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Feuerung für einen als Heizrohr-Stehkessel ausgebildeten Flammrohr-Rauchrohrkessel
Die Erfindung bezieht sich auf eine Feuerung für einen als Heizrohrstehkessel ausgebildeten
Flammrohr-Rauchkessel, dessen Feuerkammer als Wirbelkammer ausgebildet ist, in die
Zweitluft- eingeblasen wird, und die oberhalb der Zweitluftzuführung .eine Einschnürung
aufweist, in deren Nähe Drittluftdüsen angeordnet sind.
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Bei Feu.erungsanlagen allgemein und der vorerwähnten Art ist es bekannt,
Wirbelkammern vorzusehen, in denen die Brennstoffteile oder pulverförmigen Brennstoffe
mit der Verbrennungsluft in rotierende Strömungsbewegung versetzt werden. Solche
Wirbelkammern gewährleisten zwar eine im wesentlichen vollständige Verbrennung,
haben jedoch den Nachteil, daß sich darin nur staubförmige oder feinkörnige Brennstoffe
verbrennen lassen. Andere Wirbelkammern ähnlicher Art sehen zwar vor, auch feste,
von den Verbrennungsgasen mitgenommene Brennstoffteile zu verbrennen, jedoch sind
diese Ausführungen mit dem Nachteil behaftet, daß durch die drehende Bewegung und
die dadurch auf die Brennstoffteile und die verbrennbaren Gase ausgeübte Zentrifugalkraft
kein einwandfreier Flammabzug aus der Feuerkammer erreicht wird und eine Fortsetzung
der drehenden Strömung oberhalb der Einschnürung der Feuerkammer im Flammrohr erfolgt,
wodurch eine restliche Verbrennung im Flammrohr und der Abzug der Rauchgase ungünstig
beeinflußt wird.
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Die dem Gegenstand der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht
darin, die Verbrennung von Brennstoffen in einer durch eine obere Einschnürung begrenzten
Wirbelkammer zu verbessern und zu beschltunigen und die dabei durch die drehende
Bewegung der Gase entstehende Abströmverzögerung auszugleichen sowie eine zentrale
Verbrennung restlicher Abgas- und Brennstoffteilchen im Flammrohr zu erreichen.
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Entsprechend dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß bei der
eingangs erwähnten Feuerung die Zweitluft durch eine oder mehrere tangential in
die Wirbelkammer mündende Düsen eintritt und daß die Drittluftdüsen oberhalb der
Einschnürung schräg nach oben so gerichtet sind, daß sich die aus ihnen austretenden
Drittluftstrahlen in einem gedachten Punkt in der Flammrohrlängsachse schneiden.
Hierdurch ist das Absaugen der Gase aus der Wirbelkammer ermöglicht. Diese Lösung
ist das Ergebnis einer mehrjährigen Versuchsarbeit zur Erzielung einer vollständigen
Verbrennung fester, stückiger, krümeliger und pulverförmiger Brennstoffe.
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Nach der Erfindung wird also die Zweitluft durch mehrere Düsen tangential
eingeblasen, um die Gase in der Feuerkammer in drehende Bewegung zu versetzen und
damit die Verbrennung zu begünstigen. Die bessere Verbrennung wird dadurch erreicht,
daß die noch nicht verbrannten Brennstoffteilchen durch die rotierende Gasbewegung
in die Umfangszone der Feuerkammer bzw. Wirbelkammer gelangen und hier durch die
zugeführte Luft, also im Bereich der größten Sauerstoffkonzentration, schnell verbrennen.
Diese bessere und schnellere Verbrennung durch diese Art der Zweitluftzufuhr führt
nun dazu, daß die Verbrennungsgase unter Umständen unnötig lange in der Wirbelkammer
verbleiben. Um dieses auszuschließen und etwaige in der Wirbelkammer noch nicht
verbrannte Teilchen restlos zu verbrennen, wird dieDrittluft oberhalb der Wirbelkammereinschnürung
durch Düsen zugeführt, die nach oben gerichtet sind und sich in einem Scheitel in
der Flammrohrlängsachse schneiden. Durch diese Art der Drittluftzufuhr wird auf
die in der Wirbelkammer befindlichen Gase ein zentraler Sog ausgeübt, so daß diese
Gase und etwaige mitgerissene Brennstoffteilchen in eingeschnürter Strömung in den
Flammraum gelangen, wo sie restlos verbrennen; dabei entsteht eine starke strahlende
Flamme, ohne daß sich die drehende Strömung der Wirbelkammer im Flammrohr fortsetzt.
Die
Zeichnung stellt drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung im Schnitt
in denFig.1, 2 und 3 dar.
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Der Flammrohr-Rauchrohrkessel besteht gemäß Fig. 1 aus einem äußeren
Mantel 1 und einem inneren Mantel 2 mit oberen und unteren Stirnwänden 3. Der Kessel
besitzt eine Feuerungsklappe4 und Beobachtungsklappen 5 wie üblich. Der Mantel 1
ist von einer Wär_meisolferun:g 6 und einem Isolierblech 7 umgeben und ist unten
an einen kreisringförmigen Rußkasten 8 für abgehende Rauchgase angeschlossen. Der
Zwischenraum zwischen dem äußeren Mantel 1 und dem inneren Mantel 2 dient zur Aufnahme
des Wassers. Mit 10 ist die gewölbte Stirnwand bezeichnet und mit 11 der Dampfdom.
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Der innere vom Mantel 2 begrenzte Kesselraum weist in seinem unteren
Teil einen eingeschnürten Durchgang 14 auf, der beispielsweise durch einen kreisringförmigen
Schamotte-Einsatz 12 mit einem kreisringförmigen Hohlraum 13 gebildet wird. Die
Einschnürung kann auch durch Einziehen des Mantels 2 hergestellt werden. In den
Wandungen der Einschnürung 12 sind radial nach innen und schräg nach oben gerichtete
Düsen 15 angeordnet, welche mit dem ringförmigen Hohlraum 13 in Verbindung stehen,
welcher seinerseits über einen Lufteinlaß 16 mit einem Gebläse od. dgl. verbunden
ist. Die Düsen 15 sind vorteilhaft so angeordnet, daß sie im Oberteil der Einschnürung
liegen und mit ihren Achsen die Kesselachse in einem Punkt oberhalb der Einschnürung
schneiden.
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Der Mantel 2 des unteren durch die Einschnürung abgegrenzten Feuerraumes
weist tangential zum Mantel 2 oder zu einem eingeschriebenen Kreis gerichtete Düsen
17 auf, die an eine Rohrleitung 18 angeschlossen sind, welche ebenfalls mit einem
Gebläse in Verbindung steht. Durch diese Düsen 17 wird in dem Feuerraum tangential
Luft eingeblasen, die eine rotierende Gas- und Luftbewegung in dem Feuerraum hervorruft,
so daß der Feuerraum in der Art einer Wirbelkammer arbeitet. Zwischen demAußenmantel
1 und dem Innenmantel 2 sind wasserumspülte Rauchrohre 19 und 20 angeordnet. Die
Rußklappen 9 sind oberhalb der Mündungen der Rohre 19 und 20 so angeordnet, daß
ein Hohlraum die Verbindung zwischen den Rauchrohren 19 und 20 herstellt.
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Statt eines Planrostes kann auch ein Wanderrost vorgesehen sein. Dem
Brennstoffbett wird eine geringe Menge Erstluft von unten zugeführt. Die das Brennstoffbett
verlassenden Halbgase und Brennstoffkrümel werden von den rotierenden brennenden
Gasen oberhalb des Bettes aufgefangen. Diese Rotation wird durch die durch die tangentialen
Düsen 17 einströmende Zweitluft herbeigeführt, wobei die festen Teilchen durch die
Zentrifugalkraft nach außen geschleudert werden, wo sie schnell vergasen und verbrennen,
da die Sauerstoffkonzentration an der inneren Mantelwand 2 am größten ist. Die brennenden,
mit feinen Kohlenstaub und Flugasche gemischten Gase gelangen dann durch den eingeschnürten
Durchgang 14, wo ihnen mittels der Düsen 15 Drittluft zugeführt wird. Durch die
schräg nach oben gerichteten Drittluftstrahlen werden die brennenden Gase aus der
Wirbelkammer abgesaugt und brennen oberhalb der Einschnürung als freie Flamme aufwärts,
welche durch Strahlung eine große Menge ihres Wärmegehaltes abgibt. Die Verbrennungsprodukte
kühlen sich an der Mantelwand 2 des Flammraumes ab und strömen abwärts zu den Mündungen
der Rauchrohre 19, durch die die Abgase abgeleitet werden. Das Ausführungsbeispiel
gemäß Fig.2 zeigt die Aufteilung in einen Feuerun.gsteil und einen Konvektionsteil.
Im Konvektionsteil schließen an die Raumwandungen3a Rauchrohre20a an, die vom Kesselwasser
umspült werden. Die Einschnürung 14a ist durch das Einziehen des Innenmantels 2a
gebildet. Unterhalb der Einschnürung liegt die -Wirbelkammer mit den tangential
gerichteten Zweitluftdüsen 17a. Die Zweitluft wird den Düsen 17a durch einen Ringkanal
18a und die Drittluft den Düsen 15a durch einen Ringkanal 13a zugeführt.
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Beobachtungsklappen 5a ermöglichen eine Kontrolle der Flamme. Zwischen
dem Innenmante12a und Außenmantel 1 a befindet sich Kesselwasser, welches über die
Verbindung 23 mit dem die Rauchrohre 20 a umgebenden Kesselwasser kommuniziert.
Die Rauchrohre 20a sind durch einen Stutzen 22 mit dem Flammraum verbunden. Der
erzeugteDampf wird den Dampfdomen 24 durch Rohre 25, 26 entnommen. Der obere Konvektionsteil
kann durch eine Klappe27 beobachtet werden.
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Bei der Ausführungsform nach Fig.3 besteht der Kessel aus einem äußeren
Mantel 1 b und einem unteren inneren Mantel 2 b, die runden, rechteckigen oder anderen
Ouerschnitt haben können. Der Innenmantel 2 b mit dem Oberteil 35 entspricht der
Ausführung nach Fig. 2 und ist mit einer Einschnürung 14 b, Drittluftdüsen 15b
und inneren Verteilerkanälen 13b, mit Zweitluftdüsen 17b in der Wirbelkammer
und dem Verteilerkanal 18b versehen. Die Zweitluftdüsen können durch die Mündungen
der Zweigrohre 31 gebildet sein.
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Die Rauchrohre42 schließen an die Deckelfläche41 des inneren Mantels
35 an und durchlaufen einen oberen, durch die Wände 43, 44 und 45 gebildeten geschlossenen
Raum. Diesem Raum wird durch ein Niederdruckgebläse 49 über das Rohr 48 Kaltluft
zugeführt, welche die Rauchrohre umspült und erwärmt. Die erwärmte Luft wird durch
den Stutzen 46 über eine Rohrleitung 38 abgenommen und dann durch ein Gebläse 39
den beiden Verteilerkanälen 13b und 18b
zugeführt, die erwärmte Luft tritt
durch die Düsen 17b und 15b in den Feuerungsraum als Zweit- bzw. Drittluft
ein.
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Bei allen drei Ausführungsbeispielen wird, wie einleitend erwähnt,
die günstige Verbrennung in der Wirbelkammer dadurch erreicht, daß die Wirbelkammer
durch die Einschnürung begrenzt ist und dadurch die Verbrennungsgase und etwaige
aus dem Brennstoffbett mitgerissene Teilchen zur Außenwand der Wirbelkammer geschleudert
werden, in der sich die größte Sauerstoffkonzentration befindet, wobei die durch
die Einschnürung hervorgerufeneVerzögerung des Rauchgasabzuges durch die Art und
Anordnung der Drittluftdüsen wenigstens teilweise wieder aufgehoben wird, da durch
die nach innen und oben gerichteten Luftstrahlen ein zentraler Sog auf die Wirbelkammer
ausgeübt wird. Bis dahin noch nicht verbrannte Brennstoffteile verbrennen sodann
im oberen Flammraum völlig, ohne daß sich dabei die drehende Bewegung der Verbrennungsgase
im oberen Flammraum fortsetzt.