AT200164B - Strahlungsröhrenwärmeaustauscher, insbesondere Strahlungsdampferzeuger, mit einer Feuerung für feinverteilte Brennstoffe, wie Kohlenstaub od. dgl. - Google Patents

Description

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    Strahlungsröhrenwärmeaustauscher, insbesondere Strahlungsdampferzeuger,    mit einer Feuerung für feinverteilte Brennstoffe, wie Kohlenstaub   od. dgl.   



   Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungsröhrenwärmeaustauscher, insbesondere auf einen
Strahlungsdampferzeuger, mit einer Feuerung für feinverteilte Brennstoffe, wie Kohlenstaub od. dgl., deren mit Kühlrohren ausgekleidete Brennkammer den Brennstoff und die Verbrennungsluft aus tangential zu einem oder mehreren um eine lotrechte Achse gedachten Brennkreisen gerichteten Düsen zugeführt erhält, die Brennstoffrückstände im Schmelzfluss durch eine im Boden der Brennkammer angeordnete Öffnung abfliessen, und die Feuergase durch einen aus Kühlrohren gebildeten, zentral in die Brennkammer hineinragenden Feuergasauslasskanal in eine nachgeschaltete, mit Kühlrohren ausgekleidete Strahlungskammer austreten lässt. 



   Im Patent Nr. 192422 wurde vorgeschlagen, den grössten Querschnitt des Feuergasauslasskanales so gross zu wählen, dass er gleich oder grösser als das 0, 3 fache des grössten Querschnittes der Brennkammer ist, um die bereits ausgeschiedene Schlacke in der Brennkammer festzuhalten bzw. die Strahlungskammer von der Schlacke zu entlasten. 



   Die Erfindung betrifft die weitere Ausgestaltung dieses Vorschlages. Ferner verfolgt die Erfindung zu gleichem Zweck das Prinzip, bei Tangentialfeuerungen dem eintretenden Brennstoff - zur Entzündung, wesentlichen Verbrennung und Erhitzung seiner   Aschenbestandteile - einen   grossen Querschnitt zu bieten und anschliessend die Flamme bei relativ kleinem Querschnitt scharf umzulenken. Dementsprechend erhält der Feuergasauslasskanal der Brennkammer langgestreckt elliptischen oder diesem angenähert unrunden Querschnitt, wobei das Verhältnis von Breite zu Tiefe der Strahlungskammer gleich oder annähernd gleich dem Verhältnis von grosser Achse zu kleiner Achse des Feuergasauslasskanales ist bzw. die Breite und Tiefe der Strahlungskammer ganz oder nahezu ganz den Achsenlängen des Feuergasauslasskanales entsprechen. 



     Diese Ausführung   hat den Vorteil, dass in dem Bereich der Brennkammer, in dem die von den Feuergasen mitgeführten Ascheteilchen noch nicht über dem Aschenerweichungspunkt liegende Temperatur besitzen, keinerlei stark geneigte Schrägflächen vorhanden sind, auf denen sich Asche- bzw. Schlackenteilchen ablagern könnten.   Die Kühlrohre der Strahlungskammer   bleiben demgemäss auch im Dauerbetrieb sauber und damit voll wirksam, so dass ein Ansteigen der Abgastemperatur und damit ein Absinken des Wirkungsgrades verhindert wird. Ausserdem wird die Konstruktion der Strahlungskammer wesentlich vereinfacht, und es sind zur Herstellung des Kühlrohrsystems weniger Biegearbeiten erforderlich, wodurch die Gestehungskosten der Anlage verringert werden. 



   Weiterhin erhält erfindungsgemäss auch die Brennkammer langgestreckt elliptischen oder diesem angenähert unrunden Querschnitt, wobei das Verhältnis von grosser Achse zu kleiner Achse der Brennkammer gleich oder annähernd gleich dem Verhältnis von grosser Achse zu kleiner Achse des Feuergasauslasskanales ist. Dabei erfolgt die Zuführung des Brennstoffes in den Raum zwischen Brennkammermantel und Feuergasauslasskanal etwa parallel zu den grossen Achsen von Brennkammer und Feuergasauslasskanal. Hiedurch wird erreicht, dass der Brennstoff und die Verbrennungsluft nach ihrem Eintritt in 

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 die Brennkammer zunächst geradlinig strömen, so dass eine Entmischung von Brennstoff und Luft infolge
Fliehkraftwirkung vor der Zündung des Gemisches unterbleibt.

   Es ergibt sich somit eine schnellere Ver- brennung des Brennstoffes, wodurch gleichzeitig das Einschmelzen der Brennstoffasche und das Teillast- verhalten der Feuerung verbessert werden, da die Verbrennung des Brennstoffes bei höheren Temperaturen stattfindet. 



   In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das Verhältnis von grosser Achse zu kleiner Achse in der
Brennkammer kleiner gewählt als im Feuergasauslasskanal. Hiedurch ergeben sich von den Endpunkten der grossen Achsen ausgehend Querschnitterweiterungen des Raumes zwischen Brennkammermantel und   Feuergasauslasskanal.   In Strömungsrichtung der Flamme wechseln somit Querschnittsverengungen und
Querschnittserweiterungen einander ab. Die Folge davon sind ständige Veränderungen der Strömungs- geschwindigkeit der Feuergase, die zu einer Koagulation der im Feuergasstrom schwebenden flüssigen   Schlackenteilchen führen. Dadurch wird der Abscheidewirkungsgrad   der Brennkammer erheblich gesteigert. 



   Die gleiche Wirkung tritt ein, wenn die Brennkammer in bekannter Weise runden Querschnitt besitzt. 



   Die   Geschwindigkeitsveränderungen   des Feuergasstromes werden erfindungsgemäss noch dadurch erhöht, dass zusätzliche Verbrennungsluft in Drallrichtung der Flamme zwischen den in Drallrichtung hintereinander liegenden Brennstaub-Zuführungsstellen in die Brennkammer eingeblasen wird, da hiedurch die Gesamtgasmenge unmittelbar vor den Querschnittsverengungen sprunghaft erhöht wird. 



   Nach der Erfindung wird der Querschnitt der Strahlungskammer bis zur Kesseldecke unverändert beibehalten, wodurch die geradlinige Führung der Kühlrohre nicht mehr unterbrochen wird. 



   Wenn im oberen Teil der Strahlungskammer eine Schottenheizfläche, beispielsweise ein Dampf- überhitzer, angewendet werden soll, erhalten erfindungsgemäss die äusseren Schottwände eine geringere Breite als die übrigen Schottwände, wodurch trotz der nach den Seiten hin abnehmenden Tiefe der Strahlungskammer eine grosse Heizfläche untergebracht werden kann, ohne dass diese zu weit in die Strahlungskammer herabgezogen werden muss.

   Ausserdem hat diese Anordnung den weiteren Vorteil, dass den Feuergasen in den Randschichten des Feuergasstromes, in denen sie bereits eine grössere Wärmemenge an die Kühlrohre der Strahlungskammer abgegeben haben, von den Schottwänden weniger Wärme entzogen wird als im Kern des Feuergasstromes, so dass die Feuergase über den Querschnitt des Feuergaszuges verteilt mit annähernd gleichmässiger Temperatur in die nachgeschalteten Berührungsheizflächen eintreten. 



     Selbstverständlich kann die Strahlungskammer   auch unmittelbar vor den im oberen Teil angeordneten Schottenheizflächen in rechteckigen Querschnitt übergeführt werden, wobei dann erfindungsgemäss die Seitenlängen des rechteckigen Teiles der Strahlungskammer etwa den Achsenlängen des unrunden Teiles entsprechen, um grössere Schrägflächen, die als Auflager für staubförmige Asche dienen könnten, zu vermeiden. 



   Zur Bildung des Kühlrohrsystems wird nach der Erfindung je ein Kühlrohr des Feuergasauslasskanales mit je einem Kühlrohr des Brennkammermantels oberhalb der Brennkammer zusammengegabelt, so dass Schwierigkeiten mit der Unterbringung der Kühlrohre nicht entstehen. Insbesondere bei kleinen Feuerungen wird es nicht immer gelingen, die Rohranzahl im Feuergasauslasskanal genau so gross zu wählen wie im Brennkammermantel. In diesen Fällen werden erfindungsgemäss die restlichen Kühlrohre des Brennkammermantels oberhalb der Brennkammer in Sammlern zusammengefasst. Diese Sammler sind durch unbeheizte Rücklaufrohre mit den unteren Kesselsammlern und durch weitere Rohre unmittelbar mit der Kesseltrommel oder in der Strahlungskammer angeordneten Schottwänden verbunden. 



   Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnung und deren Beschreibung hervor. Es zeigen die Fig. l einen senkrechten Teilschnitt durch einen Strahlungsdampferzeuger, die Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie   A - A   in Fig. l. 



   Der Dampferzeuger besitzt eine Schmelzkammer 1 und eine Strahlungskammer 2. Die Strahlungkammer greift mit ihrem unteren Ende zentrisch in die Schmelzkammer ein und bildet dabei den Feuergasauslasskanal 3. Schmelzkammer, Feuergasauslasskanal und Strahlungskammer haben unrunden Querschnitt. Die Schmelzkammer ist allseitig mit Verdampferrohren 4 ausgekleidet, die in den unteren Kesselsammlern 5 entspringen. Der Feuergasauslasskanal 3 wird durch die Verdampferrohre 6 gebildet, die in den unteren Kesselsammlern 7 entspringen. Unmittelbar oberhalb der Schmelzkammer ist je ein Kühlrohr 4 mit je einem Kühlrohr 6 zusammengegabelt. Anschliessend kleiden die zusammengegabelten Rohre 8 die Strahlungskammer aus. Die restlichen Kühlrohre 4 des Schmelzkammermantels münden in 
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 durch Rohre 11 mit den Sammlern 12 verbunden.

   Von den Sammlern 12 ausgehend, bilden die in ihrer Anzahl vervielfachten Rohre 11 in der Mitte der Strahlungskammer eine lotrechte Schottwand 13. Die Sammler 5 und 7 erhalten das Wasser durch Fallrohre 14 aus der Kesseltrommel 15 zugeführt. Die 

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   4. Strahlungsröhrenwärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Brennkammer langgestreckt elliptischen oder diesem angenähert unrunden Querschnitt besitzt.

   5. Strahlungsröhrenwärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von grosser Achse zu kleiner Achse der Brennkammer gleich oder annähernd gleich dem Verhältnis von grosser Achse zu kleiner Achse des Feuergasauslasskanales ist.

   6. Strahlungsröhrenwärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von grosser Achse zu kleiner Achse in der Brennkammer kleiner ist als im Feuergasauslasskanal.

   7. Strahlungsröhrenwärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer- in bekannter Weise runden Querschnitt besitzt.

   8. Strahlungsröhrenwärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Brennstaub und Verbrennung : luft etwa parallel zur grossen Achse des Feuergasauslasskanales in den Raum zwischen Brennkammermantel und Feuergasauslasskanal im gleichen Drehsinn eingeblasen werden.

   9. Strahlungsröhrenwärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Verbrennungsluft in Drallrichtung der Flamme zwischen den in Drallrichtung hintereinander liegenden Brennstaub-Zuführungsstellen in die Brennkammer eingeblasen wird.

   10. Strahlungsröhrenwärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungskammer bis zur Kesseldecke gleichbleibenden Querschnitt besitzt.

   11. Strahlungsröhrenwärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungskammer unmittelbar vor in ihrem Oberteil angeordneten Schottheizflächen in rechteckigen Querschnitt übergeführt wird.

   12. Strahlungsröhrenwärmeaustauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenlängen des rechteckigen Teiles der Strahlungskammer ganz oder nahezu den Achsenlängen des unteren Teiles der Strahlungskammer entsprechen.

   13. Strahlungsröhrenwärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren im oberen Teil der Strahlungskammer angeordneten Schottwände eine geringere Breite besitzen als die übrigen Schottwände.

   14. Strahlungsröhrenwärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Kühlrohr des Feuergasauslasskanales mit je einem Kühlrohr des Brennkammermantels oberhalb der Brennkammer zusammengagabelt ist.

   15. Strahlungsröhrenwärmeaustauscher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei unterschiedlicher Rohranzahl im Feuergasauslasskanal und Brennkammermantel die restlichen Kühlrohre des Brennkammermantels oberhalb der Brennkammer in Sammlern zusammengefasst sind.

   16. Strahlungsröhrenwärmeaustauscher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die oberhalb der Brennkammer angeordneten Sammler durch unbeheizte Rücklaufrohre mit den unteren Kesselsammlern und durch weitere Rohre unmittelbar mit der Kesseltrommel bzw. mit in der Strahlungskammer angeordneten Schottwänden verbunden sind.