-
Einrichtung zur Beheizung von Schacht-Brennöfen Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung zur Beheizung von Schacht-Brennöfen, insbesondere zum Brennen von
Kalkstein, mittels Öl.
-
Es sind bereits Einrichtungen zur Beheizung von Schacht-Brennöfen
bekannt, die aus einem Zerstäubungsbrenner und einem an die Brennermündung anschließenden
beheizbaren Ölvergasungsraum bestehen, wobei zur Vergasung des zerstäubten Brennstoffes
erhitzte, aus dem Ofenschacht an der Grenze zwischen Brenn- und Vorwärmzone entnommene
Rückstromgase verwendet werden. Diese Einrichtungen arbeiten zufriedenstellend,
solange eine vollständige Vergasung des Öls durch die aus der Brennzone des Schachtes
rückgeführten, mit C 02 angereicherten Abgase gewährleistet ist und dadurch die
Bedingungen für eine einwandfreie Verbrennung erfüllt sind, wenn das vergaste Öl
mit der in dem Ofen zur Verbrennung bestimmten, in der Ofenbeschickung aus teilweise
gebranntem Kalk befindlichen Luft zusammentrifft. Es hat sich jedoch gezeigt, daß
bei den bekannten Einrichtungen die Aufrechterhaltung der erforderlichen Vergasungstemperatur
mitunter deshalb Schwierigkeiten bereitet, weil sie weitgehend von der Temperatur
der Rückstromgase abhängig ist. Es kann der Fall eintreten, daß die Rückstromgase
nicht mit einer ausreichenden Temperatur aus dem Ofen kommen, um das Öl und insbesondere
Heizöl hoher Viskosität, das sich besonders schlecht vergasen läßt, vollständig
zur Vergasung zu bringen.
-
Die Erfindung hat sich daher zum Ziel gesetzt, eine vollständige Vergasung
des Brennstoffes auch bei schwer zu vergasenden Heizölen dadurch zu erzielen, daß
durch Verwendung hoch erhitzter Kühlluft aus der Kühlzone des Schachtes ein Teil
des aus dem Brenner austretenden zerstäubten Öls entzündet und verbrannt und der
Rest des zerstäubten Öls durch die entstehende Ölverbrennungswärme vergast wird.
-
Die erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung kennzeichnet sich durch
an sich bekannte Mittel zum Abzug hoch erhitzter Kühlluft aus der Kühlzone des Brennofenschachtes,
zur Führung dieser Kühlluft in schraubenförmigen Windungen um das Brennerrohr und
anschließend in den ölzerstäubungskegel; -außerdem durch an sich bekannte Mittel
zum Abzug von Abgasen an der Grenze zwischen Brenn- und Vorwärmzoneaus dem Schacht,
zur Führung dieser Abgase zum Brenner und anschließend in großen, den Ölzerstäubungskegel
einhüllenden schraubenförmigen Windungen durch den Vergasungsraum, wobei die Anlage
so ausgelegt ist, daß durch die heiße Kühlluft eine Zündung und Verbrennung eines
Teiles des zerstäubten Öls eintritt und der Rest des zerstäubten Öls durch die entstehende
ölverbrennungswärme vergast.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung ist der Vergasungsraum
im Bereich der Brennermündung düsenförmig ausgeführt, wobei die engste Stelle in
Höhe der Brennermündung liegt, von wo der Vergasungsraum sich in Strömungsrichtung
des Öls konisch erweitert. Weiterhin kann das Brennerrohr vorzugsweise axial verschiebbar
angeordnet sein.
-
An Hand der Zeichnungen soll eine Ausführungsform der Erfindung näher
erläutert werden.
-
Fig. 1 zeigt schematisch einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäß
ausgebildeten Schacht-Brennofen; Fig. 2 zeigt eine Ansicht auf den Brenner für den
Ofen nach Fig. 1; Fig. 3 zeigt einen Vertikalschnitt längs der Linie 3-3 in Fig.
2 und 4; Fig. 4 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3.
-
In Fig.1 ist ein Ofenschachtl dargestellt, an dessen oberem Ende sich
eine Beschickungseinrichtung 3 befindet. Der untere Teil des Schachtes ist durch
eine Wand 5 in zwei einander gegenüberliegende Abteile 7 und 9 unterteilt. Unten
in den Abteilen 7 und 9 sind die üblichen Entladeeinrichtungen 11 für das Brenngut
und die üblichen Einrichtungen 13 zum Einleiten von Kühlluft in die Abteile 7 und
9 vorgesehen. Die Luft wird von einem Ventilator oder Gebläse15 durch
einen
Frischlufteinlaß 17 angesaugt. Die Regulierung der in die Abteile 7 und 9 durch
das Gebläse 15 eingeblasenen Luftmenge erfolgt durch eine verstellbare Öffnung 19.
-
Der Schacht 1 enthält eine Vorwärmzone 21, eine Brennzone 23 und eine
Kühlzone 25. Die Grenzen der Vorwärmzone werden durch die oberen Gasaustrittsöffnungen
27 und die unteren Gasaustrittsöffnungen 29 bestimmt. Die unteren Gasaustrittsöffnungen
29 stellen .außerdem die obere Grene der Brennzone 23 dar. Die Brennzone 23 ist
in eine- Zone 31, in der der Brand vollendet wird, in eine Strahlungszone 33 und
in eine den Brennvorgang begrenzende Zone 35 eingeteilt. Die Grenzen der Zone 31
sind durch die miteinander in Verbindung stehenden, auf einem oberen, einem mittleren
und einem unteren Niveau befindlichen Leitungen 37, 39 und 41 festgelegt. Die Strahlungsbrennzone
33 ist durch die auf dem oberen Niveau befindlichen Leitungen 37 und die Luftleitungen
43 begrenzt. Die Kühlzone 25 liegt zwischen den Lufteinlaßeinrichtungen 13 und den
Leitungen 41. Die Luftleitungen 45 enthalten Kühlluft, die durch Wärmeaufnahme aus
dem in dem unteren Teil der Kühlzone befindlichen Brenngut erwärmt wurde. Diese
Luft wird von einem Ventilator oder Gebläse 47 abgesaugt. Ein Teil dieser Luft wird
von dem Ventilator 47 durch die Leitung 49 zu einem noch näher zu beschreibenden
Brenner B gedrückt, während ein anderer Teil der Luft über eine Leitung 51 einer
Gasrückführungsleitung 53 zugeleitet wird. Die Leitung 53 verbindet die Auslaßöffnungen
29 mit einem Ventilator 55 für den Rückstrom der Abgase. Der Rest der aus dem Ventilator
47 kommenden Luft wird über eine Leitung 57 den Eintrittsöffnungen 43 zugeleitet,
um die Endverbrennung in der Brennzone 35 zu unterhalten.
-
Ein. Exhaustor 59 ist durch eine Leitung 61 mit den ganz oben befindlichen
Austrittsöffnungen 27 verbunden. Mit dieser Leitung 61 ist eine Absaugleitung 63,
die die in die Beschickungsvorrichtung 3 eingedrungene Luft absaugt, und ein Einlaß
65 für Kühlluft verbunden. Der Ventilator 59 weist einen Hauptabzug 67 auf. Ein
Teil des Abzugs wird über die Leitung 69 abgezogen, um der Leitung 53 etwas relativ
kühles Rücklaufgas zuzuführen. Wenn erforderlich, kann die Absaugleitung 63 durch
ein Ventil 64 geschlossen werden. In diesem Fall kann die Beschickungsvorrichtung
3 durch Öffnen eines Ventils 66, das sie mit der Druckleitung des Exhaustors 59
verbindet, unter Druck gesetzt werden. In diesem letzteren Fall tritt keine Abluft
in die Leitung 69 ein und die Gase in der Leitung 61 weisen dieselbe Zusammensetzung
wie die in dem Ofenschacht befindlichen auf. Die Leitung 53 ist mit den Öffnungen
29 verbunden und führt aus diesen die heißen CO z reichen Rückstromgase ab.
Eine Kühlluft-Eintrittsöffnung 71 läßt etwas Luft in die Leitung 53 für die heißen
Rückstromgase ein. Der Gasrückstromventilator 55 bläst das Rückstromgas in
den Brenner B; der in Fig. I schematisch und in den Fig. 2 bis 4 im einzelnen
dargestellt ist. Durch eine Ölleitung 73 wird der Brenner mit Öl versorgt.
-
Der Brenner B ist auf die Wandung 75 eines Ölvergasungsraumes aufgesetzt,
der einen Teil des Schachtes 1 bildet. Der Vergasungsraum weist eine düsenartige
Einschnürung auf, durch die ein Einlaß 77 gebildet wird, welcher mit der mittleren
Auslaßöffnung 79 eines Schneckengehäuses 81 in Verbindung steht, das von der Wand
75 an der Außenseite des Schachtes 1 getragen wird. Die Eintrittsöffnung des Schneckengehäuse
81 ist durch Drosselklappen 85 und 87 einstellbar, die mit Griffen89 und 91 versehen
sind. Die Griffe können in geeigneten Stellungen der Drosselklappen 85 und 87 festgestellt
werden. Mit den Drosselklappen sind Feststelleinrichtungen 93 und 95 verbunden,
die in gekrümmten Schlitzen 97 bzw. 99 verstellt werden können. Der Gasrückstrom
wird über ein Rohr 163 zu dem Einlaß 83 geleitet. Das Rohr 163 ist mit dem Auslaß
des Ventilators 55 für den Gasrückstrom verbunden.
-
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die linke Wand 101 des Schneckengehäuses
mit einer öffnung79 versehen, die sich an die Einlaßöffnung 77 des Vergasungsraumes
anschließt. Die andere Wand 103 des Schneckengehäuses weist eine Öffnung 105 auf,
die durch eine Tür 107 verschließbar ist, welche von einem Scharnier 109 getragen
wird. Die Tür weist eine Hülse 115 auf, in der sich ein gleitbar verstellbares Luftrohr
117 befindet, das durch Schrauben 119 festgestellt werden kann. Eine Stopfbuchse
121 verhindert das Austreten von Luft aus dem Inneren des Schneckengehäuses 81 am
Umfang des Rohres 117.
-
Das innere Ende des Luftrohres 117 wird durch einen glockenförmigen
Kragen 123 gebildet, der in der Betriebsstellung des Rohres 117 in die Einlaßöffnung
77 hineinragt. Das Rohr 117 weist eine seitliche Lufteintrittsleitung 125 auf, in
der sich eine einstellbare Klappe 127 befindet. Die Luft, die in die Eintrittsleitung
125 eingeleitet und dem Luftrohr 117 zugeführt wird, ist die erhitzte Luft, die
aus der Kühlzone 25 durch das Gebläse 47 abgeführt wird. Diese Luft wird in schraubenförnnigen
Windungen 129 durch das Rohr 117 hindurchgeleitet. Am äußeren Ende des Rohres 117
befindet sich ein Verschluß 131, in den gleitbar ein Brennerrohr 133 eingeführt
ist, das mittels einer Verschraubung 135 in axialer Richtung in der gewünschten
Stellung festgehalten werden kann. Der Verschluß 131 ist mit einer Dichtung 137
luftdicht abgedichtet. Er hält das Brennerrohr 133 konzentrisch in dem Luftrohr
117.
-
An dem an der engsten Stelle der düsenartigen Einschnürung des Vergasungsraumes
befindlichen Austrittsende des Brennerrohres 133 befindet sich eine Zerstäubungsdüse
139. Am anderen Ende ist eine Kappe 141 vorgesehen, die eine Einlaßnabe 143 aufweist,
welche mit einem Ansatzstück 145 verbunden werden kann. Die Verbindung wird durch
einen Halter 147, der mittels Zapfen 149 auf dem Ansatzstück 145 gelagert ist, hergestellt.
Am Halter 147 ist eine von Hand verstellbare Schraube 149 vorgesehen, die gegen
die Kappe 141 angezogen wird, um das Ansatzstück 145 in Verbindung mit der Einlaßnabe
143 zu bringen.
-
Durch die ölzuführungsleitung73 wird dem Ansatzstück 145 Brennstoff
unter Druck zugeleitet. Der Brennstoff strömt aus der Düse 139 in Form eines Zerstäubungskegels
153 aus. Ein etwa vorhandener überschuß fließt in den ölsammelbehälter über eine
Ölnebenleitung 155 zurück. Um das Brennerrohr 133 in der gewünschten axialen Stellung
zu halten, ist das Ansatzstück 145 mit einem Stab 157 versehen, der einstellbar
in einer Führung 159 auf dem Rohr 117 gleitet und durch eine Schraube 161 festgehalten
werden kann.
-
Die Arbeitsweise des Brenners ist folgende: Das unter Druck aus der
Leitung 73 in das Ölzufühn,ngsroter
133 eingeleitete Öl
tritt als Zerstäubungskegel 153 aus der Düse 139 aus. Die Luft, die aus dem Rohr
125 und der Leitung 49 tangential in das Rohr 117 eintritt, strömt auf einer schraubenförmigen
Bahn 1.29 und ebenfalls schraubenförmig aus dem glockenförmigen Kragen 123
in den Zerstäubungskegel 153 ein. Diese Luft, die aus der Kühlzone 25 kommt, ist
auf eine Temperatur erhitzt, die zuverlässig auf dem für die Verbrennung eines Teiles
des zerstäubten Öls in dem Vergasungsraum erforderlichen Temperaturniveau gehalten
werden kann, wobei der Rest des zerstäubten Öls durch die entstehende Verbrennungswärme
vergast. Damit ist eine im wesentlichen vollständige und zuverlässige Vergasung
auch schwer zu vergasender Heizöle sichergestellt.
-
Die durch das Schneckengehäuse 81 zu der Eintrittsöffnung 77 geleiteten
Rückstromgase werden in großen, den Ölzerstäubungskegel153 einhüllenden schraubenförmigen
Windungen 163 durch den Vergasungsraum hindurchgeleitet, wodurch sich eine Herabsetzung
der Temperatur des vergasten Öls ergibt. Der Kragen 123 hat die Wirkung, den schraubenförmigen
Strom aus Luft und Öl einerseits und den ebenfalls schraubenförmigen Gasrückstrom
andererseits während einer gewissen Zeitdauer getrennt zu halten. Dadurch wird die
Vergasung begünstigt, jedoch ist klar, daß schließlich das vergaste öl-Luft-Gemisch
und die Rückstromgase gemischt werden. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung
des vergasten Brennstoffs in der Zone 31, in der der Brand zu Ende geführt wird,
und oberhalb dieser Zone über den gesamten Querschnitt des Schachtes. Wenn die Mischung
aus vergastem Brennstoff, Luft und Rückstromgasen in die Endzone 31 eintritt, trifft
sie auf den gleichmäßig verteilten, aus der Kühlzone 25 aufsteigenden Luftstrom
und dadurch wird das Gemisch gleichmäßig in der ganzen Endzone 31 gezündet, da die
Temperatur in dieser Zone über der Zündtemperatur liegt.
-
Die in dem Schacht aufsteigenden heißen Gase verursachen durch Strahlung
eine Kalzinierung in der Strahlungszone 33. Der Zusatz von Rückstromgasen gewährleistet
nicht nur eine gleichmäßige Verteilung der Wärme über den Querschnitt des Schachtes
1, sondern hat auch eine temperierende und hitzeverteilende Wirkung, die geeignet
ist, heiße Stellen in der Kalzinierungszone zu vermeiden. Die Menge der an den Austrittsöffnungen
45 aus dem Schacht abgezogenen heißen Kühlluft für die Vergasung ist hinreichend,
um das Öl in dem Sprühnebel 133 zu vergasen. Die Menge des durch die Austrittsöffnungen
29 überhalb der Brennzone 23 entnommenen Gasrückstrom ist größer, was aus der Verwendung
eines verhältnismäßig weiten Schneckengehäuses 81 folgt, das für die Zufuhr des
Gasrückstromes in die Eintrittsöffnung 77 des Vergasungsraumes benutzt wird.