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.
Radiant boiler with pulverized fuel combustion. The subject of the present invention is a radiant boiler with pulverized fuel, which has a combustion chamber with an upward draft, and in the bottom of which a drainage opening for the slag is arranged.
The combustion of pulverized coal in radiant steam boilers has essentially carried out two types of combustion. Both differ in that the fuel slag was deposited in the combustion chamber in a granular and in the other in a liquid state and captured and in the respective state also drained from the combustion chamber.
For the granulation of the slag in the combustion chamber, it was necessary to use a cooling zone between the .klamme and the ash fall in the form of an air curtain or in the form of a grate made of boiler tubes, or the ash fall itself had to be lined with boiler tubes and a considerable distance below the coal dust flame be arranged so that the ash droplets falling from the flame solidified into granules as they passed through the cooling zone.
Be it that one or the other execution form was chosen, because of the granulation of the ash, the combustion chamber had to be extended downwards to give the ash droplets enough time to give off heat when they fall. to give to her stupor.
In contrast, when liquid slag was withdrawn, instead of the ash funnel, a slag basin with slag tapping hole on the side or a flat floor with a slag passage opening were provided, from which the slag particles were collected and exposed to the radiant heat of the flame until they became a well-flowing mass melted together, which could constantly flow away by itself.
The slag trough or the slag bottom were usually formed by boiler tubes, which in the case of the slag trough, however, have only a low evaporation capacity because they were removed from the action of the flame by the slag, or which in the case of the slag bottom were heated differently among each other because the slag was not evenly warmed over the floor and piles of slag collected at this or that point. whereas in other places slag flows formed. Even if it is possible in some cases to melt these mountains again under heavy loads, these irregularities in the slag drain are so disruptive that one is forced to always operate the boiler with the same load.
The difficulties are mainly due to the fact that those boilers have cuboid combustion chambers and horizontal combustion chamber floors. so that a proportionately strong slag separation takes place in the corner edges of the combustion chamber and that it is precisely these corner edges that are least heated. In addition, there is one or the other boiler. that, especially with partial loads. the flame lies on one side in the combustion chamber.
Both types of firing also had the disadvantage that they were often related to the granulation of the slag respectively. failed with regard to the discharge of the slag. if they are with a fuel with deeper respectively. should be operated with a higher slag melting temperature than the slag melting temperature of the fuel for which the furnace was originally set up.
The aim of the invention is to substantially improve the said ratios and consists in the fact that radiation pipes are arranged in the floor in such a way that they are drawn together towards the drain opening. Form basin-shaped part of the combustion chamber, with means being provided in order to introduce the fuel in the vicinity of the drainage opening in such a way that it heats the bottom with a central flame and fills the basin-shaped part. The object of the invention is shown in the drawing in one embodiment.
1 shows a vertical section through the boiler, FIG. 2 shows a horizontal section along line ab in FIG. 1, FIG. 3 shows a partial section along line ef in FIG. 1, FIG. 4 shows a partial section along line cd in Fig. 2.
The boiler has the combustion chamber consisting of the upper part 1 and the basin-shaped lower part 2, which forms the bottom and which is bordered by boiler tubes 3 and 4. The carbon dioxide is blown in through the burners 5, the mouth of which is divided into a large number of fuel nozzles 5a by built-in hollow webs, so that the fuel enters the combustion chamber 2 in a largely distributed manner. The fuel nozzles are surrounded in the usual way by dual air inlets 6, which introduce the secondary air between the fuel jets.
The boiler tubes 3 are wound helically around the central axis of the combustion chamber, leave an opening 7 free at the bottom for the slag outlet and form a combustion chamber bottom, which is approximately. hemispherical surrounds the point of impact of the fuel flows. This means that the boiler tubes delimiting the floor are partially evenly heated. Furthermore, the slag receives a considerable gradient due to the considerable rise in the ground, which also favors the slag drainage.
The boiler tubes 3 are vorzugs- #, veice from a pump, not shown, ver provides at their lower ends with boiler water and lead the same upwards, the water being evaporated.
For the purpose of uniform and thorough heating of the boiler bottom, the fuel and air inlets are distributed around the circumference of the combustion chamber 2 and directed across the furnace pass to the middle of the combustion chamber and the boiler tube coils in the area of the fuel and air inlets to the bends 8 are bent outwards (Fig . 2).
With regard to the volume enlargement as a result of the evaporation of water, the upper ends of the tubes 3 are connected to a distributor 9 which diverts the flowing steam-water mixture to a larger number of tubes 4. It can also be changed in the course of the pipe strings by interposing this distributor 9 with the number of pipe strings, for example according to the increasing steam formation in the pipes or according to the neces sary cooling of a particularly endangered pipe run.
Above the fuel supply, a constriction 10 is provided between the two combustion chambers 1 and 2 and there are second air nozzles 12 arranged at this point, wel che to the rising fuel continue to supply combustion air so that it can burn out in the combustion chamber 1. Wei ter are located in the constriction above half of the flame center secondary air nozzles 11, which are directed against the flame center ge in order to keep the flame temperature in the slag chamber as high as possible. As a result, an intimate mixture of the secondary air with the rising burning dust is also simultaneously. the combustion gases reached.
At the same time, the constriction offers 10 outer space for accommodating the secondary air lines. The amount of through the air boxes 6 respectively. Combustion air introduced into the air nozzles 11 and 12 can be adjusted according to the respective fuel by means of the adjustable flaps 13-13. Furthermore, the center of the flame can be pressed closer to the bottom of the boiler by strong blowing from the nozzles 11, so that it is heated more intensely and the slag is reliably melted off and discharged.
In the event that part of the heat in the boiler has to be transferred to the boiler tubes by contact, the latter can run out in tube coils 16 spread out perpendicular to the boiler pass. For the storage of the combustion chamber floor and there with the entire combustion chamber lining, brackets 17 are arranged under the combustion chamber floor. The interior of the chamber pipe cladding is clad on the outside in the usual way with an insulating layer 18 and the entire boiler is surrounded by a jacket 19. Within the Umman telung the secondary air line 20 is laid ver.
Below the slag opening 7 be there is a slag collector 22, which can be filled with water in a known manner to deter the slag.
When the boiler is in operation, it is to be expected, whether by changing the type of fuel or by changing the load, that the slag is neither granulated nor melted so that it can flow, but to a certain extent only crumbles and is therefore deposited on the pipe windings of the slag bottom .
This reduces the heat transfer to the boiler tubes, so that a higher combustion temperature is set. This process continues until the boiler tubes can no longer dissipate the amount of heat radiated onto the slag, so that the excess heat is absorbed by the slag itself, where it melts and finally flows out.
In the event that the combustion chamber temperature in the area of the bottom of the slag should become too high, there are second air nozzles 21 provided with a control device, through which the cooling air can be guided between the bottom and the center of the flame and the center of the flame can be pushed away from the bottom of the boiler so that the granulated slag no longer crimped, but falls freely, whereby the introduced air itself supports the granulation.
You are not limited to the use of a single pipe for the formation of the bottom, rather you can use two or more boiler tubes that are wound next to each other in the surface of the bottom. The tube winding for the bottom is expediently continued over the remaining part of the window space, so that the boiler tubes are heated proportionally equally over the entire combustion chamber.
The boiler described is largely independent of the type of coal to be burned and is operationally reliable even with strongly changing loads. It is particularly suitable for the modern types of evaporation by means of forced circulation or forced flow of the boiler water into the boiler pipes. Its production is relatively simple and requires a relatively low amount of building materials.