DE2716053A1

DE2716053A1 - Verfahren und vorrichtung zur verbrennung von heizoel

Info

Publication number: DE2716053A1
Application number: DE19772716053
Authority: DE
Inventors: Katsumi Fujii
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-04-12
Filing date: 1977-04-09
Publication date: 1977-10-20
Also published as: CA1082093A; SE7703829L; JPS52124232A; NL7703639A; FR2392326A1; IT1082973B; GB1542011A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von Heizöl

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Verbrennung von Heizöl, wobei letztere mit einem Brenner, der eine Düse zum Ausspritzen des Brennstoffs aufweist, versehen ist.

Im Interesse einer wirtschaftlichen Verwendung von Heizöl ist man bestrebt, eine vollständige Verbrennung des Heizöles zu erreichen und dadurch auch das Auftreten von Heizölrückständen zu vermeiden. Zu diesem Zweck wurde vorgeschlagen, daß die Bestandteile des Heizöles bei hoher

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Temperatur vollständig verbrannt werden sollten, und zur Erzielung einer Hitze hoher Temperatur ein zusätzlicher Brennstoff, bei dem es sich jedoch nicht um Heizöl handelt, angewendet werden solle. Das allerdings führt zu einem Anwachsen der Gesamtbrennstoffkosten. Überdies ist es bei der Verbrennung von Heizöl mit Luft nicht vermeidbar, daß ein erheblicher Anteil an toxischem Stickstoffoxid wegen der Anwesenheit der Luft bei der Verbrennung erzeugt wird.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der einleitend genannten Art zu finden, mit dem bzw. der unter weitgehender Vermeidung der aufgezeigten Nachteile eine erhebliche Reduktion der im Abgas neben dem dort noch vorhandenen Sauerstoff auftretenden Begleitbestandteile und eine Senkung des Heizölverbrauches erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zur Verbrennung von Heizöl dadurch gelöst, daß im Anfangsstadium der Verbrennung das aus dem Brenner austretende Heizöl mittels ihm zugeführter Luft vernebelt, unter Verwendung der bei der Verbrennung der Brennstoff-Luft-Gemisches freigesetzten Wärme V.'asser solange erhitzt wird, bis Heißdampf hoher Temperatur entstanden ist, und anschließend der Heißdampf anstelle der zur Vernebelung verwendeten Luft dem austretenden Heizölstrahl zu dessen Zersetzung und zur Freisetzung von Wasserstoffverbindungen für die Verbrennung zugeführt wird.

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Durch die erfindungsyemäße Maßnahme wird anstelle der bei herkömmlichen Verbrennuncjsverf ahren dem Heizöl zugeführten Luft nunmehr ein Hochtemperatur-Wasserdampf verwendet.

Durch die Verwendung des Heißdampfes wird zunächst das für eine vollständige Verbrennung erwünschte, dem herkömmlichen Fall der Verbrennung allein mit Luft gegenüber erhöhte Temperaturniveau sichergestellt, ohne daß zusätzlicher anderer Brennstoff für die Erzeugung des Heißdampfes erforderlich wäre. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird zunächst der im Abgas enthaltene Anteil von Ruß- und Staubbestandteilen, von Kohlenmonoxid, unverbrannten (oder nicht vollständig verbrannten)Kohlenwasserstoffen und von Stickstoffoxid erheblich reduziert. In der umseitig wiedergegebenen Tabelle sind die Abgas-Meßwerte für den Fall einer konventionellen Brennstoff-Luft-Verbrennung und für den Fall einer Verbrennung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Verhältnis von 90 Ϊ V.'asser (vor der Verdampfung) zu 100 % Heizöl (vor Vernebelung bzw. Vergasung) dargestellt.

Vergleicht man die Meßwerte aus der Tabelle, die für das herkömmliche und für das erfindungsgemäße Verfahren angegeben sind, dann zeigt sich, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren die im Abgas feststellbaren Anteile von Ruß und Staub auf 1/7, der Anteil an CO auf 1/10, der Anteil von HC auf 1/5 und der Anteil der Stickstoffoxide auf 1/4 reduziert ist.Bei Beachtung der aus der Tabelle ferner auch entnehmbaren Temperatur-

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Verbrennungsbedingungen Herköirmliche Verbrennung Erfindungsgemäße

mit Luft Verbrennung mit

Heißdampf

(Meßwerte in einer Entfernung von 4 tetern vom Brenner eines Versuchsofens ermittelt)

Abgastenperatur (⁰C)

450

620

O₂ (%)	60	weniger als	60	1300
CD (ppm)	2000	über	200	189
Kohlenwasserstoff (ppm)	100	20	210
Stickstoffoxid (prm)	170	47
Ruß- und Staub bestandteile (g/lS&n³)	0,037	0,005
Temperatur des Wasserdampfes (⁰C)		850
Messungen an einem	3-Tonnen-Kessel	(25 cm vom Brenner entfernt)
Flaimenteniperatur (°C)	1200	über
Wasserverbrauch (l/h)
Verbrauch an Schweröl (l/h)	240

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unterschiede in den Abgasen sowie auch der anderen Parameter bei den beiden verglichenen Verfahren ist bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsverfahren eine erhebliche Erniedrigung des Brennstoffverbrauches (über 25 %) im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren erkennbar (der genannte Viert der Einsparung an Heizöl ergibt sich, wenn man auch die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhöhte Temperatur der Verbrennungsabgabse mit berücksichtigt). Die Differenz zwischen den auftretenden Temperaturen beim herkömmlichen und beim erfindungsgemäßen Verbrennungsverfahren dürften auf das Auftreten katalytischer Wirkungen zurückzuführen sein. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann also insbesondere eine erhebliche Reduzierung des Anteils an toxischen Stickstoffoxid erzielt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei der Verbrennung von Heizöl mit Heißdampf hoher Temperatur nur deshalb ein kleiner Anteil von Stickstoffverbindungen in dem System entstehen kann, weil der Stickstoffanteil des Gesamtsystems allein aus dem kleinen Stickstoffanteil besteht, der in dem Heizöl (in Größenordnungen von etwa 1,1 % der gesamten verwendeten Heizölmenge) vorliegt, und aus dem Stickstoffanteil, der in der Luft enthalten ist, die der Brennkammer zum Verbrennungszeitpunkt zugeführt wird. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das vergaste bzw. vernebelte Heizöl, das aus dem Brenner austritt, verbrannt wird, während es von einem Hochtemperatur-Wasserdampf, der ebenfalls aus dem Brenner ausgeblasen wird, umgeben ist; hierdurch wird der Anteil an

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auftretendem toxischen Stickstoffoxid ganz besonders stark reduziert, wodurch die Möglichkeit einer Luftverschmutzung stark abgesenkt oder gar vermieden v/erden kann.

Wenn erfindungsgemäß Uasserdampf hoher Temperatur bei der Verbrennung von Heizöl verwendet wird, dann treten ganz besonders gute Ergebnisse im Hinblick auf die Lösung der gestellten Aufgabe auf, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen noch erfüllt werden:

1. Das vernebelte bzw. vergaste Heizöl wird verbrannt, während es von einem Hochtemperatur-Wasserdampf umgeben ist.

2. Der Wasserdampf soll auf einer möglichst hohen Temperatur, vorzugsweise z.B. über 850⁰C gehalten werden, und der Heißdampf soll der Ausspritzzone des vernebelten bzw. vergasten Heizölstrahles zugeführt werden.

3. Vorzugsweise soll der Anteil des Wassers(vor dessen Verdampfung) in der Größenordnung von etwa 9 0 % der gesamten Menge des verwendeten Heizöls (vor dessen Vernebelung bzw. Vergasung) liegen. Dies führt dazu, daß der Wasserdampf dann eine besonders hohe Dichte in dem gesamten Brennstoffsystem aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich besonders einfach durchführen, wenn zur Erzeugung des Heizdampfes die bei der Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches auftretenden Flammen gegen ein Wasser enthaltendes Rohr zur Heißdampfbildung in

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diesem angeblasen werden.

Da es sehr schwierig ist, den erwünschten V.'asserdampf so hoher Temperatur im Anfangsstadium der Verbrennung zuzuführen, wird erfindungsgemäß der Brennstoff in diesem Anfangsbereich der Verbrennung wie bei einem herkömmlichen Verbrennungsverfahren zunächst mit Luft verbrannt und die durch die dabei entstehende Verbrennung erreichte Hitze dazu benutzt, das für die Dampferzeugung vorgesehene V/asser, das vorzugsweise in einem entsprechenden Dampferzeugerrohr enthalten ist, aufzuheizen, so Dampf zu erzeugen und dann noch diesen Wasserdampf, der dort erzeugt ist, auf eine Temperatur über 850⁰C aufzuheizen. Kenn die hohe V.'asserdampf-Temperatur dann erreicht ist, wird die Luftzufuhr zu dem Brenner beendet und an ihrer Stelle dieser Heißdampf dem Brenner zugeführt. Hiernach wird die Verbrennung des Brennstoffs nur noch mit diesem Heißdampf hoher Temperatur aufrechterhalten, der etwa von dem Dampferzeugungsrohr zugeführt wird.

Dabei können mit den bei dieser Verbrennung entstehenden Flammen auch solche Substanzen vollständig verbrannt werden, die anderweitig nur schwer zu verbrennen sind. Und selbst wenn Substanzen, wie z.B. hochmolekulare Verbindungen auftreten, die im allgemeinen toxische Bestandteile bei ihrer Verbrennung freisetzen, dann werden solche toxischen Substanzen hierbei zersetzt; denn auch die Heizöle werden verbrannt, indem sie durch den Hochtemperatur-VJasserdampf zersetzt und Wasserstoff-

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verbindungen freigesetzt werden: hierbei ist die Durchführung der Verbrennung ohne Geruch und Rauch möglich.

Als für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Heizöle kom men Kerosine ebenso wie Leichtüle oder Schweröle in Frage.

Die Erfindung bezieht sich aber auch auf eine Vorrichtung zur Verbrennung von Heizöl, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen VerJ ahrens, wobei diese Vorrichtung einen Brenner mit einer Düse zum Ausspritzen des Brennstoffes aufweist. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer solchen Vorrichtung dadurch gelöst, daß vorne am Brenner eine den Strahlbereich des ausspritzbaren BrennstoffStrahles umhüllende Strah!ummantelung angebracht und im Strahlbereich des Brennstoff Strahles hinter der Strahlummantelung ein Rohr zur Erzeugung von VJaserheißdampf hoher Temperatur angeordnet ist, dessen eines Ende an eine V!asserzufuhrquelle angeschlossen und dessen anderes Ende mit dem ausspritzseitigen Teil der Düse in Ver bindung steht. Vorzugsweise weist dabei die Ummantelung eine kegelstumpfförmig ausgebildete, sich vom Brenner zu einer nachgeschalteten Brennkammer weg erweiternde Innenoberfläche auf.

Eine besonders schnelle und einfache Dampferzeugung läßt sich dadurch erzielen, daß das Rohr zur Erzeugung von Wasser-Heißdampf in Form eines Spiralrohres ausgebildet ist. Dabei wird vorzugsweise dieses Rohr über eine Leitung mit einem VJassertank verbunden.

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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der Brenner ein inneres Brennstoff strahlrohr aufweist, um das unter Ausbildung eines Ringspaltes zwischen beiden ein Außenmantel im Abstand angeordnet ist, und daß eine Luftleitung sowie eine Verbindungsleitung zu dem Heißdampfrohr, die jeweils mit Ventilen versehen sind, mit dem Ringspalt verbunden sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielshalber im Prinzip noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Kesselanlage,

mit der die Erfindung ausführbar ist; Fig. 2 eine (teilweise geschnittene) Seitenansicht des Kessels aus Fig. 1, wobei die Zuordnung zwischen

Brenner und Heißdampf-Erzeugerrohr ersichtlich ist; Fig. 3 die Darstellung eines senkrechten Schnittes durch

den Kessel nach Fig. 2 (von hinten gesehen); Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Brenner des Kessels

aus Fig. 2;
Fig. 5 eine in Fig. 4 von links her durchgeführte Ansicht

des Brenners aus Fig. 4;
und
Fig. 6 eine (teilweise geschnittene) Seitenansicht einer anderen Ausführungsform für den in Fig. 2 gezeigten Kessel.

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Bei der in Fig. 1 gezeigten Anlage ist mit Λ ein mit Schweröl betreibbarer Kessel und mit B der Brenner des Kessels A bezeichnet. Der Kessel A weist allgemein ein Teil bzw. eine Trommel 1 auf, das bzw. die eine Brennkammer 2 in dem vorderen Teil des Kessels A (vgl. Fig. 2) ausbildet. In der Brennkammer 2 ist ein Spiralrohr 3 zur Erzeugung von Hochtemneratur-Kasserdampf angeordnet. Ein Ende (in Fig. 2: das obere Ende) des Rohres 3 ist mit einer Viasserleitung bzw. einem Wasseranschluß 5 verbunden, die bzw. der sich nach außen durch eine Endwandung (in Fig. 2: linke Endwandung) 4 der Brennkammer 2 hindurcherstreckt und dort mit dem einen Ende einer zweiten Wasserleitung 6 verbunden ist, deren anderes Ende wiederum zu einem zweiten Wasserbehälter 7 führt.

Das andere (tieferliegende) Ende des Spiralrohres ist an das eine Ende einer Leitung 8 für Hochtemperatur-Wasserdampf angeschlossen, deren anderes Ende sich wiederum durch die Endwandung 4 der Brennkammer 2 hindurcherstreckt und zu dem Brenner B führt. Aus dem Viasserbehälter 7 wird Wasser durch die Wasserleitungen 6 und 5 in das Spiralrohr 3 in der Brennkammer 2 geleitet, wo das Wasser infolge des hohen, dort erzeugten und beibehaltenen Temperaturniveaus verdampft wird.

Der dabei in dem Spiralrohr erzeugte Dampf wird weiter zu einer noch höheren Temperatur erhitzt infolge der Einwirkung der Flammen, die von dem Brenner B in die Brennkammer 2 ausgeblasen werden; anschließend wird der Dampf dann dem Brenner B zugeführt.

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Im anfänglichen Stadium der Verbrennung ist die Temperatur des V.'asserdampfes, der in dem Spiralrohr 3 erzeugt wird, nicht sehr hoch; aber bei fortschreitender Verbrennungs steigt die Temperatur des Wasserdampfes immer höher an und erreicht letztlich VJerte über 850⁰C.

Das V/asser, das für die Erzeugung des Hoch tempera tur-Dampf es verwendet wird, wird anfänglich von einem ersten Wassertank 9 dem zweiten Wassertank 7 zugeführt. Hierfür sind der erste Wassertank 9 und der zweite Wassertank 7 miteinander über von Hand bedienbare Ventile 10a und 10b sowie eine gekapselte Förderpumpe 11 zwischen den Ventilen 10a und 10b verbunden, wobei die Ventile und die Pumpe in dem Abschnitt der zweiten Wasserleitung 6 angebracht sind, der zwischen dem ersten Wassertank 9 und dem zweiten Viassertank 7 verläuft. Der Deckel des zweiten Wassertanks 7 ist mit einem Kompressor 15 über eine Luftleitung 14 verbunden, die zwischen beiden verläuft und in der ein Filter 12 und Reduzierventile 13a und 13b angeordnet sind. An seinem unteren Ende ist der zweite Wassertank 7 über ein von Hand bedienbares Ventil 10c, ein Rückschlagventil 16, einen Öldruckmesser 17, eine Wasseruhr 18, ein Hydrometer 19, eine automatisch wirkende Regel- bzw. Dosiereinrichtung 20 und die erste Viasserleitung 5 mit dem Spiralrohr 3 zur Erzeugung von Hochtemperatur-Dampf verbunden. Dabei weist die automatische Regeleinrichtung 20 ein automatisches, elektromagnetisches Ventil (nicht dargestellt) auf, welches in ihr ein-

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geschlossen und in dem Teil der zweiten Wasserleitung 6 angeordnet ist, der sich zwischen der Brennkammer 2 und dem zweiten Wassertank 7 erstreckt. Die Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Strömungsdurchsatz des Wassers von dem zweiten Wassertank 7 zu dem Spiralrohr 3 für die Erzeugung des Hochtemj;eratur-Wasserdampfes wird geregelt, während das Waser durch den Abschnitt der zweiten Wasserleitung 6 fließt, der zwischen dem Wassertank 7 und dem Spiralrohr 3 liegt, und das Wasser wird dem Spiralrohr 3 zur Erzeugung von Hochtemperatur-Wasserdampf mit dem eingestellten Strömungsdurchsatz bzw. der eingestellten Strömungsgeschwindigkeit zugeführt.

Der Brenner B ist auf einem horizontalen Stützträger 22 befestigt, der seinerseits an der Endwandung 4 der Brennkammer 2 (in Fig. 1 und 2 auf der linken Seite befindlich) durch ein Halteglied 21 in freischwebender Weise befestigt ist, wobei das ausblasdüsenseitige Ende des Brenners B sich zu der Brenn-Kammer 2 durch eine öffnung in der Endwandung 4 der Brennkammer 2 hin öffnet.

Zwischen der Brennkammer 2 und dem Brenner B ist eine vorzugsweise kegelstumpfförmig ausgebildete Brennstoffstrahl-Mantelwand 23 angeordnet, deren Achse a die vertikal verlaufende Achse b des Spiralrohres 3 in einem rechten Winkel schneidet, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Versteifungsleisten 3¹ sind zwischen den nebeneinanderliegenden Spiralen des Spiralrohres 3 vorgesehen, um eine Hitzeverformung des Spiralrohres

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3 zu verhindern; weiterhin ist eine kurze Rückführleitung 3 von einem der Spiralkreise abgezweigt und mit einem anderen fpiralkreis derart verbunden, daß ein Teil des VJasserdampfes, der in dem Spiralrohr 3 erzeugt wird, kurzgeschlossen und dem Spiralrohr 3 wieder zugeführt wird, um den Dampfdruck in dem Spiralrohr 3 auszugleichen. Das als Brennstoff für den Kessel Λ vorgesehene Schweröl wird von einer geeigneten (in den Fig. nicht dargestellten) Speiseleitung aus durch eine Öl-Transportleitung 24 zu dem Brenner B geführt. Die Transportleitung 24 ist mit einer Schweröl-Aufheizeinrichtung 25, einer Pumpe 26, einem Öldruckmesser 27 und einer automatischen Einrichtung 28 zur Steuerung des öldurchflusses versehen, die eine Vielzahl von parallelen Röhren aufweist, deren jede mit einem automatischen elektromagnetischen Ventil versehen ist. Das Ende der Transportleitung 24 für das Schweröl ist mit dem Brenner B verbunden. Eine kürzere, abgezweigte Leitung 24' die nicht mit einer Aufheizeinrichtung, Pumpe, einem Öldruckmesser oder einer automatischen Reguliereinrichtung versehen ist, zweigt von der Haupttransportleitung 24 des Schweröles ab. Durch das Vorsehen der Pumpe 26, des Öldruckmessers 27, der automatischen Reguliereinrichtung 23 und der Zweigleitung 24' in der Haupttransportleitung 24 für das Schweröl kann dieses automatisch mit einem präzise me.3- und einstellbaren Durchsatz dem Brenner B zugeführt werden.

Vor der ersten Zufuhr von Hochtemperatur-Dampf oder auch in dem anfänglichen Stadium der Verbrennung, die vorstehend

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schon angesprochen war, wird die herkömmliche und bekannte Verbrennung des Brennstoffes unter Verwendung von Luft durchgeführt. Zu diesem Zweck wird Luft von einem Gebläse 31 durch eine Luftleitung 30 zu dem Brenner B geführt, wobei die Flammen, die durch die Brennstoff-Luft-Gemisch-Verbrennung er zeugt werden, gegen das Spiralrohr 3 in der Brennkammer 2, das für die Erzeugung von Hochtemperatur-Wasserdampf vorgesehen ist, geblasen werden. Hierdurch wird der im Spiralrohr 3 strömende bzw. dort bereits erzeugte Wasserdampf noch weiter zu einer höheren Temperatur erhitzt.

Sobald die dabei laufend ansteigende Temperatur des im Spiralrohr 3 befindlichen Viasserdampfes einen Viert von über 850°C erreicht hat (was nach ca. 5 Minuten der Fall ist), werden die von Hand betätigbaren Ventile 10a, 10b, 10c und 10d (deren Betätigung al lerdings auch automatisch erfolgen könnte) so eingestellt, daß die Zufuhr von Luft zum Brenner B unterbrochen und die Zulei tung von Heißdampf zum Brenner B eingeleitet wird.

An der Vorderseite der Brennkammer 2 ist eine Luftkammer C angeordnet, mit der ein Luftkanal 32 verbunden ist, der wei terhin in Verbindung mit einem Gebläse 33 steht. Die Luftzuführung vom Gebläse 33 zur Brennkammer 2 erfolgt somit über die Luftkammer C.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeisniel ist ein Blas spalt 4¹ zwischen Luftkammer C und Brennkammer 2 vor-

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gesehen. In dieser Öffnung sind Leitplatten (Leitschaufeln) 49 so angeordnet, daß die von der Luftkammer C in die Brennkammer 2 zur Verbrennung eingeblasene Luft in eine spiralförmige Zirkulation versetzt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 gezeigt ist, ist so ein Blasspalt nicht vorgesehen; bei diesem Ausführungsbeispiel sind vielmehr eine Vielzahl von Öffnungen in der Wandung zwischen der Luftkammer C und der Brennkanutier 2 verteilt angeordnet, die so schräg öffnend ausgeführt sind, daß die von der Luftkammer C zu der Brennkammer 2 geblasene Luft sich spiralförmig bewegen kann.

Im folgenden soll nun der bei der Ausführung der Erfindung verwendete Brenner B in seinem Aufbau noch näher beschrieben werden:

Der Brenner B weist ganz allgemein ein inneres Brennstoffstrahlrohr 35 auf, das sich durch einen hohlen Stützblock 34 hindurcherstreckt und von diesem abgestützt wird (vgl. Fig. 4). Der Stützblock 34 seinerseits wiederum ist in geeigneter Weise an einem äußeren Mantel bzw. einer äußeren Büchse 42 befestigt, der bzw. die das innere Brennstoffstrahlrohr 35 ringsaußen in einem Abstand zu diesem umgibt. Ein Einstellrad 39 zum Einstellen der Ölmenge ist an dem hinteren äußeren Ende des inneren BrennstoffStrahlrohrs 35 angebracht, um den Strömungsdurchsatz des Öles für den durch

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das Brennstoffstrahlrohr 35 spritzenden Strahl einstellen zu können. Das Brennstoffstrahlrohr 35 erstreckt sich in axialer Richtung des Stützblocks 34 und ist an der Stelle 36 in den Block 34 eingeschraubt. Durch ein manuelles Verdrehen des Einstellrades 39 in die eine oder andere Drehrichtung läßt sich das innere Brennstoffstrahlrohr 35 in die außenliegende Büchse 42 hineinbewegen bzw. wieder aus ihr herausziehen. Ein Ende der bereits vorstehend beschriebenen Öltransportleitung 24 mündet in das Innere des Stützblocks 34 ein, und es ist ein ringförmig verlaufender Verbindungsspalt 38 vorgesehen, der zwischen dem Außenumfang des BrennstoffStrahlrohres 35 und dem Innenumfang des Stützblocks 34 ausgebildet und definiert ist.

Ein Querdurchlaß 37 ist in dem inneren Brennstoffstrahlrohr 35 vorgesehen, der die Mittelbohrung in dem Brennstoffstrahlrohr 35 schneidet und in Verbindung mit dem Ringspalt 38 steht, wodurch das Schweröl, das in den hohlen Stützblock 34 eingeführt ist, über den Verbindungsspalt 33 und den Querdurchlaß 37 in die Mittelbohrung im Brennstoffstrahlrohr 35 eintreten kann und aus dieser an dem vorderen Ende des Rohres als Strahl abgegeben bzw. ausgespritzt werden kann.

Ein Strahlrohrmundstück 41 ist an dem auslaßseitigen Ende des BrennstoffStrahlrohres 35 angebracht und mit einer oder mehreren Düsenöffnungen 40 versehen, durch die der ölstrahl von dem Strahlrohr 35 in die Brennkammer 2 ausgespritzt werden

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kann. Die Gestaltung dor Düsenöffnungen erfolgt dabei vorzugsweise im Hinblick auf den jeweiligen Einsatzfall in geeigneter Weise; so kann sich eine zentral 1iegende, einzelne mittig angeordnete Düsenöffnung in bestimmten Fällen als besonders geeignet oder ausreichend erweisen, während in anderen Einsatzfällen ein Kranz ringförmig um den Mittelpunkt angeordneter Düsenöffnungen oder gar die Verwendung eines durchgehenden Ringspaltes als Düsenaustrittsöffnung besonders vorteilhaft sein kann.

Ein vorzugsweise kegelförmig oder trichterförmig sich verjüngendes inneres Endteil (Aufsatz) 46 mit einer öffnung an dem einen Ende, die entsprechend der Lage der öffnung (bzw. der öffnungen) 40 in dem Strahlrohrmundstück 41 vorgesehen ist, ist einstellbar auf dem inneren Brennstoffstrahlrohr 35 über ein innen zentral angeordnetes Auge 45 des Endteiles befestigt. Vteiterhin ist ein ähnlich geformtes äußeres Endteil (Aufsatz) 44 vorgesehen, das in seinen Dimensionen größer als das innere Endteil 46 ausgebildet ist und das auf den Außenumfang der äußeren Büchse 42 aufgeschraubt ist. Das äußere Endteil 44 weist ebenfalls eine öffnung an seinem einen Ende auf, deren Lage wiederum in Übereinstimmung mit der öffnung bzw. den öffnungen 40 in dem Strahlrohrmundstück 41 und der öffnung in dem inneren Endteil 46 gewählt ist. Durch die vorstehend beschriebene Ausgestaltung und Anordnung des Strahlrohrmundstücks 4 1 und des inneren und äußeren Endstücks 46 bzw. 44 läßt sich durch Drehen des Einstellrades 39 und des äußeren Endteils 44 in

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die eine oder die andere Drehrichtung das Volumen des Spaltes zwischen dem Strahlrohrmundstück. 41 und dem inneren Endteil 46 und das Volumen zwischen dem inneren Endteil 4 6 und dem äußeren Endteil 44 jeweils variieren. Die weiter vorne bereits erwähnte Leitung 8 für den Hochtemperatur-VJasserdampf und die Luftleitung 30 münden mit ihren Öffnungenauf der Seite des äußeren Endteiles 44 in einen Ringspalt 43, der zwi schen dem inneren Brennstoffstrahlrohr 35 und dem äußeren Mantel 42 ausgebildet wird. Die Mündung dieser Leitungen er folgt dabei so, daß Luft oder Hochtemperatur-VJasserdampf durch die öffnung in den äußeren Endteil 44 ausgeblasen werden kann. Eine Isolierhülse 48 ist über dem Brennstoffstrahlrohr 35 angeordnet, wobei ein leichter Ringspalt 47 zwischen dem Brenn stoff strahlrohr 35 und der Isolierhülse 48 ausgebildet ist. Hierdurch wird verhindert, daß das Schweröl, das durch die zentrale Bohrung in dem Brennstoffstrahlrohr 35 fließt, über hitzt werden könnte. Da, wie vorstehend bereits beschrieben wurde, die öffnung in der Mantelwand 23, die vorne an dem Brenner B angeordnet ist, sich auf die Brennkammer zu erwei tert, bewegt sich das vergaste Brennstofföl, das aus der Düse abgegeben wird, durch den Mantel 23 in dessen axialer Richtung, und der Hochtemperatur-VJasserdampf wird außen um den vergasten ölbrennstoff herum, diesen also umgebend, herausgespritzt und bewegt sich längs der inneren VJandflache der Führungswand 23, wodurch ein unerwünschter Kontakt zwischen dem ölbrennstoff und der Außenluft verhindert wird.

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Durch die Erfindung werden somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbrennung von Heizöl geschaffen, wobei Wasserdampf hoher Temperatur dem aus dem Brenner austretenden Heizölstrahl als ein diesen umgebender "Mantel" anstelle von Luft, die bislang zur Vernebelung des Heizölstrahles benutzt wurde, zugeführt wird.

Zur Erzeugung des Heißdampfes hoher Temperatur wird anfänglich dem Heizöl , wie bekannt, Luft zugeführt und das Brennstoff/Luftgemisch dann entzündet. Die entstehenden Flammen werden dann aber in der Brennkammer gegen ein Rohr geleitet, in dem Wasser enthalten ist. Dieses V/asser wird sodann solange erhitzt, bis es im Rohr verdampft, und anschließend wird noch der Dampf so lange weitererhitzt, bis er sehr hohe Werte (über 050⁰C) erreicht. Dann erst wird der Heißdampf aus dem Rohr über eine Leitung dem Brenner anstelle der bis dahin verwendeten Luft zugeführt, und die weitere Verbrennung des Heizöles wird dann nur noch unter Zufuhr des kontinuierlich erzeugten Wasserdampfes aufrechterhalten. Hierdurch wird erreicht, daß das Heizöl in einem Stadium verbrannt wird, bei dem es unter Freisetzung von Wasserstoffverbindungen zersetzt ist.

Der für den Verbrennungsvorgang selbst erforderliche Sauerstoff wird dabei über eine eigene, der Brennkammer vorgeschaltete Luftkanuner dem Brennraum zugeführt, wobei die in den Brennraum eingeleitete Luft aus der Luftkammer bei ihrem Eintritt in den Brennraum in eine vorzugsweise spiralförmige Bewegung versetzt wird.

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Katsumi Fujii München, den

3-3-205, 5-chome, „ ., ,„„

Nishi Kiujo, 7.April 1977

Konohana-ku,

Osaka, Japan Dr.G/2/dr

u.Z..: Pat 35/1-77M

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Verbrennung von Heizöl, dadurch gekennzeichnet , daß im Anfangsstadium der Verbrennung das aus dem Brenner austretende Heizöl mittels ihm zugeführter Luft vernebelt, unter Verwendung der bei der Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches freigesetzten Wärme Wasser so lange erhitzt wird, bis Heißdampf hoher Temperatur entstanden ist, und anschließend der Heißdampf anstelle der zur Vernebelung verwendeten Luft dem austretenden Heizölstrahl zu dessen Zersetzung und zur Freisetzung von Wasserstoffverbindungen für die Verbrennung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Heißdampfes die bei der Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches auftretenden Flammen gegen ein Wasser enthaltendes Rohr zur Heißdampfbildung in diesem angeblasen werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Brennstoff züge führte Fleißdampf eine Temperatur von über 850° C aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Heißdampforzeugung verwendete Wassermenge 90% der zu vergasenden Brennstoffmenge beträgt.
5. Vorrichtung zur Verbrennung von Heizöl, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Brenner, der eine Düse zum Ausspritzen von Heizöl aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß vorne am Brenner (B) eine den Strahlbereich des ausspritzenden BrennstoffStrahles umhüllende Strahlummantelung (23) angebracht und im Strahlbereich des BrennstoffStrahles hinter der Strahlummantelung (23) ein Rohr (3) zur Erzeugung von Wasser-Heißdampf hoher Temperatur angeordnet ist, dessen eines Ende an eine Wasserzufuhrquelle (7; 9) angeschlossen und dessen anderes Ende mit dem ausspritzseitigen Teil der Düse (35, 40, 41) in Verbindung steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr zur Erzeugung von Heißdampf in Form eines Spiralrohres

(3) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (23) eine kegelstumpfförmig ausgebildete, sich

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Pat 35/1-77M
Katsumi Fujii, Osaka

vom Brenner (B) weg zu einer Brennkammer (2) hin erweiternde Innenoberfläche aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (3) über eine Leitung (6) mit einem Wassertank (7) verbunden ist.

9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (B) ein inneres Brennstoffstrahlrohr (35) aufweist, um das unter Ausbildung eines Ringspaltes (43) zwischen beiden ein Außenmantel (42) im Abstand angeordnet ist, und daß eine Luftleitung (30) sowie eine Verbindungsleitung (8) zu dem Heißdampfrohr (3), die jeweils mit Ventilen versehen sind, mit dem Ringspalt (43) verbunden sind.

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