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Verfahren zur Verbrennung von zerkleinerten festen Brennstoffen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbrennung von zerkleinertem festem Brennstoff, bei welchem dieser gemeinsam mit Druckluft durch den oberen Teil der Vorderwand der Verbrennungskammer eingeblasen wird und zusätzliche Druckluft am Boden der Kammer eintritt. Die Erfindung besteht darin, dass das Brennstoffluftgemisch entlang der Vorderwand nach unten geleitet und durch den Boden und die entsprechend geformte Hinterwand der Verbrennungskammer zu einem Wirbel geformt wird, innerhalb welchem die leichten, schwebenden Teilchen des Brennstoffes verbrennen, während die grösseren zu Boden sinken und ein Brennstoffbett bilden, das infolge der Wirbelbewegung der Flamme bestrebt ist, sich gegen die Hinterwand der Brennstoffkammer zu bewegen,
wo es durch den zusätzlichen Druckluftstrom in dem Masse seines Vorrückens gegen die Hinterwand der Kammer gelockert und aufgewirbelt wird, so dass nach und nach auch die grösseren Bestandteile des Brennstoffes vollständig zur Verbrennung gebracht werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass das vom Boden der Verbrennungskammer durch den zusätzlichen Druckluftstrom aufgewirbelt Verbrennungsmaterial dadurch zerkleinert wird, dass es durch den Luftstrom vorerst gegen den überhängenden Teil der Verbrennungskammer geschleudert, von dort abgelenkt und gegen Teile der gegenüberliegenden Wand geworfen wird, welche oberhalb des Eintrittes der Oberluft liegen.
Auf den Zeichnungen ist Fig. 1 ein vertikaler Längsschnitt einer zur Durchführung der Erfindung geeigneten Dampfkesselanlage ; Fig. 2 eine Oberansicht, bzw. Querschnitt durch die hier in Betracht kommenden Teile der Fig. 1 ; Fig. 3 ist ein Höhenschnitt durch den Feuerraum.
Unter dem Kessel 1 liegt der Feuerraum 2 mit selbsttätiger Brennstoffbeschickungsanlage 3, deren Fülltrichter unten mit den durch die Ofenwand geführten Rohrkörper 5 in Verbindung steht, wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, durch den gleichzeitig mit dem Brennstoff, Pressluft in inniger Vermischung eingeführt wird, so dass dann Luft und Brennstoff an der inneren Ofenwandung entlang nach unten in die Verbrennungszone gelangen. Je nach den in Betracht kommenden Erfordernissen kann eine grössere oder kleinere Anzahl solcher Rohrkörper angeordnet sein.
Die bei 18 in den Windkanal eintretende, bei 17 austretende Druckluft drückt den Brennstoff nach unten auf das Kohlenbett 26, von wo dann die Heizgase in einem Wirbel abgelenkt werden, ehe sie an den zu erhitzenden Flächen abstreichen. Die Druckluft kann in beliebiger Weise in den Zug 15 eingeführt werden, z. B. mittels eines Gebläses 19, 20.
Gegenüber der Ofenwand 36 ist eine Wand 27 vorgesehen, die durch die Feuerbrücke dargestellt sein kann, und die eine kreisbogenförmige Ablenkfläche 28 aufweist zur Ablenkung des Wirbels zurück nach dem Brennstoffeintritt, wobei schwerere Kohlenstückchen naturgemäss nach der äusseren Zone des Wirbels streben und so gegen die Ofenwandung 36, etwas oberhalb der Rohrmündungen zur weiteren Zerkleinerung und Aufschliessung geschleudert werden.
Unten im Feuerungsraum, am Fuss der Wand 27 liegt ein Hilfsluftrohr 29, das mit einer Anzahl, nach oben gerichteten Düsen in Verbindung steht, wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, die zur Unterstützung der Durchlüftung und zur Verstärkung des Wirbels durch Einführung vom Unterwind dienen.
Durch diese Unterwindanlage wird dem Kohlenbett die zur vollständigen Destillation seiner flüchtigen Bestandteile noch fehlende Luft zugeführt, und das Bett in hochglühendem Zustand erhalten, am Zusammenbacken verhindert und die Brennstoffteilchen teilweise wieder mit hochgerissen.
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Die Unterwindleitung 29 wird vorzugsweise von einem, zwecks Vorwärmung in dem Bruckenfuss liegenden Kanal 30 gespeist.
Das zu verwendende Feuerungsmaterial kann aus einer Mischung von Staub und grösseren Stücken bestehen, oder auch nur aus Stücken, die klein genug sind, um durch den Wind über den Boden der Feuerkammer verteilt zu werden. Die Höhenlage der das Brennstoffgemisch in den Ofen einführenden Rohrkörper ist je nach der Art der betreffenden Ofenanlage verschieden ; ein günstiges Verhältnis ist : Höhenlage gleich der Breite des Feuerraumes zwischen der Wand 36 und der Brücke 27.
Die Bodenwinddüsen 29 sind so angeordnet und von solchen Abmessungen, dass die durch sie eingepresste Luft einen Teil der auf dem Boden liegenden Kohleschicht durchbrechen kann.
Kohle und Luft werden dem Feuerraum stets in genau abgemessenen Verhältnismengen zugeführt.
Der eingeführte Oberwind genügt nicht, um den Brennstoff völlig zu verbrennen ; er genügt aber hiezu, wenn er durch den Unterwindunterstütztwird. Die Gesamtmenge von eingeführter Luft steht in bestimmtem Verhältnis zur Brennstoffmenge, und die von oben eingeleitete Luftmenge steht in bestimmtem Verhältnis zu der von unten eingeführten Luftmenge, und die Verteilung dieser beiden Luftmengen steht wiederum in bestimmtem Verhältnis zu der jeweils verwendeten Art von Brennstoff, d. h. für eine einen hohen Prozentsatz Staub enthaltende Kohle muss ein verhältnismässig hoher Prozentsatz Wind von oben her eingeführt werden, und für einen Brennstoff, der einen hohen Prozentsatz grösserer Stückchen enthält, muss entsprechend mehr Unterwind eingeführt werden.
In Anwendung des Verfahrens wird unterhalb der Rohrkörpermündungen in geeigneter Weise, z. B. durch Gasflammen, Hitze erzeugt. Die Förderschnecken und die Gebläseanlage für den Oberwind werden nun angestellt. Die nun über die austretende Kohle nach unten gedrückte Luft reisst die feineren Kohlen teilchen mit sich ; sie entzünden sich sofort an der Flamme und verbrennen freischwebend. Die grösseren Stücke fallen auf den Boden der Feuerkammer. Nach und nach werden dann auch die grösseren Stückchen auf Entzündungstemperatur gebracht. Die Wände der Kammer werden gleichfalls erhitzt und dienen dann ihrerseits zur Erhöhung und Unterhaltung des Verbrennungsprozesses, bis schliesslich das eingeführte Brennmaterial ohne weitere Benutzung der Anheizflammen zur Entflammung und Verbrennung kommt. Die Anheizflammen werden nun gelöscht.
Es wird sich nun nach und nach auf dem Boden des Feuerraumes ein Bett glühender Kohlenteile bilden, u. zw. ist das Wachsen dieses Bettes von dem mit der Kohle eingeführten Wind und dem Feingrad der Kohle abhängig. Wird lediglich Kohlenstaub gefeuert, so wird sich gar kein Bett bilden ; anderseits, ist gar kein Staub vorhanden, so wird sich das Bett sehr schnell auffüllen.
Zur bestmöglichen Durchführung des Verfahrens ist eine je nach dem Kraftentwicklungsbedarf verschiedene Schichtdicke glühender Kohle zu unterhalten ; so ist z. B. zum Betrieb eines 200 PS-Kessels eine Schichtstärke von nicht unter 20 cm nötig.
Hat sich ein genügend hohes Kohlenbett gebildet, so wird die Unterwindzuleitung angestellt. Aus den während dieses Aufbauen des Kohlenbettes angesammelten Stücken sind die flüchtigen Teile herausdestilliert und sie werden unter dem Einfluss der strahlenden Wärme der Wandungen und der Flammzone, in der die suspendierten Teilchen und flüchtigen Bestandteile verbrennen, glühend, welcher Vorgang noch durch das Verbrennen der niederfallenden Teilchen selbst unter dem oxydierenden Einfluss des einfallenden Oberwindes verstärkt wird.
Kommt die Kohle zur Bettung ehe die flüchtigen Bestandteile herausdestilliert sind, so würde sie in eine nur oberflächlich oxydierende Masse zusammenschmelzen, aber da eben die Kohle nur allmählich und fortlaufend in den Feuerraum einfällt und durch den Wind verteilt auf das glühende Kohlenbett abgelegt wird, und da ferner dies Bett selbständig von dem niedergehenden Oberwind getroffen, überstrichen, durchdrungen und seine Oberfläche aufgebrochen wird, so tritt ein Zusammenschmelzen der Brennstoffteile nicht ein und die glühende Kohlenmasse weist eine in hohem Grade lockere Schichtung und losen Zusammenhang auf.
Die von unten in das Brennstoffbett eintretende Druckluft durchdringt den den Windaustritts- öffnungen nächstliegenden Teil des Bettes und fegt ihn durch Hochschleudem der betroffenen Kohlenteilchen frei, wobei dann im Masse der Freilegung andere Teile des Bettes in die so gebildeten Leerräume nachstürzen. Die durch den Unterwind hochgerissenen Brennstoffteile durchfliegen den vom O. berwind durchblasenen Raum, wobei der Oberwind, wie beschrieben, zuerst an der inneren Vorderwandung niedergeht, auf das Kohlenbett stösst und quer darüber hinwegstreicht, um schliesslich durch die Brückenwand über der vom Unterwind durchbrochenen Zone, wieder nach oben abgelenkt zu werden.
Durch die nach innen oben vorgewölbte Formgebung der Brückenwand wird der an ihr aufsteigende, Brennstoff führende Luftstrom nach innen in den Feuerraum abgelenkt, wird gegen die Vorderwand geschleudert und kommt in den Bereich des Oberwindes und wird hiedurch und durch sein Eigengewicht wieder auf das glühende Kohlenbett niedergeworfen. Dieser Vorgang wiederholt sich ununterbrochen.
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