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Schwerölbrenner Es ist bekannt, an technische Feuerungen mit festen,
flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen zylindrische Brennerkammern, sogenannte
Brenner, anzuschließen, in denen die Mischung der Brennstoffe mit Luft, deren Zündung
sowie mindestens teilweise deren Verbrennung durchgeführt wird. Bei diesen Brennern
können gasförmige, flüssige und staubförmige Brennstoffe sowie die Verbrennungsluft
an verschiedenen Stellen des Umfangs radial oder tangential eingeführt werden.
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Bei Verwendung von flüssigen Brennstoffen werden diese in feinverteilter
Form mit der Verbrennungsluft zusammengeführt. Hierbei ist es notwendig, den Brennstoff
unterDruck, mindestens 3-atü, durch Düsen einzuspritzen oder durch Treibmittel,
wie Preßluft oder Wasserdampf, zu zerstäuben. Dadurch ergeben sich besonders bei
kleinen Brennern sehr kleine Bohrungen, die sich leicht verstopfen. Die Verwendbarkeit
der als Zerstäubungsbrenner bezeichneten Brenner ist außerdem auf flüssige Brennstoffe
mit geringer Viskosität bis etwa 5° E beschränkt, weil zähere Stoffe nicht in genügend
kleine Tropfen zerstäubt werden können, die für vollständigen Ausbrand notwendig
sind. Schwer flüssige Brennstoffe müssen deshalb auch so hoch erhitzt werden, daß
ihre Viskosität nicht mehr als 5°E beträgt.
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Es sind ferner Olverdampfungsbrenner in stehender Anordnung bekannt,
bei denen das öl in einem besonderen Verdampfungsraum verdampft wird und
die .gebildeten Dämpfe in einem räumlich davon getrennten Brenner mit Luft gemischt
und gezündet werden, so daß der Aus,brand erfolgen kann. Diese Brenner haben eine
nur in kleinen Grenzen veränderliche Leistung und neigen sehr stark zur Ölkoksbildung.
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Auch ist bereits ein Brenner zur Verbrennung oder Vergasung vorzugsweise
schwer verbrennbarer, flüssiger oder verflüssigbarer Stoffe, insbesondere von Ölrückständen,
vorgeschlagen worden, der dieses Nachteile nicht besitzt und bei welchem Verdampfungsraum
und Brennraum vereinigt sind. Der Brenner kann in beliebiger Lage sowohl senkrecht
als auch waägerecht an eine Feuerung angebaut werden. Er besteht aus einer zylindrischen
oder konischen, keramischen oder metallischen hitzebeständigen Kammer, zur Verdampfung,
Zündung und mindestens teilweiser Verbrennung, in welche die tangential zugeführte
Verbrennungsluft und der Brennstoff ohne -,vesentlichen Druck eintreten und bei
der der einfließende Brennstoff durch die Verbrennungsluft bandartig an der Kammerwandung
ausgebreitet wird.
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Zur Regelung der Lage und Ausdehnung dieses Brennstoffbandes an der
Kammerwandung soll nun gemäß der vorliegenden Erfindung das Brennstoffzuführungsroter
schwenkbar und gegebenenfalls auch axial verschiebbar angeordnet sein.
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Ein solches Brennstoffzuführungsrohr kann vorzugsweise entweder im
Luftzuführungskanal selbst oder in genügender Entfernung davon in Luftströmungsrichtung
so angeordnet sein., daß das Rohrendes zur Vermeidung von Koksbildung' durch die
Luft oder den Sauerstoff gekühlt wird, und die am ausfließenden Brennstoff vorbeistreichende
Luft bzw. der Sauerstoff unter geringem Druck diesen ohne Zerstäubung auf eine möglichst
große Fläche der Kammerwand zu einem dünnen zusammenhängenden Brennstoffband ausbreitet,
wobei Lage und Ausdehnung des Brennstoffbandes an der Kammerwand durch Verstellen
des Rohres verändert werden können. Bei etwa waagerechter Lage der Brennkammer ist
es zweckmäßig, wenn die Mündung des Luftzuführungskanals etwa in Höhe der horizontalen
Mittelebene liegt, wobei in diesem Fall das Brennstoffzuführungsrohr im Luftzuführungskanal
verschiebbar angeordnet ist.
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In diesem Brenner wird also der Brennstoff verdampft, vergast, mit
Luft oder Sauerstoff gemischt und gezündet, wobei Verbrennungsrückstände, wie z.
B. Ölkoks, nicht übrigbleiben. Außerdem findet keine Zerstäubung des flüssigen Brennstoffes
statt, so daß hinsichtlich der Viskosität und Reinheit des Brennstoffes wesentlich
geringere Anforderungen gestellt werden können. Der Brenner ist z. B. für flüssige
Brennstoffe und Rückstände mit starken Verschmutzungen, hohem Asphaltgehalt oder
mit einer Viskosität von 100°E und mehr verwendbar. Dementsprechend
kann
der Brennstoffdruck niedrig sein, z. B. 1 m Zulaufhöhe betragen, und besondere Treibmittel,
wie Preßluft oder gespannter Wasserdampf, sind nicht erforderlich. Der Verbrennungsluftdruck
kann z. B. 200 bis 300 mm WS betragen.
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Wichtig bei diesem Brenner ist, wie aus dem Vorangehenden hervorgeht,
die Art und Weise, wie der flüssige Brennstoff in die zylindrische oder konische
oder teilweise konische Kammer einläuft und wie die Zuführung der Verbrennungsluft
erfolgt. Um die restlose Verdampfung bzw. Vergasung zu erzielen, wird daher die
Verdampfung aus einem möglichst dünnen und- breiten Brennstoffband vorgenommen,
welches insbesondere beim waagerechten Brenner im tangential angeordneten Luftzuführungskanal
durch entsprechende Führung der Verbrennungsluft, z. B. in einem trichterförmigen
Einsatz, um das verstellbare Brennstoffzuführungsrohr gebildet wird, oder z. B.
bei senkrechter Anordnung des Brenners dadurch, daß das verstellbare Brennstoffrohr
radial so weit hinter der Mündung des Luftkanals in die zylindrische Kammer einmündet,
daß die Luft den flüssigen Brennstoff zu einem dünnen Band verteilt und gleichzeitig
durch Kühlung des Rohrendes dessen Zukoken verhindert.
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Das Brennstoffzuführungsrohr ist vorteilhaft in dreidimensionaler
Richtung, also seitlich und der Höhe und Tiefe nach, verstellbar. Es besitzt an
seinem Ende keine Vorrichtung zur Zerstäubung des Brennstoffes, wie z. B. eine Düse
od. dgl. Durch die seitliche Verstellbarkeit des Brennstoffrohres ist es möglich,
die Lage des Brennstoffbandes an der Kammerwand zu verändern, wobei man eine um
so geringere Wärmekonzentration und damit Temperatur in der Kammer erzielt, je weiter
das Brennstoffband gegen den Feuerraum hin ausgelegt ist. Diese Betriebsweise ist
bei leicht verdampfbarenBrennstoffen anzuwenden; zum Verbrennen von schwer verdampfbaren
Stoffen ist eine große Wärmekonzentration notwendig, die durch Verlegen des Brennstoffbandes
in die Kammer hinein erreicht -wird. Durch Verstellung des Brennstoffrohres vor
oder zurück kann leicht die Breite des Brennstoffbandes beeinflußt werden, so daß
für jeden Brennstoff die jeweils besten Verdampfungs- und Verbrennungsbedingungen
eingestellt werden können.
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Die Verbrennungsluft wird immer tangential in die Kammer eingeführt,
und zwar am besten durch einen schmalen Luftkanal, der bei waagerechtem Brenner
zweckmäßig etwa in Höhe der horizontalen Mittelebene mündet. Die nicht vorgewärmte
Luft hat außer der Kühlung des Brennstoffrohres und der Erzeugung des Brennstoffbandes
noch die Aufgabe, eine zu jähe Temperaturerhöhung des flüssigen Brennstoffes zu
verhindern und damit- das verhältnismäßig langsame Ausdampfen und restlose Vergasen
des Brennstoffes auf seinem Weg innerhalb der Kammer im Sinne der Luftrotation zu
ermöglichen. Die Wärme hierfür wird durch Rückstrahlung von der gegenüberliegenden
Kammerwand und durch Strahlung der bereits zum Teil verbrannten Dämpfe und Gase
erreicht.
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Außer dem beschriebenen Luftzuführungskanal können zur Vergrößerung
der Brennerleistung ein oder mehrere weitere Luftkanäle vorteilhaft in Luftströmungsrichtung
hinter dem Hauptzuführungskanal in seiner Nähe, zweckmäßig innerhalb desselben Quadranten
des inneren Kammerumfanges, angeordnet sein. Die durch diese Luftkanäle eintretende
Luftmenge wird am besten gesondert geregelt.
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Zur Überwachung der Vorgänge im Brenner und zur Behebung etwaiger
Störungen kann in der Rückwand der Kammer, zweckmäßig etwa in der Mitte, eine aufklappbare
Tür, gegebenenfalls mit einer Schau- und Zündöffnung, angebracht sein. Diese Tür
kann während des Betriebes geöffnet werden.
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Zum Vorheizen bei Inbetriebsetzung des Brenners ist vorteilhaft eine
Zuführung für Brenngas angeordnet, die zweckmäßig dicht an der Brennerrückwand ebenfalls
tangential in die Kammer so mündet, daß flüssiger Brennstoff nicht in die Öffnung
hineinfließen kann, z. B. bei waagerechtem Brenner an der Oberseite.
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Die Kammer kann zur Erreichung einer besonders langen Flamme mit einem
Ringraum versehen sein, durch welchen ein Teil der Verbrennungsluft axial um den
Brennermund durch eine Luftzuführung oder mehrere derartiger Zuführungen austritt.
Diesen Zuführungen wird die Luft gesondert zugeleitet.
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Der neue- Brenner ist auch zum Betrieb mit staubförmigen Brennstoffen
geeignet, wenn beispielsweise zentral in der Rückwand der Kammer Öffnungen für die
axiale Einführung dieser Brennstoffe vorhanden sind.
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An Hand der Zeichnung sei die Erfindung an einer beispielsweisen Ausführungsform
näher erläutert.
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Der Verdampfungsbrenner, für waagerechte Lage bestimmt, besteht aus
einer zylindrischen Kammer 1, die durch einen äußeren 2 und einen inneren Blechmantel
3 sowie die innere Ausmauerung 4 gebildet wird. Die Verbrennungsluft wird durch
den Hauptluftzuführungsknal 5 und einen nahe dahinter in Luftströmungsrichtung angeordneten
zweiten Luftkanal 6 der Kammer tangential zugeführt. Die Luftmengen sind durch Regelorgane
in den Zuleitungen 7 und 8 unabhängig voneinander regelbar, um den Ablauf der verschiedenen
Vorgänge im Brenner den Eigenschaften der unterschiedlichen Brennstoffe anpassen
zu können. Ein z. B. mittels Längsgewinde und Kugel dreidimensional verstellbares
Rohr 9 ist zur tangenr tialen Zuführung des flüssigen Brennstoffes im Hauptluftkanal
5 angeordnet, so daß die unter geringem Druck, z. B. 200 bis 300 mm WS über dem
Druck in der Kammer eintretende Luftmenge einerseits das Brennstoffrohrende kühlt
und dessen Zukoken vermeidet, andererseits gleichzeitig durch einen auswechselbaren
trichterförmigen Einsatz 10 geführt, so am ausfließenden Brennstoff vorbeistreicht,
daß dieser ohne Zerstäubung auf eine möglichst große Fläche der Kammerwand zu einem
Brennstoffband ausgebreitet wird. Aus dieser Fläche verdampft bzw. vergast der Brennstoff
vollständig in der zylindrischen Kammer. Etwa gegenüber der Mündung des Haupthiftzuführungskanals
5 verbrennen die entstandenen Dämpfe und Gase teilweise und liefern so die strahlende
Wärme für den Verdampfungsvorgang. Zur Überwachung der Vorgänge im Brenner ist in
die Rückwand der Kammer eine aufklappbare Tür 11 eingesetzt. In dem Brenner können
auch Brenngase verbrannt werden, sowohl allein, vorzugsweise zum Aufheizen der Ausmauerung
bei der Inbetriebnahme, als auch in Verbindung mit flüssigem Brennstoff. Zur Zuführung
des Gases dient der Kanal 12, ebenfalls mit tangentialer Einmündung.
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Zur Erreichung einer besonders langen Flamme ist eine zusätzliche
axiale Luftzuführung rings um den Brennermund 13 vorhanden, welche die Luft gesondert
durch die Zuleitung 14 erhält. Neben der tangentialen Zuführungsöffnung für Brenngas
12 können auch noch Öffnungen zur axialen Einführung von staubförmigen Brennstoffen
vorhanden sein, beispielsweise zentral in der Rückwand der Kammer, die mittels
Trägerluft,
die zugleich einen Teil der Verbrennungsluft bildet, eingeführt werden. Auf diese
Weise kann jede Brennstoffart wahlweise allein oder in Verbindung mit anderen im
Brenner verbrannt werden. Der Brenner stellt also durch die neuartige Anordnung
der Zuführung für flüssige Brennstoffe in eine Kammer, die ebenfalls die Zuführung
von gasförmigen und staubförmigen Brennstoffen gestattet, einen Universalbrenner
dar.