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Schachtfeuerung für feste, insbesondere blähende und backende Brennstoffe
Die Erfindung betrifft eine Schachtfeuerung für feste, insbesondere blähende und
backende Brennstoffe, die in einem Ent- und Vergasungskanal einer Verkokung und
in einem Brennschacht mit annähernd waagerechter Strömung der Verbrennungsluft der
Verbrennung unterworfen werden.
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Bei Schachtfeuerungen besteht die Schwierigkeit, daß backende oder
blähende Brennstoffe im Schacht hängenbleiben und das selbständige Nachrutschen
von weiterem Brennstoff verhindern.
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Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, hat man den festen Brennstoff
vor Eintritt in den Brennschacht der Feuerraumstrahlung ausgesetzt. Hierbei ging
man von der Erkenntnis aus, daß backende Brennstoffe ihre unangenehme Eigenschaft
verlieren, wenn sie plötzlich hoher Temperatur ausgesetzt und sofort zur Zündung
gebracht werden. Dabei vergasen auch die schwerflüchtigen Bestandteile, die bei
niedrigerer Temperatur als teerige Stoffe austreten und den Anlaß zum Backen des
Brennstoffes geben. Auch bei blähenden Brennstoffen ist es vorteilhaft, diese vor
Eintritt in den Brennschacht genau wie backende Brennstoffe zu behandeln, da eine
Volumenvergrößerung im Schacht eine starke Pressung zur Folge hätte, was ebenso
den Brennstofffluß unterbricht.
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Bei dieser Art einer Verkokung des Brennstöffes auf einem dem Brennschacht
vorgeschalteten Vorrost ergibt sich jedoch die weitere Schwierigkeit, daß der Brennstoff
oft zu großen Stücken verkokt, die dann erst mittels besonderer Schüreinrichtungen,
welche meist am Schachteingang angeordnet sind, wieder zerkleinert werden müssen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schachtfeuerung mit annähernd
senkrechtem Brennschacht und annähernd waäerechter Strömung der Verbrennungsluft
durch den' Brennschacht für backende und blähendeBrennstoffe verwendbar zu machen,
wobei jedoch das Anfallen von großen Koksstücken, welche wiederum eine Verstopfung
des Brennschachtes zur Folge haben können, vermieden werden soll und wobei auch
besondere, den Koks vor Eintritt in den Schacht zerkleinernde Schüreinrichtungen
in Fortfall kommen sollen.
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Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein winkelig zum lotrechten
Brennschacht liegender, allseitig begrenzter Ent- und Vergasungskanal, dem einen
Druck auf den Brennstoff ausübende Fördermittel vorgeschaltet sind, über ein eine
Richtungsänderung des Brennstoffes erzwingendes, allseitig begrenztes Zwischenstück
mit dem Brennschacht verbunden ist. Das Zwischenstück kann aus allseitig gekühlten
Rohrwänden krümmerförmig gebildet sein. Der Ent- und Vergasungskanal kann annähernd
waagerecht liegen, oder er kann schräg von unten nach oben verlaufen und in ein
Zwischenstück übergeben, das mit dem Brennschacht einen Winkel unter 90° bildet.
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Bei einer Anordnung gemäß der Erfindung steht der dem Ent- und Vergasungskanal,
der allseitig begrenzt ist, zugeführte Brennstoff ständig unter Druck, was bewirkt,
daß der entgaste Brennstoff bei der erzwungenen Richtungsänderung in kleine, den
Brennschacht nicht verstopfende Stücke zerbricht. Es ist somit ein ungestörter und
kontinuierlicher Nachschub an Brennstoff möglich, und es kommen Schnüreinrichtungen
in Fortfall. Diese Vorteile weisen bekannte Einrichtungen nicht auf.
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Es ist nicht neu, Brennstoffe über einen annähernd waagerechten Entgasungsrost
einem Brennschacht zuzuführen. Hierbei sind jedoch durch den Entgasungsrost greifende
Schür- und Fördereinrichtungen vorgesehen, und der Entgasungsrost ist nicht allseitig
begrenzt. Es werden sich auch in diesem Fall am Schachteingang Brücken bilden, die
durch die Fördermittel nicht beseitigt werden können, da der zugeführte Brennstoff
genügend Raum hat, um auszuweichen. Es wurde weiterhin eine Schrägrostfeuerung bekannt,
der ein geneigter Entgasungsvorschacht zugeordnet ist. Hierbei ist am Übergang vom
Vorschacht zum Schrägrost eine Fördereinrichtung vorgesehen. Auch hier erfolgt kaum
eine Zerkleinerung des verkokten Brennstoffes, keinesfalls geht eine etwaige Zerkleinerung
auf die Richtungsänderung zurück. Außerdem besteht hierbei die Gefahr, daß der Brennstoff,
der nur unter der Schwerkraft den Entgasungsschacht durchläuft, in diesem hängenbleibt,
worauf auch die dem Entgasungsschacht nachgeschaltete Fördereinrichtung keinen Einfluß
hat.
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Der Erfindung liegt noch die weitere Aufgabe zugrunde, die Brennstoffzufuhr
auf den Vorrost und in
den Brennschacht mit dem Abbrand in übereinstimmung
zu bringen. Da bei hoher Last der Feuerung ein vermehrter Brennstoffbedarf besteht,
ist es vorteilhaft, an der Krümmung des Zwischenstückes einen Ausgleichsraum vorzusehen,
der einen gewissen Vorrat an verkoktem Brennstoff aufnehmen kann. Der Brennstoffnachschub
durch die Fördervorrichtung kann dann nach dem Brennstoffstand im Ausgleichsraum
geregelt werden. Hierzu wird im Ausgleichsraum als Steuerglied eine Platte federnd
angeordnet, die in Abhängigkeit vom Druck des eingebrachten Brennstoffes auf diese
das Ein- oder Ausschalten der Fördereinrichtung regelt.
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Es kann vorteilhaft sein, über die Breite des Ent-und Vergasungskanals
mehrere Fördereinrichtungen zu verteilen, welche so geschaltet sind, daß sie entweder
nacheinander oder gleichzeitig in Tätigkeit treten. Man erreicht durch Nacheinanderförderung
an verschiedenen Stellen des Kanaleingangs, daß die Brennstoffe sich in einzelnen
Schichten gegeneinander verschieben, wodurch ein Vorbrechen des verkokten Brennstoffes
erfolgt.
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Das Nachrutschen des Brennstoffes im Brennschacht ist auch von der
Schlackenabfuhr abhängig. Um einen kontinuierlichen Betrieb der Schachtfeuerung
zu gewährleisten, wird zur Vermeidung von Schlackensinterungen, welche insbesondere
an der Lufteintrittsseite des Brennschachtes wegen der dort herrschenden hohen Temperatur
auftreten, vorgeschlagen, daß durch Luftänsaugvorrichtungen im Ent- und Vergasungskanal
ein Unterdruck erzeugt wird, wobei die dort abgesaugten brennbaren Gase möglicherweise
durch die gleichen Vorrichtungen auf Überdruck komprimiert und durch die Brennstoffsäule
im Schacht gedrückt werden. Durch die Reduktion der Verbrennungsgase, die einen
wesentlichen Teil der frei werdenden Wärme bindet, gelingt es, die Temperatur insbesondere
an der Lufteintrittsseite des Schachtes zu vermindern. Durch einen Unterdruck im
Ent- und Vergasungskanal wird das Eindringen von Schwelgasen in den Brennstoffbunker
vermieden.
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Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung
dar. Es zeigt Abb. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Schachtfeuerung mit an
diese anschließendem Dampferzeuger, Abb. 2 eine Abwandlung der Schachtfeuerung nach
Abb. 1 im senkrechten Schnitt, Abb. 3 den Ent- und Vergasungskanal mit Fördereinrichtung
und Ausgleichsraum, Abb. 4 die Anordnung nach Abb. 3 mit einem Steuerglied im Ausgleichsraum,
Abb. 5 einen senkrechten Schnitt durch eine Fördereinrichtung, Abb. 6 eine Draufsicht
auf Abb. 5 und Abb. 7 einen Schnitt nach Linie I-I der Abb. 5. Abb. 1 zeigt die
erfindungsgemäße Schachtfeuerung, die aus dem etwa waagerecht verlaufenden Entgasungskanal
1 und dem annähernd lotrechten Brennschacht 2 besteht. Der Brennstoff wird aus dem
Bunker 3 durch die Fördereinrichtung 4 in den Entgasungskanäl 1 gedrückt, wo er
entgast, gezündet und teilweise vergast wird. Die eigentliche Verbrennung vollzieht
sich in dem Brennschacht 2. Die entstehende Schlacke sammelt sich im unteren Teil
des Schachtes auf dem Ausbrennrost 5. Durch einen Schlackenausdrücker 6 wird die
Schlacke nach vorn geschoben und von Zeit zu Zeit entfernt. Der winklig zum lotrechten
Brennschacht 2 liegende Ent- und Vergasungskanal 1 ist mit dem Brennschacht 2 durch
ein gekrümmtes Zwischenstück 7 verbunden. Entgasungskanal 1, Zwischenstück 7 und
Brennschacht 2 sind allseitig von Kühlrohren begrenzt. Die Rohre 8 des Lufteintrittsgitters
und die Rohre 9 des Gasaustrittsgitters sind mit Teilung verlegt, so daß zwischen
ihnen die Luft oder die Gase hindurchstreichen können. Es ist jedoch von Vorteil,
im Bereich des Zwischenstückes 7 das Eintritts- und Austrittsgitter (Rohre 8 und
9) dicht zu machen, z. B. durch Flossen 10, wodurch ermöglicht wird, im Entgasungskanal
1 und Brennschacht 2 mit verschiedenen Drücken zu fahren. Ein Teil der Verbrennungsluft
geht, durch Luftkasten 11 zugeführt, vom Raum 12 aus und durchströmt den Entgasungskanal
1 quer zur Bewegungsrichtung des Brennstoffes. Die im Kanal l entstandenen Verbrennungsgase
sammeln sich im Raum 13, der durch die Saugdüsen 14 unter Unterdruck gesetzt wird.
Die aus dem Luftkasten 15 und den Saugdüsen 14 strömende Verbrennungsluft saugt
die Gase durch den Entgasungskanal 1 und fördert sie in den Raum 17, wo ein weiterer
Ausbrand erfolgen kann. Sodann durchströmen die ausgebrannten Gase oder ein Gemisch
aus Gas und Luft den Brennschacht 2. Durch die Reduktion des Gasanteils wird die
Verbrennungstemperatur im Brennschacht 2 so ermäßigt, daß eine Sinterung der Schlacke
an der Lufteintrittsseite weitestgehend vermieden wird. Weitere Luft kann unter
dem Rost 5 zugegeben werden, um einen guten Ausbrand der Schlacke zu erzielen und
die Schlacke zu granulieren und abzukühlen. Die Seitenwände des Entgasungskanals
1, des Brennschachtes 2 und zweckmäßigerweise auch der Räume 13 und 17 sind mit
Kühlrohren 18 verkleidet, deren der Brennstoffsäule zugekehrte Seite durch Flossen,
aufgesetzte Gußplatten od. dgl. möglichst glatt gemacht wird.
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Der Unterdruck im Raum 13 kann anstatt durch Saugdüsen 14 dadurch
geschaffen werden, daß durch Kasten 15 die Gase von dem Frischluftventilator abgesaugt
und über eine nicht gezeichnete Leitung in den Raum 17 wieder eingefördert werden.
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Der Rostdurchfall vom Entgasungskanal 1 gelangt zunächst in den Raum
13 und dann in den unteren Teil des Raumes 17, von wo er in den Brennschacht 2 rutschen
kann, oder er wird durch Klappe 19 nach unten in den Raum 20 abgekippt. Diese Klappe
19 kann ganz oder teilweise rostartig ausgebildet sein, so daß die vom Raum 17 zum
Raum 20, oder umgekehrt, strömende Luft den durchgefallenen Brennstoff verbrennt.
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Aus dem Brennschacht 2 treten die Verbrennungsgase in den Mischraum
21 über, wo sie gegebenenfalls mit Zweitluft gemischt werden und zum völligen Ausbrand
kommen. Sie werden durch die Rohrwand 22 nach unten umgelenkt. Wie dargestellt,
dienen die heißen, aus der Schachtfeuerung kommenden Gase zur Beheizung eines Dampferzeugers
23. Die Kühlrohre 8 und 9 des Schachtes sowie die Seitenwandrohre 18 sind an denUmlauf
des Dampferzeugers angeschlossen.
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Es kann vorteilhaft sein, durch den Kanal 1 zum Zwecke der Entgasung
heiße Verbrennungsgase zu ziehen. In diesem Falle müßten aus dem Mischraum 21 heiße
Gase in den Raum 12 abgesaugt werden. Auch ein Gemisch aus Gas und Luft kann vorgesehen
werden. Man kann ebenso Luft oder Gas und Luft in den Raum 12 eindrücken. Bei solcher
Betriebsweise ist es zweckmäßig, Bunker 3 unter Überdruck zu setzen oder Sperrluft
bei der Brennstoffördereinrichtung 4 einzublasen.
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Wie schon erwähnt, bilden der Entgasungskanal 1 und der Brennschacht
2 einen durchgehenden, etwa rechtwinkelig abgebogenen Kanal. Hierdurch wird erreicht,
daß bei der Umlenkung der im Kanal 1 verkokte Brennstoff gebrochen wird.
In
dem Ausführungsbeispiel nach Abb.2 verläuft der Entgasungskanal 1 ansteigend. Aus
dem Bunker 3 drückt der Kolben 4 den Brennstoff nach oben. Am oberen Ende des Entgasungskanals
1 geht dieser zwangläufig durch das gekrümmte Zwischenstück 7 in den abwärts gerichteten
Brennschacht 2 über. Dies hat den Vorzug, daß die Verbrennung im Entgasungskanal
1 weniger leicht auf die Bunkerkohle übergreifen kann und auch keine Schwelgase
in den Bunker 3 eindringen können, da die heißen Gase nach oben drängen. Die Führung
der Verbrennungsluft und der Gase ist ähnlich wie in dem vorhergehenden Beispiel.
Der Kasten 15 ist an den Frischluft-Ventilator angeschlossen, so daß im Raum 13
ein Unterdruck entsteht und hierdurch Gase vom Entgasungskanal 1 abgesaugt werden.
Diese Gase werden, mit Verbrennungsluft vermischt, in den Raum 17 wieder eingeblasen.
Es ist auch in diesem Falle zu empfehlen, den Raum 13 durch eine Klappe mit dem
Raum 17 oder Raum 20 zu verbinden, um Abscheidungen aus den Gasen zu entfernen.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach Abb. 1 und 2 wird der Brennstoff
mittels Kolben 4 durch den Entgasungskanal 1 in den Brennschacht 2 gefördert. Die
Fördermenge kann dabei nach dem Ausbrand geregelt werden. Um den Widerstand und
damit auch den Kraftbedarf der Fördereinrichtung zu vermindern, genügt es, wenn
der Kolben den Brennstoff nur durch den Kanal 1 fördert, während in den Brennschacht
2 der vorgebrochene Brennstoff von selbst nachrutscht. Um einen geregelten Brennstoffzufluß
zu erhalten, wird zwischen dem Entgasungskanal i und dem Brennschacht 2 - wie Abb.
3 zeigt - ein Ausgleichsraum 24 angeordnet.
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Nach demBrennstoffspiegel imAusgleichsraumkann die Fördermenge geregelt
werden. Die Regelung kann durch mechanische Mittel erfolgen. In Abb. 4 ist eine
mechanische Einrichtung zur Regelung der Fördermenge dargestellt. Ist der Raum 24
mit Brennstoff gefüllt, so wird der Brennstoff durch die Bewegung des Kolbens 4
unter Druck gesetzt. Dieser Druck wird auf die Platte 25 übertragen, die an einem
federnden, wassergekühlten Rohr 26 angeschweißt ist, wodurch das Rohr 26 nach außen
gedrückt wird. Diese Bewegung des Rohres dient als Impuls für die Unterbrechung
des Antriebes der Fördereinrichtung, so daß diese stillgesetzt ist. Durch den ständigen
Abbrand des Brennstoffes in dem Schacht 2 fällt Brennstoff aus dem Raum 24 nach,
so daß der Druck allmählich nachläßt. Das Rohr 26 bewegt sich wieder nach innen
und schaltet hei einer vorbestimmten Stellung den Strom wieder ein, so daß wieder
frischer Brennstoff in den Entgasungskanal gefördert wird.
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Der Brennstoff kann auch auf andere Weise als durch Kolben, z. B.
durch Schnecken, eingefördert werden, wobei die Schnecken von beiden Seiten fördern
können oder aber auch mehrmals auf die Breite des Zündkanals verteilt, wie dies
Abb.5 mit dem zugehörigen Grundriß nach Abb.6 und Abb.7 im Ouerschnitt gemäß Linie
I-I nach Abb. 5 zeigt.
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Vom :Motor 27 wird die Welle 28 angetrieben, auf der z. B. drei Schnecken
29, 30 und 31 angeordnet sind. Die Schnecke 31 fördert Brennstoff aus dem Trichter
32 in den Raum 33, an den sich der Entgasungskanal 1 anschließt. Schnecke 30 fördert
aus dem Trichter 34 in den Raum 35 und Schnecke 29 aus dem Trichter 36 in den Raum
37.
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Es kann vorteilhaft sein, den Brennstoff nicht gleichzeitig auf ganzer
Breite einzufördern, sondern so, daß jeweils an verschiedenen Stellen gefördert
wird, wodurch man erreicht, daß der Brennstoff sich in einzelnen Schichten gegeneinander
verschiebt, was ein Vorbrechen zur Folge hat. Eine derartige Förderung kann man
auch mit Förderkolben bzw. Brennstoffschiebern nach Abb. 1 und 2 erreichen, die
unterteilt sind und so angetrieben werden, daß sie nicht zu gleicher Zeit alle gleichmäßig
drücken.
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Es kann weiterhin vorteilhaft sein, den Entgasungskanal durch Zwischenwände,
z. B. eingesetzte Rohrwände, zu unterteilen, und zwar nicht nur in der ersten kälteren
Zone, sondern auch in der Zündungszone, wodurch der verkokte Brennstoff in seiner
Breite in kleinere Abschnitte unterteilt und durch die starke Reibung an den Zwischenwänden
in kleinere Stücke zerbrochen wird.