DE737478C - Verfahren zur Erzeugung von Gas-Dampf-Gemischen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung von Gas-Dampf-Gemischen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Gas-Dampf-Gemisches, insbesondere für den Betrieb -von Kraftmaschinen, aus einem Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisch durch einen Verbrennun.gsvargang in einer Dzuckinnenfeuerung.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, beim Erhitzen und Verdampfen von Wasser durch Elektrizität zusätzlich Brennstoff mit dem Wasser in den Verdampfraum zu bringen und dort eine Verbrennung zum Zwiecke dies überhitzens des elektrisclierzeugten Dampfes stattfinden zu lassen. Andere Vorschläge sahen -für D@ruckfeuertmgen voir, eine Gasflamme gegen Wasser oder innerhalb einer Wasserschicht brennen zu lassen bzw. Heizgase in einen Wasserraum zu drücken bzw. den Brennstoff in einem besonderen seitlichen Ansatzstück eines Druckkessels zu verbrennen und die heißen Verbrennungsgase mittels eingebauter Leitbleche o. .dgl. - unter die Wasseroberfläche treten zu lassen, um so Dampf zu erzeugen. Diese und .ähnliche hekannte Vorschläge bezwecken, möglichst viel und möglichst heißen Dampf durch unmittelbare Einwirkung der WärmIequelle auf Wasser (Kontaktverdampfung) zu erhalten, wobei die mitentstehenden und -nicht zusammen mit dem Abdampf kondensierbaren Gase als Begleiterscheinung hingenommen werden. Bekanntlich wird bisher Gasen aus. Gleichdruck- oder Gleichraumverbmennungen, die für die Baustoffe von Gasturbinen ungekühlt zu heiß sind, durch Wassereinspritzen in den Brennraten oder in die Gasleitung Wärme entzogen. Es, ist weiter vorgeschlagen worden, bei Kesselfeuerungen Sattdampf oder Wasser in den Feuerraum. :einzuspeisen, um einer Zerstörung der Verbrennungsapparatur durch übermäßige Hitze vorzubeugen bzw. um den Verbrennungsvorgang -zu mäßigen. Staubförmigem Brennstoff wurde auch schon öl oder Wasser zur Anteigung beigegeben, um ein leichteres ,lind stetigeres Einbringen des dann pastenartigen Brennstoffes in den Brennraum zu erreichen, und die Schlacke wurde dabei in lein wassergefülltes Gefäß geleitet, um durch Dampfentwicklung den Verbrennungsprozeß zu begünst@ge:n. Bei diesen und ähnlichen Vorschlä,geaz wird eine Dämpfung der Gastemperatur, zum Teil auch .eine raschere Verbrennung angestrebt, wobei die Schwierigkeit der Einregelung von Temperatur und Gaszusannmensetzung gemeinsam mit der Abstimmung der drei Komponenten Brennstoff, Luft und Diämpfungsmittel in Kauf genommen und meist innerhalb der Apparatur eine Lösung gesucht wird.
• Für beide Gruppen bekannter Vorschläge, die mg,erbin beträchtliche Anforderungen. an die Qualität der Brennstoffe und besonders an deren Gleichmäßigkeit stellen, muß bei Verwendung von schwefelhaltigen Brennstoffen und Salzwasser zur Verlängerung der Lebensdauer der Dampfverlyraucher eine meist umständliche und umfangreiche Sondereinrichtung zum Wasser- bzw. G.emischreinigen dem Verbrennungsprozeß voar- bzw. werden, -um schwefelige Säure, Chloride usw. zu entfernen. Wollte man eine unkomplizierte Apparatur, so mußte man bisher gerade auf die billigeren festen. und- auf stark wasserhaltige Brennstoffe sowie auf die Verwendung von Seewasser verzichten. Das ist von Bedeutung für ortsbewegliche Dampfverbraucher auf Fahrzeugen und Schiffen, die im allgemefen stets auch mit Gas-Dampf-Gemischen genügenden Reinheitsgrades betrieben werden können. Verwendet man aber zum Beheizen ortsbeweglicher Dampfanlagen Kohlemvasserstoffe an Stelle scharf getrockneter oder brikettierter fester Brennstoffe, so enthalten die Verbrennungsgasie so viel Dampf aus dem Wasserstoffanteil der Brennstoffe, daß wohl zu Überlegen ist, ob eine AußKenb:eheizung von Röhrenverdampfern oder anderen Kesseln für gasfreien Dampf noch am Platze ist oder ob sich aus diesem Grunde ein Betriebsgemisch aus Kontaktverdampfung trotz des Zwanges zum Verdichten der Verbrennungsluftempfiehlt. Stark wasserhaltige Brennstoffe, wie Braunkcihle und Torf, geben noch mehr Anlaß, statt einer Außenbeheizung zur Dampferzeugung den Betriebsgemischen aus Kontaktverdampfung in Druckfeuerungen den Vorzug zu geben und ihnen weitergehende Anwendungen zu erschließen.
• Hier setzt die Erfindung ein. Sie stellt in den Vordergrund das Interesste an dem Gasanteil von Gas-Dampf-Gemischen und das Bestreben, die Verbrennung gewissermaßen bei der geringstmöglichen Temperatur zu führen und dazu den natürlichen oder künstlich erhöhten Wassergehalt der Brennstoffe bzw. allgemein der in solchen Verbrennungspro-zessen zur Wärmeabgabe geeigneten »verbrennbaren Stoffe«, die man bisher als Brennstoffe weder bezeichnete noch benutzen konnte, auszunutzen. Das Interesse am Gasanteil überwiegt deshalb, weil beim Entspannen in Kraftmaschinen oder in Einrichtungen zur Umsetzung von Strömungsenergie (Tutrbinen, Strahlapparaten) der Gasanteil seinen Wärmeinhalt und bei genügendem Wärmegefälle auch noch einen Teil des Wärmeinhaltes des Dampfanteiles über dessen eigene Entspannungsarbeit hinaus in Arbeit umzusetzen vermag. Wohl geht mit dem dann verbleibenden Dampfrest unvermeidlich dessen Verdampfungswärme verloren, aber der Dampfrest aus der Gemischentspannung ist kleiner, als er ,bei getrennter Entspannun :,g der Gemischkomponenten mit gleichen Druck. gefällen, aber niederer Endtemperatur für dtr Gasanteil ,als für den Dampf, auftreten würde. Bei den hier interessierenden Gemischen tritt nämlich eine »innere Kondensation« ein, weil sich die Gemischtemperatur stets der Dampftemperatur angleicht und dazu vom Dampf Wärme an die Gase abgegeben wird.
• Dieser Erscheinung und ihrem beträchtlichen Einfluß bei hohen Druckgefällen bewußt Rechnung zu tragen und damit den schlechten Brennstoffen überhaupt erst eine Verwendung ohne Vortrocknen zu erschließen, ist von um so größerer Auswirkung. je höher der Gasanteil im Gemisch ;gehalten werden kann. Man .muß also fernerhin den unwirtschaftlichen und technisch nicht zweckmäßigen Weg vermeiden, etwa. Braunkohle oder Torf erst zu trocknen und dann bei Außenbeheizung von Dampferzeugern trotzdem noch Verdampfungswärme in den Fuchs gehen zu lassen bzw. beim Erzeugen von Betriebsgemischen für Gasturbinen aus solchen ursprünglich nassen Brennstoffen nach deren Trocknung durch nachträgliches Was.sereinspritzen die Temperatur auf das den Verbrauchern zuträgliche Maß herabzusetzen. Anzustreben und in vielen Fällen auch unschwer durchführbar ist die Entfernung unerwünschter Begleitstoffe, wie Säuren, Chloride usw., durch. Reingitnbsmaßn@ahnten, die mit der Verbrennung unmittelbar oder mittelbar verbunden werden. Hierfür sollte und konnte durch das erfindungsgemäße Verfahren und die dazu entwickelten Einrichtungen in ;gegenüber bisher wesentlich kleineren Verbrennungsapparaturre.n ein wesentlicher technischer und wirtschaftlicher Fortschritt erreicht werden.
• Die Erfindung besteht darin, daß von den drei beteiligten und die Verbrennungstemperatur und in der Hauptsache auch die. Zusammensetzung des während der Verbrennung entstehenden Gas-Dampf-Gemisches bedingenden Komponenten (Brennstoff, verdampfbare Flüssigkeit und Sauerstoffträger) zwei im Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisch ohne oder mit dessen weiterer Vermischung mit bei der Verbrennung zur Wirkung kommenden Reinigungs- bzw. Passivi.erungsmitteln (wie Kalk-) eine bereits außerhalb der Verbrennungsapparatur ausgeführte und vor Eintritt in deren Zuleitungen beendete Abstimmung auf der Grundlage des jeweiligen Verbrennungswertes der verbrennbaren Gemischanteile derart erfahren, daß in den Flammraum nicht mehr, wie bisher, drei, sondern nur noch zwei Komponenten (nämlich Gemisch und Sauerstoffträger) einzuspeisen sind, deren Zufuhr zu regeln ist, unbeschadet, ob eine weitere Einspeisung von Sekundärflüssigkeit (Schleierwasser) zur Erhöhung des Dampfanteiles im Gemisch unter Absenkung seiner Temperatur erfolgt oder unterbleibt.
• Erfindungsgemäß wesentlich ist also, daß zuerst, und zwar außerhalb des Verbrennungs,-raumes, Brennstoff im weitesten Sinne diesies Begriffes und Verdampfungsflüssigkeit und erforderlichenfalls. auch noch Wirkstoffe mit Reinigungscharakter so zusammengemischt werden, daß die- richtige Zusammensetzung des abgehenden. Gas-Dampf-Gemisches und die Festhaltung der jeweils gewählten Umsetzungstemperatur gewährleistet ist und daß dann, bevor die Verbrennung orfolgt, eine teilweise Entmischung durch Verdampfen bezweckt und erreicht wird, um richtig verbrennen zu können. Durch die Einführung eines Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisches in den Brennraum wird weiter bezweckt und herreicht, daß die Erhitzung der Brennstoffdüsen das zulässige Maß keinesfalls überschreitet, daß eine vorzeitige thermische Zersetzung der brennbaren Stoffe in der Zuleitung durch den hohen Wärmebedarf der zuerst reinsetzenden Flüssigkeitsverdampfung mit Sicherheit vermieden wird und daß als weitere Folge sich die Flämme erst in einiger Entfernung von der Düse bilden kann, wobei durch teilweise intermediäre Bildung von Wassergas .,eine gleichmäßige, langgezogene Flamme und die Dämpfung von Schwankungen beim Verbrennungsprozeß begünstigt und die Ansammlung von Unverbrannt:em unterbunden wird.
• Neben der Erzeugung ;eines Gas-Dampf-Gemisches durch Kontaktverdampfung kann durch die Verbrennung natürlich auch gleichzeitig Luft, Sauerstoff, das Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisch oder sekundär einzuspeisendes Schleierwasser vorgewärmt öder auch eine mittelbare Gewinnung von gasfreiem Diampf in Siederohren, Kesseln oder anderen geeigneten, mit der Diruckinnenfeuerunig zusammengebauten Apparaturen bewirkt werden. Als Brennstoffe im. weiteren Sinne gelten dabei alle flüssigen, staubförmigen oder zerkleinerten oder zerkleinerungsfähigien, disp;ergierten oder dispergierungsfähigen Brennstoffe bzw. verhrennhaxen Stoffe (z- B. Zellstoffablaugen, Holzmehl, organische Abfallstoffe, Melasse, Mehle, Staube, nasser Torf usw.).
• Der Zusatz :an Verdampfungsflüssigkeit zum Brennstoff bzw, zn verschiedenen miteinander gemischten Stoffen oder verbrennbarien Stoffen schlechthin wird nach deren Verbrennungswert (d. i. oberer Heizwert einschließlich Wärmeinhalt des. Diampfanteiles, den nie verbrennbaren Stoffe selbst abgeben) abgestimmt; um unter beliebigem Druck (geringstein Überdruck bis Höchstdruck), aber unter konstanten Temperaturverhältnissten, ohne daß Störungen in der Zuleitung zu einer Zerstörung der Apparatur führen, axbeiben zu können. Es werden deshalb auch mehrere Brennstoffe verschiedenen Heizwertes, namientli.ch flüssige und feste Brennstoffe, zugleich oder nacheinander mit verdampfbarer Flüssigkeit vermischt und zur Regeluing der Verbrennung und Verdampfungsleistugg ihr Heizwertmittelwerterforderlichenfalls so verändert. Statt Frischwasser kann höherwertigem Brennstoff ein stark wasserhaltiger Brennstoff, der bisher als solcher nicht mehr bezeichnet zu werden pflegt, wie frisch gestochener Rohtorf von -etwa 8o o/% Wassergehalt oder Zellstoffablaugen oder sonstige Lösungen oder Aufschwemmungen von im Trockenzustand verbrennbaren Stoffen oder bisher unverwertbare Abwässer zugemischt werden.
• Die Brennstoffe oder die ihnen zuzusetzenden verbrennbaren Stoffe können unter dem Gesichtspunkt ausgewählt werden, daß sie bereits die zu verdampfende Flüssigkeit ,oder Sauerstoff (wie Methylalkohol) in physikalischer oder chemischer Bindung enthalten und diese unter den Bedingungen der Vert brennung oder thermischen Zersetzung zu liefern vermögen, wie Holz, organische Abfallstoffe, Melasse, -grubenfeuchte Braunkohle, Mehle, Staube. Diie in den Brennraum @einzuspeisende Mischung kann aber auch auf das Mischungsverhältnis im abgehenden Verbrennungsprodukt abgestellt werden, z. B.. auf das Verhältnis Wasserdampf zu Kohlendioxyd für FeuerlöschzGVecke. Selbstverständlich kann .die Verdampfungsflüssgkeit im festen Zustande, beispielsweise als Eis. oder im gefrorenen Rohtorf, mit dem Brennstoff zusammen gemahlen werden. Beispielsweise werden öle, Teer, Teerfraktionen mit Emulgiermitteln und Wasser zu Emulsionen verarbeitet, Steinkohle, Koks, Braunkohle, Hioilzkohle für sich vorgemahlen und gegebenenfalls unter Zusatz von Diispersionsmi.tteln mit Wasser, Zellstoffahlaugen, stark wasserhaltigem Rohtorf usw. - einer Feinmahlung unterzogen, die bis zur Herstellung stabiler lagerungsfähiger Anteigungen Lind kolloidalen Suspensionen geführt werden kann: Ebenso wie die Vermischung kann auch die Vermahlung stufenweise :erfolgen, auch zeit- und ortsunabhängig sein. Es können also auch Brennstoffe erfindungsgemäße Verwendung finden, die seither nur nach Vortrocknung; Abpressung oder nach anderen Ent-%väs:serurigsmaßnahmlen überhaupt erst benutzt werden konnten und deren Wassergehalt bisher -.eine Quelle größter Wärmeverlu@sbe war, und man ist bei der Zusammenstellung der Mischungen nun keineswegs mehr nur auf hochwertige Brennstoffe angewiesen. Durch die weiter vorgesehene Vermischung mit Wirkstoffen, besonders aber durch di, -erzielte Verbrennung bei gemäßigter Temperatur, wird bezweckt und erreicht, daß die Ascheteile weit weniger zum Schmelzen, Zusammensintern zti großen, harten, schmirgelnd wirkenden Körnern und zum Anbacken an die Wandungen neigen.
• Zur Bindung von sauren Verun.reinigungen des abgehenden Gemisches, insbesondere Schwefelsauerstoffverbindungen, werden erfindungsgemäß, sofern die Asche nur ungenügende Mengen wirksamer basischer Bestandteile aufweist, dem Brennstoff außerdem anorganische basische Stoffe oder bei der Verbrennungstemperatur in solche übergehende Stoffe bereits außerhalb des Verbrennungsraumes zugemischt, z. B. kohlensaurer Kalk. Dadurch wird der Korrosion ungeschützter Metallteile oder der Innenüberzüge diel Verbrennungsapparatur, der Rohrleitungen und der Verbraucher des Gas-Dampf-Gemisches entgegengewirkt und eine solche hintaxigehalten oder vermieden. Derartige Stoffe, «~i.e Soda, Bicarbonat, Kalkmilch, oder passivierende Stoffe, wie Kaliumbichromat, können ebenso auch der in die Verbrennungsgase etwa noch einzuspritzenden Flüssigkeit (,Schleierwasser) zugemischt werden.
• An Stelle oder neben der erfindungsgemäß durch Gemischbeeinfiussung durch Wirkstoffe bei der Verbrennung .ermöglichten Reinigung des abziehenden Gemisches können natürlich auch die Innenwandungen der Verbraucher gashaltigen Dampfes, umlaufende oder sonstwie bewegte Innenteile der Verbraucher und die Rohrleitungen zu und von ihnen gegen mitgeführtes Kohlendioxyd, schwefelige Säure, Schwefelsäure und deren Anhydride in bekannter Weise dadurch geschützt werden, daß solche Teile aus korrosiolnsfesten Metallen, Metallegierungen. oder nicht metallischen Stoffen, wie Porzellan, Quarz, Kunststeinen, Emaille oder Kunststoffen gebaut oder mit solchen üb.erzügen oder Auskleidungen v:ersehen werden. Gleitstellen können unter einer Ülschicht gehalten werden, wobei an Stelle des Öles auch andere, bei den jeweiligen G:einischtemperaturen flüssige, wenig flüchtige und praktisch unzersetzliche organische Stoffe verwendet und verstanden werden sollen.
• Die Verwendung von reinem oder stark angereichert.ein Sauerstoff für das erfindungsgemäße Verfahren, namentlich hei Venvendung flüssigen Sauerstoffes, bietet infolge Wegfallens oder LTmfangverringerung der Verdichtungsanlagen und allgemein durch die Steigerung und räumliche Konzentrierung des Verbrennungsvorganges viele Vorteile, insbesondere dort, wo Sauerstoff als Nebenprodukt anfällt oder, wie bei Fahrzeugen und Schiffen, bei Zwang zu räumlicher Einschränkung der benutzten Apparatur von hohem Durchsatz. Naturgemäß braucht die Luft-oder Sauerstoffkompression nicht in örtlichem Zusammenhang mit den erfindungsgemäß betriebenen Druckfeuerungen zu erfolgen. Sie kann namentlich in Zeiten geringen Leistungsbeda.rfes oder allgemein aus den Gemischverbrauchern derart bewirkt werden, daß Vorräte des Sauerstoffträgers hohen Druckes oder flüssiger Form benutzt bzw. ergänzt werden, wobei gegebenenfalls Kompressionswärme in wärmeisolierten Druckvorratsbehältern erhalten bleiben kann. An Stelle der vielbenutzten Diampfsp.eicher können also in neuartiger Weise durch das erfindungsgemäße Verfahren Druckluftspeicher für Feuerungszwecke treten und dafür insbesondere nur statisch beanspruchte Baukörper, Gerüstteile, - Verstrebungen usw. etwa der Druckverbrennungsapparatur, der Kompressoren oder der Gemischverbraucher benutzt werden.
• Die Abhldunge@n zeigen einige Beispiele der zur Ausführung der erfindungsgem;ißeii Verfahren vorzugsweise benutzten Apparaturarten und Beispiele vorteilhafter Ausgestaltung ihrer Einzelteile in schematisch ver einfachter Darstellung; im einzelnen zeigt Abb.I einen Druckverbrennungsraum mit Glocke und Leitkörper für das Brennstoli-Flüssigkeit-Gem.isch, das durch einen mehrteiligen Düsenkörper zugeführt wird, der auch die Luft und das Schleierwasser :einführt,' Abb.II einen Druckverbrennungsraum für aschehaltige Brennstoffe mit einer auch für Salzabführung benutzbaren Schlammabscheidung und einer gegen die Flamme beson,d,rs geschützten Anordnung der Zuführung der sekundär zu verdampfenden Flüssigkeitsmenge (Schleierwasser), wobei. die Luft im Gegenstrom auf das Brennstoff=-Flüssig@eit-Gemisch trifft; Abb.III einen mehrteiligen D:üs,enkörpei' für die gemeinsame Einführung des Gemisches, des Anfahrbrennstofles, der Luft und des Schleiterwassers; Abb. IV einen mehrteiligen Düsenkörper zur Einführung des Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisches durch den Luftstrahl in den Brennraum, der sonst Ahb.III .ähnlich ist (etwa für Kohlenstaub, Torf, schwerflüssige Mischungen); Abb. V eine Gleichdruckentschlammung für feste Teile, wie Asche, Salze, mit Spülung. der Ventilsitze; Abb. VI eine Kombination von unmittelbarer Verdampfung im Druckbrennraum mit einer mittelbaren Verdampfung in einem diie Druckfeuerung umgebenden stehenden Doppelmantelkessel, der auch zur Vorwärmung des Gemisches, der Luft bzw. des Schleierwassers verwendbar wäre.
• Die zur Ausführuun;g der erfindungsgemäßen Verfahren benutzte Apparaturen bestehen zunächst aus einem druckfesten, beliebig unterteilten und innen mit korrosionsfester °und meist auch wärmebeständiger Auskleidung, die auch aus Ringsteinen bestehen kann, versehenen Mantel. Alle Zuleitungen, auch die elektrischen, werden zweckmäßig in bekannter Weise gegen Korrosion Moder starke Wärmestrahlung gesichert bzw. korrosionsfest ausgekleidet.
• Die- Verbrennung selbst :erfolgt ins@esoindere erfindungsgemäß meiner innerhalb des Druckraumes befindlichen Glocke, in die än beliebigen Stellen Gemisch und Sauerstoffträgereingebracht werden. Die Glocke besteht aus feuerfestem Material oder aus verzunderungsfreem Eisenblech mit einer feuerfesten Auskleidung aufs, Ringsteinen oder anderen Überzügen, .die zum Zwecke der freien Ausdehnung vorzugsweise nur an einem Ende, insbesondere an ihrer Kuppe nwölbumg, mit dem Druckgefäß bzw. mit dessen Korrosiansschutzmaritel verbunden ist. Er-findungsgem,äß wird die feuerfeste Auskleidung zugleich als Wärmespeicher für die Stabilisierung der Verbrennung in der Glocke benutzt un,d ihr Innenraum so, groß bemessen, daß die Ver- brennung vollständig ist, wenn die Gase aus der Glocke austreten. Die Glocke kann Durchtrittsöffnungen für das Verbrennungsgemiisch etwa in ihrem Mantel oder ihrer Kuppe erhalten.
• Eine Weiterbildung sieht vor, vorzugsweise für .nicht- oder schwerverdampfende Brennstolle den im Verbrennungsraum vom-Brennstoff zurückzulegenden Weg zu verdoppeln, indem dieser z. B. am offenen Ende der Glocke zugeführt Lund mit etwas Luft und einem Teil der heißen Verbrennumgsgase gemischt wird, aber erst in der Wölbung der Glocke mit der Hauptmenge der durch die Glockenkuppe zugeführten Luft (dem Sauerstoff) zusammentrifft und verbrennt. Die Verbrennung spielt sich so@ hauptsächlich während des letzten Teiles des Hinweges und während des Rückweges des Brennstoffies durch die Glocke ab.
• Die Sicherung der Strömungsrichtung und der Strömung überhaupt wird erfindungsgemäß durch Anordnung einer Leithülse bewirkt, die aus beliebigem, ' beispielsweise feuerfestem Material oder aus kompaktem, innen gekühltem Metall oder auch aus Metalldrahtgeweben mit beliebigen, vorzugsweise wechselnden Querschnitten bestehen kann und in einigem Abstand -die Brennstoffeintrittsöffnung umgibt; insbesondere kann sie sich entsprechend der Zunähme dies Gasvolumens während der Verbrennung trichterförmig @erweitern.
• Vorzugsweise erhält der druckfeste Mantel in an sich bekannter Weise :einen korrosionsfesten metallischen Überzug, oder es wird ein metallischer, korrosionsbeständiger Einsatz ;gewählt, auf den nach innen vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich, eine warmebeständige Auskleidung, etwa aus Quarzringsteinen oder anderen feuerfesten Steinen, folgt. Diese können an der Innenseite, ebenso wie die Verbrennungsglocke und die Leithülse, mit Vorsprünge, Rillen, Rippen, Leitflächen oa. dgl. versehen sein, um je nach den Bedürfnissen den Strom der Gase und Dämpfe und ihrer Schwebeteile zu. leiten vmd zum Zwecke der Diurchwirbielung und Vermischung zu brechen und umzulenken.
• Die überaus einfache Apparatur nach Abb. I für eine solche Diruckverbrennung zeigt den druckfesten Außenmantel i mit korrosionsfestem Überzug und wärmefester Auskleidung 2, der @d!urch Flansche 3 und q. mit dem druckfesten Deckel 5 und einem zveitei-ligen Düsenkörper 6 (für Zuführung des Anfahrbrennstoffes und des Gemisches, der Luft und des Schle@erwassiers) verbunden ist und das abziehende Gas-Dampf-Gemisch nach oben entläßt. Die Verbrennung erfolgt in- der mit der Mantelauskleidung 2 und der Leithülse 9 durch Stützflächen 8 verbundenen Glocke 7. Düe Flächen 8 und Hülse 9 können th:ermoelektrische Meßstellieri und elektrische Zündleitungen, etwa für Widerstandsglühzündung an der Hülse 9, aufnehmen. Dier Gas-Dampf-Strom wird an der Glockenwölbung umgelenkt, zwischen Glocke 7 und Hülse 9 zurückgeführt :bis zur zweiten Umlenkung und kann dann Schleierwasser aus der .äußeren Ringdüse des Körpers 6 oder sonstwie zur Verdampfung auf dem Wege zwischen Glocke 7 und Auskleidung 2 aufnehmen.
• Eine andere Ausbildung des Verbrennungs: raumies sieht vor, daß die korro@sionsfestei und wärmnebeständige Auskleidung den Innenmantel und der druckfeste Mäntel r den Außenmantel eines> selbständigen, in sich geschlossenen Hohlkörpers darstellt, in welchem sich ein den Diruck des Brennraumies 7 auf den Außenmantel r übertragendes Medium, das sowohl ein Gas;, eine Flüssigkeit oder eine feste, schmelz- oder verdampfbare Substanz sein kann, befindet. Im Hohlkörperraum, der in Abb. I zwischen Druckmantel r und Auskleidung 2 anzunehmen wäre Lund den in ,etwas abgewandelter Form auch Abb. VI zeigt, kann insbesondere gasfreier Dampf durch indirekte Verdampfung .erzeugt werden Odereine L`berhitzung von an beliebigen Stellen des Außenmantels i zu- und abgeführten gasfreien oder gashaltigen Dämpfen bzw.eine Vorwärmung erfolgen. Der Brennraum 7 kann mit dem Hohlkörperraum durch Ventile in Verbindung stehen; obwohl der Innenmantel im Gegensatz zum Außenmantel im allgemeinen nicht .druckfest zu sein braucht, empfiehlt sich doch im Hohlkörperraum und Brennraum die Aufrechterhaltung gleichen D@ruickes, die z. B. durch Steuerung des Brennstoffgemischventils oder desjenigen für Schleierwasser oder beider mittels eines doppelseitig wirkenden D@ruckkolbens erfolgen kann, auf dessen eine Seite der gasfreie Dampf und auf dessen andere Seite der gashaltige Dampf drückt.
• Die Zuführung der Verbrennungsluft kann entweder nur im Gegenstrom zum Br-ennsto:ff-Flüssgkeit-G:emisch oder zum Teil auch seitlich oder im Gleichstrom (wie in Abb. I ) mit diesem erfolgen, und die Düsen für Brennstoff, sekundäre Einspritzflüssigkeit und auch diejenigen für den Sauerstoffträger können zur Breritiraumachse gleich oder verschieden geneigt sein oder auch in spiraliger Anurdnung (z. B. auf aus der heißesten Zone h ierausverlegten Rohren) vorgesehen werden. Führt man die Luft sowohl im GleIchstrom wie im Gegenstrom zum Brennstoffgemisch ein, so kann man .erfindungsgemäß im Brennraum 7, etwa mittels eines doppelt wirkenden Verdichters-, eine Phasenversichiebung der gegenläufigen Luftströme absichtlich herbeiführen, so d:aß diese nunmehr stoßweise wirken, wenn jede Düse nur mit einer Kompressorseite verbunden wird. Dadturch ;erhält die Flamme im Brennraum eine oszill ierende Hi.nundherbewegung, wodurch die heißesten Zonen der Verbrennung in kurzen Abständen verlagert und örtliche Überhitzun= gen mit Sicherheit vermieden werden.
• Falls das Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisch aus einer immerhin schwerer beweglichen Pülpe oder Anteigung besteht, wird die für eine gute Verbrennung erforderliche Verteilung und Spritzwirkung in dein Brennraum durch einen Teil des Verbrennungssauiersto:ffes, der Luft oder wiederkomprimlerte Gase oder Dampfgemische aus den End- oder Zwischenstufen der Energieverwertung bewirkt, die dem Gemisch vor oder bei seinem Eintritt in den Brennraum zugeführt «-erden und es mitreißen. Das Einspritzen von Schleierwasser erfolgt vorzttgsiveise in zwei Richtungen: quer oder im stumpfen Winkel. gegen die oder mit der Strömungsrichtung der Gase und parallel oder im spitzen Winkel mit dieser unter starker Auflösung des Fliissigkeitsstrahles durch bekannte Vorrichtungen, weil nicht zu erwarten ist, Jaß allein beim Durchleiten der heißen Verbrennungsgase durch eine kompakte Flüssigkeitsmasse j ` eine ausreichende rasche Verdampfung erfolgt, wie dies irrig früher versucht wurde.
• .Nach Abb. II kommt das durch Zuleitunb io zugeführte Schleierwasser durch auf die in Metall ausgeführte Außenseite der Glocke ; aufgeschweißte oder in diese selbst verlegte Rohrleitungen i i oder aber bei doppelwandiger Ausführung des Glockenmantels durch den zwischen dessen Wänden bef ndlichen engen Spaltraum in den Brennraum. plan kann so die sonst auf die Außenwan@duing i ausgestrahlte Wärme zur Vorerhitzung oder teilweisen Verdampfung der Einspritztlüssikeit, die z. B. auch nach Abb. II die Z.tileitung zur Düse 16 von außen kühlen kann, mit einfachen Mitteln verwerten. Die Einspritzöffnungen 12 können in einem gegen den offenen Rand der Verbrennungsglocke erweiterten Querschnitt des Außenmantels i gegen die Wärmestrahlung der Verbrennung geschützt angeordnet sein und auch außerhalb des Strahles der Verhrenntingsgase liegen. Eine Wasserschicht braucht in der Apparatur nur so weit gebildet und aufrechterhalten zu werden, als zur Abdeckung frei liegender metallischer Innenflächen und Auslaßvorrichtungen notwendig ist.
• Dia der für die- normale Dauerverl)rennLin,:-einge:st@ellte Brennstoff infolge seiner physikalischen Beschaffenheit und seines Gehaltes an Verdampfflüssigkeit schwer zündbar ist, wird mit .einem Anlaßbrennstoff angefahren, vorzugsweise mit ,einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff tieferer Entzündunristemperatur und hohen Heizwertes, der keine oder nur wenig Verdampfunguflüssigkeit enthält. Diie zum Anlassen erforderliche ZVärmemenge ist konstant; sie dient zum Aufheizen des Apparateinnern und gegebenenfalls zur Einleitung des Verdampfb.etriebes. Daher wird erfindungsgemäß die zum jeweiligen _Inlassen erforderliche Anlaßbrennstofinrc,nge genau abgemessen (für den D@'tuerbetri@°b wäre sein Heizwert zu groß) und durch dic# normale Brennstoffzuleitung oder beson.derc Öffnungen in das Apparateinnere ciagcbracht und gezündet.
• Eine für handliche Apparaturen (Druckverbrennungsbomben) bei ortshem-eglich@cn.lnlagen etwa in Fahrzeugen, aber auch für mittlere und große Anlagen vorteilhafte Ziisammenfassung der Zuleitungen aller Verbrennungskomponenten in einem melirgliedri;gen Düsenkörper zeigen die Abb.IIl und IV. Der mit dem Druckmantel i in bekannter Weise lösbar verbundene und gegen ihn druckfest abgedichtete Apparatedeckel 5 kann gegen den Brennraum hin den äußeren Kegel 22 eines Düsenkörpers wie 6 oder auch dir Kegel 22 mehrerer solcher Düsenkörper bilden oder ebenso wie der Mantel i bes@,iiderL Ausnehmungen für einen oder mehr Dü senkörper erhalten, durch die dann der äußere Kegel 2--1 gegen den Brennraum hin hindurchtiitt und in ihnen festgehalten. wird. Der Kegel 22 nimmt die Bohrungen für das. Einpressen des Schleierwassers 23 in den Brenn-oder Verdampfraum auf, und seine Begrenzungsfläche 24 ;gegen die buch erartige Trennhülse 25 bildet mit dieser seine Ringdüse oder durch. Anordnung beliebig, :etwa spiralig, geführter Rillen oder Rippen auf der Begrenzungsfläche 24 oder auf der sie berührenden Fläche des Bechers 25 oder auf beiden weitere Kanäle für die Schleierwasserzuführung aus dem sowohl als Flüssigkeitszwisclienspeicher wie als Innenkühlraum für den Kegel 22 dienenden Ringraum 26, derart, daß das Leidenfrostsche Phänomen (Tropfenbildung) in ihnen nicht auftreten kann. Di,e öffnungen 23 sind entbehrlich, wenn der Becher 25 aus Metall besteht und bei seiner Wärmeausdehnung der @entsprechend angeordnete Ringschlitz an der Berührungsfläche 2q: erweitert wird, während für den etwa aus Porzellan oder Quarz bestehenden entsprechenden Kegel 22 eine Wärmeausdehnung praktisch entfällt. Die erst zylindrische, dann kegelige Bohrung 28 des Innenkegels 27 mündet in die Einspritzöffnung 29 für das Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisch bzw. den Anfalhrbrennstoff, durch welche in Abb. IV auch die Lwft einströmt. Der Mantel des Kegels:27 ist so geformt, daß er mit dem Becher 25 eine Ringdüse bildet, durch die Luft bzw. Sauerstoff aus dem Raum 3o strömt, wobei, durch Rillen oder Rippen in einer oder beiden Begrenzungsflächen die Ringdüse verengert oder erwei.tert und eine Wirbielung der Luft an den Austrittsstellen bewirkt werden kann.
• In der -Bohrung 28 ist eine teilweise durchbohrte und mit einem Steuerkolben 3 i versehene Düsennade132 verstellbar angeordnet zur Veränderung des Durchfllußquerschnittes und schließlich zur Sperrung des Zustromes des durch Leitung 33 zugeführten Gemisches. Dabei gibt der Kolben 3 i die Zuleitualg 34. des leicht verdampfenden Anfahrbrennstoffes 3 frei, -und dieser gelangt durch die Nadelbohrung 35 und öffnung 29 nunmehr allein in den Brennraum, wenn angefahren oder eine zeitweilige Steigerung der Verbrennungstemperatur rasch erreicht werden soll. Ist die Zuleitung3q: aber ohne Brennstoff, so wird die Außerbetriebsetzung der Apparatur durch Betätigung der Nadel 32 -eingeleitet und bewirkt. Diie Düs:ennadei 32 kann von Hand, etwa über ein in oder außerhalb der Nadelstopfbüchse angeordnetes Gewinde, verstellt oder in anderer Weise mechanisch oder in Verbindung mit thermoelektrischen Meßstellen automatisch gesteuert werden, und- , ebenso kann auch allgemein -die Steuerung der Luft- und Schleverwasserzufuhr geschehen. Nach Abb.IV erfolgt bereits vor der Einspritzöffnung 29 ein Zusammentreffen des Brennstoffgemisches mitedem Sauerstoffträger, der @es in den Brennraum mitreißt und fein zerteilt. Die Einzelteile solcher zusammengesetzter Düsienkörper können aus wärmefestem bzw. korrosionsfestem, aus die Wärme gut oder schlecht leitendem Material (z. B. Metall, Kunststeinen, Porzellan, Quarz) bestehen oder an ihren dem Brenn:-r:auin zugekehrten Seiten oder Enden @entsprechende Schutzverkleidungen erhalten. Alle diese Teile sind so, ausbildbar, daß sie rasch und leicht ausgebaut, gereinigt und ausgetauscht werdeai können.
• Zum Anfahren können vom außen durch Schieber oder andere verschließbare öffnungen eingeführte und nacherfolgter Zündung wieder entfernte Zündflammen oder ebensolche elektrische Glüh- oder Funkenzündungen, vorzugsweise aber in Leithülsen 9 fest ,eingebaute .elektrische Widerstandsglüh- oder Funkenstreckenzü:ndungen benutzt werden. Man kann aber auch die elektrische Zündung in einen seitlichen Stutzen verlegen, durch den eili gasförmiger oder leicht verdampfender flüssiger Brennstoff in der für Motoren bekannten Art eingeführt und eine Stichflamme erzeugt wird, die bis turn Strahl dies Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisches bzw. des Anfahrbrennstoffes reicht und diese entzündet und sodann wieder abgestellt wird.
• Die Inbetrebsetzungerfolgt lerfindungsg gemäß in ;gefahrloser Weise und unabhängig von der Geschicklichkeit der Bedienung z. B. nach Abb.II wie folgt: Die Apparatur sei oder werde im Ruhezustand mit Wasser gefüllt, damit keine unerwünschten Merig@en zündfähigen Brennstoffes in der Apparatur sein oder verbleiben können. Nach öffnen des Gas-D;am'-Auslaßventils oder des Entschlammungsventil,s 1q. bzw. einer Sicherheitsöffnung wird Luft durch 15 in die Glocke 7 eingedrückt, bis die Brennstoffdüse 16 und der untere Rand der Glocke 7 ü-asser frei sind. Nun wird die Zündung, die nehen der Einführung der Brennstoffdüse i 6 airg;°.-omdnet sei kann, in Betrieb gesetzt und die Sekundärwassereinspritzung 10-1 1-12 zuerst schwach, nach erfolgter Zündung in voller Stärke angestellt. Zündbrennstoff bzw.. Anlaßbrennstoff und B,etriebsbrenastoff iver-' den :also nacheinander unter gleichzeitiger Einschaltung und .entsprechender Verstärkung der Luftzufahr angestellt-, die zunächst offenen Dampf-, Sicherheits- oder Entschlammungs:öffnungen wieder geschlossen bzw. bis zur Erreichung des Betriebsdruckes gedrosselt. Erfindungsgemäß werden dabei die Regelventile gegenseitig verriegelt. Zur AUßerbetriebsetzung wird in umgekehrter Reihen= folge verfahren, also erst der Brennstoff, s0-dann die Wasser- und Sauerstoff- bzw. Luftzufuhr abgestellt. Nach dem Erkalten oder vor dem Wiederanfahren kann die Apparatur wieder ganz mit Wasser gefüllt sein.
• Brennstoffe mit Aschengehalt erfordern die Trennung der Asche und Salzwasser die Trennung abgeschiedener Salze aus dem abziehenden Gemisch. Asche und Salze gehen in dien Absitzraum ig und können aus diesem abge7ogen «-erden. Ihre Nieders:cblagung kann z. T. durch sekundär eingespritzte Flüssigkeit erfolgen, -oder so nicht niedergeschlagene Asche kann aus dem Gas-Dampf-Strom durch die bekannte Zentrifugalseparation !entfernt werden, die mit einer neuartigen druckgleichen Entschlammung erfindungsgemäß zusammenarbcitet. Dazu wird der Gasstrom so geführt, daß Flugasche, unverdarnpft mitgerissene Flüssigkeitstropfen oder Salze gegen die nasse Wandung geschleudert, an ihr festgehalten und ausgeschieden werden. Dieselbe Wirkung ergibt .eine Umlenkung des Gasstromes in eine tangentiale bzw. kreisende Richtung unter Verkleinerung 17 des, Querschnittes durch entsprechend ausgebildete spiralig verlaufende Rillen und Vorsprünge i S nach Ahb. 1I oder Abb. VI.
• Dias gereinigte Gas-Dampf-Gemisch wird über bzw. aus dem anschließenden Absitzraum ig durch in Rohr 13 und gegebenenfalls durch eine noch anschließende elektrische Entstaubung bekannter Art abgezogen. Der Aschen- und Salzschlamm sammelt sich in dem nach unten verjüngten Teil ig, welcher nur bis etwas unter den ständigen Wasserspiegel wärme- oder korrosionsbeständig ausgebildet zu sein braucht, und wird -aus ihm durch ein periodisch betätigtes Absperrorgan 14 entweder in einen uliter gleichem Druck stehenden Raum entlaskl bzw. durch den überdruck der Apparatur in eisten Ra uni geringeren Druckes. oder ins Freie ausgestoßen. Im letzteren Falle kann durch Kupplung des Abschlammauslaßventils mit der Zustromregelung der Sekundärflüssigkeit, etwa durch eine stoßweise Druckerhöhung in einem Windkessel unter der Wirkung von Differentialkolben, eine stoßweise stärkere Flüssigkeitsförderung herbeigeführt und so, die durch Ventil 14 mitausgetretene Flüssigkeit alsbald ersetzt werden.
• Eine Weiterbildung des erfindungsgem@ihe,n Abschlammverfabrens sieht vor, daß an das verjüngte Ende des Raumes 19 ein Sinkrohr 2o angeschlossen wird, das (Abb. V) im Gegensatz- zum eigentlichen Verdampfungsrauni keiner wärmeisolierenden Auskleidung bedarf, außen mit Rippen zur Verbesserung des Wärmeaustausches versehen sein kann uW einen Kühlmantel 2 i besitzt, in dem Kühlwasser umläuft. Wird die abgeführte Wärmt zur Druckverdampfung des Kühlwassers benutzt, so erhält der Kühlwasserraum einen druckfesten Mantel. Inneis kann das Absinkrohr 2o vollkommen glatt gehalten werden oder in bekannter Weise mit nach unten geneigten, gggeneinandlerversetzten Einsatz. flächen ausgerüstet bziv. auch nach unten erweitert werden, um die Schichtung des Aschenschlammes nach dem Temperaturgefälle zu unterstützen. Die am oberen Ende des Absinkrohres 2o noch über i oo" C liegende Temperatur des Schlammbreies wird durch Außenkühlung 21 herabgedrückt, so daß am unteren Ende des entsprechend langen Rohres 2o auch bei Druckentlastung keine Verdampfung mehr möglich ist. Bei geöffnetern Ventil 1q. sinkt der Schlamm in die druckfeste Vorkammer 36, die von einem zweiten Auslaßventil gegen das Freie oder gegen einen unter Normaldruck stehenden Schlammsammler abgeschlossen wird. Durch periodisch wechselnde Betätigung der Ventile i4 und 37 wird jeweils ein Teil des im Rohr 20 abgesunkenen und hertratergekühlten Schlainmes abgetrennt, im Vorraum 36 druckentlastet und durch Venti137 in den drucklosen Außenraum entlassen, sodann das Venti13; wieder geschlossen, der Vorraum 36 durch Wasserzuleitung 38 wieder gefüllt trnd @entlüftet, druckbelastet, wobei, falls angezeigt, zuvor der Ventilsitz 37 gespült wird, worauf das Ventil 1q. wieder geöffnet werden kann-Die Druckbelastung des Vorraum:es.36 und des Ventils 37 sowie die Betätigung des Ventils 1q. kann beispielsweise durch Druckwasserleitung 3S mittels einer Kolbenpumpe oder bei hohler Ausbildung des Ventilschaftes 39 durch Druckwasser erfolgen, das diesen Schaft durchfließt. Die Ventile können aber auch mechanisch betätigt werden, und z. ßkann durch das gesteuerte Zurückweichen eines in den Abschlammratrm 36 hereinragenden oder sonst mit ihm in Verbindung stehenden Tauchkolbens nach dem Öffnen des Ventils 14 das Absinken des Schlammes au dem Rohr 2o in den Raum 36 erheblich beschleunigt werden.
• Die Bewegung der Abschlußorgane erfolgt erfindungsgemäß jeweils in gereinigten Ventilsitzen und im Zustande eines auf beiden Ventilseiten gleichen Druckes, derart, dal.4 durch einen kurzen stoßweisen Zutritt von Druckwasser an den oder über dem Ventilsitz 14 dieser Ventilsitz von Schlammteilen unmittelbar vor dem Schließen oder während des Schließens gereinigt, die Schlammentleerung aus dein Raum 36 durch einen Wasserstrahl unterstützt und schließlich auch der Ventilsitz 37 gegebenenfalls @ebenso gereinigt wird. Ein. schirmartig über dem Ventil 14 angeordneter, an seiner Auflagefläche leicht federnder oder gerillter zweiter Abschlußdeckel4o ist bereits geschlossen bzw. in Abschlußstellung gegangen, bevor das Ventil 14 ganz geschlossen ist, und in sbesondere kann der Schirm 4o nach Abb. V auf Jem Venftil14 ,gleitend so. angeordnet sein, daß er ihm beim S:chließeen vorauseilt, um das Absinken weiteren Schlammes aus dem Sinkrohr 2o und den Übertritt größerer Spülwassermengen in das Absinkrohr 2o und da, mit eine Störung der Wärmeschichtung im Rohr 2o sicher zu vermeiden. Beim Öffnen des Ventils 14 wird der Schirm 40 mit -angehoben.
• Abb. VI zeigt eine Kombination einer Kolntaktverdampfung für gashaltigen Dampf in einer Druckinnenfeuenmg 7 mit deiner mittelbaren Verdampfung für gasfreien Diampf in einem den Raum 7 umgebenden druckfesten Raum mit Außenmantel i. Luft und BrennstOffgemiseh treten durch Zuleitung 16 und Düse bzw. Düsenkörper 6 durch die Leithülse 9 hindurch in den Brennraum 7. Das Gas-Diampf-Gemisch wird vor dem S,chlammabsitzraum i9 mit vorgeschalteter Zentrifugalabscheidung 18 für Asche und Salze von Fremdstoffen gereinigt und durch Rohr 13 abgezogen, während der ;gasfreie Dampf durch Rohranschluß 41 abzieht und an beliebiger Stelle, auch im Raum 7, überhitzt werden kann. Der der Glocke 7 aus Abb. I entsprechende Innenmantel 42 ;nach Abb. VI braucht nicht ausgekleidet und nur so stark gebaut zu werden, daß .er dem Druckunterschied der beiden ihn umschließenden Verdatnpfungsräum-e standhält. Dadurch erhalten diese Apparaturen geringeres Baugewicht als die seither üblichen Verdampfer. Die Schlelerwassereinspritzung ist nach Abb. VI durch ein außerhalb des Stromes der heißen Gase am= oberen Rand des Unterteiles 43 in dcssie:n wärmebeständiger Auskleidiuig verlegtes Ringrohr 12 bewirkt; in diesem Ringrohr und seinen entsprechend verlegten Zuleitungen kann bereits über das bekannte Vorwärmen hinaus eine bisher noch nicht angewendete Verdamp= fung zur Verhütung eines starken Temperatursturzes beim Zusammentreffen der Ströme herbeigeführt werden, die auch bei allen anderen erfindungsgemäßen- ApparatuTe:n vo2-teilhaft ist. Für aschefreie Brennstoffe bzw. salzfreies Wasser kann die Anordnung nach Abb. VI unter Wegfall der Entschlammungseinrichtungen ähnlich wie bei den übrigen Beispielen mit den Kuppen der Druckmäntel nach abwärts gerichtet und mit sinngemäßer Anordnung der anderen Teile aufgebaut und in den Erdbodeneingelassen werden. Die @erfludungsgemäß,en Druckiniieinfetuerun;gen können zu Batterien mit gemeinsamer Zuleitung aller Verbrennungs- und VerdampfuDgsko@niponenten und gemeinsamer oder beliebig unterteilter Ableitung der gashaltigen bzw. gasfreien Dämpfe zusamm@en;gefaßt und auch um einen für andere Zwecke, z. B. für die Aufstellung von Gemisch- bzw. Dampfverbrauchern; verfügbaren Innenraum hier urm an Wänden angeordnet werden. Eine Vorwä.rmung des Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisches und der (etwa auch mit Dämpf aus Kühlwassereinspritzung in die Verdichter beladenen) Luft, an deren Stelle stets Sauerstoff be- liebigen Ausgangszustandes verwendbar ist, neben der Vorwärmung oder erfindungsgemäßen Vorverdampfung der sekundären Ei!uspritzflussigkeit ist stets vorteilhaft und leicht möglich. Dias Gas-Dampf-Gemis,ch kann über einen Katalysator geleitet werden, durch den die letzten Anteile von Wasserstoff und Kohlenoxyd erforderlichenfalls mit Hilfe von Sauerstoffüiberschuß verbrannt werden, derart, daß in .an sich bekannter Weise eine Aufteilung in Vorreinigungssch:icht, Vor- und Endkatalysatorschvcht zwecks leichter Auswechselung der Schichten erfolgt .
• Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungs: arten der Erfindung sind in den Ansprüchen .enthalten. Für die erfiridirngsgemäß,e Anordnung ist ;es ohne Belang, ob nur einzeIn@e oderolle der beschriebenen und beanspruchten Einzelheiten zugleich benutzt verdien oder ob ihr teilweiser Ersatz durch andere Brennstoffe, Brennstoffmischungen oder äbgewandelte Einzelteile erfolgt, Insbesondere kann stets oder für zeitweilige Luft durch Sauerstoff beliebigen Zustandes ersetzt oder angereichert werden. Die beanspruchten Verfahren und Einzelheiten der Vorrichtungen zu ihrer Ausführung erschließen neue Wege in der Brennstoffnutzung, insbesondere für bisher nicht verwertbare verbrennbare Stoffe; sie gestatten darüber hinaus eine ungemein weitgehende räumliche Zusamm@endrängu ng der- benutzten Apparatcix, die für das gesamte Gebiet der Krafterzengunb und der Dampfvenvendwng von Bc deutung ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE i. Verfahren zur Erzeugung eines Gas-Dampf-Gemisches, insbesondere für den Betrieb von Kraftmasrhinen, ans einem Brennstoff-Flüssx;g>it-Gemisch-durch einen Verbrennungsvorgang in einer Druckinnenfeueru;ng, dadurch gekennzeichnet, daß von den drei beteiligten und die Verbrennungstemperatur und in der Hauptsache auch die Zusammensetzung des während der -Verbrennung entstehenden Gas-Dampf-Gemisches bedingenden Komponenten (Brennstoff, verdampfbare Flüssigkeit und Sauerstoffträger) zwei im Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisch ohne oder mit dessen weiterer Vermischung mit bei der Verbrennung zur Wirkung kommenden Reinigungs- bzw. Passivierungsmitteln (wie Kalk) eine bereits außerhalb der Verbrennungsapparatur ausgeführte und vor Eintritt in deren Zuleitungen beendete Abstimmung auf der Grundlage des jeweiligen Verbrennungswertes der verbrennbaren Gemischanteile derart erfahren, daß in den Flammraum nicht mehr, wie bisher, drei, sondern nur noch zwei Komponenten (nämlich Gemisch und Sauerstoffträger) einzuspeisen sind, deren Zufuhr zu regeln ist, unbeschadet ob eine weitere Einspeisung von Sekundärflüssigkeit (Schleierwasser) zur Erhöhung des. Dampfanteiles im Gemisch unter Absenkung seiner Temperatur erfolgt oder unterbleibt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gelzennzei@chnet, daß das Einstellen bzw, Festhalten der Verbrennungstemperatur (Flammentemperatur) und/oder der Zusammensetzung des Verbrennungsgas-Dampf-Gemisches durch Veränderung bzw. Festhalten der Zusammensetzung des Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisches erfolgt, dergestalt, daß sowohl das Verhältnis von Verdampfungsflüssigleit zu Brennstoff wie ,auch die Auswahl der Brennstoffe nach ihrem Verbrennungswert bestimmt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, dal) das Brennstoff - Flüssigkeit - Gemisch neben höherwertigen Brennstoffen auch Gemische oder Lösungen von Brennstoffen bzw. verbrennbaren Stoffen mit verdampfbarer Flüssigkeit natürlichen oder künstlichen Ursprunges (wie Rohtorf, Zellstoffablaugen) oder solche Brennstoffe, die infolge thermischer Zersetzung bei der Verbrennung Dampf zu liefern vermögen (wie Holz, Melasse), oder nur solche »nass,e« Stoffe, die unter den üblichen Feuerungsbedingungen nicht als Brennstoffe gebraucht werden können, enthält. q.. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Flüssigkeit-Mischung unter Zusatz von anorganischen basischen Stoffen oder Stoffen, .die unter den Verbrennungsbedingungen anorganische, basisch wirkende Stoffe liefern (wie Kreide, Kalk), hergestellt oder mit solchen Stoffen n eitervermischt wird oder neben oder an Stelle eitler solchen Zumischung zum Brennstoff basisch wirkende Stoffe (wie Soda, Kalkmilch) der nach der Hauptverbrennung zugeführten Verdampfungsflüssigkeit zugesetzt werden, die auch Passivierungsmittel (wie Kaliumbichromat) zugemischt enthalten kann. 5. Verfahren zur Verbrennung mit un-.nittelbarer Verdampfung nach Anspruch i bis 4., dadurch gekennzeichnet, .daß die Verdampfungsleistung dadurch gesteigert wird, daß die zu verdampfende Flüssigkeit zu einem weiteren. Teil dem Strom der Verbrennungsgase in der D-ruckinnenfeuerung an einer Stelle zugemischt wird, an der die Verbrennung bereits annähernd vollständig ist. 6. Vorrichtung zur Ausführung der Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum gegen die Apparatewandung durch eine Glocke abgeschirmt ist. ;. Zur Verbrennung mit unmittelbarer Verdampfung nach Anspruch i bis 6 benutzte Glocke, dadurch gekennzeichnet, d.aß die in an sich bekannter Weise mit einer der Vergrößerung des Gas-Dampf-Volumens angepaßten zunehmenden Querschnitterweiterung versehene Glocke mit ihrem :erweiterten Querschnitt den Üffnungen zugekehrt ist, durch die das Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisch in den Brennraum eingebracht wird und so, vorzugsweise mir an einer Stelle, mit dem Auß enmantel der Apparatur verbunden isf, daß sie der Ausdehnung durch die Wärme frei zu folgen vermag. &. Besondere Ausbildung der zur Verfahrensausübung nach den Ansprüchen i bis 7 benutzten Apparatur zum Zwecke der Aufnahme und Abführung der von der Glocke des Verbrennungsraumes gegen die Außenwandung (den Mantel) der Apparatur ausgestrahlten Wärme durch Kühlung, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen dem Außenmantel und dem Verbrennungsraum von dem bereits durch Zuführung der sekundären Verdampfungsflüssigkeit heruntergekühlten Gas-.Dampf-Gemisch durchströmt und außerdem oder nur in Rohrschlangen oder durch schmale Spalträume zwischen konzentrischen Mänteln aus Material hoher Wärmeleitfähigkeit, die sowohl auf der Innenseite des Außenmantels wie auf der Außenseite der Glocke wie auch im Zwischenraum zwischen beiden angeordnet sein können, von der sekundär zugeführten Flüssigkeit vor ihrer Vermischung mit den Verbrennungsgasen durchflossen wird. 9. Ausbildung einer Vorrichtung zur Verbrennung mit unmittelbarer Verdampfung nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisrch und der Sauerstoff bzw. die Luft (diese in gleichmäßigem oder oszillierendem Strom) an verschiedenen Stellen in den Verbrennurngs.ravun so eingeführt werden, daß :sie unter Wirbelbildung bzw. im Gegenstrom zusammentreffen und die. Flamme die Länge des. Verbrennungsraumes zweimal durchstreicht, wobei das Brennstoff-Flüssigkeit-Gemisrch beispielsweise vom offenen Ende des Verbrennungsraumes, die Luft ,ganz oder teilweise an dessen geschlossenem Ende zugeführt wird. i o. Ausbildung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß um die oder vor oder über der Brennstoffaustrittsstelle ein neinteiliger oder mehrteiliger Leitkörper (Glühkörper) angebracht ist, der im wesentlichen außerhalb des unmittelbaren Streukegels des eingespritzten Brennstoffgemisches liegt, die Entzündung des Brennstoffes :gegen Schwankungen in der Zuführung- der verschiedenen Verbrennungskomponenten :Örtlich fixiert und gleichzeitig als Leitkörper einerseits für Glas Verbnennungsga:s-Diampf-Gemisch, - andererseits für das gegen den Grund des Verbrennungsraumes, hindurch ihn hindurchtretende Brennstaff-Flüssigkeit-Gemisch dient, wobei in Weiterböl.-dung der Anordnung durch Vorsprünge oder Anordnung eines zweiten, wesentlich kürzeren, konzentrischen Leitkörpers (Glühkörper, Ringkörper) in größerer Nähe des Brennstoffeintritts die Gemisrchentzündung auch bei geringen Einspritzmeggen sichergestellt werden kann, indem diese oder dieser vom Brennstoffstreukegel bei kleinerem Einspritzdruck berührt werden. i i. Ausbildung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Leit- und Glühkörper dergestalt eine Querschnitterweiterung im -Zuge des Gemischstromes @erhalten, daß der Ausbreitung der Brennstoffe und der Vergrößerung des Gasvolumens Rechnung getragen wird. 12. Ausbildung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis i i, ,gekennzeichnet durch Einführung -des in den heißen Verbrennungsgasen sekundär zu verdampfenden Flüssigkeitsanteiles (des Schleierwassrers.) i,n reinem gegenüber dem Austrittsquerschnitt des Brennraumes tun so viel erweiterten Querschnitt ,des Innenrahmes, daß die Austrittsstellen ,der Flüssigkeit außerhalb des unmittelbaren Stromeis der heißen Gase und außerhalb der direkten Wärmestrahlung des Brennraumes liegen, wobei die Einspritzurig längs der Apparatewandung oder quer zu dieser oder auf beide Arten erfolgt. 13. Besondere Ausbildung einer Verbrennungsapparatur für unmittelbare Verdampfung nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis 12, dadurch gekennzeichniet, daß der Apparatemantel und- die an ihn anschließenden Rohrleitungen aus mehreren Schichten aufgebaut sind, derart, daß auf. reinen druckfesiben Außenmantel gegen das Innere des Brenmraum@e,s hin druckfeste, korrosionsbeständige und wärmeisolierende (bzw. wärmebeständige) Schichten in beliebiger Anordnung folgen, insbesondere so, daß bei insgesamt drei Schichten auf -den druckfesten Mantel erst eine korrosionsfeste und dann als Begrenzung gegen den Brennraum eine wärmebeständige Schicht folgt oder aber bei umgekehrter Reihenfolge von drei Schichten die wärmebeständige Schicht sich zwischen Druckmantel und korrosionsfester Brennraumumgrenzung befindet. 14. Besondere Ausbildung derApparatur einer Verbrennung mit unmittelbarer Verdampfung nach Anspruch i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gasen und Dämpfen unmittelbar ausgesetzten Teile der Innenflächen der Apparatur mit Rippen, Vorsprüngen oder abstehenden Leitflächen versehren sind, durch die die Führung und Durchmischung der Verhr ennungs- und Verdämpfungskompon@ernten bewirkt und verstärkt wird. 15. Vorrichtung zur Verbrennung mit unmittelbarer Verdampfung nach Anspruch i bis 14, dadurch gekennzeichnet, .daß dem Gas-Dampf-Gemisch vor seinem Austritt aus ,der Apparatur unter Verengerung seines D;urchflußquerschnittes eine _ rerhöhte Strömungsgeschwindigkeit und zugleich durch eine Umlenkung der Strömungsrichtung durch eine Biegung oder durch entsprechende Anordnung von Rippen o.. dgl. eine gegen den Mantel ia:ngentiale bzw. kreisende Richtung erteilt wird, dergestalt, daß unverdampfte Flüssigkeitstropfen, Asche, Ruß oder Salze ausgeschieden werden. 16. Zusammenfassung der Zuleitungen der Verbrennungs- und Verdampfungskomponenteneiner Apparatur zur Verbrennung mit unmittelbarer V$fdampfung nasch Anspruch i bis 15 in mehrteiligen zusammengesetzten Düsenkörpern, gekennzeichnet durch reinen in den Druckkörper der- Apparatur übergehenden oder in diesen eingesetzten und in ihm-- festgehaltenen Außenkegel (22), der Bohrungen (23) ,enthalten kann, einen hohlen Innenkegel (27) mit einer oder mehreren Einsp:ritz-"öffnungen (29), einen zwischen diesen beiden Kegeln passend eingefügten, bevorzugt über den größeren Teil seiner Fläche dünnwandig ausgebildeten becherartigen Trennkörper (25), der nach außen abgedichtete, mit Zuströmöffnungen versehene Flüssigkeits- bzw. Lufträume mit den beiden Kegeln (22 und 27) bildet, und eine im Hohlraum des Innenkegels (27) bewegliche Düs:ennadel, die einen Steuerkolben und eine teilweise Durchbohrung für; die Steuerung der Zufuhr eines Anlaß.brennsto"ffes besitzen kann. 17. Entschlammung einer Einrichtung zur Verbrennung mit unmittelbarer Verdampfung nach einem der Ansprüche i bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht gasförmigen Begleitstoffe des Gas-Diampf-Gemisches vermittels "einer zwecks Beschleunigung des Gas-Dampf-Stromes eine Querschnittverringerung aufweisenden, nach unten gerichteten Abzweigung oder Verlängerung des Innenraumes der Apparatur, die zum Abziehen des Gas-Dampf-Stromes benutzt wird, gesammelt und in an sich bekannter Weise durch ein periodisch betätigtes Absperrorgan (wie Schieber, Kegelventile, die auch als Sicherheitsventile ausgebildet sein können) - in einen drucklosen oder unter geringerem oder gleichem Druck, wie im Apparateinnern, stehenden Raum oder ins Freie entlassen werden. 18. Weiterbildung der Entschlammung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schlamm ausgeschiedenen nicht gasförmigen Begleitstoffe in "einem an den Schlammsammelraum angeschlossenen und gegebenenfalls von außen besonders gekühlten Sinkrohr herabgekühlt und sodann vermittels eines druckfesten Vorraumes (Schleusenkammer) mit beiderseitigen abwechselnd zu öffnenden Abschlußorganen ins Freie oder in eine Transportvorrichtung :entlassen werden, dergestalt, daß durch eine zeitweilige Druckgas- oder DruckflüssIgkeitszuführung in "den Vorraum oder durch einen in den Vorraum hereintretenden oder sonstwie reit ihm in Verbindung stehenden Druckkolben jeweils der Druck: im Vorraum "dem Innendruck der Druckfeuerung zuerst angeglichen und sodann auf den Außendruck gesenkt wird, wodurch eine druckentlastete Betätigung der Abschlußorgane und, bei geöffneter Verbindung zwischen Sinkrohr und Vorraum, durch Ablassen vom Gas oder Flüssigkeit aus dem Vorraum oder durch zeitweilige Vergrößerung seines Fassungsraumes, vorzugsweise durch Ausweichen eines in ihn hineinragenden Druckkolbens, eine Beschleunigung des Schlammabziehens in den Vorraum bewirkt wird. i9. Weiterbildung der Entschlammung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch doppelte Ausbildung des Innenabsperrorgans (iq.) zwischen Sinkrohr und Vorkammer, derart, daß diesem Organ im Sinkrohr ein zweites, schirmartiges und vorzugsweise an seiner Dichtungsfläche mit Rillen versehenes Absperrorgan (4o) vorgeschaltet bzw. aufgesetzt wird, das sich vor dem Organ (i4) jeweils schließt und nach ihm sich öffnet und unabhängig vom Organ (1q.) oder durch das Organ (1q.) selbst gesteuert werden kann. wobei unmittelbar vor bzw. auch noch während des Schließens cles Organs (1.l gegen dieses oder in dien Zwischenraum zwischen beiden Absperrorganen Druckflüssigkeit "geleitet wird, deren Durchtritt die Dzchtungsflächen der Absperrorgane vom Schlamm freispült und die durch eine oder mehrere Spülleitungen zugeführt werden kann, von denen ebenso kurz nachher auch das nach außen führende Absperrorgan (37) vor dem Schließen freigespült und gereinigt werden kann. 2o. Reinigung.d r Verbrennungsprodukte einer Druckverbrennung mit unmittelbarer Verdampfung nach Anspruch i bis i9 durch chemische Umsetzung, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbrennungsgas-Dampf-Gemi.sch in an sich bekannter Weise über einen Katalysator oder nacheinander über mehrere Katalysatoren bzw. Katalysatorstufen "derart geleitet wird, daß in ihm etwa noch .enthaltene Reste von unverbranntem Kohlenoxyd und Wasserstoff mit Hilfe eines Sauerstoffüberschusses zu Kohlensäure und Wasser oxydi:ert werden.