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Zyklonf euerung Die Erfindung betrifft eine Zyklonfeuerung, bestehend
aus einer mit Wandkühlrohren versehenen, als Drehkörper mit annähernd waagerechter
Achse ausgebildeten Muffel, einem wandgekühlten Nachbrennraum, in welchem die flüssige
Schlacke durch einen annähernd radialen und lotrechten Schlitz in der gemeinsamen
Trennwand zwischen Muffel und N achbrennraum aus der Muffel übertritt. Sie besteht
in einer im Nachbrennraum angeordneten Schutzwand für diesen Schlitz.
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Die Öffnung, aus welcher die flüssige Schlacke aus der Muffel in den
Nachbre-nnraum überströmt, gibt bei der Zyklonfeuerung leicht Anlaß zu Störungen,
weil die Kühlwirkung der begrenzenden Kühlrohre, obwohl sie mit feuerfester Masse
verkleidet sind, verhältnismäßig stark auf den Schlackenstrahl einwirkt. Der Umstand,
daß sich auf gekühlten Wänden, je nach der Feuergastemperatur eine mehr oder weniger
dicke Schicht fester Schlacke absetzt, bedingt in der engen Schlackenabflußöffnung
bereits schädliche Querschnittsverengungen. Eine beliebige Querschn.ittsvergrößerung
dieser Öffnung ist jedoch nicht zulässig, weil finit der Vergrößerung, soweit sie
nicht in radialer Richtung erfolgt, auch der Flugkoksverlust erheblich zunehmen
würde.
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Solange die Feuerung mit Vollast betrieben wird, ist die Gefahr des
Zufrierens der Schlackenausflußöffnung gering, weil genügend flüssige Schlacke von
höherer Temperatur abfließt, so daß die Schmelzwärme nicht zur Deckung der Wärmeverluste
herangezogen wird. Bei Teillast ist der Feuergasstrom im Nachbrennraum so gut ausgebrannt,
daß die Abstrahlung der Schlacke an alle Wände dieses Raumes ungehindert erfolgen
kann. Zudem ist die Schlackenmenge geringer und hat niedrigere Temperatur.
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Durch die vorgeschlagene Maßnahme einer Schutzwand wird die Abstrahlung
des Schlackenstrahles auf eine kleine Fläche beschränkt. Die Schutzwand selbst braucht
gegebenenfalls, wenn die Haltbarkeit des verwendeten Baustoffes dies zuläßt, überhaupt
nicht gekühlt zu werden. Ferner hat diese Schutzwand eine für den geregelten Abfluß
der Schlacke wichtige Nebenwirkung. Sie verhindert, daß die aus der Muffel austretende
Schlacke von dem aus der Feuergasaustrittsöffnung kommenden Hauptstrom der Feuergase
erfaßt und im Nachbremiraum wieder zerstäubt wird.
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Damit diese beiden Wirkungen möglichst vollkommen erzielt werden,
empfiehlt es sich, die Schutzwand so auszubilden, daß sie den Schlackenschlitz haubenartig
mit Abstand allseitig überdeckt bis auf eine Schlackenauslauföffnung an der tiefsten
Stelle. Diese haubenartige Schutzwand kann zugleich dazu dienen, mit der Prallwand
des Nachbrennraumes eine düsenartige Verengung im Strom der Feuergase zu bilden,
um diesen Strom gegen die Schlackenabflußöffnung des Nachbrennraumes zu richten.
Man kann die seitlichen Wände der Schutzhaube auch bis in die Nähe der Schlackenabflußöffnung
weiterführen und die Schlacke dadurch hindern, sich über eine größere Wandfläche
auszubreiten.
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Bei der am meisten verwendeten kreiszylindrischere Muffel mit axialem
Feuergasaustritt bedingen die Öffnung für den Feuergasaustritt und der Schlackenschlitz
gegenseitig ihre Größe. Bei der üblichen Vollbelastung der Muffel von etwa 5 .Millionen
kcal/m3 h entsteht bei diesen Raum- und Ouerschnittsverhältnissen in der Muffel
ein Überdruck von etwa 300 mm WS, dessen Strömungsenergie im Nachbrennraum durch
Wirbelung zum größten Teil vernichtet wird. Dieser starke Überdruck treibt einen
Teilstrahl der Feuergase durch den Schlaekenschlitz, welcher zwar die Schlacke beheizt,
aber auch ihre Zerstäubung im hIachbrennraum begünstigt bzw. mit verursacht.
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Eine Absenkung des Überdruckes in der Muffel ist möglich durch Vergrößerung
des Querschnittes der Feuergasaustrittsöffnung. Dies ist jedoch ohne Verkleinerung
des Schlackenschlitzes und ohne Vergrößerung des Muffelinhaltes nur möglich, wenn
sich der Durchmesser der Muffel nach dem Feuergasaustrittsende hin vergrößert. Eine
konstruktiv wie verbrennungstechnisch günstige Form ist die des Kegels. Sie ermöglicht
die Vergrößerung des Querschnittes der Feuergasaustrittsöffnung, ohne daß das bei
der kreiszylindrischen Muffel als am günstigsten erprobte Verhältnis vom größten
lichten Durchmesser der Muffel zum kleinsten lichten Durchmesser der Feuergasaustrittsöffnung,
das zwischen 2 und 3 liegen soll, geändert werden muß. Dieses Verhältnis bestimmt
auch die mögliche Höhe des Schlackenschlitzes, welche somit ein Viertel bis ein
Drittel des größten lichten
Durchmessers der Muffel betragen kann.
Bei der kegeligen Muffel kann daher die Höhe des Schlackenschlitzes größer werden,
was die Sicherheit gegen Einfrieren weiter erhöht.
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In der kegeligen Muffel hat, wenn sie in der gleichen Weise mit Zweitluft
versorgt wird wie die kreiszylindrische, nämlich aus mehreren Düsen, die sich längs
einer Erzeugenden annähernd über die ganze Muffellänge aneinanderreihen, der Luftstrom
in jedem Querschnitt eine andere Winkelgeschwindigkeit, sofern er aus allen Düsen
mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeeit austritt. Erwünscht ist dagegen die Aufrechterhaltung
einer gleichbleibenden Winkelgeschwindigkeit. Diese kann erzielt werden, wenn die
Austrittsgeschwindigkeit v an jeder Düse nach der Gleichung bemessen wird
Darin ist w die gewünschte Winkelgeschwindigkeit, r
der zu der Geschwindigkeit
gehörende lichte Muffelradius.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Zyklonfeuerung für einen Wasserrohr-Strahlungs-Dampferzeuger
ist in Abb. 1 im lotrechten Symmetrieschnitt, in Abb. 2 in hierzu senkrechtem und
lotrechtem, nach der eingezeichneten Bruchlinie versetztem Schnitt dargestellt;
Abb. 3 zeigt einen Querschnitt in vergrößertem l-Iaßstabe durch den Schlackenschlitz,
von oben gesehen.
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Die Feuerung besteht aus einer, gegebenenfalls mehreren feuerfesten
Muffeln 1, einem. gegebenenfalls mehreren \Tachbrennräumen 2 und einem Strahlungsraum
3. Die Ausführung der Wände dieser drei Räume mittels Kühlrohren, welche zumindest
in den Räumen 1 und 2 mit Stiften versehen und mit feuerfester Masse abgedeckt sind,
wird als bekannt vorausgesetzt, desgleichen die äußere Verkleidung dieser Rohrwände.
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Die Muffel 1 ist I:egelstumpfförmig und grenzt mit der breiten Basis
an den Nachbrennraum 2. Längs je einer Erzeugenden münden die Brennstoff-Erstluftdüsen
4, 5-,6 , 7 und die Zweitluftdüsen 8, 9, 10, 11 annähernd tangential in die Muffel
ein. Die Feuergase treten durch die düsenförmige Öffnung 12 in den Nachbrennraum
2 über, die flüssige Schlacke durch die Öffnung 13. Diese Öffnung ist in bekannter
Weise als annähernd radialer und lotrechter Schlitz ausgebildet. dessen Wände einander
im Umlaufsinne der Feuergase überdecken (Abb.3j.
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Der Schlitz 13 wird nach der Seite des -Nachbrennraumes 2 zu von einer
feuerfesten Haube 14 überdeckt, welche zweckmäßig durch Gabelung aus den -\Vandkühlrohren
der anliegenden '\N and des \ achbrennraumes gebildet wird. Sie läßt nur unten den
vollen Querschnitt 15 offen für den Abfluß der Schlacke. Die seitlichen Wände 16
und 17 der Haube sind bis in die Nähe der Schlackenabflußöffnung 18 weitergeführt.
durch welche die Schlacke den Nachbrennraum 2 verläßt und in bekannter Weise durch
einen feuerfesten Schacht 19 unter Luftabschluß in einen Wasserbehälter abfließt.
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In Abb. 1 ist mit strichpunktierten Linien die Innenbegrenzung einer
kreiszylindrischen Muffel gleichen Rauminhaltes wie der der kegeligen Muffel zum
Vergleich eingetragen.
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Der in bekannter Weise ausgebildete Schlackenfangrost 20 trennt räumlich
den Strahlungsraum 3 von dem Nachbrennraum 2. Die Kühlrohre des Schlackenfangrostes
20 setzen sich als geschlossene Trennwand 21 fort, welche zugleich als Prallwand
für die aus der Öffnung 12 austretenden Feuergase dient. Bei Bedarf können die Wände
21 und 14 so geformt werden, daß zwischen ihnen ein düsenartiger Durchgang 22 entsteht,
der den Strom der Feuergase gegen die Schlackenabflußöffnung 18 richtet.