CH98996A - Verfahren zum Betriebe von Feuerungen, besonders für Dampfkessel, Überhitzer oder dergleichen. - Google Patents

Verfahren zum Betriebe von Feuerungen, besonders für Dampfkessel, Überhitzer oder dergleichen.

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CH98996A
CH98996A CH98996DA CH98996A CH 98996 A CH98996 A CH 98996A CH 98996D A CH98996D A CH 98996DA CH 98996 A CH98996 A CH 98996A
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CH
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flame
gases
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combustion
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English (en)
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Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22GSUPERHEATING OF STEAM
    • F22G5/00Controlling superheat temperature
    • F22G5/06Controlling superheat temperature by recirculating flue gases

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Description


  Verfahren zum Betriebe von Feuerungen, besonders für Dampfkessel,     Überhitzer     oder dergleichen.    Der Vorteil von Kohlenstaub-, Gas- oder       Ölfeuerungen    wird hauptsächlich darin er  blickt, dass die     Brennstoffe    dieser Feuerungen  infolge der raschen und innigen Mischung mit  der Verbrennungsluft ohne     Luftüber:chuss    ver  brannt werden können und dadurch hohe  Temperaturen und guten     Feuerungswirkungs-          grad    erreichen.

   Nachdem diese     Heizstoffe    kei  nen Rost benötigen, sondern durch wasser  gekühlte Düsen in den Heizraum gebracht  werden, so ist auch hohe     Vorwärmung    der  Verbrennungsluft ermöglicht, die zu einer  weiteren     Verbesserung    des Wirkungsgrades  beiträgt. Leider können diese Vorteile nicht  voll ausgenützt werden, da die Haltbarkeit  des     Mauerwerkes    oder der sonst mit der ersten  Flamme in Berührung kommenden Teile die  Überschreitung einer gewissen Höchsttempe  ratur verbietet. Diese Höchsttemperatur ist  bei den heute zur Verfügung stehenden     "feuer-          festen"    Baumaterialien bei etwa 1500   ge  legen.

   Theoretisch oder auch mit Rücksicht  auf die bei zu hohen Wärmegraden eintretende  Dissoziation liessen sich tatsächlich wesentlich  höhere Temperaturen     erreichen,        Aber    selbst    1500   gilt für Dauerbetrieb im     Interesse    der  Lebensdauer der     Feuerraumwandungen    als  noch zu hoch.     Dran    ist in der Praxis daher  gezwungen, die höchst erreichbaren Tempe  raturen zu vermeiden und die Verbrennungs  temperaturen durch grösseren oder kleineren       Luftüberschuss    herabzudrücken. Wird die Ver  brennungsluft vorgewärmt, so ist der Luft  überschuss um so mehr zu erhöhen, je höher  die     Vorwärmung    getrieben wurde.  



  Durch den     Luftüberschuss    geht mau also  wieder der     wesentlichen    Vorteile der     staub-          und    gasförmigen und flüssigen     Brennstoffe     verlustig und hat, im Falle einer     Vorwär-          mung    der Verbrennungsluft, noch den weite  ren Nachteil, dass der     Vorwärmer        für    das  grössere Luftquantum zu bemessen ist.  



  Diese Nachteile sollen durch das vorlie  gende neue Verfahren behoben werden. Es  besteht darin, dass der verwendete     Brennstoff     mit möglichst hoher Temperatur verbrannt  und hierauf die Flamme durch getrennt von  dem     Brennstoff    und der Verbrennungsluft zu  geführte Gase, insbesondere Rauchgase, durch  Mischung der     Verbrennungsprodukte    mit die-      sen Gasen gekühlt wird.

   Durch die so her  beigeführte Mischung der Verbrennungspro  dukte des frischen Gemisches mit beispiels  weise durch die Abgase erwärmten Gasen  oder mit den Abgasen selbst kann die Tem  peratur in den Feuerzügen herabgedrückt  werden, ohne dass der Wirkungsgrad der  Feuerung verschlechtert wird, dies ganz im  Gegensatz zur Temperaturregelung durch       LTberschussluft,    die einen um so schlechteren  Wirkungsgrad ergibt, je tiefer die Verbren  nungstemperatur gehalten wird.  



  Der Beweis, dass durch vorliegende Er  findung eine ganz wesentliche Erhöhung  des     Feuerungswirkungsgrades    erreicht werden  kann, ist rechnerisch leicht zu erbringen. Es  sei der Einfachheit halber angenommen, dass  sich die spei. Wärme innerhalb der sämt  lichen Temperaturbereiche nicht ändern.

   Ist       Q    die je 1 kg frischem Gemisch zugeführte  Wärmemenge,     L;üb    die überschüssige Luft  menge,     Lab..    die zur Kühlung verwandte Gas  menge, beispielsweise zurückgeführte     (Umlauf-)     Abgasmenge, und     ii    die Temperatur des fri  schen Gemisches vor,     t2        bezw.    t'2 nach der  Verbrennung,     ts    die Abgastemperatur (im  <B>Fuchs),</B>     t.    die verlangte Höchsttemperatur,  die sich entweder durch     Luftüberschuss    oder  durch Beimengung von Abgasen einstellen  soll, so gilt  1.

   Bei     Luftüberschuss     
EMI0002.0014     
         Abgebebene    Nutzwärme von je 1<B>kg</B> Gemisch  
EMI0002.0016     
    Zugeführt wurde:     Q        _-_   <I>(t2</I>     -ti)   <B>(11-</B>     Lab)        cp     Wirkungsgrad:

    
EMI0002.0022  
   nach einiger  
EMI0002.0023  
         z.    Bei Mischung mit Abgasen von der  Temperatur     t3   
EMI0002.0026  
    Gemischtemperatur     t$    aus       Cp        (t'2    --     t.)    =     Labg        Cp        (t.    -     t3)     
EMI0002.0035     
         TV   <I>=</I>     ep        (1g   <I>-</I>     13)   <I>(1</I>     -f        Labe     nach einiger Umformung:

         1Y=        ep   <I>(t'2 -</I>     13)     Wirkungsgrad  
EMI0002.0045     
    Es ergibt sich also der gleiche Ausdruck  für beide Verfahren. Der Wirkungsgrad hängt  also, solange     1i    und     ts    gleich bleiben, in beiden  Fällen lediglich von der Verbrennungstempe  ratur t'2     bezw.    12 und nicht von der Mischungs  temperatur t, ab. Die     Verbrennungstemperatur     (t'2     bezw.    t2) ist aber um so     hüher,    je unver  dünnter, d. h. mit je weniger     Luftüberschuss     das Gemisch verbrannte.  



  Beim Arbeiten nach vorliegendem Verfah  ren wird man mit der Verbrennungstempera  tur des frischen Gemisches so hoch gehen,  als es der     Brennstoff    nur zulässt, die Luft  menge also nahezu auf den theoretischen Wert       herabbringen.     



  Dies ergibt im Falle der     Vorwärmung    der  Verbrennungsluft auch die kleinsten Abmes  sungen für den     Vorwäriner.    Die Stelle der       Anzapfung    für die     r,ücluufübrerideri    Abgase  ist auf den thermischen Wirkungsgrad ohne  Einfluss. Ihre Menge wird aber um so gerin  ger sein können, je mehr Wärme dieselben  bereits abgegeben haben. Im allgemeinen wer  den also am besten die Fuchsgase zur Mi  schung verwendet, die, falls Luft- oder     Kessel-          speisewasser-Vorwärmer    Anwendung finden,  vor den     Vorwärmern    angezapft werden.  



  An Stelle der Abgase könnte der Flamme  auch frische Luft beigemengt werden. Um  hierbei auf den gleichen Wirkungsgrad zu  gelangen, müsste die Luft durch die Abgase  auf die Temperatur vorgewärmt werden, die  im andern Falle die zurückgeführten Abgase  besitzen. Dies ist nicht möglich, da zur Wärme  übertragung von den Abgasen auf die Zu  satzluft ein grösseres Temperaturgefälle erfor  derlich ist.

   Neben den     Anlage-Mehrkosten    für  die     Wärmeaustauschapparate,    die infolge des  schlechten     Wärmeüberganges    der Rauchgase  grosse Abmessungen     benötigen,    würde bei Ver-           wendung    vorgewärmter     Überschussluft    auch  der dem Temperaturgefälle entsprechende  Wärmebetrag verloren gehen.  



  Die     Rückführung    der Abgase zum Feuer  raum kann auf verschiedene Weise erfolgen.  Am einfachsten und zuverlässigsten durch  einen Ventilator, gegebenenfalls auch durch       Strahlwirkung    der Brennstoffdüsen. Dieser  Ventilator kann auch den     "künstlichen        Zug",     wie er bei Kesselfeuerungen bereits vielfach  Anwendung findet, mitbewirken. Sind die     zu-          rückgeführten    Gase vollkommen rein und  durchsichtig, so könnte der Fall eintreten,  dass durch Strahlung unerwünschte Wärme  beträge an die Wand übergehen.

   Durch Bei  mischung von Russ oder raucherzeugenden  Gasen oder Flüssigkeiten kann ein undurch  sichtiger     Gasschutzmantel    erzeugt und damit  die     Strahlwirkung    beseitigt werden.  



  Die Mischtemperatur und die dieser ent  sprechende     Umlauf-Abgasmenge    richtet sieh  nach dein Verwendungszweck der Feuerung.  Bei     Dampfkesselfeuerungen    ist das Mauer  werk, bei     Lokomotivkesseln    die Haltbarkeit  der Feuerbüchse, bei     Überhitzern    die der  Rohre massgebend. Bisher hat man sich bei  spielsweise gescheut,     Überhitzer    mit eigener  Feuerung zu versehen, da die Gefahr der  Verbrennung der Rohre zu nahe lag. Mit der  vorliegenden     Erfindung    hat man es in der  Hand, trotz höchster     Verbrennungstempera-          turen    des Brennstoffes, an den Rohren ver  hältnismässig tiefe Temperaturen (z.

   B. 600  bis 800  ) aufrecht zu erhalten. Durch Ver  änderung der Fördermenge des Umlaufventi  lators ist auch eine gewisse Regelung der       Heizleistung    möglich. Besonders gut lässt sich  das Verfahren bei Schnellverdampfern, die  nur aus einem Röhrensystem ohne     Grosswas-          sei-raum    bestehen, verwenden. Hier erfolgt bei  gleichzeitiger Regelung der     Brencistoffzufuhr     die Veränderung in der Wärmeabgabe durch       Vergrösserung    oder Verkleinerung der Umlauf  abgasmenge, so dass zum     Bei,piel    ein Ver  brennen der Rohre bei vermindertem Dampf  verbrauch verhütet ist.

   Auch für die Zubehör  teile zum Kessel, wie     Speisewasser-Vorwärmer,          Luftvorwärmer,    Fuchs und Schornstein ist    die Anwendung des Verfahrens von Bedeu  tung. Durch die Verminderung der Zusatz  luft werden alle Zuführungskanäle zum und  vom     Kessel    und der     Vorwärmer    kleiner, fer  ner durch die Möglichkeit, ohne Verlust die       Rauchgastemperatur    am Ende des Kessels zu  erhöhen, die Temperaturgefälle in den     Vor-          wärinerri    erhöht, so dass die Oberflächen dieser  Apparate entweder kleiner gehalten oder, bei  unveränderter Oberfläche,

   der Grad der     Vor-          wärmung    vermehrt oder die Temperatur der  in den Kamin abziehenden Rauchgase ver  mindert werden kann.  



  In gleicher Weise ist die Erhöhung der       Rauchgas--Endtemperatur    auf die Erhöhung  des mittleren Temperaturgefälles zwischen  Feuergasen und Kesselinhalt von Einfluss.  Bei gleichbleibender Heizfläche ergibt sich  hieraus eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit  des Kessels,     bei.gleichbleibender    Dampferzeu  gung eine     kleinere    Heizfläche.  



  Auf den     Fig.    1-6 sind die Verhältnisse  für eine Feuerung nach dem vorgeschlagenen  Verfahren und für eine normale Kesselfeue  rung in     Sankey-Diagrammform    aufgetragen.  Es stellen     Fig.    1 und 2 einen Kessel ohne       Vorwärmer,        Fig.    5 und 6 einen Kessel mit       Speisewasser-Vorwärmung    und     Fig.    3 und 4  einen Kessel mit     Luftvorwärmung    dar. Die  Rechnungen erfolgten unter Zugrundelegung  praktisch vorkommender Verhältnisse und  unter Berücksichtigung mit den Temperaturen  veränderlicher     spez.    Wärmen.

   So ergibt zum  Beispiel das Verfahren nach     Fig.    1 gegenüber  dem Verfahren nach     Fig,    2 unter Annahme  gleicher Temperatur des     Brennstoffes    und der  Verbrennungsluft (20  ) und der Abgase (300  )  und bei gleicher     Feuerraumtemperatur    (1250  )  eine Verbesserung des     Feuerungswirkungs-          grades    von 11      /o    und Verminderung des Ka  minquerschnittes von 42 0/0.  



  Ferner ergibt das Verfahren nach     Fig.    5  gegenüber dem Verfahren nach     Fig.    6 bei  gleichen Gemisch-, - Abgas- und Feuerraum  temperaturen (50 0, 150 0     bezw.    1250 0) und  gleicher     Vorwärmung    des Speisewassers (20  auf 110 0) eine Verbesserung des     Feuerungs-          wirkungsgrades,    einschliesslich Speisewasser-           Vorwärmung        von    4     %,        eine        Verminderung     der     Vorwärmeroberflächen    von     \?5        0jo,

      der       Kesselheizfläche        von    9     %        und        des        Kamin-          querschnittes    von     4211/0.     



  Das Verfahren nach     Fig.    3 ergibt gegen  über dem Verfahren nach     Fig.    4 bei gleichen       Gxemisch-    und     Abgastemperaturen    vor dem  Vorwärme) (20 0     bezw.    350 0), gleichen     Feuer-          raurntemperaturen        (1\.350    0) und gleichen Luft  vorwärmer-Oberflächen eine Verbesserung des       Feuerungswirkungsgrades        von    8     %        und        eine     Verminderung des Kaminquerschnittes von  50 0%.

       Strahlungsverluste    sind in den     Rech-          rrungen    nicht berücksichtigt.  



  Die Vorteile des neuen Verfahrens sind  um so augenscheinlicher, je mehr die Ver  brennungstemperaturen voneinander abwei  chen. In den Beispielen wurden für den nor  malen Kessel 1250 0, für das treue Verfahren  2000 0 angenommen. Um diese hohe Tempe  ratur dauernd aufrecht erhalten zu können,  ist neben der Kühlung der Flamme durch  getrennt von dem     Brennstoff    und der Ver  brennungsluft zugeführte Gase, insbesondere  Rauchgase, auch eine gute Kühlung der Düse  vorzusehen. Durch genügend hohe     Ausströ-          rnungsgeschwindigkeit    der Luft und des  Brennstoffes aus der Düse wird die Flamme  von der     Düsenmündung    abgehalten.  



  In     Fig.    7 und 8 ist je ein Beispiel einer  Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens  veranschaulicht.  



       Fig.    7 zeigt eine kombinierte Brennstoff  düse für Gas- oder Kohlenstaub, die am  äussern Umfang vor) einer Düse a, durch     wel-          ehe    die Abgase zugeführt werden, umgeben  ist. Die in der Mittelachse sich bildende       Flamme    wird also zunächst ganz von den  Abgasen eingehüllt, bis diese sich allmählich  mit den Verbrennungsprodukten der Flamme  mischen und sie abkühlen.  



       Fig.    8 zeigt einer) gewöhnlichen Wasser  rohrkessel mit Rohölfeuerung. Durch Düse     )a     wird der Brennstoff eingespritzt, er mischt  sich in b mit der erforderlichen     Verbrennungs-          Irrft    und verbrennt. Durch die Schlitze c wird  Abgas in einem flachen, z. B. fächerförmigen  Strahl eingeführt, der die     Verbrennungshitze       der Flamme von der Umgebung     abhält    und  sich dann mit dieser     rnischt.    Das Abgas wird  am Fuchs bei d durch den Ventilator e ab  gesaugt.  



  Alle oben angeführten Ausführungsformen  des vorliegenden Verfahrens können auch für  industrielle, wie zum Beispiel metallurgische,  keramische     ete.    Zwecke angewandt werden,  d. h. in aller) Fällen, wo geringere     Heiztem-          peraturen    mit hohen     Verbrennungsterr)pera-          turen    des     Brennstoffes        erzielt    werden sollen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCFT: Verfahren zum Betrieb von Feuerungen, besonders für Dampfkessel, Lrberhitzer oder dergleichen, die mit staubförmigen, flüssigen oder gasförrnigen Brennstoffen beheizt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Brennstoff mit möglichst hoher Temperatur verbrannt und hierauf die Flamme durch ge trennt von dem Brennstoff und der Verbren nungsluft zugeführte Gase durch Mischung der Verbrennungsprodukte mit diesen Gasen gekühlt wird. UNTERANSPRÜCHE: 1.
    Verfahren nach Patentar)spruch, zum Be trieb von Dampfkesselfeuerungen, mit Ver wendung von Rauchgasen zur Kühlung der Flamme, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Kühlung der Flamme verwendeten Rauchgase der Kesselfeuerung entnommen werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zuführung der Abgase ein Ventilator oder ein Strahlgebläse verwendet wird. 3.
    Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Förderleistung des Venti lators oder Strahlgebläses verändert wer den kann, um damit eine Regelung der Umlaufabgasmenge und damit der Ten)- peratur der Feuergase zu bewirken. 4. Verfahren nach Patentanspruch, mit Ver wendung von Abgasen zur Kühlung der Flamme, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase als flacher Strahl in den Feuerungs- raum eingeführt werden und dabei die Flamme mehr oder weniger umhüllen. 5.
    Verfahren nach Patentanspruch, mit Ver wendung von Abgasen zur Kühlung der Flamme, dadurch gekennzeichnet, dass eine kombinierte Düse verwendet wird, in deren innern Teil der Brennstoff und die Ver brennungsluft und an deren äussern Um fang die Abgase zugeführt werden.
CH98996D 1921-07-21 1921-07-21 Verfahren zum Betriebe von Feuerungen, besonders für Dampfkessel, Überhitzer oder dergleichen. CH98996A (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE912623C (de) * 1938-07-27 1954-10-18 Emhart Mfg Company Verfahren und Vorrichtung zum Kuehlen von Glaskoerpern
DE1127523B (de) * 1957-05-07 1962-04-12 Wagner Hochdruck Dampfturbinen Brenner fuer fluessige Brennstoffe
DE1907714B1 (de) * 1969-02-15 1971-10-14 Duerr O Fa Anlage zur Oberflaechenbehandlung z.B.von lackierten Gegenstaenden mit einer Behandlung-z.B.Lacktrocknungskammer

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