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Einrichtung an einer Verbrennungsvorrichtung für flüssigen und/oder
gasförinigen Brennstoff Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an einer Verbrennungsvorrichtung
für flüssigen und/oder gasfömigen Brennstoff mit einer Luftkammer und einer Verbrennungskammer
aus feuerfestem Material, die im wesentlichen als Zylinder bzw. Drehkörper mit gemeinsamer
Achse ausgebildet und miteinander durch eine zentrale Öffnung verbunden sind, deren
Durchmesser kleiner als derjenige der beiden Kammern ist, sowie einem Brenner für
flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoff, der in der Luftkammer zentral angeordnet
ist und den Brennstoff durch die zentrale Öffnung hindurch in die Verbrennungskammer
einleitet, so daß der Brennstoff in die Verbrennungskammer in der Nähe des Randes
der zentralen Öffnung eintritt, wobei die Luftkammer an ihrem Umfang mit tangentialen
Luftzuführungsöffnungen versehen ist.
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Verbrennungsvorrichtungen mit derartigen Einrichtungen sind bereits
bekannt, wie z. B. der deutschen Patentschrift 908 513 zu entnehmen ist.
Bei der üblichen horizontalen Anordnung sammelt sich ein Teil der in dem Brennstoff
in geringfügigem Ausmaß vorhandenen Ascheteile in Form von flüssiger Schlacke im
unteren Teil der Verbrennungskammer an. Die Schmelze erstarrt entweder gleich an
Ort und Stelle, oder sie läuft zu dem an die Verbrennungskammer angrenzenden Feuerraum,
wo sie später erstarrt. Die Schlackenmenge ist gewöhnlich so gering, daß man die
erstarrte Schlacke im Rahmen der normalen überwachung der Verbrennungsvorrichtung
entfernen kann, so daß sich während des Betriebs keine Schwierigkeiten ergeben.
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Wenn eine solche Vorrichtung jedoch senkrecht bzw. stehend angeordnet
ist, d. h., wenn die Öffnung der Verbrennungskammer nach oben gerichtet ist,
können bei der bekannten Vorrichtung dadurch Schwierigkeiten auftreten, daß die
geschmolzene Schlacke zu der engen Verbindung (»Kehle«) zwischen der Luftkammer
und der Verbrennungskammer fließt und diesen Durchgang oder die Brennerdüse mindestens
teilweise verstopft, so daß der Verbrennungsvorgang behindert wird.
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Ein weiterer Nachteil tritt insbesondere dann in Erscheinung, wenn
aschehaltige Flüssigkeiten als Brennstoff dienen. Bei der bekannten Vorrichtung
wird dann leicht die feuerfeste Ausmauerung der Verbrennungskammer durch die sich
auf der Wand, etwa auf halbem Weg entlang der Längsachse der Kammer, ablagernde
Asche angegriffen. Bei den hohen Betriebstemperaturen (um 16000 Q greift
diese Asche das Futter chemisch an und kann außerdem zusammen mit gegen die Wandung
geschleuderten unverbrannten oder nur teilweise verbrannten Brennstoffteilchen zu
einer störenden Koksbildung Anlaß geben.
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Werden Brennstoffe verwendet, die ohne jeden Ascherückstand verbrennen,
so kann die bekannte Vorrichtung zwar längere Zeit, z. B. mehrere Jahre, ihren Dienst
tun. Anders jedoch liegt aus den obengenannten Gründen der Fall, wenn eine Ascheabscheidung
unvermeidlich ist. Die Lebensdauer des bekannten Brenners beträgt dann höchstens
einige Monate, und es bestand daher ein dringender Bedarf an einer Einrichtung zur
Vervollkommnung des bekannten Systems, die die genannten Nachteile vermeiden hilft.
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Bei der aus der deutschen Patentschrift 121319
bekannten ölfeuerung
mit Streudüse wird der Strom der Verbrennungsluft durch Trennwände in mehrere Einzelströmungen
aufgespalten, von denen einige ihren Weg unmittelbar in das Innere des Feuerraumes
nehmen, andere in Kanälen oder Spalten an der Wandung des Feuerraumes entlanggeführt
werden und erst später in diesen einmünden. Durch diese Anordnung sollen bei nicht
aschefreien flüssigen Brennstoffen die Ascheablagerungen an den Wänden verhindert
werden. Dieser Zweck wird zwar erreicht jedoch läßt sich die bekannte Ölfeuerung
insofern nicht mit der erfindungsgemäßen vergleichen, als neben rein konstruktiven
Verschiedenheiten, die sich nachteilig auf den Wirkungsgrad auswirken, mit
einem
Luftüberschuß gearbeitet werden muß, der in erster Linie zur Verbesserung des Mischvorganges
Brennstoff-Verbrennungsluft dient. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung entspricht
dagegen, wie noch deutlich werden wird, die Menge an Primär-und Sekundärluft zusammen
der für die Verbrennung theoretisch notwendigen Luftmenge.
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Die Erfindung hat sich die überwindung der obenerwähnten Nachteile
der Anordnung gemäß Patentschrift 908 513 zur Aufgabe gesetzt, nämlich den
Schutz der Ausmauerung der Brennkammer gegen Abbrand und Koksansatz bei Verwendung
von aschehaltigen flüssigen Brennstoffen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verbrennungskammer an ihrem
Umfang in der Nähe ihres an die Luftkammer angrenzenden Endes einen ringförmigen,
mit einem Luftkasten verbundenen Schlitz aufweist, dessen äußere Begrenzungsfläche
im wesentlichen eine geradlinige Fortsetzung der Wand der Verbrennungskammer darstellt,
wobei durch den ringförmigen Schlitz Sekundärluft im Mengenverhältnis
1: 2 bis 2: 1, vorzugsweise 1: 1 zur Primärluftmenge längs
und gleichmäßig der Verbrennungskammer zuführbar ist und die zugeführte Gesamtmenge
an Primär- und Sekundärluft der für den Brennstoff theoretisch benötigten Menge
entspricht.
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Der ringförmige Schlitz kann mit Führungsgliedern ausgerüstet sein,
welche der Sekundärluft eine dem Umfang folgende Bewegung erteilen, deren Richtung
die gleiche ist, wie die Bewegungsrichtung der zentral zugeführten Primärluft, wobei
zweckmäßigerweise die Dreh- oder Umlaufgeschwindigkeit der Sekundärluft die gleiche
Größenordnung besitzt, wie die Drehgeschwindigkeit der mit lElfe der Primärluft
erzeugten Flammenmasse. Diese sich drehende Flammenmasse entsteht dadurch, daß die
Brennstoffteilchen, welche sich nach dem Verlassen der Zerstäuberöffnung zuerst
geradlinig bewegen, nacheinander von der primären Verbrennungsluft erfaßt werden,
die eine dem Umfang folgende Strömungskomponente aufweist. Bei dem dann einsetzenden
Verbrennungsvorgang wird die Drehbewegung aufrechterhalten.
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Da die Sekundärluft durch den Schlitz längs des gesamten Umfangs der
Verbrennungskammer zugeführt wird, bildet sie längs der Wand der Kammer eine gleichmäßige
Schicht und schützt die Wand der Kammer gegen eine Berührung mit den heißen Flammengasen
und den Ascheteilchen sowie irgendwelchen Rußteilchen, die aus diesen Gasen herausgeschleudert
werden; die Sekundärluft nimmt dann an der Verbrennung teil, und ihr Zuströmen verhindert
die für einen einwandfreien Betrieb erwünschte Ausbildung des in der Patentschrift
908 513 beschriebenen »äußeren torusförmigen Wirbels« am Boden der Verbrennungskammer
keineswegs.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es erstmalig, Verbrennungsvorrichtungen
für flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe, wie sie z. B. in ihrem Aufbau aus
der Patentschrift 908 513 bekannt sind, in senkrechter Anordnung mit flüssigen
und/oder gasförmigen Brennstoffen, die einen Gehalt an aschebildenden Stoffen aufweisen,
zu betreiben, ohne daß man befürchten muß, daß die Vorrichtung nach verhältnismäßig
kurzer Laufzeit unbrauchbar wird. Praktische Versuche haben ergeben, daß die Lebensdauer
durchschnittlich nur um etwa das Fünffache verlängert wird, so daß die Erfindung
einen sehr beachtlichen technischen Fortschritt mitsichbringt. Es besteht auch nicht
die Gefahr, daß bei senkrechter Anordnung von der Wand weggebrochene Koksstücke,
zusammengebackeneAsche od. dgl. ihren Weg auf den Zerstäuber oder in die öffnung
für die Primär- oder Sekundärluft finden, denn die Ausbil-. dung von Ablagerungen
auf der Wand der Verbrennungskammer wird vollständig verhindert.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
daß man für eine bestimmte Leistung eine kleinere Luftkarnmer benötigt, als es der
Fall wäre, wenn die gesamte Verbrennungsluft in der Mitte über die Luftkammer zugeführt
werden müßte. Auf diese Weise erhält man eine Verbrennungsvorrichtung von geringerem
Gewicht, die sich leichter handhaben läßt.
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Die Verbrennungsvorrichtung ist ferner insofern besonders gut zum
senkrechten Einbau geeignet, als sich der Luftkasten auf einfache Weise
zusammen
bauen und zerlegen läßt, weshalb man mit einer einfachen Unterstützung
für den Luftkasten auskommt.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt, worin
1 die Verbrennungskammer bezeichnet der über eine öffnung oder Düse 2 Brennstoff
und Primärluft zugeführt wird. Die Sekundärluft strömt am Umfang der Kammer durch
den Schlitz 3
zu. Der Zerstäuberbrenner 4, dem flüssiger Brennstoff aus der
Brennstoffleitung 10 zugeführt werden kann, ist in der Luftkammer
5 zentral angeordnet. Ferner ist ein Anschlußstutzen 9 vorgesehen,
der es ermöglicht, auch einen gasförnügen Brennstoff in einen den die Halterung
des Zerstäubungsbrenners umgebenden Kanal in die Verbrennungskammer einzuleiten.
Die Primärluft strömt aus dem Luftkasten 7
an Leitblechen 6 entlang
zu der Luftkammer. In dem Schlitz 3 können gegebenenfalls Leitbleche
8 - z. B. 18 - über den gesamten Umfang verteilt sein, je-
weils
unter einem solchen Winkel angeordnet, daß der Sekandärluft eine Drehbewegung erteilt
wird, deren Richtung gleich der durch die Leitbleche 6 hervorgerufenen Drehrichtung
der Primärluft ist.
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Der Luftkasten 7 ist auf seiner von der Brennkammer
1 abgewandten Seite durch einen Deckel 11
verschlossen, der an den
Luftkasten mittels eines Flansches 12 befestigt ist und den Brenner 4 mit den Luftführungstellen
und den Boden 13 der Brennkammer trägt; letzterer ist durch die Stangen 14
und die Platte 15 mit dem Deckel 11 verbunden. Der Boden
13 ist von dem ringförmigen Schlitz 3 für die sekundäre Verbrennungsluft
umgeben. In diesem Schlitz sind die bereits erwähnten geneigten Leitbleche
8 angeordnet, um der Sekundärluft die erforderliche Drehbewegung zu verleihen.
Sowohl die Sekundärluft als auch die sich um die Brennerdüse drehend strömende Primärluft
wird aus dem Luftkasten 7 durch die Luftkammer 5 in die Verbrennungskammer
1 eingeleitet; die zylindrischen Zwischenwände 16 und 17 haben
die Aufgabe, eine gleichmäßige Verteilung der Luft in allen Richtungen zu gewährleisten.
Die Dimensionen der Luftführungsteile sind so gewählt daß praktisch gleiche Mengen
an Primär- und Sekundärluft zugeführt werden. Ein erheblicher Teil der Sekundärluft
führt nur in der Nähe des offenen Endes der Verbrennungskammer zu einer Verbrennung.
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Beim Betrieb der Verbrennungseinrichtung bildet sich eine
Flamme, bei der man einen nach außen gerichteten Wirbel 18 und einen
nach innen gerichteten
Wirbel 19 unterscheiden kann. Neben
diesen Wirbeln weist die Flamme auch einen Drall auf.
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Der nach außen gerichtete Wirbel 18 gewährleistet, daß das
aus der Düse 2 in die Verbrennungskammer eintretende Gemisch aus Brennstoff und
Primärluft rechtzeitig zündet.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, kann nach dem Lösen des Flansches
12 und erforderlichenfalls auch der an den Brenner angeschlossenen Brennstoffleitungen
der Boden 13 der Verbrennungskammer herausgezogen werden, so daß das feuerfeste
Futter der Verbrennungskammer einer Untersuchung oder sogar Instandsetzung zugänglich
wird. Wenn eine solche Untersuchung notwendig wird, solange der Ofen heiß ist, muß
man daher nicht bis zur Abküh-
lung warten, was eine erhebliche Zeitersparnis
bedeutet.