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Verfahren zur Verfeuerung fester, insbesondere kleinkörniger Brennstoffe und Feuerungsanlage zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verfeuerung fester, insbesondere kleinkörniger Brennstoffe in einer mit einem ebenen oder muldenförmigen Rost versehenen, vorzugsweise prismatischen Brennkammer mit wenigstens einer stirnseitig angeordneten Abzugsöffnung für die Verbrennungsgase und aus dem Gesamt-Verbrennungsluftstrom abgezweigter, unter den Rost geleiteter Primärluft sowie durch Düsen dem Feuerraum zugeführter Sekundärluft, wobei die Verbrennungsgase zyklonartig in Form rotierender Gaswalzen strömen, die noch stark mit unverbrannten Gasteilchen durchmischt sind.
Dieses bekannte Verfahren bedingt einen erheblichen Druckunterschied zwischen der unter das Rostbett geleiteten Primärluft und der darüber in den Feuerraum zugeblasenen Sekundärluft, wobei durch die Strömungsenergie derSekundärluft die Turbulenz im Feuerraum und damit bessere Gasmischung gefördert wird. Meistens. wird dieSekundärluft gesondert von der Primärluft durch ein eigenes Gebläse, welches mit erheblicn. höherer Pressung als das für die Primärluftzuführung arbeitet, dem Feuerraum zugeführt.
In der österr. Patentschrift Nr. 183155 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem von einem Gebläse für Primär- und Sekundärluft mit erheblichem konstruktiven Aufwand durch Anwendung vieler Luftdüsen auf das Rostbett unter einem bestimmten Winkel Sekundärluft geblasen und so ein Zyklon erzeugt wird, der ebenfalls seinen Rotationsimpuls von der Strömungsenergie der Sekundärluft bezieht.
Da turbulente Gaswirbel sich besonders zur Gasmischung eignen, wird gemäss der österr. Patentschrift Nr. 204674 eine zurHalbgasströmung quer liegende Wand vorgesehen, in deren Strömungsschatten Sekundärluft zwischen zwei Wirbel eingeblasen wird. Dies hat den Nachteil, dass eine strömungsbehindernde, aus feuerfestem Material bestehende Wand erforderlich ist und der Sekundärluftstrahl schon nach kurzer Wegstrecke von den rotierendenGaskörpern aufgezehrt wird, wodurch die von der Sekundärluftdüse weiter entfernt kreisenden Gasteilchen keinen Sauerstoff mehr zum restlosen Ausbrand erhalten.
Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens besteht nun darin, dass die von der Primärluft in geregelter Menge abgezweigte Sekundärluft strahlförmig in die Mittelachse jeder Gaswalze von der der Abzugsöffnung entgegengesetzt liegenden Stirnseite her eingeblasen wird und sich im Kreuzstromprinzip mit den strömenden Gasteilchen über die gesamte Länge der Gaswalze vermischt.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, die Gemischbildung bei gleichem Ventilatordruck für Primär- und Sekundärluft herbeizuführen. wobei die Strömungsenergie für den Sekundärluftstrahl lediglich aus der Druckdifferenz des Primärluftdruckes zum Feuerraumdruck, zwischen denen der Rost- und Brennstoffbettwiderstand liegt, bezogen wird.
Da der Sekundärluftstrahl in der Rotormitte der Gaswalze den zur Erzielung grösster Reichweite erfor-
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sämtliches in der Halbgasfeuerung gebildete CO mit Sauerstoff versorgt, ohne dass es zu Strähnenbildung mit Zonen von Luftmangel und Luftüberschuss kommt, wird im Endeffekt ein vollkommener Ausbrand mit geringsten konstruktiven und energiemässigen Mitteln erzielt.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren, welches mit Sekundärluftüberdruck in der Grössenordnung üb- licher Rostbettwiderstände arbeitet, entfällt somit jeder darüber hinaus erforderliche Kraftaufwand für die Sekundärlufteinblasung, wie er bei den bekannten Verfahren mit hohen Sekundärluftpressungen und damit erforderlichen separaten Ventilatoren notwendig ist.
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Die Feuerung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geht aus von einer bekannten 1 lage mit einem prismatischen Feuerraum und einem ebenen oder muldenförmigen Rost sowie mit wen stens einer stirnseitig angeordneten Abzugsöffnung für die Verbrennungsgase, wobei in den Feuerraum du einen Verbrennungsluftventilator unter den Rost Primärluft und von dieser abgezweigt durch Düsen ü den Rost Primärluft und von dieser abgezweigt durch Düsen über den Rost Sekundärluft zugeführt wird die seitliche Neigung des Rostes geringer gewählt ist als der Böschungswinkel des von mindestens ei Längsseite seitlich zugeführten Brennstoffes, so dass ein keilförmiges Brennstoffbett entsteht mit an tiefsten Stelle des Rostes in Längsrichtung liegender geringster Schichtstärke,
an der das aus der Brei stoffreaktion mit der Primärluft gebildete Halbgas aufwärts zur Feuerraumdecke strömt und rotations mig an einer Seitenwand zur Rostoberfläche abgelenkt in Form eines Zyklons rotiert. Das wesentlic Merkmal der Erfindung besteht bei einer solchen Feuerungsanlage darin, dass an der der Abzugsöffn gegenüberliegenden Stirnseite des Feuerraumes im Zentrum des Zyklons eine Düse zur Einblasung \ Sekundärluft angeordnet ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren und eine Feuerungsanlage zur Durchführung des Verfahrens werc in zwei beispielsweisen A'1Sführungsformen an Hand beigefügter schematischer Zeichnungen beschriebt Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Dampfkessel mit einer Feuerung nach dem erfindungsg mässen Verfahren, Fig. 2 einen Längsschnitt nach I-I der Fig. 1 und Fia. 3 ein zweites A usführungsbe spiel im Querschnitt.
Gemäss der Zeichnung weist der Kessel einen ebenen oder muldenförmigen, wassergekühlten Rol rost 1 auf, dessen Rohre in den vorderen und hinteren wassergekühlten Kesselwänden 2 und 3 ei
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lumen eine Druckausgleichswirkung, so dass die Primärluft den Rost gleichmässig beaufschlagt.
Der Feuerraum 8, welcher vorzugsweise eine prismatische Form besitzt, wird von wassergekühlt Kesselwandungen 9 umgeben und besitzt zur Brennstoffzufuhr in den Längsseitenwänden Schlitze 1 durch welche der vorteilhaft verwendete kleinkörnige Brennstoff aus den seitlich des Kessels angebracht Brennstoffbunkern 11 und deren Beschickungsklappen 12 auf Grund des natürlichen Abbrandes nac rutscht. Durch die beiden hiedurch gebildeten Böschungswinkel entsteht eine von den Seiten zur Mit schwächer werdende Brennstoffschicht, welche in der Mitte, ihre schwächste Stelle hat. In Fig. 3, welc einen Querschnitt eines im Prinzip gleichen Kessels mit nur einer Brennstoffzufuhr zeigt, liegt die schwächste Brennstoffschicht an der tiefsten Stelle 13 der Schichtneigung.
Die Primärluft tritt nun zum grössten Teil durch den zur Längsachse des Kessels parallelverlaufend, Streifen 13 geringster Feuerbettstärke und damit geringsten Rostbettwiderstandes durch die Brennstof schicht, um mit dieser zu reagieren und Halbgas, also vornehmlich CO, zu bilden. Der aufsteigende Ga strom prallt gegen die Feuerboxdecke und wird rotationsförmig umgelenkt und bildet damit einen bzi zwei rotierendeGaszyklone 14. in deren Mitte durch die an der der Abzugsöffnung gegenüberliege ;
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Gehalte möglich sind.
Das Abgas wird innerhalb der vorderen, schamottierten Kesseltüre 15 nach oben umgelenkt ur tritt in den Rohrzug 16 ein, wo es die Wärme an das Kesselwasser abgibt. Über den Abzug 17 m Explosionsklappe 18 gelangt das Abgas zum Kamin.
Die Feuerung des Kessels ist allseits dicht abgeschlossen und steht während des Betriebes unter Übel druck, wodurch im Zusammenwirken mit der erfindungsgemässen Luftführung eine hohe Heizflächenbela stung bei gutem Wirkungsgrad erzielt wird. DerLuftüberschuss lässt sich durch Verstellung der Verteilklap pe 5 feinfühlig regeln und kann der Beschaffenheit des Brennstoffes und dem Ausbrand des Rostbette entsprechend ideal angepasst werden. Durch Verstellung in die Grenzlagen wird das Anfeuern und Aus brennen wesentlich gefördert. Durch die dosierte Verbrennungsluft wird höchste Verbrennungstemperau erzielt, wodurch die im Brennstoff enthaltene Asche geschmolzen wird und in Form eines Schlackenku chens anfällt.
Die Ausbringung erfolgt durch Umwenden des Schlackenkuchens, wodurch Glutreste abfalle und ir. Feuerbett verbleiben, während der Kuchen durch die vordere Kesseltür ausgezogen werden kanr Das in Fig. 1 erhöht angeordnete Mittelrohr 19 bezweckt eine Teilung des Schlackenkuchens und da mit bessere Ausziehbarkeit. Durch Absperren der in den Brennstoffbunkern eingebauten Kohlenschieber 2
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vird ein Nachrutschen des Brennstoffes während des Entschlacken verhindert, wodurch auch die Feuerung ; tillgelegt werden kann. Anfallende Verbrennungsreste können durch die Aschentüre 21 entfernt werjen.
Selbstverständlich kann für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens auch ein anders ausgebildeter Kessel als der beschriebene verwendet werden. So ist es nicht unbedingt erforderlich, dass der Brennstoff durch seitlicheSchlitze infolge Abbrandes in die Feuerung rutscht, sondern kann beispielsweise auch durch mechanische Vorrichtungen in den Feuerraum eingebracht werden. Weiters kann auch eine nicht wassergekühlte, vom Kesselsystem unabhängige Rostkonstruktion in der beschriebenen Form zur Anwendung des vorliegenden Verfahrens herangezogen werden.
Die Leistungsregulierung von Feuerungsanlagen der erfindungsgemässen Art erfolgt zweckmässig mit Hilfe von Thermostaten oder Pressostaten, welche das ein-, mehrstufige-oder stufenlos angetriebene Verbrennungsluftgebläse steuern.
Diese an sich bekannte Ventilatorantriebsart zusammen mit der Erfindung ergibt eine Feuerungseinrichtung für Anlagen jeder Art, bei welchen es auf exakte Lastanpassung ankommt. Wie Versuche ergeben haben, gestattet das erfindungsgemässe Feuerungsverfahren die Verwendung sämtlicher Braunkohlen, Steinkohlen, Kokse und Anthrazit, ausgenommen solche mit backenden Eigenschaften, wodurch die Einsatzfähigkeit dieser Feuerung vornehmlich in Heizungs- und Kleinkesseln wesentlich gefördert wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verfeuerung fester, insbesondere kleinkörniger Brennstoffe in einer mit einem ebenen oder muldenförmigen Rost versehenen, vorzugsweise prismatischen Brennkammer mit wenigstens einer stirnseitig angeordneten Abzugsöffnung für die Verbrennungsgase und aus dem Gesamt-Verbrennungsluftstrom abgezweigter.
unter den Rost geleiteter Primärluft sowie durch Düsen dem Feuerraum zugeführter Sekundärluft. wobei die Verbrennungsgase zyklonartig in Form rotierender Gaswalzen strömen, die noch stark mit unverbranntenGasteilchen durchmischt sind, dadurch gekennzeichnet, dassdievonder Primärluft in geregelter Menge abgezweigte Sekundärluft strahlförmig in die Mittelachse jeder Gaswalze von der der Abzugsöffnung entgegengesetzt liegenden Stirnseite her eingeblasen wird und sich im Kreuzstromprinzip mit den strömenden Gasteilchen über die gesamte Länge der Gaswalze vermischt.