Verfahren zum Einbringen und Dosieren eines flüssigen Behandlungsmediums bei Verbrennungsprozessen

Abstract

 Die Zerstäubungsdüse für ein Behandlungsmedium, das in den Feuerraum einer Feuerungsanlage einzubringen ist, ist als Einstoffdüse ausgebildet und weist einen Düsenkörper (1) auf, der einerseits Druckzuführungsleitungen (2) und (3) und andererseits eine Mischkammer (4) umfaßt. Die Druckzu­führungsleitungen (2) und (3) münden in die Mischkammer (4) und sind an ihren anderen Enden einerseits mit der Zuführungsleitung (5) für das Behandlungsmedium und anderer­seites mit der Zuführungsleitung (6) für das Trägermedium verbunden. Unmittelbar im Anschluß an die Mischkammer (4) in der das Trägermedium und das Behandlungsmedium miteinander vermischt werden, schließt sich ein auf den Düsenkörper (1) aufschraubbarer Düsenkopf (8) an, der eine einzige Zerstäu­bungöffnung (9) aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbringen und Dosieren eines flüssigen Behandlungsmediums in den Abgasstrom bei Verbrennungsprozessen. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Zerstäubungsdüse, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Für das Einbringen eines Behandlungsmediums, beispielsweise Chemikalien zur Reduzierung des NO_x-Gehaltes in Abgasen, ist es bekannt, die Chemikalie mittels eines Trägermediums in einer Zweistoffdüse zu zerstäuben und so in den Verbren­nungsraum einzuführen. Die Zweistoffdüse weist jedoch den Nachteil auf, daß Dampf oder Druckluft als Zer­stäubungsmedium bzw. Trägermedium zugeführt werden, wodurch eine unerwünschte Verdünnung der Rauchgase durch Luft oder Dampf eintritt, was den Wirkungsgrad der Dämpferzeugung oder eventuell der Abgasreinigungsanlage schmälert, weil für die Zerstäubung eine große Menge dieses Mediums benötigt wird. Die Zerstäubung in einer Zweistoffdüse erfolgt durch kinetische Energie des Zerstäubungsmediums, was den hohen Mengendurchsatz dieses Mediums bedingt. Außerdem sind diese Zerstäubungsmedien teuer, da sie immer hohe Energiemengen und im Fall der Anwendung von Dampf, aufbereitetes Dampf­ kesselspeisewasser benötigen. Die Leitungsführung dieser Medien bis hin zu den einzelnen Düsen gestaltet sich aufwendig, da entweder wärmeisolierte Rohre im Falle von Dampf oder relativ große Querschnitte zur Minderung des Druckverlustes im System verwendet werden müssen. Die Expansion der Medien am Düsenaustritt bzw. die Medienströ­mung in den Leitungen erzeugen einen relativ hohen Geräusch­pegel, der häufig sogar Schallisolationen notwendig macht.

[0003] Aus der DE-OS 35 41 599 ist ein Verfahren und eine Zerstäubungsdüse zum Beimischen einer zerstäubten Flüssig­keit in einen Gasstrom bekannt, bei dem die zerstäubte Flüssigkeit zusammen mit dem Zerstäubungsgas in mehrere Teilströme aufgeteilt wird, wobei jeder Teilstrom eine Komponente in derselben Richtung wie diejenige des Gas­stromes hat, in den die zerstäubte Flüssigkeit eingeführt werden soll. Bei diesem Verfahren wird mittels einer Zweistoffdüse, die zwei konzentrische Rohre aufweist, im Innenrohr die zu zerstäubende Flüssigkeit und im Außenrohr das Zerstäubungsgas geführt, welches an der Mündung des Innenrohres die Flüssigkeit zerstäubt. Dabei wird die zerstäubte Flüssigkeit zunächst in eine Verteilerkammer gebracht, von der aus mehrere Rohre schräg zur Strömungs­richtung des Gasstromes angestellt sind, damit die Aus­trittsöffnungen dieser Verteilerrohre von dem zu behandeln­den Abgasstrom an allen Seiten umströmt werden können, um ein Anbacken der zerstäubten Flüssigkeit am Austrittsende der Rohre zu vermeiden. Bei einer einfachen Zweistoffdüse, bei der die zerstäubte Flüssigkeit in Strömungsrichtung des zu behandelnden Gasstromes austritt, kann sich die zerstäub­te Flüssigkeit aufgrund von Turbulenzen an der Austritts­öffnung der Zweistoffdüse an dieser festsetzen. Neben den bereits in bezug auf eine Zweistoffdüse weiter oben erläuterten Nachteilen, hat diese bekannte Zweistoffdüse auch noch den Nachteil, daß die Dosierung der zu zerstäuben­den Flüssigkeit Schwierigkeiten bereitet, weil das Rohr der Zweistoffdüse für die Förderung die zu zerstäubenden Flüssigkeit eine bestimmte Förderkapazität aufweist und diese Menge nicht zu stark gedrosselt werden kann, weil sonst keine gleichmäßige Zerstäubung der Flüssigkeit ein­tritt.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Zerstäubungsdüse zum Einbringen und Dosieren eines flüssigen Behandlungsmediums in den Abgasstrom bei Verbrennungsprozes­sen bereitzustellen, mit deren Hilfe bei geringem baulichen Aufwand und bei geringem Energieeinsatz eine einfache und sichere Dosierung des zu zerstäubenden Behandlungsmediums gewährleistet ist.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das flüssige Behandlungsmedium und ein flüssiges Trägermedium in beliebigem Mengenverhältnis zueinander unter Druck in eine Mischkammer eingeführt, dort vermischt und aus einer gemeinsamen Zerstäubungsöffnung ausschließlich aufgrund der Druckdifferenz zwischen Mischkammer und äußeren Umgebung der Zerstäubungsöffnung zerstäubt werden. Bei diesem Verfahren, bei dem die beiden Medien unter Druck, vorzugsweise unter gleichem Druck eingeführt und dort vermischt werden, kann das Mengenverhältnis von Behandlungsmedium zu Trägermedium im Bereich von 0 bis 100 % beliebig variiert werden, weil die Mischkammer stets mit einem flüssigen Medium gefüllt ist und der notwendige Zerstäubungsdruck stets gleichbleibend aufrecht erhalten werden kann, und zwar unabhängig davon, ob überhaupt kein Behandlungsmedium oder ausschließlich nur Behandlungsmedium vorliegt. Hierdurch ist eine stufenlose Regelung des Verhältnisses von Behandlungsmedium zu Zerstäu­bungsmedium möglich. Die Menge des zu zerstäubenden Behand­lungsmediums läßt sich durch die Veränderung des Mischungs­verhältnisses von Behandlungsmedium und Trägermedium einfach und schnell durch eine jeweile Mengenregelung des unter Druck zugeführten Behandlungsmediums bzw. Trägermediums einstellen. So ist es beispielsweise möglich, nur reines Behandlungsmedium zu zerstäuben und das Trägermedium abzu­schalten und umgekehrt. Wird nur Trägermedium aus der Düse zerstäubt, so dient dieses zur Kühlung der Düse, wenn es sich beim Trägermedium beispielsweise um Wasser handelt.

[0006] Die einzusetzenden Energiemengen sind sehr gering, weil mit einfachen Pumpen die Medien auf den jeweils notwendigen Zerstäubungsdruck gebracht werden können. Außerdem entstehen keine nennenswerte Geräusche durch die Strömung der Medien in den Leitungen, die weder wärmeisoliert noch Schalliso­liert werden müssen, so daß der bauliche Aufwand für die Gesamtvorrichtung gering ist.

[0007] Die Zerstäubungsdüse für das Einbringen eines flüssigen Behandlungsmediums in den Abgasstrom bei Verbrennungsprozes­sen, die insbesondere zur Durchführung des Verfahrens eingesetzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsdüse als Einstoffdüse ausgebildet ist, die sowohl eine Druckzuführungsleitung für das flüssige Behand­lungsmedium als auch eine Durckzuführungsleitung für ein flüssiges Trägermedium sowie eine Mischkammer aufweist, an die sich unmittelbar eine einzige Zerstäubungsöffnung anschließt. Die Zerstäubung erfolgt also ausschließlich aufgrund des Druckunterschiedes zwischen Mischkammer und Umgebung der Düse, wobei diese Druckdifferenz so hoch eingestellt werden kann, daß Rückströmungen des zerstäubten Behandlungsmediums und die damit verbundenen Anbackungen an der Düse nicht auftreten können, wodurch die Eindüsrichtung beliebig zur Strömungsrichtung des zu behandelnden Abgas­stromes eingestellt werden kann. Außerdem ist die Zerstäu­bungsdüse in ihrem Aufbau äußerst einfach, da sie nur eine einzige Zerstäubungsöffnung aufweist, die sich unmittelbar an die Mischkammer anschließt, in welche die beiden Druckzuführungsleitungen einmünden.

[0008] Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Mischkammer ein Volumen auf weist, das für eine Zerstäubung von wenigen Sekunden, maximal 30 Sekunden ausreicht, dann ist sicherge­stellt, daß ein Regelvorgang, der schnelle Änderungen des Mischungsverhältnisses oder ein rasches Abschalten der Düse erfordert, ohne weiteres durchgeführt werden kann, weil nur eine geringe Menge mit einem jeweils eingestellten Mi­schungsverhältnis in der Mischkammer vorhanden ist.

[0009] Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel einer Zerstäu­bungsdüse im Längsschnitt zeigt.

[0010] Die Zerstäubungsdüse gemäß der einzigen Figur weist einen Düsenkörper 1 auf, der einerseits Druckzuführungsleitungen 2 und 3 und andererseits eine Mischkammer 4 umfaßt. Die Druckzuführungsleitungen 2 und 3 münden in die Mischkammer 4 und sind an ihren anderen Enden einerseits mit einer Zuführungsleitung 5 für das Behandlungsmedium und anderer­seits mit einer Zuführungsleitung 6 für das Trägermedium verbunden. Unmittelbar im Anschluß an die Mischkammer 4, in der das Trägermedium und das Behandlungsmedium miteinander vermischt werden, schließt sich ein auf den Düsenkörper 1 aufschraubbarer Düsenkopf 8 an, der eine einzige Zerstäu­bungsbohrung 9 aufweist, aus der das Gemisch aus Trägerme­dium und Behandlungsmedium austritt und aufgrund des herrschenden Druckunterschiedes innerhalb und außerhalb der Zerstäubungsdüse fein zerstäubt wird. Die Mischkammer 4 weist nur ein geringes Volumen auf, so daß bei einer Änderung des Mischungsverhältnisses von Behandlungsmedium und Trägermedium ein nur geringer Nachlauf an bereits gemischten Substanzen eintritt, d. h. die Änderung kann sehr schnell umgesetzt werden, wenn die Mischkammer 4 ein geringes Volumen aufweist.

Ansprüche

1. Verfahren zum Einbringen und Dosieren eines flüssigen Behandlungsmediums in den Abgasstrom bei Verbrennungs­prozessen, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Be­handlungsmedium und ein flüssiges Trägermedium in belie­bigen Mengenverhältnis zueinander unter Druck in eine Mischkammer eingeführt, dort gemischt und aus einer gemeinsamen Zerstäubungsöffnung ausschließlich aufgrund der Druckdifferenzen zwischen Mischkammer und äußeren Umgebung der Zerstäubungsöffnung zerstäubt werden.

2. Zerstäubungsdüse für Feuerungsanlagen für das Einbringen eines flüssigen Behandlungsmediums in den Abgasstrom bei Verbrennungsprozessen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsdüse als Einstoffdüse (1) ausgebildet ist, die sowohl eine Druckzuführungsleitung (2) für das flüssige Behandlungsmedium als auch eine Druck­zuführungsleitung (3) für ein flüssiges Trägermedium sowie eine Mischkammer (4) aufweist, an die sich unmittelbar eine einzige Zerstäubungsöffnung (9) an­schließt.

3. Zerstäubungsdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (4) ein Volumen aufweist, das für eine Zerstäubung von wenigen Sekunden, maximal 30 Sekun­den ausreicht.

Zeichnung