Heizkessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heizkessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe.
Heizkessel sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Beispielsweise ist ein Heizkessel, insbesondere für Zentralheizungen, bekannt geworden, der eine Feuerungseinrichtung für Öl und festen Brennstoff aufweist, und zwar derart, dass diese wahlweise einzeln oder gemeinsam betrieben werden können. Die Brennkammer dieses Heizkessels ist zylindrisch ausgebildet und von einem Wassermantel umgeben. Der Heizgasabzug liegt symmetrisch zum zylindrisch ausgebildeten Kessel.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Heizkessels, dessen Brennkammer einen breiten Leistungsbereich erlaubt und in welcher, insbesondere bei einem hochbelasteten Heizkessel, eine wirtschaftlich optimale, geräuscharme Verbrennung ermöglicht wird. Es wird dabei gleichfalls eine sehr hohe spezifische Wärmebelastung in der Brennkammer und eine hohe, aber gleichmässige Wärmeaufnahme der Brennkammerwand erstrebt.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine intensive Durchmischung von Luft, Brennstoff und Feuergas zu erreichen, um zu verhindern, dass unverbrannte Bestandteile bei einer räumlich kleinen, Refraktionsmaterial-freien Verbrennungskammer an die Brennkammerwand gelangen; die Verbrennungsbestandteile sollen vollständig verbrennen. Die Anfahrdruckschwingungen sollen stark gedämpft sein.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Heizkessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe mit einer gekühlten rotationssymmetrisch ausgebildeten, im wesentlichen hohlkugelförmigen Brennkammer und einem Heizgasabzug in einer Rotationsachse versehen ist, wobei das Brennstoff-Luftgemisch einerseits und die Heizgase anderseits derart in die bzw. aus der Brennkammer geführt sind, dass in dieser eine Wirbelsenke entsteht, und wobei der Heizgasabzug in einer Symmetrieebene der Brennkammer liegt.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert; es zeigen in rein schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Heizkessel für flüssige Brennstoffe gemäss Linie I-I der Fig. 2,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II des Heizkessels, gemäss Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Heizkessel nach Linie III-III der Fig. 1, in etwas grösserem Masstab,
Fig. 6 drei Ausführungen von Brennkammern im Meridianschnitt,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Heizkessel für flüssige Brennstoffe, gemäss Linie V-V der Fig. 8,
Fig. 8 einen Querschnitt durch den Heizkessel nach Linie IV-IV der Fig. 7,
Fig. 9 Anfahrdruckschwingungen in der Brennkammer eines bekannten modernen Heizkessels, in graphischer Darstellung,
Fig.
10 die in gleicher Weise aufgenommenen Anfahr-Druckschwingungen des erfindungsgemässen Heizkessels.
Der in den 3 Fig. 1-3 dargestellte Heizkessel, ein Dampfkessel, besitzt eine vollständig im Wasser eingetauchte Brennkammer 1, welche im dargestellten Beispiel praktisch hohlkugelförmig ausgebildet ist. Diese Brennkammer 1 weist eine Brennerrohröffnung 5 mit einer Brennerachse 3 auf. Ein Brennerrohrstutzen 7 ist an seinem freien Ende mit einem Flansch 9 zum Befestigen eines Gebläses 11 versehen. In Fig. 2 ist das Ende eines Mischrohres 13 für Brennstoff und Brennluft im Brennerrohr sichtbar. Aus der Brennkammer 1 führen 2 symmetrisch zueinander angeordnete und praktisch eine gemeinsame Längsachse 19 aufweisende Brenakammeraustritte 15 und 17, deren Achse 19 ebenfalls eine Hauptachse der Brennkammer 1 ist.
Die Brennkammeraustritte 15 und 17 münden in einen Konvektionsteil 21, der sich halbkreisförmig um einen Kesselwassermantel 31 des Dampfkessels erstreckt. Dieser Konvektionsteil ist mit einem Rauchgasabgangsstutzen 23 verbunden. 2 Reinigungsstutzen 25 und 27 erlauben den Zugang zum Konvektionsteil 21.
Die Brennkammerwand 29 trennt die Brennkammer 1 von Kesselwasser 33. Der Konvektionsteil 21 weist Wasserrohre 35 auf. Der Dampfkessel hat eine Hauptachse 37, welche senkrecht auf der Brennerachse 3 steht, die ihrerseits windschief normal zur Achse 19 der Brenukammeraustritte 15, 17 verläuft. Der Dom des sich über dem Kesselwasser befindenden Raumes trägt einen Dampfentnahmestutzen 39. Ein Speisewasserstutzen 41 führt das Speisewasser seitlich durch den Kesselwassermantel 31 zu. Der beschriebene Kessel mit der Brennkammer 1 und dem Kesselwassermantel 31 ist zur Isolierung und zum Schutze mit einer Kesselumhüllung 43 versehen.
Die Brennerachse 3 ist, wie vorerwähnt, windschief normal zur Brennkammerachse 19 angeordnet, wobei der radial äusserste Stromfaden der einströmenden Flamme mit der Verbrennungsluft nicht in Richtung einer Tangente (was insbesondere für gasförmige Brennstoffe auch möglich wäre), sondern in Richtung einer Sekante in die Brennkammer 1 einströmt und, durch die Breunkammerwand 29 abgelenkt, in eine kreisförmige Bahn gezwungen wird. Die Heizgase strömen durch die beiden Brenukammeraustrifte 15 und 17 beidseits der Brennkammer 1 in den Konvektionsheizteil 21, wo sie sich, nachdem sie einen wesentlichen Teil ihrer Wärme an die Wasserrohre 35 abgegeben haben, im Heizgasabgangsstutzen 23 treffen, der sie zum Kamin (nicht dargestellt3 führt.
Wie z. B. aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, gilt dann
A+r < R und A > r! wobei r den Radius des Brennerrohrstutzens 7,
R den Radius der Brennkammer 1,
A den Abstand zwischen der Achse 19 der Brenn kammeraustritte 15, 17 und der Achse des Brennerrohres und r1 den Radius der Mischeinrichtung 13 des Brenners bedeuten. Es ist indessen bei gasförmigen Brennstoffen auch möglich, die Einführung tangential vorzunehmen, d. h. A+r = R.
Auf diese Weise entstehen in der Brennerkammer 1 zwei Wirbelsenken, in welchen der statische Druck gegen die Drehachse hin abnimmt und welche bezüglich der Ebene durch die Achse 37 und die Brennerachse 3 symmetrisch verlaufen. Hohe Tangentialgeschwindigkeiten ergeben zusätzlich zur Strahlung einen erheblichen Anteil an konvektivem Wärmeübergang. Durch Drall (erhöhte Turbulenz) entsteht im unmittelbar nachgeschalteten Rauchgasteil ein sehr guter Wärme übergang.
In Fig. 4 ist die Brennkammer 90 hohlkugelförmig.
Auch hier sind die beiden Abgangsstutzen 92 und 93 koaxial zueinander und sich gegenüberliegend angeordnet, wobei diese Stutzen etwas in die Brennkammer 90 hineinragen. Sie sind mittels Böden 95 und 96 abgeschirmt, um Kurzschluss-Strömungen zu verhüten und zu erreichen, dass die Rauchgase dem durch die Pfeile angedeuteten Strömungsweg folgen (Wirbelsenken).
Diese Lösung ist bei ausserordentlich hohen Brennkammerbelastungen vorteilhaft.
Die Konstruktion gemäss Fig. 5 stellt eine Ausführung analog derjenigen nach Fig. 4 mit 2 Abgangsstutzen dar, wobei hier aber keine Abschirmböden vorgesehen sind. Fig. 6 zeigt eine ebenfalls hohlkugelförmige Brennkammer 107, die im Mittelbereich, in den der Brenner einmündet, mit einer ringsumlaufenden Abkantung 108 zur vorteilhafteren Aufteilung der Brennkammer und damit des Flammengebildes versehen ist
Bei verschiedenen Ausführungen sind die Abzugsstutzen in die Brennkammer hineingeführt, um zu ermöglichen, dass in der Randzone der Brennkammer entlangströmende Gase wieder in die Nähe der heissen Zündzone 6 (Fig. 1) der rotierenden Flamme zurückgeführt werden.
Die Heizgas-Abzugsstutzen der Brennkammern gemäss den Fig. 5 und 6 sind gekühlt. Der in Fig. 7 und 8 dargestellte Dampfkessel hat ebenfalls eine hohlkugelförmige Brennkammer 110. Der Brenner (nicht dargestellt) wird mittels des Befestigungsflansches 9 am Brennerrohrstutzen 112 befestigt. Die Brennkammerwand 114 ist kugelförmig. Im Längsschnitt durch den Kessel gemäss Fig. 7 sind ferner ein Brennkammeraustritt 116, der in eine Heizgasumlenkkammer 118 mündet, sowie wassergekühlte, rauchgasführende Rohre 120 ersichtlich, an die ein ringförmiger Heiz-Sammelraum 122 anschliesst. Zur Heizgasabführung in den Kamin (nicht dargestellt) dient ein Heizgasstutzen 124.
Wie aus dem Schnitt V-V (Fig. 8) ersichtlich ist, werden die einzelnen heizgasführenden Rohre 120 jeweils ihrer Länge nach teilweise von einem wasserdurchströmten Rohr 126 ummantelt. Der Wasserabfluss der wasserführenden Rohre 126 wird jeweils durch Verbindungsstutzen 128 gewährleistet. Die heizgasseitige Reinigung des Dampfkessels erfolgt über Putzöffnungen 130 und über eine in einer durch Schamotte 132 geschützten Heizgasumlenkkammer 118 angeordnete Putzöffnung 134.
Bs ist bekannt, dass das Anfahrverhalten von Ölbrennern sowie die Geräuschdämpfung an Heizkesseln durch die akustische Kapazität der Brennkammer und die akustische Induktivität der Konvektionsheizfläche stark beeinflusst werden können. Neu ist nun die Erkenntnis, dass durch eine sinnvolle Zirkulation, wie sie in einer hohlkugelförmigen Brennkammer erzeugt wird, eine starke Reduktion der Anfahr-Druckschwingungen erreicht wird.
Eingehende Versuche haben bestätigt, dass die Eigendämpfung in einer derartigen Brennkammer bis zu 400/0 gegenüber den bekannten Brennkammern verbessert werden kann. In Fig. 9 wird eine Anfahr Druckschwingung dargestellt, wie sie in einem modernen bekannten Hochleistungskessel auftritt, während in Fig. b0 die Anfahr-Druckschwingung der Brennkammer mit nachgeschalteter Konvektionsheizfläche des erfindungsgemässen Heizkessels dargestellt wird. Da die Auslegung des Gebläses in erster Linie durch die Grösse der Anfahr-Druckschwingungen bestimmt wird und nicht vom statischen Überdruck in der Brennkammer, kann bei Anwendung einer derartigen Brennkam- mer mit preislich günstigeren Ölbrennern gearbeitet werden.
Da die ölflamme bei den bis heute bekannten Ölbrenner-Mischeinrichtungen in ihrem Kern an Luftmangel leidet, während in der Randzone Luftüberschuss herrscht, ist es wünschenswert und zweckmässig, eine Brenukammer zu schaffen, in welcher die von Natur aus ungleichmässige Mischung von Verbrennungsluft und Öl- bzw. Brennstoff, bedingt durch die Brennstoffverteilung in Düsenstrahlen, verbessert wird.
Dies wird dadurch erreich, dass die, für flüssige Brennstoffe vorteilhafterweise in Richtung einer Sekante, in eine hohlkugelförmige Brennkammer eingeführten Brennstoffteilchen unter Ausnutzung der in dieser Brennkammer herrschenden Kombination von Umfangs-, Radial- und Querströmungen in nahezu idealer Weise mit der Verbrennungsluft vermischt werden.
Durch diese gute Vermischung, verbunden mit einer zwangsweisen Rezirkulation von Verbrennungsgasen in die Zündzone 6 (in Fig. 1 dargestellt) wird der Verbrennungsvorgang intensiviert. Dieser Effekt kann noch verbessert werden, wenn, wie in den Fig. 1 und 3 ersichtlich, durch Anordnung sich gegenüberliegender Brennkammeraustritte eine Aufteilung der Flamme in der beschriebenen Weise vorgenommen wird. Dadurch wird die Mischwirkung und daher zwangsläufig der Verbrennungsvorgang verbessert.
Würde nämlich die Zufuhr des Brennstoff-Luftgemisches bei flüssigen Brennstoffen in der Fig. 2 radial weiter aussen erfolgen, so dass die äusserste Mantellinie der in Richtung der Brennerachse durch die Brennkammer fortgesetzte Brennerrohrlinie tangential oder noch weiter aussen verlaufen würde, so würde der flüssige zerstäubte Brennstoff unverbrannt an die Brenukammerwand gelangen.
In bekannten Ausführungen benützt man in Brennkammern zur Sicherstellung der Zündung und um die Reaktionszeit des Brennstoff-Luftgemisches herabzusetzen, feuerfestes Material.
Bei der vorliegenden Erfindung dagegen ist dank der hohen Mischwirkung und der Rückführung heisser Brenngase in die Zündzone kein feuerfestes Material in der Brennkammer nötig. Als besonderen Vorteil ist ferner zu erwähnen, dass die Abbrandgeschwindigkeit in einer solchen Brennkammer derart gross ist, dass trotz der hohen spezifischen Wärmebelastung derselben keine Flammen aus der Brennkammer austreten.
Daher ist es auch möglich, die Berührungsheizflächen unmittelbar nach der Austrittsöffnung für die Heizgase aus der Brennkammer anzuordnen.
Es ist ferner festzuhalten, dass die Längsachse des entstehenden Wirbelkernes mit dem Zentrum der Brennkammeraustrittsöffnung mindestens angenähert zusammenfällt.
Es ist im übrigen möglich, mehr als einen Brenner vorzusehen. Diese Brenner können, z. B. im gleichen Brennkammerquerschnitt, über dessen Umfang verteilt sein.
Aus vorstehender Beschreibung wird ersichtlich, dass die Brennkammer sowohl von feuerfestem Material, als auch von jeglichen Einbauten und Leitblechen frei ist, so dass Wärmestauungen einerseits und unnötige Druckverluste andererseits bewusst vermieden werden können.
Es sind Zyklonfeuerungen für feste Brennstoffe bekannt, deren Hauptverfahrensmerkmal die möglichst vollständige Abscheidung der durch die hohe Brennkammertemperatur verflüssigten Aschenteilchen in der Brennkammer, bzw. an der heissen Brennkammerwand darstellt, um einer zu starken Verschmutzung der Nachschaltheizfläche entgegen zu wirken.
Die erläuterten Eigenschaften der vorbeschriebenen Heizkessel mit hohlkugelförmigen Brennkammern werden vor allem dadurch erreicht, dass man die folgenden geometrischen Verhältnisse realisiert:
Abstand A der Brennerachse 3 von der Achse 19 der Brennkammer: (0,1-:0,4)D,
Abstand B der Brennerdüse 140 von der Vertikalebene zur Brennerachse 3 durch die Brennkammerachse 19: (0,25 . 0,5) D,
Verhältnis der Summe der einzelnen Querschnitte der Heizgasabzugsöffnungen zum Brennraumquerschnitt z .D2 : höchstens 0,5.
4
Dabei bedeutet D den Durchmesser der hohlkugelförmigen Brennkammer.
Es ist natürlich ohne weiteres möglich; die beschriebenen Heizkessel anstatt mit flüssigen mit gasförmigen Brennstoffen zu betreiben.
Boilers for liquid or gaseous fuels
The present invention relates to a heating boiler for liquid or gaseous fuels.
Boilers are known in a wide variety of designs. For example, a heating boiler, in particular for central heating systems, has become known which has a firing device for oil and solid fuel in such a way that these can be operated either individually or together. The combustion chamber of this boiler is cylindrical and surrounded by a water jacket. The hot gas outlet is symmetrical to the cylindrical boiler.
The aim of the present invention is to create a boiler whose combustion chamber allows a wide power range and in which, particularly in the case of a highly loaded boiler, economically optimal, low-noise combustion is made possible. A very high specific heat load in the combustion chamber and a high, but uniform heat absorption of the combustion chamber wall are also sought.
The object of the invention is also to achieve an intensive mixing of air, fuel and fire gas in order to prevent unburned components from reaching the combustion chamber wall in a spatially small combustion chamber free of refraction material; the combustion components should burn completely. The start-up pressure oscillations should be strongly damped.
The object is achieved in that the heating boiler for liquid or gaseous fuels is provided with a cooled, rotationally symmetrical, essentially hollow-spherical combustion chamber and a heating gas outlet in an axis of rotation, the fuel-air mixture on the one hand and the heating gases on the other hand being fed into or out of this way the combustion chamber are guided so that a vortex depression is created in this, and wherein the heating gas outlet lies in a plane of symmetry of the combustion chamber.
The invention is then explained, for example, with reference to figures; it shows in a purely schematic representation:
1 shows a longitudinal section through a heating boiler for liquid fuels according to line I-I of FIG. 2,
Fig. 2 is a section along line II-II of the boiler, according to Fig. 1,
Fig. 3 shows a cross section through the boiler along line III-III of Fig. 1, on a somewhat larger scale,
6 shows three designs of combustion chambers in a meridional section,
7 shows a longitudinal section through a heating boiler for liquid fuels, according to line V-V in FIG. 8,
FIG. 8 shows a cross section through the boiler along line IV-IV of FIG. 7,
Fig. 9 start-up pressure oscillations in the combustion chamber of a known modern heating boiler, in a graphic representation,
Fig.
10 the start-up pressure oscillations of the heating boiler according to the invention recorded in the same way.
The heating boiler shown in FIGS. 1-3, a steam boiler, has a combustion chamber 1 which is completely immersed in the water and which is practically hollow-spherical in the example shown. This combustion chamber 1 has a burner tube opening 5 with a burner axis 3. A burner pipe socket 7 is provided at its free end with a flange 9 for attaching a fan 11. In Fig. 2, the end of a mixing tube 13 for fuel and combustion air in the burner tube is visible. Out of the combustion chamber 1, two combustion chamber outlets 15 and 17, which are arranged symmetrically to one another and practically have a common longitudinal axis 19, whose axis 19 is also a main axis of the combustion chamber 1.
The combustion chamber outlets 15 and 17 open into a convection part 21 which extends in a semicircle around a boiler water jacket 31 of the steam boiler. This convection part is connected to a smoke gas outlet nozzle 23. 2 cleaning nozzles 25 and 27 allow access to the convection part 21.
The combustion chamber wall 29 separates the combustion chamber 1 from boiler water 33. The convection part 21 has water pipes 35. The steam boiler has a main axis 37, which is perpendicular to the burner axis 3, which in turn is skewed normal to the axis 19 of the brenu chamber outlets 15, 17. The dome of the space above the boiler water has a steam extraction connection 39. A feed water connection 41 supplies the feed water laterally through the boiler water jacket 31. The boiler described with the combustion chamber 1 and the boiler water jacket 31 is provided with a boiler casing 43 for insulation and protection.
The burner axis 3 is, as mentioned above, arranged skewed normal to the combustion chamber axis 19, the radially outermost flow filament of the inflowing flame with the combustion air not in the direction of a tangent (which would also be possible in particular for gaseous fuels), but in the direction of a secant into the combustion chamber 1 flows in and, deflected by the breech chamber wall 29, is forced into a circular path. The heating gases flow through the two Brenukammeraustrifte 15 and 17 on both sides of the combustion chamber 1 into the convection heating part 21, where, after they have given off a substantial part of their heat to the water pipes 35, they meet in the heating gas outlet nozzle 23, which leads them to the chimney (not shown) .
Such as B. from Figs. 1 and 2 can be seen, then applies
A + r <R and A> r! where r is the radius of the burner tube connector 7,
R is the radius of the combustion chamber 1,
A is the distance between the axis 19 of the combustion chamber outlets 15, 17 and the axis of the burner tube and r1 is the radius of the mixing device 13 of the burner. In the case of gaseous fuels, however, it is also possible to introduce tangentially; H. A + r = R.
In this way, two vortex depressions arise in the burner chamber 1, in which the static pressure decreases towards the axis of rotation and which run symmetrically with respect to the plane through the axis 37 and the burner axis 3. In addition to radiation, high tangential velocities result in a considerable proportion of convective heat transfer. Swirl (increased turbulence) creates a very good heat transfer in the immediately downstream flue gas section.
In Fig. 4, the combustion chamber 90 is hollow spherical.
Here, too, the two outlet nozzles 92 and 93 are arranged coaxially to one another and opposite one another, these nozzles projecting somewhat into the combustion chamber 90. They are shielded by means of floors 95 and 96 in order to prevent short-circuit currents and to ensure that the smoke gases follow the flow path indicated by the arrows (vortex sinks).
This solution is advantageous for extremely high combustion chamber loads.
The construction according to FIG. 5 represents an embodiment analogous to that according to FIG. 4 with 2 outlet nozzles, but here no shielding floors are provided. Fig. 6 shows a likewise hollow spherical combustion chamber 107, which is provided in the central area, into which the burner opens, with an all-round bevel 108 for a more advantageous division of the combustion chamber and thus the flame structure
In the case of various designs, the vent pipe is led into the combustion chamber in order to enable gases flowing along the edge zone of the combustion chamber to be returned to the vicinity of the hot ignition zone 6 (FIG. 1) of the rotating flame.
The heating gas outlet connections of the combustion chambers according to FIGS. 5 and 6 are cooled. The steam boiler shown in FIGS. 7 and 8 also has a hollow spherical combustion chamber 110. The burner (not shown) is fastened to the burner pipe socket 112 by means of the fastening flange 9. The combustion chamber wall 114 is spherical. In the longitudinal section through the boiler according to FIG. 7, a combustion chamber outlet 116, which opens into a heating gas deflection chamber 118, as well as water-cooled, flue gas-carrying pipes 120, to which an annular heating plenum 122 connects, can also be seen. A heating gas connector 124 is used to discharge the heating gas into the chimney (not shown).
As can be seen from the section V-V (FIG. 8), the individual pipes 120 carrying heating gas are each partially encased along their length by a pipe 126 through which water flows. The drainage of water from the water-carrying pipes 126 is ensured by connecting pieces 128. The steam boiler is cleaned on the hot gas side via cleaning openings 130 and via a cleaning opening 134 arranged in a heating gas deflection chamber 118 protected by fireclay 132.
It is known that the start-up behavior of oil burners and the noise reduction in boilers can be strongly influenced by the acoustic capacity of the combustion chamber and the acoustic inductance of the convection heating surface. What is new is the knowledge that a sensible circulation, such as that generated in a hollow spherical combustion chamber, achieves a strong reduction in the start-up pressure oscillations.
Extensive tests have confirmed that the self-damping in such a combustion chamber can be improved by up to 400/0 compared to the known combustion chambers. FIG. 9 shows a start-up pressure oscillation as it occurs in a modern, known high-performance boiler, while FIG. B0 shows the start-up pressure oscillation of the combustion chamber with a downstream convection heating surface of the heating boiler according to the invention. Since the design of the fan is primarily determined by the magnitude of the start-up pressure oscillations and not by the static overpressure in the combustion chamber, cheaper oil burners can be used when using such a combustion chamber.
Since the oil flame in the oil burner mixing devices known to date suffers from a lack of air in its core, while there is excess air in the edge zone, it is desirable and expedient to create a brenu chamber in which the naturally uneven mixture of combustion air and oil or . Fuel, due to the fuel distribution in the nozzle jets, is improved.
This is achieved in that the fuel particles introduced into a hollow spherical combustion chamber, advantageously in the direction of a secant for liquid fuels, are mixed with the combustion air in an almost ideal way using the combination of circumferential, radial and transverse flows that prevail in this combustion chamber.
This good mixing, combined with a forced recirculation of combustion gases into the ignition zone 6 (shown in FIG. 1), intensifies the combustion process. This effect can be further improved if, as can be seen in FIGS. 1 and 3, the flame is divided in the manner described by arranging combustion chamber outlets opposite one another. This improves the mixing effect and therefore, inevitably, the combustion process.
If, in the case of liquid fuels, the supply of the fuel-air mixture were to take place radially further outwards in FIG. 2, so that the outermost surface line of the burner tube line continued through the combustion chamber in the direction of the burner axis would run tangentially or further outwards, the liquid atomized fuel would reach the brenu chamber wall unburned.
In known designs, fireproof material is used in combustion chambers to ensure ignition and to reduce the reaction time of the fuel-air mixture.
In the present invention, on the other hand, thanks to the high mixing effect and the return of hot combustion gases to the ignition zone, no refractory material is required in the combustion chamber. It should also be mentioned as a particular advantage that the burning rate in such a combustion chamber is so great that, despite the high specific heat load, no flames emerge from the combustion chamber.
It is therefore also possible to arrange the contact heating surfaces immediately after the outlet opening for the heating gases from the combustion chamber.
It should also be noted that the longitudinal axis of the vortex core formed at least approximately coincides with the center of the combustion chamber outlet opening.
It is also possible to provide more than one burner. These burners can, for. B. in the same combustion chamber cross-section, be distributed over its circumference.
From the above description it can be seen that the combustion chamber is free of refractory material as well as of any fixtures and baffles, so that heat build-up on the one hand and unnecessary pressure losses on the other can be deliberately avoided.
Cyclone firing systems for solid fuels are known, the main process feature of which is the complete separation of the ash particles liquefied by the high combustion chamber temperature in the combustion chamber or on the hot combustion chamber wall, in order to counteract excessive contamination of the secondary heating surface.
The explained properties of the boilers described above with hollow spherical combustion chambers are mainly achieved by realizing the following geometrical relationships:
Distance A of the burner axis 3 from the axis 19 of the combustion chamber: (0.1-: 0.4) D,
Distance B of the burner nozzle 140 from the vertical plane to the burner axis 3 through the combustion chamber axis 19: (0.25. 0.5) D,
Ratio of the sum of the individual cross-sections of the hot gas outlet openings to the cross-section of the combustion chamber z .D2: at most 0.5.
4th
D means the diameter of the hollow spherical combustion chamber.
It is of course easily possible; to operate the boilers described instead of liquid with gaseous fuels.