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Dampfkessel zur Erzeugung von Wasserdampf od. dgl. Mit flüssigem Brennstoff
betriebene Dampfkessel, insbesondere Wasserdampferzeuger, arbeiten gewöhnlich mit
Brennern, durch welche der Brennstoff kontinuierlich eingespritzt und verbrannt
wird, wobei die entwickelte Wärme oder die erzeugten sehr heißen Gase in einem Rohrsystem
ausgenutzt werden, das zum Erhitzen und Verdampfen des Wassers und zum Überhitzen
des Dampfes dient.
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Es ist aber auch schon vorgeschlagen worden, Dampfkessel mit Schwingbrennern,
d. h. Brennern zu heizen, in denen ein Brennstoff, insbesondere Kohlenstaub, pulsierend
verbrannt wird, um eine bessere Verbrennung des Brennstoffes und einen besseren
Wärmeübergang durch die Wandungen des Brenners, insbesondere dieWandungen des Gasausstoßrohres
zu erreichen. Bei diesen bekannten Anlagen liegen die mit pulsierender Verbrennung
arbeitenden Brenner waagerecht in dem Dampfkessel und sind von der Kesselflüssigkeit
vollständig umgeben.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Dampfkessels mit Verwendung
pulsierend arbeitender Brenner, bei welchem diese in solcher Weise angewendet werden,
da,ß ein höchster Wirkungsgrad und ein einwandfreier, pulsierender Verbrennungsbetrieb
sowohl zum Erzeugen des Dampfes als auch zum Überhitzen des erzeugten Dampfes gewährleistet
wird.
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Bei dem Dampfkessel gemäß der Erfindung sind die mit pulsierender
Verbrennung arbeitenden Brenner in dem Kessel in senkrechter Lage so angeordnet,
daß
die die Verbrennungskammern bildenden heißesten Teile der Brenner oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
im Kessel liegen.
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Diese Anordnung der Brenner gestattet in dem Dampfkessel eine Überhitzung'
des erzeugten Dampfes in einer bequemen und einfachen Weise durch die heißen Wände
der Verbrennungskammer, und andererseits ermöglicht sie, da,ß die Wandung der Verbrennungskammer
keine zu starke Abkühlung erfährt, welche eine Störung des pulsierenden Betriebes
verursachen könnte, besonders im Fall von Brennkammern, die selbsttätig und mit
Selbstzündung arbeiten.
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Die Abgase der Schwingbrenner haben einen genügend hohen Druck, um
einen guten Durchgang durch. die zur Erhitzung des Kesselspeisewassers und der Verbrennungsluft
dienenden Wärmeaustauscher zu gewährleisten, deren im Weg der Gase liegende Wärmeaustauschflächen
außerdem - dazu dienen können, den infolge der Pulsationen erzeugten Schall zu dämpfen.
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Vorzugsweise werden nach der Erfindung Schwingbrenner verwandt, die
kein Ventil oder bewegliches mechanisches Organ zum Regeln des Luftzutrittes zwischen
den aufeinanderfolgenden Verpuffungen oder Verbrennungen aufweisen. Der in einer
Richtung fließende oder im wesentlichen in einer Richtung fließende Luftstrom wird
mittels sogenannter Rückströmdrosseln erhalten, wie sie z. B. an verschiedenen Ausführungsformen
in der französischen Patentschrift i oo6 03o beschrieben sind.
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Die Zeitahnung stellt in vereinfachter Form ein Ausführungsbeispiel
eines Dampferzeugers gemäß der Erfindung im senkrechten Schnitt dar.
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Jeder der in der Zeichnung dargestellten, mit pulsierender Verbrennung
arbeitenden Brenner umfaßt ein Lufteinlaßrohr i, eine Verbrennungskammer 2, die
eine plötzliche Erweiterung des Rohres i bildet, und ein Rohr q. zum Entspannen
und Ausstoßen der Gase. In die Kammer 2 mündet eine Brennstoffdüse 3. Das Lufteinlaßrohr
i ist mit einer Rückströmdrossel versehen, die von besonders geformten Körpern 5
gebildet wird und dazu bestimmt ist, Frischluft zur Kammer 2 zuzulassen, aber den
Rückstrom der Gase im Augenblick der Verbrennung zu verhindern. Die Körper 5 haben
zu diesem Zweck die Form vonDüsen mit scharfem Rand, der gegen die Kammer 2 gerichtet
ist. Diese Ausführungsform derDrossel ist nur beispielsweise gewählt; für die Zwecke
der Erfindung können auch andereAusführungsformen verwendet werden, welche eine
Strömung der Luft und der Gase in nur einer Richtung gewährleisten.
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Der Einspritzdüse 3 wird fortlaufend ein flüssiger Brennstoff aus
einer Pumpe oder einem Beschickungsbehälter zugeführt. Das Anlassen des Brenners
kann dadurch bewirkt werden, daß Benzin eingespritzt und durch das Rohr i komprimierte
Luft aus einer Hilfsflasche eingeblasen wird, wobei die ersten Verpuffungen durch
Zündung mittels einer Zündkerze 311 herbeigeführt werden, die mit einem Magnetinduktor
verbunden und in zweckentsprechender Weise geschützt ist. Die Verbrennungen oder
Verpuffungen steuern sich selbsttätig in der Frequenz des von dem Lufteinlaßrohr
i, der Verbrennungskammer :2 und dem Rohr q. gebildeten Resonators, obwohl die Abgabe
des durch die Düsen 3 eingeführten flüssigen Brennstoffes fortlaufend oder nahezu
fortlaufend erfolgt. Sobald das Anlassen bewirkt ist, kann das Benzin durch einen
anderen Brennstoff ersetzt und die Zündkerze 3° außer Wirkung gebracht werden. Die
aufeinanderfolgenden Verbrennungen erfolgen dann durch Selbstzündung infolge der
erreichten Temperatur und der Turbulenz der Gase.
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Mehrere so gespeiste, mit pulsierender Verbrennung arbeitende Brenner
sind parallel zueinander nach Art von Gas- oder Flammenrohren in einem Siedegefäß
6 zwischen dessen Endwänden 7 und 8 angeordnet, wobei eine dichte Durchführung durch
diese Wände durch Schweißen oder auf andere Weise herbeigeführt werden kann. Das
Siedegefäß 6 enthält z. B. Wasser, dessen Spiegel 9 im Bereich der Verbindung zwischen
den Verbrennungskammern 2 . und den Entspannungsrohren q. liegt. Der Wasserdampf,
der durch die durch die Wände der Brenner hindurchgelassene Wärme erzeugt wird,
sammelt sich oberhalb des Wasserspiegels 9 und wird bei io entnommen, um dampfverbrauchenden
Maschinen zugeführt zu -werden. Die Wände der Verbrennungskammern 2, die sich auf
sehr hoher Temperatur befinden, dienen.zur Überhitzung des Dampfes, und es können
geeignete Prallwände i i vorgesehen sein, um den- Dampf zu zwingen, die Wände der
Kammern 2 zu bestreichen, bevor er entweicht. Die senkrechte Anordnung der mit pulsierender
Verbrennung arbeitenden Brenner ist in dieser Hinsicht von Wichtigkeit; weil dadurch
eine unmittelbare Berührung zwischen dem Dampf und den heißesten Teilen der Wände
für die Dampfüberhitzung gewährleistet wird. Der Umstand, daß die Wände der Verbrennungskammern
2 nicht in die Flüssigkeit eintauchen, bewirkt, daß diese Wände eine genügend hohe
Temperatur annehmen, was für den Fall der Verwendung schwerer flüssiger Brennstoffe
wichtig ist. Die Lufteinlaßrohre i münden in einen gemeinsamen Luftkanal 12, der
mit unter Atmosphärendruck stehender Luft durch eine Leitung 13 hindurch gespeist
wird, die mit Querwänden versehen ist, welche den durch die Pulsationen erzeugten
Schall dämpfen.
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Die aus den Entspannungsrohren q. austretenden Gase werden in einem
gemeinsamen Kanal 14 gesammelt, welcher sie in den Schornstein führt. Die in den
Abgasen enthaltene restliche Wärmeenergie kann vorteilhaft dazu verwendet werden,
die Rohrschlangen eines Wärmeaustauschers 15 zu erhitzen, die z. B. von dem Speisewasser
für das Siedegefäß 6 durchflossen werden. Diese Rohrschlangen bilden im Wege der
Gase schalldämpfende Hindernisse.