DE2604578A1

DE2604578A1 - METHOD AND DEVICE FOR IMPROVING THE COMBUSTION ENERGY EFFICIENCY OF FIRE

Info

Publication number: DE2604578A1
Application number: DE19762604578
Authority: DE
Inventors: Jean Clement Hyacinthe Daidie
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-02-18
Filing date: 1976-02-06
Publication date: 1976-08-26
Also published as: FR2301696A1

Description

PATENTANWÄLTE- 26 O A 57 8PATENTANWÄLTE- 26 O A 57 8

DR.- I NG. H. H. Wl LHELM - DIPL.-ING. H. DAUSTERDR.- I NG. H. H. Wl LHELM-DIPL.-ING. H. DAUSTER

D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31 B - TELEFON (0711) 29 1133D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31 B - TELEPHONE (0711) 29 1133

Stuttgart, den 5. Febr. 1976 Dr.W/KlStuttgart, February 5, 1976 Dr.W / Kl

D 5001/6aD 5001 / 6a

Anm.: Jean Clement ,
Hyacinthe D3|LDIE
Longeves, par Fontenay-le-ComteNote: Jean Clement,
Hyacinthe D3 | LDIE
Longeves, par Fontenay-le-Comte

Vendee, FrankreichVendee, France

Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Verbrennungsenergieausbeute von FeuerungenMethod and device for improving the combustion energy yield of furnaces

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Verbrennungsenergieausbeute, insbesondere in Feuerungen; sie bezieht sich auch auf verschiedene Vorrichtungen, um das neue Verfahren in die Praxis umsetzen zu können.The invention relates to a method for improving the combustion energy yield, especially in furnaces; It also refers to different devices to make the new one To be able to put procedures into practice.

Es ist bekannt, Wasser in eine Feuerung einzusprühen, das dort mehr oder weniger schnell verdampft. Bis heute hat dieses Verfahren aber nicht dazu geführt, daß die Energieausbeute von Feuerungen wesentlich verbessert wurde. Die Injektion von Wasser in flüssigem Zustand oder auch die Zufuhr von Wasserdampf, der mit Tröpfchen flüssigen Wassers durchsetzt ist (Naßdampf) hat vielmehr einen schädlichen Einfluß auf die Funktionsweise von Feuerungen.It is known to spray water into a furnace, which evaporates more or less quickly there. To date this procedure has been used but did not lead to the fact that the energy yield of furnaces was significantly improved. Injection of water in the liquid state or the supply of water vapor, which is interspersed with droplets of liquid water (wet steam) Rather, it has a detrimental effect on the functioning of furnaces.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet, daß gesättigter Dampf (iCcockendampf) direkt in die Flammen der Feuerung injiziert wird. Das im Zustand des gesättigten Dampfes befindliche Wasser, das unmittelbar der Verbrennungszone zugeführt wird, wird durch die erhöhte Tempera-The method of the present invention is characterized in that saturated steam (iCcockendampf) directly is injected into the flames of the furnace. The water in the state of saturated steam, which is directly the Is fed to the combustion zone, is due to the increased temperature

6098-3-5/02826098-3-5 / 0282

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

tür, der es dort aufgesetzt wird, in seine Bestandteile dissoziiert, von denen der Wasserstoff sofort verbrennt und bei seiner Verbrennung seine gesamte Verbrennungswärme abgibt. Zur Erwärmung oder Verdampfung von flüssigen Tröpfchen wird bei diesem Vorgang kein Teil dieser Energie verbraucht. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt es daher, die Energieausbeute von Feuerungen bis zu 20% zu steigern.door, on which it is placed there, dissociates into its components, of which the hydrogen burns immediately and gives off its entire heat of combustion when it burns. No part of this energy is used in this process to heat or vaporize liquid droplets. That The method according to the present invention therefore makes it possible to increase the energy yield of furnaces by up to 20%.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch Einrichtungen, um das genannte Verfahren durchführen zu können. Eine dieser Vorrichtungen ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Verdampfungs- und Injektionsrohr besitzt, das die Verbrennungskammer der Feuerung auf einem verlängerten Weg durchläuft, beispielsweise in der Form von mehreren Krümmungen, und das mit seinem Ende in unmittelbarer Nähe der Flammen der Feuerung mündet.The present invention also relates to devices in order to be able to carry out said method. One of those devices is characterized in that it has at least one evaporation and injection tube which the combustion chamber the furnace runs through an extended path, for example in the form of several bends, and that with its end opens in the immediate vicinity of the flames of the furnace.

Eine andere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Abscheidebehälter vorgesehen ist, dessen mittlerer Teil mit einem Dampfgenerator über ein erstes Absperrventil verbunden ist und dessen oberer Teil mit einem Dampfinjektor der Feuerung über ein zweites Absperrventil verbunden ist, das in Reihe mit mindestens einem Regelventil liegt, wobei der untere Teil des Abscheidebehälters mit einer Auslassleitung für das vom Dampf getrennte Wasser versehen ist.Another device for carrying out the method according to the invention is characterized in that a separating container is provided, the middle part of which is connected to a steam generator via a first shut-off valve and its upper part with a steam injector of the furnace over a second shut-off valve is connected, which is in series with at least one control valve, wherein the lower part of the separation tank is provided with an outlet pipe for the water separated from the steam.

In der beiliegenden Zeichnung sind anhand von Ausführungsbeispielen schematisch mehrere Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dabei zeigen:In the accompanying drawing are based on exemplary embodiments a number of devices for performing the method according to the invention are shown schematically. Show:

Fig. 1 die prinzipielle Anordnung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Brennerfeuerung, die beispielsweise einem Zentralheizungskessel zugeordnet ist,Fig. 1 shows the basic arrangement of a device for Implementation of the method according to the invention in a burner combustion, for example a Central heating boiler is assigned,

H0983b/0282H0983b / 0282

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1,

Fig. 3 einen Schnitt in einer vertikalen Mttelebene durch eine Einrichtung zum Abscheiden und zum Verteilen von Dampf, mit der beispielsweise in eine Feuerung gesättigter Dampf eingeführt werden kann, der einem Dampfgenerator üblicher Bauart entnommen wird und3 shows a section in a vertical central plane by a device for separating and distributing steam, with which, for example, in a furnace of saturated steam can be introduced, which is a steam generator of conventional design is removed and

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 einer anderen Variante der Vorrichtung.FIG. 4 shows a view similar to FIG. 3 of another variant the device.

In der Fig. 1 ist mit 1 eine Kesselfeuerung bezeichnet, die beispielsweise an einem Kessel für die Zentralheizung angeordnet sein kann. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Feuerung mit einem ölbrenner 2 ausgerüstet. Ein Wasserbehälter 3 ist so angeordnet, daß sich sein Boden noch auf einem Niveau befindet, das über dem Brenner 2 der Feuerung 1 liegt. Die Wandungen des Behälters 1 können aus synthetischem Material oder aus Blech bestehen, das mit einer geeigneten Verkleidung versehen ist. Der Wasserbehälter 3 kann periodisch aufgefüllt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Eimers. Für den Fall, daß Wasser mit möglichst guter Qualität (wenig Kalkgehalt) zugeführt werden soll, kann auch eine ständige Zufuhr in den Behälter 3 durch eine Versorgungsleitung 4- vorgesehen werden, die über einen Filter im Bodenbereich des Behälters 3 mündet. In diesem letzten Fall sollten bekannte Einrichtungen vorgesehen werden, um die Pegelhöhe 6 innerhalb des Behälters 3 auf einer konstanten Größe zu halten·In Fig. 1, 1 denotes a boiler, which is arranged, for example, on a boiler for central heating can be. In the example shown, the furnace is equipped with an oil burner 2. A water tank 3 is like this arranged that its bottom is still at a level that is above the burner 2 of the furnace 1. The walls of the Container 1 can be made of synthetic material or of sheet metal, which is provided with a suitable lining. Of the The water tank 3 can be filled up periodically, for example with the aid of a bucket. In the event that water with possible Good quality (little lime content) is to be supplied, a constant supply into the container 3 by a Supply line 4- are provided, which opens into the bottom area of the container 3 via a filter. In this last case Known devices should be provided in order to keep the level height 6 within the container 3 at a constant size keep·

Am Boden des Behälters 3 ist eine Kammer 7 angeordnet, die, wie aus Fig. 2 ersichtlich, folgende Teile umschließt: eine !topfvorrichtung 8, die mit regelbarer Leistung insbesondere über ein Nadelventil 8a mit dem Wasser des Behälters 3 versorgt wird, und zwar über eine Leitung 9j in der ein Absperr-At the bottom of the container 3 there is arranged a chamber 7 which, as can be seen from FIG. 2, encloses the following parts: a ! Pot device 8, with adjustable power in particular is supplied with the water of the container 3 via a needle valve 8a, namely via a line 9j in which a shut-off

0 983 h/I· --¹H 20983 h / I · - ¹ H 2

ventil 10 angeordnet ist, das auch noch innerhalb der Kammer liegt. Diese Leitung 9 mündet in der Nähe des Bodens innerhalb des Behälters 3 über ein Filter 11. Die Tropfvorrichtung 8 besjiitzt unterhalb des Nadelventils 8a einen Trichter 8b, dessen unteres Rohr 8c über eine Leitung 12 von geeigneter Form und Länge einer Vasserverdampfungs- und Injektionsleitung 13 angeschlossen ist, die innerhalb der Feuerung 1 liegt. Diese Vas server dampf ung s- und Injektionsleitung 13 durchquert die Verbrennungskammer der Feuerung 1 über eine verlängerte Wegstrecke und zwar dadurch, daß sie mehrere Male in der in der Fig. 1 angedeuteten Art gekrümmt ist und bei 13a in Höhe der Flamme F mündet, die aus dem ölbrenner 2 austritt, sobald dieser gezündet ist.valve 10 is arranged, which is also still within the chamber. This line 9 opens in the vicinity of the bottom within of the container 3 through a filter 11. The drip device 8 possesses below the needle valve 8a a funnel 8b, the lower tube 8c via a line 12 of suitable shape and Length of a Vasserverdampfungs- and injection line 13 connected which lies within furnace 1. This Vas server steam and injection line 13 traverses the Combustion chamber of the furnace 1 over an extended distance, namely by being several times in the in the Fig. 1 indicated type is curved and opens at 13a at the level of the flame F, which emerges from the oil burner 2 as soon as it is ignited.

Sobald das Absperrventil 10 geöffnet ist, werden die aus dem Nadelventil 8a ausströmenden Tropfen in dem Trichter 8b gesammelt. Aus Gründen des tieferliegenden Niveaus, das beispielsweise in der Größenordnung von 1m zwischen dem Boden des Behälters3und der Feuerung 1 des Kessels liegen kann, laufen diese Tröpfchen bis zum Eingang der Verdampfungs- und Injektionsleitung· 13. Da diese eine genügend große Länge aufweist, um die Tröpfchen einer allmählichen Verdampfung zu unterwerfen und weil die Hindung der Leitung 13 auf einem höheren Niveau liegt als seine Eintrittsöffnung, tritt aus der Mündung der Leitung 13 praktisch nur gesättigter Dämpf aus. Dieser Dampf wird dann direkt der Flamme F des Brenners 2 zugeleitet.As soon as the shut-off valve 10 is opened, the out of the Droplets flowing out from the needle valve 8a are collected in the funnel 8b. For reasons of the lower level, for example of the order of 1m between the bottom of the container 3 and the furnace 1 of the boiler these droplets up to the entrance of the evaporation and injection line 13. Since this is of a sufficient length to subject the droplets to gradual evaporation and because the direction of the line 13 is at a higher level than its inlet opening, the outlet of the Line 13 practically only saturated vapor. That steam is then fed directly to the flame F of the burner 2.

Die Dampfmenge, die der Feuerung zugeführt wird, kann natürlich auch mit Hilfe des Nadelventils 8a in Abhängigkeit von der Leistung des Brenners 2 geregelt werden. Diese Regelung kann manuell durchgeführt werden; es ist aber auch möglich, gemäß der vorliegenden Erfindung, das Regelventil 8a an die Leistung des Brenners 2 zu koppeln, was besonders dann empfehlenswert ist, wenn die Brennerleistung selbst schon von automatischen Einrichtungen bekannter Art reguliert oder programmiert ist.The amount of steam that is fed to the furnace can of course also be regulated with the aid of the needle valve 8a as a function of the output of the burner 2. This regulation can be carried out manually; but it is also possible, according to the present invention, to couple the control valve 8a to the output of the burner 2, which is particularly recommended when the burner output itself is already regulated or programmed by automatic devices of a known type.

- 5 - -B 0 9 8 3 H / (i 2 8 2- 5 - -B 0 9 8 3 H / (i 2 8 2

In ähnlicher Weise kann natürlich auch die Steuerung des Absperrventiles 10 erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der Steuerung der ölzufuhr zum Brenner 2 oder in Abhängigkeit von der' Zündung des Brenners 2 erfolgen. Diese Abhängigkeit kann durch automatische Einrichtungen bekannter Art gewährleistet werden, und es ist nicht nötig, das im einzelnen zu beschreiben, insbesondere, da die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezielle Form einer Vorrichtung zur Durchführung gerichtet ist.The control of the shut-off valve can of course also be carried out in a similar manner 10 according to the invention as a function of the control of the oil supply to the burner 2 or as a function of the 'ignition of the burner 2 take place. This dependency can be ensured by automatic devices of a known type and it is not necessary to describe it in detail, especially since the present invention does not a special form of device is directed to implementation.

Die Einrichtung der Fig. 3 besitzt in einer Tasche einen beispielsweise zylindrisch ausgebildeten Abscheidebehälter 15 mit vertikaler Achse. Der mittlere Teil dieses Behälters 15 ist an einen Wasserdampferzeuger'irgendeiner Art mit der Leitung 16 angeschlossen, in der ein erstes Absperrventil 17 angeordnet ist. Der obere Teil des Abscheidebehälters 15 ist über die Leitung 18 an einen Dampfinjektor angeschlossen, der beispielsweise in einer Feuerung in der Nähe der dort aufrechterhaltenen Flammen angeordnet ist. In der Leitung 18 sind hintereinander ein zweites Absperrventil 19 und ein Regelventil 20 angeordnet. Der untere Teil des Abscheidebehälters 15 schließlich ist mit einer Leitung 21 verbunden, die dazu dient, das vom Dampf abgeschiedene Wasser, das von dem Dampferzeuger über die Leitung 16 kommt, nach unten abzuführen. Diese Vorrichtung eignet sich besonders, um die Erfindung an einer Zentralheiζungseinrichtung zu verwirklichen, deren Kessel bereits als Wasserdampferzeuger eingesetzt werden kann, an den die Leitung 16 angeschlossen wird.The device of FIG. 3 has one in a pocket, for example cylindrically shaped separator container 15 with a vertical axis. The middle part of this container 15 is on a steam generator of some kind with line 16 connected, in which a first shut-off valve 17 is arranged is. The upper part of the separating container 15 is connected via the line 18 to a steam injector which, for example is arranged in a furnace near the flames maintained there. In the line 18 are one behind the other a second shut-off valve 19 and a control valve 20 are arranged. The lower part of the separation container 15 is finally with connected to a line 21, which is used to separate the water from the steam, which is from the steam generator via the line 16 comes to lead down. This device is particularly suitable for applying the invention to a central heating device to realize whose boiler can already be used as a steam generator to which the line 16 is connected will.

In der in der F.ig. 4- gezeigten Variante, in der dieselben Bezugszahlen wie in Fig. 3 für gleiche Teile eingefügt sind, arbeitet der Abscheidebehälter 15 aufgrund der Schwerkraft und die Ablassleitung für das vom Dampf abgeschiedene Wasser, nämlich die Leitung 21, geht daher auch von dem Boden dieses Behälters aus.In the F.ig. 4- shown variant, in which the same reference numerals as are inserted in Fig. 3 for the same parts, the separator 15 works due to gravity and the discharge line for the water separated from the steam, namely line 21, therefore also goes from the bottom of this container the end.

- 6 6 09 8-3-5 / η ;> 8 2- 6 6 09 8-3-5 / η;> 8 2

— ο —- ο -

Wenn die schematised in den Figuren 3 und 4- gezeigten Einrichtungen an Feuerungen eingesetzt werden, die mit Brennern arbeiten, wird die Steuerung der Abschlußventile 17 und 19 vorzugsweise in Abhängigkeit von der Steuerung der Brennstoffzufuhr zu den Brennern durchgeführt oder auch in Abhängigkeit von der Zündung der Brenner. Es ist auch in allen den Fällen, in denen die BrennerIeistung variabel ist und in denen sie insbesondere geregelt oder programmiert ist, möglich, das Regelventil 20 in Abhängigkeit von der Brennerleistung zu steuern.When the facilities shown in Figures 3 and 4- are schematized are used in furnaces that work with burners, the control of the shut-off valves 17 and 19 is preferred depending on the control of the fuel supply carried out to the burners or depending on the ignition of the burner. It is also in all of the cases in in which the burner output is variable and in which it is in particular regulated or programmed, it is possible to control the control valve 20 as a function of the burner output.

Alle Anwendungen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung auf Feuerungen machen den Einsatz von Dampf,injektoren, wie die in Fig. 1 beispielsweise gezeigte Wasserverdampfungs- und Ingektionsleitung 13 notwendig, die aus einem auch bei höheren Temperaturen widerstandsfähigem Material, beispielsweise aus Metall, besteht.All applications of the method of the present invention to furnaces make use of steam, injectors such as those in 1 shows an example of the water evaporation and induction line 13 necessary, which are made of a material that is resistant even at higher temperatures, for example metal, consists.

Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie umfaßt auch alle ihre "Varianten und auch alle Mittel, die die Durchführung des Verfahrens der Erfindung in verschiedenen Abwandlungen und Anwendungsformen ermöglichen.However, the present invention is not limited to the embodiments described. It also includes all of its "variants and also all means which enable the method of the invention to be carried out in various modifications and forms of application enable.

B 0 9 B 3 5 / Ci ί 8 2B 0 9 B 3 5 / Ci ί 8 2

Claims

Expectations

Process for improving the combustion energy yield of furnaces, characterized in that saturated Water vapor is introduced directly into the flames of the furnace.

Method according to Claim 1 for a furnace with a burner, the output of which can be regulated, characterized in that the steam injection is controlled depending on the output control of the burner.

Device for carrying out the method according to one of the Claims 1 and 2, characterized in that at least one water evaporation and injection pipe 13 is provided is that the combustion chamber of the furnace 1 traverses a relatively long distance.

Device according to claim 3 »characterized in that., the water evaporation and injection tube (13) several Male is curved and opens exclusively with its open end in the area of the flames of the furnace.

Device according to claims 3 and 4, characterized in that a drip device for supplying water at the entrance of the evaporation and injection tube is provided.

Device according to claim 5 _}, characterized in that, inter alia, a water tank is provided, the bottom of which is at a higher level than the flames of the furnace and that a controllable injection device is provided, the output of which is connected to the inlet of the evaporation and injection pipeline and the in front of her

609835/0 282

Inlet in a line a filter and a shut-off valve having connected in series.

7- * Device according to claim 6 for burner furnaces, characterized in that the control of the shut-off valve in Depending on the control of the fuel supply to the • burners.

8. "Device according to claim 6 for burner firings, characterized characterized in that the control of the shut-off valve in Depending on the ignition of the burner takes place.

9. Device for performing the method according to one of claims 1 and 2, characterized in that a separating container (15) is provided, the middle part of which is connected to a steam generator via a first shut-off valve (17) is connected, the upper part of which via a second shut-off valve (19) and a control valve (20) to the Steam injector is connected to the furnace and its lower part with a discharge line (21) in connection through which the water separated from the steam can be discharged.

10. The device according to claim 9 for burner furnaces, characterized in that the control of the shut-off valves in Dependent on the control of the fuel supply to the burners takes place.

11. The device according to claim 9 for burner firings, characterized characterized in that the shut-off valves are controlled as a function of the ignition of the burner.

12. Device according to one of claims 9 "to 11 for burners, the output of which can be regulated, characterized in that * the control valve (20) is dependent on the output regulation the burner is controlled.

b 0 9 8 3 H / Π 2 8 2b 0 9 8 3 H / Π 2 8 2