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Feuerung.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Feuerung für mit zerkleinerten festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen geheizte Kessel, bei denen die Brennstoffe und auch die Luft ungefähr tangential eingeführt wird und der wassergekühlte Feuerungsnutzraum, wenigstens im ersten Teil, vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Erfindung zielt darauf ab, eine höhere Wärmeausnutzung (höhere Wärmeübergangszahlen) als bisher möglich zu erreichen.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Brennstoffe und zweckmässig auch die Luft und etwaige Wasserdampfströme, deren Zufuhr ebenfalls ungefähr tangential erfolgt, von aussen am Umfang oder in dessen nächsten Bereich unmittelbar in den Feuerungsnutzraum, dessen Wandung aus wassergekühlten Flächen gebildet wird, eingeführt werden, so dass das brennende Gemisch in eine schnell kreisende Bewegung versetzt und unter dem Einfluss der Fliehkraft an die zu beheizende Wandung des Feuerungsnutzraumes gedrückt wird und dort in schraubenliniger Bahn bis zum Austritt aus dem Feuerungsnutzraum axial fortschreitet.
Die erforderliche Geschwindigkeit lässt sich in einem verhältnismässig kleinen Raum dadurch erzielen, dass das Brennstoff-Luftgemisch mittels einer oder mehrerer Düsen in den Feuerungsnutzraum eingedrückt wird. Die Verbrennung des Brennstoffes findet also im rotierenden glühenden Gasstrom statt.
Die Verbrennungsreaktion kann beliebig geregelt werden, z. B. bei Gas- und Ölfeuerung durch Zuleiten von mehr oder weniger Wasserdampf oder Hilfsluft oder von beiden, bei Kohlenstaub wird ausserdem die Feinheit geändert. Es wird nicht nur eine sehr hohe Temperatur und namentlich intensive Strahlung gegen die Wände des nutzbaren Feuerraumes erreicht, sondern es werden die in rasche Rotation versetzten Gase infolge der auftretenden Zentrifugalkraft dynamisch an die zu beheizenden Wandungen gepresst, wodurch im Verein mit der ebenfalls auftretenden Turbulenz die Wärmeübergangszahl ganz wesentlich erhöht wird.
Durch eine zweckmässige Form und Bahn des Gasstrahles wird die Wärmeübertragung ausserdem noch weiter gesteigert. Es kann z. B. das durch besondere Mittel bereits in Wirbelung versetzte Brennstoff-Luftgemisch mit hoher Geschwindigkeit beispielsweise durch einen Ringdüsenbrenner mit festen oder verstellbaren Leitkanälen oder Leitschaufeln an der Peripherie des Feuerungsnutzraumes tangential eingeführt werden, wobei die Zündung am bereits brennenden und rasch rotierenden Feuergas stattfindet.
Die aus den Zuleitungen austretenden Strahlen bilden dann eine Rotationsmasse von Feuergas von verhältnismässig grosser Dichte. Entsprechend dem Eintrittswinkel des Brenngemisches bewegen sich die Feuergase schraubenförmig entlang der Wandung des Feuerungsnutzraumes oder anfänglich spiralkegelförmig, um erst in einiger Entfernung vom Eintritt in eine schraubenförmige Bewegung überzu-
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dampf dadurch reguliert, dass diese Stoffe in entsprechender Richtung durch Düsen in die rotierende Gasmasse eingetrieben werden. Die Axialbewegung der Rotationsmasse wird durch Lage und Grösse eines in den Heizraum ragenden Schirmes (Blende) geregelt, ferner werden die festen Verbrennungsrückstände durch die Zentrifugalkraft ausgeschleudert und in einem Asehensammelkana. gesammelt.
Ausführungsbeispiele gemäss der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch einen Kessel mit der erfindungsgemässen Feuerung für Öl und Fig. 2 einen Querschnitt
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kanal 15 Zerstäuberdüsen 28 eingesetzt werden, wobei dig Verbrennungsluft so wie bei der Kohlenstaub- oder Gasfeuerung zugeleitet wird. Im einen wie im andern Falle tritt aber das Brenngemisch durch die
Ringdüse und die Leitkanäle oder Leitschaufeln in den Feuerungsnutzraum. Bei ausschliesslicher Öl-oder
Gasfeuerung erübrigt sich der Einbau eines Asehenfangsehirmes.
Die erfindungsgemässe Feuerung kann sowohl für Dampfkessel als auch industrielle Feuerungen verwendet werden, wobei im letzteren Anwendungsfall unter Umständen weniger der grosse Wärme- übergang als vielmehr die intensive Strahlung der Feuergase neben der regulierbaren Flammengestaltung
Vorteile bietet.
Die geeignetste Querschnittsform des Feuerungsnutzraumes für die erlindungsgemässe Feuerung ist die runde oder ovale Querschnittsform ; es können aber auch andere Querschnittsformen in Anwendung kommen.
Nach der Ausführungsform gemäss den Fig. 5-7 wird der zylindrische Feuerungsnutzraum 31 von dicht aneinanderliegenden Ringrohren 32 gebildet, die auch schrauben-oder spiralförmig oder zur Längsachse des nutzbaren Feuerraumes 31 gleichlaufend angeordnet sein können. Die Rohre 32 sind mit einer unteren Zuleitungskammer 33 und mit einer oberen Sammlerkammer 34 verbunden.
Das Brennstoffgemisch tritt durch die Leitsehaufeln des Ringdüsenbrenners 35 in den Feuerungsnutzraum und rotiert schraubenförmig entlang den Ringrohren. Die Zufuhr von Nebenluft und Wasserdampf zur Regulierung der Verbrennung und der Steigung der Flammenschraube erfolgt durch Schlitze 36.
Der Aschenfangschirm 37 wird von Wasser durchflossenen Ring-oder Spiralrohren gebildet und kann auch als Wasservorwärmer dienen. Die Asche wird in den Aschensammler 38 ausgeschleudert, und die reinen Feuergase treten durch eine zentrale Öffnung des Schirmes in den anschliessenden Teil des Kessels über, der ein System von Überhitzerrohren 40 enthält und weitere Heizflächen zur Vorwärmung von Wasser und Luft aufnehmen kann.
Die in Fig. 5 gezeigte Anordnung eignet sieh besonders für Lokomotivkessel, wogegen Fig. 7 ein Beispiel für Sehiffskessel-oder stationäre Anlagen veranschaulicht. Der Dampfsammler 34 kann höher gelegt werden, und der Raum zwischen den den Feuerungsnutzraum bildenden Rohren und dem oberen Sammler vorteilhaft zur Unterbringung des Überhitzers oder Vorwärmers 40 benutzt werden.
Der Vorgang der Übertragung der Wärme der Feuergase auf das Wasser oder irgendein anderes Kraftmittel ist folgender :
Der in einem Feuerungsnutzraum von bestimmter Länge vollständig zur Verbrennung gebrachte Brennstoff gibt die Wärme zufolge hoher Strahlungszahl und hier angewendeter hoher Geschwindigkeit und grosser Dichte mit sehr hohen Wärmeübergangszahlen an die Ringrohre ab. Das Kraftmittel (Wasser) erhitzt sich derart rasch, dass dessen Verdampfung bereits in den Ringrohren eintritt, es wird der Druck in den nur kleinen Innendurchmesser besitzenden Röhren und Verbindungstrommeln so hoch gehalten, dass nur eine unwesentliche Verdampfung in den Ringrohren stattfindet. Da die Ringrohre stets vom flüssigen Kraftmittel angefüllt sind, ist deren Beschädigung durch Überhitzen der Rohrwand ausgeschlossen.
Vom oberen Sammler gelangt der Dampf oder ein Dampfwassergemiseh durch die Leitung 39 in den besonders ausgebildeten Überhitzer, der zum Teil als Naehverdampfer dient.
Die Regulierung der Feuerung innerhalb weiter Grenzen durch Veränderung der Rotationsgesehwindigkeit und der Flammenlänge gestattet eine genaue Anpassung der Verdampfung an die momentane Dampfentnahme und im Bedarfsfall eine derartige Steigerung, dass die maximale Dampferzeugung weit über bisher bekannte Werte hinausreicht.
Die Regulierung kann dabei durch bekannte Hilfsmittel vorgenommen werden ; es kann der Druck der zuströmenden Gase, die Drosselung der abziehenden Gase, die Verbrennung selbst durch Zufuhr von Luft, Brennstoff usw. in weiten Grenzen geregelt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Feuerung für mit zerkleinerten festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen geheizte Kessel, bei denen die Brennstoffe und auch die Luft ungefähr tangential eingeführt werden und der Feuerungsnutzraum wenigstens im ersten Teil vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffe und zweckmässig auch die Luft und etwaige Wasserdampfströme, deren Zufuhr ebenfalls ungefähr tangential erfolgt, von aussem am Umfang oder in dessen nächsten Bereich unmittelbar in den Feuerungsnutzraum, dessen Wandung aus wassergekühlten Flächen gebildet wird, eingeführt werden,
so dass das brennende Gemisch in eine schnell kreisende Bewegung versetzt und unter dem Einfluss der Fliehkraft an die zu beheizende Wandung des Feuerungsnutzraumes gedrückt wird und dort in sehraubenliniger Bahn bis zum Austritt aus dem Feuerungsnutzraume axial fortschreitet.