CH331038A - Verfahren und Feuerungsanlage zum Verbrennen brennbarer Stoffe - Google Patents

Description

  Verfahren und     Feuerungsanlage        zum    Verbrennen     brennbarer        Stoffe       Die vorliegende Erfindung betrifft ein  Verfahren und eine     Feuerungsanlage    zum  Verbrennen brennbarer Stoffe, insbesondere  Öle, unter vom Brennstoff getrennter Luft  zufuhr in den Verbrennungsraum, in welchen       auch    der Brennstoff eingeführt wird.

   Das  Verfahren ist. gemäss der Erfindung dadurch  gekennzeichnet., dass die Verbrennungsluft  dem Verbrennungsraum von innen her und  unter selbsttätiger Förderung von unten nach  oben durch thermischen Auftrieb zugeführt       wird.    Die     Feuerungsanlage    zur     Ausübung    die  ses Verfahrens ist. gemäss der vorliegenden  Erfindung dadurch     gekennzeichnet,    dass sie  einen den Bodenteil des Verbrennungsraumes  bildenden Brennstoffbehälter aufweist, durch  dessen mittlere Bodenpartie hindurch min  destens eine     Luftzufuhrleitung    zu mindestens  einem im Verbrennungsraum befindlichen       Luftverteilerkopf    geführt.

   ist, der oben und  seitlich mit     Luftaustrittsöffnungen    versehen  ist und der im untern Teil Mittel zur Erzie  lung einer     gewünschten    Luftzufuhr zu den  seitlichen     Luftaustrittsöffnungen    aufweist.       Durch    die     erwähnte        Zuführung    der Verbren  nungsluft in den Verbrennungsraum ergeben  sieh günstige Verhältnisse für eine möglichst  grosse Verteilung dieser Luft und für die Ver  mischung derselben mit. bereits gebildeten,  aber noch nicht. völlig verbrannten Verbren  nungsgasen im Sinne einer restlosen Verbren  nung des Brennstoffes und Erzielung einer  optimalen Wärmeausbeute.

   Hierbei lässt sich    ein unerwünschtes Abfallen der Temperatur  in der Verbrennungszone, wie es bei der übli  eben Luftzuführung von aussen her mehr oder  weniger eintritt, weitestgehend vermeiden. Die  thermische Beeinflussung zur Erzeugung des  Luftauftriebes beginnt zweckmässig unmittel  bar oberhalb des im Verbrennungsraum für  die Verbrennung vorgesehenen Brennstoffes,  wobei zweckmässig eine zwei- oder mehrstufige  Verbrennung vorgenommen wird,

   indem im  untern Teil des Verbrennungsraumes eine       Vorverbr        ennung    und über diesem Teil die       Hauptverbrennung    unter     Ausnützung    der  durch die     Vorverbrennung    erzielten     Vorwär-          mung    der     Verbrennungsluft    durchgeführt  wird.  



  Die Verhältnisse können so sein, dass die       Vorverbrennung    die Luft auf die für die  Hauptverbrennung günstigste hohe Verbren  nungstemperatur bringt und durch die 0l  oder Brennstoffregulierung eine mehr oder  weniger starke     Vorv        erbrennüng,    dadurch eine  mehr oder weniger grosse Erhitzung der Luft,  und damit. ein mehr oder weniger starker  Auftrieb des Luftstromes erzielt     wird,    so dass  die Geschwindigkeit. des Luftstromes selbst  tätig, je nach der Zuführung des Brennstof  fes,     reguliert    wird.

   Vorteilhaft können ober  halb der     Hauptbrennzone    durch eine Ab  schirmeinrichtung     unter        Erzeugung    eines  Wärmestaues und einer Volumenverkleine  rung die     Verbrennungsgase    wieder nach der  Mitte geleitet werden, im Sinne einer Ver-           engung    des Verbrennungsraumes an dieser  Stelle. Hierbei können die durch die Abschir  mung nach der Mitte geleiteten Verbren  nungsgase mit an dieser Stelle durch den Ver  teilerkopf zugeführter Verbrennungsluft zur  restlosen Verbrennung gebracht werden.  Zweckmässig leitet man sie in einen über der       Abschirmeinrichtung    befindlichen Aufsatz, in  welchem eine letzte Verbrennung stattfindet.  



  Beispiele des     Verfahrens    gemäss der Er  findung sind nachstehend an Hand der bei  gefügten Zeichnung, welche Ausführungsbei  spiele der erfindungsgemässen     Feuerungs-          anlage    betrifft, näher     erläütert.     



       Fig.l    zeigt im senkrechten Mittellängs  schnitt schematisch eine     Ölfeuerungsanlage.     Die     Fig.2    bis 4 zeigen in derselben Dar  stellung besondere Ausführungsformen des       Luftverteilerkopfes.     



  Bei der Ausführungsform gemäss     Fig.1     ist im untern Teil eines üblichen Ofenmantels  1, der zum Beispiel aus keramischem oder aus       Gussmaterial    bestehen kann, ein     zylinderman-          telförmiger    Einsatzkörper 2 eingesetzt, der  die seitliche Begrenzung des Verbrennungs  raumes bildet. Der Einsatzkörper 2 ist unten  durch einen Boden abgeschlossen, und sein       unteres    Ende bildet. einen Brennstoffbehälter  3. In diesen mündet ein     ölzuführungsrohr    4.

    Durch den Brennstoffbehälter ist eine zen  trale     Luftzufuhrleitung    5     hindurehgeführt,     deren oberes Ende in einen     Luftverteilerkopf     6 mündet, der sich zentral im Verbrennungs  raum befindet. Der Behälter 3 weist ferner  eine durch einen Kragen 7 abgegrenzte, die       Luftleitung    5 umgebende Ringzone auf, wel  che mit     Luftdurchlassöffnungen    8 versehen ist.  



  Der     Liütverteilerkopf    6 weist einen an die       Luftzufuhrleitung    5 angeschlossenen, nach  oben divergierenden     kegelmantelförmigen    Un  terteil 9, ferner einen daran anschliessenden,  mit seitlichen     Luftaustrittsöffnungen    10     ver-          sehenen        xylindermantelförmigen    Mittelteil und  ausserdem einen an letzteren anschliessenden,  nach oben konvergierenden,     mit        obern        Luft-          austrittsöffnimgen    11 versehenen Oberteil auf,  der sich bis zur Kegelspitze 12 erstreckt.

   Diese       liegt    in der vertikalen Ofenachse.    In einem der Höhe des Mittelteils     entspre-          ehenden    Abstand über dem Unterteil 9 befin  det sich ein     kegelmantelförmiger        Luftvertei-          lungsring    (Einsatz) 13. Dieser ist durch       radial-axiale    Abstandsrippen auf dem Unter  teil 9 aufgesetzt und weist eine zentrale, in  der Verlängerung der     Luftzufuhrleitung    5  befindliche Öffnung 15 auf.

   Dieser Einsatz 13  ist derart angeordnet, dass er einen vorbe  stimmten Anteil der durch die     Luftzufuhrlei-          tung    5 in Richtung des Pfeils 16 in den Ver  teilerkopf 6 einströmenden Luft, zu den seit  lichen     Luftaustrittsöffnungen    10 ablenkt.  



  Der Verbrennungsraum ist. nach oben       dureh    einen nach oben konvergierenden,     kegel-          mantelförmigen    Schirm 17 abgeschlossen, der  eine zentrale     Durchbrechung    18 zum     Dureh-          lass    der Verbrennungsgase aufweist. Auf dem  Schirm 17 ist. ein zentraler, mit. Austrittsöff  nungen 19 versehener und nach oben konver  gierender,     l@egelmantelförmi;er    Aufsatz 20 an  geordnet, dessen Spitze 21, in der     vertikalen     Ofenachse liegt und dessen Basisdurchmesser  grösser ist als die in ihn mündende zentrale       Schirmdurehbreehung    18.  



  In den untern Teil des     Verbrennungsrau-          ines    mündet ein dicht. abschliessender, durch  entsprechende     Öffnungen        des        Ofenmantels    1  und des Einsatzkörpers 2 hindurchgeführter  Rohrstutzen 22, der auf der Aussenseite durch  einen abziehbaren Deckel 23 verschlossen ist  und in welchem sieh ein in den     VerbreDnungs-          raum    hineinragender Halter 24 befindet.

   Der  Halter 24 ist am freien Ende als     Anzünder     eingerichtet und dient. dazu, die im Brenn  stoffbehälter 3     befindlielie,    zu     verbrennende     Ölmenge 25 für die     Inbetriebsetzung    des  Ofens anzuzünden. Das     Niveau    dieser Öl  menge 25 wird durch nicht dargestellte, übli  ehe     Brennstoffniv        eauregler    in konstanter  Höhe gehalten. Die     Anzündevorrichtung    kann  auch beliebig anders angeordnet und gestaltet  sein, z. B. in     Verbindung    mit Türen, Klap  pen und dergleichen, oder auch durch     eine     elektrische Vorrichtung ersetzt. sein.  



  Da der Luftzutritt in den untern Teil des  Verbrennungsraumes durch die     Luftaustritts-          öffnungen    8 der die Luftzuleitung 5     umgeben-          C,         den Ringzone erfolgt, bildet sieh über dieser  Zone eine     Vorverbrennung    im untern Teil des  Verbrennungsraumes. Diese     Vorverbrennung     erhitzt. zugleich das über dem Boden befind  lielie Öl und zugleich die     Luftzuleitung    5 so  wie den Unterteil 9 des Verteilerkopfes 6.

   Das  verdampfte Öl steigt im Verbrennungsraum  an, ebenso strömt Luft durch den infolge der  Erhitzung erzielten Auftrieb und durch den  normalen Ofenzug im Sinne des Pfeils 16  durch die Luftzuleitung 5 in den Verteiler  kopf 6 und strömt in vorbestimmten Anteilen  zum Teil durch die seitlichen Austrittsöffnun  gen 10 und zum Teil durch die obern Aus  trittsöffnungen 11 des Verteilerkopfes in den       Verbrennungsraum,    wo sie sich mit den brenn  baren     Glasen    mischt und deren Hauptverbren  nung bewirkt.

   Durch die     Vorverbrennung    im  untern Teil des Verbrennungsraumes erfolgt _  eine entsprechende     Geschwindigkeitssteige-          i-ung    des     Luftstromes    in der Leitung 5, so dass  die über der     Vorverbrennungszone    im Bereich  der     Luftaustrittsöffnungen    10 und 11 statt  findende Hauptverbrennung sowohl unter       Ausnützung    der durch die     Vorverbrennung          erzielten        Vorwärmung    der     Verbrennungsluft          durehgefiihrt    wird,

   als auch das durch die       Vorwärinung    der Luft erzielte Auftriebsver  mögen der Luft im Innern des Verteilerkop  fes 6 sieh in einer entsprechenden intensiven  Luftströmung auswirkt, indem die mit der  Erwärmung verbundene Volumenvergrösse  rung der Luft eine entsprechende Steigerung  der Geschwindigkeit des     Luftstromes    bewirkt.  



  Oberhalb der     Hauptverbrennungszone    strö  inen die heissen Verbrennungsgase dem Schirm  17 entlang nach der     Mitte    zu, wo sie durch  die     Sehirmdurehbrechung    18 mit der durch  den Schirm bewirkten Verengung des     Ver-          brennungsraumes    entsprechend gesteigerten       Geschwindigkeit        hindurchströmen    müssen.

         hierbei    werden die Verbrennungsgase durch  den infolge des Schirmes<B>17</B> bewirkten     -Värme-          stau    und durch die vollkommene Verbren  nung der Gase in der zweiten Verbrennungs  stufe auf eine sehr hohe Temperatur gebracht,  und es entwickelt sich in der Umgebung der       Schirmdur        ehbreehung    18 eine turbulente Strö-         inung,    welche sieh ins Innere des Auf  satzes 20 hinein fortsetzt und in diesem  durch die     Erweiterung    unmittelbar hinter  der     Sehirmdurchbrechung    18 noch gestei  gert wird, und die bewirkt, dass die  Flammen gegen die Ofenwand geführt wer  den.

   Im Ofenoberteil entstehen dadurch  starke Wirbelbildungen, die ein entsprechend  längeres Verweilen der Flammen und dadurch  die restlose Verbrennung im Ofen zur Folge  haben. Hierdurch wird trotz     intensiver    Er  hitzung des Ofenoberteils das Ofenrohr ver  hältnismässig sehr kühl gehalten.  



  Soweit die aus der     Hauptverbrennungs-          zone    heraus gelangenden Verbrennungsgase  noch     unverbrannten    Brennstoff enthalten,  mischt sich dieser beim     Entlangströmen    am  Schirm 17 nach der Mitte mit der aus den       obern    Austrittsöffnungen 11 ausströmenden,  sehr heissen     Verbrennungsluft,    so dass eine  restlose Verbrennung des restlichen     Brenn-          stoffes    stattfindet, die sich infolge der durch  den Stau bewirkten Volumenverkleinerung  durch die     Schirmdurchbrechung    18 hindurch  in den Aufsatz 20 und dessen Austrittsöffnun  gen.

   19 hindurch fortsetzt., wobei die Turbu  lenz, welche in diesem ganzen Bereich bewirkt  wird, zu einer innigen     Durchwirbelung    der  Verbrennungsgase mit der Luft beiträgt.  



  Ausserhalb des Aufsatzes 20 strömen dann  die Verbrennungsgase in der vorher darge  stellten Weise in den darüber befindlichen  Heizraum und verlassen den Ofen schliesslich  nach der Ausnützung ihres Wärmeinhaltes  durch den nicht dargestellten     Abzug.     



  Wie die Praxis     gezeigt    hat, passt sich die  Luftgeschwindigkeit in der Zuleitung 5 selbst  tätig dem jeweiligen Luftbedarf an, so dass es  keiner besonderen Regelungseinrichtungen für  die Luftzufuhr     bedarf.     



  Es ist auch nicht unbedingt nötig, dass  oberhalb der     Hauptverbrennimgszone    noch  eine sich hauptsächlich im Bereich des Auf  satzes 20 abwickelnde Nachverbrennung statt  findet, da die erforderliche Steigerung der  Geschwindigkeit der Verbrennungsluft in der  Luftzuleitung 5 bereits durch die zweistufige      Verbrennung in Form der     Vorverbrennung     im Bereiche der Austrittsöffnungen 10 und  11 gewährleistet ist.  



  Die     Ausführungsform    des Verteilerkopfes  nach     Fig.    2 unterscheidet sich von derjenigen  nach     Fig.    1 lediglich dadurch, dass die Luft  austrittsöffnungen 8 für die     Vorverbrennung     sich in einer Zone eines nach oben konvergie  renden Kegelmantels befinden, so dass die  Luft aus diesen Öffnungen mehr seitlich  strömt als beim Ausführungsbeispiel nach       Fig.1.     



  Das Ausführungsbeispiel nach     Fig.3    un  terscheidet sich von demjenigen nach     Fig.1     dadurch, dass im Verteilerkopf das untere  Ende der Trennwand 13 in einen zylindri  schen Hals 26 ausmündet, der eine etwas klei  nere lichte Weite aufweist als die Luftzulei  tung 5. Das hat zur Folge, dass die gemäss  den Pfeilen 27 seitlich zu den Austrittsöff  nungen 10 abgelenkte Luft einen grösseren  Anteil in bezug auf die gesamte zugeführte  Luft ausmacht, so dass verhältnismässig mehr  Luft durch die Austrittsöffnungen 10 aus  strömt     als    im Falle der     Fig.1.     



  Das     Ausführungsbeispiel    nach     Fig.4    un  terscheidet sieh von den vorangehenden Aus  führungsbeispielen im Prinzip dadurch, dass  die     Luftaustrittsöffnungen    8 sich in einem un  mittelbar an den Unterteil 9 des Verteiler  kopfes 6 anschliessenden Kegelmantel 27 be  finden, der eine entsprechende zentrale Durch  brechung für die     Luftzufuhrleitung    aufweist.  Die seitlichen     Luftaustrittsöffnungen    10 bil  den hierbei eine einzige Lochreihe, indem ein  eigentlicher zylindrischer Mittelteil des Ver  teilerkopfes fehlt.  



  An Stelle eines einzigen Verteilerkopfes  kann die     Feuerungsanlage    bei Bedarf (z. B.  bei Verwendung für einen Herd) auch zwei  oder mehr     Verteilungsköpfe    aufweisen, die  zum Beispiel     hintereinanderliegende    oder     ne-,          beneinanderliegend    an eine gemeinsame oder  mehrere getrennte Luftzuführungen ange  schlossen sein können.  



  Bei Verwendung anderer Brennstoffe als  Öl ergeben sich natürlich in Anpassung an    die jeweiligen Brennstoffverhältnisse gewisse  bauliche: Änderungen der     Feuerungsanlage.     



  Die     Feueitingsanlagen    brauchen sich nicht  auf eine Ofenerhitzung zu beziehen,     sondern     können auch Industriefeuerungen,     Heizkessel-          anlagen    und dergleichen betreffen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Verbrennen brennbarer Stoffe, insbesondere Öl, in Feuerungsanlagen unter vom Brennstoff getrennter Luftzufuhr in den Verbrennungsraum, in welchen auch der Brennstoff eingeführt wird, dadurch ge kennzeichnet, dass die Verbrennungsluft dem Verbrennungsraum von innen her und unter selbsttätiger Förderung der Luft von unten nach oben durch thermisehen Auftrieb zuge führt wird.

   II. Feuerungsanlage zur Ausübung des Verfahrens nach Patentansprueh I, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen den Bodenteil des Verbrennungsraumes bildenden Brenn stoffbehälter aufweist, durch dessen mittlere Bodenpartie hindurch mindestens eine Luft zufuhrleitung zu mindestens einem im Ver brennungsraum befindlichen Luftverteiler kopf geführt ist, welcher Luftverteilerkopf oben und seitlich mit Luftaustrittsöffnungen versehen ist. und im untern Teil Mittel zur Erzielung einer gewünschten Luftzufuhr züi den seitlichen Luftaustrittsöffnungen auf weist. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspiuteh I, da durch gekennzeichnet, dass die thermisehe Be einflussung zur Erzeugung des Auftriebes des Luftstromes oberhalb des im Verbrennungs raum für die Verbrennung vorgesehenen Brennstoffes beginnt. 2. Verfahren nach Patentansprueh I, da durch gekennzeichnet, dass eine mindestens zweistufige Verbrennung vorgenommen wird, indem im untern Teil des Verbrennungsrau mes eine Voiverbrennung und über diesem Teil die Hauptverbrennung unter Ausnützung der durch die Vorv erbrennung erzielten Vor- wärmung der zugehörigen Verbrennungsluft durchgeführt wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass oberhalb der Brennzone durch eine Abschirmeinrichtung unter Erzeugung eines Wärmestaues und einer Volumenverkleinerung die Verbren nungsgase wieder nach der Mitte zu geleitet werden. 4. Verfahren nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass die durch die Ab- schirmeinriehtung nach der Mitte geleiteten Verbrennungsgase zur restlosen Verbrennung unter Vermischung mit Verbrennungsluft durch einen über der Abschirmeinrichtung befindlichen Aufsatz hindurch in den darüber befindlichen Raum geleitet werden.

   5. Feuerungsanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenn stoffbehälter eine durch einen Kragen abge grenzte, die Luftzufuhrleitung umgebende Zone aufweist, welche mit Durchlassöffnungen für die Luft für eine Vorv erbrennung und Vergasung des in dem Brennstoffbehälter be findlichen Brennstoffes versehen ist, welche Vorverbreimung eine Vor,värmung der durch die Luftzufuhrleitung strömenden Luft be wirkt.

   6. Feuerungsanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft verteilerkopf einen an die Luftzufuhrleitung angeschlossenen, nach oben divergierenden, kegelmantelförmigen Unterteil, einen daran anschliessenden, mit seitlichen Luftaustritts- ötfnungen versehenen zylindermantelförmigen Mittelteil und einen an diesen anschliessen- den, nach oben konvergierenden, mit den obern Luftaustrittsöffnungen versehenen,

   ke- gelmantelförmigen Oberteil aufweist. 7. Feueriuigsanlage nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Luftverteiler- kopf in einem Abstand über dem Unterteil eine kegelmantelförmige Luftführungseinrich tung angeordnet ist, welche eine zentrale, in der Verlängerung der Luftzufuhrleitung be findliche Durchbrechung aufweist und derart angeordnet ist,

   dass sie einen vorbestimmten Anteil der durch die Luftzufuhrleitung in den Verteilerkopf einströmenden Luft zu den seit lichen Luftaustrittsöffnungen ablenkt. B. Feuerungsanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbren nungsraum nach oben durch einen nach oben konvergierenden, kegelmantelförmigen Schirm abgeschlossen ist, der eine zentrale Durchbre- chung zum Durchlass der Verbrennungsgase aufweist.

   9. Feuerungsanlage nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Schirm ein zentraler, mit Austrittsöffnungen für die Verbrennungsgase versehener und nach oben konvergierender, seitlich durchbrochener Auf satz sitzt, dessen Basisdurchmesser grösser ist als die in ihn mündende zentrale Schirmdurch- brechung. 10. Feueriuigsanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie hinter einanderliegende Luftverteilerköpfe aufweist.

   11. Feuerim.gsanlage nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass sie nebenein- anderliegende Luftverteilerköpfe aufweist.