DE2826210A1 - Vorrichtung zum verbrennen von in einem gasgemisch als schwebeteilchen mitgefuehrten stoffen - Google Patents
Vorrichtung zum verbrennen von in einem gasgemisch als schwebeteilchen mitgefuehrten stoffenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
- F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
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Description
9 ο -ο c ο 1 Π
Kernforschungsanlage Jülich v
Gesellschaft mit beschränkter Haftung
"Vorrichtung zum Verbrennen von in einem Gasgemisch als Schwebeteilchen mitgeführten Stoffen"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbrennen von in einem Gasgemisch als Schwebeteilchen mitgeführten
Stoffen.
In industriellen Abgasen sind vielfach Verunreinigungen und Schadstoffe als Schwebeteilchen in einem solchen Masse
enthalten, daß es aus Gründen des Umweltschutzes nicht zulässig ist, die Abgase direkt an die Atmosphäre abzugeben.
Es sind daher Verfahren und Vorrichtungen entwickelt worden, die eine Abtrennung der Schwebeteilchen aus den
Abgasen zum Ziel haben. So werden Abgase vielfach vor ihrer Abgabe an die Atmosphäre über Filtersysteme geleitet
oder es werden Naßreinigungsverfahren angewendet, um die Schwebeteilchen aus den Gasen abzutrennen. Derartige
Verfahren erfordern jedoch eine ständige Beseitigung der anfallenden Menge an Schwebeteilchen und eine damit verbundene
Handhabung und Lagerung. Wird beispielsweise ein Ruß enthaltendes Abgas durch eine Filtereinrichtung geleitet,
um die Rußpartikel auszusondern, so erfordert dies ein ständiges Wechseln der sich schnell zusetzenden Filter
und - falls nicht weitere Maßnahmen zur Beseitigung des Rußes ergriffen werden - damit verbunden eine Möglichkeit
zur großvolumigen Lagerung des Rußes, da daß Schüttvolumen des Rußes relativ groß ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, für den Fall, daß die Schwebeteilchen
brennbar sind, eine Vorrichtung zu schaffen,
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die es erlaubt, die Abgase durch Verbrennen der Schwebeteilchen zu reinigen, so daß eine Abgabe der Abgase an
die Atmosphäre ohne zusätzliche Maßnahmen möglich ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art gemäß
der Erfindung dadurch gelöst, daß ein rohrförmig ausgebildeter Brennraum vorgesehen ist, in den an der der
Zuführungsleitung für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch zugewandten Seite eine Zuleitung für Brenngas
und eine weitere Zuleitung für Verbrennungsluft und/ oder Sauerstoff mündet, wobei wenigstens eine der Mündungen
der Zuleitungen derart in den Brennraum hineinragt, daß das über die Zuleitungen in den Brennraum eingespeiste
Gas tangential und im wesentlichen senkrecht zur Strömung des die Schwebeteilchen enthaltenden Gasgemisches
in den Brennraum einströmt.
Durch die tangentiale Zuführung insbesondere der in erhöhter Menge als das Brenngas in den Brennraum eingespeisten
Verbrennungsluft wird im Brennraum eine Drallflamme erzeugt, die infolge der Verwirbelung des Gasgemisches
eine besonders gute Verbrennung der darin befindlichen Schwebeteilchen ermöglicht. Dabei hat sich gezeigt, daß
die Vorrichtung gemäß der Erfindung ein besonders stabiles Brennverhalten aufweist, das zudem für einen weiten
Bereich von der zugeführten Menge an Schwebeteilchen unabhängig ist. Es ist daher im allgemeinen nicht erforderlich,
die Zufuhr des Brenngases und der Verbrennungsluft (oder des Sauerstoffs) in Abhängigkeit von dem Durchsatz
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der zu verbrennenden Schwebeteilchen zu regeln.
Wenngleich es sich als günstig erwiesen hat, die Verbrennungsluft in einem uberstochxometrischen Mengenverhältnis
von etwa 1,25 zu den übrigen in den Brennraum eingespeisten brennbaren Gasen (Brenngas und gegebenenfalls andere
in dem Abgas enthaltene brennbare Gase) in den Brennraum einzuführen, so wird dennoch eine hohe Verbrennungsrate erzielt, wenn die Verbrennungsluft im unterstöchiometrischen
Mengenverhältnis von etwa o,75 eingespeist wird. Der Korngrößenbereich der praktisch zur vollständigen
Verbrennung gelangenden Schwebeteilchen reicht dabei bei Zufuhr von reinem Sauerstoff bis zu etwa /Λ mm,
bei Zufuhr von Verbrennungsluft etwa bis zu /ioo 1^11-
Eine zweckmäßige Ausfuhrungsform der Vorrichtung gemäß
der Erfindung besteht darin, daß der Durchmesser des Brennraumes dem Durchmesser der Zuführungsleitung für das die
Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch entspricht.
Für den Fall, daß das Abgas außer den Schwebeteilchen weitere leicht brennbare Anteile wie beispielsweise Wasserstoff
gas enthält, ist es ferner zweckmäßig, daß der an den Brennraum angrenzende Teil der Zuführungsleitung für das
die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch einen geringeren Durchmesser als der Brennraum aufweist, wobei der Durchmesser
und die Länge des den geringeren Durchmesser aufweisenden Teils der Zuführungsleitung so bemessen sind, daß die
Geschwindigkeit der diesen Teil der Zuführungsleitung durchströmenden Gase größer ist als die Geschwindigkeit der im
Brennraum erzeugten Flamme. Dadurch wird ein Zurückschlagen der Flamme in die Zuführungsleitung für das die Schwebeteilchen
enthaltende Abgas wirksam verhindert.
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Ein Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und
wird im folgenden näher erläutert:
Es zeigen Figur 1: einen Längsschnitt durch die Vorrichtung,
Figur 2: einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Figur 1, längs der Linie A-B
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, weist die Vorrichtung einen rohrförmig ausgebildeten Brennraum 1 auf, in den an
der der Zuführungsleitung 2 für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch zugewendeten Seite eine Zuleitung 3
für das Brenngas und eine weitere Zuleitung 4 für Verbrennungsluft und/oder Sauerstoff mündet. Der an den Brennraum
angrenzende Teil 2a der Zuführungsleitung für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch weist - wie aus Figur 1
hervorgeht - einen geringeren Durchmesser als der Brennraum auf. Zur Zündung des Verbrennungsvorganges ragen in den
Brennraum außerdem Elektroden 5 hinein, die an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Spannungsquelle angeschlossen
sind. Durch einen Funkenüberschlag über die Elektroden wird der Verbrennungsvorgang eingeleitet.
Mit einer Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art wurden aus Rußpartikeln bestehende Schwebeteilchen, die in einem
aus Wasserstoff und Argon im Volumenverhältnis von etwa 1 : 3 bestehenden Gasgemisch mitgeführt wurden, verbrannt.
Derartige Abgase treten bei der Refabrikation von Kernbrennstoffen auf und sind zudem radioaktiv kontaminiert.
Der Durchmesser des Brennraumes 1, der für die Verbrennung
des obengenannten Abgases verwendeten Vorrichtung betrug,
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ebenso wie der Durchmesser der Zuführungsleitung 4o mm. Der Durchmesser des Teils 2a der Zuführungsleitung betrug
dagegen 25 mm. Der Brennraum 1 hatte eine Länge von 5ο cm,
die Länge der bei der Verbrennung der Rußpartikeln und des brennbaren Anteils im Abgas erzeugten Flamme maß etwa 2o cm.
Es wurden etwa 127o l/h Abgas in den Brennraum eingespeist. Das Abgas war mit Rußpartikeln zu etwa 55o g/h beladen
(diese Menge an Ruß entspricht etwa einem Schüttvolumen von 9 Liter). Zur Verbrennung wurden als Brenngas 4oo 1/h Erd-
gas und etwa 2,5 m /h Sauerstoff zugegeben. Die Innentemperatur im Brennraum betrug 16oo C, die Temperatur der Brennraumwandung
75o C. Die Verbrennung des im Abgas enthaltenen Rußes erfolgte zu mindestens 99,8 %.
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Leerseite
Claims (3)
- Kernforschungsanlage Jülich
Gesellschaft mit beschränkter HaftungPatentansprücheVorrichtung zum Verbrennen von in einem Gasgemisch als Schwebeteilchen mitgeführten Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmig ausgebildeter Brennraum (1) vorgesehen ist, in den an der der Zuführungsleitung (2) für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch zugewandten Seite eine Zuleitung (3) für Brenngas und eine weitere Zuleitung (4) für Verbrennungsluft und/oder Sauerstoff mündet, wobei wenigstens eine der Mündungen der Zuleitungen (3 oder 4) derart in den Brennraum hineinragt, daß das über die Zuleitungen in den Brennraum eingespeiste Gas tangential und im wesentlichen senkrecht zur Strömung des die Schwebeteilchen enthaltenden Gasgemisches in den Brennraum (1) einströmt. - 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Brennraumes (1) dem Durchmesser der Zuführungsleitung (2) für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch entspricht.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Brennraum (1) angrenzende Teil (2a) der Zuführungsleitung (2) für das die Schwebeteilchen enthaltende Gasgemisch einen geringeren Durchmesser als der909851/0342ORIGINAL INSPECTEDBrennraum aufweist, wobei der Durchmesser und die Länge des dem geringeren Durchmesser aufweisenden Teils (2a) der Zuführungsleitung (2) so bemessen sind, daß die Geschwindigkeit der diesen Teil (2a) der Zuführungsleitung durchströmenden Gase größer ist als die Geschwindigkeit der im Brennraum (1) erzeugten Flamme.9098 5 1/0342
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