Die Erfindung betrifft einen Kerafiikeinsatz für Kessel mit Sackbrennraum zur Trennung der Flamme und der Rauchgase, zur Erhöhung des feuertechnischnischen Wirkungs¬ grades sowie zur Erhöhung der Lebensdauer des Kessels. Als Brennstoff des Kessels mit Saokbrennraum wer¬ den - wie bekannt - hauptsächlich öl oder Gas, also Koh¬ lenwasserstoffe angewendet, aber es sind auch zahlreiche Lösungen bekannt wobei der Brennstoff aus vergaster Kohle ( Kohlenstaub oder Staubkohle ) gewonnen wird. Der Ξin- trittsöffnung des Sackbrennraums schließt sich - wie be¬ kannt - ein Brenner an, der den Brennstoff mit dem, mit der Luft gemischt gegebenen Druck in den Brennraum hinein¬ blasen läßt. Bei den modernen Brenneinrichtungen werden nach dem Brenner Flammenstabilisatoren im Wege der Brenn- stoff-Luftmischung angebracht, die zum Beipiel mit Stau¬ scheibe, Schleuderelement versehen sindi Es sind aber zahlreiche Konstraktionen bekannt, wobei die Brenner zur Stabilisierung der Flamme auch mit Flammröhren und/oder Luftkö ^' pfe versehen sind.Die Flammenstabilisatoren sind iτι allgemeinen Scheiben oder Scheiten mit geschlitzter

OLerflache, wobei Flammrohre gerade oder quere Rohre sind; die meistens auch den Flammenstabilisator in sich haben.

Der Verlauf des Brennens findet im die Wärme aus¬ nützenden Brennraum statt. Die wesentlichen Voraussetzun- gen von Hinsicht der Wärmeausnützung sind die folgenden:

1. Das Maß der in den Brennraum gebrachten Brenn¬ stoff- und Luftmischung, was das Verhältnis zwischen dem befreibareπ Teil der chemisch gebundenen Energie des ein¬ gebrachten Brennstoffs und dem unbefreibaren, mit den Rauchgasen austretenden Teil - als Verlust - beeinflußt.

2, Durch die in der Umgebung der Flamme bilden¬ den Erscheinungen an der GrenzOberfläche und Vorgänge wer¬ den die Erscheinung, die Richtung und die im Breπnrau bildenden Turbulenz, die Rußbildung usw. im großen Maße beeinflußt. Im Brennraum bilden sich nämlich turbulente

Zonen, Kompressions- und Deko pressionsräume aus, die die

Form, die Richtung der Flamme und dadurch die Oxydation beeinflußen,

3, Von der Hinsicht der Wärmeausnützung spielt eine wichtige Rolle, wie der Herdansatz des Sackbrenn- rau s ausgebildet ist, weil im Falle wenn die Flamme eine kalte feuerbeständige Kauer trifft, kühlt sie ab, und das Brennen unvollständig wird. Andererseits wenn die Rauch¬ gase in den Brennraum, durch den Herdansatz reflektiert werden, verschlimmt sic der Wirkungsgrad des Brennens und die Stabilität des Kesselbetriebs, weil die Rauchga¬ se mit hoher Temperatur und mit viel Ruß aus dem Brennraum entfernt werden.

4. Das Mißverhältnis der Wär ebelatung des Brenn¬ raums hat für die Lebensdauer des Kesselraums und/oder der ϊauer eine bedeutende Wirkung.

Einige oben beschriebene Kesseltype mit Brenner von flüssigen oder vergasten Brennstoffen und Kessel mit Sackbrennraum werden nachfolgend dargestellt.

Die Kesseltype von Läng Gέpgydr, GK, Längther "Läng-Ignis", die mit einer geschwißten Ausarbeitung, mit liegender Anlage, mit einem Sackbrennraum und drei Zügen versehen sind. Die Türoberfläche wird aus feuerbeständigem Beton angefertigt, die einen Schutz gegen die Zurückstrah- lung gewährt. Der vordere Drehkammer wird durch eine ge- lenkig umkippbare Tür, die mit feuerbeständigem Stoff wär¬ meisoliert ist, geschützt. In den Ofenröhren finden Spi¬ rale Dr hten zum Wirbeln statt.

Ein weiterer ähnlicher Kesseltyp mit Sackbrenn»» ^" räum ist der Kessel "Thermopresa" von Oroshäzi Kazängyär- tό KTSZ. Der Österreichische Kessel "Hoval" ist ein ähn¬ licher Typ.

Die oben erwähnten Voraussetzungen der Wärmeaus- nützung im Brennraum zu versichern ist ein sehr komplizier¬ tes technisches Problem. Das erklärt, daß sehr viele Brenn- konstruktionen bekannt sind. Einige Brennertype werden nach¬ stehend dargestellt.

- Die Blockbrennertype PC, 115, PC, N 380- von Pest-

vidέki Gepgyär mit einem Druckzersträuber sind mit einem Scheibenfla mstabilisa or von geschlitzter Oberfläche und mit geraden bzw. queren zylindrischen Flammr hren versehen.

- Die Blockgasbrenner mit Erdgasfeuerung PGG 10, PGG 380 von Pestvideki Gepgyär sind mit Flammstabilisator¬ scheiben von geschlitzter Oberfläche und mit geraden oder queren zylindrischen Flammr hren versehen.

- Die Ölbrenner Wz/A, Wz/D 105, L 8 V2 DUA, Rlz V Ξ ^~ usw. vom Kax Veishaupt GmbH aus der ^' BRD sind mit Flamm- Stabilisatoren von geschlitzter Oberfläche und mit geraden oder queren zylindrischen Flammrohren versehen.

Eei den bekannten Feuerungsvorrichtungen sowohl mit flüssigen als auch mit gasbaren Brennstoffen wird al3 wichtigste Aufgabe gehalten, die optimale Kischung der zu~ Brennen benutzten Luft und des Brennstoffes zuzugeben, so¬ wie die Stabilität der Flamme zu versichern.

Kit diesen Fragen, mit den verschiedenen Lösungen bzw. Empfehlungen beschäftigen sich zahlreiche fachlite- rarisσhe Quellen. Als Beispiel erwähnen wir die dargestell- ten Publikationen:

- öl- und Gasfeuerung 1978

Die Stabilisation der Öl- und Gasflammen geht mit dem Re- zirkulation der heißen Rauchgase aus der Flammenfront in die Flammenwurzel vor. Darum werden ins Flammenrohr 7erer.- gungen, Turbulatoren, Schleuderräume, Stauscheiben einge¬ baut. Diese Lösung ist zur Trennung der Flamme von den Rauc gasen nicht geeignet.

- Öl- und Gasfeuerung Oktober 1982 Seite 30. Fig. 23. Hier wird ein drinnen im Flammrohr angewendetes Kischrohr beschrieben, die die Rezirkulation nur für einen Teil der Flamme gewährt. Diese Maßnahmen dienen aber nur zur Flam¬ menbildung und es wird keine Lösung zur Trennung der Flam¬ me von den Rauchgasen gegeben. Es- ist bekannt, daß der Aufenthalt und der Weg der Flamm- und Rauchgase im Brenn¬ raum durch spontane Strömungen bestimmt werden, darum ver¬ brennt ein bedeutender Teil des Brennstoffes nicht - das ist ein Nachteil - und entfernt er sich zusammen .mit den Rauchgasen aus dem Brennraum. Die Flamme flattert nämlich

vor dem Flammenstabilisator und die Rauchgase können frei ohne Hinderniss im Brennraum strömen. An der äußeren Flam¬ me Oberfläche gibt es eine bedeutende turbulente ischung. Wenn der Strahl zum Rauhgemäuer kommt, vermindert sich die Intensität der turbulenten Mischung. ( die laminare Strö¬ mung ist an der Wand kleiner, als an der Oberfläche des Strahles) Der Verfasser empfehlt die Maßstäben des Brenn¬ raums zur Form des Strahles zu richten, damit der Strahl vor der kalten I.lauer endet und die Temperatur der Flamme nicht unter die Brenntemperatur fällt.

Die Ansicht ist allgemein, daß von der Hinsicht des Brennverlaufs die Vorgänge an der FlammenOberfläche eine bedeutende Rolle spielen, die Cxydationsreaktionen und die diffuse Mischung de3 Oxydationsmittels und des Bren Stoffes gehen nämlich an der Flammenoberflaiche vor.

Die IToαelluntersuchungen des Kessels "Läng-Ignis" im Flammrohr des Kessels. Bestimmungen: - der Peuerstrahl geht nach oberen Teil des Brennrau s nach rechts - es werden kaotische Geschwindigkeitsfelder ausgebildet ( Fig. 1-5) Folgerungen:

Es ist zu vermeiden, daß die Flammenoberfläche direkt an die wärmeausnützende 3rennraumv.ar._d oder an belibige andere Flächen ankommt.

Beim Sackbrennraum werden die zurückströmenden Gase gedreht, während die nebenseitigen Flammspitzen mit sich gerissen werden. Auf dem Bodenstück des Brennraums wird ein schädliches Gaskissen ausgebildet, weil die Flam- me wegen ihrer verminderten Geschwindigkeit und dem Impuls dazu nicht geeignet ist, das Gaskissen zu spülen, (öl- und Gasfeuerung , Kai 1972)

Bei den horizontalen Erennräumen konzentriert sich die Wärmebelastung - nachteilig- - am oberen Teil der ersten Hälfte des Brennraums,

Zur Verminderung der oben genannten llachteile wurden solche Lösungen ausgebildet, mit denen die inten¬ sive Erhöhung der Mischung vom Brennstoff und der Luft durch Anwendung äußerer Energie (elektrisches Kraftfeld,

mechanischer Antrieb) gelöst ist. Solche Lösungen sind der sogenannte Seles-Brenr.er oder die sogenannten L sungen mit Drehgefäß sowie die Plasmabrenner. Die Trennung der Flamme von den Rauchgasen wurde aber durch diese Konstruktionen nicht gelöst.

Die "acht ile der oben beschriebenen Lösungen wurden durch den Kesseltyp "Läng-Igr.is" weiter beseitigt, wobei in den ^' Ofenröhren wirtelerzeugende spirale Drahte angelegt sind, damit ein Teil der kinetischen Ξ-.ergie der Rauchströmung ausgenutzt wird. Durch die Anwendung der wirbelerzeuger.den Spiralen wurde die Wärmeübergabe verbes¬ sert aber die wärx.etechnischen Probleme (die Trennung der Flamme von den Rauchgasen) wurde nicht gelöst.

In der letzten Zeit wurde zur Verminderung der Probleme für Kessel mit großem ( aber nicht mit Sackbrenn¬ raum) Brennraum die Lösung bekannt, die in der Publikation der CGI Berichte der Deutschen Keramischen Cee 1983 VII. beschrieben wurde. Der Titel ist:"Kit Keramikkörper für die Verminderung des Ölverbrauchs", Bach dieser Lesung wird dem Brenner ein solcher Keramikkörper angeschlossen, der den

Brennraum vermindert. Die Brennstoffe werden durch den Ke¬ ramikkörper zur Flamme zurückgeführt, woraus sich die bes¬ sere Ausnützung des Sauerstoffes der Luft und der erzeugten Wärme ergibt. Die nicht verbrannten Clteilchen werden durc äen Verkehr mit dem glühenden Keramikkörper vollständig ver brannt. Obwohl diese Losung das mehr vollständige Brennen des Brennstoffes fördert, ater die in den Brennraum surück geleiteten Brennstoffe und das Rauchgas erhöhen die in dem Brennraum zustandekommenden turbulenten Räume, dadurch die optimale Flammenerscheinung erschwert wird.

Das Ziel unserer Erfindung liegt darin, die Nach¬ teile der oben beschriebenen Kessel mit Sackbrennraurα be¬ deutend zu vermindern, die die Wirkung des Brennens im gro ßen Kaße zu erhöhen, die durch die im Brennraum ausbildend Flammenerscheinung auf vorher ausrechenbare, meßbare, op¬ timale Weise verwirklicht wird, dadurch die für die Sack¬ brennräume charakteristischen kaotischen Strömungsverhält¬ nisse beseitigt.

Anhand der Analyse der Fachliteratur und unserer

Experimenten kamen wir zum Erkenntnis, daß durch die zwecks mäßige Lenkung der grenzoberflächlichen Fla menerschei un- gen im 'Gegensatz zu den bisher angewendeten Methoden ein Brennen mit bedeutend höherer Wirkungsgrad erziehlt werden kann.

Aufgrund unserer Erfindung liegt die Ξrk nntnis, daß die Flamme in entsprechender Richtung im ersten Zug geführt wird und gleichzeitig die Rauchgase - in einem im Sackbrennrau ausgebildeten zweiten Zug - vom Flam enr≥um getrennt in die Richtung der Rauchröhre geführt werden. Das Flammenbild kann gelenkt werden, bzw. die _7achteile der oben beschriebenen der im Brennraum ausbildenden ober¬ flächlichen Flammenerscheinungen beseitigt werden können. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß da- durch gelöst, daß im Brennraum des Kessels ein Kerami ein- satz angeordnet ist, was zur Trennung der Flammen., und Rauchgase und zur Erhöhung des wär etechniεchen Wirkungs¬ grades des Kessels dient. Der Keramikeinsatz ist mindes¬ tens ein irr. Brennraum, in der Ltittellinie des Brenners und entsprechend der gewünschten ä ,£β der Flamme ange- ordneter, flammenführender ur.d rauchgaslenkender, hohler Keramikeinsa~z, dessen Innere den ersten Zug bzw. den Brennraum bildet, während der Zug der Rauchgase der Raum zwischen dem Keramikeinsatz und der 7and des Sac breππraums ist. Der rennrau wird von dem Zug der Rauchgase durch den Keramikeinsatz getrennt, deshal können sich die Ξ-. __.d- lichen Erscheinungen um die Flamme nicht ausgebildet wer¬ den. Der Keramikeinsatz kann zwecksmäßig auch aus auf die Längsachse des Brenners konvergenten und divergenten Stre- cken ausgebildet werden, dann ist die erste konvergente

Strecke nach dem Brenner mit verengtem Querschnitt verse¬ hen, während die weiteren Strecken wechselhaft erweiterte und verengte Raumteile einschließen. Der Keramikeinsatz kann optimalerweise olgendermäßig abgemessen werden: das engste Maß soll K 0,95 _#", das maximale K O,98,0e werden, wo der W ^r ert von K von dem gestatteten Druckabfall, der Länge, dem tl und der Belästigung des Brennraums kon¬ stant abhängt. ß 1 bedeutet das Maß des Brenners und

e das Maß des 3rennraums.

Das Verhältnis der Abbildung der konvergenten Strecke in Richtung der Längsachse ist zur Abbildung der divergenten Strecke minimal 0,05, maximal 6. Der erfindungsgemäße Keramikeinsatz im Sackbrenn¬ raum kann mit einem, an der Bodenmauer des Sackbrenn¬ raums angeordneten, die Wärmestrahlung zurückwerfende Keramikelement ^' angewendet werden. Der Stoff des Keramik¬ einsatzes ist ein der Temperatur und Wärmestoß über 1450°C widerstehender Stoff, was eine an sich bekannte Zusammen¬ setzung aus AI, Zr, W, Mg, Si, Ti mit Oxyd, Borid, Iitrid, Silizid "ateriaέkonstruktion hat. Solche Keramikstoffe sind im Handel z _^ m Beispiel die Erzeugnisse der Fabriken ^" agr.esit, ITorton und Motim, Die Flächen des Keramikeinsatzes und im gegebenen lalle des wärmeausstrahlenden Elements sind mit einem an sich bekannten, die Oxydation helfenden und die Strahlfä¬ higkeit erhöhenden Überzug versehen, welcher Überzug zv.ecks7.t-.3ig aus den, zur Reihen III, Vt, VIb, VIIb,VIII angeordneten und aus Lanthaniden im- elementaren Zustand oder in legierter Form und/oder in Form von Oxyd, Phos¬ phat und das auf die Keramik beziehende Gewichtprozent 0,001-3 vorzugsweise 0,8 ist.

Der erfindungsgemäße Keramikeinsatz für Kessel mit Sackbrennraum gewährt die folgenden wichtigen Vorteile:

- Im Sackbrennraum der Kessel mit flüssigen oder gasartigen Brennstoffen können die Erscheinungen und Vorgänge der FlammengrenzOberfläche zwecksmäßig gelenkt werden und im Sackbrennraum keine nachteilige Turbulenten, Kompressions- und Deko pressionsräume zustande kommen.

- Der erfindungsgemäße Keramikeinsatz trennt den Brennraum vo Raum der Rauchgase - für die Rauchgase wird einen extra Zug gewährt -, deshalb werden sie von den hin-

^• teren Mauer des Sackbrennraums zurückgewor en. Der Brenn- räum wird von den Rauchgasen nicht nachteilig beeinflußt, der Konstruktionsstoff des Brennraums wird von der "re- duzierenden-oxydierenden" Flammenwirkung geschützt, da-

durch die Kesselschädigungsmöglichkeiten vermindert wer¬ den. Die Flamme wird auch nicht abgekühlt, es werden kei¬ ne nicht gewünschten Turbulenten und Flammenabweichunge.-: verursacht. Die Flamme wird durch die Oxydation be ordernde und/oder die Strahlfähigkeit erhöhende Überzüge des er- findungsgemässen Keramikeinsatzes, geführt. Das Ξrenne. wird wirkungsvoller und mehr vollkommen, dadurch sich die Rußausscheidung vermindert, wobei der ausscheidende u in der Umgebung des weiß-glühenden Keramikeinsatzes leicht ausbrennt.

- Die Wär eausnützung des Kessels kann durch iie optimalen Verhältnissen des Erennrau s wesentlich erhöht werden. Die Stabilität des Feuerbetriebs wird wesentlich erhöht, die Temperatur der Rauchgase wird bedeutend ver¬ mindert, dadurch ein bedeutendes Brennstoffersparen und eine bedeutende Wirkungsgraderhöhung erziehlt werden kann.

- Durch die Verminderung der Rußbildung vermin¬ dert sich die ümv.eltver-schmutzung. Im Folge der gleichmäßigen ^' Värmebelastung des

Brennraums und/oder der Llauer des Kessels kann die Lebens¬ dauer und die Leistung der Vorrichtung erhöht werden, da¬ durch bedeutende wirtschaftliche Vorteile erziehlt wer¬ den können, - Der er indungsgemäße Keramikeinsatz kann auc in heutigen im Betrieb stehenden Kesseln mit Sac brenn- raum angewendet werden.

Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kera¬ mikeinsatzes wird anhand eines möglichen Ausführungsbei- spiels, mit Hilfe der Zeichnung ausführlicher erläutert, betonend, daß unter dem Schutz der Patentansprüche zahl¬ reiche Ausführungs orme und Varianten angefertigt werden können. Diese Ausführungsform dient nur zur Erläuterung des Ξrfindungsgedankens, Die Zeichnung stellt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Keramikeinsatzes und wärmereflektieren¬ den Elements dar, eingebaut in den Erennraum des Kessels

BAD π:C! AL

mit Sackbrennraum, in der Seutansicht, in der Teilansicht und im Teilschnitt,

Fig. 1 zeigt die Seitansicht eines an sich bekann¬ ten ?lessels "Läng-Irnis LID", in dessen Brennraum 1 auf keramischen Haltebocken 24 ein erfindungsge ässer Keramik¬ einsatz 13 befestigt wird. Über dem Sackbrennraum 1 sind Ofenröhre 6 angeordnet, die sich durch einen Drehkammer 9 dem Sackbrennraum 1 anschließen. Eine einem Düsenhalter 11 angeordnete Schleuderschei e 12 ist in der Mittellinie des an sich bekannten, in der Fig. nicht dargestellten Brenners, die in den Sackbrennraum 1 durch eine Fla mröhrÖffnung 10 einreicht, runter einer Tür 2 an der Frontmauer des Kes¬ sels ist der Drehkammer 9 £it feuerbeständiger L.auer 3 2u sehen. Die Bedeckung des Kessels ist ein Kesselmantel 5# Die Mittellinie des erfindungsgemäßen Keramikein¬ satzes 13 trifft im Sackbrennraum 1 mit der Mittellinie des Brenners bzw. der Schleuderscheibe 12 zusammen. Die Länge des Kera ikei-satzes 13 soll mit der gewünschten Flamme länge fast gleich gewählt werden, Auch die einfachste Ausführungsform - ein einfa¬ ches Keramikrohr - kann die von uns erwarteten Effekte leisten - die Trenrur.g de* Brennraums vom Zug der Rauch¬ gase - aber auf Grur.d prinzipieller Erwägungen und expe- rirrentaler Ergebnissen können esentlich wirkvolle Parame- ter erziehlt »erden, wenn der Keramikeinsatz 13 aus konver¬ genten Strecken 13a, dann aus divergenten Strecken 13b, das heißt aus nacheinander folgenden Reihen von verengten und erweiterten Strecken derart gebildet ist, daß nach dem Brenner bzw. der Schleuderscheibe 12, als erste Strecke des Keramikeinsatzes 13 eine konvergente Strecke 13a angewendet wird. Die derartige Ausbildung des Keramikeinsatzes 13 ruft im Brennraum Zonen mit größerer oder kleinerer Strömungsgeschwindigkeit hervor, dadurch die turbulenten Erscheinungen an der Flammenoberfläche verbessert werden, Nach unserer Erfahrungen haben wir optimale

Str ungεverhältnisse in dem Falle bekommen, wenn das Verhältnis der longitudinalen Abbildungen ^ der konver¬ genten Strecken 13a zum Verhältnis der Abbildungen -, der

BAD ^Q HJGJ AL

divergenten Strecken 13b minimal 0,05 maximal 6 ausge¬ bildet wird.

Wir haben auch dadurch gute Ergebnisse bekom¬ men, daß im Sackbrennraum 1 zum Feuerraummantel 8 eine 5 Keramikplatte 7 angepaßt wurde, die in der Richtung des zweiten Zuges 18 der Rauchgase ein bißchen schräg hinein¬ gestellt als wärmereflektierendes Element angeordnet ist, hnliche günstige wärmereflektierende Parameter wurden von der Hinsicht der entsprechender. Lenkung der 10 Flamme des Feuerbetriebs und der Rauchgase auch dadurch erziehlt, daß auf dem Platz der Keramikplatte 7 Ku≡rel- schalen- oder Formkeramik angewendet wurde.

Aus unsere Experimenten stellte sich heraus, daß eine günstigere wärmetechnische Wirkungsgraderhöhur.r 15 auch dadurch erziehlt werden kann, wenn die äußeren und inneren Oberflächen des Keramikeinsatzes 13 im Sac ^' .ibrenn- räum 1, die das wärmereflektierende Element bildende Keramikplatte 7 oder Formkeramik und im gegebenen Falle auch die keramischer- Haltebocke 24 mit Oxydation :eförde: 2 ^" ö dem und/oder die Strahlungen higkeit erhöhenden Überzug versehen sind.

In der Fig. sind die innere Oberfläche de= l.aϊi.- ikeinsatzes 13 mit innerem ^* J ^v er ug 17, die äußere Ober¬ fläche mit äußerem Überzug I;,. die Keramikplatte ^~ mit 25. Überzug 20 und die keramischen Haltebocken 24 mit Über¬ zug 20 versehen.

In den weiteren Teilen unserer Beschreibung wer¬ den die Ausbildung, die Maßbezeichnung, die Stoffnusam- mensetzung der berzüge 16, 17, 19j und 2C anhand Bei- 30 spiele erläutert.

Der Stoff des Keramikeinsatzes 13 ist vorzugs¬ weise:

- Aluminiumoxyd l^O-,

- Zirkoniumoxyd Zr0 ₂ 35 - Magnesiu cxyd M Q

- Siliz ium-di oxyd 5i0 ₂

- Titändi oxyd TiO _p wobei

BAD ORIGINAL

MgO i 0-3 ol j

Be is piel :

Eine mögliche Ausführungsform des Keramikei - sa zes 13 wird nach der folgenden StoffZusammensetzung hergestellt:

Si0 ₂ 45 ;:

Ti0 ₂ ^β . ^β -^ 100 ,

Ale weitere Beispiele erwähnen wir die im Han¬ del vorhandenen Keramikstoffen von ähnlicher Zusammen¬ setzung ^* de.r Firmen Morganit, Magnezit, Moti , welche für eine Wär ebelatung mit einer Temperatur über 1450°C fä- hig sind.

Eei der Maßbezeichnung des Keramikeinsatzes 13 werden unsere Kalkulationen durch die folgenden vier Fak¬ toren beeinflußt:

- das Transportverfahren der zum Brennen brauch- baren Luft bzw, die Kennlinie der Ventilatoren der Heiz¬ vorrichtung,

- das Verfahren der Einführung des Brennstoffes,

- das Maß der Flammröhre und

- die geometrische Maßbezeichnung des Brennraums, die zwecksmäßig ein von Kurvenliπien, zweitklassigen Ober¬ flächen, ebenflächigen Oberflächen begrenzter Körper bzw. der Weg der Rauchgasenströmung ist.

Die olgenden ^" Bezeichnungen werden benutzt:

- Ξintrittsöffnung 21 dea Keramikeiπsatzes _■ £ 1 - Austrittsöffnung 14 des Keramikeinsatzea ■ j_f 1

/ gleiches Maß/

- maximales inneres Maß 22 ■ _€f2

- maximales äußeres Maß 23 ■ 0" 3

- die Abbildung der ersten konvergenten Strecke

13a beziehend auf die horizontale Linie = -^/a und mit der Horizontale gebildeter Winkel = 2/a

- die Abbildung der weiteren konvergenten Strecke 13a beziehend auf die Horizontale = h ₂ und mit der Horizontale gebildeter Winkel = 2

- die Abbildung der divergenten Strecken 13b beziehend auf die Horizontale = h-, und mit der Horizontale gebildeter Winkel = 1

- der gestattete DruckabfallA „ - das Maß des Flammrohrs = 1 ( )

- das Maß des Brennraums = e ( ), n (-)

- die Längs des Prennrau s = m

- die Zahl der Rauchgaszüge - n

- der Formfaktor = £_» - die Belastung des Brennraums = M

- der Brennstoff » gasartig 27πr/h, flüssig kg/h

- das Maß der Eintrittsöffsung = M (MJ/ϊ7m ³ /kg, das heißt der Brennbelastung (jl kleine Flamme M große Flamme) konst.=f

- der Querschnitt der Eintrittsöffnung des Kera¬ mikeinsatzes 13, 1 = konst. von 1- bis 10 # 1 vorzugsweise von 1 bis 1,5 01 2 = von 1 bis 5 1 vorzugsweise von 1,2 bis 3 £ 1 pf 3 = von 2 ^' 0 bis jZf e vorzugsweise 1,001 J2 2 bis 0,98 fe

- die Länge der Keramikeinsatzstrecke 13 vor der Eintrittsöffnung, h ₂ /a = von 1 bis 3 # 1 vorzugsweise von 0,2 bis 1,5 j 1

- die Länge der ersten divergenten Strecke 13b nach der Eintrittsöffnung:

h n /

von 0,25 bis 15 ti 1 vorzugsweise von 0,5 bis 8 ^ 1

- die Länge der zweiten konvergenten Strecke 13a nach der Eintrittsöffnung: h ₂ = von 1 bis 3 JS 1 vorzugsweise 0,2 bis 1,50 1

- die Entfernung der Ξintrittsöffnung vom Flamm¬ rohr: vorzugsweise von 0,05 bis 1,5 & 1

- die Entfernung des Keramikeinsatzes 13 vo Flamm¬ rohr lo: h ₅ = vom Wert- -h ₄ bis h _4maχ vorzugsweise von O-bis 2 % 1 - der mit der Horizontale gebildete Winkel des Man¬ tels des Keramikeinsatzes 13 vor der Eintritts- öffnαng .0 ^* 1: c 2/a » von 0 bis 0,5^ vorzugsweise 0,0 ^β bis 0,4 !f - der mit der Horizontale gebildete Winkel des Man¬ tels der divergenten Strecke 13b nach der Ein¬ trittsöffnung 0 1:

^O - 1 » f /-j— / £ , M, 0 e von 0 bis 0,5 vorzugsweise von 0,06 bis 0,4

- der mit der Horizontale gebildete V/inkel des Man tels der zweiten konvergenten Strecke 13a nach der Ξintrittsöffnung 1 :

vorzugsweise von 0,0β bis 0 _f 4 ^* ύ ^" Im nachfolgenden werden die Stoffe für die Her¬ stellung der Überzüge 16,17,19,20 und ihre Zusammensetzung beschrieben:

Zerium / Ce/ Chrom /Cr/, Lanthan /La/

Kobalt /Co/ ϊϊickel /Ui/

Molibden /Mo/ _. Pallodiu /Pd/ Osmium /Os/ Reniu /Re/

Platine /Pt/ Vanadium /V/

Eisen /Fe/ Mangan /Mn/

Die oben erwähnten Elemente gehören zur Reihe III, Vb, VIb, VΪIb, VIII des Periodensystems und der Gruppe der Lanthaniden, die in den Überzügen 16,17,19,20 im elementa¬ ren Zustand oder in legierter Form anwesend sind als Oxyde und Phosphate , im Verhältnis vom Gewicht^ 0,001-3 bezie¬ hend auf die Keramik, vorzugsweise aber vo Gewicht^ 0,6-1. Die oberflächliche Konzentration der Zusatzstoffe ist 50-2 Gewichte mehr als die Konzentration dieser Stoffe mit Inne¬ re der Keramik. Die Überzüge 16,17,19*20 sind die Oxyda¬ tion befördernde, die Wärmef higkeit erhöhende, an sich be¬ kannte Stoffe.

Die Überzüge 17,18,19,20 sind von dauernhaft guter Ξmissionsfähigkeit. Ihre wichtigste Aufgabe liegt darin, die Oxydation des ausgeschiedenen Russes und des nicht ver¬ brannten Brennstoffes zu befördern, die ausgestrahlte Wärmeübergabe zu verbessern und dadurch den feuertechnischen Wirkungsgrad des Kessels zu erhöhen. Die wichtigste Wirkung des erfindungsgemäßen Ke¬ ramikeinsatzes liegt darin, daß die Strömung der Flamme und der Rauchgase getrennt werden, dadurch die Flamme mit dem Feuerraummantel kein Verhältnis hat, darum die Rauch¬ gase im Raum zwischen der äußeren Mauer des Keramikein- satzes 13 und der Mauer des Feuerraummantels 8 strömen müs¬ sen, inzwischen ihre Wärmeenergie an der Mauer des Brenn¬ raums bzw. des Feuerraums 8 gleichmäasig übergegeben wird. Die Rauchgase werden aus de Feuerraum 8 durch, den Zug zwischen der Flammrohröffnung 10 und den Flammrohren 6 ausgetrieben. Die ausströmenden Rauchgase sind im Zustand vom beendeten Brennen.

Die Anwendung des oben dargestellten erfindungs¬ gemäßen Keramikeinsatzes wurde an einer Wascheinrichtung

vo Heißwasser, mit ölfeuerung, unter hohem Druck geprüft. Wir haben die folgenden Ergebnisse bekommen:

Kit der Heizeinrichtung wurde Öl von 6 kg/h ver¬ brannt und Wasser von 72 ^* 0 1/h erwärmt. Die Abmessungen wurden im gegebenen Fallen mit gleichmäßigem Ölverbrauch und Wasserverbrauch nach den fol¬ genden Voraussetzungen durchgeführt,

1./ Anheiszeit: von Wassertemperatur 20°0 zur Wassertempe¬ ratur 80°C 2,/ Anheizzeit: von der Wassertemperatur 20°C zur maximal erreichbaren Wassertemperatur. 3,/ Die Abmessung der Rauchgaszusammensetzung: a,/ Rußbild / nach Eacharach / b./ Rauchgastemperatur / ^C C / c./ Kohlen onoxydinhalt /CO/ d./ Kohlendioxydinhalt /COg/ 4./ feuertechnischer Wirkungsgrad ir. ^e ,b

I. Beispiel

•Als Ausrangspunkt wurde die Einrichtung von einer ≤ rienausbildung ohne die Anwendung des er indungsgeraäßen Keramikeinsatzes geprüft,

- Die Anheizzeit dauerte von der Wassertemperatur 20°C zur Wassertemperatur 80°C bis 80 sec,

- Ru bild 2 - Rauchgastemperatur 263°C

- CO-Inhait >0,1&

- C0 ₂ - Inhalt 7,0;S

- feuertechnischer Wirkungsgrad ^• 80,0

II. Beispiel Während der Prüfung wurde in den Erennraum der im ersten Beispiel dargestellten Einrichtung von einer Serienform der erfindungsgemäße Keramikeinsatz zusammen¬ gesetzt aus AlgO-,, Si0 ₂ , Ti0 ₂ rohrförmig ausgebildet und mit einem Überzug von Stoffen Ce, Co, .Mo, ?t versehen, in den Sackbrennraum eingebaut. Die Angaben der Abmessungen:

- Die Anheizzeit dauerte von Wassertemperatur 20 C zur Wassertemperatur 80°C bis 70 sec

- R ßbild kein

- Rauchgastemperatur 208 C - CO-Inhalt ^* 0,i;S

- C0 ₂ -Inhalt 8,5:

- feuertechnischer Wirkungsgrad 87'^

!7ach unseren Erfahrungen wurde die Anheiz∑eit infolge der Anwendung des erfindungsgemäßen Kera ik- einsatzes - im Gegensatz zu der Serieneinrichtung - um 10 sec vermindert, die Rußbildung hat aufgehört, die Rauchgastemperatur wurde um 55°C vermindert, der C0- Inhalt hat sich vermindert, der CO.-,-Inhalt um 1, ? er¬ höht und der feuertechnische Wirkungsgrad des Brennens wurde um 7 % erhöht. III, Beispiel

In den Brennraum der im ersten Beispi-el darge¬ stellten Einrichtung von Serienausbildung wurde eine Keramik von Zusammensetzung aus Al ₂ 0 _τ , Zr0 ₂ , Ti0 ₂ mit einem Überzug aus Stoffen Ir, Go, ?d, Os mit einer för- migen Oberfläche, nach der Fig. eingebaut. Die Angaben der Messungen:

- Die Anheizzeit dauerte von Wassertemperatur 20°C zur Wassertemperatur 80°C bis 64 sec - Rußbild kein

- Rauchgastemperatur l6θ°C

- CO-Inhalt _/θ,l%

- C0 ₂ -Inhalt 10,5% - feuertechnischer Wirkungsgrad 91

ITach unseren Erfahrungen wurde die Anheizzeit durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Keramikein- satzes (-einsätze) - im Gegensatz zu der Serieneinrich¬ tung - um 16 sec -vermindert, die Rußbildung hat aufgehört, die Rauchgaete peratur wurde um 103°C vermindert, der CO- Inhalt hat sich vermindert, der C0 ₂ -Inhalt um 3,5% erhöht und der feuertechnische Wirkunsgrad des Brennens wurde um 11% erhöht.

IV. Beispiel

Die Angaben der Abmessungen mit der im ersten Beispiel dargestellten Serieneinrichtung:

- Anheizzeit von Wassertemperatur 20°C zur erreichbaren maximalen Wassertemperatur 95°C 90 sec

- Rußbild ^• 2

- Rauchgastemperatur 290°C

- CO-Inhalt >0,1%

- COg-Inhalt 8% - feuertechnischer Wirkungsgrad 81%

V. Beispiel

In den Brennraum der im ersten Beispiel darge¬ stellten Serieneinrichtung wurde eine Keramik von Stoff¬ zusammensetzung aus Al ₂ 0_j, MgO, Zr0 ₂ , TiO mit einem Ü- berzug aus Ir, Cr, La, Pt, Ru förmig nach der Fig. einge¬ baut. Die Angaben der Abmessungen:

- Die Anheizzeit ist von Wasaertemperatur 20°C zur erreich¬ baren maximalen Wassertemperatur 120°C 85 sec. -Rußbild ^• kein

- Rauchgastemperatur 190°0

- CO-Inhalt < 0,1%

- C0 ₂ -Inhalt 10,5%

- feuertechnischer Wirkungsgrad 90 % ϊϊach. unseren Erfahrungen wurde die Anheizzeit im

Gegensatz zu den ge essten Ergebnissen ohne den Keramik¬ einsatz um 45 sec vermindert, die erreichbare maximale Wassertemperatur um 25°C erhöht, die Rußbildung hat aufge¬ hört, die Rauchgastemperatur wurde um 100% vermindert, der CO-Inhalt hat sich auch vermindert, der CO«-Inhalt wurde um 3,5% und der feuertechnische Wirkungsgrad um 10% erhöht,

VI. Beispiel

Die Experimenten wurden durch einen Kessel mit Ölfeuerung von einer Dampfleistung 4 t/h durchgeführt. Es wurde die Einrichtung bei kleiner Flamme pro Stunden

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80 ITπ , bei großer Flamme pro Stunden 260 Uπr Erdgasmen- ge - im Grundzustand und mit Gebrauch von kombinierten Mittel (bzw. Mitteln) bei gleichem Damp erbrauch - ver¬ brannt.

Im Serienzustand , ohne die Anwendung des erfinduπ~ ge äßen Keramikeinsatzes wurden die folgenden Abmessungen durchgeführt : Bei kleiner Flamme : - Rauchgastemperatur 150 C

- CO-Inhalt 0,1%

- C0 ₂ -Inhalt ^' 5% -feuertechnischer Wirkungsgrad 87% Bei großer Flamme: - Rauchgastemperatur 240 C

- CO-Inhalt >0,1%

- C0 ₂ -Inhalt 10%

- feuertechnischer Wirkungsgrad 89%

Beim Gebrauch des erfindungsgemäßen Keramikein- satzes wurde eine Kera ie von Zusammensetzung aus A1 ₂ 0,, MgC, Ti0 ₂ und mit einem Überzug mit Stoffen aus Ir, Co, Pd nach der Fig, in den Brennraum des im VI, Beispiel dar¬ gestellten Kessels mit Ξrdgasfeuerung eingebaut. Die Angaben der Abmessungen: - - bei kleiner Flamme - Rauchgastemperatur 120°C

- CO-Inhalt < 0,1.

-C0 ₂ -Inhalt 7%

-feuertechnischer Wirkungsgrad 92%

- bei großer Flamme - Rauchgastemperatur 200°C ^' - CO-Inhalt < 0,1%

-C0 '2-Inhalt 12% 3

-feuertechnischer Wirkungsgrad 92% Each unseren Erfahrungen wurden durch die Anwen¬ dung des erfindungsgemäßen Keramikeinaatzea die Ab esaunga ergebnissen zu den Ergebnissen im VI. Beispiel bei kleiner Flamme:

- die Rauchgaste peratur hat sich um 30°C vermindert

- der CO-Xnhalt wurde um 0,1% weniger

- der C0 ₂ -Inhalt wurde um 2% mehr - äer feuertechnische Wirkungsgrad wurde um 5% erhöht bei großer Flamme:

- die Rauchgaate peratur hat aich um 40°C vermindert

- der CO-Inhalt wurde um 0,1% weniger

- der CO -Inhalt wurde um 2% mehr

Die Heizeinrichtung wurde sowohl bei kleiner als auch bei großer Flamme mehr regelbar.

Die oben erwähnten Beispiele dienen nur zum Darstellen der Nützlichkeit vom erfindungsgemäßen Kera¬ mikeinsatz und begrenzen den Schutzkreis der Patennan¬ sprüche nicht.