DE266133C

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Publication number: DE266133C
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KAISERLICHES Λ IMPERIAL Λ

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Die Erfindung bezieht sich auf die Verbrennung explosiver Gase in einer Zwischenräume und Durchtrittsöffnungen zwischen sich frei lassenden Schicht oder losen Schüttung stückiger feuerfester Körper nach dem Verfahren gemäß Patent 258065. Die Erfindung bezweckt, die Feuerung von Kesseln oder ähnlichen Heizvorrichtungen dem genannten Verbrennungsverfahren anzupassen und entsprechend umzugestalten. The invention relates to the combustion of explosive gases in a space and passage openings between the layer or loose bed of lumpy pieces that are left free refractory body according to the method according to patent 258065. The invention aims to the firing of boilers or similar heating devices using the combustion process mentioned adapt and redesign accordingly.

Der übliche Feuerungsvorraum, in dem die Verbrennung des Brennstoffes vor sich geht, und von dem aus die Feuergase gewöhnlich in die,Feuerrohre, -kanäle oder -züge des Kessels geleitet werden, gelangt bei dem Gegenstand der Erfindung in Wegfall; vielmehr ist die zur Verbrennung des gasförmigen Brennstoffes erforderliche Schicht oder lose Schüttung feuerfester Körper im Innern der Heizrohre des Kessels untergebracht.The usual furnace vestibule, in which the combustion of the fuel takes place, and from which the fire gases usually enter the fire pipes, ducts or flues of the boiler are passed, is omitted in the subject matter of the invention; rather it is layer or loose fill required for combustion of the gaseous fuel more refractory Body housed inside the boiler's heating pipes.

Am Gaseintrittsende der Heizrohre ist gemäß der Erfindung eine aus feuerfestem Stoff bestehende Düse angebracht, durch welche die explosiven Gase an die feuerfesten Verbrennungshilfskörper herangeleitet werden.According to the invention, at the gas inlet end of the heating pipes there is one made of refractory material Nozzle attached through which the explosive gases to the refractory combustion auxiliary body be introduced.

Um die Schwierigkeiten, die sich bei dem Inbetriebsetzen der Feuerung dadurch ergeben können, daß beim Anheizen eines Rohres die Flamme durch die feuerfeste Düse ganz hindurch nach rückwärts bis in die Gasgemischzuführkammer zurückschlägt und so die Verbrennung stört, ist gemäß der Erfindung¹ das Eintrittsende der Heizrohre mit einer in dieselben hineinragenden Hilfsdüse versehen, durch welche der Ort der anfänglichen Mischung der Gase beim Anheizen in das betreffende Heizrohr selbst verlegt werden kann.In order to overcome the difficulties that can arise when the furnace is started up because when a pipe is heated up, the flame hits backwards through the refractory nozzle all the way back into the gas mixture feed chamber and thus disrupts the combustion, according to the invention ^{1 is} the inlet end of the heating pipes provided with an auxiliary nozzle protruding into the same, through which the location of the initial mixture of the gases during heating can be relocated to the relevant heating pipe itself.

Zunächst soll die Erfindung in ihrer Anwendung an einem Dampferzeuger geschildert werden, der aus einem zylindrischen Mantel mit einem einzigen von körnigen Bestandteilen angefüllten Rohr besteht (Fig. 1 und 2).First, the invention will be described in its application to a steam generator be made up of a cylindrical shell with a single of granular components filled tube consists (Fig. 1 and 2).

In dem Kesselmantel A befindet- sich das Rohr B, dessen eines Ende durch eine Düse C aus feuerfestem Ton oder anderem geeigneten Stoff mit einer Öffnung D zur Einführung der Gasmischung verschlossen ist. Ein Bund C¹ der Düse C ragt etwas aus dem Rohr B heraus, um eine dichte Verbindung bei C² durch Umwickeln der Düse ζ. B. mit Asbestschnur zu bewirken, die mit Bleiweiß ο. dgl. vor dem Einsetzen in das Rohr überzogen ist. Das Rohr B ist mit Stücken eines feuerfesten Stoffes G, beispielsweise Ton, Schamotte, Magnesit, Carborund o. dgl. angefüllt. Die Masse G wird an dem Austrittsende des Rohres B durch ein Sieb D¹ ο. dgl. zurückgehalten. An dem Eintrittsende befinden sich zweckmäßig gröbere Brocken.In the boiler shell A there is the tube B, one end of which is closed by a nozzle C made of refractory clay or other suitable material with an opening D for the introduction of the gas mixture. A collar C ^{1 of} the nozzle C protrudes slightly from the pipe B to create a tight connection at C ² by wrapping the nozzle ζ. B. to effect with asbestos cord that with white lead ο. Like. Is coated before insertion into the tube. The tube B is filled with pieces of a refractory material G, for example clay, chamotte, magnesite, carborundum or the like. The mass G is at the outlet end of the tube B through a sieve D ¹ o. like. withheld. At the entry end there are expediently coarser chunks.

Der Durchmesser der Öffnung D der Düse C muß dem verfügbaren Gasdruck entsprechen, und zwar so groß sein, daß der Gasstrom dieThe diameter of the opening D of the nozzle C must correspond to the available gas pressure, and be so large that the gas flow

zur Verhütung der Rückzündung erforderliche Strömungsgeschwindigkeit erhält. Ein Durchmesser von etwa 17 mm hat sich für diesen Zweck als geeignet erwiesen, wenn etwa 2,83 cbm Kohlengas in der Stunde verbrannt werden sollen. Die Gasmischung wird der mittleren öffnung D mittels eines Rohres E zugeführt. Die Luft und das brennbare Gas werden unter . Druck in das Rohr E von einem Kniestück E^ the flow velocity required to prevent reignition is given. A diameter of about 17 mm has proven to be suitable for this purpose when about 2.83 cbm of coal gas is to be burned per hour. The gas mixture is fed to the central opening D by means of a pipe E. The air and the flammable gas are under. Pressure in the pipe E from an elbow E ^

0. dgl. geleitet, wobei beide Zulasse durch Ventile geregelt werden können. Jedes Rohr ist vorzugsweise mit einem Rückschlagventil ausgerüstet. Gas und Luft treffen sich in dem Kniestück und werden bei ihrem Durchtritt durch das Rohr E und die öffnung D gemischt. Beim Anheizen kann man in der Weise verfahren, daß man zunächst einen Bestandteil der Gasmischung, das Gas oder die Luft in das Heizrohr einläßt, eine Flamme dem. Austrittsende des Rohres B nähert und hierauf den anderen Bestandteil langsam einführt, bis die entstehende Flamme rückwärts durch die körnige Schicht streicht und die Verbrennung in der Nähe der Eintrittsstelle stattfindet, so daß die Körner in der Verbrennungszone glühend werden. Die Gas- und Luftzufuhr wird am besten derart geregelt, daß ein geringer Überschuß an Sauerstoff über das erforderliche Maß vorhanden ist, um eine vollständige Verbrennung des brennbaren Gases zu gewährleisten.0. Like. Passed, both admissions can be regulated by valves. Each pipe is preferably equipped with a check valve. Gas and air meet in the elbow and are mixed as they pass through tube E and opening D. When heating you can proceed in such a way that you first let a component of the gas mixture, the gas or the air into the heating tube, a flame to the. Approaching the exit end of tube B and then slowly introducing the other component until the resulting flame sweeps backwards through the granular layer and combustion takes place near the entry point, so that the granules in the combustion zone become glowing. The gas and air supply is best regulated so that there is a slight excess of oxygen over what is necessary to ensure complete combustion of the combustible gas.

Um die entwickelte Wärme gleichmäßiger längs des Heizrohres zu verteilen, ist es zweckmäßig, das Rohr mit feuerfester Masse auf einem Teil seiner Länge in der Nähe der heißesten Stelle auszufüttern.In order to distribute the developed heat more evenly along the heating pipe, it is advisable to the pipe with refractory mass for part of its length near the hottest To feed the place.

Die geeignetste Länge der Heizrohre B hängt von ihrem Durchmesser, von der Heizkraft der verwendeten Gase, von der Menge der in der Zeiteinheit zu verbrennenden Gase und von der Temperatur ab, mit welcher die Verbrennungsprodukte den Kessel verlassen sollen. Im allgemeinen hat es sich gezeigt, daß die Anwendung der Erfindung dazu führt, die Heizrohre kurzer zu machen, als sie sonst üblich sind.The most suitable length of the heating tubes B depends on their diameter, the heating power of the gases used, the amount of gases to be burned in the unit of time and the temperature at which the combustion products are to leave the boiler. In general, it has been found that the application of the invention leads to making the heating tubes shorter than they are otherwise customary.

Es hat sich z. B. als zweckmäßig erwiesen, bei der Verbrennung von Kohlengas oder Koksofengas das Heizrohr oder die Rohre des Kessels 1 m lang zu machen und ihnen einen inneren Durchmesser von 75 mm zu geben.It has z. B. proven to be useful in the combustion of coal gas or Coke oven gas to make the heating pipe or the pipes of the boiler 1 m long and give them one to give an inner diameter of 75 mm.

Gas und Luft werden unter einem solchen Druck e'ngeführt, daß die Gasmischung eine Strömungsgeschwindigkeit erhält, bei der eine Rückzündung durch die öffnung D der Düse C verhindert wird. Die nötige Strömungsgeschwindigkeit hängt von der mehr oder minder heizkräftigen Natur der betreffenden explosiven Gasmischungen ab. Bei Anwendung von Kohlengas kann mit einem Druck von 250 bis 750 mm Wassersäule befriedigend gearbeitet werden.Gas and air are fed in under such a pressure that the gas mixture receives a flow velocity at which reignition through the opening D of the nozzle C is prevented. The required flow rate depends on the more or less heat-intensive nature of the explosive gas mixtures in question. When using carbon gas, a pressure of 250 to 750 mm water column can be used satisfactorily.

Um einen Anhalt von der durch die ErfindungTo give a clue of the invention

WassertemperaturWater temperature C.C. 100°100 ° C.C. 148°148 ° C.C. 170°170 °

erreichbaren Wärmeübertragung zu geben, mögen die folgenden Daten dienen, welche sich auf einen wagerechten Kessel mit einem 1 m langen Rohr (Fig. 1) von einem Innendurchmesser von 75 mm ,und einer Düse aus feuerfestem Ton beziehen, die 10 cm in das eine Ende des Rohres hineinragt, während der übrige Teil des Rohres mit feuerfesten Ziegelbrocken von einer derartigen Größe, ausgefüllt ist, daß sie durch ein Sieb von einer Masche pro 25 mm, jedoch nicht durch ein solches von zwei Maschen pro 25 mm hindurchgehen. Wenn in dem derart ausgefüllten Rohr eine Gasmischung von Kohlengas und Luft verbrennt, so daß nur eine Spur von Sauerstoff in den Verbrennungsgasen vorhanden ist und ein Gasverbrauch von etwa 2,83 cbm pro Stunde stattfindet, hat es sich gezeigt, daß die Verbrennungsgase aus der Rohrmündung mit folgenden, von der Temperatur des umgebenden Wassers abhängigen Temperaturen austraten:To give the heat transfer achievable, the following data may serve, which are on a horizontal boiler with a 1 m long tube (Fig. 1) with an inner diameter of 75 mm, and a refractory clay nozzle, 10 cm in one end of the pipe protrudes, while the remaining part of the pipe with refractory bricks of such a size that it passes through a sieve of one mesh per 25 mm, but not through a mesh of two meshes per 25 mm. If in that way filled tube burns a gas mixture of coal gas and air, so that only one Trace of oxygen is present in the combustion gases and a gas consumption of about 2.83 cbm per hour takes place, it has been shown that the combustion gases from the The pipe mouth emerged with the following temperatures depending on the temperature of the surrounding water:

Temperatur der Verbrennungsgase bei ihrem AustrittTemperature of the combustion gases at their exit

219⁰C.219 ⁰ C.

251⁰C.251 ⁰ C.

266⁰C.266 ⁰ C.

Beim Anheizen kann eine Schwierigkeit
auftreten, darin bestehend, daß die Flamme beim Rückwärtsstreichen durch die körnige Schicht das Bestreben hat, durch die öffnung in der Düse aus feuerfestem Ton zu treten. Die Vorrichtung der Fig. 3 hat sich als zweckmäßig erwiesen, um die Gefahr einer solchen Rückzündung wesentlich zu verringern. Zu diesem Zweck ist eine Kammer F durch ein Gehäuse F¹ gebildet, dem ein Gehäuse H¹ vorgelagert ist, welches eine andere Kammer H bildet und aus der eine Hilfsdüse H² zur Düse C in die öffnung D führt. Die Kammer H wird mit Gas von einem Rohr H^s gespeist, während die Kammer F durch ein Rohr i⁷² mit der Gasmischung oder Luft allein gespeist wird. Bei der Verwendung eines einzigen Rohres kann die Kammer H fortfallen, in welchem Falle das Rohr H³ mit dem Rohr H² aus einem Stück besteht.Firing up can be a difficulty
occur, consisting in the fact that the flame, when sweeping backwards through the granular layer, tends to pass through the opening in the nozzle made of refractory clay. The device of FIG. 3 has proven to be expedient in order to substantially reduce the risk of such a flashback. For this purpose, a chamber F is formed by a housing F ¹ , which is preceded by a housing H ¹ which forms another chamber H and from which an auxiliary nozzle H ^{2 leads} to the nozzle C and into the opening D. The chamber H is fed with gas from a pipe H ^s , while the chamber F is fed through a pipe i ⁷² with the gas mixture or air alone. When using a single tube, the chamber H can be omitted, in which case the tube H ³ and the tube H ^{2 are} made in one piece.

Beim Anheizen wird zunächst Luft allein in Kammer F geleitet, welche durch die Düse C und das Rohr B hindurchtritt. Hierauf wird brennbares Gas der Kammer H zugeführt, welches von hier in das Rohr B übertritt, worauf eine Flamme dem Austrittsende dieses Rohres genähert wird. Die Zufuhr von Luft oder verbrennbarem Gas wird, wie es gerade der vorliegende Fall erfordert, gesteigert, bis die Flamme rückwärts streicht und eine Verbrennung in der körnigen Schicht stattfindet. Wenn die Körner in der Nähe der Düse C glühendWhen heating up, air alone is initially passed into chamber F , which passes through nozzle C and tube B. Combustible gas is then fed into chamber H , which passes from here into tube B , whereupon a flame is brought closer to the outlet end of this tube. The supply of air or combustible gas is increased, as the present case requires, until the flame sweeps backwards and combustion takes place in the granular layer. When the grains are glowing near the nozzle C.

geworden sind, wird die Zufuhr des brennbaren Gasgemisches zur Kammer H abgestellt und brennbares Gas in die Kammer F geleitet, welches sich mit der Luft mischt, die ebenfalls in diese Kammer geführt wird.have become, the supply of the combustible gas mixture to chamber H is cut off and combustible gas is passed into chamber F , which mixes with the air that is also fed into this chamber.

Wenn das verwendete Gas nur geringe Heizkraft besitzt, wie beispielsweise Hochofengas, dessen Heizkraft nicht genügt, um die feuerfeste Schicht anfänglich in der erforderlichenIf the gas used has little heating power, such as blast furnace gas, the heating power of which is not sufficient to initially give the refractory layer the required level

ίο Glühtemperatur zu erhitzen, kann der Kessel zunächst mit einem heizkräftigen Gase, z.B. Kohlengas, mit Luft gemischtem Benzin o. dgl. angeheizt werden. Darauf wird dieses heizkräftigere Gas abgestellt und das heizärmere Gas zugelassen, um sich mit der in die Kammer F eingeführten Luft zu vermischen.ίο To heat the glow temperature, the boiler can first be heated with a powerful gas, e.g. coal gas, gasoline mixed with air or the like. This gas with more heat is then turned off and the gas with less heat is allowed to mix with the air introduced into the chamber F.

Wendet man vorliegende Erfindung auf Kessel mit einer größeren Zahl von an eine gemeinsame Gasgemischzufuhrkammer angeschlossenen Röhren an, so wird die oben erwähnte Neigung der explosiven Gase zur Rückzündung durch die feuerfeste Düse hindurch gesteigert. An der Hand der Fig. 4 und 5, welche zwei Schnitte eines Kessels gemäß der Erfindung mit zehn Röhren zeigen, soll daher erläutert werden, wie diese Schwierigkeit der Inbetriebsetzung überwunden werden kann. Die Rohre B sind an ihrem Eintrittsende durch ein oder mehrere Gehäuse, beispielsweise durch Gehäuse H und F, verschlossen, welche mit Zuleitungen, wie sie bezüglich der Ausführungsform der Fig. 3 beschrieben sind, versehen sind. Diese Gehäuse sind am Kessel befestigt und durch Scheidewände /, J¹ (Fig. 5) in drei Abteile unterteilt, wobei jedes Abteil seine eigenen Zuführrohre besitzt.Applying the present invention to boilers having a larger number of tubes connected to a common gas mixture supply chamber, the above-mentioned tendency of the explosive gases to re-ignite through the refractory nozzle is increased. With reference to FIGS. 4 and 5, which show two sections of a boiler according to the invention with ten tubes, it should therefore be explained how this problem of commissioning can be overcome. The tubes B are closed at their entry end by one or more housings, for example by housings H and F , which are provided with feed lines as described with respect to the embodiment of FIG. 3. These housings are attached to the boiler and divided into three compartments by partitions /, J ¹ (Fig. 5), each compartment having its own feed pipes.

Die Rohre sind in Gruppen angebracht, und zwar in zwei Gruppen zu je vier und in einer Gruppe zu zwei Röhren. Hierbei ist es zweckmäßig, die Zuleitungsrohre F² für die Gasmischung in der Mitte jeder Gruppe anzubringen, um eine möglichst symmetrische Zufuhr zu erzielen.
Wasser, welches sich aus den Verbrennungsgasen niederschlägt, bevor die körnige Masse vollkommen erhitzt ist, muß abgeführt werden.The tubes are attached in groups, namely in two groups of four and in one group of two tubes. It is useful here to attach the feed pipes F ² for the gas mixture in the middle of each group in order to achieve a feed that is as symmetrical as possible.
Water that precipitates from the combustion gases before the granular mass is completely heated must be removed.

Beim Vorsehen gesonderter Zuleitungen fürWhen providing separate leads for

einzelne oder für gruppenweise vereinigte Rohre bieten sich gewisse Vorteile insofern, daß eine oder mehrere Gruppen von Röhren benutzt werden können, je nach der erforderlichen Dampfmenge, die gerade benötigt wird.individual tubes or tubes combined in groups have certain advantages in that one or more groups of tubes can be used as required Amount of steam that is currently required.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 können beispielsweise 2, 4, 6, 8 oder 10 Rohre je nach Bedarf in Betrieb gesetzt werden.In the embodiment of FIGS. 4 and 5, for example, 2, 4, 6, 8 or 10 tubes can be put into operation as required.

Die Kammern, in welche die Gasmischung geleitet wird, können mit Explosionstüren, wie beispielsweise bei 0 angedeutet, versehen werden. Es können beispielsweise Hängetüren verwendet werden, die gegen ihren Sitz mittels derart angebrachter Federn gepreßt werden, daß sich die Türen öffnen, wenn irgendeine Explosion in der Kammer stattfindet.The chambers into which the gas mixture is fed can be provided with explosion doors, as indicated for example at 0. For example, hanging doors can be used which are pressed against their seat by springs attached in such a way that the doors open if any explosion occurs in the chamber.

Es hat sich gezeigt, daß das Bestreben zur Rückzündung durch die Düsen aus feuerfestem Ton entsprechend der Menge der in der Speisekammer befindlichen Gasmischung wächst, so daß es wünschenswert ist, die Abmessungen der Speisekammer so gering wie möglich zu halten, und zwar in Übereinstimmung mit der geeigneten Verteilung der Gasmischung auf die Röhren. Dies ist besonders der Fall, wenn Gase mit verhältnismäßig hoher Heizkraft, wie beispielsweise Kohlengas, verwendet werden, tritt jedoch in geringerem Maße ein, wenn heizärmere Gase, beispielsweise Hochofengas, benutzt werden.It has been shown that the tendency to flash back through the nozzles made of refractory Clay grows according to the amount of gas mixture in the pantry, so that it is desirable to keep the dimensions of the pantry as small as possible hold, in accordance with the appropriate distribution of the gas mixture on the Tubes. This is especially the case when gases with relatively high heating power, such as for example coal gas, are used, but occurs to a lesser extent when the heat is poor Gases, for example blast furnace gas, can be used.

Es ist ermöglicht worden, bei der Heizung der zehn Rohre des Dampferzeugers der Fig. 4 und 5 mit Kohlengas nur eine einzige Speisekammer F gemäß der Fig. 8 und 9 zu verwen- ' den, indem die Entfernung K in Fig. 8 auf 18 mm ermäßigt war und die Kesselrohre 9 bis 12 mm über die Endplatte des Kessels hinaus in die Speisekammer hineinragten.It has been possible in the heating of the ten tubes of the steam generator of Figs. 4 and 5 with carbon gas only a single feed chamber F of FIG. 8 and 9 to be used 'to by the distance K in Fig. 8 to 18 mm was reduced and the boiler tubes protruded 9 to 12 mm beyond the end plate of the boiler into the pantry.

Anstatt unregelmäßig geformter Körner oder Brocken feuerfester Masse können auch regelmäßig geformte, etwa Kugeln o. dgl., verwendet werden.Instead of irregularly shaped grains or lumps of refractory mass you can also use regular Shaped, such as balls or the like. Can be used.

Wenn die Heizrohre des Kessels senkrecht angebracht sind, können sie gleichmäßig durch ein bloßes Hineinschütten der Körner angefüllt werden. Bei einer wagerechten Lage der Rohre, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, wird ihre Füllung durch ein besonderes Werkzeug erleichtert (Fig. 6 und 7). Dieses besteht aus einer Scheibe L mit Fingern oder Vorsprüngen L¹ in der Nähe ihres Umf anges, während ein Handgriff zu seiner Handhabung dient. Die körnige Masse wird in das Rohr eingelegt und in diesem mittels der Scheibe verschoben, welche dabei gedreht werden kann.If the boiler's heating pipes are installed vertically, they can be filled evenly by simply pouring in the grains. When the tubes are in a horizontal position, as shown in the drawing, their filling is facilitated by a special tool (FIGS. 6 and 7). This consists of a disk L with fingers or projections L ¹ in the vicinity of their circumference, while a handle is used to handle it. The granular mass is placed in the pipe and moved in it by means of the disc, which can be rotated in the process.

Die Erfindung ist in ihrer Anwendung zum Heizen von Kesseln beschrieben. Sie kann jedoch ebenfalls für Heizvorrichtungen anderer Art verwendet werden.The invention is described in its application for heating boilers. However, it can can also be used for heating devices of other types.

Claims

Patent Claims:

1. Firing for boilers or similar heating devices for explosive combustion Leaving gases in a gap and passage openings between them Layer or loose filling of lumpy refractory bodies, thus identifiable

'draws that this layer is housed inside the heating pipes or ducts of the boiler is.

2. Firing according to claim 1, characterized by one at the inlet end of the

Nozzle (C) attached to the heating pipe and made of refractory material.

3. Furnace according to claim 1 and 2, characterized in that the inlet ends of a plurality of heating tubes connected to a common gas mixture feed chamber (F) are each provided with an auxiliary nozzle (H ² ) projecting into the tubes, through which the location of the initial mixing of the Gases can be laid in the heating pipe itself when heating up.

For this purpose ι sheet of drawings.