Verfahren und Einrichtung zur Kühlung der Stirnwand eines Feuerraumes. Die von Herrn Dr. H. Jezler in Zürich gemachte Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Kühlung der Stirnwand eines Feuerraumes und auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Stirn wand eines Feuerraumes ist meistens grosser Wärmeaufnahme ausgesetzt, vornehmlich durch Strahlung, da sie sich im Bereiche der leuchtenden Flamme befindet.
Gemäss der Erfindung erfolgt die Küh lung der Stirnwand durch Luft, wobei die erwärmte Luft für die Aufbereitung der Kohle verwendet wird. Untersuchungen zeigen, dass durch konstruktiv leicht zu ver wirklichende Wärmeübertragungsbedingun gen mittelst Luft eine in Hinsicht auf die Schonung des Materials genügende und mit Rücksicht auf die Verbrennungsvorgänge nicht zu weit getriebene Kühlung der Stirn wand erreicht werden kann. Die Verwertung der aufgenommenen Wärme kann beispiels weise in einem Trockner für Kohle oder einer mit Trocknung verbundenen Kohlenmühle er folgen. Besonders vorteilhaft ist es, als Kühlluft wenigstens einen Teil der Verbrennungsluft zu verwenden.
Ferner ist es sehr zweck mässig, den als Kühlluft verwendeten Teil der Verbrennungsluft zum Transport des Kohlenstaubes vom Staubbunker zum Bren ner zu benützen. Bei einer mit unmittelbarer Einblasung des Kohlenstaubes aus der Kohlenmühle in den Verbrennungsraum arbeitenden Kohlenstaubfeuerung wird die erwärmte Kühlluft mit grossem Vorteil zum Betriebe der Kohlenmühle.veruTendet und mit dem Kohlenstaube zusammen in die Feue rung eingeführt. In allen vorstehend erwähn ten Fällen kann je nach den Verhältnissen die Kühlluft durch die mit der Stirnwand verbundenen Kühlorgane hindurch gesaugt oder aber gedrückt werden.
Wo es die Ver hältnisse gestatten, ist der letztgenannte Weg vorzuziehen. Zur Durchführung des bean spruchten Verfahrens ist die zu kühlende Stirnwand zweckmässig mit einem Hohlraum versehen, durch welchen die Kühlluft gelei tet wird. Dabei kann es notwendig sein, an der Stirnwand luftseitig Rippen, Zapfen oder dergleichen vorzusehen. Es bietet sich aber der Weg, die Stirnwand feuerseitig durch Kühlrohre abzudecken, durch welche die Kühlluft strömt. Besonders bei kleineren Feuerräumen ist es vorteilhaft, die mit Kühl organen versehene Stirnwand als schwenk bare Türe auszubilden. Die Stirnwand kann auf der Feuerseite mit einem verhältnis mässig gut leitenden Schutzmaterial belegt sein.
Man erreicht dadurch den Vorteil, dass eine grössere Masse von höherer Temperatur als Wärmesammler besonders im Falle wech selnder Belastung die Verbrennung und Zündung unterstützt.
Auf der Zeichnung sind Ausführungs beispiele von Einrichtungen zur Durchfüh rung des beanspruchten Verfahrens dar gestellt, und zwar zeigen: Die Abb. 1 bis 4 schematisch vier ver schiedene Ausführungsbeispiele, Abb. 5 und 6 eine besondere Ausfüh rungsform der Stirnwand und der Kühl kammer.
In Abb. 1 ist mit 1 die Stirnwand des Feuerraumes eines Flammrohrdampfkessels bezeichnet. Mit 2 ist die mit der Stirnwand verbundene Kühlkammer, mit 3 ein aus dem Freien ansaugendes Luftgebläse, mit 4 die Leitung zwischen Gebläse und Kühlkammer, mit 5 die Leitung zwischen der Kühlkammer und einem die erwärmte Kühlluft für die Aufbereitung der Kohle verwertenden Appa rate 6 bezeichnet. Dieser letztere kann ein Trockner für Kohle sein. Ist 6 eine Mahl vorrichtung für Kohle, so dient die von der Luft aufgenommene Wärme ebenfalls zum Trocknen des Brennstoffes (Mahltrocknung). Die aufgenommene Wärme kann aber auch zur eigentlichen Mahlarbeit beitragen.
Dies trifft zum Beispiel zu, wenn in der Mühle die Luft expandiert und einen Teil ihres Wärmeinhaltes in kinetische Energie um wandelt (Prallmühle). Bei gegebenem Druck verhältnis ist dann der Betrag der umgesetz ten Energie angenähert proportional der ab soluten Temperatur der eintretenden Luft. Die am Gebläse aufzuwendende mechanische Energie ist dann für eine gegebene Mahl leistung um so geringer, je höher die Erwär mung der Luft durch die Kühlung der Stirn wand getrieben wird. Man erspart also in diesem Fall vermöge der Kühlung der Stirn wand unter Umständen teure mechanische oder elektrische Energie.
In Abb. 2 ist mit 7 die Stirnwand des Feuerraumes eines mit Kohlenstaub beheizten Flammrohrkessels be zeichnet. Mit 8 ist die Kühlkammer bezeich net, in welche durch den Stutzen 9 Frisch luft eingesaugt wird. Die erwärmte Luft wird durch das Rohr 10 vom Gebläse 11 an gesaugt und in der Leitung 12 mit dem im Bunker 13 aufgespeicherten Kohlenstaub ver mischt und zusammen mit diesem in den Feuerraum geleitet. Die in der Kühlkammer aufgenommene Wärme kann hier zur Trock nung des Kohlenstaubes dienen und sie ge langt in ihrem ganzen Betrage wieder in die Feuerung zurück.
Nach Abb. 3 ist die Stirnwand 14 des Feuerraumes eines Flammrohrkessels feuer- seitig durch eine schützende Rohrspirale 15 abgedeckt, durch welche die durch den Stutzen 16 eintretende Kühlluft strömt. Die erwärmte Luft wird von der mit einem be liebig, zum Beispiel durch Elektromotor an getriebenen Gebläse verbundenen Kohlen mühle 18 bekannter Konstruktion durch das Rohr 17 angesaugt. Sie dient als Betriebs luft für den Mahlvorgang und für die Sich tung und ein Teil der aufgenommenen Wärme kann zur Trocknung der Kohle aus genützt werden.
Durch .die Leitung 19 wird die Luft zusammen mit dem Kohlenstaub in den Feuerraum geführt. Das die Stirnwand schützende KühT. ohr kann in beliebiger an derer Form ausgeführt sein, zum Beispiel aufgeteilt in mehrere Parallelstränge oder statt spiralförmig in anderer Weise gewun den sein. Sein Querschnitt kann von der Kreisform abweichen.
In Abb. 4 ist mit 20 die Stirnwand eines Feuerraumes, dessen Mantel durch Ringrohre oder eine Rohrspirale gebildet wird, bezeich net. Das aus dem Freien ansaugende Ge- bläse 21 drückt Kühlluft durch die Leitung 22, die Kühlkammer 23 und die Leitung 24 in die Prallmühle 25. Hier expandiert die Luft, die Kohle wird von der Luft mitgeris sen und auf hohe Geschwindigkeit beschleu nigt. Durch Prallwirkung an einem Prall körper und der Kohlenteilchen unter sich er folgt die Zerkleinerung.
Im Gegensatz zur Einrichtung nach Abb. 1, in dem Fall wo der Apparat 6 als Prallmühle ausgebildet ist, wird bei der Einrichtung nach Abb. 4 die expandierte Luft zusammen mit dem Kohlen staub durch die Leitung 26 unmittelbar in den Feuerraum geführt, während bei der oben erwähnten Ausbildung der Einrichtung nach Abb. 1 eine Bunkerung des erzeugten Kohlenstaubes vorausgesetzt ist, so dass dort in Verbindung mit der Mühle eine Vorrich tung zur Scheidung von Luft und Staub vor gesehen sein muss.
Die Abb. 5 und 6 zeigen eine besondere Ausführungsform der Stirnwand und der Kühlkammer. Abb. 5 ist ein Schnitt in der senkrechten Meridianebene durch einen zylin drischen Feuerraum, dessen Mantel durch eine Rohrspirale 27 gebildet wird. Abb. 6 ist eine Ansicht in der Richtung der Axe des Feuerraumes gesehen, teilweise im Schnitt. Die Stirnwand 28 des Feuerraumes ist ver bunden mit einem am Umfang angeordneten Zuführungskanal 29 für Verbrennungsluft in den ein Einlassstutzen 30 mündet. An diesem Kanal ist der Brenner 31 angeschlossen, be stehend aus einem Spalt mit eingesetzten Schaufeln, welche der Luftströmung eine tangentiale Richtung erteilen.
Auf der Aussenseite ist die Stirnwand mit einer grossen Zahl von Zapfen 32 versehen, die an die Wand angeschweisst oder auf eine an dere Art (zum Beispiel durch Eingiessen) mit ihr verbunden sein können. Der Deckel 33 bildet den äussern Abschluss der Kühl kammer. Er trägt den Einlaufstutzen 34 und den Austrittsstutzen 35 für die Kühlluft. Die Zapfen 32 bewirken eine bedeutende Ver grösserung der mit der Kühlluft in Berüh rung kommenden Wärmeübertragungsfläche und zudem wegen der Verkleinerung des Durchströmquerschnittes eine Erhöhung der Luftgeschwindigkeit und der Wirbelung gegenüber einer Ausführung ohne diese Zapfen.
Statt mit kreisrundem Querschnitt können die Zapfen mit irgend einem andern Querschnitt (zum Beispiel einem rhombischen oder tropfenförmigen) ausgeführt sein. Die Vergrösserung der Kühlfläche kann auch durch mit der Stirnwand verbundene Rippen bewirkt und dabei auch eine Erhöhung der Luftgeschwindigkeit erreicht werden. Vom Austrittsstutzen 35 aus kann nun die er wärmte Luft nach einer, der in den Abb. 2, 3 und 4 gezeigten Art zur Aufnahme von Kohlenstaub geleitet werden.
Für den Be trieb von Kohlenmühlen werden etwa 20 bis 30% der Gesamtverbrennungsluftmenge be nötigt und Berechnungen zeigen, dass diese Luftmenge zumal bei Anwendung der in Abb. 5 und 6 gezeigten Ausführungsform der Kühlkammer sehr wohl in Einklang steht mit den Bedingungen betreffend die Kühlung der Stirnwand und auch betreffend eines günstigen Grades der Erwärmung der Luft. In Abb. 6 ist gezeigt, wie eine derartige Stirnwand als schwenkbare Türe ausgebildet sein kann.
Der Flansch .39 des Stutzen 30 bildet mit dem mit der übrigen Kessel konstruktion fest verbundenen Gegenflansch 40 ein drehbares Hals- und Spurlager, in dessen Vertikalaxe am obern Teil der Stirn wand eine Angel 41 angebracht ist. Um diese "Feuertüre" zu öffnen, müssen nur die Leitungen für die Kühl- bezw. Staubluft ge löst werden, welche aber in der Regel sehr erheblich kleiner sind als die Leitungen und Stutzen für den übrigen Teil der Verbren nungsluft entsprechend dem schon genannten Anteil der Staubluft an der Gesamtluft.