DE1020751B

DE1020751B - Combustion device for liquid or gaseous fuels

Info

Publication number: DE1020751B
Application number: DES30947A
Authority: DE
Original assignee: THERMO MECANIQUE SOC
Current assignee: THERMO MECANIQUE SOC
Priority date: 1952-02-23
Filing date: 1952-11-03
Publication date: 1957-12-12

Description

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.Combustion device for liquid or gaseous fuels The The invention relates to a combustion device for liquid or gaseous Fuels with a main combustion chamber, its fuel supply nozzle protrudes into an auxiliary combustion chamber opening into the main combustion chamber.

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.According to the invention, the fuel supply nozzle consists of a narrowing and re-expanding, nozzle through which the primary air and the main part of the fuel is introduced and its interior through in the vicinity of the nozzle constriction arranged openings is in communication with the auxiliary combustion chamber. The nozzle is surrounded on all sides by the auxiliary combustion chamber. The auxiliary combustion chamber can consist of several separate chambers arranged around the nozzle exist. The walls of the auxiliary combustion chamber in the mouth part are directed so that the gas jet emerging from it crosses the gas jet emerging from the nozzle and mixes with this. The main combustion chamber is in a known manner provided with preferably tangentially opening inlet openings for the secondary air.

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.Further advantages and features of the invention are shown in the following description and the drawings in two exemplary embodiments on a tubular boiler. It shows Fig. 1 is a view of an axial section of a first embodiment, Fig. 2 is a sectional view of the combustion chambers according to Fig. 1 in an enlarged scale and Fig. 3 shows a second Ausführun sForm the Verbrenb voltage kaminer 9 in perspective view.

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.The steam boiler shown in Figs. 1 and 2 consists of a cylindrical shell 1 with a prettable cover 2 and a bottom plate 3 and a bottom piece 4. Inside the shell 1 is a cylindrical shell 5, the lower part of which on the bottom plate 3 bef estigt and the upper part of which is closed by a second plate 6 doubled by a base 7. The annular channel 3 between the jackets 1 and 5 is provided with an opening 9 for the supply of combustion air and leads into a chamber 10 in the upper part of the boiler, Is.

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.In the plates 3 and 6 , the ends of the water pipes 11 are rolled, which are arranged so that they leave a space 12 free in the middle and are connected by channels 13 and 14, which between the plate 3 and the Bottom piece 4 and the plate 6 and d, # - m bottom piece 7 are arranged accordingly. These pipes are connected to a water supply line 15 and a line 16 for absorbing steam and a; 7wi, -, cheiisammler 17 and delimit with their attachments a spiral space 19 which connects the central space 12 with a smoke exhaust duct 20.

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. The main combustion chamber 23 of the combustion device is arranged in the upper part of the central space 12 and fastened to the floor 7 , consisting according to the invention of a cylindrical, fire-resistant sheet steel tube 21 which is surrounded by a jacket 22. The chamber 10 is connected in the upper part of the boiler with the upper part of the main combustion chamber through air inlet openings 25 and with the lower part of the main air inlet chamber via the channel formed by the pipe 21 and the jacket 22 through air inlet openings 24. An annular auxiliary combustion chamber 26 is arranged above the cylindrical main combustion chamber 23 , inside of which there is the fuel supply connection in the form of a narrowing and again expanding nozzle 27 made of steel or nickel. In the middle of the nozzle 27 is the main injection nozzle 28, which supplies the main flow chamber with atomized fuel, and around this a series of vanes 29 are arranged for a swirling circulation of the air flowing past the nozzle. The auxiliary combustion chamber -26 is provided on its outer and inner wall with air inlet openings 30, 31 as well as with several injection nozzles 32 and a spark plug 33 .

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.The air required for the main combustion chamber enters the boiler through the opening 9 and circulates around the boiler in the ring-shaped channel 8 by recovering the heat lost on the walls, and is thus heated again into the chamber 10. A part This air then passes through the openings 30, 31 into the auxiliary combustion chamber 26, whereby the fuel injected through the nozzles 32 is burned. The pre-combustion in this chamber takes place very quickly, in such a way that the flame remains in this chamber for all functional processes. This? The flame initially serves as a star-shaped flame, then it strongly penetrates the metallic wall of the central nozzle 27 and finally produces combustion gases with a very high temperature.

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.The main combustion chamber 23 filling air and fuel emphasize on the Zeiitraldüs, -27 over. As soon as the wall of the nozzle is brought to holic temperature g, 2, the intense radiation partially evaporates the atomized l:) r # ci, # nstofi and preheats the air. At the output of the central nozzle, the fuel and the air mix with (k # ii hot gases coming from the Hilfsverbrennungskamm2r 26th, the fuel is completely vaporized, and the fuel mixture is brought into communication with the hot gases to a higher temperature than Therefore, the flame retardation of the combustion mixture is reduced and its preheating increases the speed of the kinetic combustion reaction in such a way that the flame tip. is stabilized at the entrance to the main combustion chamber. Because the reaction rate of the combustion of a fuel mixture is a function of the preheating, the device according to the invention allows the combustion rate to be increased, if desired, merely by increasing the fuel supply which is ignited in the auxiliary combustion chamber 26. One can also stabilize the flame tip in the main combustion chamber23 by means of a large gas vent and consequently achieve an increase in the combustion intensity in the chamber.

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.The secondary air enters the main combustion chamber 23 through the openings 24 and 25. Di2 air entering through the openings 24 circulates züivor around the main combustion chamber in order to recool its walls.

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.Since the fuel sprayed by the main injection nozzle 28 passes through the ceritral nozzle 27, its walls, made of nickel-steel sheet metal, are brought to a high temperature, thereby promoting the combustion reaction of the heavy fuels.

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.This arrangement of the combustion chambers can increase the combustion intensity and also burn very heavy fuels. This type of combustion chamber can be used in all areas where one is forced to generate hot gases and develop a large amount of heat in a small volume. It can advantageously be used for the combustion of waste fuel which is intended to feed the preheating flame of the auxiliary combustion chamber 26 , like a good quality fuel, or together with fuel containing gas. Of course, the invention is not limited to the embodiment described, but other forms of solution are possible without departing from the scope of the present invention. The combustion chimneys could, for example, have a rectangular cross-section instead of a round cross-section, with the same shape of the axial section, and be composed of individual flat and curved plates. An exemplary embodiment of this type is shown in FIG. 3 with a main combustion chamber 35 and a 1 secondary combustion chamber 36, which are formed by shifting the axial section image in parallel.

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.E "is of course possible, such a separation device Not only to be used for Warin water and Danipf kettles, but also in theirs Devices, such as gas turbines, etc., to use to intensify the combustion.

Claims

PATENT CLAIMS-. 1. Combustion device for liquid or Clasförinige fuels with a main combustion canister, the fuel supply ducts into an auxiliary combustion chamber opening into the main combustion chamber, characterized in that the Breiliistoff7tiführungsstutz, -ii consists of a narrowing and again widening nozzle (27) which the primary air and the main part of the fuel is introduced, and the interior of which is in communication with the auxiliary expansion chamber (126) through openings (31) arranged in the vicinity of the nozzle constriction.

2. Combustion device according to claim 1, characterized in that the nozzle (27) is surrounded on all sides by the auxiliary combustion chamber (26) . 3. Combustion device according to claim 1 or 2, characterized in that the auxiliary combustion chamber (26) consists of several separate individual chambers arranged around the nozzle (27 '). 4. Verbreimungseinrichtung according to one of claims 1 to 3, characterized in that the walls of the auxiliary combustion chamber (26) in the '- \, lüinungteile are directed so that the gas jet emerging from it crosses the gas jet emerging from the nozzle and merges with it . 5. Combustion device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the main combustion chamber (23) is provided in a known manner with preferably tangentially opening inlet openings (24, 25) for the secondary air. Documents considered: German Patent No. 433,365; USA.-t Patentschrif No. 1,942,687. French Patent No. 870016; Journal: Announcements of the Association of Large Boiler Owners, 1951, p. 44.