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Verfahren zur Verfeuerung von verdampften und mit Luft gemischten
Schwerölen in Düsenbrennern Bei den bekannten Einrichtungen zur Verbrennung von
Schwerölen, wie Ölheizungen für Schiffskessel, für Schmelzöfen, Härteöfen, Glühöfen
u. dgl., wird das zur Verwendung kommende Öl im allgemeinen mittels Dampfes oder
Preßluft zerstäubt und unter Berührung der zerstäubten Brennstoffteilchen mit glühenden
Flächen eine Ölverbrennung mit weißer Flamme erzielt. Die Folge hiervon ist, daß
selbst bei vollkommener Verbrennung des Öles, die tatsächlich bei den meisten Feuerungen
dieser Art erreicht wird, der thermetische Wirkungsgrad verhältnismäßig gering bleibt;
denn die höchste Flammentemperatur kann nur bei einer Verbrennung mit blauer Flamme
erzielt werden. Diese ist aber nur erreichbar, wenn das Schweröl vor seinem Austritt
aus dem Brenner verdampft und der in Dampfform überführte Brennstoff unter starker
Luftzumischung zur Verbrennung gebracht wird.
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Man hat nun schon früher versucht, eine solche Verbrennung mit blauer
Stichflamme bei diesen Ölen zu erreichen. Alle diese Versuche sind jedoch daran
gescheitert, daß es nicht möglich war, den hierzu erforderlichen Brenner für den
Dauerbetrieb betriebssicher zu gestalten. Die Brenner selbst und die Zuführungsrohre
zu diesen Brennern wurden in kurzer Zeit durch Teerrückstände und sich bildenden
Petroleumkoks verstopft, insbesondere sobald teerhaltiges Öl Verwendung fand. Diese
Mängel hat man dadurch zu vermeiden gesucht, daß man das zu verdampfende Öl durch
glühende Rohre leitete und sich bemühte, die Verdampfung möglichst weit zu treiben
und darüber hinaus eine wenigstens teilweise Ölvergasung an den glühenden Wänden
zu erreichen. Aber auch hierbei erfolgte, besonders bei teerhaltigen Ölen, schon
nach verhältnismäßig kurzer Zeit eine starke Verkrustung der Brenneröffnung durch
Koksansätze und eine Ansammlung von anderen Rückständen in der Brennerleitung, so
daß ein ordnungsmäßiger Dauerbetrieb nicht durchführbar war. Auch hat man zur Erzeugung
einer Verbrennung mit blauer Flamme unter Vermeidung von Krustenbildung bereits
vorgeschlagen, den Brennstoff in unerwärmtem' Zustande mechanisch zu zerstäuben
und unter Beimischung von kalter Luft in das Brennerrohr einzuführen, wo dann die
Verdampfung des Brennstoffes erfolgte. Dies ist aber nur bei leichtflüssigen Ölen
möglich. Bei Schwerölen setzen sich dagegen die schweren Kohlenwasserstoffe an der
inneren Brennerwandung an und führen in kurzer Zeit zu einer Verkrustung oder Verkokung
des Brennerrohres.
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Die Erfindung vermeidet nun die erwähnten
Mängel
im wesentlichen dadurch, daß der Brennstoff vollkommen in Dampf überführt und auf
dem Wege von dem Verdampfer zur wassergekühlten Brennermündung unter starker Luftzuführung
so weit heruntergekühlt wird, daß die Verbrennung des Brennstoffluftgemisches mit
blauer Flamme ohne Verkrustung der Brennermündung erfolgt. Dabei wird der zu verdampfende
Brennstoff zweckmäßig auf eine Temperatur erhitzt, die seinen meist bei etwa
350 bis q.50° C biegenden Siedepunkt nicht wesentlich überschreitet, während
die spätere Abkühlung des Brenngemisches vorteilhaft bis auf 5o° C oder eine noch
niedrigere Temperatur erfolgt. Infolge der verhältnismäßig großen Luftmenge schwebt
dabei das verdampfte 01 in Nebelform in der zugemischten Luft und tritt mit
dieser aus der Brennermündung aus, wobei infolge der Wasserkühlung des Brenners
eine erneute Erhitzung des Brenngemisches auf seinem Wege 'zu den vom Feuer bestrahlten
Brennermund verhindert ist.
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Auf der Zeichnung ist ein zur Ausführung des neuen Verfahrens dienender
Düsenbrexmer beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen Fig. i einen Längsschnitt
durch den Brenner und Fig.2 eine Vorderansicht desselben.
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Im dargestellten Beispiel tritt der flüssige Brennstoff durch eine
Leitung 6 in den Verdampfungsraum 7 ein, welcher durch die strahlende Wärme der
Flamme q_ so stark beheizt wird, daß in ihm die vollständige Verdampfung des zur
Verwendung kommenden Schweröles erfolgt. Der entstehende Brennstoffdampf wird durch
die Rohrleitung 8 in der Richtung des Pfeiles 8a dem eigentlichen Brennerrohr i
zugeführt, dem gleichzeitig in der Richtung des Pfeiles 9a Druckluft zufließt. Brennstoffdampf
und Druckluft werden ohne besondere Vorrichtungen dort, wo dieselben im Brennerrohr
zusammentreffen, innig gemischt. Dadurch wird der Brennstoffdampf, welcher bei seiner
Erzeugung eine Temperatur von ungefähr 35o bis höchstens q.50° C hat, infolge seiner
geringen Menge im Verhältnis zur zugeführten Erstluft wirksam abgekühlt. Die Temperatur
dieses Brennstoffluftgemisches liegt also ganz bedeutend unterhalb der Verdampfungstemperatur.
Das Brennerrohr i für die Zuführung des Brenngemisches besitzt an seiner Mündung
.den eigentlichen Brennerkopf ib und daran anschließend eine ringförmige Kühlkammer
i a. Letzterer fließt das Kühlmittel, am besten Wasser, in der Richtung des Pfeiles
io durch ein Rohr 21 zu und wird in der Richtung des Pfeiles i i durch die Rohrleitung
12 wieder abgeführt, so daß eine wirk-Same Kühlhaltung der Wandungen der Austrittsdüse
ic unbedingt sichergestellt ist. Die größte Betriebssicherheit und der beste Wirkungsgrad
der Kühlung werden erreicht, wenn die Austrittstemperatur des Brennstoffdampfluftgemisches
unter 5o° C liegt. Es genügt jedoch schon, das Brenngemisch sowie die Wände des
Brennerkopfes und der Düse ic bis auf eine Temperatur herunterzukühlen, die nicht
erheblich über der Siedetemperatur des flüssigen Brennstoffes liegt. Der aus der
Düse ic austretende Brenngemischstrahl strömt auf den vorher auf geeignete Weise
zum Glühen gebrachten Brennerkörper 15 und wird an diesem fortlaufend explosionsartig
zur Entzündung gebracht und mit blauer Stichflamme brennend erhalten. Durch die
Öffnungen 16 kann dem Brenner Zweitluft zugeführt werden, die unter der Wirkung
des Saugzuges oder in Form von Druckluft zufließt. Doch kann die Anordnung auch
so getroffen werden, daß die ganze erforderliche Verbrennungsluft dem Brennstoffdampf
als Erstluft beigemischt wird, so daß sich die besondere Zuleitung von Zweitluft
erübrigt.
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Es ist selbstverständlich ohne weiteres angängig, die Anzahl der Brennerdüsen
für eine in Betracht kommende Feuerungsanlage in beliebiger Zahl auszuführen und
diese Düsen -einzeln oder gemeinsam zu kühlen. Ebenso können Einzelkammern oder
gemeinsame Kammern zur Verdampfung des flüssigen Brennstoffes in beliebiger Anzahl
angeordnet werden. Bei der Beheizung von Dampfkesseln ist es auch möglich, einen
Teil der Wasserfüllung des Dampfkessels oder den erzeugten Dampf als Mittel zur
Kühlhaltung des Brennerkopfes zu benutzen.