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Innenfeuerung zur Flüssigkeitserbitzung mittels gasförmigen oder flüssigen
Brennstoffs. Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Innenfeuerung zur Flüssigkeitserhitzung
mittels gasförmigen oder flüssigen Brennstoffs. In die Praxis hat diese Art der
Wärmeerzeugung in weitem Umfang keinen Eingang zu finden vermocht, weil die Flamme
nicht unbedingt einwandfrei brennt, sie rußt leicht, und reißt häufig ab.
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Diese Mängel haben hauptsächlich ihren Grund darin, daß die Vorgänge
der Flammenentstehung und Entfaltung bei den bisherigen Brennerkonstruktionen zu
unmittelbar den Rückwirkungen des zu erhitzenden Stoffes und den Zuständen im Verdampfungsraum
ausgesetzt sind. Brennstoff und Verbrennungsluft müssen dem Brenner mit einem gewissen
Überdruck zugeführt werden, damit die Flamme in die sie unmittelbar umschließende
Flüssigkeit eindringen kann. Der Überdruck bedingt im Verein mit der Zündgeschwindigkeit
der Drenngasmischung die Einstellung des Entflammungspunktes an einer bestimmten
Stelle des Brenners, welche eine ganz bestimmte Lage haben muß, damit
die
Bedingungen für vollkommene und rußfreie Verbrennung und richtige Flammenentwicklung
erfüllt sind. Wechselt nun, wie es im Betrieb unvermeidlich ist, der Gegendruck
gegen die Flamme infolge Änderung der Dampfspannung im Arbeitsraum, in welchem die
zu erhitzende Flüssigkeit sich hefin det, oder ändert sich der Druck der zugeführten
Verbrennungsluft oder des Brennstoffes oder dessen Zusammensetzung, so hat der daraus
sich ergebende Wechsel in der Zuström- und Zündgeschwindigkeit des Brenngasgemisches
ein Hin- und Herwandern des Entstehungsortes der Flamme zur Folge. Sowohl ein zu
tiefes Zurückziehen in den Brenner stört die richtige Verbrennung und Erhaltung
der Flamme als auch ein zu weites Vortreten des Flammenanfangspunktes, weil dann
die andrängende Flüssigkeit die Entzündungsstelle vom Brennstoffstrom trennen kann,
also die Entflammung nicht mehr eintritt.
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Diese Mängel werden gemäß der Erfindung in der Weise beseitigt, daß
eine zuverlässige Entflammung und richtige Verbrennung des Brenngasstromes (Gemisch
aus Verbrennungsluft und gasförmigem oder vergastem oder zerstäubtem flüssigen Brennstoff)
dadurch sichergestellt wird, daß in oder an dem Brenngasstrom eine Zündzone von
Gasen so hoher Temperatur und solchen Druckes angeordnet wird, daß die Verbrennung
in dieser Zone durch das Spiel jener den Hauptbrenngasstrom beeinflussenden Faktoren
nicht gefährdet wird, so claß eire sichere Zündung in demselben von dieser Zündzone
aus erfolgt.
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Die Schaffung einer solchen Zone erhöhter Zündkraft kann auf mannigfache
Weise geschehen, z. B. kann man an der Stelle des Brenners, wo zweckmäßig die Entflammung
des Brenngashauptstromes eintreten soll, auf letzteren einen besonderen Luft- oder
Gasstrom von so hoher Temperatur treffen lassen, daß unbedingt Zündung erfolgt,
und von so viel höherem Druck als der Hauptstrom hat, daß auch der Rückdruck vom
Arbeitsraume her die Auftreffstelle des Nebenstromes nicht wesentlich zu verändern
vermag.
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,Man kann ferner auch einen solchen durch höheren Druck gefestigteren
und durch hohe Temperatur oder seine Zusammensetzung zündkräftigeren Zündstrom statt
im Winkel parallel dem Hauptstrom berühren und gleich gerichtet ihn begleiten lassen.
Dabei kann ein solcher Nebenstrom in ein oder mehreren Strahlen den Hauptstrom in
dessen Inneren oder an Teilen seines Umfanges begleiten oder auch den Hauptstrom
als Mantel umschließen. In allen diesen Formen verleihen der oder die Netenstrahlen
höheren Druckes dem Hauptstrom eine Stütze gegenüber Schwankungen in seiner eigenen
ZustrÖmgeschwindigkeit oder im zu überwindenden Druck des Dampfraumes, aus deren
Wechsel sonst die Unstetheit der Zündpunktlage sich ergibt. Durch die größere Länge
der Zone, in welcher der Hilfsstrom sichere Bedingungen für die Zündung bietet,
ist diese sichergestellt, selbst wenn der Entflammungspunkt im Hauptstrom wegen
der Unstetheit vier Einflüsse (Zündgeschwindigkeit, Gasstrotngeschwindigkeit, Gegendruck)
noch wandern sollte.
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Die Erhitzung des aus Preßluft oder Preßgas bestehenden Nebenstromes
bis auf eine die Entflammung des Hauptstromes unbedingt be%v irkende Temperatur
kann in verschiedener Weise geschehen, z. B. mittels Durchleitens des Nebenstromes
durch hocherhitzte Rohre, oder auch mittels einer unmittelbar in dem Nebenstrom
brennenden Flamme.
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Bei einer bisher angewandten Brennerkonstruktion für die Unterwasserflamme
hat man zum Inbetriebsetzen der Vorrichtung eine Nebenflamme nahe der Eintrittsstelle
des Gases im Brenner angeordnet, an der sich die Hauptflamme entzündet. Diese Flamme
und deren zur Hauptflamme tretende Verbrennungsgase entsprechen nicht dem Zweck
der Erfindung und vermögen nicht eine ununter-1 rochene Erhaltung der Hauptflamme
zu gewährleisten. Bei dieser Nebenflamme ist der Fehler gemacht, daß ihr Verbrennungsluft
und Brennstoff mit gleichem Druck und letzterer auch mit gleicher Zusammensetzung
wie der Hauptflamme zugeführt werden und infolge dieser Gleichartigkeit die eingangs
geschilderten störenden Einflüsse sich in demselben Maße wie bei der Hauptflamme
geltend machen und die Nebenflamme meist mit der Hauptflamme erlöschen lassen. Auch
ein die N ehenflamme umschließendes und durch sie erhitztes Schamotterohr vermag
die Wiederzündung der erloschenen Flammen nicht zu erreichen.
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Eine andere Zündvorrichtung, bei welcher der ganze Brenngasstrom durch
ein glühendes Rohr streicht, erfüllt ebenfalls ihren Zweck nicht, einmal weil auch
hier die störenden Einflüsse ungehemmt einwirken, und den Punkt, wo wegen Zündgeschwindigkeit
und Strömungsgeschwindigkeit Zündung erfolgen kann, hin und her treiben, und daher
die Verbrennung des Gasgemisches das Rohr nicht heiß genug halten kann, und weil
dann ferner durch eine äußere Erhitzung die Glühstelle nur außerhalb des Arbeitsraumes,
in welchem der Brenner hei der Unterwasserflamrne liegt, erzeugt werden kann, also
an einer nicht zweckmäßigen Stelle des Gasweges im Brenner.
Besonders
unabhängig von diesen Einflüssen kann man den sehr heißen Hilfsstrom erzeugen, indem
man die sehr heißen Gase der sogenannten flammenlosen Oberflächenverbrennung dazu
verwendet. Eine hierfür geeignete Ausführungsmöglichkeit ist schematisch in der
Zeichnung dargestellt. In der im Behälter b enthaltenen Flüssigkeit brennt die z.
B. mit 01 durch die Düse a und Preßluft durch die Leitung l gespeiste
Flamme f., In einem mit dem Kanal k für den Hauptbrenngasstrom in Verbindung stehenden
Nebenraum r ist eine Füllung s. aus feuerfesten Körnern untergebracht, an deren
Oberfläche der durch Düsen d mit höherem Druck aufgeblasene Nebengasstrom verbrennt.
Die sehr heißen Verbrennungsgase werden mit einem gewissen Überdruck vor dem Kanal
k dem Hauptbrenngasstrom beigesellt und halten dauernd _die Flamme aufrecht. Der
Überdruck des Nebengasstromes kann bei Verwendung von öl durch eine entsprechend
hohe Aufstellung des die Düse z speisenden Ölhehälters geschehen oder bei Verwendung
von Gas, z. B. durch Verwendung von Azetylen, welches mit entsprechend - hohem Druck
entwickelt wird.
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Statt der gezeichneten Ausführungsmöglichkeit, bei welcher auf eine
feuerfeste Körnerfüllung ein Gasstrom aufgeblasen wird, kann auch da, wo der Nebenraum
y mit dem Hauptkanal k zusammenstößt, ein feuerfestes Diaphragma angebracht werden,
in das vom Nebenraum aus das brennbare Nebengasgemisch eingepreßt wird, und das
dadurch ins Glühen gerät und die Zündzone für die Hauptflamme bildet.
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Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen erfordert die Erzeugung eines
Druckes des Nebenstromes, der höher als derjenige des Hauptstromes ist, besondere
Einrichtungen, z. B. besondere Kompressoren. Dadurch wird die Gesamtanlage verwickelter.
Dies wird vermieden, indem man den gesamten Hauptbrenngasstrom selbst für die Bildung
einer der Lage nach festgelegten Zone gesteigerter Zündfähigkeit benutzt. Es geschieht
dies durch Einschaltung einer Körnerfüllung für flammenlose Oberflächenverbrennung
in den Kanal für das Brenngasgemisch, wodurch letzteres in einen Strom höheren Druckes
auf der Zuströmseite und einen niederen Druckes auf der Abgasseite geteilt wird.
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Diese Masse erfüllt in einfacher Weise den zur Ausführung des Erfindungsgedankens
beabsichtigten Doppelzweck: Als Trennschicht zwischen den Verbrennungsgasen (die
zu den zu erhitzenden Flüssigkeiten abströmen und dem Dampfdruck im Arbeitsraum
unterworfen sind) ätif°der -einen Seite und dem mit höheren Druck, als hier herrscht,
zuströmenden Brenngasgemisch auf der anderen Seite wirkt sie erstens durch ihren
mechanischen Widerstand ausgleichend zwischen diesen beiden Bereichen verschiedener
Zustände und beruhigend gegen jähe Zustandsänderungen und deren störendes Übergreifen
nach der anderen Seite, also dämpfend gegen zu weites Zurückdrängen der Verbrennungszone
bei Anwachsen des Dampfdruckes im Arbeitsraum oder zu weites Vordringen bei Abfall
dieses Druckes und zu großem Ül;erdruck im Gaszustrom, und zweitens erhält sie durch
die Wärmestauung in ihrer glühenden Füllung die Verbrennung sicher aufrecht.
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Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren zur Aufrechterhaltung
der richtigen Verbrennung hei der Innenfeuerung kann für alle Arten der Anwendung
solcher Feuerungen für das Erhitzen, Verdampfen oder Schmelzen flüssiger oder breiiger
oder in Flüssigkeiten suspendierter Stoffe angewendet werden.
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Ebenso findet das neue Verfahren auch Anwendung, wenn die Flamme nicht
nur zur Erhitzung von Flüssigkeiten, sondern gleichzeitig auch in an sich bekannter
Weise zur Bildung von Stickoxyden dienen soll.