Dichtungen auf der Saugseite der Hochdruckpumpe 18 beschädigen. Im Normalfalle strömt der Brennstoff von der Ausgangsseite des Erhitzers 132 durch das Druckrege !ventil 134 und den Strömungsmesser 47 zu der Dispergiereinrichtung 16. Die Emulsion wird von der Hochdruckpumpe 18 unter Druck gesetzt und bemessen, wonach sie durch den Erhitzer 20 hindurchtritt, wie dies anhand von Fig. 1 beschrieben war, bevor sie zu einem Strömungsteiler 136 gerät, an dem die Strömung gleichmäßig auf die verschiedenen Brennstoffdüsen 130 für die Brennkammer der Gasturbine verteilt wird. Der Strömungsteiler 136 kann von irgendeiner wohlbekannten Bauart sein, wie beispielsweise ein von einem Elektromotor angetriebener Strömungsteiler, wie er von der General Electric Company für stationäre Gasturbinen gefertigt wird. Vorstehend waren anhand der Fig. 1 und 3 die Vorrichtungen unter Bezugnahme auf Pumpen und Öffnungen mit variabler Förderleistung beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, daß das System auch mit festgehaltenen Strömungen und Einstellungen betrieben werden kann.

Es versteht sich desweiteren, daß das anhand der Fig. 1 mit 3 beschriebene Verfahren und der dort gezeigten Vorrichtungen die Zerstäubung von Flüssigkei-

509828/0521

ten erleichtern, wie beispielsweise von Rest- bzw. Rückstandsbrennstoffen, welche nicht leicht verdampft werden können, um auf diese Weise die chemischen Reaktionen zu beschleunigen oder derartige Reaktionen näher an einem vollständigen Ablauf in einem kürzeren Zeitintervall durchzuführen. Das Fluid wird fein zerstäubt, wobei es eine ausreichend kleine Tröpfchengröße einnimmt, so daß eine sorgfältige Durchmischung mit einem Gas oder im Falle eines Verbrennungsprozesses mit einer Mischung von Luft und Kohlendioxid oder lediglich mit Luft sichergestellt ist. Bei einem Verbrennungsprozeß brennt eine derartige Mischung aus Gasen, Dampf und feinverteiltem Brennstoff in einer Weise ab, die einer Verbrennung von einem vollständig verdampften Brennstoff mit die Verbrennung unterstützenden Gasen entspricht. Eine derartige Vermischung des zerstäubten Brennstoffs mit Luft und u. U. Kohlendioxid sowie mit anderen Produkten einer Kohlenwasserstoffverbrennung und Luft kann vor der Einführung dieser Mischung in die Brennerzone erfolgen. Der nicht verdampfte Anteil des Brennstoffs wird so fein zerstäubt, daß er leicht in dem Vorvermischungsgas suspendiert werden kann. Indem man relativ kleinere Tröpfchen schafft, die durch die Verdampfung des Wassers weiter unterteilt werden, wird das Volumen des Verbrennungsvorgangs in der Feuerung vermindert, indem man den Verbrennungsvorgang der feinverteilten Flüssigkeitströpfchen so rasch ablaufen läßt, daß die Flamme ein Verhalten zeigt, wie es dann auftritt, wenn der Brennstoff vorher verdampft ist. Hierdurch kann das Volumen der Feuerung erheblich reduziert werden. Indem man darüber hinaus die Größe der Tröpfchen verringert, wird auch die Größe der langkettigen Kohlenstoffteilchen, die in den Flüssigreaktionen gebildet werden, gering gehalten, was seinerseits dazu führt, daß die notwendige Verweilzeit für die Oxydation der gebildeten Teilchen abnimmt. Darüber hinaus fördert die Verwendung einer Wasseremulsion in den frühen Stufen der Verbrennung die weitere Reduktion von Kohlenstoffteilchen in den Abgasen des Verbrennungsprozesses aufgrund der allgemein bekannten Reaktion zwischen Kohlenstoff und Wasser, welche zur Bildung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff führt. Man erkennt desweiteren, daß die Notwendigkeit zur Benutzung eines getrennten Hilfszerstäubungsfluids, wie beispielsweise Luft oder Dampf, das bei herkömmlichen Fluidzerstäübern verwendet wurde, entfallen kann, da die unter Druck gesetzte Emulsion für die Zerstäubung ausreichend Energie enthält, wenn das Fluid von der Düse 11 freigesetzt wird.

509628/0521

Vorstehend war das Zerstäubungsverfahren und die Zerstäubungsvorrichtung unter Bezugnahme auf einen Verbrennungsvorgang beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, daß ihre Anwendung auch auf andere Verfahren möglich ist, bei denen man eine feine Zerstäubung von Flüssigkeiten benötigt. So werden beispielsweise bei der Herstellung von synthetischem Gas aus schwer flüssigem Brennstoff, wie beispielsweise Nr. 6-Ö1, Dampf und Sauerstoff, zu Beginn durch einen Reaktor hindurchgeleitet, der einen geeigneten Katalysator enthält, so daß CO, H„, CH., andere Kohlenwasserstoffe, Rückstandskohlenstoffteilchen und andere Gase gebildet werden. Es gelingt eine Beschleunigung von derartigen Verfahren und eine Verminderung der hierbei erzeugten Kohlenstoffteilchen, wenn das Öl in der anhand der Fig. 1 bis 3 bei einem Verbrennungsprozeß beschriebenen Weise fein zerstäubt wird. Die Erfindung war vorstehend auch im Zusammenhang mit einer Verwendung von einer Emulsion aus Wasser und einem Öl zum Zwecke der Zerstäubung des Öles beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, daß viele Fluide an die Stelle des Wassers und des Öles treten können, wobei man die gleichen Ergebnisse erhält.

509828/0521

Claims

Patentansprüche

( \.J Verfahren zum Zerstäuben von einer eine Mehrzahl von Bestandteilen enthaltenden Flüssigkeit in eine Zone, wobei diese Bestandteile unterschiedliche Verdampfungstemperaturen für einen gegebenen Druck aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung auf eine ausgewählte Temperatur erhitzt wird, die höher liegt als die Verdampfungs- bzw. "Flash"-Temperatur eines ersten Bestandteils bei dem Druck der Zone und die niedriger liegt als die Verdampfungsbzw. "Flash"-Temperatur von zumindest einem zweiten der Bestandteile von der Mischung bei diesem Druck, Zurückhalten dieser Mischung in einem System und Unterdrucksetzen dieser Mischung auf einen Druck, der größer ist als der Druck am Verdampfungs- bzw. "Flash"-Punkt des ersten der Bestandteile für die vorbestimmte Temperatur zur Verhinderung einer Verdampfung desselben in dem System, sowie anschließende Freigabe der erhitzten und unter Druck stehenden Mischung in eine Atmosphäre mit niedrigerem Druck, wobei zumindest der erste der Bestandteile der Mischung schnell verdampft, um die anderen Bestandteile der Mischung in Tröpfchen kleinerer Größe zu zerteilen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung einen flüssigen Brennstoff enthält, sowie eine zweite Flüssigkeit, die mit dem Brennstoff nicht mischbar ist, daß die Mischung vor deren Erhitzung emulgiert wird, wobei die zweite Flüssigkeit eine niedrigere Verdampfungstemperatur, bezogen auf den Druck in der Zone, aufweist als der Brennstoff, daß die Emulsion auf eine erhöhte Temperatur erhitzt wird, welche höher liegt als die Verdampfungstemperatur der zweiten Flüssigkeit und niedriger ist als die Verdampfungstemperatur des Brennstoffes, bezogen auf den Druck in der Aufnahmezone, daß die erhitzte Emulsion in einem Strömungssystem gehalten wird und daß die Emulsion in dem Strömungssystem unter Druck gesetzt wird, und zwar unter einen Druck, der größer ist als der Druck, bei dem die zweite Flüssigkeit bei dieser erhöhten Temperatur verdampft, so daß die zweite Flüssigkeit an einem Verdampfen in dem Strömungssystem gehindert wird und daß die unter Druck stehende und er-

509828/0521

hitzte Emulsion in die Empfängerzone abgegeben wird, wobei zumindest ein wesentlicher Anteil der zweiten Flüssigkeit verdampft, um den Brennstoff zu zerstäuben, und daß der zerstäubte Brennstoff gezündet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüssigkeit Wasser ist. "

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion unter einen Druck gesetzt wird, der einem Überdruck von ungefähr 141 bis 703 at (2000 bis 10 000 psig) entspricht.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion unter einen Druck gesetzt wird, der einem Überdruck von ungefähr 281 at (4000 psig) entspricht.

6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 3 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion ein relativ schweres Heizöl ist und daß die Emulsion auf eine Temperatur von ungefähr 232°C bis 371°C (450 bis 700°F) erhitzt wird, bevor sie in die Zone abgegeben wird.

7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 3 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Brennstoff zu Wasser ungefähr 5 : 1 bis 25 : 1 beträgt.

8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 mit 6, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Druck stehende Emulsion in eine Verbrennungszone freigesetzt wird, daß ein Gas, welches eine Verbrennung unterhalt, der Verbrennungszone zugeführt •tfird, und daß der Brennstoff gezündet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verbrennung unterstützende Gas Luft ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verbrennung unterstützende Gas CO enthält.

509828/0521

11. Verfahren nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüssigkeit in der ersten Flüssigkeit dispergiert ist, wobei die mittlere Tröpfchengröße der zweiten Flüssigkeit kleiner ist als ungefähr 5 um im Durchmesser und wobei die Emulsion wesentlich homogen ist.

12. Verfahren nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion auf eine Temperatur erhitzt wird, die über der

Temperatur liegt, bei der ein Phasenwechsel von Paraffin oder aromatischem Material stattfindet, das in dem Heizöl enthalten sein kann, stattfindet.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung einen flüssigen Brennstoff und eine andere Flüssigkeit enthält, die mit dem Brennstoff mischbar ist, und eine niedrigere Verdampfungstemperatur bezüglich des Drucks in der Zone aufweist, als der Treibstoff, daß die Mischung auf eine Temperatur erhitzt wird, die höher liegt als die Phasenänderungstemperatur von zumindest einigen Komponenten der anderen Flüssigkeit und niedriger als die Verdampfungstemperatur des Treibstoffs bei dem Druck in der Zone.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff Rest- bzw. Ruckstandsöl und die andere Flüssigkeit Benzol ist.

15. Vorrichtung zum Zerstäuben einer ersten Flüssigkeit in einer Zone mit einer ersten Einrichtung zur Erzeugung einer Emulsion aus der ersten Flüssigkeit lind einer zweiten Flüssigkeit, welche eine niedrigere Verdampfungs- bzw. "Flash"-Temperatur in dieser Zone aufweist als die erste Flüssigkeit, mit einer zweiten Einrichtung zur Aufnahme der Emulsion und mit einer Abgabeeinrichtung für die Freigabe der aufgenommenen Emulsion in die Zone, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Einrichtung (20) vorgesehen ist, welche dazu dient, die enthaltende Emulsion auf eine Temperatur zu erhitzen, die über der Verdampfungs- bzw. "Flash"-Temperatur der zweiten Flüssigkeit in dem Druckmedium liegt und unter der Verdampfungs- bzw. "Flash"-Temperatur der ersten Flüssigkeit in. dem Druckmedium, und daß eine vierte Einrichtung (18) vorgesehen ist, welche dazu dient, die enthaltene Flüssigkeit unter Druck zu setzen, so daß aufdiese ein Druck wirkt, der größer ist als der Druck, bei dem die zweite Flüs-

509828/0521

sigkeit verdampft, so daß ein wesentlicher Anteil der zweiten Flüssigkeit bei der Freisetzung der Emulsion in das Druckmedium schnell verdampft, um die erste Flüssigkeit zu zerstäuben.

36. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Flüssigkeit einen Treibstoff enthält und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche eine Verbrennungszone festlegt, wobei die Abgabeeinrichtung eine Düse (11) enthält, welche dazu dient, die Emulsion in die Verbrennungszone abzugeben.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Einrichtung eine Hochdruckpumpe enthält.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 mit 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Brennstoffabgabeschaltung (14) und eine-Abgabeschaltung (15) für das zweite Fluid enthält und daß eine fünfte Einrichtung (47, 50) mit jeder der beiden Schaltungen verbunden ist, welche dazu dient, ein vorbestimmtes Verhältnis der zu der Düse (11) fließenden Fluide aufrecht zu erhalten.

19. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 15 mit 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen Behälter (56) enthält, der dazu dient, den Brennstoff und die zweite Flüssigkeit aufzunehmen, und daß im Inneren des Behälters (56) eine Rühreinrichtung (60) vorgesehen ist, welche dazu dient, die Flüssigkeiten miteinander zu vermischen und eine Emulsion aus ihnen zu erzeugen.

20. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 16 mit 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung einen ersten Wärmetauscher (80) enthält, der außerhalb der Verbrennungszone (74) angeordnet ist und dazu dient, die Emul- · sion aufzunehmen, sowie einen zweiten Wärmetauscher (82), der der im Verbrennungsraum erzeugten Hitze ausgesetzt ist und diese zu dem ersten Wärmetauscher leitet.

SO9828/0521

XL

Leerseite