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Verbrennungsvorrichtung für flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsvorrichtung für flüssige und/oder gasförmige Brenn- stoffe, die sich z. B. zur Verwendung bei einem Kessel öder einem Industrieofen eignet und benutzt wer- den kann, um Flüssigkeiten, wie Erdöl oder Erdölfraktionen, zu erhitzen.
Bei einer bekannten und in grossem Umfang gebräuchlichen Verbrennungsvorrichtung ist der Brenner i zentral in einer lochartigen Aussparung in der Wand des Verbrennungsraumes so angeordnet, dass er von einem Ringraum zum Zuführen der Verbrennungsluft umgeben ist.
Diese Aussparung in der Wand des Verbrennungsraumes ist in ihrer einfachsten Form zylindrisch oder kegelförmig.
Es hat sich nunmehr gezeigt, dass die Form und die Abmessungen der Aussparung in der Ofenwand von grundlegender Bedeutung für den Verbrennungsablauf und insbesondere für die Form und Stabilität der Flamme sind. Bei den bis jetzt bekannten Konstruktionen tritt unter bestimmten Belastungsverhält- nissen regelmässig eine starke Ausbreitung der Flamme auf, die dazu führt, dass die Flamme die Ofen- vorderwand und auch die in die Vorderwand eingebauten Rohre berührt. Hiedurch wird die Lebensdauer der Ofenwand beeinträchtigt und auch die örtliche Überhitzung der Rohre in der Nähe der Ofenvorderwand führt gelegentlich zu erheblichen Schwierigkeiten.
Es wurde nun festgestellt, dass sich diese Schwierigkeiten vermeiden lassen, wenn der Brenner in einer Aussparung mit bestimmter Form und mit bestimmten Abmessungen angeordnet wird, Eine gemäss der Erfindung ausgebildete, im erläuterten Sinne verbesserte Verbrennungsvorrichtung für flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe, die einen zentral in einer lochartigen Aussparung in der Wand eines Verbren- nungsraumes angeordneten Brenner aufweist, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Aus- sparung ausder Kombination eines zylindrischen und eines koaxialen, konkav-schüsselförmigen Teiles be- steht, wobei zwischen dem Brenner und der Wand der Aussparung ein freier Ringraum für die Zufuhr von
Verbrennungsluft besteht und hinsichtlich der Aussparung die Bedingungen erfüllt sind, dass a)
das Verhältnis zwischen dem kleinsten Durchmesser d und dem grössten Durchmesser D des kon- kav-schüsselförmigen Teiles der Aussparung zwischen 0, 58 und 0, 72 liegt, dass b) das Verhältnis zwischen der Länge 1 des konkav-schüsselförmigen Teiles der Aussparung und dem grössten Durchmesser D dieses Teiles der Aussparung zwischen 0, 45 und 0, 55 liegt und dass c) der. Winkel a zwischen der Wand des konkav-schüsselförmigen Teiles der Aussparung und der an- schliessenden Wand des Verbrennungsraumes an der Mündung der Aussparung in den Verbrennungsraum zwi- schen 95 und 100 beträgt.
Bei Anwendung dieser Konstruktion. lässt sich die Form der Flamme vollständig kontrollieren, und ins- besondere lässt sich eine Ausbreitung der Flamme verhindern. Bei der beschriebenen Konstruktion ergibt sich eine schlanke, wenig Raum einnehmende Flamme, so dass eine Berührung zwischen der Flamme und der Ofenvorderwand sowie den vorderen Rohren vermieden und eine längere Lebensdauer der verwendeten
Materialien erzielt wird.
Die Erzeugungslinie des den Verbrennungsraum zugewandten konkav-schüsselförmigen Teiles der Aussparung ist vorzugsweise ein Kreisbogen, wobei das Verhältnis zwischen dem Radius r dieses Kreisbogens
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und dem grössten Durchmesser D der Aussparung zwischen 0, 70 und 1, 50 liegt. Es kann jedoch auch eine Erzeugungslinie von anderer Form, z. B. in Form eines Parabelbogens, angewendet werden.
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er mit einem Zerstäuber für den Brennstoff ausgerüstet. Zwar sind die gebräuchlichen Druckstrahlbrenner i besonders geeignet, doch lassen sich auch Dampfstrahlbrenner verwenden. Ferner können Brenner verwen- det werden, die sich sowohl mit flüssigen als auch mit gasförmigen Brennstoffen betreiben lassen.
Die für die Verbrennung benötigte Luft gelangt über einen Ringspalt zwischen dem Brenner und der
Wand der Aussparung in den Verbrennungsraum.
Damit die Menge der zugeführten Verbrennungsluft geregelt werden kann, wird gewöhnlich an der ) Aussenseite der Ofenvorderwand ein Lufteinlassgitter angebracht. Hiebei wird einem Teil der Verbren- nungsluft durch mehrere in einem Kranz angeordnete Leitorgane eine drehende Bewegung verliehen, und dieser Teil der Luft wird am Umfang der Aussparung in den Verbrennungsraum geleitet, während ein wei- terer Teil der Luft durch einen weiteren Satz von Leitorganen oder Schaufeln in drehende Bewegung in der entgegengesetzten Richtung versetzt und in der unmittelbaren Umgebung des Brenners in den Verbrennungs- raum geleitet wird.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbei- spiel näher erläutert.
In der Zeichnung ist mit 1 die Wand des Verbrennungsraumes, z. B. der Feuerung eines Dampfkessels oder eines zum Erhitzen von Erdöl oder Erdölfraktionen dienenden Industrieofens bezeichnet. Die Wand
1 hat eine wegen der hohen thermischen Beanspruchung vorzugsweise mit einem hitzebeständigen Ma- terial 3, z. B. Sillimanit, ausgekleidete Aussparung 2, die aus einem zylindrischen und einem koaxialen, konkav-schüsselförmigen Teil besteht.
Auf der Mittelachse der Aussparung 2 ist ein Brenner 4 für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff an- geordnet. Wenn die Anordnung mit flüssigen Brennstoffen, wie Ölrückständen oder Bitumen, betrieben werden soll, wird der Brenner mit einem Zerstäuber 5, z. B. einem Druckstrahlzerstäuber bekannter Kon- struktion, versehen.
Die für die Verbrennung benötigte Luft wird über ein Lufteintrittsaggregat 6 von ebenfalls bekannter
Konstruktion zugeführt. Die bei 6 eintretende Luft wird vorzugsweise mit Hilfe mehrerer Leitorgane in drehende Bewegung versetzt, um die Durchmischung der Luft und des Brennstoffes zu fördern und so die in der Aussparung entstehende Flamme zu stabilisieren. Gewöhnlich wird dem Verbrennungsraum ein Teil der Verbrennungsluft über Einlässe 7 zugeführt, die kranzförmig um den Brenner 4 herum angeordnet sind, wobei sich dieser Teil der Luft in einer zur Drehrichtung der bei 6 eintretenden Luft entgegengesetzten
Richtung dreht.
Die Form der Aussparung wird durch den grössten Durchmesser D am Eintritt in den Verbrennungsraum, denkleinsten Durchmesser d die axiale Länge 1 des konkav-schüsselförmigen Teiles und den Winkel zwi- schen der Wand der Aussparung und der sie umgebenden Wand des Verbrennungsraumes am Übergang in letzteren bestimmt.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Konstruktionen nach der Erfindung gelten folgende Werte :
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<tb>
<tb> a) <SEP> Verhältnis <SEP> d/D <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 65, <SEP>
<tb> b) <SEP> Verhältnis <SEP> 1/D <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 48, <SEP>
<tb> c) <SEP> Winkel <SEP> a <SEP> = <SEP> 970,
<tb> d) <SEP> Verhältnis <SEP> r/D <SEP> = <SEP> 1, <SEP> 00. <SEP>
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