Einrichtung zur Rauchgasverbrennung. Bedeutende Verluste bei der Verbrennung fester Brennstoffe entstehen bekannt.lieh im- iner noch durch die unvollkommene Na hver- hrennung der sich bildenden Ralehgase.
Während die sich bei der Entgasung zu erst entwickelnden Teerdämpfe schon bei 250 bis 400 C verbrennen, entzündet sich z. B. der Wasserstoff erst bei etwa 600 C, das Koh lenoxyd bei etwa. 650 C und das Methan bei etwa 650 bis 750 C.
Um eine vollkommene Verbrennung aller Feuergase zu erreichen, muss aber neben der Entzündungstemperatur auch die Zündge- sehwindigkeit berücksichtigt werden, die ihrerseits von einer guten Durehmisehung der Gase mit Luft. abhängig ist. Ist. das nicht. der Fall, so reisst. die Zündung ab, und die (rase entweichen urverbrannt durch den Schornstein oder setzen sich in Form von Russ in den Kesselzügen usw. ab.
Infolge ihrer hohen Heizwerte (Wasserstoff etwa 2600 kcal, Kohlenoxyd etwa 3000 kcal, Methan etwa <B>8500</B> kcal) entstehen dabei beträchtliche '\Vä.riiiev erliist.e.
Dem zu begegnen, hat man verschiedene <U>Wege</U> vorgeschlagen, -unter anderem die soge nannte Rauchgasrückführung, bei der ein am Ende der Feuerung entnommener Rauchgas teilstrom unter den Rost zurückgeführt und der primären Verbrennungsluft zur @Tachver- brennung im Feuerbett beigemischt wird.
Ab- --esehen davon, dass dabei die beigemischten Raucliga.se die Verbrennung der Destillations- rückstände auf dem Rost durch ihren zusätz- liehen Sauerstoffbedarf beeinträchtigen, er reicht die Erstluft selten die zur wirksamen Nachverbrennung erforderliche Entzündungs temperatur.
Man hat deshalb schon vorgeschlagen, zur Durchwirbelung und besseren Nachverbren nung der Rauchgase heisse Zweitluft durch Wirbeldüsen einzuführen.
Auch die Zuleitung vorgewärmter Zweit luft oberhalb der Brennstoffschicht durch auf den Rost, zu stellende, verschieden ausge bildete Hohlkörper, die man zur Vehwirbelung der Heizgase mit Gittermauerwerken oder Brückenschnecken kombiniert (verbunden) hat, ist bekannt.
Derartige Verfahren haben sich nament lich bei gasreichen oder minderwertigen Brennstoffen im allgemeinen gut bewährt, ihre Anwendung ist. aber meist von einem feststehenden Rost abhängig und lässt sich deshalb nicht immer durchführen; ausserdem wirken sich die zur Durchwirbelung der Rauchgase angewandten Methoden oft nach teilig auf den Schornsteinzug aus und gewähr leisten in keinem Falle eine wirkliche Homo genisierung der brennbaren Gase mit Luft.
Die Erfindung betrifft nun eine Einrich tung zur Rauchgasverbrennung in mit festen Brennstoffen. beschichten Feuerungsanlagen, wie Kesseln, Öfen, Herden, mit wenigstens einem Kanal, der ein Gemisch .aus vorgewärm ter Zweitluft und Rauchgasen in den Brenn- raum einführt, und ist dadurch gekennzeich- net, dass der Luftkanal eine Verengung auf- weist und die Rauchgaszufuhr in den Luft kanal an einer Stelle erhöhter Luftgeschwin digkeit erfolgt.
Die Erfindung ermöglicht die innige Ver mischung der Rauchgase mit der Zweitluft und die Zuführung eines heissen Frischluft Rauchgas-Gemisches mit genügender Ge schwindigkeit (zweckmässig etwa. 50 m/sec) in einen nach Bedarf gewählten Teil des Ver- brennungsraumes. Sie kann unabhängig von der Gestaltung .des Rostes angewendet werden.
Mit dem so gewonnenen brennfertigen Zweitluft, Rauchga.s-Gemisch, das vorzugs weise im Gegenstrom zur Flammenrichtung eingeblasen wird, kann man erstmals eine sichere Lind vollkommene Nachverbrennung der bisher ungenutzt abziehenden Rauchgase erreichen und Fehler bekannter Anordnungen vermeiden.
Vergleichsversuche haben eine wesentliche Steigerung der Leistung und eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrades der Feue rung ergeben, so dass man eine ganz bedeu tende Brennstoffersparnis erhält.
Da das Merkmal der vorliegenden Erfin dung zu einer relativ hohen Strömungsge schwindigkeit der Zweitluft am Ort der Zu mischung der Rauchgase führt, ist es zweck mässig, den Luftkanal von dessen Eintritts bis bis zu besagter Verengung stetig zu ver engen, um Energieverluste möglichst zu ver meiden. Die Luftströmung kann durch Ver- -#irendung eines Luftförderers, insbesondere eines Gebläses, gesteigert werden.
Zur Erreichung einer guten Vermischung zwischen Zweitluft und Rauchgasen bildet man das austrittsseitige Ende der Einrieh- tun.g, in das die Rauclrgaszufuhr erfolgt, im Schnitt, parallel zur Strömungsrichtung zweck mässig birnenförmig aus.
Damit die zugeführten Rauchgase einett möglichst hohen Gehalt an unvollständig oder nicht verbrannten Anteilen und ausserdem eine hohe Temperatur aufweisen, bringt man die Eintrittsöffnung oder Eintrittsöffnungen für die Raüehgasziifuhr vorteilhaft beim Feuerbett oberhalb desselben an. Im übrigen verlaufen die Rauchgasziüuhrstelle oder Rauehgaszufuhrstellen vorteilhaft so, dass sie mit einem spitzen Winkel von z. B. 60 in den Luftkanal einmünden, um auf diese Weise die Saugwirken- zu erleichtern.
Zusätzlich können im Bereich des bren nenden Brennstoffbettes oder dergleichen öffnungen in der Wand des Kanals vorge sehen sein, um unmittelbar nur reine Zweit luft ohne Beimischung von Rauchgasen in diese Zone einzuführen.
Gestaltet man die erfindungsgemässe Ein richtung als einen hitzebeständigen Form körper mit. ebener unterer Begrenzungsfläche, so kann man ihn auf den Rost nachträglich aufstellen, beispielsweise vor der Feuerbrücke. Man kann ihn aber auch mit. einmauern, etwa an Stelle der Feuerbrücke; ebenso können entsprechend gestaltete Körper an den Seiten des Brennrostes vorgesehen werden.
Aus Gründen der exakteren (formtreue- ren) Herstellung und des geiten Wärmeaus tausches mit dem Brennraum, das heisst zur Erhöhung der Temperatur der Zweithift, wer den die Körper vorzugsweise aus wärmeleit- fä.lligen Werkstoffen, z. B. -Metall, etwa aus chromhaltigem Gusseisen hergestellt. Man kann auch zur Erhöhung der Temperatur eine zusätzlich zur Heizung durch die Feuerung wirksame Beheizung der Luft, beispielsweise eine elektrische Heizung, vorsehen.
Soll die Erfindung bei einer Feuerung ohne festen Rost, also etwa bei einer Feuerung mit Wanderrost, angebracht wellen, so kann der Erfindungsgegenstand die Gestalt eines Rohres annehmen.
.Jeder einzelne Körper kann mit mehreren Luftkanälen versehen sein, die ganz oder teil weise und vorzugsweise im Bereiche der 11i schtulg und des Austrittes durch Trennwände voneinander geschieden sind. Es brauchen nicht. alle Luftkanäle eine Rattehgaszuführung aufzuweisen, doch kann inan quell einem Luftkanal hehrere Rauehgaszuführungsstel- leil zuordnen.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen sellematiseh und im Schnitt dargestellt.. Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt- durch einen rohrförmigen Körper, wie er beispiels weise für Wanderrostfeuerungen geeignet ist, Fig. \? einen Querschnitt durch einen im wesentlichen rechteckigen Körper, der als Peuerbrücke oder zum Aufsetzen auf einen testen Rost. geeignet ist.
Gemäss Fig. 1 ist ein rohrförmiger, aus (:lusseisen oder keramischem Material bestehen , der Körper 1 mit einer grösseren untern Öff nung ? und mit einer kleineren obern Aus trittsöffnung 3 versehen. In den Körper 1 ist ein mit. diesem zusammen einen Luftkanal bildendes Rohr 4 eingeschoben, welches sich oben bei 5 trichterartig bis zu einer kleineren Öffnung 6 verengt. Oberhalb dieser trichter- förmigen Verengung befinden sich zwei seit liehe Öffnungen 7 und 8, die durch schräge Lappen 9 und 10 überdeckt sind.
Innerhalb des Rohreinsatzes 4 befindet sich eine elektri sche Heizung 11, während sich in der Nähe der untern Öffnung 2 ein Axialgebläse 12 be findet.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 -irl beispielsweise in die Wandung eines Heizkessels so eingebaut, dass die Öffnung 3 gegen die Flammenrichtung gerichtet ist. Die Strömungsgeschwindigkeit der Zweitluft wird durch das Axialgebläse 12 erhöht. Nach Er- wärmung durch die heissen Rauchgase und die Heizspirale 11 tritt. die Zweitluft mit hoher Geschwindigkeit durch die Öffnung 6 und sauet durch die in den Brennraum aus mündenden Öffnungen 7 und 8 Rauchgas an.
In dem Raum zwischen den Öffnungen 6 und 3 mischen sich heisse Zweitluft und heisse Rauchgase und das Gemisch tritt bei 3 in den Brennraum ein. Die Lappen 9 und 10 dienen der besseren Auffangmöglichkeit und Zuleitung der Rauchgase.
Gemäss Fig. 2 hat der vorzugsweise eine reehteekige Grundfläche aufweisende Körper eine brennraumseitige Wand 20 und eine dieser gegenüberstehende Wand 21, zwischen denen sich ein Luftkanal 22 befindet. Dieser Luftkanal 22 verengt sich relativ stark bis zu der Stelle 23 und krümmt sich dann ge gen den Brennraum hin, wo er sich bei 24 öffnet. Hier befindet sich eine Wand 25, die oben die Öffnung 24 und unten eine Öffnung 26 freilässt.
Eine relativ kurze Zwischenwand 27, welche sich zwischen den Teilen 24, 25 und 26 einerseits und der Verengungsstelle 23 anderseits befindet, unterteilt den obern Teil des Luftkanals. Zusätzlich ist in der brennkammerseitigen Wand 20 im Höhenbe reich des vorgesehenen Brennstoffbettes noch eine Öffnung 28 vorgesehen, über der sich ein kleiner Vorsprung 29 befinden kann.
Der dargestellte Körper ist vorzugsweise aus Me- tallguss hergestellt, um eine gute Wärmeüber tragung vom heissen Brennraum auf die an gesaugte Zweitluft zu erreichen.
Steht der dargestellte . Hohlkörper bei spielsweise vor der Brücke auf einem Brenn rost, so strömt infolge der Druckdifferenz zwischen dem Raum unterhalb des Rostes (hoher Druck) und dem Raum oberhalb des Brennrostes (niedriger Druck) Zweitluft in den Kanal 22, die die Stelle 23 mit hoher Geschwindigkeit durchströmt und, von der Feuerung her erwärmt, bei 24 in den Brenn- raum .austritt. Dieser Lufstrom saugt bei 26 Rauchgas an und vermischt sich mit ihm in dem obern Ende des Hohlkörpers, das im Schnitt parallel zur Strömungsrichtung bir nenförmig ist.
Die Trennwand 27 des Ausführungsbei spiels gemäss Fig. 2 ist so angeordnet, dass sie den Strömungswiderstand nicht merklich erhöht, das heisst sie steht parallel zur Strö- mungsrichtung. Die Trennwände können, bei spielsweise, wenn eine erhöhte Festigkeit er- wünscht ist, auch den ganzen Formkörper durchsetzen, also bis zur untern Eintrittsöff- nung der Zweitluft reichen.
Die düsenförmige Verjüngung 5 des Ge- bläserohres 4 in Fig. 1 wird beim Beispiel gemäss Fig. 2 ,durch eine stetige Querschnitts verengung zwischen Vorder- und Rückwand des Hohlkörpers, die sich über dessen ganze Breite erstreckt, ersetzt, so dass von der Standfläche aus ein trichterförmiges Auf fanggebilde entsteht.
Eine solche Ausgestaltung des Hohlkör pers (Fig. 2) hat gleichzeitig den Vorteil eines guten Stehvermögens, so dass er nicht unbedingt befestigt oder eingemauert werden muss ; man kann, ihn, namentlich bei Plan rosten, einfach auf den Rost aufsetzen. Der senkrecht zur Strömungsrichtung genommene Querschnitt des Hohlkörpers nach Fig. 2 kann wenigstens annähernd rechteckig sein.
Equipment for flue gas combustion. Significant losses in the combustion of solid fuels are known to occur due to the imperfect close-up combustion of the generated gases.
While the tar vapors that develop during the degassing process burn at 250 to 400 C, z. B. the hydrogen only at about 600 C, the Koh lenoxyd at about. 650 C and the methane at around 650 to 750 C.
In order to achieve complete combustion of all fire gases, however, in addition to the ignition temperature, the ignition speed must also be taken into account, which in turn depends on good exposure of the gases to air. is dependent. Is. not that one. the case so rips. the ignition is switched off, and the (turf, burned out, escape through the chimney or settle in the form of soot in the boiler flues, etc.).
As a result of their high calorific values (hydrogen about 2600 kcal, carbon oxide about 3000 kcal, methane about <B> 8500 </B> kcal), considerable amounts arise.
To counteract this, various <U> ways </U> have been proposed, including the so-called flue gas recirculation, in which a partial flow of flue gas removed at the end of the furnace is returned under the grate and the primary combustion air to the top combustion in the fire bed is added.
Apart from the fact that the added Raucliga.se impair the combustion of the distillation residues on the grate due to their additional oxygen requirement, the initial air rarely reaches the ignition temperature required for effective post-combustion.
It has therefore already been proposed to introduce hot secondary air through vortex nozzles for the swirling and better Nachverbren voltage of the flue gases.
The supply of preheated second air above the fuel layer through on the grate, to be provided, differently formed hollow bodies, which have been combined (connected) with lattice masonry or screw bridges for the vortexing of the heating gases, is known.
Such methods have generally proven to be good for gas-rich or low-quality fuels, their application is. but mostly dependent on a fixed grate and can therefore not always be carried out; In addition, the methods used to swirl the flue gases often have a detrimental effect on the chimney draft and in no case guarantee a real homogenization of the flammable gases with air.
The invention now relates to a device for flue gas combustion with solid fuels. coat firing systems, such as boilers, ovens, stoves, with at least one duct that introduces a mixture of preheated secondary air and flue gases into the combustion chamber, and is characterized by the fact that the air duct has a constriction and the flue gas supply takes place in the air duct at a point of increased air speed.
The invention enables the intimate mixing of the flue gases with the secondary air and the supply of a hot fresh air flue gas mixture at sufficient speed (expediently about 50 m / sec) into a part of the combustion chamber selected as required. It can be used regardless of the design of the grate.
With the ready-to-burn second air, smoke gas mixture obtained in this way, which is preferably blown in countercurrent to the direction of the flame, it is possible for the first time to achieve a safe and complete afterburning of the previously unused smoke gases and avoid errors in known arrangements.
Comparative tests have shown a significant increase in performance and a considerable improvement in the efficiency of the firing system, so that a very significant saving in fuel is obtained.
Since the feature of the present inven tion leads to a relatively high flow rate of the secondary air at the place where the flue gases are mixed, it is advisable to steadily narrow the air duct from its entry to said constriction in order to avoid energy losses as much as possible . The air flow can be increased by using an air conveyor, in particular a fan.
In order to achieve good mixing between secondary air and flue gases, the outlet end of the Einrieh- tun.g, into which the flue gas is supplied, is appropriately pear-shaped in section, parallel to the direction of flow.
So that the supplied flue gases have the highest possible content of incomplete or unburned components and also have a high temperature, the inlet opening or openings for the flue gas supply is advantageously placed above the fire bed. In addition, the Rauchgasziüuhrstelle or Rauehgaszufuhrstellen advantageously run so that they are at an acute angle of z. B. 60 open into the air duct in order to facilitate the suction in this way.
In addition, openings in the wall of the duct in the area of the burning fuel bed or the like can be provided in order to introduce only pure secondary air directly into this zone without admixing flue gases.
If the device according to the invention is designed as a heat-resistant molded body. even lower boundary surface, it can be set up on the grate later, for example in front of the fire bridge. But you can also take it with you. wall in, for example in place of the fire bridge; Correspondingly designed bodies can also be provided on the sides of the grate.
For reasons of more exact (dimensionally accurate) production and the sliding heat exchange with the combustion chamber, that is, to increase the temperature of the second shift, the bodies are preferably made of thermally conductive materials, e.g. B. -Metal, for example made of cast iron containing chromium. In order to increase the temperature, it is also possible to provide heating of the air, for example an electric heater, which is effective in addition to heating by the furnace.
If the invention is intended to corrugate in a furnace without a fixed grate, for example in a furnace with a traveling grate, the subject matter of the invention can take the form of a pipe.
.Each individual body can be provided with several air ducts, which are completely or partially and preferably in the area of the 11i shoulder and the outlet separated from one another by partition walls. Don't need it. all air ducts have a raw gas supply, but inan source can assign several raw gas supply parts to an air duct.
The object of the invention is shown in the drawing in two exemplary embodiments sellematiseh and in section. Fig. 1 shows an axial section through a tubular body, as it is, for example, suitable for traveling grate firing, Fig. \? a cross section through a substantially rectangular body, which can be used as a fire bridge or to be placed on a test grate. suitable is.
1 is a tubular, made of (: cast iron or ceramic material, the body 1 with a larger lower opening? And with a smaller upper outlet opening 3. In the body 1 is an air duct together with this Tube 4 is inserted, which narrows in a funnel-like manner up to a smaller opening 6. Above this funnel-shaped constriction there are two openings 7 and 8 which are covered by inclined tabs 9 and 10.
Inside the tube insert 4 is an electrical cal heater 11, while in the vicinity of the lower opening 2 there is an axial fan 12 be.
The embodiment according to FIG. 1 -irl is installed, for example, in the wall of a heating boiler in such a way that the opening 3 is directed against the direction of the flame. The flow speed of the secondary air is increased by the axial fan 12. After being heated by the hot flue gases and the heating coil 11 occurs. the secondary air at high speed through the opening 6 and draws in flue gas through the openings 7 and 8 opening into the combustion chamber.
In the space between openings 6 and 3, hot secondary air and hot flue gases mix and the mixture enters the combustion chamber at 3. The flaps 9 and 10 are used to better collect and feed the smoke gases.
According to FIG. 2, the body, which preferably has a rectangular base area, has a wall 20 on the combustion chamber side and a wall 21 opposite this, between which an air duct 22 is located. This air channel 22 narrows relatively sharply up to the point 23 and then curves ge against the combustion chamber, where it opens at 24. Here is a wall 25 which leaves the opening 24 at the top and an opening 26 at the bottom.
A relatively short partition 27, which is located between the parts 24, 25 and 26 on the one hand and the constriction 23 on the other, divides the upper part of the air duct. In addition, an opening 28 is provided in the combustion chamber-side wall 20 in the Höhenbe rich of the intended fuel bed, over which a small projection 29 can be located.
The body shown is preferably made of cast metal in order to achieve good heat transfer from the hot combustion chamber to the secondary air that is drawn in.
Is the one shown. Hollow body for example in front of the bridge on a combustion grate, as a result of the pressure difference between the space below the grate (high pressure) and the space above the combustion grate (low pressure), secondary air flows into the channel 22, which flows through the point 23 at high speed and, heated by the furnace, exits into the combustion chamber at 24. This air flow sucks in flue gas at 26 and mixes with it in the upper end of the hollow body, which is in the section parallel to the flow direction bir neniform.
The partition wall 27 of the exemplary embodiment according to FIG. 2 is arranged in such a way that it does not noticeably increase the flow resistance, that is to say it is parallel to the flow direction. The partition walls can, for example, if increased strength is desired, also penetrate the entire shaped body, that is to say extend as far as the lower inlet opening for the secondary air.
The nozzle-shaped tapering 5 of the blower tube 4 in FIG. 1 is replaced in the example according to FIG. 2 by a continuous cross-sectional constriction between the front and rear walls of the hollow body, which extends over its entire width, so that from the standing surface a funnel-shaped catch structure is created.
Such a configuration of the Hohlkör pers (Fig. 2) also has the advantage of good stamina, so that it does not necessarily have to be attached or walled in; you can simply put it on the grate, especially when grate. The cross section of the hollow body according to FIG. 2, taken perpendicular to the direction of flow, can be at least approximately rectangular.