DE1934741A1 - Vorrichtung zum Verbrennen von Fremdstoffe enthaltenden fluessigen Brennstoffen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Verbrennen von Fremdstoffe enthaltenden flüssigen Brennstoffen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbrennen von Fremdstoffe enthaltenden flüssigen Brennstoffen, insbesondere von Altölen, mit einer Brennkammer, in die eine an eine Brennstoffzuführleitung angeschlossene Brennerdüse ragt, wobei sich die Eintrittsöffung der Brennstoffzuführleitung innerhalb eines Brennstoff-Zwischenbehälters befindet.
• Eine derartige Vorrichtung ist bereits Gegenstand der nicht vorveröffentlichen deutschen Patentanzeldung P 15 01 848.1 des gleichen Anmelders. Bei der dort beschriebebeb Vorrichtung wird nach dem Zerstäuberprinsip mit Hilfe der mit ihrer Austrittsöffnung nach oben gerichteten Brennerdüse und einer ebenfalls in die Brennkammer führenden, horizontal gelegten, Druckluft zuleitenden Zerstäuberdüse das Brennstoff-Luftgemisch zur Unterhaltung der Flamme erzeugt. Hierbei liegt die Mitte des durch die Zerstäuberdüse zugeführten Druckluftstrahls unmittelbar über der Öffnung der Brennerdüse.
• Ausgehend von der in der genannten deutscheu Patentanmeldung P 15 01 848.1 beschriebenen Vorrichtung hat es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gemacht, die Verbreunungs -leistung einer solchen Vorrichtung noch wesentlich zu er -höhen, ohne daß eine unzulässige Überhitzung der Brennstoffdüse und ihrer Zuleitung stattfindet.
• gemäß der erfindung wird dies dadurch ermöglicht, daß innerhalb der Brennkammer und koaxial zu dieser eine zweite, sowohl im Durchmesser als auch in der Länge kleinere Brennkammer in der weise angeordnet ist, daß die konischen Mündungen der Brennerdüse, sowie der dem Brenner Druckluft zuführenden Luftdüse unmittelbar vor der hinteren Öffnung der inneren Brennkammer liegen.
• Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Verbrennung praktisch in zwei Stufén. In der ersten Stufe wird mittels der aus der Luftdüse zugeführten Druckluft die Zerstäubung des Brennstoffs in der inneren Brennkammer bewirkt, webei bereits eine teilweise Verbrennung stattfindet. Die Hauptaufgabe der inneren Brennkammer besteht jedoch in der Bildung eines gasförmigen Gewisches von Sauerstoff und Brennstoff und in der Förderung dieses Gemisches in denjenigen Bereich der äußeren Brennkammer, in der in der zweiten Stufe des Prosesses die vollständige Verbrennung stattfindet.
• Gemäß einer Weiterbildung der erfindung kann nun eine zusätzliche, in die äußere Brennkammer einzündende und zur Zuführung von vorerwärmter Luft dienende Luftleitung vorgesehen sein. Vorzugsweise befindet sich die Einzündung der zusätzlichen Luftleitung in der Rückwand der äußeren Brennkammer und in unmittelbarer Umgebung des Wanddurchtritts der Druckluftleitung für die Zerstäuberdüse.
• Durch die zusätzliche Luftleitung kann ein vorerwärmter, vorverdichteter Luftstrom in den hinteren teil der äußeren Brennkammer eingeleitet werden. Es ist hierbei günstig, wann in der äußeren Brennkammer hinter dem Eintrittsstutzen der zusätzlichen Luftleitung ein strömungsberuhigendes Richtleitwerk angeordnet ist.
• Weiterhin kann die zusätzliche Luftleitung teilweise durch den Wärmestrahlungsbereich des Brenners verlaufen, um die erforderliche Vorerwärmung der einzuleitenden luft in er -halten.
• Die in den hinteren Teil der äußeren Brennkammer einströmende Luft gelangt nun unter Passierung des strömungsberuhigenden Richtleitwerks infolge der begrenzten Eintrittsöffnung in der Rückwand der inneren Brennkammer über den Weg des geringsten Widerstands durch den zwischen äußerer und innerer Brennkammer gebildeten Kanal mit ringförmigen Querschnit bis in den vorderen Teil der äußeren Brennkammer. Hier vereinigt sich die zusätzlich eingeleitete, vorerwärmte Luft mit dem aus der vorderen Öffnung der inneren Brennkammer herausgeschleuderten, w@gen ungenügender Anreicherung mit Sauerstoff nur unvollständig verbranuten, jedoch inzwischen gesförmig gewordenen Brennstoff-Luftgemisch, um diese nun@ehr zur vollständigen Verbrennung zu bringen.
• Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich der be deutende Vorteil, daß der zusätzlich eingeleitete Luftstrom die äußere Brennkammer vor zu starker Erwärmung schützt, ohne jedoch das Brennstoff-Luft-Gemisch abzuschwächen.
• Gleichzeitig ist hierbei gewäbrleistet, daß die durch die Druckluftdüse geförderte Luft kalt bleibt und infolgedessen die Brennerdüse khhlen kann, so daß auch eine Überhitzung der Brenzerdüse verhindert ist.
• Für die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn die innere Brennkammer etwa im mittleren Bereich der äußeren Brennkammer angeordnet ist.
• Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Brennkammern jeweils im Bereich ihrer den Mündungen der Brenner-und der Luftdüse abgewendeten Austrittsöffnungen mit konischer Verjüngung auszubilden.
• Die innere Brennkammer besitzt in ihrer Hinterwand eine dem Wuerschnitt des einzuleitenden Druckluftstrahls der Luftdüse entsprechende kreisförmige Öffnung, die sich vorteilhafter -weise in der Achse der zylindrischen Brennkammer befindet.
• Weiterhin ist es flir die Brennstoffzerstäubung günstig, wenn die konischen Mündungen der Brenner- und der Luftdüse im rechten Winkel vor der Öfnung der inneren Brennkammer aufeinander zulaufen. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann nun dadurch noch wesentlich begünstigt werden, daß gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung die innere Brennkammer aus einem hochwärmebeständigen Werkstoff mit sehr geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten und niedriger Wärmeleitzahl besteht.
• Infolgedessen können auch beträchtliche Temperaturerhöhungen iB Bereich der inneren Brennkammer ohne nachteilige Nebenwirkungen auftreten.
• Da der erfindungsgemäße Brenner gegen Verunreinigungen des Brennstoffs weitgehend unempfindlich ist, erübrigt sich die Verwendung einer bei bekannten Vorrichtungen unentbohrlichen, besonderen Brennstoff-Filteranlage.
• Es kann jedoch mit Vorteil ein Fremdstoffabscheider für gröbere Fremdstoffe vorgesehen sein, wie er im sch@@ qingangs erwähnter deutscher Patentanzuldung P lS Ol 848.1 beschrieben ist. Hierbei ist der Brennstoff-Zwisch@@behälter als Fremdstoffabscheider ausgebildet, an dem mundestens ein entleerbarer Topf für die Aufqahme von Fremdstoffen vorgesehen ist und in dessen fremdstoffreier Mittelzone die Eintrittsöffnung der Brennstoff-Zuführleitung liegt.
• Es hat sich nun als sehr vorteilhaft herausgestellt, wenn in dem als Fremdstoffabscheider ausgebildeten Brennstoff-Zwischenbehälter strömungshemmende Zwischenwände angeordnet sind. Durch derartige, für den Brennstoff zelbstverständlich durchlässige Zwischenwände ist gewährleistet, daß der Niederschlag der gröberen Fremdstoffe durch bei der Brennstoff-Förderung entstehende Wirbelbildung nicht unterbunden wird.
• Außerdem kann das untere Ende der Brennstoffzuführleitung mindestens bis zu den im Zwischenbehälter befindlichen Brennstoffschichten mittleren spezifischen Gewichts reichen. Durch diese Maßnahmen wird vermieden, daß zu Ungunsten der tiefer liegenden spezifisch schwereren Brennstoffbestandteile die darüber befindlichen, spezifisch leichteren Bestandteile bevorzugt abgesaugt werden. Andererseits können hierdurch auch Störungen durch vorzugsweise in den leichteren Schichten am erwärmten Zuführungsrohr sich bildende und platzende Gasblasen verhindert werden.
• Wenn darüber hinaus zwischen der äußeren Brennkammer und dem Brennstoff-Zwischenbehälter eine Rückflußleitung vorgesehen ist, deren untere Öffnung unterhalb der oberen Innenfläche des Zwischenbehälters im Behälterinneren endet, so sind hierdurch auch Störungen infolge von nahe der oberen Innenfläche sich leicht bildenden und sich plötzlich entladenen Gaseinschlüssen verzeidbar.
• Eine weitere sich vorteilhaft auswirkende Weiterbildung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung noch durch eine mit einer Krümmung versehene Entlüftungsleitung zwischen dem Brennstoff-Zwischenbehälter und der äußeren Brennkammer erfahren.
• Durch eine solche Ausbildung der Entlüftungsleitung können durch platzende Gaseinschlüsse des im Zwischenbehälter befindlichen Brennstoffs verursachte Spritzer nicht unzittelbar in die äußere Brennkammer eindringen.
• Die Brennstoffzuführung und deren Regelung kann p@e@@@tisch und in Förderintervallen mittels eines schwimmergesteuerten Ventils erfolgen, dessen Schwimmer im Fremdstoffabscheider angeordnet ist. Statt dessen können die pneumatischen Förderintervalle aber auch durch mechanisch betriebene, nicht störanfällige Fördermittel, wie z.B. Fliehkraft-oder Membran-Pumpen, erzeugt werden.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung zum Verbrennen von Frendstoffe enthaltenden flüssigen Brennstoffen im Längsschnitt dargestellt.
• Die Vorrichtung weist eine äußere, sylindrische Brennkammer 1, sowie eine koaxial angeordnete innere, zylindrische Brennkammer 2 auf , die sowohl im Durchmesser als auch in der Länge kleiner ausgeführt ist als die äußere Brennkammer 1 und etwa den mittleren Bereich der Brennkammer 1 einnimmt.
• Zwischen äußerer und innerer Brennkammer ist auf diese Weise ein Luftkanal 9 mit ringförmigem Querschnitt gebildet. An ihren vorderen, offenen zum Austritt der Flammen 10 dienenden Enden sind beide Brennkammer@ 1, 2 zu einem gewissen Grade konisch verjüngt ansgebildet, während die rückwärtigen Enden der Brennkammern 1, 2 jeweils durch eine entsprechende Rückwand abgeschlossen sind.
• Eine Brennstoff-Zuführleitung 11 mit angeschlossener Brennerdüse 4 irt von unten her in den unteren Teil der äußeren Brennkammer 1 eingesetzt und eine Druckluftleitung 12 mit Luftdüse 3 führt durch die Rückwand der äußeren Brennkammer 1, wobei die Druckluftleitung 12 in Richtung der Brennkammerachse gelegt ist. Auf diese Weise laufen die konischen Mündungen der vertikalen Brennerdüse 4 und der horizontalen Luftdüse 3 rechtwinklig aufeinander zu, wobei die Brennerdüse 4 etwa in Höhe der Brennkammerachse endet. Die innere Brennkammer 2 ist hierbei so angeordnet, daß ihre Rückwand sich dort befindet, wo die Düsen 4 und 5 zusammenführen.
• Die Rückwand der inneren Brennkammer 2 besitzt eine in der Brennkammerachse liegende Öffnung, die so be@essen ist, daß gerade der aus der Luftdüse 3 herauskommende Luftstrahl in die Brennkammer 2 eintreten kann, wobei der gleichseitig durch die Brennerdüse 4 geförderte Brennstoff zerstäubt wird.
• Weiterhin führt in den hinteren Teil der äußeren Brennkammer 1 eine zusätzliche, zur Zuführung von vorerwärmter und vorverdichteter Luft dienende Lufftleitung 7, die im gezeigten Ausführungsbeispiel teilweise durch den Wärmestrahlungsbereich der Brennerflammen 10 verläuft. der durch diese Luftleitung 7 in die äußere Brennkammer 1 gelangende Luftstrom wird durch ein der Einfachheit halber in der Zeichnung nicht gezeigtes strömungsberuhigendes Richtleitwerk geschickt, worauf er den zwischen äußerer und innerer Brennkammer befindlichen Kanal 9 passiert und in den vorderen Teil der äußeren Brennkammer 1 strömt, wo er sich mit dem aus der inneren Brennkammer 2 herausgeschleuderten Brennstoff-Luft-Ge@isch vereinigt.
• Ein als Fremdstoffabscheider ausgebildeter Brennstoff-Zwischenbehälter ist mit 5 bezeichnet. Seine Bodenfläche ist gegen die Strömungsrichtung des flüssigen Brennstoffs geneigt. Unmittelbar neben der Brennerdüse 4 befindet sich eine Entlüftungsleitung 8. Zum Abfluß eines etwa in der äußeren Brennkammer 1 sich bildenden flüssigen Niederschlags dient eine zwischen äußerer Brennkammer 1 und Brennstoff-Zwischenbehälter 5 verlaufende und in das Innere des letzteren eintauchende Rückflußleitung 6.
• Es ist vorteilhaft, wenn die Brennkammer 1 in ihre@ vorderen Bereich, und zwar so weit, wie sie der direkten Bestrahlung der Flamme ausgesetzt ist, aus demselben Material gefertigt ist, wie die Brennkammer 2. Das betrifft also den Teil, der etwa den Überstand der Brennkammer 1 über Brennkammer 2 bildet.

Claims (16)

A n s p r ü c h e

1. Vorrichtung zum Verbrennen von Fremdstoffe enthaltenden flüssigen Brennstoffen, insbesondere von Altölen, mit einer Brennkammer, in die eine an eine Brennstoffzuführleitung angeschlossene Brennerdüse ragt, wobei sich die Eintrittsöffnung der Brennstoffzuführleitung innerhalb eines Brennstoff-Zwischenbehälters befindet, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Brennkammer (1) und koaxial zu dieser eine zweite, sowohl im Durchmesser als auch in der Länge kleinere Brennkammer (2) in der weise angeordnet ist, daß die konischen Mündungen der Brennerdüse (4), sowie einer dem Brenner Druckluft zuführenden Luftdüse (3), unmittelbar vor der hinteren Öffnung der inneren Brennkammer (2) liegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche, in die äußere Brennkammer (1) einzündende und zur Zufuhrung von vorerwärmter Luft dienende Duftleitung (7) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einnündung der zusätzlichen Luftleitung (7) in der Rückwand der äußeren Brennkammer (1) und in unmittelbarer Umgebung des Wanddurchtritts der Druckluftleitung (12) befindet.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der äußeren Brennkammer (1) hinter dem Eintrittsstutzen der zusätzlichen Luftleitung (7) ein strömungsberuhigendes Richtleitwerk angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Luftleitung (7) teilweise durch den Wärmestrahlungsbereich das Brennere verläuft.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere brennkammer (2) etwa im mittleren Bereich der äußeren Brennkammer (1) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gejennzeichnet, daß die Brennkammer (1,2) jeweils im Bereich ihrer den Mündungen der Brenner- und Luftdüse (4,3) abgewendeten Austrittsöffnungen mit konischer Verjüngung ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem oder m@hreren der voraugekenden Ansprüche, dadurch gekennseich@@t, daß sich die hintere Öffnung der inneren Brennkammer (2) in ihrer Achse befindet.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konischen Mündungen der Brenner- und der Luftdüse (4,3) im rechten Winkel aufeinander zulaufen.

10. vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangeh@@den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Brennkammer (2) aus einem hochwärmebeständigen Werkstoff mit sehr geringem Wärm@@@@usdehnungsk@effisienten und niedriger Wärmeleitzahl besteht.

11. Vorrichtung nach eines oder mehreren des vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem als Fremdstoffabscheider ausgebildeten Brennstoff-Zwischenbehälter (5) strömungshemmende Zwischenwände angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehanden Ansprüche, dadurch gekennzeichet, daß das untere Ende der Brennstoffzuführleitung (11) mindestens bis zu den im Zwischenbehälter (5) befindlichen Brennstoffschichten mittleren spezifischen G Gewichte reicht.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der äußeren Brennkammer (1) und dem Brennstoff-Zwischenbehälter (5) eine Rückflussleitung (6) vorgesehen ist, deren untere Öffnung unterhalb der oberen Inneufläche des Zwischenbehälters (5) im Behälterinnern endet.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit einer Krümmung versehene Entlüftungsleitung (8) zwischen dem Brennstoffzwischenbehälter (5) und der äußeren Brennkammer (1).

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Brennstoff-Förderung in Förderintervallen Fliehkraft- oder Membran-Pumpen vorgesehen sind.

16. Vorrichtung naoh einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitung (7) ihre Eintrittsmündung unterhalb der Brennkammer (1) hat, iu Bogen von unten Mob oben zur Brennkammer (1) durch den Strahlungsbereich (10) der Flammen geführt ist und vorzugsweise im Bereichder Rückwand der Brennkammer (1) mündet..