Der Patentanspruch des Hauptpatentes betrifft einen Heizkessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe mit einer gekühlten, rotationssymmetrisch ausgebildeten, im wesentlichen hohlkugelförmigen Brennkammer und einem Heizgasabzug in einer Rotationsachse, wobei das Brennstoff-Luftgemisch einerseits und die Heizgase andererseits derart in die bzw. aus der Brennkammer geführt sind, dass in dieser eine Wirbelsenke entsteht, und wobei der Heizgasabzug in einer Symmetrieebene der Brennkammer liegt.
Die vorliegende Erfindung ist eine Weiterentwicklung des Heizkessels nach dem Hauptpatent. Es sollen dabei sehr hohe spezifische Brennkammerbelastungen und eine hohe, aber gleichmässige Wärmeaufnahme der Brennkammerwand erreicht werden.
Der erfindungsgemässe Heizkessel zeichnet sich dadurch aus, dass die Brennkammer frei von feuerfestem Auskleidungsmaterial ist.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand der Zeichnung erläutert; es zeigen in rein schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Heizkessel für flüssige Brennstoffe, gemäss Linie I-I der Fig. 2,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II des Heizkessels, gemäss Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Heizkessel nach Linie 111-111 der Fig. 1,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen liegenden Heizkessel, gemäss Linie IV-IV der Fig. 5,
Fig. 5 einen Querschnitt durch den Kessel nach Linie V-V der Fig. 4,
Fig. 6-8 verschiedene Ausführungen von Brennkammern im Meridianschnitt,
Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen Heizkessel für flüssige Brennstoffe, gemäss Linie VII-VII der Fig. 10,
Fig. 10 einen Schnitt nach Linie VI-VI des Heizkessels, gemäss Fig. 9,
Fig.
11 Anfahrdruckschwingungen in der Brennkammer eines bekannten, modernen Heizkessels in graphischer Darstellung,
Fig. 12 die in gleicher Weise aufgenommenen Anfahrdruckschwingungen in der Brennkammer des erfindungsgemässen Heizkessels.
Der in den drei Figuren 1-3 dargestellte Heizkessel, ein Dampfkessel, besitzt eine vollständig im Wasser eingetauchte Brennkammer 1, welche praktisch hohlkugelförmig ausgebildet ist. Die Brennkammer 1 weist eine Brennerrohröffnung 5 mit einer Brennerachse 3 auf. Ein Brennerrohrstutzen 7 ist an seinem freien Ende mit einem Flansch 9 zum Befestigen eines Gebläses 11 versehen. In Fig. 2 ist das Ende eines Mischrohres 13 für Brennstoff und Brennluft im Brennerrohr sichtbar. Aus der Brennkammer 1 führen zwei symmetrisch zueinander angeordnete und praktisch eine gemeinsame Längsachse 19 aufweisende Brennkammeraustritte 15 und 17, deren Achse 19 ebenfalls eine Hauptachse der Brennkammer 1 ist.
Die Brennkammeraustritte 15 und 17 münden in einen Konvektionsteil 21, der sich halbkreisförmig um einen Kesselwassermantel 31 des Dampfkessels erstreckt. Dieser Konvektionsteil ist mit einem Rauchgasabgangsstutzen 23 verbunden.
Zwei Reinigungsstutzen 25 und 27 erlauben den Zugang zum Konvektionsteil 21. Die Brennkammerwand 29 trennt die Brennkammer 1 vom Kesselwasser 33. Der Konvektionsteil 21 weist Wasserrohre 35 auf. Der Dampfkessel hat eine Hauptachse 37, welche senkrecht auf der Brennerachse 3 steht, die ihrerseits windschief normal zur Achse 19 der Brennkammeraustritte 15, 17 verläuft. Der Dom des sich über dem Kesselwasser befindenden Raumes trägt einen Dampfentnahmestutzen 39. Ein Speisewasserstutzen 41 führt das Speisewasser seitlich durch den Kesselwassermantel 31 dem Dampfkessel zu. Der beschriebene Kessel mit der Brennkammer 1 und dem Kesselwassermantel 31 ist zur Isolierung und zum Schutze mit einer Kesselumhüllung 43 versehen.
Die Brennerachse 3 ist, wie vorerwähnt, windschief normal zur Brennkammerachse 19 angeordnet, wobei der radial äusserste Stromfaden der einströmenden Flamme mit der Verbrennungsluft in Richtung einer Sekante in die Brennkammer 1 einströmt und, durch die Brennkammerwand 29 abgelenkt, in eine kreisförmige Bahn gezwungen wird. Die Heizgase strömen durch die beiden Brennkammeraustritte 15 und 17 beidseits der Brennkammer 1 in den Konvektionsheizteil 21, wo sie sich, nachdem sie einen wesentlichen Teil ihrer Wärme an die Wasserrohre 35 abgegeben haben, im Heizgasabgangsstutzen 23 treffen, der sie zum Kamin (nicht dargestellt) führt.
Auf diese Weise entstehen in der Brennkammer 1 zwei Wirbelsenken, welche bezüglich der Ebene durch die Achse 37 und die Brennerachse 3 symmetrisch verlaufen. Hohe Tangentialgeschwindigkeiten ergeben zusätzlich zur Strahlung einen erheblichen Anteil an konvektivem Wärmeübergang. Durch Drall (erhöhte Turbulenz) entsteht im unmittelbar nachgeschalteten Heizgasteil ein sehr guter Wärmeübergang.
Der in den Fig. 4 und 5 dargestellte Heizkessel weist ebenfalls eine hohlkugelförmige Brennkammer 1 auf, in welcher der Brennerrohrstutzen 7 (mit der Brennerachse 3) in Rich tung einer Sekante einmündet. Das Gebläse 11 ist mittels des Befestigungsflansches 9 am Brennerrohrstutzen 7 angeflanscht.
Die Brennkammerwand 29 ist kugelförmig. Im Längsschnitt durch den Kessel gemäss Fig. 4 ist ferner die Kesselummantelung 46 ersichtlich sowie ein von dieser umbauter Wassermantel 48 zur äusseren Begrenzung eines Wasserraumes 49. In den Wasserraum 49 münden ein Vorlaufstutzen 50 und ein Rücklaufstutzen 52. Auch bei dieser Ausführung weist die Brennkammer 1 zwei sich diametral gegenüberliegende Brennkammeraustritte 54 und 55 mit einer gemeinsamen Achse 19 auf.
Diese beiden Austritte 54 und 55 münden in eine untere Heizgaskammer 57, aus welcher Heizgasrohre 58 in eine obere Heizgaskammer 59 führen. Die beiden Heizgaskammern 57 und 59 sind durch eine Trennwand 61 voneinander getrennt.
Im hinteren Teil des Wasserraumes 49 sind, wie Fig. 4 zeigt, die Heizrohre 58 angeordnet und zwar in zwei zueinander parallel liegenden senkrechten Bündeln, zwischen denen (Fig. 5) ein Verbrauchswarmwasserbereiter 63 mit Zellen 64 angeordnet ist. Nach Durchströmen der Heizgasrohre 58 sammeln sich die Heizgase in der oberen Heizgaskammer 59 und verlassen diese durch einen Heizgasabgang 66.
In Fig. 6 ist die Brennkammer 90 ebenfalls hohlkugelförmig.
Auch hier sind die beiden Abgangsstutzen 92 und 93 koaxial zueinander und sich gegenüberliegend angeordnet, wobei diese Stutzen etwas in die Brennkammer 90 hineinragen. Sie sind mittels Böden 95 und 96 abgeschirmt, um Kurzschluss-Strömungen zu verhüten und zu erreichen, dass die Rauchgase dem durch die Pfeile angedeuteten Strömungsweg folgen (Wirbelsenken). Diese Lösung ist bei ausserordentlich hohen Brennkammerbelastungen vorteilhaft.
Die Ausführung gemäss Fig. 7 stellt eine Abwandlung der Ausführung nach Fig. 6 mit zwei Abgangsstutzen 100 und 101 dar, die mit Wasserringmänteln 103 und 104 versehen sind, während Fig. 8 eine hohlkugelförmige Brennkammer 107 aufweist, die im Mittelbereich, in den der Brenner einmündet, mit einer ringsumlaufenden Abkantung 108 zur vorteilhafteren Aufteilung der Brennkammer und damit des Flammengebildes versehen ist. Bei verschiedenen Ausführungen sind die Abzugsstutzen in die Brennkammer hineingeführt, um zu ermöglichen, dass in der Randzone der Brennkammer entlangströmende Gase wieder in die Nähe der heissen Zündzone 6 (Fig. 1) der rotierenden Flamme zurückgeführt werden.
Der in den Fig. 9 und 10 dargestellte Heizkessel oder Dampfkessel hat ebenfalls eine hohlkugelförmige Brennkammer 110, in welche ein Brennerrohrstutzen 112 in Richtung einer Sekante einmündet. Der Brenner (nicht dargestellt) wird mittels des Befestigungsflansches 9 am Brennerrohrstutzen 112 befestigt. Die Brennkammerwand 114 ist kugelförmig. Im Längsschnitt durch den Kessel gemäss Fig. 9 sind ferner ein Brennkammeraustritt 116, der in eine Heizgasumlenkkammer 118 mündet, sowie wassergekühlte, heizgasführende Rohre 120 ersichtlich, an die ein ringförmiger Heizgas-Sammelraum
122 anschliesst. Zur Heizgasabführung in den Kamin (nicht dargestellt) dient ein Abgasstutzen 124. Wie aus dem Schnitt VII-VII (Fig. 10) ersichtlich ist, werden die einzelnen heizgasführenden Rohre 120 ihrer Länge nach teilweise von einem wasserdurchströmten Rohr 126 ummantelt.
Der Wasserabfluss der wasserführenden Rohre 126 wird jeweils durch Verbindungsstutzen 128 gewährleistet. Die heizgasseitige Reinigung des Dampfkessels erfolgt über Putzöffnungen 130 und über eine in einer durch Schamotte 132 geschützten Heizgasumlenkkammer 118 angeordnete Putzöffnung 134.
Es ist bekannt, dass das Anfahrverhalten von Ölbrennern sowie die Geräuschdämpfung an Heizkesseln durch die akustische Kapazität der Brennkammer und die akustische Induktivität der Konvektionsheizfläche stark beeinflusst werden können. Neu ist nun die Erkenntnis, dass durch eine sinnvolle Zirkulation, wie sie in einer hohlkugelförmigen Brennkammer erzeugt wird, eine starke Reduktion der Anfahrdruckschwingungen erreicht wird.
Eingehende Versuche haben bestätigt, dass die Eigendämpfung in einer derartigen Brennkammer bis zu 40% gegenüber den bekannten Brennkammern verbessert werden kann. In Fig. 11 wird eine Anfahrdruckschwingung dargestellt, wie sie in einem modernen bekannten Hochleistungskessel auftritt, während in Fig. 12 die Anfahrdruckschwingung der Brennkammer mit nachgeschalteter Konvektionsheizfläche des erfindungsgemässen Heizkessels dargestellt wird. Da die Auslegung des Gebläses in erster Linie durch die Grösse der Anfahrdruckschwingungen bestimmt wird und nicht vom statischen Überdruck in der Brennkammer, kann bei Anwendung einer derartigen Brennkammer mit preislich günstigeren ölbrenner gearbeitet werden.
Da die Ölflamme bei den bis heute bekannten Ölbrenner- Mischeinrichtungen in ihrem Kern an Luftmangel leidet, während in der Randzone Luftüberschuss herrscht, ist es wünschenswert und zweckmässig, eine Brennkammer zu schaffen, in welcher die von Natur aus ungleichmässige Mischung von Verbrennungsluft und Ölpartikeln, bedingt durch die Brennstoffverteilung in Düsenstrahlen, verbessert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass sie, für flüssige Brennstoffe vorteilhafterweise in Richtung einer Sekante, in eine hohlkugelähnliche Brennkammer eingeführten Brennstoffteilchen unter Ausnutzung der in dieser Brennkammer herrschenden Kombination von Umfangs-, Radial- und wandnahen Querströmungen in nahezu idealer Weise mit der Verbrennungsluft vermischt werden.
Durch diese gute Vermischung, verbunden mit einer zwangsweisen und optimalen Rezirkulation von Verbrennungsgasen in die Zündzone 6 (in Fig. 1 dargestellt) wird der Verbrennungsvorgang intensiviert. Dieser Effekt kann noch verbessert werden, wenn, wie in den Fig. 1 und 3 ersichtlich, durch Anordnung sich gegenüberliegender Brennkammeraustritte eine Aufteilung der Flamme in der beschriebenen Weise vorgenommen wird. Dadurch wird die Mischwirkung und daher zwangsläufig der Verbrennungsvorgang verbessert.
In bekannten Ausführungen benützt man in Brennkammern zur Sicherstellung der Zündung und um die Reaktionszeit des Brennstoffluftgemisches herabzusetzen, Refraktionsmaterial.
Bei der vorliegenden Erfindung dagegen ist dank der hohen Mischwirkung und der Rückführung heisser Brenngase in die Zündzone kein feuerfestes Auskleidungsmaterial in der Brennkammer nötig. Als besonderer Vorteil ist ferner zu erwähnen, dass die Abbrandgeschwindigkeit in einer solchen Brennkammer derart gross ist, dass trotz der hohen spezifischen Wärmebelastung derselben keine Flammen aus der Brennkammer austreten. Daher ist es auch möglich, die Berührungsheizflächen unmittelbar nach der Austrittsöffnung für die Heizgase aus der Brennkammer anzuordnen.
Es ist ferner festzuhalten, dass die Längsachse des entstehenden Wirbelkernes mit dem Zentrum der Brennkammeraustrittsöffnung mindestens angenähert zusammenfällt.
Aus vorstehender Beschreibung wird ersichtlich, dass die Brennkammer sowohl frei von feuerfestem Auskleidungsmaterial als auch von jeglichen Einbauten und Leitblechen frei ist, so dass Wärmestauungen einerseits und unnötige Druckverluste andererseits bewusst vermieden werden können.
Es sind Zyklonfeuerungen für feste Brennstoffe bekannt, deren Hauptverfahrensmerkmal die möglichst vollständige Abscheidung der durch die hohe Brennkammertemperatur verflüssigten Aschenteilchen in der Brennkammer bzw. an der heissen Brennkammerwand darstellt, um einer zu starken Verschmutzung der Nachschaltheizfläche entgegenzuwirken.
Der beschriebene Heizkessel unterscheidet sich aber von den bekannten Heizkesseln dadurch, dass die in Richtung einer Sekante in die Brennkammer eingeführten flüssigen Brennstoffteilchen auf keinen Fall die gekühlte Brennkammerwand berühren, womit Koksanlagerungen sicher vermieden werden.
Die erläuterten Eigenschaften der vorbeschriebenen Heizkessel mit hohlkugelförmigen Brennkammern werden vor allem dadurch erreicht, dass man die folgenden geometrischen Verhältnisse realisiert: - Abstand A der Brennerachse 3 von der Achse 19 der
Brennkammer: (0,1+0,4) D, - Abstand B der Brennerdüse 140 von der Vertikalebene zur
Brennerachse 3 durch die Brennkammerachse 19: (0,25-0,5) D, - Verhältnis der Summe der einzelnen Querschnitte der Heiz gasabzugsöffnungen zum Brennkammerquerschnitt z : höchstens 0,5,
4 - Abstand der Brennerachse 3 von der nächstgelegenen Heiz gasaustrittsöffnung: höchstens 0,75 D.
Dabei bedeutet D den Durchmesser der hohlkugelförmigen
Brennkammer.
The claim of the main patent relates to a heating boiler for liquid or gaseous fuels with a cooled, rotationally symmetrical, essentially hollow-spherical combustion chamber and a heating gas outlet in an axis of rotation, the fuel-air mixture on the one hand and the heating gases on the other being guided into and out of the combustion chamber in this way that a vertebral sink is created in this, and the hot gas outlet lies in a plane of symmetry of the combustion chamber.
The present invention is a further development of the heating boiler according to the main patent. The aim is to achieve very high specific combustion chamber loads and a high, but uniform heat absorption of the combustion chamber wall.
The heating boiler according to the invention is characterized in that the combustion chamber is free of refractory lining material.
The invention is then explained, for example, with reference to the drawing; it shows in a purely schematic representation:
1 shows a longitudinal section through a heating boiler for liquid fuels, according to line I-I of FIG. 2,
Fig. 2 is a section along line II-II of the boiler, according to Fig. 1,
FIG. 3 shows a cross section through the heating boiler along line 111-111 of FIG. 1,
4 shows a longitudinal section through a horizontal heating boiler, according to line IV-IV of FIG. 5,
FIG. 5 shows a cross section through the boiler along line V-V of FIG. 4,
Fig. 6-8 different designs of combustion chambers in meridional section,
9 shows a longitudinal section through a heating boiler for liquid fuels, according to line VII-VII in FIG. 10,
10 shows a section along line VI-VI of the heating boiler, according to FIG. 9,
Fig.
11 start-up pressure oscillations in the combustion chamber of a well-known, modern heating boiler in graphic representation,
12 shows the start-up pressure oscillations recorded in the same way in the combustion chamber of the heating boiler according to the invention.
The boiler shown in the three Figures 1-3, a steam boiler, has a combustion chamber 1 which is completely immersed in the water and which is practically designed in the shape of a hollow sphere. The combustion chamber 1 has a burner tube opening 5 with a burner axis 3. A burner pipe socket 7 is provided at its free end with a flange 9 for attaching a fan 11. In Fig. 2, the end of a mixing tube 13 for fuel and combustion air in the burner tube is visible. Two combustion chamber outlets 15 and 17, which are arranged symmetrically to one another and practically have a common longitudinal axis 19 and whose axis 19 is also a main axis of the combustion chamber 1, lead out of the combustion chamber 1.
The combustion chamber outlets 15 and 17 open into a convection part 21 which extends in a semicircle around a boiler water jacket 31 of the steam boiler. This convection part is connected to a smoke gas outlet nozzle 23.
Two cleaning nozzles 25 and 27 allow access to the convection part 21. The combustion chamber wall 29 separates the combustion chamber 1 from the boiler water 33. The convection part 21 has water pipes 35. The steam boiler has a main axis 37, which is perpendicular to the burner axis 3, which in turn is skewed normal to the axis 19 of the combustion chamber outlets 15, 17. The dome of the space above the boiler water has a steam extraction nozzle 39. A feed water nozzle 41 supplies the feed water laterally through the boiler water jacket 31 to the steam boiler. The boiler described with the combustion chamber 1 and the boiler water jacket 31 is provided with a boiler casing 43 for insulation and protection.
The burner axis 3 is, as mentioned above, arranged skewed normal to the combustion chamber axis 19, whereby the radially outermost stream filament of the inflowing flame flows with the combustion air in the direction of a secant into the combustion chamber 1 and, deflected by the combustion chamber wall 29, is forced into a circular path. The heating gases flow through the two combustion chamber outlets 15 and 17 on both sides of the combustion chamber 1 into the convection heating part 21, where, after they have given off a substantial part of their heat to the water pipes 35, they meet in the heating gas outlet nozzle 23, which leads them to the chimney (not shown) leads.
In this way, two vertebral sinks are created in the combustion chamber 1, which extend symmetrically with respect to the plane through the axis 37 and the burner axis 3. In addition to radiation, high tangential velocities result in a considerable proportion of convective heat transfer. Swirl (increased turbulence) results in very good heat transfer in the immediately downstream hot gas section.
The boiler shown in Figs. 4 and 5 also has a hollow spherical combustion chamber 1, in which the burner pipe socket 7 (with the burner axis 3) opens in the direction of a secant Rich. The fan 11 is flanged to the burner pipe socket 7 by means of the fastening flange 9.
The combustion chamber wall 29 is spherical. In the longitudinal section through the boiler according to FIG. 4, the boiler jacket 46 can also be seen, as well as a water jacket 48 surrounded by it to the outer delimitation of a water space 49. A flow connection 50 and a return connection 52 open into the water space 49. In this embodiment too, the combustion chamber 1 two diametrically opposite combustion chamber outlets 54 and 55 with a common axis 19.
These two outlets 54 and 55 open into a lower heating gas chamber 57, from which heating gas pipes 58 lead into an upper heating gas chamber 59. The two heating gas chambers 57 and 59 are separated from one another by a partition wall 61.
In the rear part of the water space 49, as shown in FIG. 4, the heating pipes 58 are arranged in two perpendicular bundles lying parallel to one another, between which (FIG. 5) a consumable water heater 63 with cells 64 is arranged. After flowing through the heating gas pipes 58, the heating gases collect in the upper heating gas chamber 59 and leave it through a heating gas outlet 66.
In Fig. 6, the combustion chamber 90 is also hollow spherical.
Here, too, the two outlet nozzles 92 and 93 are arranged coaxially to one another and opposite one another, these nozzles projecting somewhat into the combustion chamber 90. They are shielded by means of floors 95 and 96 in order to prevent short-circuit currents and to ensure that the smoke gases follow the flow path indicated by the arrows (vortex sinks). This solution is advantageous for extremely high combustion chamber loads.
The embodiment according to FIG. 7 represents a modification of the embodiment according to FIG. 6 with two outlet nozzles 100 and 101, which are provided with water ring jackets 103 and 104, while FIG. 8 has a hollow spherical combustion chamber 107, which in the central area into which the burner opens, is provided with an all-round bevel 108 for a more advantageous division of the combustion chamber and thus of the flame structure. In the case of various designs, the vent pipe is led into the combustion chamber in order to enable gases flowing along the edge zone of the combustion chamber to be returned to the vicinity of the hot ignition zone 6 (FIG. 1) of the rotating flame.
The boiler or steam boiler shown in FIGS. 9 and 10 also has a hollow spherical combustion chamber 110, into which a burner pipe socket 112 opens in the direction of a secant. The burner (not shown) is fastened to the burner pipe socket 112 by means of the fastening flange 9. The combustion chamber wall 114 is spherical. In the longitudinal section through the boiler according to FIG. 9, a combustion chamber outlet 116, which opens into a heating gas deflection chamber 118, as well as water-cooled, heating gas-carrying pipes 120 to which an annular heating gas collecting space can be seen
122 connects. An exhaust pipe 124 is used to discharge the heating gas into the chimney (not shown). As can be seen from section VII-VII (FIG. 10), the length of the individual pipes 120 carrying heating gas are partially encased by a pipe 126 through which water flows.
The drainage of water from the water-carrying pipes 126 is ensured by connecting pieces 128. The steam boiler is cleaned on the hot gas side via cleaning openings 130 and via a cleaning opening 134 arranged in a heating gas deflection chamber 118 protected by fireclay 132.
It is known that the start-up behavior of oil burners and the noise reduction in boilers can be strongly influenced by the acoustic capacity of the combustion chamber and the acoustic inductivity of the convection heating surface. What is new is the knowledge that a meaningful circulation, such as that generated in a hollow spherical combustion chamber, achieves a strong reduction in start-up pressure oscillations.
Extensive tests have confirmed that the internal damping in such a combustion chamber can be improved by up to 40% compared to the known combustion chambers. FIG. 11 shows a start-up pressure oscillation as it occurs in a modern, known high-performance boiler, while FIG. 12 shows the start-up pressure oscillation of the combustion chamber with a downstream convection heating surface of the heating boiler according to the invention. Since the design of the fan is primarily determined by the magnitude of the start-up pressure oscillations and not by the static overpressure in the combustion chamber, it is possible to work with cheaper oil burners when using such a combustion chamber.
Since the core of the oil flame in the oil burner mixing devices known to date suffers from a lack of air, while there is excess air in the edge zone, it is desirable and expedient to create a combustion chamber in which the naturally uneven mixture of combustion air and oil particles causes is improved by the fuel distribution in jet streams. This is achieved by the fact that, for liquid fuels, advantageously in the direction of a secant, fuel particles introduced into a hollow-sphere-like combustion chamber are mixed with the combustion air in an almost ideal way, utilizing the combination of circumferential, radial and wall-close cross flows in this combustion chamber.
This good mixing, combined with a compulsory and optimal recirculation of combustion gases into the ignition zone 6 (shown in FIG. 1), intensifies the combustion process. This effect can be further improved if, as can be seen in FIGS. 1 and 3, the flame is divided in the manner described by arranging combustion chamber outlets opposite one another. This improves the mixing effect and therefore, inevitably, the combustion process.
In known designs, refraction material is used in combustion chambers to ensure ignition and to reduce the reaction time of the fuel-air mixture.
With the present invention, on the other hand, thanks to the high mixing effect and the return of hot combustion gases to the ignition zone, no refractory lining material is required in the combustion chamber. It should also be mentioned as a particular advantage that the burn rate in such a combustion chamber is so great that, despite the high specific heat load, no flames emerge from the combustion chamber. It is therefore also possible to arrange the contact heating surfaces immediately after the outlet opening for the heating gases from the combustion chamber.
It should also be noted that the longitudinal axis of the vortex core formed at least approximately coincides with the center of the combustion chamber outlet opening.
From the above description it can be seen that the combustion chamber is free of refractory lining material as well as any built-in components and baffles, so that heat build-up on the one hand and unnecessary pressure losses on the other can be deliberately avoided.
Cyclone firing systems for solid fuels are known, the main process feature of which is the complete separation of the ash particles liquefied by the high combustion chamber temperature in the combustion chamber or on the hot combustion chamber wall in order to counteract excessive contamination of the secondary heating surface.
The boiler described differs from the known boilers in that the liquid fuel particles introduced into the combustion chamber in the direction of a secant in no way touch the cooled combustion chamber wall, which reliably prevents coke deposits.
The explained properties of the above-described boilers with hollow spherical combustion chambers are achieved primarily by realizing the following geometric relationships: Distance A of the burner axis 3 from the axis 19 of the
Combustion chamber: (0.1 + 0.4) D, - distance B of the burner nozzle 140 from the vertical plane to
Burner axis 3 through the combustion chamber axis 19: (0.25-0.5) D, - ratio of the sum of the individual cross-sections of the heating gas outlet openings to the combustion chamber cross-section z: maximum 0.5,
4 - Distance of the burner axis 3 from the nearest hot gas outlet opening: maximum 0.75 D.
Here, D means the diameter of the hollow spherical
Combustion chamber.