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Verfahren zur Verfeuerung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe und Kesselfeuerung zur Durchführung des Verfahrens
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Flammeund 7 Einzelheiten, Fig. 8 einen Längsschnitt durch den Heizkessel gemäss dem dritten Ausfühlungsbeispiel, die Fig. 9 und 11 je einen Vertikalschnitt durch zwei zum Heizkessel gemäss dem dritten Ausführungsbeispiel gehörige Detail-Varianten und Fig. 10 eine Vorderansicht zu Fig. 9.
Bei dem Heizungskessel gemäss dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 - 3 ist mit G das Gehäuse bezeichnet, das den Wassermantel W umschliesst. 1 bezeichnet den Feuerungsraum, der von der Feuerbüchse 2 ummantelt ist. Die Feuerbüchse 2 ist beim dargestellten Beispiel als Hohlzylinder ausgebildet und hinten durch einen bombierten Boden vollständig abgeschlossen und vorne durch die Türe 3 verschliessbar. Die Feuerungstüre 3 besitzt in ihrem unteren Teil u. zw. unterhalb der Längsachse des Feuerungsraumes 1 eine zur Aufnahme des Brennerrohres eines-weil bekannt-nicht näher dargestellten Ölbrenners dienende Öffnung 4.
Die Feuerbüchse 2 ruht auf dem V-förmigen Querschnitt aufweisenden Sockel 5, der sich frei beweglich auf der Unterlage 6 abstützt, so dass er durch Wärmeeinwirkung bedingte Ausdehnungen der Feuerbilchse 2 mitmachen kann und schädliche Spannungen vermieden werden. Das von dem Rücklaufstutzen 7 (Fig.
2) durch den als Rileklaufkanal ausgebildeten Sockel 5 strömende Rücklaufwasser tritt durch die an den beidenLängsseiten desSockels5 vorgesehenenAustrittsöffnungen8 in den unteren Teil des Wassermantels W ein und bewirkt in demselben eine intensive Durchwirbelung des Wassers, so dass die in der Feuerbüchse erzeugte Wärme von deren Wandung ununterbrochen an das im Wassermantel W befindliche Wasser abgegeben wird und die Feuerbüchse 2 trotz höchster Beaufschlagung durch die Heizgase keinen Schaden nimmt.
Die Feuerbüchse 2 ist an ihrem oberen Ende mit einem kammerartigen Aufsatz 9 versehen, an den die vorderen Enden der den Wassermantel W durchziehenden Rauchrohre 10 angeschlossen sind, deren andere Enden in den Economiser 11 (Fig. 2) einmünden, von dem das vorgewärmte Wasser entwederdurch den Anschlussstutzen 7 oder den Anschlussstutzen 12 dem Wassermantel W zugeführt wird.
Die Rauchrohre 10 sind durch die Düsen 13 (Fig. 3) an den kammerartigen Aufsatz 9 angeschlossen.
Wie aus Fig. 3 der Zeichnung ersichtlich, sind die Eintrittsöffnungen der Düsen 13 erweitert, so dass der Eintritt der Rauchgase mit geringstem Widerstand erfolgen kann. Durch die beschriebene Anordnung der Düsen 13 wird noch der weitere Vorteil erreicht, dass bei einer eventuell notwendig werdenden Auswechselung eines Rauchrohres 10 die Trennung und nachherige Wiedervereinigung an der Schweissstelle erfolgen kann, ohne dass die benachbarte Wandung des Aufsatzes beschädigt werden muss.
Die Rauchröhren 10 sind beim gezeichneten Beispiel in bekannterweise mit eingelegten Spiralen 14 (Fig. 2) ausgerüstet, um eine bessere Durchwirbelung und Vergrösserung der Rohrheizfläche zu erzielen. Es ist auch eine Ausführung der Rauchrohre denkbar, gemäss welcher diese rillenförmig ausgebildet sind.
Bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit dem dargestellten Heizkessel, wird die Flamme vom Brenner, wie aus Fig. 2 der Zeichnung ersichtlich, unterhalb der Längsachse des Feuerungsraumes in den Feuerungsraum 1 eingeblasen. Indem die Feuerbüchse 2 hinten vollständig geschlossen ist, wird 1m Feuerungsraum 1 durch die unter dem Einfluss eines nicht gezeichneten Gebläses stehende Flamme ein Überdruck in bezug auf die Atmosphäre erzeugt, der eine Umlenkung der Heizgase am hinteren Ende der Feuerbüchse 2 bewirkt und indem dieselben nur durch die sich auf der Brennerseite befindlichen verhältnismässig engen Querschnitt aufweisenden Einströmöffnungen der Rauchrohre 10 entweichen können, werden sie im Gegenstrom zur einströmenden Flamme zurückgeführt, wobei sich gezeigt hat, dass die Rückführung wie in Fig.
2 mit Pfeilen angedeutet, in Richtung des Flammkerns erfolgt, was zur Folge hat, dass die noch nicht verbrannten Gasteilchen erneut an die Flamme herangeführt werden, so dass praktisch eine restlose Verbrennung erzielt wird. Umfangreiche Versuche haben ergeben, dass die umgelenkten, im Gegenstrom zurückfliessenden Heizgase auf ihrem Weg die Flammenachse kreuzen, so dass im Feuerungraum ein kugelähnliche Abstrahlungs-Medium erzeugt und dadurch eine maximale und gleichmässige Be- aufschlagung der Feuerbüchse erzielt wird.
Durch Anwendung des beschriebenen Verfahrens können mit einem Zweizug-Heizkessel vorteilhaftere Wirkungen erzielt werden, wie bisher mit einem Dreizug-Kessel, dabei aber mit dem Unterschied, dass der erfindungsgemässe Kessel konstruktiv viel einfacher und von gedrängte Bauart gehalten werden kann.
Indem die Feuerbüchse auf einem frei auf einer Unterlage ruhenden Sockel 5 angeordnet ist, kann dieselbe durch Wärmeeinwirkung entstehende Ausdehnungen mitmachen, ohne dass schädliche Spannungen entstehen. Weil der Sockel 5 als Kanal für das Rücklaufwasser ausgebildet und an heiden. Längsseiten mit Austrittsöffhungen versehen ist, wird durch das austretende Rücklaufwasser eine intensive Wirbelbildung im Wasserbehälter W erzielt, wodurch eine gute Wärmeabfuhr erreicht wird.
Weil die an den Rauchrohren 10 vorgesehenen Düsen 13 an der Einströmseite erweitert sind, wird ein ungehinderter Abzug der Rauchgase gewährleistet. Die beschriebenen Düsen erlauben gleichzeitig eine verhältnismässig leicht lösbare Verbindung der Rauchrohre, falls diese ausgewechselt werden müssen.
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Der beschriebene Heizkessel benötigt keine Umkehrkammern für die Heizgase, wodurch wiederum ein erheblicher Widerstand in Wegfall kommt, Sauggebläse entbehrlich, werden und Konstruktion sowie Installation wesentlich vereinfacht werden.
Indem der beschriebene Heizkessel lediglich eine Abgasfi1hrung ins Freie benötigt, können die KaminQuerschnitte derart klein gehalten werden, dass sie nur einen Bruchteil der sonst üblichen Kamin-Querschnitte ausmachen.
Die Praxis hat gezeigt, dass mit dem beschriebenen Heizkessel eine restlose Verbrennung selbst bei Verwendung von Schweröl ohne Schamottierung möglich ist, wobei weder Russ-noch Koks-Ansatz im Kessel feststellbar ist.
Beim Heizkessel gemäss dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 - 7 sind der Einfachheit halber die- jenigen Teile die mit dem Heizkessel gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmen, mit den nämlichen Bezugszeichen versehen. An Stelle des kammerartigen Aufsatzes 9 ist die Feuerungstüre 3nahe ihrem oberen Ende inwendig mit einem Kanal 15 versehen, durch den die der Feuerbtichse 2 entströ- menden Heizgase zu den Rauchrohren 10 geleitet werden. von wo sie zum Economiser 11 gelangen, von dem durch die Leitung 16 (Fig. 7) das vorgewärmte Wasser tangential in den Wassermantel Weingeführt wird. Dadurch wird eine besonders intensive Wirbelung des Wassers und dadurch eine sehr rasche Wärme- abfuhr von der Feuerbüchse erzielt.
Die Feuerbüchse 2 ist an ihrem hinteren Ende mit einem Fortsatz 17 (Fig. 5) versehen, der lose auf der
Tragschiene 18 aufliegt.
Die Wirkungsweise des Heizkessels gemäss dem zuletzt beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem erstbeschriebenen.
Praktische Erfahrungen mit dem Heizkessel gemäss den beschriebenen Ausführungsbeispielen haben gezeigt, dass die Belastungsmöglichkeit das Mehrfache gegenüber andern Heizkesseln beträgt.
Statt wie gezeichnet unterhalb der Längsachse der Feuerbüchse 2, könnte der Brenner auch oberhalb oder seitlich derselben angeordnet sein, in welchen Fällen die Rauchrohre unterhalb bzw. seitlich der Feu- erbüchse angeordnet würden.
Durch Einsatz eines Stabrostes in die FeuerbUchse können die beschriebenen Heizkessel auch für feste Brennstoffe verwendet werden, in welchem Falle die Kessel mit einem Gebläse zur Führung der Heizgase ausgerüstet werden.
Es hat sich gezeigt, dass bei Ölfeuerungen bei Verwendung besonders schwer verbrennbarer Heizöle eine starke Verschmutzung der Heizflächen durch Russbildung stattfindet, ferner, dass durch den im Heiz- öl enthaltenen Schwefel Korrosionsschäden entstehen können. Um diese Nachteile zu beheben hat man bereits vorgeschlagen, eine Verbesserung des Verbrennungsvorganges durch Rauchgasrückführung zu erreichen.
Dabei hat sich gezeigt, dass die feinen Aschenteilchen der Rauchgase als Additiv in den Verbrennungsgasen die Schwefelverbindungen binden und dadurch die Korrosion vermindern.
Die Rauchgasrückführung wurde bisher in der Weise bewirkt, dass man einen Teil der heissen Rauchgase am hinteren Kesselende abzapfte und um den Feuerungsraum herum zur Brennerdüse leitete. Als Nachteil hat sich dabei erwiesen, dass besondere Rückleitungsorgane notwendig waren, die infolge der Hitzeeinwirkung einem grossen Verschleiss unterworfen waren.
Es hat sich nun gezeigt, dass in Verbindung mit dem erfindungsgemässen Verfahren die Ratlchgasrück- führung auf denkbar einfache Weise erfolgen kann, wie aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungbeispielen hervorgeht.
Beim Heizkessel gemäss dem Ausfuhrungsbeispiel nach den Fig. 8,9 und 10, bei dem der Einfachheit halber die miteinander übereinstimmenden Teile mit den nämlichen Bezugszeichen versehen sind, wie beim erstbeschriebenen Ausführungsbeispiel, wird das Brennerrohr 19 durch die in der Feuerungstüre 3 vorgesehene Öffnung 4 eingeführt. Die FeuerungstUre 3 ist zweckmässigerweise mit einer Auskleidung aus feuerfestem Material, z. B. Schamotte versehen. Die Öffnung 4 besitzt auf der Seite des Feuerungsraumes 1 eine trichterförmige Erweiterung 20 innerhalb welcher vor dem Brennerrohr 19 der aus z. B. feuerfestem Material bestehende Trichter 21 angeordnet ist.
Der Trichter 21 ist von solchem Durchmesser gewählt, dass zwischen ihm und der trichterförmigen Ausnehmung 20 zweiDurchlassöffnungen22 (Fig. 10) bestehen, durch welche ein Teil der sich im Feuerungsraum 1 befindlichen heissen Rauchgase, sei es zufolge des im Feuerungsraum herrschenden Überdruckes, oder durch die durch die einströmende Flamme in der Umgebung der Durchlassöffnungen 22 beim Betrieb entstehende Sogwirkung vor die Stauscheibe 23, die sich an der Mündung 24 des Brenners 19 befindet, geführt werden, wo sie sich mit den Heizgasen vermischen.
Durch entsprechende axiale Verschiebung des Brennerrohres 19 kann der Durchlass der Rauchgase von . aussen innerhalb gewisser Grenzen reguliert werden.
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Während beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8,9 und 10 die Stauscheibe 23 vor der Mündung 24 des Brennerrohres 19 angeordnet ist, befindet sich dieselbe bei derDetail-Variante nach Fig.11 in der dargestellten Lage an der erweiterten Austritts-Öffnung des Trichters 21. Dabei sind sowohl das Brennerrohr 19, wie auch der Düsenkopf 25 und die Stauscheibe 23 durch nicht dargestellte, von aussen betätigbare Organe axial verstellbar, um auf bequeme Weise eine den jeweiligen Verhältnissen entsprechende Regulierung der Rauchgaszufuhr direkt, in die Verbrennungsluft zu erreichen um die für die jeweilige Verbrennung ideale Rauchgas- Luftmischung herbeizuführen. Wird die Stauscheibe 23 in Richtung des Pfeiles (Fig. ll) verschoben, sc verengt sich die Durchlassöffnung im Trichter 21.
Es ist auch eine Ausführung der Stauscheibe 23 z. B. nach Art einer Photoapparat-Blende denkbar, gemäss welcher die Stauscheibe statt axial verschiebbar im Durchmesser veränderbar ist, zum Zwecke. den Durchlass der Rauchgase regulieren zu können. Eine solche Regulierung ist besonders dann erwünscht, wenn nacheinander Öle verschiedener Qualität zur Verwendung gelangen.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die zur Ausübung desselben dienenden Heizkessel ermöglichen, wie die Praxis gezeigt hat. eine optimale Abgabe von Strahlungswärme an die Feuerbüchse. Indem die zurückströmenden Heizgase gezwungen werden, die einströmenden Heizgase zu kreuzen, wird gleichzeitig eine vorzügliche Verbrennung aller noch in den ersteren enthaltenen brennbaren Gasteilchen bewirkt.
Die Praxis hat gezeigt, dass durch Anwendung des erfindungsgemässenVerfahrens eine Verschmutzung der Heizflächen weitgehend verhindert wird.
Die Heizkessel gemäss den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind von ausserordentlich einfacher und gedrängter Bauart, sie können daher preisgünstig hergestellt werden und sie erfordern bei grosser Leistung verhältnismässig wenig Platz.
Indem die Heizkessel gemäss den beschriebenen Ausführungsbeispielen nur einen verhältnismässig geringen Wasserinhalt aufweisen, benötigen sie eine nur sehr kurze Aufheizzeit, sie besitzen pro m2 Heizfläche eine wesentlich höhere Leistung bei gleichzeitig maximalem Wirkungsgrad.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verfeuerung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe in einem vorzugsweise von einem Wassermantel umgebenen, zylindrischen, bis auf die Rauchabzugsöffnung allseits geschlossenen Feuerungs- raum, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine exzentrische und vorzugsweise achsparallele Einführung des Brennstoffstrahles in den Feuerungsraum an dessen hinterem Ende eine Umlenkung der Heizgase bewirkt und zufolge eines verhältnismässig engen Austrittsquerschnittes des sich in Brennernähe befindlichen Rauchabzuges, in unmittelbarer Nähe der Rauchabzugs-Einmündung, für die umgelenkten Rauchgase eine Stauzone geschaffen wird, so dass ein Teil der Rauchgase zwangsläufig an den Flammkern herangeführt wird, wobei noch unverbrannte Gasteilchen zur restlosen Verbrennung gelangen.