Verfahren und Vorriehtang zur Verbrennung von flüssigen Brennstoffen. Die Erfindung bezieht sich auf die Ver brennung flüssiger Brennstoffe und bezweckt im besonderen, die russfreie Verbrennung von Öl in verhältnismässig kleinen Mengen, zum Beispiel für Heizkessel in Zentralheizungs anlagen, in einfacher Weise zu ermöglichen. Die Verbrennung von Öl in diesen Kesseln erfolgte bisher gewöhnlich durch Zerstäubung des Brennstoffes unter Verwendung künst lichen 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 auszu breiten oder tröpfeln zu lassen, während Verbrennungsluft über die Oberfläche des Öls 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 mittelst Lufterhitzer erfolgt - wird die An lage wiederum kostspielig und umständlich; ist dagegen die Lufttemperatur nicht hoch genug, so tritt sofort Russbildung auf. Eine hohe Temperatur ist somit wesentliches Er fordernis, 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, die Erhitzung der Luft einfach dadurch herbei zuführen, 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, während er wünschtenfalls der zur vollständigen Ver brennung 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 Temperatur der Fläche, auf welcher das Öl ausgebreitet wird, nicht zu hoch sein, und zuweilen wird diese Fläche zum Beispiel mittelst der für die Verbren nung 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 Teils der mit dem eintretenden Luftstrom zu mischenden Ver brennungsgase könnte. nicht oder nur mit grossen Schwierigkeiten mittelst eines Venti lators oder einer ähnlichen mechanischen Vorrichtung zustandegebracht werden, wegen der herrschenden hohen Temperatur. Es kann aber eine durch die Verbrennungsluft ver ursachte Injektionswirkung benutzt werden; eine sehr einfache Methode der Rückleitung der Verbrennungsgase ist jedoch, die Strö mungsrichtung der Gase in einem überall praktisch unter gleichem Druck stehenden Raum umzukehren und so die kinetische Energie der Gase auszunützen.
Einige beispielsweise Ausführungsformen des Verfahrens gemäss der Erfindung und ver schiedene Vorrichtungen zur Ausführung des selben sind im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, worin die Fig. 1, 2 und 3 im Querschnitt und einigermassen skizzenhaft Vorrichtungen darstellen, in wel chen das Prinzip, auf welchem die Erfindung beruht, in verschiedener Weise durchgeführt ist.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 enthält einen Verbrennungsraum 1, in welchen durch 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 Ge misch von Luft und Verbrennungsgasen in Berührung kommt. Die Luft wird mittelst eines Ventilators 15 durch ein Rohr 4 zuge führt; bei 5 bildet das Rohr einen Injektor, dessen Saugrohr 6 mit dem Verbrennungs raum an der dem Öleinlass gegenüberliegenden Seite verbunden ist.
In dieser Weise werden Verbrennungsgase von dem Verbrennungs- raum 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 Verbrennungs raum geleitet werden, um die Verbrennung der Zersetzungsprodukte des Öls zu vervoll ständigen. In denverschiedenen Rohren können 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 der Verbrennungsgase in einer besonderen Weise erfolgt, die die Anlage sehr vereinfacht.
In dieser Vorrichtung hat der Verbren nungsraum 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 ge richtete Spiralbewegung an, wie für die Ver brennungsgase mit einer gestrichelten Linie mit Pfeilspitze angegeben ist. Das Öl wird aus einem Behälter 3 durch ein Rohr 2 zu geleitet und auf Platte 14 ausgebreitet. Die Verbrennungsgase des Öls bewegen sich dann in einer Spirale und strömen neben dem Strom der eintretenden Luft her, mit der sie sich teilweise mischen.
Die mit Verbren nungsgasen gemischte Heissluft führt, indem sie über die Platte 14 streicht, eine russfreie Verbrennung des darauf ausgebreiteten Öls herbei. Dieses Öl wird, um Krackung des selben in flüssigem Zustande wie auch Koks bildung 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 Platte 14 ausgebreitet, während am andern Ende die Luft bei 4 eintritt und durch eine Regulierklappe 11 an der untern Wand der Kammer entlang zur Stelle geleitet wird, wo das Öl eintritt. Die an dieser Stelle entstehenden Verbrennungsgase streichen am obern Teil der Kammer entlang im Gegen strom zu der eintretenden Luft, wobei eine Wirbelbewegung zwischen den beiden Strömen erzeugt wird, wie in der Zeichnung annähe rungsweise 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 Vorrich tung nach Fig. 2 auf einfache Weise eine russfreie Verbrennung von verschiedenen Ölen und bei stark schwankenden Zufuhrmengen. Durch Regulierung der Ölzufuhr und Ein stellung von Klappe 11 im Lufteinlass ist die Belastung innerhalb weiter Grenzen regu lierbar. Der natürliche Schornsteinzug.erweist sich für richtiges Funktionieren meistens als ausreichend, während das Öl durch Schwer kraft zugeführt wird.
Man kann die beschriebenen Vorrichtungen, welche, ohne dass sie aus dem Rahmen der Erfindung fallen, in mannigfacher Weise ab geändert 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, zum Beispiel indem die Wände des selben mit Wasserröhren oder sonstigen wärme abführenden Elementen bekleidet beziehungs weise aus solchen zusammengesetzt werden.
Process and procedure for burning liquid fuels. The invention relates to the combustion of liquid fuels and aims in particular to enable the soot-free combustion of oil in relatively small amounts, for example for boilers in central heating systems, in a simple manner. The combustion of oil in these boilers has hitherto usually been carried out by atomizing the fuel using artificial draft, which requires a rather complicated and expensive system that is made more complicated by the various regulating devices.
The simple method of spreading or trickling the oil onto a small surface while combustion air is passed over the surface of the oil has the disadvantage that no soot-free combustion is achieved unless the air is strongly preheated. This preheating - if it takes place by means of an air heater - the system is again expensive and cumbersome; on the other hand, if the air temperature is not high enough, soot formation occurs immediately. A high temperature is therefore an essential requirement if the combustion is to be free of soot.
Another factor, the oxygen content of the air, has proven to be far less important and according to the invention this fact is used to bring about the heating of the air simply by mixing it with some of the very hot combustion gases. It has been shown that the relatively low oxygen content of the mixture obtained in this way is without concern, and that the decomposition and partial combustion of the oil takes place without soot formation, while the oxygen required for complete combustion can be obtained from a secondary air supply if desired.
For many oils it is important that the required high temperature of the oil is only reached in the presence of oxygen in order to prevent cracking of the oil. In this case the temperature of the surface on which the oil is spread should not be too high, and sometimes this surface will have to be cooled, for example, by means of the air supplied for the combustion. In other circumstances, however, it may be beneficial to increase the temperature of the surface on which the oil is being spread as much as possible.
The return of some of the combustion gases to be mixed with the incoming air stream could. cannot be brought about by means of a ventilator or a similar mechanical device, or only with great difficulty, because of the high temperature. However, an injection effect caused by the combustion air can be used; However, a very simple method of returning the combustion gases is to reverse the direction of flow of the gases in a space that is practically under the same pressure everywhere and thus to utilize the kinetic energy of the gases.
Some example embodiments of the method according to the invention and various devices for performing the same are described below with reference to the drawing, in which FIGS. 1, 2 and 3 show in cross section and somewhat sketchy devices in wel chen the principle on which the invention is based is carried out in various ways.
The device of Fig. 1 includes a combustion chamber 1, in which through pipe 2, which is provided with a regulating valve, the oil is passed from a container 3, where it falls down drop by drop and so with the exiting from the nozzle 7 Ge mixture of air and combustion gases come into contact. The air is supplied by means of a fan 15 through a pipe 4; at 5 the pipe forms an injector, the suction pipe 6 of which is connected to the combustion chamber on the side opposite the oil inlet.
In this way, combustion gases are drawn in from the combustion chamber and mixed with the air in the injector 5 and the nozzle 7, which contains, for example, a mixing device with helical blades. Secondary air can be passed from the fan through the pipe 8 and the openings 9 into the combustion chamber to complete the combustion of the decomposition products of the oil. Regulating flaps 11, 12 and 13 can be provided in the various pipes, which are to be adjusted according to the load.
The device according to FIG. 2 differs from that shown in FIG. 1 in that the return of the combustion gases takes place in a special way which greatly simplifies the system.
In this device, the combustion chamber 1 has an approximately cylindrical shape and is provided with a tangentially directed air inlet 4 on the periphery and with an outlet 10 in the middle. As a result of this shape, the gases flowing through the room assume an inwardly directed spiral movement, as indicated for the combustion gases with a dashed line with an arrowhead. The oil is passed from a container 3 through a pipe 2 and spread on plate 14. The combustion gases of the oil then move in a spiral and flow alongside the stream of incoming air, with which they partially mix.
The hot air mixed with combustion gases, by stroking the plate 14, brings about a soot-free combustion of the oil spread thereon. This oil is, in order to avoid cracking of the same in the liquid state as well as coke formation, cooled by the incoming air, which is passed under the plate 14.
In the device. According to Fig. 3, the combustion chamber 1 has an elongated shape. The oil is fed in at one end and spread out on plate 14, while at the other end the air enters at 4 and is passed through a regulating flap 11 along the lower wall of the chamber to the point where the oil enters. The combustion gases produced at this point sweep along the upper part of the chamber in countercurrent to the incoming air, creating a vortex movement between the two flows, as roughly indicated in the drawing, which results in some of the combustion gases mixed with the incoming air and returned to the oil inlet.
In particular, with the Vorrich device according to FIG. 2, a soot-free combustion of various oils and with greatly fluctuating feed rates is achieved in a simple manner. By regulating the oil supply and setting flap 11 in the air inlet, the load can be regulated within wide limits. The natural draft in the chimney proves to be sufficient for proper functioning, while the oil is supplied by gravity.
You can set up the devices described, which, without falling out of the scope of the invention, can be changed in many ways, in front of the room in which the heat is used, so that the flames emerging from the opening 10, for example, in the boiler room of a central heating boiler. The combustion chamber 1 can, however, also be constructed in such a way that it itself forms the space where the generated heat is absorbed, for example by clad or assembled from the walls of the same with water pipes or other heat dissipating elements.