CH281373A - Verfahren zur Verbesserung des in Feuerungseinrichtungen sich abspielenden Verbrennungsprozesses und des Wärmeüberganges an den Heizflächen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Verbesserung des in     Feuerungseinrichtungen    sich abspielenden  Verbrennungsprozesses und des Wärmeüberganges an den Heizflächen.    Ein     Verbrennungsprozess    ist um so voll  kommener und wirtschaftlicher, mit je weniger  Sauerstoff-     resp.        Luftüberschuss    sieh dieser  abspielt.  



  Eine weitere     Bedingung    der vollkomme  nen und wirtschaftlichen Verbrennung ist die  möglichst gleichmässige Vermischung der  Kohlenstoff- und Sauerstoffmoleküle.  



  Bei den heutigen     Feuerungseinrichtungen     - sowohl bei Rast- wie bei Schwebefeuerun  gen (Kohlenstaub) - sind diese genannten  Bedingungen mehr oder weniger mangelhaft  verwirklicht. Infolgedessen muss in den mei  sten Fällen ein grosser     Luftübersehuss    ange  wendet werden, und die     Vermisehung    der  Moleküle ist unvollkommen.  



  Es sind auch Verbrennungskessel bekannt,  in denen grosse     Ratiehgasgesehwindigkeiten     angewendet. werden, um mit dieser beträchtli  chen     Geschwindigkeitsenergie    die wärmeisolie  renden     Grenzschiehten    zu entfernen und so  eine Verbesserung der     Feuerungseinrichtung     zu erzielen. Die Folgen dieses Verfahrens sind  allgemein bekannt: Es konnte ein mehr als  zehnfacher Wärmeübergang erzielt werden,  gegenüber den mit normalen Gasgeschwin  digkeiten arbeitenden Kesseln, woraus natür  lich auch fast zehnfach verminderte Kessel  dimensionen resultieren.

   Die zu diesem Sy  stem gehörenden Einrichtungen     (CTasturbine,     Kompressor usw.) bedeuten aber grosse     Inve-          st.itions-    und Betriebsspesen. Diese Spesen  können vermieden werden durch     Anwendung       des in diesem Patent beschriebenen Ver  fahrens.  



  Zur theoretisch vollkommenen Verbren  nung ist es notwendig, dass 1     Gramm-Molekül     Kohlenstoff (12 Gramm) sich mit 1     Gramm-          Molekül    Sauerstoff (32 Gramm). vollkommen  vermischt und vereinigt. Das heisst: etwa  10     en-13    = 0,01     dm3        Kohlenstoff    soll sich mit       24,4        dm3    (15  C) Sauerstoff     resp.    mit  122     dm3    Luft     innigst    und ohne     Luftüber-          sehuss    vermischen.  



  Das bedeutet so viel, dass eine Raum  einheit     Kohlenstoff    sieh mit 12200 Raum  einheiten Luft vollkommen vereinigen muss.  Es ist daraus leicht. zu verstehen, welch  schwere technische Aufgabe allein die An  näherung der Bedingung der vollkommenen       Verbrennung    stellt.  



  Die Vereinigung der beiden Stoffe geschieht.  an der Oberfläche des Kohlenstoffes. Je grö  sser die spezifische Oberfläche der Kohlen  körperchen, bezogen auf die Masseneinheit  (z. B. 1 kg) ist, desto vorteilhafter sind die  Bedingungen der raschen Vereinigung mit  den Sauerstoffteilchen. Diese Bedingungen  sind bei der Verwendung von Kohlenstaub  am besten gegeben, da die Gesamtoberfläche  von 1 kg mehlartigen     Kohlenstaubkörnchen     weitaus am .grössten ist.  



  Die Theorie und auch die Praxis beweisen  aber, dass die Feinheit. der     Kohlenkörperehen     begrenzt ist, da von einem     bestimmten        Grenz-          korndurchmesser    an abwärts der Luftstrom      die Kohlenteilchen schon mitreisst, statt diese  schwebend zu halten; dadurch     wird    die Ge  schwindigkeitsdifferenz zwischen Kohle und  Luft fast Null, welcher Umstand die Möglich  keit, die     Kohlenkörnehen    immer wieder mit  frischer Luft zu umspülen und     durchzuwir-          beln,    ausschliesst.  



  Es ist, auch schon bekannt, die     Wirbelung     und die vollkommene Vermischung durch  Einblasen von sekundärer Luft grosser Ge  schwindigkeit zu verbessern.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren zur  Verbesserung des in     Feuerungseinriehtungen     sich abspielenden Verbrennungsprozesses und  des Wärmeüberganges an den Heizflächen ist  dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein  Teil der den Feuerraum und den     11.eizflä-          ehenzwischenraum    ausfüllenden Rauchgase  und     wenigstens    ein Teil der den Feuerraum  begrenzenden Konstruktionselemente in     Vi-          bration    gebracht werden. Dadurch kann eine  Vergrösserung der chemischen Reaktions  geschwindigkeit im Feuerraum und eine we  sentlich bessere Vermischung der Kohlen  körnchen mit Luftteilchen hervorgerufen  werden.  



  Die Vibrationen     -können    durch     ultra-          sonische,        schallfrequente    oder     infrasonische     Luftwellen vermittelt werden.  



  Die Herstellung dieser Energieform kann  auf mechanischem Wege (z. B. in einer     Gal-          ton-Pfeife)    oder im Falle von     Hoehfrequenz     mit elektrischen Wellen durchgeführt werden,  indem z. B. auf     piezoelektrischem    Wege na  türliche oder     künstliehe    Kristalle zum     Sehwin-          gen    gebracht werden, oder indem auf Metall  stäbe die     hTagnetostriktion    angewendet wird.  



  Durch das erfindungsgemässe Verfahren  kann im weiteren eine wesentliche Verminde  rung des Luftüberschusses und damit eine  Erhöhung der     Feiterraumtemperatur    und der  chemischen Reaktionsgeschwindigkeit erreicht  werden. Dies erlaubt weiter, die     Feuerraum-          und    Kesseldimensionen zu verkleinern und  damit. die ganze Kesselanlage wesentlich zu  verbilligen.  



  Durch die Einführung von     sch Tingender     Energie in den Feuerraum kann schliesslich    noch ein weiteres, noch viel bedeutungsvolle  res Resultat. erzielt werden. Die     Wärmeauf-          nahmefähigkeit    des Siederohrsystems kann  dadurch wesentlich erhöht werden.  



  Die Siederohre sind nämlich mit einer  dünnen     Rauchgasschiclrt,    mit der sogenannten  inaktiven     Gasgrenzschieht,    umgeben, welche  Schicht den Wärmeübergang vom Gas     zur     Rohrwand sehr stark vermindert und so di  rekt wärmeisolierend wirkt, da sieh hier der  Wärmeübergang nur nach den     Cxesetzen    der  Diffusion abspielen kann. Um guten Wärme  übergang zu erzielen, muss diese isolierende  Schicht vermindert oder entfernt werden.  



  Das kann durch     genügend    grosse, in den  Feuerraum eingeführte oder direkt den  Siederohren vermittelte vibrierende Luft  energie, z. B. mit     ultrasoniseher    oder     infra-          sonischer    Energie, oder mit normaler Schall  energie, erzielt werden. Die praktischen Ver  suche in dieser Richtung haben sich gut be  währt und führten zur Entwicklung des  erfindungsgemässen Verfahrens.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Verbesserung des in Feue- rungseinrichtungen sieh abspielenden Ver brennungsprozesses und des Wärmeüberganges an den Heizflächen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der den Feuerraum und den Heizflächenzwischenraum ausfül lenden Rauchgase und wenigstens ein Teil der den Feuerraum begrenzenden Konstruktions- elemente in Vibration gebracht werden. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Vibration in den Bereich der hörbaren Schallwellen fällt. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Vibration grösser ist als die der hörbaren Schallwellen. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Vibration kleiner ist als die der hörbaren Schallwellen. 4. Verfahren naeh dem Patentanspruch, dadureh gekennzeichnet, dass die Vibrationen auf mechanischem Wege erregt. werden. 5. Verfahren nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationen durch von elektrisehen Wellen in Vibration gebrachte Kristalle hervorgerufen werden 6. Verfahren nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationen durch von elektromagnetisehen Wellen in Vi- bration gebrachte Metallstäbe hervorgerufen werden.