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Verbrennungseinrichtung für flüssige oder gasförmige Brennstoffe Die
Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungseinrichtung für flüssige oder gasförmige
Brennstoffe mit einer Hauptverbrennungskammer, deren Breennstoffzuführungsstutzen
in eine in die Hauptverbrennungskammer mündende Hilfsverbrennungskammer hineinragt.
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Erfindungsgemäß besteht derBrennstoffzuführungsstutzen aus einer sich
verengenden und wieder erweiternden, Düse, durch die die Primärluft und der Hauptteil
des Brennstoffes eingeführt wird und deren Innenraum durch in der Nähe der Düseneinschnürung
angeordnete Öffnungen mit der Hilfsverbrennungskammer in Verbindung steht. Die Düse
ist allseitig von der Hilfsverbrennungskammer umgeben. Die Hilfsverbrennungskammer
kann aus mehreren um die Düse angeordneten, voneinander getrennten Einzelkammern
bestehen. Die Wandungen der Hilfsverbrennungskammer im -Mündungsteil sind so gerichtet,
daß der aus ihr austretende Gasstrahl den aus der Düse austretenden Gasstrahl kreuzt
und sich mit diesem vermischt. Die Hauptverbrennungskammer ist in bekannter Weise
mit vorzugsweise tangential einmündenden Einlaßöffnungen für die Sekundärluft versehen.
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Weitere- Vorzüge und Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden
Beschreibung und den Zeichnun-en in zwei beispielsweisen Ausführungsformen an --einem
Rohrkessel dargestellt. Es zeigt Fig. 1 die Ansicht eines axialen Schnittes
einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine Schnittansicht der Verbrennungskammern
nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und Fig. 3 eine zweite Ausführun
sform der Verbrenb 9
nungskaminer in perspektivischer Ansicht.
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Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Dampfkessel besteht aus
einem zylindrischen Mantel 1 mit einem löbbaren Deckel 2 und einer Bodenplatte
3 sowie einem Bodenstück 4. Im Innern des Mantels 1 befindet sich
ein zylindrischer Mantel 5, dessen unterer Teil auf der Bodenplatte
3 bef estigt und dessen oberer Teil von einer zweiten, durch einen Boden
7 verdoppelten Platte 6 verschlossen ist. Der ringförinige Kanal
3
zwischen den Mänteln 1 und 5 ist mit -einer Öffnung
9
für die Zuführung der Verbrennungsluft versehen und führt in eine Kammer
10 im oberen Teil des Kess-,Is.
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In den Platten 3 und 6 sind di-- Enden der Wasserrohre
11 eingc#,valzt, die so angeordnet sind, daß sie in der Mitte einen Raum
12 frei lassen und durch Kanäle 13 und 14 verbunden sind, die zwischen der
Platte 3 und dem Bodenstück 4 und der Platte 6 und d,#-m Bodenstück
7 entsprechend angeordnet sind. Diese Rohre sind mit einer Wasserzuführungsleitung
15 sowie einer Leitung 16 zur Dampfaufnahme und einem ;7wi,-,cheiisammler
17 verbunden und begrenzen mit ihren Ansätzen einen spiralförmigen Raum
19,
der den Zentralraum 12 mit einem Rauchabzugskanal 20 verbindet.
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Die erfindungsgemäß aus einem zylindrischen feuerbeständigen Stahlblechrohr
21, das mit einem Mantel 22 umgeben ist, bestehend,- Hauptverbrennungskammer
23 der Verbren-nungseinrichtung ist im oberen Teil des Zentralraumes 12 angeordnet
und an dem Boden 7 befestigt. Die Kammer 10 ist im oberen Teil des
Kessels mit dem oberen Teil der Hauptv-crbrennungskammer durch Luftzutrittsöffnungen
25
und mit dem unteren Teil der Hauptv,-rI)rcnnungskammer üb#er den vom Rohr
21 sowie dem Mantel 22 gebildeten Kanal durch Luftzutrittsöffnungen 24 verbunden.
über der zylindrischen Hauptverbrennungskammer 23 ist eine ringförmige Hilfsveerbrennungskarnmer
26 angeordnet, in deren Innerem sich der Brennstoffzuführungsstutzen in Form
einer sich verengenden und wieder -,erweiternden Düse 27 aus Stahl oder Nickel
befindet. In der -,Mitte der Düse 27 ist die Haupteinspritzdüse
28, die die Hauptv,-rI)renliungskammer mit zerstäubtem Brennstoff versorgt,
und um diese ist eine Reihe von Schaufeln 29 für eine wirbelnde -Umwälzung
der an der Düse vorbeistreichenden Luft angeordnet. Die Hilfsverbrennungskammzr
-26 ist an ihrer Außen- und Innenwand mit Luftzutrittsöffnungen
30, 31 sowie mit mehreren Einspritzdüsen 32 und einer Zündkerze
33 versehen.
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Die erforderliche Luft für die Hauptverbr.-nnungskammer gelangt in
den Kessel durch die Öffnung 9
und zirkuliert um den Kessel
in dein ringförmig2n Kanal 8, indem sie die an die Wandungen verlorene Wärme
rückgewinnt, und kommt so wieder erhitzt in die Kammer 10. Ein Teil dieser
Luft gelangt dann durch die Öffnungen 30, 31 in die Hilfsverbrennungskainmer
26, wodurch die Verbrennung des durch die Düsen 32 eingespritzten
Brennstoffes erfolgt. Die Vorverbrennting in dieser Kammer vollzi,eht sich sehr
schnell, derart, daß die Flamme für alle Funktionsvorgänge in dieser Kammer hängenbleibt.
Dies? Flamme dient zunächst als Stenerfla mine, sodann er-Ilitzt sie stark die metallische
Wandung der Zentraldüse 27 und erz-eugt schließlich Verbrennungsgase mit
sehr hoher Ternpe ratur.
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Die die Hauptverbrennungskammer 23 füllende Luft und der Brennstoff
streichen an der Zeiitraldüs,-27 vorbei. Sobald nun die Wandung der Düse auf holic
Temperatur g,2bracht ist, verdampft die intensive Strahlung teilweise den zerstäubten
l:)r#ci,#nstofi und wärmt die Luft vor. Am Ausgang der Zentraldüse mischen sich
der Brennstoff und die Luft mit (k#ii heißen Gasen, die aus der Hilfsverbrennungskamm2r
26 kommen. Der Brennstoff ist völlig verdampft, und das Brenngemisch wird
in Verbindung mit den heißen Gasen auf eine höhere Temperatur gebracht, als sie
seinem Flaminpunkt entspricht. Daher ist die Entflammungsverzögerung des Brenngemisches
vermindert und seine Vorwärmung erhöht die Geschwindigb keit der kinetischen Verbrennungsreaktion
derart, da?) die Flammenspitz-. am Eintritt in die Hauptverbrennungskammer stabilisiert
ist. Weil die Reaktionsg2schwindigkeit der '#T erbrennung eines Brenngeinisches
eine Funktion der Vorwärrnung ist, gestattet die Einrichtung gemäß der Erfindung
nach Wunsch die Vergrößerung der Verbrennungsg,-schwindigkeit allein durch Erhöhung
der Brennstoffzuführung, der in der Hilfsverbremiungskammer26 gezündet wird. Man
kann auch die Flammenspitze in der Hauptverbrennungskammer23 stabilisieren im Inter#,ss,-
eines großen Gasabzuges und infolgedessen ein" Erhöhung der Verbremitingsintensität
in der Kammer erzielen.
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Die Sekundärluft gelangt in die Hauptverbrennungskammer
23 durch die Öffnungen 24 und 25. Di2 durch die Öffnungen 24 eintretende
Luft zirkuliert züivor um die Hauptverbrennungskammer, um ihre Wandungen rückzukühlen.
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Da der von der Haupteinspritzdüse 28 versprühte Brennstoff
die Zeritraldüse27 durchstreicht, werden deren aus Nick,-l-Stahl-Blech bestehenden
Wandungen auf hohe Temperatur gebracht und dadurch die Verbrennungsreaktion der
schweren Brennstoffe begünstigt.
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Durch diese Anordnung der Verbrennungskammern kann man die Verbrennungsintensität
erhöhen und auch sehr schwere Brennstoffe verbrennen. Diese Art Verbrennungskammer
kann auf allen Gebieten angewandt werden, wo man gezwungen ist, heiße Gase zu erzeugen
und eine große Wärmeinenge in einem kleinen Volumen zu entwickeln. Sie kann vorteilhaft
zur Verbrennung von Abfallbrennstoff verwendet werden, der dazu bestimmt ist, die
Vorheizflamme der Hilfsverbrennungskammer 26 zu speisen wie ein Brennstoff
guter Qualität, oder zusammen mit gashaltigem Brennstoii. Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern es
sind andere Lösungsformen möglich, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu
verlassen. Die #'erbrennungskamine-rn könnten beispielsweise bei gleicher Form des
Axialschnittbildes statt eines runden Ouerschnitts insbesondere rechteckigen QuerschniFt
aufweisen und aus einzelnen ebenen und gebogenen Platten zusammengesetzt sein. Eine
beispielsweise Ausführungsform dieser Art ist in Fig. 3 dargestellt mit einer
Hauptverbrennungskammer 35 und üiner 1-Tilfsverbrennungskammer
36, di-, dadurch g"-bildet werden, daß (las Axialschnittbild parallel verschoben
wird.
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E" ist selbstverst-ändlich möglich, eine derartige Verl)rennung-#einrichtung
nicht nur für Warinwasser und Danipfkessel züi verwenden, sondern auch in inderen
Geräten, beispielsweise Gasturbinen usw., zur Intensivierung der Verbrennung einzusetzen.