DE2361540C2 - Tauchbrennkammer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine senkrechte Tauchbrennkammer mit rundem oder vieleekigem Querschnitt mit mindestens einem in der Decke angeordneten Brenner für /usa'/brennstoffe, mit im oberen Teil des Brennkammermantels angeordneten Einspritzdüsen, über die brennbare oder nicht brennbare flüssige Abfallstoffe mit toxischen und ölartigen, Mineralasche enthaltenden Stoffen oder flüssige Abfallstoffe mit rückgewinnbaren Chemikalien in das Rauchgas der Zusatzbrenner eingegeben werden sowie mit mindestens einem den Brennkammermantel mit Abstand umgebenden weiteren äußeren Mantel.

Flüssige Abfallsloffc der Industrie können nur selten ungereinigt abgeführt werden. |e nach der Zusammensetzung der flüssigen Abfallstoffe kann eine mechanisehe oder biologische Behandlung
Knien Schadstoffe neutralisieren.

Bei einem Teil der flüssigen AbIaIIsInIIe, insbesondere solchen mit hohen (!ehalten an toxischen Stoffen s und ölartigen, Mineralasche enthaltenden Rückständen, scheidet eine mechanische und biologische Neutralisation aus. Es verbleibt für derartige Abfallfliissigkeilen nur noch die Verbrennung.

Für die Aufheizimg einer Flüssigkeit ist bereits eine

ίο Tauchbrcnnkaininei· bekannt, die außen gekühlt wird. Die Kühlung dieser bekannten Brennkammer dient jedoch dem Zweck der besseren Wärmeausniilzung des Rauchgases über dem Kühlmantel.
Es ist eine Tauchbrennkammer bekannt, in der mineralsioffhaltige flüssige Abfallstoffe verbrannt werden können. Diese Kammer besitzt in der Decke einen Zusatzbrcnner, in dessen Rauchgase die mineralstoffhaltigen flüssigen Abfälle über Einspritzdüsci eingegeben werden. Die Brennkammer selbst ist innenseitig ausgemauert und mündet mit einem sogenannten Tauchrohr in ein Flüssigkeitsbad, über welches eine primäre Abscheidung der Ascheteilchen erfolgt.

Diese bekannte Tauchbrennkammer hat den Nachteil, daß in ihr nur solche flüssigen Abfälle verbrannt

2S vveitlen können, die in bezug auf den Werkstoff der Auskleidung reaktionsneutral sind. Damit ist aber das Einsatzgebiet dieser bekannten Tauchbrennkammer erheblich eingeengt.

Es ist anzustreben, eine Tauchbrennkammer konsiruktiv so zu gestalten, daß sie für eine große Bandbreite von flüssigen Abfallstoffen mit toxischen und ölartigen, Mineralasche enthaltenden Stoffen verwendbar ist. Dabei ist dem Umstand Rechnung zu tragen, daß die zu verbrennenden flüssigen Ab-

:i5 füllstoffe gewinnbare Chemikalien enthalten, die dem Hauptfabrikationsprozeß wieder zugeführt werden können.

Ausgehend "on diesen Erfordernissen hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine

i)ü Tauchbrennkammer zu schaffen, in der mineralstoffhaltige Flüssigkeiten so verbrannt werden können, daß im Falle

a) reiner Abfallflüssigkeiten, deren Verbrennungsrückstände eine für die Umwelt unschädliche Wir-

kling besitzen,

b) bei bei Stoffen, einschließlich Abfällen mit rückgewinnbaren Bestandteilen,

diese nach der Verbrennung in einen rückgewinnbaren Zustand übergeführt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung ein Tauchbrenner der vorausgesetzten Art vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Brennkammermantel innenseitig mit einer über Stifte gehaltenen keramischen Masse ausgekleidet ist und der äußere Mantel von einem in einem Abstand angeordneten weiteren Mantel in konzentrischer Anordnung umgeben ist, und die freien Räume zwischen der keramischen Masse und dem Mantel und dem weiteren Mantel, von denen der äußere freie Raum mit dem Verbrennungs-

fto luftgebläse und der innere freie Raum mit dem Luftkasten des Brenners oder der Brenner verbunden ist, über einen im unteren Teil der Brennkammer liegenden Umlenkraum miteinander verbunden sind.
Um die Brennkammerausklciduiig gegen aggressive

Verbrennungsrückstände und gegen Erosionserscheiniingen unempflindlich zu machen, wird feiner vorgeschlagen, daß die Dicke der keramischen Masse so bemessen ist, daß deren höchste Temperatur unter der

Schmelziemperalur der sich in der Uauchgas-Aiinosphäre befindlichen Mineralstoffe liegi.

Während bei der im Vorhergehenden beschriebenen erfintlungsgemäßen Tauchnrennkammer-Kon/epiion iliis verwendete Kühlmittel Verbrennungsluft l'ür die deckenseiligen Bminer ist. besieht tlie Möglichkeil, die Brennkammer auch anders zu kiiMen, die unter Um sijiiuk'ii einen linderen Aufbau lies Brennkammeiman ids hedingi.

Fine solche kühlseilig gelinderte Konzeption der erfinduiigsgemäßen Tauehbrennkammer ist diulurch ge kenn/eicliiiel, daü der lirennkaiiimennantel wieilenim inncnseitig mit einer über Stille gehaltenen keramischen Masse ausgekleidet ist, und der Mantel selbst nunmehr aus miteinander verschweißten senkrechten oder gewickelten, von einem Kühlmittel durchflossencn Rohren besieht, und das Kühlmitielsystem über Rohrleitungen mit einem Wärmetauscher verbunden ist.

Auch bei dieser geänderten Tauchbrennkammer ist es als erfindungswesentlich anzusehen, dall die Dicke der keramischen Masse so bemessen ist, da(3 deren höchste Temperatur unter der Schmelztemperatur der sich in tier Rauchgas-Atmosphäre befindlichen Mineralstoffe liegt.

Das von den Rauchgasen aufgeheizte Kühlmittel kann seine Warme in einem Wärmetauscher abgeben. Hierbei kann das wärmeaufnehmende Medium verschiedenartig sein. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der F.rfindung kann tier Verbrenniingsluftslrom im Wärmetauscher aufgeheizt sein. Ge mall einer anderen bevorzugten Ausführungsl'orm tier FiTinilung kann der Wärmetauscher im Zuführstern der mineralstoffhaltigen flüssigkeit zur Brennkammer angeordnet sein.

Für beide im Vorhergehenden genannten Methoden der Wärmeabgabe des Kühlmittels für die Brennkammer besteht 'lic Möglichkeit, bei einem Überangebot an Wärme des Wärmeträgers (Kühlmittel) diese Überschußwärme prozeßtechnisch anders zu verwerten, z. B. in einem anderen Wärmetauscher, der im I laupifabrikationsprozeß eingeschaltet ist.

Die Vorteile, die mil der erfinilungsgemäßen Tauehbrennkammer erreicht werden, bestehen tiarin, daß durch die Kühlung des Brennkammermantels in Verbindung mit der Anpassung der Dicke der keramischen Masse an die Schmelztemperatur dor sieh in der Rauchgas-Atmosphäre befindlichen Mineralstoffe, die Möglichkeit eines korrosions- und erosionsfesien Breiinkammerinnenraumes geschaffen wird. Während des Verbrennungsprozesses verflüssigen sich infolge der hohen Temperatur die befindlichen Inneineilehcn und schlagen sich teilweise an der Innenwand tier Brennkammer ab. Dort erstarren sie an tier Brennkammer-Innenwand infolge der intensiven Kühlung, wobei jetloch die Dicke der Kruste durch die ihr zugeordnete Wärmeleitzahl bedingt ist. Die sich an tier Brennkammer-Innenwand ansetzende Kruste stellt einen .Schutzschirm für die Brennkammerwand dar, weil die erstarrten, flüssigen Mineralstoff-Sehlaeketeilehen korrosionsneutral sind. Ferner ist die Kruste fesligkeitsmälVig so aufgebaut, daß sie auch erosionshemmend wirkt, und zwar dadurch, daß fortlaufende neue flüssige .Schlacketeilchen die möglicherweise abgetrageneu ersetzen. Damit ist aber die Gewähr für eine lange Lebensdauer tier Brennkammer gegeben und gleichzeitig die Möglichkeit geschaffen, in ihrer Zusammensetzung verschiedenartige flüssige Abfallstoffe zu verwenden. Nicht zuletzt ist ein beachtlicher Kostenvorieil gege-'len, weil die erfiiulungsgemäße Brennkammer weitgehend wariungsunanfälüg ist. Auch tier konstruktive Aufwand ist gegenüber den bekannten Taiichhrenii kammern gering.

^s AnI land tier in den Zeichnungen dargestellten Figuren ist die F.rfindung an zwei möglichen Ausführuiigsheispielen dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

F i g. I stellt eine erste mögliche Ausführungsform

i" tier FiTindung und

F i g. 2 eine zweite mögliche Ausfühningsform tier Frfintlung dar.

Bei der in F' i g. I dargestellten Ausführungsform der eiTinduiigsgemäßen Tauchbrennkammer besieht tier

is Brennkammermanlei I aus einer Blechhaut mit Stiften, zwischen denen eine keramische Masse 2 aufgetragen isi. Der Breiiiikammermaniel 1 isi von einem ersten konzentrischen Mantel 3 und von einem zweiten konzentrischen Mantel 4 umgeben. Zwischen dem ersten

ίο äußeren Mantel 5 und dem Brennkammermanlei I befinde! sich ein freier Raum 5. Kin weiterer freier Raum b befindet sich zwischen dem zweiten äußeren Mantel 4 und dem ersten äußeren Mantel 3. Der äußere freie Raum 6 ist an den l.uftverteilerkasten 7 angeschlossen,

is tier seinerseits wiederum mit dem nicht veranschaulichten V'-rbrennungsluftgebläse verbunden ist. Der freie Raum 5 ist mil dem l.uflkasten verbunden. Beide freien Räume 5 und 6 sind über einen im unteren Feil der Brennkammer liegenden Dmlenkraiim 9 miteinander

.ίο verbunden.

In der Decke tier Brennkammer isi ikr Mulfelstein IO eines im l.uflkasten befestigten Zusatzbrenners angeordnet, Hessen Lanze Il von außen durch die Isolierung 12 bis in ilen Muffelstein 10 hineinragt. Im MuITeI-

.Vi siein 10 sitzi eine nicht veranschaulichte l.ufldrallvorrichlung. Die brennbaren oder nicht brennbaren mineralstofhaliigen Flüssigkeiten werden über die F.inspriizeinrichtung 13 in die Brennkammer eingeführt. Die Fin spritz.einrichtung 13 ist von einem Schutzraum 14. weleher bis in die Brennkammer hineinragt, umgeben.

Die Temperatur der im l.uftkasten befindlichen Verbrennungsluft wird über den Temperaturfühler 15 gemesse^n. Kin Sichirohr 16 gibt die Möglichkeit der llammenbeobachuing bzw. Zündung. Mit 17 isi tier Flammenfühler bezeichnet. Die innere Blechhaut tier Brennkammer ist im unteren Bereich nach innen busenariig 18 eingezogen und mit einer Tropfkante versehen; die Tropfkante ist nicht veranschaulicht. Im Anschluß an die busenartige Einziehung 18 nach unten

setzt sich das Tauchrohr 19 fort, welches mit Öffnungen 20 versehen ist. Das Tauchrohr 19 ist seinerseits von einem ringartigen Kleinem 21 konzentrisch umgeben und taucht ebenfalls zusammen mit dem Tauchrohr 19 in das Wasserbad 22 ein. Das Wasserbad 22 befindet sich, in einem Tauchbadbehälter 23, der außen Versteifungen 24 aufweist. Der Tauchbadbehälter 23 hai einen Ablauf 25 und einen Zulauf 26. Ferner ist ein Temperaturfühler 27 zur Messung der Wassertemperatur installiert. An Stelle ties Wasserbades kann auch ein anderes

fr'i Flüssigkeitsbad /um Einsatz kommen. ObeiTialo des Wasser- bzw. FTüssigkeilsbades befindet sich ein Rauchgas-Brüdenraiim 28, aus dem die Rauchgase in einen Tropfenabscheider 29 strömen und anschließend über den Schornstein 30 entweichen. Oberhalb des

t'5 Tropfenabscheiders 29 ist ein Rauchgas-Temperaturfühler M installiert. Der Tauchbadbehälter 23 ist von außen über eine F.insteigeüir 32 zugänglich.

In F'i g. 2 ist weitgehend schematisiert eine zweite

Alisführungsform der erfindungsgemäßen Brennkammer dargestellt. Der konstruktive Unterschied im Aufhau der Brennkammer besieht lediglich darin, dall der Brennkammermantel aus miteinander verschweißten senkrechten oder gewickelten Rohren besieht, die von einem Kühlmittel durchflossen sind. Zum Brennkammcrinncnraum hin ist wiederum eine keramische Masse, die über Stifte gehalten ist, verwendet. Die Kühlrohre sind an Sammler 33 und 34 angeschlossen. Diis aufgewärmte Kühlmittel gelangt in eine Trommel 35 und wird von hier aus über die Leitung 36 einem Wärmetauscher 37 zugeleitet, in dem eine Wärmeabgabe an über ein Gebläse 38 zugcführle Verbrennungsluft abgegeben wird. Die vorgewärmte Verbrennungsluft wird über die Leitung 39 dem schematisch dargestellten Brenner 40 zugeführt. Das Kühlmittel wird im geschlossenen Kreislauf geführt und nur in Bedarfsfällen über die Leitung 40 ergänzt. Für die Umwälzung des Kühlmittels wird eine Pumpe 41 verwendet. Neben dem Wärmetauscher 37 kann noch ein weiterer Wärmelauscher 42 verwendet werden, der dann zugeschaltet wird, wenn die Kühlmitteltemperatur das erstrebte Soll im Wärmetauscher 37 nicht erreicht. Die über ein weiteres Gebläse 43 zugcführle Luft wird nach beendetem Wärmeaustausch über die Leitung 44 entweder in den Brüdcnkamin 30 oder anderen Zwecken zugeführt. In der Leitung 36 ist ein Kondensomat 45 eingebaut, in dem die gasförmige von der flüssigen Phase des Kühlmittels getrennt wird.

Durch die aus der Brennkammer in das Flüssigkeitsbad 22 eintretenden Rauchgase wird dieses aufgeheizt. Prozeßtechnisch ist es notwendig, die Badlemperatui

ίο weitgehend konstant zu halten bei einem Mindesiaufwand an Verdampfung. Um dieses Ziel zu erreichen wird die Badflüssigkcil über die Pumpe 46 mit Leitung 47 einem Wärmetauscher 48 zugeführt. Die von der Badflüssigkeit im Wärmetauscher 48 abgegebene Warnie kann zur Aufheizung der in Leitung 49 zugeführieii Abfallflüssigkeil dienen, welche dann über die Leitung 49' und eine nicht veranschaulichte Kindampfcinrichtung der Finspritzcinrichtung 13 zugeführt wird. An Stelle der Verwendung von Abfallflüssigkeit als war nieaufnehmendes Medium kann über die Leitung 4<; auch ein anderes wärmeaufnchmendes Medium züge führt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

ie in ihnen euilial· Patentansprüche:

1. Senkrechte Tauchbrennkammer mit riimlem oiler vielcekigem Querschnitt mit mindestens einem iiuler Decke angeordneten Brenner für Zusatzbrennslol'fe, mil im oberen Teil des Brennkammermantels angeordneten Einspritzdüsen, über die brennbare oder nicht brennbare flüssige Abfallsloffe mit toxischen und ölarligen, Mineralasche enthaltenden Stoffen oder flüssige Abfallstoffe mit rückgewinnbaren Chemikalien in das Rauchgas der Zusalzbrenner eingegeben werden, sowie mit mindestens einem den Brennkammermantel mit Abstand umgebenden weiteren äußeren Mantel, d a d u r c h g e kennzeichnet, daß der Brennkammermanlei (1) in an sich bekannter Weise innenseitig mit einer über Stifte gehaltenen keramischen Masse (2) ausgekleidet ist und daß der äußere Mantel (3) von einem in einem Abstand angeordneten weiteren Mantel (4) in konzentrischer Anordnung umgeben ist und die freien Räume (5 bzw. 6) zwischen der keramischen Masse (2) und dem Mantel (3) und dem Mantel (4), von denen der äußere freie Raum (6) mit dem Verbrennungsluftgebläse und der innere freie Raum (5) mit dem l.uftkasten des oder der Brenner verbunden ist, über einen im unteren Teil der Brennkammer liegenden Umlenkraum (9) miteinander verbunden sind.

2. Senkrechte Tauclibreiinkummcr nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kühlung des Brennkammermaiitds (1) durch verschweißte senkrechte oder gewickelte Külilerrohre tier äußere Mantel (3) entfallt und daß das Kühlmiitelsystem über Rohrleitungen mit einem Wärmetauscher (37. 48) verbunden ist.

3. Tauchbrennknmmer nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der keramischen Masse (2) so bemessen ist, daß deren höchste Temperatur unter der Schmelztemperatur der sich in der Rauchgas-Atmosphäre befindlichen Mineralstoffe liegt.

4. Tauchbrennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (37) im Verbrenniingsluftstrom angeordnet ist.

5. Tauchbrennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (48) im Zufuhrsyslem der mineralstoffhaltigen flüssigkeiten zur Brennkammer angeordnet ist.