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Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von gasförmigen oder flüssigen
Brennstoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von gasförmigen
oder flüssigen Brennstoffen in der Weise, daß die Temperatur in der Verbrennungszone
niedriger und gleichmäßiger ist als bei den üblichen Verbrennungsverfahren. Derartige
verhältnismäßig niedrige Temperaturen werden bei zahlreichen Verfahren verlangt,
bei denen zwar die Verwendung von Wärme aus einem Ofen erforderlich ist, bei denen
es jedoch nicht zulässig ist, daß das Material oder der zu erhitzende Behälter eine
zu hohe Temperatur erreicht. Als Beispiele für derartige Verfahren seien das Glühen
und das Verzinken von Eisenerzeugnissen erwähnt. Im Falle des Verzinkens muß die
Temperatur des Bades oder Behälters für das Rohzink sorgfältig gewählt werden, da
sich die Eigenschaften des Bades rasch verschlechtern, wenn seine Temperatur auch
nur geringfügig über einen bestimmten kritischen Wert ansteigt. .
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Es ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbrennung
gasförmigen oder flüssigen .Brennstoffes bekannt, bei. welchem der in Form eines
Gases, Dampfes oder Sprühstrahls befindliche Brennstoff und die mit einem erheblichen-
Anteil eines inerten Gases vermischte Verbrennungsluft an einander benachbarten
Stellen in eine Brennkammer
eingeführt werden. Brennstoff und Gemisch
von Luft und inertem Gas haben hier also die gleiche Einführungsrichtung, d. h.,
sie strömen im Gleichstrom.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
das Gemisch von Verbrennungsluft und inerten Gasen an einer dem Einführungspunkt
des Brennstoffes entfernten Stelle der Brennkammer so zugeführt wird, daß der Strom
dieses Gemisches der Bewegungsrichtung des eingeführten Brennstoffes entgegengerichtet
ist und somit die Verbrennung zwar vollständig, jedoch verzögert verläuft.
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Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren haben Luftgemisch und Brennstoff
also entgegengerichtete Einführungsrichtungen, d. h., sie strömen im Gegenstrom.
Dadurch wird aber eine wirksame Verzögerung der Verbrennung herbeigeführt, da hierbei
der frisch eingeführte Brennstoff mit einem Gasgemisch zusammentrifft"dessen Sauerstoffgehalt
durch die Verbrennung während des Hindurchströmens durch die Brennkammer noch weiter
herabgesetzt ist.
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Weiter besteht die Erfindung in einer Vorrichtung zur Durchführung
des obigen Verfahrens, die durch eine Brennkammer gekennzeichnet ist, nahe deren
einem Ende sich die Brennstoffzuführvorrichtung und nahe deren entgegengesetztem
Ende sich ein an eine Druckquelle angeschlossener Injektör befindet, dessen Saugseite
mit dem Abzugskanal der Brennkammer in Verbindung steht.
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Vorteilhafterweise ist die Brennkammer in bezug auf den zu heizenden
Gegenstand, z. B. die Wand eines Verzinkungsbades, derart angeordnet, daß zwischen
beiden ein Raum verbleibt, der einerseits an einer der Brennstoffzuführvorrichtung
naheliegenden Stelle mit der Brennkammer und andererseits mit dem Abzugskanal verbunden
ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
in ihrer Anwendung bei einem Verzinkungsbad näher erläutert. Die Zeichnung stellt
einen senkrechten Schnitt durch einen Teil des Verzinkungsbades und des zu dessen
Erhitzung dienenden Ofens dar.
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Die Zeichnung zeigt denjenigen Teil des Verzinkungsbades, der rechts
von einer senkrechten Ebene A-A liegt. Das Bad besitzt eine senkrechte Wand i, an
die der Ofen 2 angrenzt. Ein ähnlicher Ofen grenzt an die linke Wand des Bades an;
diese ist jedoch in der.Zeichnung nicht dargestellt. Der Ofen 2 umfaßt eine Reihe
von mehreren Brennkammern 3; die entlang der Längenerstreckung der Wand i angeordnet
sind.
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Jede Brennkammer 3 ist mit einer Brennstoffeinspritzdüse 4 ausgerüstet,
die, wenn flüssiger Brennstoff verwendet wird, als Zerstäuber beliebiger geeigneter
Bauart ausgeführt sein kann. Der Brennstoff wird durch eine Leitung 5 zugeführt
und durch ein Ventil 6 reguliert.. Am Ende der Brennkammer 3 befindet sich gegenüber
dem Brenner 4 ein Lufteinlaß, der mit einer Injektordüse 14 mit einem Mischrohr
7 versehen ist. Die Verbrennungsluft wird dieser Düse unter Druck durch eine Leitung
8 zugeführt. Das Innere der Brennkammer 3 ist von der Wand i des Verzinkungsbades
durch eine Trennwand 9 und einen Raum io abgetrennt, wobei dieser Raum io mit der
Kammer 3 durch einen Spalt am oberen Ende der Wand 9 in Verbindung steht. Die Wand
9 ist als hitzebeständige Stahlplatte dargestellt, sie kann jedoch erforderlichenfalls
aus einem feuerfesten Material hergestellt sein.
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Das untere Ende des Raumes io steht mit einem Kanal i i in Verbindung,
der an dem Luftei.nlaß der Kammer 3 vorbei zum Schornstein 12 führt. Die Düse 14
und auch die Leitung 8 sind in dem Kanal i i angeordnet. Die äußere Wand der Brennkammer
3 ist mit einem Zündloch 13 versehen.
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Während des Betriebes wird die Verbrennungsluft durch die Verbrennungsprodukte
vorgewärmt, während sie durch die Leitung 8, die als Wärmerückgew innungs-Einrichtungdient,
hindurchströmt. Beim Austritt aus der Düse 14 reißt die Luft einen Teil der in den
Kanal i i einströmenden heißen Verbrennungsprodukte mit und mischt sich damit. Dieses
Gemisch aus Luft und Verbrennungsprodukten tritt in das untere Ende der Brennkammer
ein und unterstützt die Verbrennung des durch die Düse 4 eingeführten Brennstoffs.
Der Anteil des in die Brennkammer eintretenden Gemisches an Luft und Verbrennungsprodukten
hängt von den Abmessungen der Düse 14 und des Mischrohres 7 ab, und das Mischungsverhältnis
wird so eingestellt, daß die Verbrennung zwar vollständig, jedoch verzögert erfolgt
und diffus praktisch über die gesamte Brennkammer 3 verteilt wird; infolgedessen
ist die Temperatur in der Brennkammer wesentlich niedriger und gleichmäßiger, als
sie sein würde, wenn der Brennstoff in der üblichen Weise mit Luft verbrannt würde,
die nicht mit einem in der Nähe der Düse 14 zugeführten inerten Gas vermischt ist.
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Die Verbrennungsprodukte strömen aus der Brennkammer 3 über die Oberkante
der Wand 9 in den Raum io und durch diesen Raum nach unten in den Kanal i i. Ein
Teil der Verbrennungsprodukte strömt von dort weiter zu dem Schornstein 12, während
ein anderer Teil in dem Mischrohr 7 durch die aus der Düse 14 austretende Verbrennungsluft
mitgerissen wird, um erneut durch die Brennkammer befördert zu werden. Die Leistung
des Ofens muß je nach der Zahl der je Zeiteinheit in das Verzinkungsbad eingetauchten
Gegenstände in weiten Grenzen verändert werden. Die Leistung wird mit Hilfe des
Brennerreglers 6 geregelt sowie durch Regulierung der der Düse 14 zugeführten Luftmenge;
diese Luftmenge wird durch ein nicht dargestelltes Ventil geregelt. Da die Menge
der durch die Verbrennungsluft mitgerissenen Verbrennungsprodukte der Masse der
durch die Düse 14 hindurchströmenden Luft proportional ist, wird das richtige Mischungsverhältnis
von Luft und- Verbrennungsprodukten über einen ,weiten Ofenleistungsbereich aufrechterhalten.
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Mit Hilfe des beschriebenen Feuerungsverfahrens ist es möglich, das
Verzinkungsbad auf einer gleichmäßigen Temperatur zu halten, die genügend hoch
ist,
um den Verzinkungsprozeß durchzuführen, jedoch nicht hoch genug, um eine schnelle
Verschlechterung der Eigenschaften des Bades zu verursachen.
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Es ist zu beachten, daß der Ofen derart ausgeführt ist, daß die größte
Wärmezufuhr an der Oberseite der Wand erfolgt, wo auch die Wärmeabfuhr einen Höchstwert
annimmt. Ferner ist zu erwähnen, daß die Konstruktion gedrängt aufgebaut ist, wobei
sich der Vorteil ergibt, daß die Entfernung von der Wand i zur Außenseite des Ofens
:2 gering ist, wodurch die Eintaucha.rbeiten erleichtert werden. Ferner ist das
Wärmespeicherungsvermögen der Ofenanlage gering. Ein weiterer Vorteil, der sich
aus der Tatsache ergibt, daß keine Längsströmung, von einer Brennkammer zur arideren
senkrecht zur Zeichnungsebene auftritt, liegt in der Leichtigkeit, mit der jede
beliebige Brennkammer zum Zwecke der Untersuchung und Reparatur des Bades oder der
Ofenanlage außer Betrieb gesetzt werden kann, ohne den Betrieb der übrigen Brennkammern
zu unterbrechen.