DD286033A5

DD286033A5 - small firing

Info

Publication number: DD286033A5
Application number: DD33345289A
Authority: DD
Inventors: Albert Traugott; Volker Blechschmidt; Arthur Wolter; Detlef Heintz; Rainer Wussak; Wolfgang Hiller; Wilhelm Hamann; Karl-Heinz Lampe
Original assignee: Tech Gebaeudeausruestung Neust
Priority date: 1989-10-10
Filing date: 1989-10-10
Publication date: 1991-01-10

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Heizungstechnik und betrifft eine Feuerung mit wassergekuehlten Membranrohrwaenden als Huellkonstruktion. Die Aufgabe der Erfindung, eine Verbesserung der Verbrennung und die Einbeziehung der Umhuellungskonstruktion der Feuerung in den Waermeuebertragungsprozesz durch konstruktive Masznahmen zu erreichen wird dadurch geloest, dasz im obersten Bereich der Feuerung in definiertem Abstand zur Kesselunterseite und den Feuerungsseitenwaenden eine zusaetzliche, die untere Eintrittsoeffnung des Kessels abschirmende Heizflaeche angeordnet ist. Diese Heizflaeche ist erfindungsgemaesz in das Zirkulationssystem der Feuerung eingebunden, leicht geneigt angeordnet und besitzt eine einseitige Abwinkelung in Richtung Feuerung. Die Zusatzheizflaeche ist vorzugsweise als Membranrohrwand ausgebildet.{Heizungstechnik; Feuerung; Verbesserung der Verbrennung; Zusatzheizflaeche; Membranrohrwand; Abwinkelung; Neigung; Verbrennung fester Brennstoffe}The invention relates to the field of heating technology and relates to a furnace with Wassergekuehlten Membranrohrwaenden as Huellkonstruktion. The object of the invention to achieve an improvement of the combustion and the inclusion of the envelope construction of the furnace in the heat transfer process by constructional measures is achieved by placing an additional, lower inlet opening of the boiler in the uppermost area of the furnace at a defined distance from the boiler bottom and the firing side walls shielding Heizflaeche is arranged. This heating surface is incorporated according to the invention in the circulation system of the furnace, arranged slightly inclined and has a one-sided bend in the direction of firing. The Zusatzheizflaeche is preferably designed as a membrane tube wall. firing; Improvement of combustion; additional heating; Membrane tube wall; angling; Tilt; Combustion of solid fuels}

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich euf des Gebiet der Heizungstechnik und betrifft eine Feuerung mit wassergekühlten Wänden als Unterteil für einen an seiner Unterseite geöffneten, als Wärmeübertrager ausgebildeten, vorzugsweise gußeisernen Gliederkessel. Feuerung und Kessel bilden zusammen einen Kleinwärmeerzeuger.The invention relates to euf the field of heating technology and relates to a furnace with water-cooled walls as a lower part for an open at its bottom, designed as a heat exchanger, preferably cast iron limiter boiler. Combustion and boiler together form a small heat generator.

Charakteristik de« bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Wärmeerzeugungsanlagen sind in verschiedensten Größen und Modifikationen bekannt und werden ii a. nach Art des zur Verbrennung eingesetzten Brennstoffe unterschieden.Heat generation systems are known in various sizes and modifications and are ii a. differentiated according to the type of fuel used for combustion.

Bei der Wärmeerzeugung aus hochwertigen Brennstoffen werden in den dazu gebräuchlichen Guß- und Stahlkesseln relativ hohe Verbrennungstemperaturen und eine saubere Verbrennung erreicht. Dabei sind die Brennräume zumeist unmittelbar von wassergekühlten, wärmeabsorbierenden Flächen umgeben. Es ist möglich und üblich, auch Kleinkessel mit solchen Brennstoffen zu betreiben. Minderwertige Brennstoffe hingegen wurden bisher aus Effektivitätsgründen in Großkesseln verbrannt.When producing heat from high-quality fuels, relatively high combustion temperatures and clean combustion are achieved in the cast iron and steel boilers used for this purpose. The combustion chambers are usually surrounded directly by water-cooled, heat-absorbing surfaces. It is possible and common to operate small boilers with such fuels. In contrast, low-quality fuels have been burned in large boilers for reasons of effectiveness.

Gegenwärtig vollzieht sich auch hierfür eine Entwicklung hin zum Kleinkesselbereich. Wegen des bei gleicher Wärmeerzeugungeleistung notwendigen höheren Brennstoffdurchsatzes kommen bei minderwertigen festen Brennstoffen vielfach mechanisierte Rostsysteme zum Einsatz. Die Unterbringung mechanisch arbeitender Roste inmitten der unabgedeckten Heizflächen der Guß- und Stahlkleinkesse! hat bei diesen Brennstoffen aber einen zu großen Wärmeentzug zur Folge, so daß der Verbrennungsprozeß stark beeinträchtigt wird. Aus diesem Grunde ist bei zahlreichen Lösungen im Kleinwärmeerzeugerbereich eine Trennung in eine Feuerung und in einen nachgeschalteten Kessel als mehrzügige Wärmeübertragungseinheit vollzogen worden.At present, there is also a development towards the small boiler area. Because of the higher fuel throughput required for the same heat generation capacity, in many cases in low-grade solid fuels, mechanized rust systems are used. The accommodation of mechanically working grates in the middle of the uncovered heating surfaces of the cast iron and steel small fair! However, in these fuels to a large heat extraction result, so that the combustion process is greatly impaired. For this reason, in many solutions in the small heat generation sector, a separation into a furnace and in a downstream boiler has been completed as a multi-generous heat transfer unit.

Analog zum Aufbau der Großkessel hat es sich als günstig erwiesen, zur Ausnutzung des natürlichen Auftriebs der heißen Rauchgase den Kessel als Wärmeübertrager auf die Feuerung aufzusetzen. Solche Feuerungen kommen überwiegend inAnalogous to the construction of the large boiler, it has proven to be beneficial to use the boiler as a heat exchanger on the furnace to exploit the natural buoyancy of the hot flue gases. Such firings are predominantly in

gemauerter Ausführung zum Einsatz. Als besonders nachteilig wirkt sich dabei aus, daß die ungekühiten Wände infolge der hohen Feuerraumtemperaturen unter Verwendung von Schamottosteinen, Feuerbeton, Kieselgur, normalen Ziegeln u.a. in mehreren Schichten und deswegen sehr dick ausgebildet werden müssen. Das hat den Einsatz relativ schmaler Roste und niedrige Wärmeerzeugungsleistungen zur Folge. Schließlich ist die Rostbreite vorrangig leistungsbestimmend.masonry execution used. A particularly disadvantageous aspect is that the uncooled walls due to the high furnace temperatures using Schamottosteinen, refractory concrete, kieselguhr, normal bricks u.a. in several layers and therefore must be made very thick. This results in the use of relatively narrow grates and low heat generation performance. Finally, the grate width is primarily performance-determining.

Dem internationalen Trend beim Bau von Dampferzeugern großer und mittlerer Leistungen folgend, Ist es zweckmäßig, die Umhüllung von Kleinfeuerungen in wassergekühlter Form, z. B. als Membranrohrwandkonstruktion, auszuführen und wasserseitig mit dem aufgesetzten Kessel zu verbinden.Following the international trend in the construction of large and medium-capacity steam generators, it is expedient to coat small boilers in water-cooled form, e.g. B. as a membrane tube wall construction, perform and connect the water side with the patch boiler.

Beispiele diesur Art sind u.a. in CH-PS643.646 und DE-PS3.039.709 für Wärmeerzougungsanlagen vorgeschlagen.Examples of this kind are i.a. in CH-PS643.646 and DE-PS3.039.709 proposed for heat recovery systems.

Gegenüber den bisherigen Arten der Außenwandgestaltung mit Mauerwerk ergeben sich dabei folgende Vorteile:Compared to the previous types of exterior wall design with masonry resulting in the following advantages:

Die wassergekühlte Membranrohrwand erhält nur von außen eine Wärmeschutzisolierung und bleibt dadurch relativ dünn.The water-cooled membrane tube wall receives only from the outside a thermal insulation and thus remains relatively thin.

Eine Rohrwandkonstruktion kann als tragendes Bauelement die Last des aufgesetzten Kessels ohne weiteres aufnehmen.A pipe wall construction can easily absorb the load of the attached boiler as a load-bearing component.

Die geringe Wanddicke erlaubt bei Feuerungen für feste Brennstoffe bei gleicher äußerer Geometrie die Aufnahme größerer Rostflflchen und führt somit zu erhöhten Leistungen, zumal die wassergekühlten Feuerungswände an der Wärmeübertragung teilnehmen.The small wall thickness allows for firing solid fuels with the same external geometry, the inclusion of larger rust surfaces and thus leads to increased performance, especially as the water-cooled Feuerungswände participate in the heat transfer.

Bei der Verbrennung minderwertiger Brennstoffe jedoch ist ein zu starker, kühlender Einfluß auf den Verbrennungsvorgang schädlich. Aus diesem Grunde haben sich technische Lösungen durchgesetzt, bei denen die eigentliche Brennzone zur Verhinderung eines allzu großen Wärmeentzugs mit einer Hülle aus Feuerfestmaterial umgeben wird. Bei Schubrosten für minderwertige Brennstoffe geschieht das in der Form, daß man oberhalb des Rostes eine geneigte Rückstrahldecko anordnet,In the combustion of low-grade fuels, however, an excessive, cooling influence on the combustion process is detrimental. For this reason, technical solutions have prevailed in which the actual combustion zone to prevent excessive heat extraction is surrounded by a shell of refractory material. For pushrods for inferior fuels this is done in the form that arranges an inclined Rückstrahldecko above the grate,

die die heißen Gase nach dem Gegenstromprinzip über den mit Brennstoff belegten Rost führt und zusätzlich die Seitenwände verkleidet. Trotz solcher Maßnahmen läßt et sich nicht verhindern, daß die heißen, mit Schwelgasen vermischten Rauchgase im unvollständig ausgebrannten Zustand in das Wärmeübertragungsteil des Wärmeerzeuters eintreten. Aber auch bei der Verbrennung hfiherwertiger Brennstoffe, insbesondere solcher, die zur Bildung langer Flammen neigen, besteh* als wesentlicher Nachteil die Gefahr des Übertritts unvollständig verbrannter Gasanteile In den Wärmeübem dger auf kürzestem Wege. Dabei verhindert die sich anschließende rasche Abkühlung den vollständigen Ausbrand. Als Folge davon sind in den Abgasen nach dem Kessel hohe CO-Anteile deutlich nachweisbar.which leads the hot gases on the countercurrent principle over the fuel-laden rust and also clad the side walls. Despite such measures, it is not possible to prevent the hot, mixed with smoldering gases entering the incomplete burned-out state in the heat transfer part of the heat generator. But even with the combustion of high-value fuels, especially those that tend to form long flames, exist as a major drawback, the risk of crossing incomplete burned gas components In the heat exchanger over the shortest path. The subsequent rapid cooling prevents complete burnout. As a result, high levels of CO are clearly detectable in the exhaust gases after the boiler.

Object of the invention

Ausgehend vom bekannten Stand der Technikergibt sich als Erfindungsziel, eine Lösung für Feuerungen mit und ohne Rückstrahldecken zu finden, mit der der Verbrennungsprozeß weiter verbessert wird und durch verbesserten Ausbrand der Schadstoffausstoß der Feuerung verringert wird.Proceeding from the known state of the art, the object of the invention is to find a solution for furnaces with and without retroreflective cover, with which the combustion process is further improved and the emission of pollutants from the furnace is reduced by improved combustion.

Presentation of the essence of the invention

Vom Ziel der Erfindung leitet sich die Aufgabe ab, für eine Kleinfeuerung mit wassergekühlten Wänden (als kombinationsfähiges Unterteil für einen auf seiner Unterseite geöffneten und als Wärmeübertrager ausgebildeten Kessel eine konstruktive Anordnung zu schaffen, die zu einer strömungstechnischen und strahlungsheiztechnischen Vervollkommnung der Feuerung führt. Gemäß Aufgabe der Erfindung ist diese konstruktive Anordnung so zu gestalten, daß ein sofortiges Überströmen der heißen Rauchgase aus der Brennzone der Feuerung in den Bereich des auf die Feuerung aufgesetzten Kessels verhindert wird, ein guter Ausbrand der Rauchgase im Bereich der Feuerung gesichert ist und daß unter Berücksichtigung der Gesamtgeometrie der Feuerung die wasserdurchströmte Umhüllungskonstruktion der Feuerung an dem Wärmeübertragungsprozeß wirkungsvoll teilnehmen kann.From the object of the invention, the task derives for a small firing with water-cooled walls (as combinable base for a trained on its underside and trained as a heat exchanger boiler to create a constructive arrangement that leads to a fluidic and radiant heating technical perfection of the furnace the invention, this constructive arrangement is to be designed so that an immediate overflow of the hot flue gases from the burning zone of the furnace is prevented in the area of the boiler placed on the furnace, a good burnout of the flue gases is secured in the field of firing and that taking into account the Overall geometry of the firing the water-permeated enclosure construction of the furnace can participate effectively in the heat transfer process.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den obersten Bereich der Feuerung in definierten Abständen zu der Kesselunterseite und zu den Feuerungsseitenwänden zusätzlich eine große, die untere Eintrittsöffnung des Kessels abschirmende, Heizflache eingebaut und in das Zirkulationssystem der Feuerung eingebunden ist. Werden die wassergekühlten Feuerungswände als Membranrohrwandkonstruktion ausgeführt, so ist zweckmäßigerweise auch die Heizfläche als Membranrohrwand ausgebildot. Erfindungsgemäß ist die Zusatzheizfläche nahezu waagerecht vor der unteren Heizkessel-Eintrittsbffnung angeordnet Sie ist in Richtung der Feuerungslängsachse leicht geneigt und weist an ihrem, der Rückwand der Feuerung zugewandten Ende, eine Abwinklung in Richtung der Rückstrahldecke bzw. des Rostes auf. Die Abwinklung erfolgt unter einem Winkel von vorzugsweise 35° bis 60°.The object is achieved in that in the uppermost region of the furnace at defined distances to the boiler bottom and the Feuerungsseitenwänden also built a large, shielding the lower inlet opening of the boiler, heating surface and is integrated into the circulation system of the furnace. If the water-cooled firing walls are designed as a membrane tube wall construction, the heating surface is expediently designed as a membrane tube wall. According to the additional heating surface is arranged almost horizontally in front of the lower boiler inlet opening It is slightly inclined in the direction of Feuerungslängsachse and has at its, the rear wall of the furnace facing end, angling in the direction of the retroreflective ceiling or the grate. The bending takes place at an angle of preferably 35 ° to 60 °.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Heizfläche bei Feuerung für feste Brennstoffe geteilt uqdweist zur Ermöglichung des Flugaschedurchfails einen oder mehrere Zwischenräume auf.In a further embodiment of the invention, the heating surface is divided at firing for solid fuels and uqdweist one or more spaces to allow the Flugaschedurchfails.

Wird die Kleinfeuerung für den Einsatz von Brennstoffen mit höherem Heizwert vorgesehen, so bildet die zusätzliche Heizfläche (bei Wegfall aller inneren, die Brennzone umgebenden Feuerungseinbauten aus Feuerfestmaterial) gemeinsam mit den wassergekühlten Wänden der Feuerung einen großen Strahlungsheizraum.If the small firing is intended for the use of fuels with a higher calorific value, the additional heating surface forms (together with the water-cooled walls of the furnace) a large radiant heating space (if all internal firing installations surrounding the firing zone disappear).

Ausfuhrungsbelsplel The invention sol! Below will be explained in more detail by exemplary embodiments. In the accompanying drawings show

Fig. 1: eine Kleinfeueru'ig mit Zusatzheizfläche für minderwertige feste Brennstoffe Fig. 2: das Schnittbild djr Feuerung mit Draufsicht auf die geteilte Zusatzheizfläche Fig. 3: eine Kleinfeuerung mit Zusatzheizfläche für höherwertige feste Brennstoffe.1: a Kleinfeueru'ig with Zusatzheizfläche for inferior solid fuels Fig. 2: the sectional view djr firing with a top view of the divided Zusatzheizfläche Fig. 3: a small firing with Zusatzheizfläche for higher value solid fuels.

In the figures 1 and '". is in each case on the water-cooled Feuerungsgehäuse 1 a opened on its underside boiler. 2

aufgesetzt. Zwischen Feuerung und Kessel ist ein Verbindungsteil 3 ausgebildet, durch das das Heizmedium aus den oberenplaced. Between firing and boiler, a connecting part 3 is formed, through which the heating medium from the upper

Collectors 4 of the furnace walls 5 in the attached boiler 2 flows over. The additional heating surface 7 is as Flow barrier for the rising hot flue gases in front of the lower inlet opening 8 of the boiler 2 and Ist

wasserseitig in das obere Sammlersystem der Feuerung eingebunden. Um eine ausreichende Kühlung der Heizfläche 7 auch beihoher Hitzebelastung zu gewährleisten, Ist diese schwach geneigt und nach hinten in einem Winkel von etwa 45* abgebogen. Dieon the water side into the upper collector system of the furnace. To ensure sufficient cooling of the heating surface 7 even at high heat load, this is slightly inclined and bent backwards at an angle of about 45 *. The

Heating surface 7 and the water-cooled walls 5 of the Feuerungsgehäuses 1 absorb the radiant heat of the hot gases,

bevor diese in den aufgesetzten Kessel 2 überströmen.before they overflow into the attached boiler 2.

In Fig. 1, the combustion zone of a push grate 9, z. B. for raw lignite, surrounded with a shell of refractory material. These

besteht oberhalb des Rostes 9 aus einer Rückstrahldecke 10 und an dessen beiden Seiten aus Wandverkleidungen 6. Die heißenconsists above the grate 9 of a retroreflective ceiling 10 and on both sides of wall coverings 6. The hot

Gases move counter-current through the fuel-laden grate where they degas and dry

des zu verbrennenden Gutes bewirken. Nach ihrer Umlenkung werden sie von der Heizfläche 7 angestaut und durchmischt,bevor sie diese um- bzw. durchströmen und in den aufgesetzten Kessel 2 übertreten.cause the burned good. After their deflection, they are dammed by the heating surface 7 and mixed, before they flow around or flow through them and in the attached boiler 2.

As is apparent from Fig. 2, the additional heating surface 7 consists of two membrane tube wall bands. The gap 11 in

der Mitte soll das Auftürmen von Flugasche verhindern.The middle should prevent the towering of fly ash.

Fig. 3 illustrates a furnace analogous to that in Fig. 1, but without the combustion zone enveloping internals Refractory material. The formed by the water-cooled Feuerungswänden 5 and 7 Zusatzheizfläche large Radiant heating chamber favors heat transfer when burning higher value solid fuels. It is clear from the illustrated examples that, as a result of the flow barrier created with the heating surface 7

die heißen Gase zunächst unterhalb dieser anstauen und danach zur Umlenkung nach außen gezwungen werden. Auf dieseinitially damming the hot gases below them and then forcing them out to the outside. To this

The wall sections of the upper firing area are exposed to high temperatures and thus become active

an der Wärmeübertragung teil. Mit der Verwendung von Membranrohrwand für die Feuerungswände S und die Heizfläche 7 isteine einheitliche Fertigungstechnologie anwendbar.participate in the heat transfer. With the use of membrane tube wall for the furnace walls S and the heating surface 7, a uniform manufacturing technology is applicable.

Claims

1. A small combustion furnace for combustion of solid fuels with water-cooled walls with an inner shell surrounding the combustion zone of refractory material or without such a combinable lower part for an opened on its underside, designed as a heat exchanger boiler, preferably a cast-iron limiter boiler, characterized in that an additional, the lower inlet opening (8) of the boiler (2) aßschirmonde heating surface (7) installed in the top of the furnace at defined distances from the boiler bottom and the Feuerungsseitenwänden and incorporated into the circulation system of the furnace.

2. Kieinfeuerung according to claim 1, characterized in that the heating surface (7) is designed as a membrane tube wall, in the direction of the longitudinal axis of the furnace has a weak inclination and at its, the rear wall of the furnace facing end is unwound in the direction of the grate.

3. Small firing according to claim 1 and 2, characterized in that the bending of the heating surface (7) downwards takes place in a range of 35 ° to 50 °.

4. Small firing according to claim 1,2 and 3, characterized in that the heating surface (7) is divided and has a gap (11) or more spaces.