DE644159C

DE644159C - Wirbelbrenner fuer gasfoermige, fluessige oder staubfoermige Brennstoffe

Info

Publication number: DE644159C
Application number: DES107130D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Richard Biersack; Dipl-Ing Karl Schroeder
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1932-11-19
Filing date: 1932-11-19
Publication date: 1937-04-26

Description

Wirbelbrenner für gasförmige, flüssige oder staubförmige Brennstoffe Eine gute Brennleistung eines Brenners für gasförmige, flüssige oder staubförmige Brennstoffe ist, vor allem bei Hochleistungsbrennern, nur dann zu erreichen, wenn Brennstoff und Luft innig gemischt werden. Um dieses zu erreichen, hat man den Brenner mit einer Luftturbine als Wirbelkörper für die Verbrennungsluft ausgerüstet. Zum Antrieb einer derartigen Luftturbine wird bei bekannten Anlagen dis unter Druck zugeführte Verbrennungsluft verwendet.
Durch den Erfindungsgegenstand soll der Aufbau eines Wirbelbrenners mit einer Luftturbine als Wirbelkörper für die zur Brenner= mündung strömende Verbrennungsluft vereinfacht und :eine in sich vollkommen geschlossene Einrichtung geschaffen werden, die das Ansaugen, Verdichten und die Verwirbelung der Verbrennungsluft übernimmt.
Gelöst wird @ diese Aufgabe dadurch, daß bei einem solchen Wirbelbrenner für gasförmige, flüssige oder staubförmige Brennstoffe der Wirbelkörper aus einer insbesondere radial beaufschlagten Heißluftturbine besteht, mit welcher an der der Brennermündung abgewandten Seite ein ein- oder mehrstufiger Verdichter für die Verbrennungsluft verbunden ist, die in verdichtetem Zustand nach Energieaufnahme durch Wärmezufuhr, insbesondere durch Verbrennen von eingespritztem Brennstoff, der Turbine zugeleitet wird und diese antreibt, aus der sie im kreisenden Strome in das Brennergehäuse eintritt.
Bei Gasbrennern ist es auch möglich, durch den Verdichter nicht allein Luft, sondern ein Gemisch aus Gas und Luft zu verdichten. Die für den Brennerantri@eb erforderliche Energie kann dann durch unmittelbare Verbnennung eines Teiles des Gemisches gewonnen werden.
Es sind an sich Maschinenanlagen bekannt, bei denen die Luft in verdichtetem Zustand nach Energieaufnahme durch Verbrennen von eingespritztem Brennstoff der Antriebsturbine des Verdichters zugeleitet wird. Jedoch dient dabei die Heißluftturbine nicht gleichzeitig als Wirbelkörper -einer Brennereinrichtung.
Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Fig. i und a dargestellt. Bei der Ausführungsform nach der Fig. i ist mit i das Brennergehäuse und mit z die Brennkammerwand bezeichnet. Das Brennergehäuse besitzt eine düsenförmige stark erweiterte Mündung 3. Der Brennstoff wird durch einen Kanal .l in der Welle 5 zugeführt und tritt durch Bohrungen 6 aus. Zur Er-

zielung einer guten Verwirbelung der Lg

dient eine radial beaufschlagte fleißl

turbine S, mit welcher an der der Brenne;

mündung abg,-ivandten Seite ein Verdichter y für die Verbrennungsluft verbunden ist. Man kann naturgemäß auch einen mehrstufigen Verdichter anwenden, da die Vergrößerung der Baulänge durch die zweite und gegebenenfalls dritte Stufe nicht so groß ist, daß hierdurch bauliche Schwierigkeiten entstünden. Der Verdichter saugt durch eine Einlaßöftnung 9 Frischluft an und verdichtet sie bis zu dem erforderlichen Druck. Die verdichtete Frischluft wird der Turbine unmittelbar durch einen Umführungskanal io zugeführt, in den bei i i Brennstoff eingespritzt wird, der dann verbrennt. Die verdichtete Luft erhält hierdurch eine bestimmte, zu ihrer Druckenergie zusätzliche Wärmeenergie. Diese erhitzte Druckluft tritt dann radial von außen nach innen in die Radialbeschaufelung der Turbine 8 ein und leistet hierdurch die zur Verdichtung erforderliche Arbeit, um' alsdann in kreisendem Strome der Brennermündung zuzuströmen. Ist die verfügbare Energie größer als es zurDeckung der Verdichtungsarbeit erforderlich ist, kann die überschußetiergie in Form von Druckluftenergie anderweitig verwendet werden. Zu diesem Zwecke zweigt von der Umführungsleitung io ein Stutzen 12 ab, der zu Druckluftverbrauchern führt.
Die Turbine S und der Verdichter 7 sind auf einer gemeinsamen Radscheibe 13 angebracht, tlie frei fliegend im Lager i-. gelagert ist. 15 ist ein Absperrschieber, der insbesondere dazu dient, beim Anfahren mit Druckluft den Verdichter abzuschalten. Zur Zuführung der für das Anfahren benötigten Druckluft ist ein Stutzen 16 vorgesehen. Wenn jedoch in der Feuerungsanlage ein genübend großer Zug vorhanden ist, der die Turbine 8 in Drehung versetzt, kann man unter Umständen auf die Zuführung von Druckluft verzichten. Wenn man dann der durch die Turbine hindurchgesaugten Luft Wärmeenergie zuführt, so wird der Wirbelkörper nach und nach auf die volle Drehzahl kommen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Fig.2 dar-Bei dieser Ausführungsform ist der Brenner von einem Ringkanal 17 umgeben, in dein die verdichtete Luft nach ihrem Austritt aus dem Verdichter unmittelbar der Heißluftturbine zugeleitet wird und in den eine Brennstoffleitung i S mündet. Auch ist an den Ringkanal i; ein Druckluftentnahmestutzen 12 angeschlossen. Diffusorartigc Leitschaufeln 19 sind hinter dem Verdichter angeordnet. Der Brennstoff, der im Feuerraum verbrennen soll, wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine besondere Leitung 2o der `ennermündung zugeführt, in der schraubenmige Rippen 2 i angeordnet sind, die die Prehbewegung des aus der Turbine austretenden Druckluftstromes unterstützen.
Zur Regelung derartiger Brenner stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Will man den Brenner z. B. auf eine geringere Leistung einstellen, so vergrößert man die Druckluftentnahmc aus dem Stutzen 12. Hierdurch sinkt die der Turbine zugeführte Energiemenge. Die Turbinenleistung reicht also nicht mehr zur Aufbringung des bisherigen Drehmomentes aus, so daß die Drehzahl absinkt. Ein Absinken der Drehzahl ruft aber eine Verringerung der Fördermenge des Verdichters hervor. Eine andere Möglichkeit zur Brennerregelung besteht z. B. darin, daß man die der verdichteten Verbrennungsluft zugeführte Wärmemenge verkleinert. Da diese Verkleinerung sich auf die Turbine genau so auswirkt wie eine Verringerung der Luftmenge bei gleichbleibender Wärmezufuhr, so tritt auch hiermit ein Drehzahlabfall und eine Verkleinerung der Förderung ein. Bei steigender Last ist sinngemäß in umgekehrter Richtung zu verfahren. Es ist naturgemäß nicht unbedingt erforderlich, die Brenner mit waagerechter Achse zu bauen, sondern man kann sie z. B. auch senkrecht stellen, insbe. sondere dann, wenn senkrechte Brennkammern von unten oder oben her befeuert werden sollen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Wirbelbrenner für gasförmige, flüssige oder staubförmige Brennstoffe mit einer Luftturbine als Wirbelkörper für die zur Brennermündung strömende Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelkörper aus einer Heißluftturbine (S) besteht, mit welcher an der der Brennermündung abgewandten Seite ein ein- oder mehrstufiger Verdichter (7) für die Verbrennungsluft verbunden ist, die in verdichtetem Zustand nach Energieaufnahme durch Wärmezufuhr, insbesondere durch Verbrennen von eingespritztem Brennstoff, der Turbine zugeleitet wird und diese antreibt, aus der sie im kreisenden Strome in das Brennergehäuse eintritt.
2. Wirbelbrenner nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (7) für ein Mehrfaches der vom Brenner benötigten Verbrennungsluftmenge bemessen ist, so daß aus der Verbindungsleitung (io) zwischen dem Verdichter (7) und der Turbine (8) im überschuß verfügbare verdichtete Luft entnommen werden kann.
3. Wirbelbrenner nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter und die Turbine durch einen sie v2rbindenden Ringkanal (17) umgeben sind, innerhalb dessen der verdichteten Luft Wärmeenergie zugeführt und aus dem im Überschuß vorhandene Druckluft abgeführt wird.