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Title:
PROCESS AND DEVICE FOR COMBUSTION OF FUEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1988/008503
Kind Code:
A1
Abstract:
In a process and device for combustion of fuel, a primary gas containing oxygen is fed into a fire chamber (12). The primary gas is introduced in several jets through nozzles (22) into a combustion chamber (20) of a gas channel (15). Fuel is also introduced into the said combustion chamber. In the combustion chamber of the gas channel, the primary gas jets generate counter-jets of the burning gas-fuel mixture which are directed against a baffle (16).

Inventors:
MAY MICHAEL G (CH)
Application Number:
PCT/EP1988/000364
Publication Date:
November 03, 1988
Filing Date:
April 29, 1988
Export Citation:
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Assignee:
MAY MICHAEL G (CH)
International Classes:
F23C7/00; F23C9/00; F23D11/40; F23D17/00; (IPC1-7): F23C7/00; F23C9/00; F23D11/40; F23D17/00
Domestic Patent References:
WO1986001876A11986-03-27
Foreign References:
DE3609622A11986-12-11
US3985494A1976-10-12
US4357134A1982-11-02
EP0187441A21986-07-16
FR2582781A11986-12-05
EP0175875A11986-04-02
EP0048438A21982-03-31
FR2332493A11977-06-17
FR2127882A51972-10-13
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Claims:
i -Patentansprüche
1. Verfahren zum Verbrennen von Brennstoff unter Einsatz von Sauerstoff enthaltendem, in einen Feuerraum geförderten Primärgas, wobei das Primärgas in einen Brennraum eines Gaskanales eingeleitet wird, in welchen auch Brennstoff eingeleitet wird und in welchem Brennraum die Verbrennung des Brennstoffes beginnt und mindestens teilweise stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärgas mittels mehreren Primärgasdüsen in mehreren Primärgasstrahlen in diesen Brennraum in von einer ihn eingangsseitig begrenzenden Fangwand wegführenden Richtung derart eingeblasen wird, daß die Primärgasstrahlen im Brennraum des Gaskanales auf die Fangwand zu gerichtete Rückströmungen des in Verbrennung befindlichen GasBrennstoffGemisches erzeugen, und daß zwischen mindestens einer Primärgasdüse und der Fangwand mindestens ein Durchlass vorhanden ist, durch den Medium in den Brennraum einströmen kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens zwei Primärgasdüsen und der Faπgwand, vorzugsweise zwischen allen Primärgasdüsen und der Fangwand Durchlässe für Medium vorhanden sind, das in den Brenπraum durch diese Durchlässe hindurch einströmen kann. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fangwand eine Mehrzahl von Öffnungen vorgesehen sind, durch die hindurch die Primärgasstrahlen in den Brennraum eingeblasen werden, wobei die Querschnitte der Primärgasstrahleπ in diesen Öffnungen kleiner, vorzugsweise erheblich kleiner als die kleinsten lichten Querschnitte dieser Öffnungen sind. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Primärgasstrahlen in Höhe der Fangwand oder stromabwärts von ihr aus den Primärgasdüsen ausgeblasen werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom des Mediums, das durch den oder die Durchlässe zwischen der oder den Primärgasdüsen und der Fangwand hindurch in den Brennraum einströmen kann, variabel gedrosselt und/oder abgesperrt werden kann, vorzugsweise selbsttätig in Abhängigkeit der Zeit und/oder der Temperatur des Feuerraumes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des jeweiligen Startvorganges der Volumenstrom des durch die Durchlässe zwischen den Primärgasdüsen und der Fangwand in den Brennraum einströmenden Mediums relativ zu der Größe dieses Volumenstroms bei i4 Betriebstemperaturen zumindest in einer Anfaπgsphase des Startvorganges reduziert, vorzugsweise die Zufuhr dieses Mediums abgesperrt wird, wobei unter dem Startvorgang das Hochfahren des Feuerraumes von seinem kalten Zustand auf Betriebstemperaturen verstanden ist.
3. 7 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennraum ein durch die Fangwand von ihm getrennter Vorraum vorgeordnet ist, in welchen Vorraum strömungsfähiges Medium durch die Wirkung der Primärgasstrahlen eingesaugt und von ihm aus durch die Wirkung der Primärgasstrahlen in den Brennraum weitergefördert werden kann, bei welchem Medium es sich vorzugsweise um aus dem Feuerraum stammendes Rauchgas handeln kann.
4. 8 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Primärgasstrahl, vorzugsweise jeder Primärgasstrahl in den Brennraum durch eine ihm zugeordnete separate Öffnung der Fangwand einströmt, durch die also kein anderer Primärgasstrahl strömt.
5. 9 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch mindestens eine Öffnung der Fangwand mindestens zwei Primärgasstrahlen in den Brennraum des Gaskanales einströmen. 5■)? 10 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Primärgasstrahlen, vorzugsweise alle Primärgasstrahlen in den Brennraum zueinander achsparallel eingeblasen werden, vorzugsweise parallel zur Längsachse des Brennraumes.
6. 11 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Primärgasstrahlen, vorzugsweise alle Primärgasstrahlen in den Brennraum mit zu seiner Längsachse geneigten Blasrichtuπgen eingeblasen werden, vorzugsweise mindestens zwei, vorzugsweise alle der zueinander geneigten Blasrichtungeπ der Primärgasdüsen zueinander divergieren oder konvergieren.
7. 12 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens einer Primärgasdüse und der Fangwand mindestens ein ringspaltförmiger Durchlaß für Medium vorhanden ist, vorzugsweise zwischen allen Primärgasdüsen und der Fangwand ringspaltförmige Durchlässe vorhanden sind.
8. 13 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus mindestens einer dem Ausblasen von Primärgas dienenden Primärgasdüse mehrere Primärgasstrahleπ in den Brennraum eingeblasen werden.
9. 14 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus mindestens einer dem Ausblasen von Primärgas dienenden Primärgasdüse, vorzugsweise aus allen diesen Düsen, jeweils ein einziger Primärgasstrahl in den Brennraum eingeblasen wird.
10. 15 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der Fangwand, durch die Primärgasstrahlen und/oder aus dem Vorraum Medium in den Brennraum einströmen kann, sich in stromabwärtiger Richtung verjüngen.
11. 16 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der aus den Primärgasdüsen ausgeblasenen Primärgasstrahlen in Höhe der Austrittsöffnungen der Primärgasdüsen unrund sind, vorzugsweise ungefähr zahnrad oder wellenförmige Umrisse aufweisen.
12. 17 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Brennstoff in den Brennraum des Gaskanales eingeleitet wird oder daß außer in den Brennraum des Gaskanales noch in den restlichen Feuerraum Brennstoff eingeleitet werden kann.
13. 18 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Primärgasstrahlen, vorzugsweise alle Primärgasstrahlen durch getrennte Öffnungen der Fangwand hindurch und/oder mittels im Abstand voneinander angeordneten Primärgasdüsen in den Brennraum eingeblasen werden.
14. 19 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Brennraum des Gaskanales flüssiger Brennstoff, vorzugsweise im zerstäubten Zustand eingeleitet wird.
15. 20 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 18, dadurch gekennzeichnet, daß in den Brennraum des Gaskanales gasförmiger Brennstoff eingeleitet wird, der vorzugsweise durch mindestens einen Hohlraum der Fangwand hindurch in den Brennraum eingeleitet wird.
16. 21 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 19, dadurch gekennzeichnet, daß in den Brennraum des Gaskanales feste, in einem Gas enthaltene Brennstoffpartikel, vorzugsweise Kohlenstaub, eingeleitet werden kann, vorzugsweise durch mindestens einen Hohlraum in der Fangwand hindurch.
17. 22 Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Feuerraum (12) aufweist, der zumindest teilweise durch einen Brennraum (20) eines Gaskanales (15) gebildet ist, welcher Brennraum (20) des Gaskanales eingangsseitig von einer der Flammhaltung dienenden Fangwand (16) begrenzt ist, daß in.
18. * diesem Brennraum (20) von einem Geblase (21) oder dergl. gefördertes Primärgas mittels Primärgasdüsen (22) in mehreren Strahlen einleitbar ist, wobei die Primärgasdüsen (22) relativ zur Fangwand (16) so angeordnet sind, daß sich im Brennraum des Gaskanales durch die Primärgasstrahlen erzeugte Rückströmungen in Richtung auf die Fangwand zu ergeben und daß zwischen der Fangwand (16) und mindestens einer Primärgasdüse (22) mindestens ein Durchlass (43) für strömungsfähiges Medium, das in den Brennraum einströmen kann, vorhanden ist, vorzugsweise zwischen allen Primärgasdüsen und der Fangwand Durchlässe für Medium vorhanden sind.
19. 23 Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangwand (16) eine Zwischenwand zwischen dem Breπnraum (20) und einem ihm vorgeschalteten Vorraum (30) ist, in welchen Vorraum strö.mungsfähiges Medium, vorzugsweise aus dem Feuerraum stammendes Rauchgas, einleitbar und durch die Öffnungen (29) zwischen den Primärgasdüsen (22) und der Fangwand (16) hindurch in den Brennraum weiterleitbar ist.
20. 24 Einrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das strömungsfähige Medium durch die Primärgasstrahlen angesaugt und in den Brennraum gefördert wird.
21. 25 Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärgasdüsen 33 (22) im Abstand voneinander vorzugsweise mindestens einen Kranz bildend angeordnet sind 26 Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittmündungen (35) der Primärgasdüsen (22) im geringen stromabwärtigen Abstand vor den ihnen zugeordneten Öffnungen (29) der Fangwand (16) angeordnet sind, und daß diese Öffnungen (29) der Fangwand vorzugsweise lichte Querschnitte aufweisen, die erheblich größer als die lichten Querschnitte der Austrittsmündungen (35) der Primärgasdüsen (22) sind.
22. 27 Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärgasdüsen (22) in die ihnen zugeordneten Öffnungen (29) der Fangwand (16) hineinragen oder sie durchdringen.
23. 28 Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fangwand (16) mindestens eine Brennstoffdüse (23) zum Einleiten von Brennstoff in den Brennraum (20) des Gaskanales (15) angeordnet ist.
24. 29 Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangwand (16) eine Hohlwand oder Doppelwand ist, deren mindestens einer Hohlraum als BrennstoffZuleitung zum Einleiten von Brennstoff in den Brennraum (20) des Gaskanales und/oder als Durchströmuπgsraum für mindestens eine rezirkulierende Strömung, die durch mindestens einen Primärgasstrahl bewirkt aus dem Brennraum in einen Hohlraum der Fangwand einströmt und aus ihm in den Brennraum zurückströmt, dient.
25. 30 Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß sie Drosselmittel und/oder Absperrmittel (27;44) zum Drosseln und/oder Absperren des den Durchlässen (43) zwischen den Primärgasdüsen (22) und der Fangwand (16) zuströmenden Mediums und/oder dieser Durchlässe aufweist.
26. 31 Einrichtung nach einem den Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Wärmeerzeuger, vorzugsweise ein Kessel (10) ist.
Description:
Verfahren und Einrichtung zum Verbrennen von Brennstoff

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von Brennstoff und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf das Verbrennen von Brennstoff in einem Feuerraum. Dieses Verbrennen kann unterschiedlichen Zwecken dienen, bspw. dem Erwärmen von Wärmeträgermedium oder dem Betreiben einer Gasturbine oder sonstigen Zwecken dienen. Bei der Einrichtung, in deren Feuerraum der Brennstoff verbrannt wird, kann es sich um einen Kessel, eine Brennkammer, einen beliebigen Wärmeerzeuger oder dergl. handeln. Vorzugsweise kann die Verbrennung dem Erzeugen von verwertbarer Wärme, insbesondere auch von industriell verwendbarer Wärme dienen. Bspw. kann das Verbrennen des Brennstoffe ' s der Wärmeerzeugung in Kraftwerken oder zum Betreiben von Turbinen oder dergl. , dem Erwärmen von Medien beliebiger Art, wie Wasser, Luft oder dergl. oder sonstigen Zwecken dienen. Es kann bspw. auch der Beheizung von Gebäuden oder dergl. dienen und auch noch zahlreiche andere

z -

Anwendungsgebiete haben. Vorzugsweise kann es zur Erzeugung hoher Wärmeleistung dienen, doch ist das erfinduπgsgemäße Verfahren und die Einrichtung auch bei niedrigen und mittleren Wärmeleistungen vorteilhaft.

Bei solchen Verfahren und Einrichtungen ist es erwünscht, daß die Rauchgase möglichst wenig Schadstoffe enthalten, um die Schadstoffemission möglichst gering zu halten. Auch ist es ein oft nicht befriedigend gelöstes Problem, die im Feuerraum gezündete Flamme stabil zu halten. Um dies zu erreichen ist es bekannt, in den Feuerraum im Abstand von seiner Wandung sogenannte Flammenhalter anzuordnen, die in den Flammenweg gebrachte mechanische Hinternisse bilden, wie Drähte, Stäbe, Scheiben usw.. Doch können solche Flammenhalter den Verbrenπungsablauf ungünstig beeinflussen und die Schadstoffemission erhöhen und befriedigen oft auch aus anderen Gründen nicht.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, bei welchem die Flammhaltung unter gleichzeitiger Reduzierung der Schadstoffemission gelingt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist in Anspruch 22 beschrieben.

Durch die Erfindung gelingt es, sichere Flammhaltung der gezündeten Flamme im Gaskanalbrennrau an der Fangwaπd zu erreichen, so daß es keiner zusätzlichen Flammenhalter bedarf. Diese Fangwand bildet gleichzeitig die eingansseitige Begrenzungswand des Brennraumes und stellt so kein Strömungshindernis im Brennraum dar, was sich günstig auf den Verbrennungsablauf auswirkt. Durch die durch Primärgasstrahlen erzeugten Rückströmungen im Brennraum des Gaskanales auf die Fangwand zu, können sich die Flammenwurzeln an oder nahe dieser Fangwand halten und hierdurch wird äußerst stabile und damit kontinuierliche Verbrennung bewirkt. Auch wird dabei gleichzeitig Verringerung schädlicher Rauchgasbestandteile erreicht, so daß es dieses Verfahren auch ermöglicht, die Schadstoffemissionen besonders gering zu halten.

Man kann die beim erfindungsgemäßen Verfahren stattfindende Verbrennung als kontinuierliches Verbrennen von Brennstoff bezeichnen, da die Verbrennung des Brennstoffes jeweils so lange wie gewünscht oder erforderlich ununterbrochen andauert, bis durch Absperren der Brennstoffzufuhr das Verbrennen von Brennstoff wieder beendet wird, wobei auch die Zufuhr von Sauerstoff enthaltendem Gas in den Brennraum ebenfalls beendet werden kann. Es kann dann eine beliebig lange Pausenzeit anschließen, bei der ggf. jedoch mindestens eine Zündflamme zum Wiederzünden der der Wärmeerzeugung dienenden Flamme oder Flammen weiter¬ brennen kann, falls nicht andere Zündmittel vorgesehen sind. Bei der Wärmeerzeugung dienenden Wärmeerzeugern, wie Kesseln, Heizkesseln, Öfen oder dgl. , aber auch bei sonstigen Einrichtungen nach der Erfindung kann oder muß oft vorgesehen werden, zur Steuerung oder Regelung der Wärmeerzeugung das der jeweiligen Wärme¬ erzeugung dienende kontinuierliche Verbrennen des Brennstoffes jeweils nur mehr oder weniger lange andauern zu lassen und dazwischen jeweils Pausen einzulegen,

während denen die der ^ Wärmeerzeugung dienende Brenn¬ stoffzufuhr - ggf. mit Ausnahme der Brennstoffzufuhr für mindestens eine Zündflamme - unterbrochen ist, damit in dem betreffenden Feuerraum keine Wärme oder höchstens nur noch die geringe von einer oder mehreren

10 Zündflammen erzeugte Wärme erzeugt wird. Bspw. ist es bei Heizkesseln von Heizungsanlagen für Gebäude oder dgl. üblich, die Zufuhr von Brennstoff und Verbrennungs¬ luft zur Leistuπgssteuerung abwechselnd ein- und auszuschalten. Bei eingeschalteter Brennstoffzufuhr ist dabei oft die zugeführte Brennstoffmenge/Zeit konstant Xo

Bei der Erfindung ist dies natürlich entsprechend ebenfalls möglich, wobei die erfindunsgemäße Einrichtung ebenfalls ein Heizkessel sein kann, jedoch auch eine

20 andere Einrichtung zum Verbrennen von Brennstoff. Es ist alternativ oder zusätzlich, falls gewünscht, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Einrichtung auch leistungsmodulierter Betrieb möglich. Unter leistungsmoduliertem Betrieb ist verstanden, die

25 Brennstoffzufuhr und ggf. auch die Zufuhr von Sauerstoff enthaltendem Gas - ggf. mit Ausnahme der Brennstoff- und Luftzufuhr für mindestens eine Zündflamme - zur Steuerung -oder Regelung der Wärmeerzeugung zu variieren, d.h. auf unterschiedlich große Werte stetig oder stufenweise 0

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einstellen zu können. Man kann dann im ununterbrochenen Dauerbetrieb kontinuierliches Verbrennen von Brennstoff vorsehen mit variabler Brennstoffmenge/Zeit und, falls gewünscht, das kontinuierliche Verbrennen des Brennstoffes zur zusätzlichen Leistungssteuerung oder -regelung mit Pausenzeiten abwechseln lassen, bei denen die der Wärme¬ erzeugung dienende Brennstoffzufuhr . und ggf. auch die Zufuhr von Sauerstoffhaltigem Gas und damit die Wärme¬ erzeugung unterbrochen ist, wiederum ggf. mit Ausnahme der Zufuhr von Brennstoff und Luft für mindestens eine Zündflamme.

Die Fangwand bildet eine Querwand im Gaskanal. Sie kann, da sie Flammhaltung bewirkt, auch als Flammenhalterwand bezeichnet werden. Auch bildet sie die stromaufwärtige Stirnwand des im Gaskanal vorhandenen Brennraumes, in dem die Flamme beginnt.

Der Brennraum des Gaskanales kann vorzugsweise nur einen Teilbereich des Feuerraumes bilden, in dem man vorsieht, daß der Brennraum des Gaskanales offen in den übrigen Feuerraum ausmündet. Es ist jedoch auch möglich, die gesamte Verbrennung im Brennraum des Gaskanales stattfinden zu lassen und bspw. den Auslaß des Gaskanales direkt an einen Rauchgasabzug anzuschließen.

- β ~ besonders günstig ist es jedoch, wenn der Brennraum des Gaskanales nur einen Teilbereich, vorzugsweise nur einen relativ kleinen Teilbereich des gesamten Feuerraumes bildet. Die im Feuerraum sich bildenden Rauchgase können aus ihm durch einenRauchgasabzug oder auf sonstige Weise abgeleitet werden.

Obwohl in manchen Fällen es ausreichend ist, wenn nur zwischen einer der vorhandenen Primärgasdüsen und der Fangwand mindestens ein Durchlaß für strömungs--f higes Medium vorhanden ist, können vorzugsweise zwischen mindestens zwei Primärgas¬ düsen und der Fangwand, besonders zweckmäßig zwischen allen Primärgasdüsen und der Fangwand Durchlässe für strömungsf higes Medium vorgesehen sein.

Die Primärgasstrahlen strömen in Höhe oder nahe der Fangwand aus den Primärgasdüsen in den Brennraum des Gaskanales ein, orzugsweise mit hoher bis sehr hoher Strömungsgeschwindigkeit. Die Primärgasstrahlen bewirken so intensive . Rückströmungen des in Verbrennung befindlichen Gases in Richtung auf die Fangwand zu, wobei die Primär¬ gasstrahlen in Hohe der Fangwand oder so nahe an der Fangwand in den Brennraum einströmen, daß die Fangwand die Flammhaltung der im Brennraum gezündeten, durch das Verbrennen des Brennstoffes im Brennraum bewirkten

Flamme in Verbindung mit den von den Primärgasstrahlen im Brennraum erzeugten Rückströmungen bewirkt.

In den Brennraum wird auch Brennstoff eingeleitet. Es kann sich um den gesamten rm betreffenden Feuerraum zu verbrennenden Brennstoff handeln oder um einen Teil dieses Brennstoffes. Wenn nicht der gesamte Brennstoff in diesen Brennraum eingeleitet wird, dann kann es sich vorzugsweise doch um den größten Teil des insgesamt im Feuerraum zu verbrennenden Brennstoffes

- ? - handeln und der restliche Teil des Brennstoffes kann dann außerhalb des Brennraumes des Gaskanales im restlichen Feuerraum verbrannt werden. Bspw. kann außerhalb des Gaskanales mindestens ein Gasbrenner im Feuerraum zur Erzeugung zusätzlicher Wärme bei extremem Lastbetrieb angeordnet sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Primärgasstrahlen in den Brennraum des Gaskanales so eingeblasen werden, daß sie in einem durch die

Fangwand vom Gaskanalbrennraum getrennten Vorraum Druckminderung bewirken können. Diese Druckminderung in einem solchen Vorraum kann dann dazu benutzt werden, um in diesen Vorraum irgendwelche Medien einzusaugen, welches Medium dann aus diesem Vorraum ebenfalls durch die Wirkung der Primärgasstrahlen in den Brenπraum des Gaskanales gefördert werden kann. Bei diesem Medium kann es sich vorzugsweise um aus dem Feuerraum angesaugtes Rauchgas handeln. Doch kommen auch andere Medien allein oder in Kombination mit Rauchgas in Frage. Bspw. kann das Medium als Brennstoff dienenden Kohlenstaub enthaltendes Gas, vorzugsweise Innertgas sein, so daß hierdurch Kohlenstaub in den Brennraum zu seiner Verbrennung eingebracht wird. Auch andere Medien kommen für die Einsaugung in den Brennraum durch die Wirkung der Primärgasstrahleπ infrage, bspw. die Verbrennung begünstigende oder auf sonstige gewünschte Weise . beeinflussende Medien, usw. Es ist oft auch zweckmäßig, dieses Medium zu den Öffnungen zwischen den Primärgasdüsen und der Fangwand in vorzugsweise einstellbare^ Volumenstrom durch mindestens eine Strömungsmaschine, bspw. ein Gebläse oder einem Ventilator zu fördern, so daß die Primärgas¬ strahlen es nicht ansaugen oder seine Förderung in den Brenπraum nur unterstützen.

Die Erfindung ermöglicht es infolge der guten Flammhaltung mittels der Fangwand, daß solches Medium in zur Menge/Zeit des Primärgases relativ großer Menge/Zeit von den

Primärgasstrahlen in den Brennraum des Gaskanales eingesaugt oder auf sonstige Weise in den Brenπraum durch die Durchlässe zwischen den Pri ärgas üsen und der

Fangwand hindurch auf sonstige Weise eingeleitet werden kann. Dies läßt, wenn es sich bei diesem Medium um rückgeführtes Rauchgas handelt, besonders hohe Verdünnung des Primärgases durch Rauchgas zu, ohne die Flammen- Stabilität zu beeinträchtigen, so daß extrem geringe Schadstoffemissionen erzielbar sind.

Auch läßt sich die Flamme in ihrer Länge, Dicke usw. durch den Brennraum des Gaskanales, die Rauchgasrückführung, die Primärgasstrahlen und die von ihnen erzeugten Rückströmungen beeinflussen und dem Feuerraum optimal anpassen bzw. den Feuerraum in gewünschter Weise gestalten.

Die Anzahl, der in den Brennraum des Gaskanales eingeblaseneπ Primärgasstrahlen kann zwei oder vorzugsweise mehr als zwei betragen, desgleichen kann vorzugsweise eine Mehrzahl von Öffnungen in der Fangwand angeordnet sein, die von Primärgasstrahlen durchströmt werden oder in die Primärgasdüsen hineinragen oder sie durchdringen.

Die Primärgasdüsen, die die Primärgasstrahlen in den Brennraum des Gaskanales einblasen, können mit zueinander achsparallelen Blasrichtungen angeordnet sein oder auch andere Anordnung haben. In vielen Fällen ist es zweckmäßig, sie so anzuordnen, daß die Blasrichtungen mindestens zweier Primärgasdüsen nicht parallel zueinander verlaufen, sondern zueinander geneigt sind. In vielen Fällen ist es zweckmäßig, wenn die Blasrichtungen mindestens einer Teilanzahl der

Primärgasdüsen zueinander divergieren oder konvergieren. Auch können diese Primärgasdüsen so angeordnet sein, daß sie im Brennraum des Gaskanales eine um die Längsachsen des vorzugsweisen geraden Gaskanales zirkulierende Wirbelströmung erzeugen, indem sie entsprechend geneigt angeordnet werden.

Die Umfangswandung des Gaskanales kann vorzugsweise als Rohr ausgebildet sein, vorzugsweise als gerades Rohr. Besonders zweckmäßig kann dieses Rohr ungefähr kreiszylindrisch sein, doch kommen auch andere Ausbildungen infrage.

Wenn vorgesehen ist, daß die Primärgasstrahlen durch Öffnungen in der Fangwand hindurch in den Brennraum eingeblasen werden, deren lichten Querschnitte größer, vorzugsweise erheblich größer als die Querschnitte der Primärgasstrahlen in ihrer Höhe sind, kann vorzugv/eise vorgesehen sein, daß durch jede solche Öffnung der Fangwand ein einziger Primärgasstrahl in den Brennraum eingeblasen wird. Es ist jedoch auch möglich, durch eine solche Öffnung mehrere zueinander parallele und/oder zueinander konvergierende und/oder zueinander divergierende Primärgasstrahlen in den Brennraum einzublasen, bspw. indem dies mittels einer einzigen Primärgasdüse , die eine entsprechende Mehrzahl von Öffnungen zum Ausblasen von Primärgasstrahlen aufweist, oder mittels mehrerer Primärgasdüsen erfolgt .

Der Gaskanal kann für das Ausblasen der Primärgasstrahlen vorzugsweise mindestens zwei in

ΛO

seitlichen Abständen voneinander angeordnete Primärgasdüsen aufweisen.

Es kann in vielen Fällen zweckmäßig vorgesehen sein, daß die den Primärgasdüsen zugeordneten Öffnungen in der Fangwand relativ zu den Primärgasdüsen so angeordnet sind, daß die Primärgasdüsen in diese Öffnungen hineinragen oder diese Öffnungen durchdringen und über sie hinaus etwas in den Brennraum hineinragen, wobei zwischen den Rändern dieser Öffnungen und den Primärgasdüsen als Durchlässe noch lichte Zwischenräume, vorzugsweise Riπgspalte, vorhanden sind, die Durchströmöffnungen für Medium bilden, das vor¬ zugsweise aus einem durch die Fangwand vom Brennraum des Gaskanales getrennten Gaskanal-Vorraum mittels der

Primärgasstrahlen in den Brennraum eingesaugt werden kann.

Die von den Primärgasstrahlen erzeugten Rückströmungeπ im Brennraum des Gaskanales haben auch ien Vorteil, daß die Flammenlänge verkürzt wird " , was entsprechend kürzere oder kleinere Bauart des Feuerraumes mit allen sich hieraus ergebenden Vorteilen ermöglicht.

Besonders günstig ist es, wenn die Öffnungen der Fangwand, durch die Primärgasstrahlen hindurchströmen oder in die dem Ausblasen der Primärgasstrahlen dienenden Primärgasdüsen im Abstand von ihren Wänden eingesetzt sind, sich in stromabwärtiger Richtung ver üngen .

Die Zuführung des Brennstoffes in den Brennraum kann auf irgend eine geeignete Weise erfolgen. Bspw. kann

vorzugsweise in der Langsmitte des Gaskanales mindestens eine Brennstoffzuführdüse, vorzugsweise eine Zerstäuberdüse für Brennstoff angeordnet sein, oder es können mehrere solche Düsen für Brennstoff angeordnet sein, die vorzugsweise in die Fangwan-d eingesetzt sein können und zerstäubten flüssigen Brennstoff in die Brennkammer in geeignete Richtungen einführen, wie einspritzen oder dgl., wie leichtes, mittelschweres oder schweres Heizöl, flüssige Kohlenwasserstoffe oder dgl.. Es können jedoch auch gasförmige Brennstoffe oder Gase, die Brennstoffpartikel, wie Kohlenstaub oder dgl. enthalten, vorgesehen sein und in diesem Fall ist es besonders zweckmäßig, die Fangwand als Doppelwaπd oder Hohlwand auszubilden. Den Hohlraum oder die Hohlräume, die durch diese Doppelwand gebildet ist bzw. sind, kann man dann als Strömungskanal oder -kanäle zum Einleiten des gasförmigen Brennstoffes oder der von Gas mitgeführten Brennstoffpartikel in den Brennraum vorsehen. Dieses Einleiten kann direkt in die Öffnungen der Fangwand für die Primärgasstrahlen oder die Primärgasdüsen und/oder abseits von diesen Öffnungen durch eine oder mehrere gesonderte Öffnungen der Fangwand vorgesehen sein. All dies ist auch strömungs- und verbrennungstechnisch besonders günstig .

Die Zündung der Flamme kann auf irgend eine geeignete Weise erfolgen, bspw. durch eine ständig brennende Zündflamme.

Das Primärgas wird unter Druck zu den Primärgasdüsen

gefördert. Dies kann vorzugsweise mittels mindestens eines Gebläses erfolgen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn das durch die Wirkung der Primärgasstrahlen aus einem Vorraum angesaugte Medium beim Durchströmen der betreffenden Öffnungen der Fangwand in diesen Öffnungen beschleunigt wird, was durch entsprechende Verjüngung dieser Öffnungen in Stromabwärtiger Richtung erfolgen kann.

Die Primärgasstrahlen können vorzugsweise in relativ großen Abständen nebeneinander in den Brennraum eingeblasen werde.

Die Erfindung ermöglicht auch Verbrennung des Brennstoffes mit blauer Flamme, was besonders günstig ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 A in schematischer Schnittdarstellung eine Einrichtung zum Verbrennen von Brennstoff gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 1B einen vergrößerten Ausschnitt aus der Einrichtung nach Fig. 1A ,

Eig. 2 einen Teilschnitt durch Fig. 1A, gesehen entlang der Schnittlinie 2-2 in vergrößerter Darstellung ,

-

Fig einen Ausschnitt aus einer Einrichtung zum Verbrennen von Brennstoff in längsgeschnittener Darstellung gemäß einem weiteren Ausführungsbei- spiel der Erfindung,

Fig eine Draufsicht auf die Austrittsmündung einer Primärgasdüse gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Fig einen Ausschnitt aus einem Gaskanal in längsgeschnittener Darstellung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 eine ausschnittsweise Draufsicht auf eine hohle Fangwand gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig einen Schnitt durch die Fangwand nach Fig 6, gesehen entlang der Schnittlinie 7-7.

Bei der in Fig.iA dargestellten Einrichtung 10 zum Verbrennen von Brennstoff kann es sich um einen Kessel, eine Brennkammer oder dgl. handeln. Sie weist ein Gehäuse 11 auf, in welchem sich ein großer Feuerraum 12 befindet, an den nach oben ein Rauchgasabzug 13' anschließt, der bspw. zu einem Kamin, Schornstein oder dgl. weiterfuhren kann.

Der Feuerraum 12 ist in der Nahe seines oberen Endes von einem Rohr 13 oder einer Mehrzahl von Rohren durchsetzt, durch die hindurch ein vorzugsweise flussiges Warmetragerflu d zu seinem Erwarmen hindurchgeleitet wird. Dieses Warmetragerfluid kann bspw. Wasser, 01, Dampf oder dgl. sein.

- Λ A -

In die untere Hälfte des Feuerraumes 12 ragt im Abstand oberhalb seines Bodens 14 ein horizontaler Gaskanal 15 hinein, dessen Umfangswandung durch ein gerades, vorzugs¬ weise kreiszylindrisches Rohr 17 gebildet ist. Dieses Rohr 17 ist innerhalb des Feuerraumes 12 durch zwei im Abstand voneinander angeordnete vertikale Zwischenwände 16 und 25 in einen Druckraum 19, einen Zwischenraum 30 und einen Brenπraum 20 unterteilt. Die Zwischenwand 16 bildet eine Fangwand, die den einen Vorraum vor dem Brennraum 20 bildenden Zwischenraum 30 von diesem Brennraum 20 trennt. Der Brennraum 20 ist ein Teilbereich des Feuerraumes 12 und dessen außerhalb des Brennraumes 20 befindlicher Bereich ist mit 36 bezeichnet.

An das stromaufwärtige Ende des Druckraumes 19 ist ein Gebläse 21 angeschlossen, das dem Ansaugen von Sauerstoff enthaltendem Primärgas, das vorzugsweise Luft sein kann, dient und es in den Druckraum 19 fördert.

Aus diesem Druckraum 19 kann dieses Primärgas durch eine Mehrzahl von in die vorzugsweise ebene Zwischenwand 25 in seitlichen Abständen voneinander fest angeordneten Primärgasdüsen 22 in den Brennraum 20 einströmen. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Kranz von insgesamt sechs Primärgasdüsen 22 vorgesehen, die um die Längsachse des geraden Gaskanales 15 in gleichen Zentriwinkelabständen voneinander und in gleichen radialen Abständen von dieser Längsachse wie in Fig. 2 dargestellt angeordnet sind.

Die Fangwand 16 ist hier massiv mit ungefähr konstanter Dicke - bspw. kann sie durch ein Blech gebildet sein - und verläuft senkrecht zur Längsachse des Gaskanales 15 und ist im wesentlichen eben, kann jedoch auch andere Gestalt aufweisen, bspw. ganz eben sein, schwach gewölbt sein oder sonstige geeignete Ausbildung aufweisen, bspw.

- A S

oft zweckmäßig auch eine Hohlwand sein.

Der Druckraum 19 ist mit dem Vorraum 25 und dem Brennraum 20 durch die Primärgasdüsen 22 hindurch gasleitend verbunden. Die durch das Rohr 17 gebildete Umfangswandung des Gaskanales 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel gegen den sie umgebenden Bereich 36 des Feuerraumes 12 und außerhalb des Gehäuses 11 gegen die Umgebungsatmosphäre 38 geschlossen, d.h., daß das PxOhr 17 an seinem Umfang keine Öffnungen aufweist, durch die aus dem Bereich 36 des Feuerrau es " oder aus der Umgebungsatmosphäre 38 des Ge¬ häuses 11 Gas in den Gaskanal 15 einströmen könnte.

In den Druckraum 1-9 des Gaskanales 15 führt eine Brennstoffleitung 28 durch die Wand des Rohres 17 hindurch, die an eine in die Zwischenwand 25 und in die Fangwand 16 mittig und koaxial zu ihnen fest eingesetzte Brennstoff- Zerstäubungsdüse 23 angeschlossen ist. Diese Düse 23 ragt mit ihrem Kopf ein geringes Stück in den Brennraum 20 des

Gaskanales 15 über die Fangwand 16 hinaus hinein und die ¬ se Düse 23 ragt mit ihrem Kopf ein geringes Stück in den Brennraum 20 des Gaskanales 15 über die Fangwand 16 hinaus hinein und diese Düse 23 weist Zerstäubungsmittel zum Zerstäuben des mit hohem Druck in sie eingeleiteten flüssigen Brennstoffes auf. Der zerstäubte Brennstoff wird-, wie durch die gestrichelten Strahlen angedeutet, in schräg zur Längsachse des geraden Gaskanales 15 gerichteten Strahlen in Richtung auf die aus den Primärgasdüsen 22 in den Brennraum 20 eingeblasenen Primärgasstrahlen gesprüht. Eine nicht dargestellte Zündung oder Zündflamme kann das Brennstoff-Primärgas-Gemisch im Brennraum zünden

und es findet dann so lange kontinuierliches Verbrennen des durch die Düse 23 in den Raum 20 eingeführten Brennstoffes statt, bis die Brennstoffzufuhr zur Düse 23 bspw. zur Regelung oder Steuerung der Wärmeleistung der Einrichtung 10 vorübergehend, oder um sie ganz abzuschalten, wieder unterbrochen wird, wobei ggf. auch das Gebläse 21 abgeschaltet werden kann. Wenn das Zünden der durch Brennstoffzufuhr mittels der Düse 23 erzeugbareπ Flamme mittels mindestens einer Zündflamme erfolgt, kann diese Zündflamme während der Unterbrechung der Brennstoffzufuhr zur Düse 23 selbstverständlich weiter brennen oder, wenn der Kessel 10 vollständig außer Betrieb gesetzt werden soll, kann auch die mindestens eine Zündflamme abgeschaltet werden. Die Brennstoffzufuhr zur Düse 23 kann,wenn sie eingeschaltet ist, konstant vorgesehen sein, oder es kann auch variable Brennstoffzufuhr vorgesehen sein.

Auch ist es u.a. möglich, die Brennstoffdüse 23 als Zwei¬ stoffdüse auszubilden, d.h., durch sie hindurch auch noch dem Zerstäuben des flüssigen Brennstoffes dienendes Sekun¬ däres in relativ zum Primärgas jedoch normalerweise nur verhältnismäßig geringen Mengen einzuleiten. Dieses Sekun¬ därgas kann vorzugsweise ebenfalls Luft sein und so zusätz¬ lich zu dem durch das Primärgas in den Brennraum eingetra¬ genen Sauerstoff auch noch in ihn Sauerstoff, der dann an der Verbrennung ebenfalls mitwirkt, eintragen.

Die Brennstoff-Zerstäubungsdüse 23 ist nur schematisch darge stellt und kann irgend eine geeignete Bauart aufweisen, bspw eine Dral 1-Zerstäubungsdiise sein oder sonstige geeignete Aus bildung aufweisen. Anstatt einer solchen Zerstäubungsdtise kö nen bei größeren Leistungen ggf. auch mehrere Zerstäubungs- düsen an der Fangwand 16 angeordnet sein.

- A I - 1

An eine Öffnung in der U fangswandung des Vorraumes 30 ist eine Zuleitung 18 angeschlossen, die dem Einleiten von strömungsfähigem Medium in diesen Vorraum 30 dient, r - von dem aus dieses Medium i'_ n .den Brennraum 20 zusammen b mit den aus den Primärgasdüsen 22 ausströmenden Primärgasstrahlen einströmen kann. Zu diesem Zweck sind " n der Fangwand 16 Öffnungen 29 vorgesehen, die sich von ihren Austrittsmündungen 32 aus in stromaufwärtiger Richtung bis zu ihren stro aufwärtigen Eintrittsmündungen 33, wie dargestellt, trompetenförmig erjüngen . Diese Öffnungen 29 können rotati onssymmetri seh sein oder auch andere geeignete Gestalt aufweisen oder in nicht darge¬ stellter Weise auch nur durch Löcher in einer ebenen Fangwand gebildet sein. In geringem stromaufwärtige 5 Abstand vor jeder Eintrittsmündung 33 befindet sich die Austrittsmündung 31 einer der betreffenden Öffnung 29 zugeordneten Primärgasdüse 22. Diese Primärgasdüsen 22 können jedoch ggf. auch in die Öffnungen 29 hineinragen oder sie durchdringen.

Jede Primärgasdüse 22 ist koaxial zu der ihr zugeordneten Öffnung 29 angeordnet. Die lichten Querschnitte der Eintrittsmündung 32 und Austrittsmündung 33 jeder Öffnung 29 sind größer als der lichte Querschnitt der Austritts¬ 5 mündung 35 der zugeordneten Primärgasdüse 22. Zwischen jeder Primärgasdüse 22 und der ihr zugeordneten Öffnung 29 ist ein kreisringsför iger Ringspalt vorhanden, der einen Durchlaß 29 in den Brennraum 20 für das in den Vorraum 30 mittels der Leitung 18 einleitbare strömungsfähige Medium ist, so daß dieses Medium aus diesem Vorraum 30 in den Brennraum 20 einströmen kann. Dieses Medium kann bspw. Kohlenstaub enthaltendes Gas sein, bspw. Kohlenstaub enthaltende Luft, welcher Kohlenstaub in dem Feuerraum 12 verbrannt wird, wobei dieser Kohlenstaub zumindest teilweise bereits in dem einen Bereich des Feuerraumes 12 bildenden Brennraum 20 des

Gaskanales 15 verbrennt. Dieses Medium kann auch anderes Medium sein, bspw. nur Luft sein, nachzuverbennendes Abgas aus dem Feuerraum 12 oder sonstiges strömungsfähiges Medium sein, orzugsweise brennbares oder nicht brennbares gasförmiges Medium oder Trägergas, welches feste und/oder flüssige Partikel mit sich führt, die im Feuerraum die Verbrennung unterstützen bzw. verbrannt werden sollen._ .

In diesem Ausführungsbeispiel ist in die Leitung 18 ein Drossel- und Absperrventil 44 zwischengeschaltet, das mittels eines motorischen Stellgliedes 50 stetig oder stufenweise zwischen seiner maximalen Offenstellung und seinem abgesperrten Zustand verstellbar ist. Der Förderung des Mediums dient eine dem Ventil 44 vorgeschaltete Strömungsmaschine 45, wie Pumpe, Gebläse oder dgl., doch kann die Förderung auch von den Primärgasstrahlen unterstützt werden oder unter Weglassung der Strömungs¬ maschine 45 auch durch die Wirkung der Primärgasstrahlen allein erfolgen. Die Leitung 8 mündet in diesem Aus¬ führungsbeispiel offen in die Umgebungsatmosphäre 38 der Ein¬ richtung 10 Sie kann aber auch an irgendeine Zuleitung angeschlossen sein, bspw. an eine von dem Feuerraum 12 oder dem Rauchabzug 13' abzweigende Rückleitung zum Zurückführen von Rauchgas in den Brennraum 20 zwecks Nachverbrennung oder sie kann an eine Zuleitung für sonstiges Medium angeschlossen sein, das in den Brennraum eingeleitet wird.

Im allgemeinen ist es zweckmäßig , während des Startvorg ' anges der Einrichtung 10 die Leitung mittels des Ventiles 44 zumindest während einer Anfangsphase des Startvorganges abzusperren oder zu drosseln oder stark zu drosseln, was selbsttätig zeitabhängig und/oder zustandsabhängig oder manuell vorgesehen sein kann.

- 13 -

Es ist auch möglich, manuelle oder selbsttätige Verstellung des Ventiles 44 bei Betriebstemperaturen der Einrichtung 10 vorzusehen, bspw. in Abhängigkeit von Luftdruck¬ schwankungen, der Leistungsabgabe der Einrichtung 10 oder dgl.

Unter dem Startvorgang ist das Anfahren der Einrichtung 11 aus ihrem kalten Zustand und das Hochfahren bis zum Erreichen der Betriebstemperatur verstanden ..Zu diesem Zweck kann in diesem Ausführungsbeispiel das Stellglied 50 mittels einer Steuervorrichtung 46 über die Wirkungs¬ linie 49 verstellt werden. An diese Steuervorrichtung 46 ist ein im- Feuerraum 12 angeordneter Temperaturfühler 47 angeschlossen, der die jeweilige Innentemperatur des Feuerraumes 12 an einer Stelle seines Bereiches 36, d.h. außerhalb des Breπnraumes 20 fühlt. Da es besonders zweck¬ mäßig ist, um den Startvorgang zu erleichtern, zumindest in einer Anfangsphase des Startvorganges das Ventil 44 abzusperren oder stark -zu drosseln, kann nun für den Startvorgang vorzugsweise vorgesehen sein, daß das Ventil 44 in Abhängigkeit der vom Temperaturfühler 47 gefühlten Temperatur während des beschriebenen Startvorganges verstellt wird. Bspw. kann vorgesehen sein, daß es bei kalter Einrichtung 10 abgesperrt ist und auch noch so lange abgesperrt bleibt, bis seine vorbestimmte , während einer Anfangsphase des Startvorganges die von ihm gefühlte Temperatur auf bspw. 100 bis 200°C angestiegen ist und danach kann dann vorgesehen sein, daß mit weiterem Temperaturanstieg das Absperrventil 44 stufenweise oder stetig mehr und mehr geöffnet wird und bei einer vorbe¬ stimmten gefühlten Feuerraum-Temperatur, die bspw. zweckmäßig noch etwas unterhalb normaler Betriebstemperaturen liegen kann oder auch im Betriebstemperaturbereich liegen kann, maximal geöffnet ist. Dies läßt den Startvorgaπg verbessern

- t o -

.und erleichtern. Selbsttätige oder manuelle Verstellung des Ventils 44 kann zur Beeinflussung des Betriebs der Ein¬ richtung 10 bei Betriebstemperaturen dienen, bspw. zur Mini¬ mierung der Schadstoffemission, zur Leistungssteuerung oder dgl .

Anstatt der Steuerung des Ventils 44 in Abhängigkeit der vom Fühler 47 gefühlten Feuerraumtemperatur kann auch vorgesehen sein, daß mit Beginn des Startvorganges ein Zeitglied 48 eingeschaltet wird, das eine vorbestimmte Zeitspanne abmißt und sich' dann bis zum Beginn des nächsten Startvorganges wieder auf Null zurückstellt. So lange diese Zeitspanne ab Beginn des Startvorganges läuft, veranlaßt die Steuervorrichtung 46, daß das Ventil 44 in vorbestimmter Weise abgesperrt ist oder während dieser Zeitspanne in vorbestimmter Weise konstant oder in Abhängigkeit der Zeit variabel gedrosselt wird oder während eines Bereichs dieser Zeitspanne abgesperrt und während des übrigen Bereiches dieser Zeitspanne konstant oder variabel gedrosselt wird. Mit Ablauf dieser Zeitspanne kann dann das Absperrventil 44 weiter geöffnet, vorzugs- weise auf maximale Offenstellung oder auf eine vorbestimmte konstante Drossel stel 1 ung eingestellt werden oder bspw. in Abhängigkeit der vom Temperaturfühler 47 gefühlten Feuer¬ raumtemperatur selbsttätig verstellt werden.

Wie erwähnt, kann ggf. auch die Strömungsmaschine 45 wegge¬ lassen werden, da die Primärgasstrahlen im Vorraum 30 Unter¬ druck erzeugen, der Einsaugen des Mediums durch die Leitung 18 hindurch in den Vorraum 30 dieses Mediums aus dem Vorraum 30 bewirkt, von wo aus dieses Medium ebenfalls durch die Wirkung der Primärgasstrahlen in den Brennraum 20 durch die Durchlässe 43 hindurch einströmt.

- M - Die Primärgasstrahlen strömen vorzugsweise mit hoher Geschwindig k eit aus den Primärgasdüsen 22 aus. Diese Primärgas d üsen 22 weisen einen jeweils trompetenförmig aufgeweiteten Einlaufmund auf und verlaufen dann bis in d ie Nä h e d es vorderen, sich in Strömungsrichtung konisch verjüngenden Endbereiches zylindrisch.

Diese Primärgasdüsen 22 können vorzugsweise so ausgebildet sein, daß die Querschnitte der aus ihnen ausströmen d en Primärgasstrahlen nicht kreisrund sind, sondern unrund, vorzugsweise wellen- oder zahnradartigen Umriß aufweisen, indem der lichte Querschnitt der Primärgasdüse 22 an ihrer Austrittsöffnung entsprechenden Umriß aufweist. Ein Λusführungsbeispiel einer solchen Primärgasdüse ist in Fig. 4 in Draufsicht auf ihre die Austrittsmündung 35 aufweisende Gasaustritts- Stirnseite 31 dargestellt. Der Umriß des lichten Querschnittes an der Austrittsöffnung 35 weist hier schlangenförmige Wellung auf. Die durch diesen wellenförmigen Verlauf des Umrisses bewirkten axialen Nuten der Umfangswand des lichten Innenraumes der Düse 22 können sich über die axiale Länge der Düse 22 erstrecken oder erst innerhalb der Düse 22 bspw. etwa in ihrer'Mitte beginnen und sich dann bis zur Aus- tri ttsmündung * 35 fortsetzen. Hierdurch wird die Außenoberfläche des aus der Düse 22 ausströmenden Primärgasstrahles erheblich vergrößert, was sich günstig auf die Erzeugung starker Rückströmungen im Brennraum 20 und relativ kurzer Flammenlängen auswirkt. Und zwar erzeugen die Primärgasstrahlen infolge ihrer hohen Geschwindigkeiten beim Ausströmen aus den Primärgasdüsen 22 erhebliche Druckminderungen, die in dem Brennraum 20 des Gaskanales 15 Rückströmungen, wie sie durch die Pfeile angedeutet sind, des in ihm befindlichen Mediums in Richtung auf die Faππwand 16 zu erzeugen. Diese Rückströme führen

- 2.2. -

praktisch bis zur Fangwand 16, da sich die von den

Primärgasstrahlen im Brennraum 20 erzeugte Druckminderung an der Fangwand 16 voll auswirkt. Hierdurch wirkt die

Fangwaπd 16 als Flammenhalter, so daß man sie auch als

Flammeπhalterwand bezeichnen kann und außer ihr keine anderen Flammenhalter nötig sind. Es ist auch möglich, die Austrittsöffungen der Primärgasdüsen 22 bündig mit der Fangwand abschließen zu lassen oder sie in

Vertiefungen der Fangwand 16 einmünden zu lassen.

Durch die Rückströmungen des im Brennraum 20 brennenden Gemisches auf die Fangwand 16 zu, die also praktisch bis zur Faπgwand verlaufen oder verlaufen können, wird auch die Verbrennung des Brennstoffes verbessert, u.a. höherer Ausbrandgrad erzielt, wie auch die Schadstoffemission verringert. Dabei zeichnet sich diese Einrichtung 10 durch bauliche Einfachheit des Gaskanales 15 mit Primärgasdüsen 22 und Fangwand 16 aus. Auch kann der Gaskanal 15 relativ kurz sein, ebenso der übrige Feuerraum 36, v/eil durch die Rückströmungen auch die Flammenlänge verringert wird.

In Fig. 3 ist ein läπgsgeschnittener Ausschnitt aus einem Gaskanal 15 dargestellt, welcher in den nicht dargestellten Einzelheiten dem Gaskanal 15 nach Fig. 1 entsprechen kann.

Auch die übrigen, in Fig. 3 nicht dargestellten Einzelheiten der Einrichtung 10 können denen der Einrichtung 10 nach Fig. 1 entsprechen.

Der Druckraum 19 des Gaskanales 15, in welchem das nicht dargestellte Gebläse, das vorzugsweise aus Luft bestehendes Primärgas fördert, is hier

25

ebenfalls durch eine vorzugsweise ebene Zwischenwand 25 von einem dem

Brennraum 20 vorgeschalteten Vorraum 30 getrennt.In diesen Vorraum 30 ragen die in die eine Stirnwand des Druckraumes 19 bildende Trennwand 25 eingesetzten Primärgasdüsen 22 bis nahe vor die diesen Vorraum 30 rechtsseitig begrenzenden Fangwand 16 hinein, die eine Zwischenwand zwischen ihm und dem Brennraum 20 bildet. In dieser Fangwand 16 sind sich in Strömungsrichtung trompetenförmig verjüngende Öffnungen 29 angeordnet, die aus dem Vorraum 30 in den Brennraum 20 führen, so daß der Vorraum 30 über diese Öffnungen 29 mit dem Brennraum 20 fluidumsleitend verbunden ist. Jede solche Öffnung 29 ist koaxial zu einer ihr-nahe vorgeordneten Primärgasdüse 22 angeordnet. Der kleinste lichte Durchmesser der Öffnung 29 ist größer als der Querschnit des aus der betreffenden Düse 22 durch diese Öffnung 29 hindurch geblasenen Primärgasstrahles in Höhe dieser Öffnung 29, so daß dieser Primärgasstrahl durch Induktion aus dem Vorraum 30 Medium durch die ringspaltförmigen Durchlässe 43 zwischen den Primärgasdüsen 22 und der Fangwand 16 hindurch und durch die Öffnungen 29 hindurch in den Brennraum 20 einsaugen kann. Bei diesem Medium handelt es sich in diesem besonders zweckmäßigen Ausführungsbeispiel um aus dem Gaskaπal 15 umgebenden Teil des Bereiches 36 des Feuerraumes 12 in den Vorraum 30 durch die Wirkung der Primärgasstrahlen eingesaugtes Rauchgas Es findet hier also eine Rückführung von im Feuerraum 12 entstandenem Rauchgas aus dem Bereich 36 des Feuerraumes 12 durch den Vorraum 30 hindurch in den Brennraum 20 des Gaskanales 15 statt, und zwar durch die Wirkung der Primärgasstrahlen und nicht mittels einer Strömungsmaschine 45 wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1A.

L Der Brennraum 20 des Gaskanales 15 mündet wie bei der Einrichtung nach Fig. 1A offen in den Bereich 36 des Feuerraumes 12 aus. Dieser Bereich 36 des Feuerraumes 12 ist vorzugsweise größer, insbesondere wesentlich

3 größer als der ebenfalls einen Bereich des Feuerraumes 12 bildende Brennraum 20 des Gaskanales 15. Damit durch von den Primärgasstrahlen erzeugten Unter¬ druck aus dem Bereich 36 des Feuerraums 12 in den Vorraum 30 Rauchgas eingesaugt werden kann, sind in er Umfangswandung des Gaskanales 15, d.h. im Rohr 17 des Gaskanales in Höhe des Vorraumes 30 Öffnungen 26 angeordnet, die vom Feuerraumbereich 36 in den Vorraum 30 führen. Diese Öffnungen 26 können in ihrer Größe durch einen als auf das kreisrunde Rohr 17 des Gaskanales 15

° aufgeschobenes kurzes Rohrstück 27 ausgebildeten Schie- . ber 27 verstellt werden, wobei dieser Schieber 27 bis zum Absperren dieser Öffnungen 25 über diese manuell oder durch einen Stellm oder dal. geschoben werden kann. Durch axiales Verschieben des Schiebers 27 kann also die Rückführung von Rauchgas 0 abgesperrt und wahlweise variabel gedrosselt werden und es kann so der Volumenstrom des rückgeführten Abgases relativ zum Volumenstrom des Primärgases verstellt werden. Oie Erfindung ermöglicht sehr starke Verdünnung des Primärgases durch rückgeführtes 5 Rauchgas, was extrem geringe Schadstoffemissionen erzielen läßt. Durch die Rauchgasrückführung lassen sich also weitergehende Reduzierungen der Schadstoffemissionen erreichen, wobei sich sogar extrem geringe Schadstoffemissionen erreichen lassen. 0

Anstatt das Rohr 17 des Gaskanales 15 wie dargestellt im Bereich des Brenπraumes 20 zylindrisch auszubilden, kann es in vielen Fällen zweckmäßig auch andere Ausbildung haben, vorzugsweise über die ganze Länge 5 des Brennraumes 20 oder über mindestens einen

- 2.

Teilbereich des Brennraumes 20 in Richtung auf seine Auslaßöffnung, die in den Bereich 36 mündet, divergieren .

In diesem Ausfϋhrungsbeispiel können die zueinander achsparallel angeordneten Primärgasdüsen 22 bspw. zu einem Kranz wie in Fig. 2 angeordnet sein, wobei sie ebenfalls in der Zwischenwand 25 gehalten sind. Bspw. können auch hier sechs

Primärgasdüsen vorgesehen sein, doch kann ihre Anzahl auch kleiner oder größer sein. Auch können anstatt eines einzigen Kranzes auch mehrere Kränze solcher dann entsprechend kleinerer Primärgasdüsen vorgesehen sein oder sie können sonst irgend eine gewünschte Anordnung und Verteilung aufweisen, durch die die gewünschten, dargelegten Wirkungen der Primärgasstrahlen erreicht werden.

Auch ist es in nicht dargestellter Weise möglich, diese geraden Primärgasdüsen 22 so anzuordnen, daß ihre Blasrichtungen, d.h. die Längsachsen ihrer Primärgaskanäle schräg zur Längsachse des Brennraumes 20 geneigt sind, wobei es dann zweckmäßig ist, die zugeordneten Öffnungen 29 der Fangwand 16 ebenfalls so zu neigen, daß die jeweilige Primärgasdüse 22 und die ihr zugeordnete Öffnung 29 der Fangwand 16 zueinander koaxial angeordnet sind. Vorzugsweise können bei solchen Schrägneigungen alle Primärgasdüsen 22 mit ihren Strahlrichtungen zueinander divergierend oder konvergierend angeordnet sein und/oder alle so in Umfangsrichtung des Brennraumes 20 im selben Sinne geneigt sein, daß sich im Brennraum eine um seine

~ L €

Längsachse zirkulierende Strömung ergibt.

In der Mitte der Fangwand 16 ist wiederum eine Brennstoff-Zerstäuberdüse 23 angeordnet, die vorzugsweise flüssigen Brennstoff in zerstäubtem Zustand als Strahlen 24 in schräg auf die

Primärgasstrahlen zu geneigten Richtungen in den Brennraum 20 einführt.

Das im Betrieb vom nicht dargestellten Gebläse geförderte Primärgas strömt aus dem Druckraum 19 in die Primärgasdüsen 22 und durch diese hindurch als Primärgasstrahlen hoher Geschwindigkeiten in den Vorraum 30 in geringem Abstand vor den zugeordneten Öffnungen 29 der Fangwand 16 aus und als freie Primärgasstrahlen durch diese Öffnungen 29 in den Brennraum 20 mit hoher Geschwindigkeit ein.

Die Querschnitte dieser Primärgasstrahlen sind- in den Öffnungen 29 der Fangwand 16 kleiner als die lichten Querschnitte dieser Öffnungen 29, so daß diese

Primärgasstrahlen aus dem Bereich 36 des Feuerraumes 12 durch die Ö ffnungen 26 und den Vorraum 30 hin d urch Rauc h gas in den Brennraum 20 des Gaskanales 15 einsaugen, das vom Vorraum 30 aus durch die Durchlässe 43 und die Öffnungen 29 hindurch in den Brennraum 20 einströmt und also nur vom Primärgas wie bei einer Strahlpumpe gefördert wird. Hierdurch wird das Primärgas durch dieses in den Brennraum einströmende Rauchgas verdünnt, wobei, wie erwähnt, sehr hohe Verdünnungen, also sehr hohe Volumenströme des eingesaugten Rauchgases möglich und zulässig und wegen der dadurch erreichbaren starken Schadstoffreduzierung auch sehr vorteilhaft sind.

- I

Infolge der im Brennraum 20 des Gaskanales 15 durch die Mehrzahl von Primärgasstrahlen erzeugten starken Rückströmungen, die bis ungefähr zur Fanggwand 16 führen, können sich die Flammenwurzeln der Flamme praktisch an der Fangwand 16 halten und es sind keine gesonderten Flammenhalter erforderlich, da so die Fangwand 16 die Flammhaltung der im Brennraum 20 des Gaskanals gezündeten Flamme bewirkt.

Der Brennraum 20 des Gaskanals 15 ist jeweils so lang, daß in ihm die Rückströmungen sicher erzeugt werden. Die in ihm beginnende Flamme kann jedoch aus diesem Brennraum 20 in den restlichen, größeren Bereich 36 des Feuerraumes 12 hinausreichen, vorzugsweise sogar recht weit.

Auch die Primärgasdüsen 22 beim Gaskanal 15 nach Fig. 3 können vorzugsweise zum Erzeugen von

Primärgasstrahlen mit unrundem Querschnitt in Höhe der Austrittsöffnung der Primärgasdüsen ausgebildet sein, da dies den VerbrennungsVorgang noch v/eiter optimieren und die Schadstoffemission noch weiter reduzieren läßt. Bspw. können die Austrittsoffnungen 35 dieser Düsen 22 ebenfalls gleich oder ähnlich wie in Fig. 4 dargestellt ausgebildet sein. Durch diese unrunde Ausbildung der Austrittsöffnuπg der Düse 22 läßt sich u.a. die Menge des durch den Vorraum 30 hindurch angesaugten Rauchgases erhohen und die Rückstromungen im Brennraum 20 ebenfalls noch gunstiger beeinflussen. Auch laßt sich die Lange der Flamme hierdurch verkurzen .

- 1 -

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist ein kurzer Ausschnitt aus einem Gaskanal 15 dargestellt, der ähnlich dem nach Fig. 3 ausgebildet ist und Teil einer Einrichtung zum kontinuierlichen Verbrennen von Brennstoff ist, bspw. einer Einrichtung ähnlich der nach Fig. l APieser Gaskanal 15 unterscheidet sich von dem nach Fig. 3 im wesentlichen dadurch, daß die Fangwand 16, die den Vorraum 30, in den Rauchgas aus dem den Gaskanal 15 umgebenden Bereich 36 des Feuerraumes 12 durch die Primärgasstrahlen durch Öffnungen 26 in der Umfangswandung 17 des Gaskanales 15 ebenfalls eingesaugt werden kann, von dem Brennraum 20 des Gaskanales 15 trennt, hier als Hohlwand oder Doppelwand ausgebildet ist. Diese Ausbildung kann dazu benutzt werden, um gasförmigen Brennstoff oder von Gas mitgeführte Brennstoffpartikel , insbesondere Kohlestaub, in den Brennraum 20 des Gaskanales 15 auf besonders einfache und die Strömung im Brennraum 20 nicht störende Weise einzuführen. Zu diesem Zweck mündet in den Hohlraum 37 der Fangwand 16 eine BrennstoffZuleitung 28' für strömungsfähigen Brennstoff, der unter Druck eingeleitet wird und durch in den Öffnungen 29 für die Primärgasstrahlen der Fangwand 16 vorhandene Ringspalte 39 und/oder durch an oder nahe diesen Öffnungen 29 vorgesehene sonstige Austrittsöffnungen in der Fangwand 16 von ihr aus in den Brennraum 20 zusammen mit den Primärgasstrahlen * und dem rückgeführten Rauchgas einströmt. Es ist ferner hier in der Mitte dieser Fangwand 16 noch eine weitere in den Brennraum 20 führende Austrittsöffnung 41 für den Brennstoff vorgesehen. Es können auch mehrere solcher Brennstoff-Ausströmöffnungen 41 im

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Abstand von den- Öffnungen 29 für die Primärgasstrahlen vorgesehen sein oder ausschließlich solche Austrittsöffnungen für den Brennstoff im Abstand von den Öffnungen 29 der Fangwand 16 für die Primärgasstrahlen vorgesehen sein. Ein Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 6 und 7, wo die ausschnittsweise dargestellte hohle Fangwand 16 unmittelbar benachbart dem stromabwärtigen Rand jeder ihrer Öffnungen 29, von denen hier nur eine dargestellt ist, nur in der dem Brennraum 20 benachbarten Fläche 40 Austrittsöffnungen 39' für Brennstoff aufweist, die als zu einem Kranz angeordnete kleine Löcher ausgebildet sind, die die Öffnung 29 in geringem Abstand umfassen.

Man kann auch vorsehen, daß durch den oder mindestens einen Hohlraum der hohlen Fangwand 16 hindurch durch die Primärgasstrahlen bewirkte Rezirkulation von Gemisch aus dem Brennraum 20 stattfindet. Bspw. kann zu diesem Zweck in Fig. 5 die BrennstoffZuleitung 28' weggelassen und die betreffende Öffnung des Hohlraumes 37 verschlossen sein. Die Primärgasstrahlen saugen dann durch den Hohlraum 37 der Fangwand 16 hindurch Gemisch aus dem Brennraum 20 an, das in den Hohlraum 37 durch die mittige Öffnung 41 hindurch einströmt und durch die Ringspalte 39 wieder ausströmt und in den Brennraum zurückströmt. Man kann hierbei auch vorsehen, daß der Hohlraum 37 der Fangwand 16 in gegeneinander fluidu sdicht abgeschottete Bereiche unterteilt ist, von denen mindestens ein Bereich von rezirkulierendem Gemisch aus dem Brenπraum durchströmt und mindestens ein anderer Bereich von Brennstoff zum Einleiten von ihm

- S -

in den Brennraum durchströmt wird

Anstatt die Primärgasdüsen 22 wie in den Figuren 2, 3 und 5 stromaufwärts vor den Öffnungen 29 der Fangwand 16 anzuordnen, kann auch vorgesehen sein, sie in diese Öffnungen 29 hineinragen zu lassen oder sie durch diese Öffnungen 29 hindurchragen zu lassen, wobei sie in letzterem Fall dann ein kurzes Stück in den Brennraum hinein reichen können, wie es an zwei Ausführungsbeispielen in den Fig. 3 und 5 bei 22' bzw. 22" strichpunktiert angedeutet ist, wobei diese Düsen 22' , 22" von den Wänden der Öffnungen 29 im Abstand umfaßt werden, so daß hier die Durchlässe 43 für aus dem Vorraum 30 in den Brennraum 20 durch die Primärgasstrahlen eingesaugtes Medium vorhanden sind.

Es ist auch denkbar, vorzusehen, daß von den Primärgasstrahlen aus der Umgebung 38 des Gaskanales 15 angesaugtesRauchgas direkt in den Brennraum 20 einströmt indem bspw. bei der Einrichtung nach Fig.lA zu diesem Zweck in dem Rohr 17 in Höhe des Brennraumes 20 nahe der Fangwand 16 oder an sie angrenzend mindestens eine Einlaßöffnung für Rauchgas vorgesehen ist. Oder man kann in manchen Fällen auch vorsehen, daß das aus dem Vorraum 30 von den Primärgasstrahlen in den Breπnraum 20 aus dem Bereich 36 des Feuerraumes 12 eingesaugte Rauchgas zumindest zum Teil mindestens eine Öffnung in der Fangwand 16 durchströmt, die nicht von Primärgas durchströmt wird.

Normalerweise reicht es für erfindungsgemäße Einrichtungen aus, wenn sie jeweils einen einzigen Feuerraum aufweisen. Bei sehr großen Einrichtungen kann die Einrichtung jedoch ggf. auch mehrere Feuerräume aufweisen, in denen gewünschtenfalls unabhängig voneinander oder gleichzeitig bzw. parallel Brennstoff zur Wärmeerzeugung verbrannt werden kann.

Es ist auch möglich, vorzusehen, daß die Durchlässe 43 variabel drosselbar und/oder absperrbar sind, bspw. mittels auf den Primärgasdüsen 22 koaxial zu ihnen gleitbar angeordneten und miteinander fest verbundenen Flansch¬ hülsen, deren Flansche Ringscheiben bilden, die von einer maximalen Offenstellung im Abstand vor der Fangwand 16 vorzugsweise bis zum Anliegen an die Fangwaπd 16 manuell oder mittels eines Stellgliedes motorisch axial und wieder zurück verschiebbar und in beliebige axiale Stellung eingestellt werden können.

Es ist in manchen Fällen auch denkbar, daß nur zwischen einer Primärgasdüse oder eine Teilanzahl der insgesamt vorhandenen Primärgasdüsen und der Fangwand jeweils mindestens je ein Durchlaß für aus dem Vorraum 30 in den Brennraum 20 einströmendes Medium vorhanden ist und entsprechend die mindestens eine andere Primärgasdüse abstandslos in die Fangwand 16 eingesetzt ist, so daß zwischen ihr und der Fangwand kein Durchlaß für Medium vorhanden ist.




 
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