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Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von flüssigen Brennstoffen.
Die Erfindung bezieht sich auf die Heizung mittels flüssiger Brennstoffe und bezweckt im besonderen, die russfreie Verbrennung von Öl in verhältnismässig kleinen Mengen, z. B. für Heizkessel in Zentralheizungsanlagen, in einfacher Weise zu ermöglichen. Die Verbrennung von Öl in diesen Kesseln erfolgte bisher gewöhnlich durch Zerstäubung des Brennstoffes unter Verwendung künstlichen Zuges, was eine ziemlich komplizierte und kostspielige Anlage bedingt, die durch die verschiedenen Reguliervorrichtungen noch verwickelter wird. Das einfache Verfahren, das Öl auf eine kleine Oberfläche auszubreiten oder tröpfeln zu lassen, während Verbrennungsluft über die Oberfläche des Öles geleitet wird, hat den Nachteil, dass keine russfreie Verbrennung erzielt wird, es sei denn, dass die Luft stark vorerhitzt wird.
Durch diese Vorerhitzung-falls sie mittels Lufterhitzer erfolgt-wird die Anlage wiederum kostspielig und umständlich ; ist dagegen die Lufttemperatur nicht hoch genug, so tritt sofort Russbildung auf. Eine hohe Temperatur ist somit wesentliches Erfordernis, wenn die Verbrennung russfrei sein soll.
Ein anderer Faktor, der Sauerstoffgehalt der Luft, hat sich jedoch als weit weniger wichtig erwiesen und gemäss der Erfindung ist nun dieser Umstand dazu benutzt worden, die Erhitzung der Luft einfach dadurch herbeizuführen, dass sie mit einem Teil der sehr heissen Verbrennungsgase gemischt wird. Es hat sich gezeigt, dass der verhältnismässig niedrige Sauerstoffgehalt der so erhaltenen Mischung ohne Bedenken ist, und dass die Zersetzung und teilweise Verbrennung des Öls ohne Russbildung erfolgt, wogegen erwünschtenfalls der zur vollständigen Verbrennung erforderliche Sauerstoff aus einer sekundären Luftzufuhr bezogen werden kann.
Für viele Öle ist es von Wichtigkeit, dass die erforderliche hohe Temperatur des Öles nur in Gegenwart von Sauerstoff erreicht wird, um Krackung des Öls zu verhüten. In diesem Fall soll die
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diese Fläche z. B. mittels der für die Verbrennung zugeführten Luft gekühlt werden müssen. Unter andern Umständen kann es jedoch von Vorteil sein, die Temperatur der Fläche, worauf das Öl ausgebreitet wird, möglichst zu erhöhen.
Die Rückleitung eines Teiles der mit dem eintretenden Luftstrom zu mischenden Verbrennungsgase könnte nicht oder nur mit grossen Schwierigkeiten mittels eines Ventilators oder einer ähnlichen mechanischen Vorrichtung zustande gebracht werden, wegen der herrschenden hohen Temperatur. Es kann aber eine durch die Verbrennungsluft verursachte Injektionswirkung benutzt werden ; eine sehr einfache Methode der Rückleitung der Verbrennungsgase ist jedoch, die Strömungsrichtung der Gase in einem überall praktisch unter gleichem Druck stehenden Raum umzukehren und so die kinetische Energie der Gase auszunutzen.
Weitere Einzelheiten über das Verfahren gemäss der Erfindung und die verschiedenen Vorrichtungen zu dessen Ausführung sind der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, wobei die Fig. 1, 2 und 3 im Querschnitt schematisch Vorrichtungen darstellen, in welchen das Prinzip, auf welchem die Erfindung beruht, in verschiedener Weise durchgeführt ist.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 enthält einen Verbrennungsraum 1, in den durch das Rohr 2, das mit einem Regulierhahn versehen ist, das Öl aus einem Behälter 3 geleitet wird, wobei es tropfenweise hinunterfällt und so mit dem aus der Düse 7 austretenden Gemisch von Luft und Verbrennungsgasen in Berührung kommt.
Die Luft wird mittels eines Ventilators 15 durch ein Rohr 4 zugeführt ; bei 5 bildet das Rohr einen Injektor, dessen Saugrohr 6 mit dem Verbrennungsraum an der dem Oleinlass
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gegenüberliegenden Seite verbunden ist.-In dieser Weise werden Verbrennungsgase von dem Verbrennungsraum hereingezogen und mit der Luft im Injektor 5 und der Düse 7, die beispielsweise eine Mischvorrichtung mit schraubenförmigen Blättern enthält, gemischt.
Sekundäre Luft kann aus dem Ventilator durch das Rohr 8 und die Öffnungen 9 in den Verbrennungsraum geleitet werden, um die
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Regulierklappen 11, 12 und 13 vorgesehen werden, die je nach der Belastung einzustellen sind.
Die Vorrichtung nach Fig. 2 weicht von der in Fig. 1 dargestellten darin ab, dass die Rückleitung
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In dieser Vorrichtung hat der Verbrennungsraum 1 eine annähernd zylindrische Form und ist an der Peripherie mit einem tangential gerichteten Lufteinlass 4 und in der Mitte mit einem Auslass 10 versehen. Infolge dieser Form nehmen die durch den Raum strömenden Gase eine nach innen gerichtete Spiralbewegung an, wie für die Verbrennungsgase mit einer gestrichelten Linie mit Pfeilspitze angegeben ist (Fig. 2). Das Öl wird aus einem Behälter 3 durch ein Rohr 2 zugeleitet und auf die Platte 14 aus-
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Strom der eintretenden Luft her, mit der sie sich teilweise mischen. Die mit Verbrennungsgasen gemischte Heissluft führt, indem sie über die Platte 14 streicht, eine russfreie Verbrennung des darauf ausgebreiteten Öles herbei.
Dieses Öl wird, um dessen Krackung in flüssigem Zustande, wie auch Koksbildung zu vermeiden, gekühlt durch die eintretende Luft, die unter die Platte 14 hindurch geführt wird.
In der Vorrichtung nach Fig. 3 hat die Verbrennungskammer 1 eine längliche Form. Das Öl wird an einem Ende zugeführt und auf die Platte 14 ausgebreitet, wobei am andern Ende die Luft bei 4 eintritt und durch eine Regulierklappe 11 an der unteren Wand der Kammer entlang zur Stelle geleitet wird, wo das Öl eintritt. Die an dieser Stelle entstehenden Verbrennungsgase streichen am oberen Teile der Kammer entlang im Gegenstrom zu der eintretenden Luft, wobei eine Wirbelbewegung zwischen den beiden Strömen erzeugt wird, wie in der Zeichnung annäherungsweise angegeben ist, was zur Folge hat, dass ein Teil der Verbrennungsgase mit der eintretenden Luft gemischt und zum Oleinlass zurückgeführt wird.
Man erzielt insbesondere mit der Vorrichtung nach Fig. 2 auf einfache Weise eine russfreie Verbrennung von verschiedenen Ölen und bei stark schwankenden Zufuhrmengen. Durch Regulierung der Ölzufuhr und Einstellung von Klappe 11 im Lufteinlass ist die Belastung innerhalb weiter Grenzen regulierbar. Der natürliche Schornsteinzug erweist sich für richtiges Funktionieren meistens als ausreichend, wobei das Öl durch Schwerkraft zugeführt wird.
Man kann die beschriebenen Vorrichtungen, welche, ohne dass sie aus dem Rahmen der Erfindung fallen, in mannigfache Weise abgeändert werden können, vor dem Raum, in welchem die Hitze gebraucht wird, aufstellen, so dass die aus der Öffnung 10 austretenden Flammen beispielsweise in den Heizraum eines Zentralheizungskessels geführt werden. Der Verbrennungsraum 1 kann jedoch auch so konstruiert sein, dass er selbst den Raum bildet, wo die erzeugte Hitze aufgenommen wird, z. B. indem die Wände desselben mit Wasserröhren oder sonstigen wärmeabführenden Elementen bekleidet bzw. aus solchen zusammengesetzt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbrennung von flüssigen Brennstoffen in nichtzerstäubter, nur grob verteilter Form, gemäss welchem der Brennstoff mit einem sauerstoffhaltigen Gas hoher Temperatur in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der noch sehr heissen Verbrennungsgase mit der einströmenden Luft gemischt und nach der Stelle, wo die Verbrennung beginnt, zurückgeführt wird.