Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von heissen Gasen. Die Erzeugung von Treibasen für Gas turbinen mit stetiger Verbrennung (kurz "Ve-rbrennungsturbine" genannt) geschieht in einer Brennkammer durch Verbrennung von Gas, 01 oder Kohlenstaub unter Druck.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, statt feste Brennstoffe zu pulverisieren und in einer Staubfeuerung zu verbrennen, sie in einem Gasgenerator zu vergasen und dieses Gas in der Brennkammer zu verbrennen. Um diese Trennung in Vergasung und Verbren nung des erzeugten Gases, welche sowohl einen Gaserzeuger als auch eine Brennkam- mer erfordert, zu vermeiden, hat man schon vorgeschlagen, feste Brennstoffe in einem Schachtofen unter einem solchen Druck und mit einem solchen Luftüberschuss zu verbren nen, dass die Verbrennungs-Produkte beim Austritt aus dem Schachtofen sowohl den für den Antrieb notwendigen Druck als auch eine hohe, für den Wirkungsgrad der Gasturbine günstige,
jedoch für die Beschaufelung un gefährliche Temperatur haben. Die Verbren nung unter dem hohen für den Antrieb der Gasturbine erforderlichen Druck hat gegen über der Verbrennung mit atmosphärischem oder geringfügigem Überdruck, wie er sonst für Schachtöfen und ges:sel üblich ist, ,den Vorteil"dass die Verbrennung viel intensiver ist und die Abmessungen, des Ofene viel klei ner werden.
Würde die Verrbrennunig nur mit dem in Kesseln üblichen Luftüberi,#5chuss ,durrch- geführt,sowürde die Endtemperatur der Gase für den Betrieb der Gasturbine viel zu hoch.
Es empfiehlt sich nun, gemäss dem Ver fahren nach der Erfindung zur Erzeugung von heissen Gasen durch Verbrennen fester Brennstoffe in einem Schachtofen unter Druck und mit Frischluftübenschuss, wobei ein Teil der für die Verbrennung des Brenn stoffes und die Abkühlung der Verbren nungsgase dienenden Druckluft unmittelbar in eine Brennstoffschicht eingeführt wird, andere Teile der Druckluft als Kühlluft und zum Ausschleudern mitgerissener Rückstände der Verbrennung und aus der Brennstoff- schicht mitgeführter Teilchen zu benützen,
welche durch die Druckluft darauf in das Feuerbett zurückgeführt werden.
Hierbei kann man zum mindesten einen Teil des :grossen Frischluftüberschusses, wel cher benötigt wird, um die Endtemperatur der Verbrennungs-Produkte auf einen zweck mässigen Wert herunterzubringen, in die bren nende Brennstoffschicht von entsprechender Höhe in solcher Menge und in solcher Weise einführen, dass diese Schicht durch die Luft aufgelockert wird, die einzelnen Brennstoff teile von Luft umgeben und teilweise von ihr getragen werden.
Dadurch wird die intensive Verbrennung, welche schon die Höhe des an gewandten Luftdruckes mit sich bringt, noch wesentlich erhöht, so dass die Abmessungen des Ofens für eine gegebene Leistung weiter hin verkleinert werden können.
Zu diesem Resultat trägt auch der Um stand bei, dass bei dem hohen Luftdruck und dem zur Verfügung stehenden Druckgefälle die Brennstoffschicht eine grosse Höhe anneh men darf. Es kann jedoch bei dieser Betriebs art nicht verhindert werden, dass infolge der grossen Schleppkraft der Druckluft und der grossen Menge derselben kleinere Teile des Brennstoffes mit den Verbrennungsprodukten fortgeschleppt werden. Es sollte deshalb der brennenden Schicht eine Einrichtung nach geschaltet werden, welche diese festen Rück stände ausscheidet, damit sie nicht in die Gasturbine gelangen und dort die Schaufeln, Rohre usw. erodieren.
Man verwendet des halb zweckmässig einen Teil der Druckluft, die zum Kühlen der Verbrennungsprodukte dient, um im obern Teil des Schachtofens einen Wirbel zu erzeugen, welcher geeignet ist, diese festen Rückstände auszuschleudern. Zu diesem Zwecke kann man den hierfür be stimmten Teil der Druckluft durch tangen- tiale Düsen in den Abscheiderraum eintreten lassen. Man kann hierbei .einen oder mehrere Abscheider bekannter Systeme verwenden.
Gleichzeitig - und das ist noch wichtiger -- wird die Verbrennung des aufsteigenden Brenngases durch diese in erster Linie als Sekundärluft und erst mit dem Übersohuss als Kühlluft wirkende, tangential eingebla sene Luft ganz wesentlich begünstigt. Es erfolgt eine äusserst intensive Reduktion der Verbrennungsgase, da das Kohlenbett von oben durch die Rückstrahlung der Flamme beheizt wird (Abhängigkeit des CO-C0,- Gleichgewichtes von der Temperatur in der Reduktionszone).
Man kann den Brennstoff nach Arteiner Unterschubfeuerung von unten her in die Brennzone führen. Es ist jedoch zweck mässiger, dies von oben zu tun, um so die noch unverbrannten grösseren Stücke an der Oberfläche der brennenden Schicht zu haben, da diese weniger mitgerissen werden als die durch die Verbrennung bereits kleiner oder ganz klein gewordenen Stücke. Es wandert dann der Brennstoff von oben nach unten.
Die ebenfalls Gegenstand der Erfindung bildende Einrichtung zur Ausübung des Ver fahrens gemäss der Errfindung besitzt einen Snhachtofen mit Einfüllöffnung für den festen Brennstoff und Abzugsleitung der er zeugten Gase im obern Teil, einen Konus zum Ausbreiten des auf ihn herabfallenden Brenn stoffes, sowie Düsen oberhalb und unterhalb des Konus, von denen die ersteren tangential gerichtet sind und zur Erzeugung eines Ab gaswirbels mittels der durch sie eingeführten Kühlluft zwecks Ausschleuderns von Schlacke und Brennstoff dienen,
während die untern Düsen teils zur Einführung von Druckluft in das Feuerbett zur Lockerung und intensi ven Verbrennung der Brennstoffschicht, teils zur Wiedereinführung der ausgeschleuderten Schlacke- und Brennstoffteilchen bestimmt sind, die mit der Transportluft vom obern Teil des Schachtofens durch Umführungslei- tungen zum untern Teil ins Feuerbett ,ge bracht werden.
Es hat sich als zweckmässig erwiesen, die Schlacke durch entsprechende Feuerführung zu verflüssigen und flüssig zu halten, da sie dann aus dem Druckraum viel einfacher aus geschleust werden kann, als wenn es sich um feste Schlacke handelt. Man kann dabei durch bestimmte Zusätze zum Brennstoff die Schlaoken-Schmelztemperatur regulieren.
Die beiliegende Zeichnung -zeigt eine bei spielsweise Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung, an Hand welcher auch das Verfahren beispielsweise erläutert wird. Der durch eine nicht gezeich nete Vorrichtung eingeschleuste Brennstoff (schraffiert gezeichnet) tritt bei a durch ein Rohr in den Schachtofen ein und verbreitet sich auf dem Konus b, um am Umfang des Ofens in das Feuerbett c entsprechend seiner natürlichen Böschung abzuströmen. Dort wird durch Düsen d Druckluft in das Feuer bett in einer solchen Menge eingeführt,
dass die gewünschte Lockerung der Brennstoff schicht und eine entsprechend intensive Ver brennung entsteht. Die Verbrennungsgase ziehen durch die Brennstoffschicht am Um fang des Konus b, sowie durch Löcher in die sem ab, wobei sie überall durch neu ankom menden Brennstoff hindurch-strömen. Durch tangential angeordnete Düsen e wird eben falls Luft eingeführt, welche als.
Sekundär- Luft zur Verbrennunng des Brenngases und mit dem Überschuss als Kühlluft wirkt. sowie einen Abgaswirbel erzeugt, dessen Zentri- fugalwirkung die festen Rückstände der Ver brennung und aus, der Brennstoffschieht mit geführte Teilchen au s@schleudert. Da die festen Rückstände wegen der Besonderheit der vor geschlagenen Verbrennungsart noch viel un- verbrannte Teile enthalten können, ist es zweckmässig, diese Rückstände mit Transport luft,
die sie aus dem Abscheider ausschleust, wieder in das Feuerbett des Schachtofens zu rückzuführen. Es ist für deren Wiederein führung notwendig, den Druck der Trans portluft etwas zu erhöhen, da sie infolge der Verluste im Abscheider einen niedrigeren Druck besitzt, als im Verbrennuneysrraum herrscht. Man kann diese Druckerhöhung durch besondere Ventilatoren g und durch Strahlapparate h bewirken, welche durch die frisch ankommende Druckluft, die naehher zur Verbrennung dient, betrieben werden.
Die Rückstände werden also zusammen mit allfällig entstandenen Gasen bei f abgesaugt und durch die Ventilatoren g oder Strahlappa- rate lz und die Düsen<I>i</I> in das Feuerbett zu rückebracht, wo die brennbaren Rückstände ausgebrannt werden. Diese Staubabsaugung kann wiederholt werden.
Die so gereinigten Gase treten durch das zum Brennstoffeintritt a konzentrische Rohr 7e in den %um<I>l</I> über und werden aus diesem durch das Rohr en ihrer eigentlichen Verwendung in einer Gas turbine, einem Überhitzer, einem Dampf Warmwasser- oder Heissluft-Erzeuger zuge führt.
Zur Unterstützung des Staubabscheiders kann man auch den von oben zuströmenden Brennstoff so führen, dass die Verbrennungs produkte eine Brennstoffschicht durchströ men müssen, diese erwärmen und sieh selbst abkühlen, wobei ein grosser Teil der von den Verbrennungsprodukten mitgesehleppten festen Rückstände in der Brennstoffschicht zurückgehalten wird.
Da bei dieser Anord nung leichte, dureh Zermalmen des Brenn stoffes entstandene Brennstoffteilchen von den Gasen weggetragen werden können und an derseits durch die heissen.
Ver'hrennungs- produkte eine gewisse Entgasung des frisch ankommenden Brennstoffes entstehen kann, ist es zweckmässig, dieser Art des Abschei- ders doch noch Zentrifugalabscheider oder dergleichen nachzusehalten, um dann mit Transportluft den ausgeschiedenen Brenn stoffstaub und allfällig aus dem Brennstoff entstandene Gase in das Feuerbett zurückzu leiten.
In einem Kohlenbett, das wie hier von -oben durch die Rückstrahlung der Flamme beheizt wird, erfolgt aber naturgemäss eine äusserst intensive Reduktion der Verbren nungsgase.