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Anlage zur Verbrennung von Brennstoffen aller Art
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Verbrennung von Brennstoffen aller Art, welche eine vollkommene Verbrennung auch von minderwertigen Brennstoffen sowie auch eine Änderung der kalorischen
Verbrennungsleistung in weiten Grenzen ermöglicht,
Bei den meisten bekannten Verbrennungsanlagen verläuft der Verbrennungsvorgang oder dessen grösster
Teil in einem einzigenRaum. In diesen Raum wird der gesamte Brennstoff zugeführt. welcher in dieser Verbrennungseinrichtung verbrannt werden soll. Dies gilt auch bei Anlagen, bei welchen ein Teil des festen Brennstoffes vorher vergast wird.
Den Vorteil dieser üblichen Anlagen bildet deren Einfachheit. Sie können jedoch nur dort verwendet werden, wo ein qualitativ guter Brennstoff zur Verbrennung gelangt, bei welchem erreicht werden kann, dass er in einem einzigen Raum zeitgerecht auf die Zündtemperatur erwärmt wird, sich entzündet und verbrennt. Wenn ein minderwertiger Brennstoff verbrannt wird, d. i. ein solcher, welcher einen grö- sseren Gehalt an Wasser und Asche hat, oder ein solcher, dessen Sortierung nicht geeignet ist (z. B.
Pulverbrennstoff bei Rostverbrennung), so muss man sich bei der Verbrennung in einem einzigen Raum insbesondere bei kleineren Anlagen mit einer kleineren Verbrennungsintensität begnügen, welche durch die Anzahl der in der Rauminhaltseinheit je Zeiteinheit freigegebenen Wärmeeinheiten ausgedrückt ist ; wenn der Brennstoff sehr schlecht ist, so kann er in einer solchen Verbrennungsanlage überhaupt nicht ver- brannt werden.
Etwas günstigere Verhältnisse liegen bei grossen Verbrennungseinrichtungen vor, z. B. bei Kesseln für Elektrizitätswerke, denn hier kann die intensive Rückwirkung des brennenden Feuerrauminhaltes auf den frisch zugeführten Brennstoff ausgenützt werden, wodurch wenigstens teilweise eine zeitgerechte Entzündung und Verbrennung des Brennstoffes gewährleistet wird. Aber 1'. uch hier muss man sieb bei der Verbrennung von qualitativ weniger gutem Brennstoff mit einer geringeren spezifischen thermischen Belastung begnügen und damit auch mit einer kleineren kalorischen Gesamtleistung der Verbrennungsanlage, als in dem Falle, dass ein qualitativ besserer Brennstoff zur Verbrennung gelangt.
Um diesen Nachteilen zu begegnen, hat man schon vorgeschlagen, Anlagen zu verwenden, die mehrere nacheinandergeschaltete Verbrennungsräume (Stufen) aufweisen, von denen jede folgende Stufe mit allen Verbrennungsprodukten der vorhergehenden Stufe gespeist wird und ausserdem mit eigener Brennstoff-und Luftzuführung versehen ist. Die Erfindung selbst besteht nun vor allem darin, dass bei solchen Anlagen alle Verbrennungsprodukte aus den vorherigen Stufen durch nachfolgende Stufen grundsätzlich in gleicher Richtung und in gleichem Sinne fliessen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dabei das der Anlage zugrundeliegende System kaskadenartig mit verschieden grossen Stufen ausgebildet, wobei die erste (kleinste) Stufe als Initiator des Systems dient und wobei die Regelung der kalorischen Leistung des Kaskadensystems durch Ausschaltung einer oder mehrerer der grössten letzten Stufen aus dem Verbrennungsprozess erfolgt.
Es sind zwar schon Anlagen bekannt, bei denen zur Erzielung der Verbesserung der Verbrennungsbedingungen bzw. zur Vergrösserung der kalorischen Leistung die Verbrennung in zwei unabhängigen Verbrennungsräumen erfolgt, welche durch Züge miteinander verbunden sind und gegeneinanderwirkend einen Verbrennungsprozess koordinieren. Bei diesen bekannten Anlagen fliessen aber nicht alle Verbrennungsprodukte aus der vorhergehenden Stufe in die nachfolgende Stufe in gleicher Richtung und im gleichen Sinne. Aus diesem Grunde können diese bekannten Anlagen kaum das Problem der Verbrennung
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rung bzw. Regelung der kalorischen Leistung der ganzen Anlage durch ein sukzessives Ausschliessen der einzelnen Verbrennungsstufen (von der letzten, d. i. grössten Stufe angefangen) kann durch die bekannten Anlagen nicht gewährleistet werden.
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anlage zur Kaskadenverbrennung dargestellt.
Das System setzt sich in diesem Falle aus drei Verbrennungseinrichtungen 1,2, 3 zusammen, welche hintereinander (in Serie) angeordnet sind. Jede dieser Einrichtungen hat ihre eigene Verbrennungsluft-
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brennungsprodukte sind mit 6, 6', 6" bezeichnet.
Die erste Verbrennungseinrichtung 1 in der Serie muss entweder geeignet sein, qualitativ weniger guten Brennstoff zu verbrennen, oder es muss in ihr ein etwas besserer Brennstoff verbrannt werden als im restlichen Teil der Verbrennungseinrichtung. Diese erste Verbrennungseinrichtung wird ihrer Funktion halber weiterhin als Initiator bezeichnet. Die entstehenden glühenden Verbrennungsprodukte werden aus dem Initiator 1 in die zweite Verbrennungseinrichtung 2 geführt, welcher der weitere Brennstoff 5 und ein Oxydationsmittel 4* selbständig zugeführt werden.
Dieser zweite Brennstoff hat bereits wesentlich günstigere Bedingungen zur Entzündung als der dem Initiator zugeführte Brennstoff, da die aus dem Initiator 1 zugeführten Verbrennungsp. : odukte eine genügend hohe Temperatur gewährleisten, damit der zweiten Verbrennungseinrichtung 2 auch ein sehr untergeordneter Brennstoff zugeführt und dieser zeitgerecht entzündet werden kann.
Der angeführte Grundgedanke der Erfindung erlaubt es fortzuschreiten und in der dritten Stufe 3 gleichfalls einen minderwertigen Brennstoff zu verbrennen, jedoch bereits in grosser Menge usw. Im Kaskadenverbrennungssystem ist es möglich, alle Brennstoffarten zu verbrennen und dies im beliebigen Verhältnis und Reihenfolge.
Die beschriebene Kaskadenverbrennung ermöglicht es auch, die thermische Gesamtleistung des Verbrennungssystems in sehr weiten Grenzen zu ändern. Bei der Verminderung der kalorischen Leistung des Verbrennungssystems wird, beginnend vom Ende des ganzen Systems, fortlaufend die Zuführung von Brennstoff und Oxydationsmittel in die einzelnen Verbrennungseinrichtungen eingestellt. Die kleinste dauernde kalorische Leistung eines solchen Kaskaden-Verbrennungssystems ist sodann durch die Leistung des Initiators 1, gegebenenfalls durch eine etwas kleinere Leistung, gegeben, wenn die Qualität des verbrannten Brennstoffes es erlaubt, den Initiator 1 mit einer kleineren Belastung zu betreiben als die Nennleistung.
Bei dem Ausschmelz-Verbrennungsvorgang wird die geschmolzene Schlacke aus dem Initiator 1 mittels Überleitungskanäle durch alle nachfolgenden Verbrennungseinrichtungen geführt ; es besteht hier daher die Gelegenheit, die günstigste Wirkung der Schlacke sowohl auf die Stabilisierung des Verbrennungsvorganges durch Einwirkung der thermischen Kapazität der Schlacke auszunützen, als auch auf den eigentlichen chemischen Vorgang und schliesslich auch auf die Zurückhaltung eines möglichst grossen Anteils feiner Pulverasche, durch ihr Anhaften an der geschmolzenen Schlacke.
Die Entzündung und vollkommene Verbrennung auch minderwertigeren Brennstoffes bereits im Initiator 1 kann durch die Zuführung eines hoch vorerwärmten Oxydationsmittels gewährleistet werden, welches durch die Wärme vorerhitzt wurde, die durch die Wand einer der nachfolgenden Stufen des Verbrennungssystems hindurchtritt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anlage zur Verbrennung von Brennstoffen aller Art, bestehend aus mehreren nacheinandergeschalteten Verbrennungsräumen (Stufen), von denen jede folgende Stufe mit allen Verbrennungsprodukten der hervorgehenden Stufe gespeist wird und ausserdem mit eigener Brennstoff-und Luftzuführung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass alle Verbrennungsprodukte aus den vorherigen Stufen durch nachfolgende Stufen grundsätzlich in gleicher Richtung und in gleichem Sinne fliessen.