Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Flugasebe aus hocbtemperierten Feuerungsgasen. Flugasehenfreie Feuerungsgase werden be sonders da angestrebt, wo die Wärme der Gase durch Wärmeleitkörper auf eine Flüssig keit oder Luft übertragen wird und eine Aschenablagerung auf den Wärmeübertra- gungsfläehen den Wirkungsgrad der Anlage ungünstig beeinflussen würde.
Auch bei einer unmittelbaren Übertragung der Feuerungsgas- wärme auf ein Produkt, das getrocknet. und erhitzt wird, werden flugasehenfreie Feue- rungsgase angestrebt, wenn das zu behandelnde Gut von Beimischungen frei bleiben soll. Be deutungsvoll werden flugasehenfreie, unter Druck entwickelte Feuerungsgase, wenn die Wärme derselben unmittelbar in mechanische Energie verwandelt -erden soll. Die Gase müssen dann staubfrei sein, weil mitgeführ ter Staub in dem mechanischen Teil der Kraftanlage stören würde.
Das Ziel der Erfindung ist die Absehei- dung der Flugasche aus Feuerungsgasen, die sich bei der Verbrennung fester Brennstoffe bilden. Der Weg zu diesem Ziel führt, über die an sich bekannte Schmelzung der Asche, die bereits in den Schmelzkammern von Koh- lenstaubfeuerungen durchgeführt wird. In diesen Feuerungen werden aber nur 601/9 und in der in den letzten Jahren entwickelten Zyklonfeuerung höchstens 80 % der Flugasche im Verlauf des Verbrennungsprozesses abge schieden.
Die restliche Asche wird von den Feuerungsgasen durch den folgenden Wärme prozess getragen; hier wird ein Teil ausge- schieden und der Rest. in einer nachgeschal teten Entstaubungsapparatur niedergeschla gen.
Gemäss der Erfindung wird der Strom der Feuerungsgase durch Leitflächen in Teil ströme unterteilt und abgelenkt, derart, dass wenigstens ein Teil der in ihm enthaltenen Aschenteilchen in plastischem Zustande mit diesen Flächen in Berührung gebracht wird und auf diesen Flächen eine flüssige Sehlak- kensehieht bildet. Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens umfasst daher eine Anzahl von Leitflächen, die in einem von den Feuerungsgasen durchströmten Raum angeordnet sind und den Feuergas strom in Einzelströme aufteilen und ablenken.
Diese Leitflächen sind auf eine Temperatur heizbar, bei der die Aschenteilchen der Feue- rungsgase sich verflüssigen. Verflüssigte Ascheteilehen können dann z. B. von den untern Rändern der Leitflächen abtropfen. Die fallenden Tropfen sind _ so schwer, dass sie von den), Gasstrom nicht mehr mitgerissen werden können. Die Leitflächen können auch so angeordnet sein, dass die von den Flächen abfliessende Schlacke unmittelbar in ein Schlackensammelbecken übergeht.
Der Grad der Abscheidung steigt mit zunehmender Auf lösung des Feuerungsgasstromes; damit steigt aber auch die Gefahr, dass sich die Gaswege verstopfen; dem kann man allerdings bei Er hitzung der Leitflächen durch die Feuergase selbst durch Steigerung der Feuerungsgas- temperatur und dem damit. verbundenen leich teren Fluss der Schlacke begegnen.
Eine grössere Sicherheit gegen eine Ver stopfung der Gaskanäle bietet. die Fremd erhitzung der Flächen, an denen sich die pla stischen Aschenteilchen abscheiden. Die Leit- flächen der Abscheidevorriehtung werden dann so hoch erhitzt, dass die daran haftende Asche schnell in einen leichten Fluss über geht. Die Erhitzung der Abseheidevorrich- tung erfolgt zweckmässig durch eine Zusatz feuerung, die mit Gas oder Öl und mit vor gewärmter Verbrennungsluft betrieben -wird.
Die Abscheidevorrichtung besteht. in diesem Falle aus Hohlkörpern, durch deren Inneres die hocherhitzten Verbrennungsgase der Zu satzfeuerung geleitet werden. Die Gase wer den dann den zu entaschenden Feuerungs- gasen der Hauptfeuerung beigemischt.
In einer Krafterzeugungsanlage mit un mittelbarer Umwandlung der Feuerungsgas- wä.rme in mechanische Energie kann die Ab scheidung der Asche aus den unter Druck stehenden Feuerungsgasen mit Vorteil in einer elektrisch beheizten Abscheidevorrichtung durchgeführt werden. Der elektrische Strom zum Heizen der Abscheidevorrichtung wird dann von dem Strom abgezweigt, der durch die Anlage erzeugt wird.
Der hierfür erfor derliche Aufwand an elektrischer Energie wird dadurch wettgemaehf, dass die Tempera tur der Feuerungsgase beim Durchströmen der hoeherhitzten Abscheidevorrichtung gestei gert und der folgende Krafterzeugungspro- zess in einer höheren Temperaturstufe mit entsprechend günstigerem Wirkungsgrad durchgeführt wird.
Durch die Temperatur erhöhung wird die Raumänderungsarbeit der Feuerungsgase vergrössert und bei der Expan sion der Gase ein grösseres Temperaturgefälle ausgenutzt, das heisst mehr Wärme in me- ehanisehe Energie verwandelt als in einer unter sonst gleichen Betriebsverhältnissen, aber in einer niedrigeren Temperaturstufe arbeiten den Kraftanlage. Die mit hoher Temperatur aus der Kraftanlage abströmenden Gase kön nen ausserdem in einem angeschlossenen Wärme- oder Krafterzeugungsprozess weiter ausgenutzt werden.
Die notwendige hohe Tem peratur der elektrisch beheizten Abscheide vorrichtung kann in irgendeiner Weise, z. B. durch eine Widerstanderhitzung, auf dem In duktionswege oder auch mittels Plammbögen erzeugt werden. Die Regulierung der Tem peratur ist. in allen Fällen leicht durchzu führen.
In einem Krafterzeugungsprozess der an gedeuteten Art stehen die Feuerungsgase z. B. unter einem Betriebsdruek von etwa 12 at. Dementspreehend beträgt, das Volumen der Gase nur 1!1o des Volumens der unter atmo sphärischem Druck stehenden Feuerungsgase. Da sieh die Querschnitte der Gasewege in dem gleichen Verhältnis verringern, kann man dafür hochwertige temperaturfeste Materialien einsetzen, welche der angestrebten hohen Tem peratur widerstehen.
Als Material kommen keramische Werkstoffe aus reinen Oxyden und deren Verbindungen znr Verwendung, unter anderem Aluminium-, Magnesium-, Zir- kon- oder Thoriumoxy d, deren Sehmelztem- peraturen über 2000 liegen. Die Ummante lung der Abseheidevorriehtung muss durch eine wasserführende Konstruktion geschützt werden.
Die Fig.l bis 6 zeigen verschiedene bei spielsweise Vorrichtungen zur Ausübung von Beispielen des Verfahrens gemäss der Erfin dung für Feuerungsgase, die sieh bei der Verbrennung fester Brennstoffe entwickeln.
Fig. 1 zeigt, den Längsschnitt durch eine Abscheidevorrichtung mit Auflösung des Feuerungsgasstromes durch an sehaufel- artigen Teilen vorhandene Ablenkfläehen.
Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 dargestellte Vor richtung in einem Schnitt nach Linie 1-I. Fig. 3 zeigt. einen Längsschnitt durch eine Abscheidevorriehtung mit einer zusätzlichen Feuerung.
Fig. 4 zeigt. die in Fig. 3 dargestellte V or- richtung in einem Querschnitt nach Linie IV-IV.
Fig. 5 zeigt eine Abscheidevorrichtung mit elektrischer Beheizung im Schnitt.
Fig. 6 zeigt die Reinigung der Feuerungs- gase mit Hilfe eines Metallbades. Die Vorrichtung nach Fig.1 und 2 besitzt einen senkrechten zylindrischen Raum 1, des sen V'ä.nde durch einen Kühlwassermantel 2 gekühlt werden. In dem Raum 1 ist koaxial zu diesem ein Zylinder 3 angeordnet, dessen Wandung ebenfalls durch einen Kühlwasser mantel 4 gekühlt wird, der mit dem Kühl wassermantel 2 in Verbindung steht., indessen von diesem auch getrennt sein könnte.
In dem Zylinder-Ringraum 5, der zwischen dem Be grenzungsmantel des Raumes 1 und dem Zy linder 3 liegt, sind radiale Platten 6 angeord net, die in senkrechter Richtung etwa nach Art von Turbinenschaufeln gebogen sind. Der Zylinder 3 ist unterhalb der Platten 6 mit Öffnungen 7 versehen, die den Ringraum 5 mit dem Innern des Zylinders 3 verbinden. Der untere Teil 8 des Ringraumes 5 ist als Schlackenbett ausgebildet und besitzt einen oder mehrere Schlackenablässe 9.
Durch einen Zuführungskanal 10, der durch eine Öffnung 11 mit dem Raum 1 ver bunden ist, treten mit Flugasche beladene, hocherhitzte Feuerungsgase in den Raum 1. ein. Infolge des tangentialen Eintritts führen sie eine Bewegung aus, die etwa der strich punktierten Schraubenlinie A entspricht. Durch die Platten 6 wird der Gasstrom in eine grössere Zahl schmaler Gasströme aufge teilt und abgelenkt. Die von den Gasen mit geführten plastischen Aschenteilchen werden infolge dieser Ablenkung mit. den Platten 6 in Berührung gebracht. und verdichten sich auf ihnen zu einer Schicht flüssiger Schlacke, die an den untern Enden der von den Gasen selbst auf eine entsprechend hohe Temperatur geheizten Platten 6 abtropft.
Die Gase ziehen durch die Öffnungen 7 und das Innere des Zylinders 3 ab, während die abtropfende Schlacke in das Schlackenbett 8 fällt. Da alle Aschenteilchen, die mit der flüssigen Schlackenschicht auf den Platten 6 in Berüh rung kommen, daran haften bleiben, und die Anordnung und Form der Platten 6 derart ist; dass möglichst alle Aschenteilchen mit ihnen in Berührung kommen müssen, ist das abziehende Gas sehr arm an Asche, ohne wesentlich an Geschwindigkeit und Tempera tur verloren zu haben.
Man kann auch den obern Teil des Raumes 1 als Verbrennungsraum benutzen, z. B. in die Öffnung 11 eine Kohlenstaub-Verbrennungs- düse einsetzen. Der Raum 1 muss dann so gross sein, dass die Verbrennung darin so vollstän dig erfolgt, dass sie beendet ist, wenn die Verbrennungsgase zu den Platten 6 gelangen.
Bei der Vorrichtung nach Fig.3 und 4 zieht das Verbrennungsgas in einem Schrau benwirbel durch einen zylindrischen Verbren nungsraum 12 mit einer gegen die Waagrechte leicht geneigten Achse. Die Gase ziehen dort, wo der Verbrennungsraum 12 seine tiefste Stelle erreicht, nach oben durch einen Aschen- abscheider 13 ab, in welchem der Gasstrom aufgeteilt und mehrmals abgelenkt wird. Der Abseheider 13 wird dadurch beheizt, dass die Verbrennungsgase einer mit Gas oder Öl und vorgewärmter Verbrennungsluft betriebenen Zusatzfeuerung 14 durch Rohre 15 des Ab- scheiders 13 geleitet werden.
Sie werden dann in den Feuerungsraum 12 geleitet und mischen sich dort. mit den abziehenden Feuerungs- gasen, wie die strichpunktierte Pfeillinie zeigt. Die plastischen Aschenteilchen der Feuerungs- gase bleiben an den sich mit flüssiger Schlacke überziehenden Aussenflächen der Rohre 15 haften und tropfen dann als flüssige Schlacke in das Schlackenbett 16, von wo sie abge-* zogen wird.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 5 sind als Abscheidevorrichtung für die Flugasche kera= mische Hohlkörper 17 benutzt, die mit einer Widerstandsmasse gefüllt sind, durch die ein solcher elektrischer Strom geleitet wird, dass die Körper 17 auf eine Temperatur geheizt werden, die oberhalb der Verflüssigungstem peratur der Asche liegt. Die Widerstände bestehen z. B. aus einem körnigen Gemisch von Kohle mit Carborund und Silicaten. Die Hohlkörper 17 können entsprechend der Art des Abscheidevorganges verschiedene Formen und Anordnungen erhalten. Bei der Anord nung nach Fig. 5 sind mehrere Reihen ver schiedener Hohlkörper dieser Art übereinan der angeordnet.
In der untern Reihe haben die Hohlkörper 17 verhältnismässig grossen Durchmesser und verhältnismässig grossen lichten Abstand voneinander. Die Barüber liegende Reihe besteht aus Hohlkörpern 17c etwas geringeren Durchmessers und etwas ge ringeren lichten Abstandes voneinander, und darüber liegt eine weitere Reihe von Hohl körpern 17b, die noch enger nebeneinander liegen. Auf einer weiteren Reihe von Hohl körpern<B>17e</B> liegt eine körnige Filtermasse 18.
Die mit Flugasche beladenen Feuerungs- gase treten unten in den zylindrischen Raum 19, in dem die genannten Reihen der Hohl körper 17 bis 17c liegen, derart ein, dass sie eine Drehbewegung ausführen und dann durch die Zwischenräume zwischen den Hohl körpern 17 bis 17c abziehen, wie der strich punktierte Pfeil zeigt. Die Ascheteilchen set zen sich im plastischen Zustand an den Hohlkörpern 17 bis<B>17e</B> ab, verflüssigen sieh hier und fallen in das Schlackenbett 20, von wo sie abgezogen werden können. Infolge der verschieden grossen lichten Abstände der Hohlkörper 17 bis<B>17e</B> voneinander wird sichergestellt, dass sich die Zwischenräume zwisehen den Hohlkörpern nicht verstopfen.
Ein Teil der Aschenteilchen wird sieh an den Hohlkörpern 17 absetzen, während ein wei terer Teil durch die Lücken zwischen diesen Körpern hindurehfliegt und sich an den Bar überliegenden Hohlkörpern 17a, 17b und 17c absetzen wird. Durch diese stufenweise Ab scheidung der Asche wird einerseits verhin dert, dass sich die Lücken zwischen den ersten Abscheiderohren zusetzen und anderseits eine so weitgehende Entaschung erreicht, dass die Gase zur Beseitigung des restlichen Aschen anteils durch einen Filter geleitet werden können. Der restliche Aschenstaub wird durch die Filtermasse 18 aufgenommen, so dass die Gase völlig gereinigt austreten.
Die Filter masse 18 kann in vielen Fällen fortgelassen werden.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 6 erfolgt die Reinigung der Feuerungsgase mit Hilfe eines Metallbades, das entweder durch! die Tem peratur der Feuerungsgase oder durch eine zusätzliche, beispielsweise elektrische Behei-. zung in flüssigem Zustand gehalten wird. In der schematischen Darstellung der Fig. 6 ist der untere Teil der Abseheidevorrichtung als eine Wanne 21 aus feuerfestem Material aus gebildet, in der sieh flüssiges Metall von einer Temperatur befindet, das der Temperatur der Feuerungsgase entspricht.
Durch Zwischen wände 23, die von oben her in das Bad 22 hineinragen, werden die durch einen Kanal 21 eingeführten Feuerungsgase gezwungen, durch das Metallbad zu gehen. Die eingezeichneten Pfeile zeigen den Verlauf des Gases.
Die Zwischenwände 23 sind längs des untern Randes mit einer grossen Anzahl von Vorsprüngen versehen, also z. B. sägenartig ausgebildet, so dass die Feuerungsgase vom genannten Rand in eine grössere Zahl Sehma ler Gasströme ausgelöst und abgelenkt werden, wobei sieh dann die plastischen Aschenteil chen dieser schmalen Gasströme beim Durch strömen der Zwischenräume zwisehen den Vorsprüngen zum Teil am. Metallbad, zum Teil am genannten Rand verflüssigen und somit teilweise als flüssige Sehlaekensehicht am untern Rand der Zwischenwände 23 ab geschieden werden.
Die verflüssigten Aschen teilchen bilden darin auf dem Metall bad eine schwimmende Schlaekenschieht, die an geeigneter Stelle 25 abgezogen wird.
Die Figuren sind nur mehr oder weniger schematische Darstellungen. Bei der prakti schen Ausführung muss selbstverständlich die Art der Beanspruchung bei der Konstruktion und der Auswahl der Konstruktionsmateria lien berücksichtigt werden. In der Regel wer den die Wände des Feuerungsraumes und der Räume, in denen die Schlackenabscheidung erfolgt, aus feuerfesten Materialien hoher Qualität hergestellt und die Wände durch einen Wassermantel gekühlt.