DE311892C

DE311892C -

Info

Publication number: DE311892C
Application number: DENDAT311892D
Authority: DE

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 10.MAI 1919

REICHSPATENTAMT

patentschrif:

-JVi 311892 KLASSE 24 b GRUPP

.WALTER HERRMANN^r KIEL Zerstäubungsfeuerung für Pejfe. Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. März 1917 ab.

Im folgenden wird ein Verfahren angegeben, natürliche und künstliche Weich- und Hartpeche, also Erdpeche und Rückstandspeche der Erdöl-, Braun- und Steinkohlenteerdestillation mit technischem Erfolge zu zerstäuben und zu verbrennen.

Peche sind wegen ihres hohen Flammpunktes (über 170 ° bis 270 ° Celsius und darüber) und Brennpunktes (über 230° bis 390° und darüber) schwer brennbar. Der Siedepunkt des wasserfreien Pechs liegt ebenfalls hoch. Die verdampfbaren Bestandteile gehen zum Teil erst bei sehr hohen Temperaturen (über 400 ° Celsius) über. Unverdampfbare Bestandteile sind in großer Menge vorhanden (über 39 Prozent bis 49 Prozent und darüber), in Erdpechen auch viel Asche (über 6 Prozent). Die Dämpfe nehmen im Vergleich zum Luftbedarf einen sehr kleinen Raum ein. Die Peche sind bei ioo° noch dickflüssig.

Diese aufgeführten Eigenschaften der Peche kennzeichnen die Schwierigkeit der Aufgabe, sie unter Dampfkesseln vollkommen und rauchlos durch Zerstäubung zu verbrennen.

Die Aufgabe war zur Zeit der Erfindung noch nicht gelöst. Nach dem Stande der technischen Wissenschaften und der Kenntnis der inneren Vorgänge bei Zerstäubungsfeuerungen ließ sich auch nicht beurteilen, ob und auf welche Weise Weich- und Hartpeche mit technischem Erfolge sich verbrennen lassen. Hierzu waren Versuche notwendig. Das angegebene Verfahren wurde an Hand von Versuchen entwickelt. Es stellt somit einen bedeutsamen technischen Fortschritt dar.

Bei den Versuchen wurde von einem ähnlichen bekannten Verfahren zur Verbrennung flüssiger Brennstoffe ausgegangen. Das bekannte Verfahren setzt sich aus folgenden einzelnen Maßnahmen zusammen.

1. Die flüssigen Brennstoffe werden aus einem Vorratsbehälter in geschlossener Rohrleitung dem Zerstäuber zugeführt. Auf dem Wege zum Zerstäuber werden sie in einem besonderen Vorwärmer oder ■ auch nur im Zerstäuberkörper durch gesättigten oder über- "^; hitzten Dampf angewärmt. Da Dampfbildung im Vorwärmer, in der Rohrleitung oder im Zerstäuber den kontinuierlichen Zulauf stören würde, werden nur niedrige Vorwärmteniperaturen angewendet.

2. Die flüssigen Brennstoffe werden durch Düsen mittels gesättigten oder überhitzten Dampfes zerstäubt. Da der Luftzutritt zu dem freien Strahl mangelhaft ist, wird oft Zusatzluft unmittelbar in den Zerstäuber gesaugt. Die Brennstoffteilchen treten eng zusammengedrängt in sich allmählich ausbreitendem Strahle in den Feuerraum. Die Entzündung und Verdampfung der Teilchen erfolgt daselbst ausschließlich durch Wärmeübertragung von Teilchen zu Teilchen infolge Durchwirbelung mit Luft, brennenden öldämpfen und heißen Abgasen oder durch Berührung mit den glühenden Schamottewandungen.

3. Der Feuerraum wird daher ausgemauert und zwecks Herbeiführung von Wirbelungen mit den verschiedenartigsten Einbauten, oft vollständigen Wirbeltaschen, versehen. An Prallflächen wird der Strahl zerteilt.

4. Die Verbrennungsluft wird entweder in der Längsrichtung der Flamme, durch Luft-

düsen oder in der Querrichtung auf der ganzen Länge der Flamme durch mit Schamottesteinen belegte Roste o. dgl. zugeführt. Stets läßt hierbei der Lufteintritt in den schmalen Strahl zu wünschen übrig, der am Strahlanfang nur durch freie Wirbelung erfolgt. Deshalb wird zuweilen die Verbrennungsluft nur Zonen stärkster Wirbelung an Prallflächen oder den Wirbeltaschen zugeführt.

ίο Der' technische Erfolg der bekannten Feuerung beruht auf der Zweckmäßigkeit der Maßnahmen zu 2, 3 und 4. Dieses ursprüngliche Verfahren wurde nach der Erfindung zur vollkommenen und rauchlosen Verbrennung von Pechen ausgestaltet und abgeändert, so daß das Wesen der Erfindung in der besonderen Ausgestaltung obigen Verfahrens zur Verbrennung von Pechen besteht. Folgende Einzelmaßnahmen bilden das neue Verfahren.

1.. Das Pech wird in einem Überhitzer mittels hochüberhitzten Dampfes bis nahe oder über den Flammpunkt hinaus erhitzt. Das flüssige Pech, die bei der Überhitzung entstandenen Dämpfe und Gase werden gemeinsam oder getrennt von einer Düse angesaugt. Dem Pech und den Dämpfen wird bis nahe dem Flammpunkt oder bis zum Zündpunkt des Peches erwärmte Zusatzluft vor Zutritt der eigentlichen ' Verbrennungsluft im Überhitzer, im Zerstäuber oder beim Austritt aus demselben beigemischt. Die Erwärmung der Zusatzluft kann in einem durch überhitzten Dampf oder durch die Flamme beheizten Überhitzer erfolgen. Die Vorwärmung der Zusatzluft ist notwendig, um im Verein mit

35_;, dem zerstäubten Pech und den Dämpfen eine heiße, zündfähige Zone dicht hinter der Düse zu erzeugen.

2. Düsen zerstäuben Pech, Dämpfe und Luft mittels besonders hoch überhitzten Wasser dampfes. Es werden solche Düsen benutzt, die die Flamme an der Wurzel stark ausbreiten. Durch die besonders hohe Überhitzung des Dampfes wird eine schädliche Unterkühlung des Dampfes bei der Expansion vermieden. Das hocherhitzte Pechdampfluftgemisch bildet dicht hinter der Düse eine zündfähige und leicht brennbare Zone, eine Zündflamme. Durch diese Zone müssen sich alle Pechteilchen bewegen, wobei sie weiter Wärme aufnehmen, verdampfen und sich entzünden.' Der Zündvorgang ist somit abgeschlossen,.bevor die kalte Verbrennungsluft hinzutritt. Die unsichere, verspätet einsetzende und ungleichmäßige Entzündung des bekannten Verfahrens infolge Durchwirbelung mit brennenden Dämpfen und Abgasen oder Berührung mit glühenden Wänden fällt fort. Da die Pechteilchen bis zum Flammpunkte erhitzt aus der Düse austreten, haben sie bereits in der Wurzel des zerstäubten Gemisches das Bestreben zu verbrennen.

. 3. Die gesamte Verbrennungsluft wird daher der Wurzel der Flamme, d. h. dem Bereiche der Flamme zugeführt, der der Düse am nächsten liegt. Durch Luftdüsen wird sie gezwungen, in dieselbe einzutreten und sich wirksam mit den Brennstoffteilchen zu mischen. Die Verbrennung der Pechteilchen kann infolgedessen durch Luftmangel nicht aufgehalten werden. Zwischenbildungen schwerverbrennlicher Kohlenwasserstoff-Sauerstoffverbindungen infolge ungenügender Sauerstoffzufuhr und von festem Kohlenstoff sind verhindert. Da die einzelnen in gleichem Abstand von der Düse befindlichen Schichten der Flamme sich in gleichem Verbrennungszustand befinden, werden unver- brannte Dämpfe und abgekühlte Abgase sich nicht durchmischen können. . Die Hauptforderungen einer guten und rauchlosen Verbrennung sind somit erfüllt. Die Pechteilchen verbrennen während der kurzen Zeit ihres freien Fluges vollkommen. Die unverdampfbaren Bestandteile würden andernfalls beim Auftreffen auf glühende Wandungen blasige Krusten erzeugen, die für die Verbrennungsluft fast unzugänglich sind und den Dauerbetrieb der Feuerung unmöglich machen würden. Durch die Ausbreitung der Flamme an der Wurzel und Zuführung der Verbrennungsluft wird ferner erreicht, daß. die Flamme äußerst kurz wird und somit die Wärmeverluste durch Leitung und Strahlung gering werden. Auch wird die Rückstrahlung der Flamme in die Wurzel dadurch, daß die Flamme sich dicht um die Düse gruppiert, erheblich. Da die Feuerung sich auch mit geringem Luftüberschuß betreiben läßt, ist eine günstige hohe Verbrennungstemperatur die Folge.

4. Das Anlassen der Pechfeuerung erfolgt mittels leichtverdampflicher Öle, die entweder durch die Pechdüse oder durch eine besondere Düse zerstäubt und verbrannt werden. Zur Anwärmung der öle kann der Zerstäuberkörper oder ein besonderer Vorwärmer benutzt werden. Mit Hilfe dieser Maßnahme läßt die Feuerung sich ohne weiteres in den erhöhten Wärmezustand bringen, bei dem das Pech zu brennen anfängt. Die Maßnahme ist notwendig, da die Sättigungstemperaturen bei normalen Dampfdrücken im allgemeinen nicht ausreichen, das Pech so weit anzuwärmen, daß die Flamme sich anstecken läßt oder an glühenden Körpern sich entzündet. Durch die Schnelligkeit der Umschaltung von Anlaßöl auf Pechbetrieb, indem nur einige Handgriffe auszuführen sind, ist sichergestellt, daß der erhöhte Wärmezustand während des Umschaltens nicht verlorengeht.

5. Das Anlassen der Feuerung und die Verbrennung von Pechen kann auch in der Weise erfolgen, daß leichtverdampfliches Öl dem erhitzten flüssigen Pech zugesetzt wird. Es genügt hierbei, die Brennstoffe bis nahe oder über den Flammpunkt und Siedepunkt des leichter

verdampflichen Öles zu erhitzen, sofern nur das Pech hierbei genügend flüssig ist. Pech, Öl und seine Dämpfe werden gemeinsam von einer Düse zerstäubt. Die Maßnahme kann Bedeutung erlangen für die Verbrennung von Pechen, deren Flammpunkte höher liegen, als die Haltbarkeit der Überhitzer beträgt.

Der technische Erfolg der Pechfeuerung beruht auf den Maßnahmen:

ίο Zu i. Überhitzung der Peche bis nahe oder über ihren Flammpunkt. Zuführung von hocherhitzter Zusatzluft vor Zutritt der Verbrennungsluft.

Zu 2. Ausbreitung der Flamme ander Wurzel.

Zu 3. Zuführung der Verbrennungsluft zur Wurzel.

Zu 4. Anlassen der Feuerung mit leichtverdampf lichem öl.
Zu 5. Zusatz von Zündöl zu den flüssigen Pechen.

Die beiliegende Zeichnung erläutert das
fahren. Das Pech wird in dem Schmelzgefi
mittels der unter hohem Druck ste
Dampfschlange b niedergeschmolzen ui

zur Dünnflüssigkeit vorgewärmt. Hierbei

im Raum α etwa im Pech befindliches W»ser aus. ■ Schwere Unreinigkeiten könnraaJiSn den Räumen a' und a" sich absetzen, aus aenen sie durch Reinigungsöffnungen von Zeit zu Zeit entfernt werden können. Aus dem Gefäße fließt das Pech nach Durchströmen des drehbaren Siebes c und des Regulierschiebers d in den beheizten Siebtopf f. Durch das drehbare Sieb wird der Regulierschieber, durch die herausziehbaren Siebe des Siebtopfes die Düse vor Verstopfungen durch Schwebstoffe geschützt. Mit dem Pech tritt gleichzeitig Luft in den Siebtopf. Aus dem Siebtopf f gelangt das Pech und die angesaugte Luft durch den Hahn g bei abgeschlossenem Ventil h in den Pechüberhitzer i. Hier wird das Pech und die Luft bis zum Flammpunkt und darüber hinaus durch hochüberhitzten Dampf vorgewärmt. Es entwickeln sich Dämpfe und Gase, die sich mit der vorgewärmten Luft mischen. Die Leitungen sind so bemessen und geführt, daß die Gase schneller als das flüssige Pech hindurchgerissen werden und Gassäcke sich nicht bilden können. Störungen im kontinuierlichen Zufluß des Peches durch abwechselndes Hinzutreten von Gas und Pech sind ausgeschlossen. Aus dem Überhitzer i werden Pech, Luft und Dämpfe durch die Düse I abgesaugt. Der Zerstäuberkörper ist zur Vereinfachung als Vorwärmer für das Anlaßöl und Zündöl ausgebildet, der von dem unmittelbar nach der Düse strömenden Dampfe 'beheizt wird. Der Überhitzer i wird beim Anlassen der Feuerung mit leichterverdampflichem öl und bei Verbrennung von Pechen mit Zusatz

von Zündöl durch öffnen des Ventiles h abgeschaltet. Das Abschalten ist notwendig, weil durch den Pechüberhitzer fließendes öl durch Verdampfung den Überhitzer kühlen würde,, der beim Umschalten auf Pechbetrieb ganz heiß sein muß. Aus dem Zerstäuberkörper gelangten die noch flüssigen, schwer siedenden Bestandteile des Peches und des Pechdampf-Luftgemisches zur Düse I. Die Düse zerstäubt Pech und Gemisch in einem Strahle mit breiter Wurzel über einen mit Schamottebrocken belegten Rost m. Der Schamottebelag dient bei kurzen Unterbrechungen der Flamme, beim Umschalten oder Durchblasen der Düse mit Dampf als Wärmespeicher, an dem sich die Flamme wieder entzünden kann. Der Rost wird unter der Düse durch eine Blende η frei von Schamottebrocken gehalten, so daß der größte Teil der Verbrennungsluft unmittelbar zur Flammenwurzel treten kann. . .

Der ^djrn Betrieb der Feuerung benötigte tströmt durch den Dampfüberhitzer 0 Pechüberhitzer i, gibt hier einen Teil ter Überhitzungswärme an Pech und Luft und gelangt durch den Hahn g in den zweiten Überhitzer p. Der Hahn g dient zum Ab-' stellen der Feuerung und zum Durchblasen des Überhitzers i und des Zerstäubers k. In dem Überhitzer p wird der Dampf nochmals besonders hoch überhitzt. Er strömt darauf durch den Zerstäuberkörper k zur Düse I und zer- go stäubt das hinzutretende Pech. Die Rohrleitung q gestattet, durch Dampfentnahme den Überhitzer p bei for ziert em Betriebe zu kühlen.

Zum Anlassen der Feuerung mit leicht verdanipflichem öl ist das Gefäß r vorgesehen. Bei geöffnetem Ventil h läuft es dem Zerstäuberkörper k unmittelbar zu. In diesem wird es vorgewärmt und läuft darauf zur Düse I, von der es zerstäubt und verbrannt wird.

Die orrichtungen zum Anlassen der Feuerung können auch zur Verbrennung von Pechen mit Zündöl verwendet werden.

Die Feuerung kann mit Druckluft an Stelle von Dampf betrieben und an industriellen öfen angebracht werden. Die Preßluft dient hierbei als Wärmeträger, strömt durch die Überhitzer 0 und p und zerstäubt schließlich das Pech.

Claims

Patent-An Sprüche:

i. Zerstäubungsfeuerungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß natürliche und künstliche Weich- und Hartpeche in einem Behälter («) dünnflüssig geschmolzen, durch Sieb vorrichtungen gereinigt, in einem Überhitzer (i) durch überhitzten Dampf bis nahe an den Flammpunkt oder darüber hinaus erhitzt unter Zuführung von bis zu dieser Vorwärmtemperatur oder bis zum Zündpunkt der Peche erwärmter Zusatzluft von einer Düse (ΐ) weit ausgebreitet zerstäubt werden und daß die Verbrennungsluft der

Wurzel des zerstäubten Gemisches zugeführt wird.

Verfahren nach Patentanspruch i, da-

durch gekennzeichnet, daß leichter verdampfliches Brennöl dem flüssigen Pech zur Herabsetzung des hohen Flammpunktes der Peche zugesetzt wird.

3. Verfahren zum Anlassen von Pechfeuerungen nach Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß leichter verdampfliches öl aus einem besonderen Behälter (r) unter Abschaltung der Pechzuleitung einer Düse im Feuerraum zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungea