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Rostfeuerung für die Verbrennung von stark wasserhaltigem, minderwertigem Brennstoff
Die Erfindung betrifft eine Rostfeuerung für die Verbrennung von stark wasserhaltigem, minderweiti- gem Brennstoff, der zwischen einem hohlen Lenkkörper zur Zufuhr des heissen Mediums und einem gas- durchlässigen Schichtregler einem mechanischen Rost zugeführt wird.
Der industrielle Aufschwung ist unerlässlich mit einem erhöhten Verbrauch hochwertiger Brennstoffe in bestimmten Industriezweigen verknüpft, so dass andere Industriezweige, insbesondere Kraftwerke sich mit minderwertigem Brennstoff begnügen müssen. Eine solche Umstellung der Brennstoffbasis stösst jedoch in den Betrieben auf Schwierigkeiten, da die Verbrennungsanlagen der überwiegenden Mehrheit der Kesseleinheiten für die Verbrennung vollwertiger Brennstoffe konstruiert sind. Die Verwendung minderwertiger Brennstoffe bewirkt allerdings eine wesentliche Herabsetzung der Leistung und des Effektes der Kessel, was unerwünscht ist.
Die Ursache dafür liegt in dem Umstand, dass bei der Verbrennung eines zweitklassigen Brennstoffes, namentlich am Wanderrost, sowohl die Zubereitung, als auch der eigentliche Verbrennungsprozess eine längere Zeitdauer erfordert als bei der Verbrennung eines vollwertigen Brennstoffes. Auf diese Weise kommt es zu einer Herabsetzung der Leistung der Anlage und zur Verschlechterung des Wirkungsgrades des Kessels und sehr oft auch zu Störungen in der Wärmebelieferung für Fabrikations- und Heizungszwecke.
Dieser Mangel lässt sich bei der Verbrennung von trockenen Grobpulvern und Siebmaterial z. B. nach dem Verfahren der zweischichtigen Verbrennung teilweise beheben. Diese Brennstoffe stehen jedoch, namentlich für Industriekesselanlagen, nur in verhältnismässig kleinen Mengen zur Verfügung. Es erscheint daher unerlässlich, sehr bedeutende Mengen minderwertiger nasser Brennstoffe aus unabgedeckten Kohlenlagerplätzen zu verwerten, wobei der Sichtungsprozess als Grundlage des Zweischichtensystems nur schwer durchführbar ist und wenn überhaupt, dann nur auf Kosten der Wirtschaftlichkeit und Einfachheit des Betriebes. Die meisten übrigen neuen Verfahren zur Verbrennung zweitklassiger Brennstoffe sind betriebstechnisch nicht erprobt.
Dieselben sind sämtlich durch die Anwendung ziemlich komplizierter mechanischer Maschinenelemente gekennzeichnet, so dass dieselben in den Betrieben sich nur sehr schwierig aus eigenen Mitteln bestreiten lassen und ihre Applikation bei kleineren Kesseln zu kostspielig und betriebstechnisch untragbar wäre. So kommt es namentlich beim Verfahren des Einblasens des Gemisches von Heissluft und Verbrennungsprodukten unter den Rost zur fortschreitenden Verformung der Rostkonstruktion u. dgl.
Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die Verbrennung minderwertiger Brennstoffe selbst auf den bestehenden Rostfeuerungen zu ermöglichen und erzielt diesen Zweck dadurch, dass das Zuleitungsrohr des heissen Mediums zum hohlen Lenkkörper mit etwa gleicher Neigung angeschlossen ist wie Jalousienstufen des in bezug auf den Schichtregler verstellbaren Lenkkörpers und zum Abführen der Gase einerseits der hohl ausgebildete Schichtregler im Bereiche der Regelfläche in Kammern unterteilt ist, zwischen denen Schlitze zum Durchzug der Beuergase in den Feuerraum gebildet und anderseits im Raume zwischen dem Lenkkörper und dem Schichtregler Brüdensonden angeordnet sind.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist der Hohlraum des Schichtreglers mit Öffnungen, z. B. Bohrungen, versehen, welche vorzugsweise auf der von der Brennstoffsäule abgekehrten Seite des Schichtreglers ausgebildet sind. Nach einem andern. Merkmal der Erfindung besteht der untere, in Kammern un-
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terteilte Bereich des Schichtreglers aus parallel zueinander, vorzugsweise lotrecht angeordneten Rohren.
Bei Anwendung der Ausführung gemäss der Erfindung lassen sich auf den bestehenden Rostfeuerungen alle nassen, stabartigen Brennstoffe verfeuern, die bisher als unverwertbar betrachtet wurden. Dabei ist die zu diesem Zwecke erforderliche Konstruktion der Feuerung einfach, leicht durchführbar und billig.
Der Nutzeffekt der neuen Feuerung ist, wie die Praxis erwiesen hat, derselbe wie der Nutzeffekt der bisher für die Verbrennung vollwertiger Brennstoffe bestimmten Rostfeuerungen. Die vorgeschlagene Anordnung stellt daher praktisch eine wesentliche Vergrösserung des Anteiles oder Vorrates an für andere Zwecke unerlässlichen vollwertigen Brennstoffen vor.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert in denen Fig. 1 einen Längsschnitt des Einschüttraumes der Feuerung, Fig. 2 den entsprechenden Aufriss bzw. Grundriss, Fig. 3 einen Längsschnitt des Kessels, Fig. 4 einen teilweisen Kreuzriss zu Fig. 3 und die Fig. 5 und 6 ein anderes Ausführungsbeispiel im Aufriss bzw. im Schnitt darstellen.
Wie aus Fig. l ersichtlich, sind in unmittelbarer Nähe eines Rostes 21 der Feuerung zwei Regelorgane 10, 1 vorgesehen, die einerseits zur Steuerung der Menge des zugeführten Brennstoffes und zur Steuerung der Höhe seiner Schichte 8 am Rost 21 und anderseits zur Zuführung des Mittels (Brennprodukte 18, Luft 7 u. a.) angepasst sind, welches das Brennen am Rost und die Kühlung dieser Organe 10 und 1 unterstützt. Das erstere dieser Organe, das Organ 10, ist dabei in Richtung der Feuerung vorgesehen, einer Brennstoffsäule 19 vorgeschaltet, welche auf dem Rost 21 ruht, während das andere Organ, Organ 1, von einem Schieber gebildet wird, der diese Brennstoffsäule 19 luftdurchlässig vom Verbrennungsraum der Feuerung trennt.
Zwecks Verwirklichung einer Konstruktion mit diesen Merkmalen sind ihre zwei Hauptorgane in besonderer Weise ausgebildet bzw. angeordnet.
Das erstere dieser Organe bildet einen hohlen Leitkörper 10 (Fig. l), deren Hohlraum einerseits an eine Zuleitung 14 vonBrennprodukten'18 aus dem Verbrennungsraum oder aus einem andern aktiven Kesselteil bzw. an einem Ventilator 27 angeschlossen ist, der die Brennprodukte 18 aus der Kesse1kammer entnimmt (Fig., anderseits mit Öffnungen oder Schlitzen für den Austritt dieses Mittels in die Säule 19 Fig. 3 des am Rost 21 ruhenden Brennstoffes versehen ist. Die Zuführung der Brennprodukte 18 ist mittels einer Klappe 15 regelbar. Der Leitkörper 10 ist vorteilhafterweise als prismenartiger Körper ausgeführt, der in Querrichtung waagrecht verschiebbar und lotrecht schwenkbar dicht unter dem Anfang des Rostes 21 gelagert ist..
Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel bildet der Leitkörper 10 ein dreiseitiges Prisma, dessen Wände mit einer feuerfesten Ausfutterung 12 versehen sind. Die dritte Wand des Körpers 10 wird von einer Jalusierutsche gebildet, welche ein Durchfallen des Brennstoffes in den Hohlraum des Körpers verhindert und den Austritt der Brennprodukte 18 in den Brennstoff ermöglicht. Zwecks Erzielung einer Querverschiebbarkeit und Schwenkbarkeit des angeführten dreiseitigen Prismas des Leitkörpers 10 wird derselbe auf einer Welle 11 eingehängt. Die Welle 11 ist mit ihren Enden in passenden waagrechten Führungen der Seitenwände des Einschüttraumes der Feuerung gelagert und mit an sich bekannten Mitteln für die Verschiebung und Kippung des Prismakörpers des Leitkörpers 10 versehen.
Um das Abfliegen brennender Brennstoffteilchen aus dem Schlitz zwischen dem Rost 21 und dem Leitkörper 10 zu verhindern, sitzt die Jalousienrutsche 9 luftdicht auf dem Rost 21 auf. Im Falle einer grösseren Rostbreite können allenfalls mehrere solche Leitkörper 10 nebeneinander vorgesehen werden. Diese sind in der Querrichtung in mehrere voneinander getrennte selbständige schwenkbare Abschnitte mit eigener Zuführung der Brennprodukte u. dgl. eingeteilt. Dadurch wird eine gleichmässige Verteilung des Gasmittels entlang der Gesamtbreite der auf dem Rost ruhenden Brennstoffsäule 18 erzielt, sowie eine bessere Möglichkeit der Regelung und Beeinflussung des Ve ! ! brennungsvorganges auf dem Rost. Zwecks Ermöglichung der Steuerung der Dicke der Brennstoffsäule 19 durch Schub bzw.
Schwenkung des Leitkörpers 10, wird die Zuführung 14 der Brennprodukte 18 an denselben so angeschlossen, seine Bewegungen nicht zu behindern, z. B. mittels eines teleskopischen elastischen Schlauches u. dgl.
Der Wirkungsgrad der Feuerung, deren Wirkungsweise später summarisch beschrieben wird, lässt sich im Bedarfsfalle durch eine besondere Ausführung der Anordnung der Zuführung der Brennprodukte in den Leitkörper 10 verbessern. Bei der Überführung der Brennprodukte 18 aus der hinteren Kammer, Fig. 3, in den vorderen Übertrittsraum des Kessels und sodann zu einem den Leitkörper 10 mit Brennprodukten 18 speisenden Ventilator 27 kommt es zu einer direkten Abkühlung der Brennprodukte in den Rohren durch den Wasser-oder Dampfraum des Kessels.
Die kleinere Abkühlung der angesaugten Brennprodukte lässt sich auf einfache Weise und ohne die Notwendigkeit der Verwendung kostspieliger Geräte dadurch erzielen, dass der Hohlraum des Prismakörpers des Leitkörpers 10 an die Zuführung 14 der Brennprodukte 18 durch einRohrbündel24 (Fig. 3, 4) angeschlossen wird, welches mit Spiel in die Heizrolle des Kessels eingeschoben
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ist und in einen gemeinsamen Sammler 15 ausmündet. Das Saugrohrbündel 24 bzw. seine Einzelrohre von geeigneter Länge sind in den Kesselheizrohren zentrisch mit Hilfe einer Führung 29 gelagert, so dass es möglich ist, ohne eine besondere Isolierung genügend heisse Brennprodukte zu überführen, welche aus dem Verbrennungsraum des Kessels direkt in die Übergangskammer bei der Schüttgosse abgehen.
Die Anordnung kann dabei vorteilhafterweise so getroffen werden, dass das Rohrbündel 24 relativ zum Heizrohrbündel des Kessels exzentrisch angeordnet ist (Fig. 4).
Der Sammler 25 der Saugrohre des Bündels 24 ist im thermisch aktiven Raum der Feuerung gelagert, im vorliegenden Fall im vorderen Übergangsraum des Kessels (Fig. 3) und ist mit einer Öffnung 13 versehen, welche sein Inneres mit dem erwähnten Raum verbindet ; diese Öffnung ist mittels eines Regelschiebers oder einer Klappe 26 zwecks Temperaturregelung absperrbar. Der Schieber 26 lässt sich von aussen betätigen und ermöglicht eine Zusaugung kühlerer Brennprodukte aus dem vorderen Übertrittsraum, oder aus dem Fuchs zu den Brennprodukten 18, durch das übersaugte Rohrbündel 24 in den Sammler 25.
Dadurch wird eine hinreichende Steuerbarkett der Vermischung des verwendeten Gasmittels für das Ansaugen in den Ventilator 27 ermöglicht, demnach eine augenblickliche Regelung der Temperatur der Brennprodukte 18 ohne Notwendigkeit der Zusaugung von Luft zwecks Herabsetzung ihrer Temperatur auf die passende Höhe und daher auch ohne Erhöhung des Sauerstoffgehaltes in den Brennprodukten. Im Bedarfs falle lässt sich zusätzlich auch eine Luftzusaugregelung verwenden. Eine Regelung der Temperatur der Brennprodukte mittels Luft wird nicht verwendet, da dieselbe nicht betriebsverlässlich ist, indem dieselbe die Möglichkeit einer unerwünschten vorzeitigen und intensiven Kohlenzündung in der Brennstoffsäule 19 über dem Rost 21 unterstützt.
Wie bereits erwähnt, folgt auf das erste Regulierorgan der Feuerung, d. i. auf den Leitkörper 10, welche vorstehend beschrieben wurde, ein zweites Regulierorgan, welches vom Schieber 1 gebildet wird, der die am Rost 21 aufruhende Brennstoffsäule 19 gasdurchlässig vom Verbrennungsraum der Feuerung trennt (Fig. 1).
Dieser Regelschieber 1 ist ebenso wie der Leitkörper 10 als Hohlkörper ausgebildet, jedoch zum Unterschiedvondemselben lotrecht verschiebbar in der Feuerung gelagert, u. zw. in jenem Raum, wo bisher in üblicher Weise der hermetisch abschliessende Schieber vorgesehen war. Der neue Schieber 1 ist in an sich bekannter Weise mit einem Hohlraum versehen, der an die Zuleitung des Zünd- bzw. Kühlmittels 7 angeschlossen ist und in den Raum der Feuerung durch die Öffnungen 3, welche auf der Stirnfläche des Schiebers verteilt sind, ausmündet. Beide Stirnflächen des Schiebess 1 sind miteinander durch ein System von Kanälen oder Schlitzen 4 verbunden, die gegen den Schieberhohlraum abgeschlossen sind.
Dank dieser Ausführung ermöglicht der Schieber den Durchgang der Gase und das Abfliegen der Brandkohleteil-
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wobei jedoch anderseits der Körper des Schiebers 1 der Brennstoffsäule am Rost eine hinreichende Stütze und Stabilität bietet, durch welche der Querstrom der Brennprodukte aus dem Leitkörper 10 hindurchgeht.
Der Körper des Schiebers 1 ist als gegossener oder geschweisster prismenartiger Körper ausgebildet, welcher vermittels des vorstehend angeführten Systems von Kanälen 4 in Schlitz-, Gitter- oder anderer Anordnung unterteilt ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass sich das System der Kanäle 4 entlang des ganzen Unterteiles des Schiebers erstreckt, wobei die Kanäle oder Schlitze entweder z. B. waagrecht oder lotrecht angeordnet oder in so verlaufenden Gruppen gereiht sein können. Als besonders vorteilhaft hat sich die in Fig. 4, 5 und 6 der beiliegenden Zeichnung veranschaulichte Ausführung erwiesen.
Im vorliegenden Falle bildet die obere Partie des Schiebers 1 einen taschenartigen Hohlraum, an den der als Gitter ausgebildete untere Teil angeschlossen ist, welcher aus lotrecht. in einem bestimmten Abstand voneinander angeordneten Rohren 2 (Fig. 2) besteht. Dadurch bilden sich zwischen den einzelnen Rohren 2 die bereits erwähnten Kanäle 4 oder Schlitze für den Durchgang der Gase bzw. für das Abfliegen der Staubteilchen des Brennstoffes in den eigentlichen Verbrennungsraum der Feuerung aus. Die Rohre 2 sind an den oberen Teil des Schiebers 1 derart angeschlossen, dass dieselben eine Fortsetzung seines Hohlraumes bilden.
Die Zuführung des Zünd- bzw. Kühlmittels 7 in den Hohlraum des Schiebers 1 erfolgt durch eine Rohrleitung 6, welche teleskopisch ausgebildet ist (Fig. 1,4, 5 und 6), um die Höheneinstellung des Schiebers mittels eines passend ausgebildeten Hebewerkes 5 zu ermöglichen. Zwecks Erzielung einer gleichmässigen Verteilung des zugeführtenGasmittels entlang derGesamtbreite desschieber- hohlraumes kann im Bedarfsfalle eine solche Anordnung getroffen werden, dass sowohl die Rohrleitung 6, als auch der Schieber 1 in einige voneinander getrennte Breitenabschnitte aufgeteilt sind, die sodann selbständig und unabhängig voneinander arbeiten.
Das Gasmittel 7 kühlt die Wände des Schiebers 1, demnach im veranschaulichten Falle die Wände
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der Rohre 2 und erhitzt sich im Schieber, worauf es aus einem Hohlraum durch die Öffnungen 3 in die Kesselkammer austritt, wo es die Verbrennung einerseits der sich im unteren Teil der Brennstoffsäule 19 bildenden Generatorgase (Fig. 1), anderseits der Staubteilchen der Kohle unterstützt, welche durch die Schlitze 4 des Rohrgitters in den Vorderteil des Verbrennungsraumes der Feuerung hindurchgehen. Das zum Hohlraum des Schiebers geleitete Gasmittel kann'verschiedenster Herkunft sein. Meist genügt die selbsttätige Luftsaugung durch den Schieber infolge der Kesseldepression, hauptsächlich jedoch infolge der Reaktion der aus der gesamten lotrechten Schieberfläche 1 austretenden Flammen.
Die in den Hohlraum des Schiebers 1 angesaugte Menge des Gasmittels 7 steht daher in direktem Verhältnis zur Intensität der Entgasung des Brennstoffes im Unterteil der Brennstoffsäule 19 und daher auch der Menge der freigewordenen, durch die Schlitze 4 des Schiebers 1 in den Vorderteil des Verbrennungsraumes der Feuerung eintretenden Gase. Diese Bauart bewirkt, wie ersichtlich, eine intensive Verbrennung der durch die Schlitze 4 des Schiebers 1 hindurchgehenden Gasprodukte, unmittelbar über dem Anfang der thermisch verarbeiteten auf den Rost gelangenden Brennstoffschicht und damit eine wirksame regelbare obere Vorzündung gleich am Rostanfang.
Im Bedarfsfalle lässt sich auch eine solche Bauart wählen, wo der Hohlraum des Schiebers 1 an die Luftzuleitung angeschlossen ist, z. B. an den'Luft unter den Rost 21 der Feuerung einblasenden Venti- lator.
Die Ausführung der Austrittsöffnungen 3 des Schiebers 1 kann gleichfalls verschieden sein. Während bei der vorliegenden Ausführung diese Öffnungen an der vom Brennstoff abgekehrten Seite (Fig. l, 2) angeordnet sind, kann auch eine solche Anordnung getroffen werden, wo die Öffnungen 3 dem Brennstoff zugekehrt sind (auf der Zeichnung nicht veranschaulicht). In diesem Falle ist der Hohlraum des Schiebers 1 vorteilhafterweise an die Rohrleitung angeschlossen, durch welche die Generatorgase abgezogen werden, welche in der Säule 19 des Brennstoffvorrates entstehen und sodann in die Zusatzbrenner der Feuerung eingetrieben werden. Schliesslich können die Austrittsöffnungen des Schiebers an beiden Seiten vorgesehen werden.
Die Rostfeuerung gemäss der vorliegenden Erfindung lässt sich noch durch Zusatzorgane ergänzen, welche die restlose Ausnützung sämtlicher während des Verbrennungsprozesses in der Feuerung entstehender Produkte ermöglichen.
Zu diesem Zwecke sind dem Schieber 1 Absaugorgane 31 vorgeschaltet, die in passender Höhe in den Brennstoff im Einschüttgossenschacht eingelassen und an eine Sammelrohrleitung 23 angeschlossen sind, durch welche aus dem Einschüttgossenraum für den Brennstoff die Brüden eventuell auch Gase 22 zur weiteren Verwertung abgesaugt werden. Die Brüdensammelleitung ist vorteilhafterweise an den Fuchs und an den das heisse Mittel aus dem Raum der Feuerungsschüttgosse absaugenden Ventilator angeschlossen und wahlweise z. B. mittels Ventile, mit einer dieser Rohrleitungen verbunden. Im Bedarfsfalle können somit die Brüden 22 vom Ventilator angesaugt und unter dem Rost 21 bzw. auch in den Schieber 1 geblasen werden.
Die Absaugrohrleitung 20 für das heisse Mittel wird von einem unter dem Rost 21 vorgesehenen Rohr gebildet, welches mit passenden Öffnungen versehen ist (Fig. l). Die Rohrleitung saugt einerseits die infolge Undichtheit des Rostkastens unter den Rost gelangende Luft und anderseits die durch den Abbrand der abfliegenden und durchfallenden Teilchen entstandenen Gasprodukte an. Die Absaugung dieses heissen Mittels bietet zweierlei Vorteile. In erster Linie lässt sich dieselbe zur Ergänzung des Verbrennungsprozesses ausnützen, indem z. B. die erwähnten Gase zusammen mit den Brüden vom Luftventilator abgesaugt werden, der die Feuerung mit Luft versorgt und ausserdem wird dadurch eine entsprechende Kühlung des Rostkastens und Rostes erzielt.
Im Raum beim Schlackenabstich kann die Absaugleitung 20 zu einer Platte erweitert werden, auf die die glühende Schlacke auffällt, dort abkühlt und mit ihrer Wärme das aus dem Raum des Rostkastens abgesaugte Mittel weiter erhitzt.
Das vorstehend beschriebene Verbrennungssystem arbeitet einerseits mit Vortrocknung des Brennstoffes in der Säule zwischen dem Stollen und Schieber, wo sich zugleich ein Gasgenerator ausbildet, anderseits mit dreifachem Brandbrennpunkt hinter dem Schieber. Der erste Brandbrennpunkt bildet sich in der Brennstoffschicht am Rost hinter dem Schieber, der zweite durch das Brennen der Destilliergase im Raum über dem ersten Brandbrennpunkt aus. Der dritte Brandbrennpunkt bildet sich,, betrachtet in Richtung des Feuerungszuges, hinter dem zweiten Brennpunkt aus und entsteht durch den Ausbrand des überwiegenden Teiles des Staubbrennstoffanteiles, welcher durch das Rohrgitter des Schiebers durchgeblasen wird und den zweiten Brandherd durchfliegt.
DerVerbrennungsprozess wird somit in diesem Falle in gewissem Masse in drei unterschiedliche Phasen differenziert :
1.) Verbrennung des entgasten Brennstoffes, somit eines reaktiven Koksrückstandes aus der Brennstoff-
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säule in der Schüttgosse am Rost.
2.) Verbrennung des flüchtigen Anteiles an brennbarem Stoff, welcher durch die Wirkung der Brennprodukte ausgetrieben wurde.
3.) Verbrennung der groben Teilchen des Staubanteiles in Schwebe.
Der durch die Bauart der Feuerung gemäss der Erfindung verwirklichte Brennvorgang ist sehr wirksam und wirtschaftlich und kann, wie Prüfungen erwiesen haben, der Verbrennung vollwertiger Brennstoffe in Rostfeuerungen gleichgesetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Rostfeuerung für die Verbrennung von stark wasserhaltigem, minderwertigem Brennstoff, der zwischen einem hohlen Lenkkörper zur Zufuhr des heissen Mediums und einem gasdurchlässigen SchicJ1trezler einem mechanischen Rost zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuleitungsrohr (14) des heissen Mediums (18) zum hohlen Lenkkörper (10) mit etwa gleicher Neigung angeschlossen ist wie Jalousienstu-
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