DE1066313B - Feuerung zur Verbrennung von feinkörnigen Brennstoffen mit Hilfe von Longitudinalschwingungen der Feuergase - Google Patents

Description

.DEUTSCHES-

. Die Erfindung betrifft eine Feuerung zur Verbrennung von feinkörnigen Brennstoffen mit Hilfe von Longitudinalschwingungen der, Feuergase, wobei die Schwingung in dem Luftstrom oder in dem Brennstoffstrom vor seiner Vermischung mit dem anderen S Strom erzeugt.wird. Die Erfindung besteht darin, daß in.einem vor dem Brennraum angeordneten Raum, in welchen die Verbrennungsluft und der Brennstoff eingeführt werden, ein verstellbarer Abschluß in Form eines Kolbens angeordnet" ist, der die Eigenschwingungszahl des Brennraumes zu verändern gestattet. Nach einer weiteren. Ausführungsform der Erfindung schließt sich der Brennraum vorzugsweise gleichachsig und mit gleichem Querschnitt an den vor ihm ₀.., angeordneten Luft- und Brennstoffzuführungsraum an. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, an den Brennraum einen Nachbrennraum in Form einer .Zyklonmuffel anzuschließen, in den die Flamme vorzugsweise tangential eintritt. Die Schwingungen werden erfindungsgemäß zweckmäßigerweise durch eine rotierende Absperrklappe in den Rohrleitungen erzeugt.

Es ist bekannt, einer Flamme mittels eines Erregers eine Longitudinalschwingung auf zuzwingen, um durch durch die Relativbewegung zwischen Brennstoffteilchen und Luft die Verbrennung zu beschleunigen. Dieses Verfahren ist nur dann mit Erfolg anwendbar, wenn Luft und Brennstoff einen großen Unterschied der Wichte aufweisen, also für flüssige und feste Brennstoffe. Es ist ferner bekannt, ein Gemisch aus Luft und Brenngas in einem rohrförmigen Brennraum bei einer Schwingung zu verbrennen, welche in diesem Raum Resonanz erzeugt. Dadurch ist es auch möglich, Unterdrücke zu erzeugen, durch welche das Brenngemisch ohne äußeren Aufwand von Energie periodisch angesaugt wird. Es ist weiterhin bereits ein Brennraum für pulsierende Verbrennung beschrieben worden, bei welchem in einer rückwärtigen Verlängerung des Brennraumes ein verstellbarer Abschluß in Form eines Kolbens angeordnet ist, der zur Veränderung des Brennraumvolumens dient.

Demgegenüber ist es für die Erfindung kennzeichnend, den Brennraum so klein zu halten, daß seine Abmessungen für die Erzeugung der erwünschten geräuschmäßig ertragbaren Schwingungen nicht von Bedeutung sind. Die Kleinheit des Brennraumes ist durch die erzielte hohe Feuerraumbelastung', gegeben. Dabei ist seine notwendige Tiefe in Richtung der Flammenachse durch die mit wirtschaftlichem Druckverlustaufwand noch erzielbare höchstmögliche Durch-: flußgeschwindigkeit der Brenngase abgegrenzt.

Die erfindungsgemäße Anordnung besteht somit darin, von dem Brennraum einen Raum anzuordnen, in welchen die Verbrennungsluft und der Brennstoff

Feuerung zur Verbrennung -

von feinkörnigen Brennstoffen
mit Hilfe von Longitudinalschwingungen; ■ der Feuergäse '^;V

'-.. Anmelder: .··'.' '.■"

Deutsche : _;

Babcock & Wilcox - Dampfkessel -Werke , ;^; Aktien-Gesellschaft,,

Oberhausen (RhId.), Duisburger Str.'375 '

Dr.-Ing. Wolf garig Junker mann,

Mülheim/Ruhr-Speldorf,
ist als Erfinder genannt worden

eingeführt werden und der einen verstellbaren Abt Schluß in Form eines Kolbens besitzt. Dieser vorger schaltete Raum besitzt eine schwingende Luftsäule*. Nur diese wird in ihrer Länge verstellt, nicht dagegen der Brennraum. ■·■■■ .

Es ist für die Entwicklung der Flamme keineswegs gleichgültig, in welcher Stufe der Verbrennung sie der Schwingungseinwirkung ausgesetzt wird. Wenn bei der Zündung die Verbrennung beschleunigt werden kann, wird sich dies auf den ganzen Flammenverlauf auswirken, auch wenn die Schwingung nicht bis an ihr Ende dringt. Diese Einwirkung auf die Zündzone geschieht am sichersten, wenn gemäß der Erfindung die Schwingung in einem der Ströme (Brennstoff oder Luft) erzeugt wird, bevor sie zwecks Verbrennung miteinander vermischt werden.

Bei der Verbrennung von Brenngas mit Luft* ist es möglich, wahlweise einen der beiden Ströme zur Schwingung anzuregen. Bei festen und flüssigen Brennstoffen muß die Luft erregt werden, da der Brennstoff relativ in Ruhe bleiben soll. Wenn jedoch fester Brennstoff feinkörnig von Luft getragen wird, ist es auch möglich, den Trägerluftstrom anzuregen. Es ist zweckmäßig, dies vor Zugäbe des Brennstoffes zu tun. ■ ■ ■

Ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Feuerung ist in Abb. 1 in vereinfachter Darstellung wiedergegeben.

In den von dem Gebläse 1 durch das Rohr 2 gedrückten Trägerluftstrom wird aus einem Bunker 3

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mittels eines luftdichten Zuteilers 4 dtireh Rohr 5 der
staubförmige Brennstoff zugegeben. Das entstehende
Gemisch strömt mit einer die Rückzündung verhindernden Mindestgeschwindigkeit von etwa . 20 m/secdurch das mit einem Kühlmantel 6 versehene gerade
Rohr 7. Dieses Rohr endet innerhalb des weiteren
■gleichachsigen Rohres 8, dessen Mantel von schraubenförmig angeordneten Kühlrohren 9 gebildet wird.
Dem Rohr 8 wird mittels eines Gebläses 10 durch
Rohrleitung 11 die etwa; 80% der Verbrennungsluft- io
menge betragende Zweitluft zugeführt. Das Rohr 11
mündet etwa in der Nähe des geschlossenen Endes des
Rohres 7 offen in das Rohr 8 ein. In dem Rohr 11 ist
eine rotierende Drehklappe 12 angeordnet, welche von
einem Elektromotor mit beispielsweise 3000 Umdre- 15 raum 20 mit Schlackenablauföffnungen 21 eingeschalhungen in der Minute angetrieben wird. Dadurch tet. Sämtliche Wände werden von Verdampferrohren

raumes 13 gelegt und der Boden der mit lotrechter Achse angeordneten Muffel 15 mit einer Schlackenabflußöffnung 17 versehen. Der Kühlmantel von r Brennraum und Muffel ist nur im Umriß angedeutet, 5, die Ausführung in der bei der Zyklonmuffel üblichen Weise mit Stiftrohren, welche mit feuerfester Masse verkleidet sind, wird als bekannt vorausgesetzt. Aus der Muffel 15 treten die Feuergase durch die Öffnung 18 in den Strahlungsraum 19 über.

In Abb. 4 ist im lotrechten Symmetrieschnitt die Zyklonfeuerung eines Dampferzeugers dargestellt, welche mit einer Schwingbrennkammer ausgestattet ist. Bei dieser Feuerung ist zwischen die Muffel und den Strahlungsraum 19 noch der übliche Nachbrenn

wird der Luftstrom hundertmal in der Sekunde gedrosselt, so daß der aus dem Rohr 11 in das Rohr 8 austretende Luftstrom eine Longitudinalschwingung von hundert Perioden in der Sekunde hat, die er auch beibehält, da er in dem Rohr 8 nur mit einer geringen Geschwindigkeit von etwa 3,6 m/sec strömt.

Das Rohr 8 setzt sich über das Rohr 7 nach beiden Seiten hinaus fort und bildet an der Austrittsseite des Rohres 7 den Brennraum 13, in welchem sich der aus dem Rohr 7 austretende Brennstaub-Trägerluft-Strom mit dem schwingenden Zweitluftstrom vermischt und die Verbrennung beginnt. Am anderen Ende des Rohres 8, an dem keine Verbrennung stattfindet, ist ein in Achsrichtung verstellbarer und feststellbarer Kolben 14 angeordnet. Durch die verschiedene Einstellung des Kolbens wird die Eigenschwingungszahl der in dem Rohr 8 strömenden Gassäule verändert, so daß sie mehr oder weniger der Schwingungszahl der aufgezwungenen Schwingung η = 100/sec genähert und mit ihr oder einer anderen Ober- oder Unterschwingung zur Resonanz·gebracht werden kann. Die Resonanz hat den Vorteil geringen Energieverbrauchs, ergibt jedoch Erschütterungen und Geräusche, welche nicht immer erwünscht sind. Erfolgt Resonanz mit einer Ober- oder Unterschwingung, so: entsteht eine Schwebung, welche auch durch Überlagerung zweier Schwingungen erzeugt werden kann.

Die Verbrennung der feinen Staubteilchen ist in

dem beschriebenen rohrförmigen Brennraum sicher-

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gestellt. Der Ausbrand des gröberen Kornes würde jedoch eine Rohrlänge erfordern, welche den Vorteil der Verbrennungsbeschleunigung wieder ausgleichen würde. Gemäß der Erfindung wird deshalb an einen verhältnismäßig kurzen Brennraum, unter den geschilderten Verhältnissen wäre zur Erzeugung der Re- ^: sonanz eine Länge von etwa 3,5 m erforderlich, eine Zyklonmuffel bekannter Bauform als Nachbrennraum angeschlossen.

Diese Verbindung ist in den Abb. 2 und 3 in zwei zueinander senkrechten Schnitten dargestellt, wobei ■^: für die übereinstimmenden Teile die Bezeichnungen der Abb. 1 beibehalten worden sind. Der Brennraum 13 mündet tangential in die Zyklonmuffel 15 ein. Da bei der hohen Verbrennungsleistung die Brennstoffschlacke sowohl im Brennraum 13 als auch in der Muffel 15 flüssig anfallen wird, ist die Übergangsöffnung 16 tangential an die untere Kante des Brenndes befeuerten Dampferzeugers gebildet. Ein Teil der die Muffel 15 kühlenden Rohre wird als Kühlrohrmantel des Vorraumes 13 weitergeführt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Feuerung zur Verbrennung von feinkörnigen Brennstoffen mit Hilfe von Longitudinalschwingungen der Feuergase, wobei die Schwingung in dem Luftstrom oder in dem Brennstoffstrom vor seiner Vermischung mit dem anderen Strom erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vor dem Brennraum angeordneten Raum, in welchen die Verbrennungsluft und der Brennstoff eingeführt werden, ein verstellbarer Abschluß in Form eines Kolbens od. dgl. angeordnet ist, der die Eigenschwingungszahl des Brennraumes zu verändern gestattet.

2. Feuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Brennraum vorzugsweise gleichachsig und von gleichem Querschnitt an den vor ihm angeordneten Luft- und Brennstoffzuführungsraum anschließt.

3. Feuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Brennraum ein Nachbrennraum in Form einer Zyklonmuffel angeschlossen ist, in den die Flamme vorzugsweise tangential • eintritt.

4. Feuerung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,. daß zur Erregung der Schwingungen in einer der Rohrleitungen (2, 11) eine rotierende Absperrklappe (12) angeordnet ist.

5. Feuerung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Klappe (12) veränderbar ist.

6. Feuerung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Schwingungen erzeugt werden, deren Summenwirkung eine Schwebung ergibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 417 089, 472 812, 138, 884 721;

französische Patentschriften Nr. 556 944, 1013 391; schweizerische Patentschrift Nr. .223 105;

Zeitschrift »Chaleur et Industrie«, 1949, Nr. 293, S. 307, Fig. 3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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