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Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Feuerung bei Kesseln-und
Industrieöfen.
Es ist bekannt, dass eine Mischung von gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen mit der Verbrennungsluft in den unter Druck arbeitenden Verbrennungsvorrichtungen wirksamer und intensiver erfolgt als in den unter Zug arbeitenden, so dass die Verbrennung unter Druck im allgemeinen einen besseren Wirkungsgrad, als. die Verbrennung unter Zug aufweist. Es wurde angestrebt, diese vorteilhafte Wirkung auch bei Kessel-und Industriefeuerungen zur Erzielung eines besseren Wirkungsgrades auszunutzen und es wurden hiefür besondere Vorrichtungen gebaut, die aber keine Verbreitung finden konnten, insbesondere weil die bestehenden Anlagen auf solche nicht umgebaut werden konnten.
Es ist ferner bekannt, dass bei den unter Zug arbeitenden Feuerungen bereits automatische Regelvorrichtungen zur
Regelung der Luftzuführung je nach der Belastung (siehe z. B. engl. Patentschrift Nr. 229693) gebaut worden sind, beiwelchenderDruckder Rauchgase an der höchsten Stelle des Rauchgaskanals mittels eines Druckreglers, der auf die Luftklappe einwirkt, automatisch unter dem atmosphärischen Druck gehalten und somit die Luftzuführung je nach der Änderung des abziehenden Rauchgasvolumens geregelt wird.
Der Zewck des vorliegenden Verfahrens ist nun einerseits die vorteilhafte Wirkung der Druckfeuerung bei jeder bereits bestehenden oder zu errichtenden Kessel-und Feuerungsanlage einzuführen, anderseits die automatische Regelung der Luftzuführung je nach der Belastung auch bei den unter Druck arbeitenden Feuerungen in einer besonders vorteilhaften Weise zu sichern und dadurch der Feuerung eine grosse Anpassungsfähigkeit zu verleihen und den Anforderungen der verschiedenen Industrien bezüglich Verbrennungstemperatur und Zusammensetzung der Rauchgase zu entsprechen, wobei gleichzeitig die Anwendung von künstlichem oder natürlichem Zug überflüssig wird.
Die Erfindung bezieht sich auf solche Kessel-und Industriefeuerungen, bei welchen sowohl die Luft als auch der flüssige oder gasförmige Brennstoff unter einem solchen Druck in den Feuerraum eingeführt wird, dass die entstehenden Rauchgase mit einem geringen Überdruck den Heizraum verlassen, und erfindungsgemäss wird bei einer bestimmten Schieberöffnung dieser Überdruck der abziehenden Rauchgase, also das Volumen derselben, konstant gehalten. Die Konstanz des Überdruckes der abziehenden Rauchgase kann gemäss der Erfindung in der Weise erreicht werden, dass die Menge der einzuführenden Verbrennungsluft je nach der frei regulierbaren Menge des eingeführten Brennstoffes durch den Druck der Rauchgase am Rauchgasschieber reguliert wird.
Das Verfahren wird beispielsweise wie folgt ausgeführt : Der Ausströmungsquerschnitt des Schiebers im Rauchgaskanal wird der jeweiligen Belastung des Kessels oder des Ofens entsprechend eingestellt und gleichzeitig der automatische Druckregler auf einen bestimmten geringen konstanten Überdruck von einigen Millimetern Wassersäule am Schieber eingestellt. Nun wird mittels eines Ventilators die Verbrennungsluft und durch Öffnen eines Brennstoffventils oder Schiebers der ausserhalb der Feuerung erzeugte und komprimierteBrennstoff eingeblasen, wobei derDruck-des zugeführtenBrennstoffes höher gehalten werden muss als der der Verbrennungsluft.
Der automatische Druckregler wirkt auf die Klappe des Luftventilators ein und lässt je nach der Menge des eingeführten Brennstoffes nur soviel Luft in den Heizraum einströmen, dass der bestimmte konstante Überdruck am Rauchgasschieber erhalten bleibt.
Durch einen automatischen Kohlensäureprüfer wird der Kohlensäuregehalt der Rauchgase, d. i. die Güte der Verbrennung ständig kontrolliert. Ergibt sich etwa, dass der Kohlensäuregehalt zu klein, d. h. der Luftüberschuss zu gross ist, so wird das Brennstoffventil von Hand aus durch einen Hebel od. dgl.
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mehr geöffnet, wodurch mehr Brennstoff in den Heizraum gelangt und somit der Überdruck am Schieber sich vergrössert. Der automatische Druckregler hält aber den Überdruck am Rauchgasschieber konstant ; infolge dieser Druckvergrösserung wirkt er nun auf den Ventilator zurück und drosselt die Klappe des Ventilators, wodurch die Menge der eingeführten Luft sich verringert.
Durch die freie Einstellung des
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einfach und bequem erreichen, bei dem der jeweiligen Belastung entsprechend für die vollkommene Verbrennung des angewendeten Brennstoffes charakteristischer grösster Kohlensäuregehalt erzielt wird.
Sollte nun eine Belastungsänderung eintreten, so wird der Rauchgasschieber mehr oder weniger geöffnet und der Betrieb in der oben geschilderten Weise der jeweiligen Belastung angepasst.
Der grosse Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass bei einer bestimmten Rauchgasschieber- öffnung zur Einstellung und Regelung der Verbrennung nur eine Komponente, nämlich die Brennstoffmenge frei zu regeln ist,'wobei sich die entsprechende Luftmenge automatisch einstellt, während bei den bisherigen Verfahren drei Komponenten, nämlich Luft, Brennstoffmenge und das abziehende Rauchgasvolumen voneinander unabhängig geregelt werden mussten.
In der chemischen und metallurgischen Industrie ist es besonders wichtig, die Feuerung ganz präzis und schnell regulieren und einstellen zu können. Hier handelt es sich oft nicht darum, die wirtschaftlichste Verbrennung bei geringstem Luftüberschuss zu erreichen, sondern unter andern darum, bestimmte niedrige oder hohe Flammentemperaturen eintzuhalten (z. B. bei der Destillatin des Roh- öles, in der keramischen Industrie), bestimmte Wärmemengen pro Flächen- und Zeiteinheit bei einer vorgeschriebenen Temperatur abzugeben, d. - i. gleiche Heizgeschwindigkeit einzuhalten (z. B. in der Zucker-und Bierindustrie), eine oxydierende bzw. reduzierende Flamme zu erzeugen (z. B. in der Metallurgie).'
Für alle Anforderungen der genannten Industrien ist das Verfahren geeignet.
Werden etwa ganz bestimmte niedrige Flammentemperaturen gefordert, so wird das Brennstoffventil entsprechend gedrosselt, wodurch sich der für niedrige Temperaturen erforderliche Luftüberschuss automatisch einstellt. Wird dagegen eine reduzierende Flamme, d. h. eine unvollkommene Verbrennung benötigt, so muss das Brennstoffventil mehr geöffnet werden, wodurch die Drosselung der Luftzuführung automatisch vor sich geht. Müssen bestimmte Heizgeschwindigkeiten eingehalten werden, so lässt sich das ohne weiteres erreichen, da das Volumen der abziehenden Rauchgase gemäss dem Verfahren bei einer bestimmten Scl1ieberöffnung ohnehin konstant gehalten wird und die Temperaturregulierung leicht vor sich gehen kann.
Die für die verschiedenen Betriebe und Einrichtungen erforderlichen Rauchgasschieber-und die entsprechenden Brennstoffventilöffniingen können tabellarisch zusammengestellt werden, wobei berücksichtigt werden muss, welche Flammentemperaturen und Gaszusammensetzungen in Rücksicht auf die besondere Art der Feuerung einzuhalten sind. An Hand dieser Tabellen, die für jede Feuerung besonders aufgestelltwerden müssen, können sowohl die Kesselanlagen als auch die Industriefeuerungen aller Art bedient und reguliert werden. Die Einstellung und Regulierung erfolgt nicht stossweise, wie bei den bisherigen Feuerungsanlagen, wo die Luft-und Brennstoffzuführung voneinander unabhängig geregelt werden, sondern ganz kontinuierlich, wodurch Gleichmässigkeit des Betriebes gewährleistet ist.
Als weitere Vorteile des Verfahrens sind die folgenden zu erwähnen : Bei den unter Zug arbeitenden Feuerungen nimmt der Strömungsquerschnitt der Gase infolge der durch die Temperaturabnahme erfolgten Gaskontraktion ab ; der zur Verfügung stehende Querschnitt wird daher durch die strömenden Gase nicht ausgefüllt, es ist eine stagnierende Gasmenge vorhanden, so dass die gesamte Heizfläche nicht voll ausgenutzt wird. Bei dem vorliegenden Verfahren dagegen werden die Rauchgase durch den Heizraum durchgepresst und da die Strömung nur durch Überwindung des Widerstandes erfolgen kann, wird der ganze zur Verfügung stehende Querschnitt des Heizraumes und somit die gesamte Heizfläche trotz der Volumkontraktion ausgenützt.
Die Exhaustoren der mit künstlichem Zug arbeitenden Feuerungen saugen die warmen Rauchgase ab ; da sie grosse Gasvolumina abzusaugen haben, sind ihre Dimensionen und Kraftbedarf gross.
Demgegenüber liefern die bei dem vorliegenden Verfahren angewendeten Niederdruck-Luftventilatoren kalte oder vorgewärmte Luft, haben also gegenüber den Rauchgasexhaustoren wesentlich kleinere Volumina zu liefern, ihre Ausbildung ist daher einfacher, Dimensionen und Kraftbedarf'sind geringer.
Schliesslich ist noch zu erwähnen, dass bei dem vorliegenden Verfahren die nachteilige Einwirkung des sogenannten falschen Zuges verhindert wird und Schornsteinbauten entfallen.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des vorliegenden Verfahrens dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform bei einem Babeoek-Wileox-Kessel mit Gasfeuerung und Fig. 2 eine ähnliche Ausführung bei einem Industrieofen mit Ölfeuerung. Der Feuerraum 2 (Fig. 1) eines gewöhnlichen Babcock-Wilcox-Kessels j ! ist durch die Vorderwand 3 abgeschlossen. In diesen Raum münden eine mit Gasschieber 4 versehene Generatorgasleitung 5 und eine Luftleitung 6. Die Luft wird in den Feuerraum mittels eines Niederdruckventilators 7 über eine Klappe 8 eingeblasen. Diese Klappe wird durch einen gewöhnlichen automatischen Druckregler 9 betätigt, dessen Glocke 10 mittels Leitung 11 durch den jeweiligen Druck der Rauchgase am Schieber 12 beeinflusst wird.
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Eine ähnliche Anordnung zeigt auch Fig. 2 mit dem Unterschiede, dass die Feuerung hiebei an einem gewöhnlichen Industrieofen 13 angeordnet und der verwendete Brennstoff ein 01 ist, das durch eine Ölleitung 14 in die Luftleitung 6 und von hier aus über einem Zerstäuber 15 mit der Verbrennungsluft zusammen in den Heizraum 16 eingeführt wird.
Diese Anordnung lässt sich ganz einfach und bequem an jede Feuerung ohne erhebliche Kosten und Umbauten anbringen, wie dies auch aus den Figuren ersichtlich ist, wobei nur dafür zu sorgen ist, dass die Türen und andere Öffnungen dicht schliessen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Feuerung bei mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff geheizten Kesseln und Industrieöfen, bei denen Vergasungsluft und Brennstoff unter einem solchen Druck in den Feuerraum eingeführt werden, dass die Rauchgase mit einem geringen Überdruck den Heizraum verlassen, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem bestimmten Ausströmungsquerschnitt der Überdruck der abziehenden Rauchgase, also deren Volumen, konstant gehalten wird.