Strahlungskessel mit Brennstaubfeuerung. Die vorliegende Erfindung hat zum Ge genstand einen Strahlungskessel mit Brenn- staubfeuerung, welcher eine Brennkammer mit aufwärts gerichtetem Zug aufweist, und in deren Boden eine Ablauföffnung für die Schlacke angeordnet ist.
Die Verbrennung von Kohlenstaub in Strahlungsdampfkesseln hat man im wesent lichen auf zwei Feuerungsarten durchge führt. Beide unterscheiden sich dadurch, dass die Brennstoffschlacke bei der einen in kör nigem, bei der andern in flüssigem Zustand in der Brennkammer abgeschieden und auf gefangen und in dem jeweiligen Zustand auch aus der Brennkammer abgelassen wurde.
Für die Körnelung der Schlacke in der Brennkammer war es notwendig, zwischen der .Klamme und dem Aschenfall in Form eines Luftschleiers oder in Form eines Rostes aus Kesselrohren eine Kühlzone anzuwenden, oder der Aschenfall selbst musste mit Kessel rohren ausgekleidet und ein erhebliches Stück unterhalb der Kohlenstaubflamme angeord net werden, so dass die aus der Flamme aus fallenden Aschetröpfchen beim Durchgang durch die Kühlzone zu Körnchen erstarrten.
Sei es, dass die eine oder andere Ausführungs form gewählt wurde, musste dabei wegen der Körnelung der Asche die Brennkammer nach unten hin verlängert werden, um den Asche tröpfchen bei ihrem Fall genügend Zeit zur Wärmeabgabe bezw. zu ihrer Erstarrung zu geben.
Demgegenüber wurden bei Abzug flüssiger Schlacke an Stelle der Aschentrichter eine Schlackenba.dmulde mit seitlichem Schlacken abstichloch oder ein ebener Boden mit einer Schlackendurchlauföffnung vorgesehen, von welchen die Schlackenteilchen aufgefangen und der strahlenden Hitze der Flamme aus gesetzt wurden, bis sie zu einer gut fliessen den Masse züsammenschmolzen, welche selb ständig abfliessen konnte.
Die Schlacken mulde oder der Schlackenboden waren in der Regel von Kesselrohren gebildet, die im Fall der Schlackenmulde jedoch nur eine geringe Verdampfungsleistung aufweisen, weil sie durch die Schlacke der Einwirkung der Flamme entzogen waren, oder die im Falle des Schlackenbodens untereinander verschie den stark beheizt wurden, weil die Schlacke nicht über dem Boden hin gleichmässig er wärmt wurde und sich an dieser oder jener Stelle Schlackenberge ansammelten. wogegen an andern Stellen sich Schlackenflüsse aus bildeten. Wenn es auch fallweise gelingt, diese Berge bei starken Belastungen wieder abzuschmelzen, so sind diese Unregelmässig keiten im Schlackenablauf dennoch so stö rend, dass man gezwungen ist, die Kessel stets mit gleichbleibender Belastung zu betreiben.
Die Schwierigkeiten sind in der Hauptsache darauf zurückzuführen, dass jene Kessel qua- derförmige Brennkammern und waagrechte Brennkammerböden aufweisen. so dass in den Eckkanten der Brennkammer eine anteilig starke Schlackenabscheidung stattfindet und dass gerade diese Eckkanten am schwächsten beheizt werden. Hinzu kommt bei dem einen oder andern Kessel. dass, insbesondere bei Teillasten. die Flamme einseitig in der Brenn kammer liegt.
Beide Feuerungsarten hatten zudem den Nachteil, dass sie häufig hinsichtlich der Kör- nelung der Schlacke bezw. hinsichtlich des Abflusses der Schlacke versagten. wenn sie mit einem Brennstoff mit tieferer bezw. mit höherer Schlackenschmelztemperatur betrie ben werden sollten, als die Schlackenschmelz temperatur desjenigen Brennstoffes war, für welchen die Feuerung ursprünglich einge richtet war.
Die Erfindung bezweckt eine wesentliche Verbesserung der genannten Verhältnisse und besteht darin, dass im Boden Strahlungsrohre derart angeordnet sind, dass sie einen zur Ab lauföffnung zusammengezogenen. beckenför- migen Teil der Brennkammer bilden, wobei Mittel vorgesehen sind, um in der Nähe der Ablauföffnung den Brennstoff so einzuleiten, dass er mit zentraler Flamme den Boden er hitzt und den beckenförmigen Teil erfüllt. Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dar gestellt.
Es zeigen: Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den Kessel, Fig. 2 einen waagrechten Schnitt nach Linie a-b in Fig. 1, Fig. 3 einen teilweisen Schnitt nach Linie e-f in Fig. 1, Fig. 4 einen teilweisen Schnitt nach Linie c-d in Fig. 2.
Der Kessel besitzt die aus dem obern Teil 1 und aus dem beckenförmigen, den Boden bildenden untern Teil 2 bestehende Brenn- kammer, welche von Kesselrohren 3 und 4 be- l;renzt wird. Der Kohlensiaub wird durch die Brenner 5 eingeblasen, deren Mündung durch eingebaute hohle Stege in eine grosse Anzahl von Brennstoffdüsen 5a aufgeteilt ist, so dass der Brennstoff weitgehend verteilt in die Brennkammer 2 eintritt. Die Brennstoff düsen sind in üblicher Weise von Zweiluft- einlässen 6 umgeben, welche die Zweitluft zwischen die Brennstoffstrahlen einleiten.
Die Kesselrohre 3 sind schraubenlinienförmig um die Brennkammermittelachse gewickelt, lassen unten eine Öffnung 7 für den Schlak- kenablauf frei und bilden einen Brennkam- merboden, der etwa . halbkugelförmig die Stelle des Zusammenpralles der Brennstoff ströme umgibt. Hierdurch ergibt sich, dass die den Boden begrenzenden Kesselrohre an teilig gleichmässig beheizt sind. Weiterhin erhält die Schlacke durch die erhebliche Stei gung des Bodens ein erhebliches Gefälle, welches ebenfalls den Schlackenabfluss be günstigt.
Die Kesselrohre 3 werden vorzugs- #,veice von einer nicht dargestellten Pumpe an ihren untern Enden mit Kesselwasser ver sorgt und führen dasselbe aufwärts, wobei das Wasser verdampft wird.
Zum Zweck einer gleichmässigen und durchgreifenden Beheizung des Kesselbodens sind die Brennstoff- und Lufteinlässe auf den Umfang der Brennkammer 2 verteilt und quer zum Feuerungszug auf die Brennkammer- mitte gerichtet und die Kesselrohrwindungen im Bereich der Brennstoff- und Lufteinlässe zu den Bogen 8 auswärts ausgebogen (Fig. 2).
Mit Rücksicht auf die Volumenvergrösse rung infolge der Wasserverdampfung sind die Rohre 3 mit ihren obern Enden an einen Verteiler 9 angeschlossen, welcher das ein strömende Dampfwassergemisch an eine grö ssere Anzahl von Rohren 4 ableitet. Dabei kann auch im Zuge der Rohrstränge durch Zwischenschaltung dieses Verteilers 9 mit der Anzahl der Rohrstränge beispielsweise nach Massgabe der zunehmenden Dampfbildung in den Rohren oder nach Massgabe der notwen digen Kühlung eines besonders gefährdeten Rohrstranges gewechselt werden.
Oberhalb der Brennstoffzuführung ist zwischen den beiden Brennkammern 1 und 2 eine Ein schnürung 10 vorgesehen und es sind an die ser Stelle Zweitluftdüsen 12 angeordnet, wel che dem aufsteigenden Brennstoff weiter Verbrennungsluft zuführen, so dass dieser in der Brennkammer 1 ausbrennen kann. Wei ter befinden sich in der Einschnürung ober halb des Flammenzentrums Zweitluftdüsen 11, welche gegen das Flammenzentrum ge richtet sind, um die Flammentemperatur in dem Schlackenraum möglichst hoch zu halten. Hierdurch wird gleichzeitig eine innige Mi schung der Zweitluft mit dem aufsteigenden brennenden Staub bezw. den Verbrennungs gasen erreicht.
Gleichzeitig bietet die Ein schnürung 10 äussern Raum für die Unter bringung der Zweitluftleitungen. Die Menge der durch die Luftkästen 6 bezw. die Luft düsen 11 und 12 eingeführten Verbrennungs luft kann mittels der regelbaren Klappen 13-13 dem jeweiligen Brennstoff entspre- ehend eingestellt werden. Weiterhin kann durch starkes Blasen aus den Düsen 11 das. Flammenzentrum näher gegen den Kessel boden gedrückt werden, so dass dieser stärker beheizt und die Schlacke sicher abgeschmol zen und ausgelassen wird.
Für den Fall, da.ss bei dem Kessel ein Teil der Wärme durch Berührung an die Kesselrohre übertragen werden muss, können letztere in senkrecht zum Kesselzug ausge breitete Rohrschlangen 16 auslaufen. Zur Lagerung des Brennkammerbodens und da mit der gesamten Feuerraumauskleidung schlechthin sind unter dem Feuerraumboden Konsolen 17 angeordnet. Die Bmennkam- merrohrbekleidung ist in üblicher Weise aussen mit einer Isolierschicht 18 bekleidet und der ganze Kessel ist von einer Umman telung 19 umgeben. Innerhalb der Umman telung ist auch die Zweitluftleitung 20 ver legt.
Unterhalb der Schlackenöffnung 7 be findet sich ein Schlackensammler 22, der in bekannter Weise zur Abschreckung der Schlacke mit Wasser gefüllt sein kann.
Bei Betrieb des Kessels ist damit zu rech nen, sei es durch Änderung der Brennstoff sorte oder durch Änderung der Belastung, dass die Schlacke weder gekörnelt, noch fliess fähig geschmolzen wird, sondern gewisser massen nur verharscht und daher auf den Rohrwindungen des Schlackenbodens abset zen wird.
Hierdurch wird der Wärmeübergang an die Kesselrohre herabgesetzt, so dass sich eine höhere Verbrennungstemperatur einstellt. Dieser Vorgang setzt sich so lange fort, bis die Kesselrohre die auf die Schlacke einge- strahlte Wärmemenge nicht mehr abführen können, so dass die überschüssige Wärme von der Schlacke selbst aufgenommen wird, wo durch sie zum Schmelzen und schliesslich zum A.bfluss gebracht wird.
Für den Fall, dass die Brennkammertemperatur im Bereich des Schlackenbodens zu hoch werden sollte, sind noch mit Regeleinrichtung versehene Zweit luftdüsen 21 angeordnet, durch die Kühlluft zwischen Boden und das Flammenzentrum geführt und das Flammenzentrum vom Kes selboden abgedrängt werden kann, so dass die gekörnelte Schlacke nicht mehr verharscht, sondern frei ausfällt, wobei die .eingeführte Luft selbst die Körnelung unterstützt.
Man ist für die Ausbildung des Bodens nicht auf die Anwendung eines einzigen Roh res beschränkt, vielmehr kann man zwei oder noch mehr Kesselrohre anwenden, die in der Oberfläche des Bodens nebeneinander gewik- kelt werden. Die Rohrwicklung für den Boden wird zweckmässig auch über den übrigen Teil des Fenerraumes fortgesetzt, so dass die anteilmässig gleiche Beheizung der Kesselrohre über die gesamte Verbrennungs kammer eingehalten wird.
Der beschriebene Kessel ist von der Art der zu verfeuernden Kohle weitgehend un abhängig und auch bei stark wechselnden Be lastungen betriebssicher. Er eignet sich be sonders für die neuzeitlichen Verdampfungs- arten mittels Zwangsumlauf oder Zwangs durchlauf des Kesselwassers in den Kessel rohren. Seine Herstellung ist relativ ein fach und erfordert einen verhältnismässig ge ringen Aufwand an Baustoffen.