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Wirbelbettfeuerung zur Verbrennung geringwertiger Brennstoffe in zwei
Verbrennungskammern Die Erfindung betrifft eine Wirbelbettfeuerung, bei welcher
die Verbrennung geringwertiger Brennstoffe in zwei Verbrennungskammern erfolgt,
zur Erzeugung heißer, nicht brennbarer Gase für die Beheizung von Dampferzeugern
oder Trocknern.
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Die bekannten Wirbelbettfeuerungen weisen noch Mängel auf, die nicht
nur in hohen Drücken für das Einblasen der Verbrennungsluft, sondern vor allem in
der Gefahr eines leichten Schmelzens und Verschlackens der Asche liegt. Man hat
zur Vermeidung der Verschlackung zwar schon mechanisch bewegte Roste mit sich selbsttätig
reinigenden Stangen vorgesehen, die aber trotz ihres Aufwandes keine gleichmäßige
Verteilung der eingeblasenen Luft zulassen, was immer wieder zu Schwierigkeiten
führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel
zu vermeiden und eine einfachere und doch überraschend zuverlässig arbeitende Wirbelbettfeuerung
zu schaffen.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
zwei Verbrennungskammern der eingangs genannten Wirbelbettfeuerung übereinanderliegend
angeordnet sind, daß eine Beschickungsvorrichtung in die obere Verbrennungskammer
einmündet, das die beiden Verbrennungskammern durch eine Düsenplatte voneinander
getrennt sind, daß zur Austragung des in der oberen Verbrennungskammer vorbehandelten
Brennstoffes in die untere Verbrennungskammer hinein ein oder mehrere Austragsvorrichtungen,
allenfalls Zellentrommeln, in Durchbrechungen der Düsenplatte angeordnet sind und
daß am Boden der unteren Verbrennungskammer ebenfalls eine Düsenplatte mit Austragsvorrichtungen
ebenfalls in Durchbrechungen dieser Düsenplatte angeordnet sind, und daß eine Luftzuführung
unterhalb der Düsenplatte in der unteren Verbrennungskammer angeordnet ist, um das
Aufrechterhalten eines Wirbelbettes in beiden Verbrennungskammern zu ermöglichen,
und daß die Abführung der Brennstoffrückstände durch die untere Austragsvorrichtung
in eine Kühlkammer erfolgt.
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Bei einer solchen Ausbildung der WirbeIbettfeuerung erfolgt das Einblasen
der Verbrennungsluft für eine bestimmte, in halbschwebendem Zustand befindliche
Masse bei gleichmäßigem Druck, der so niedrig wie möglich gehalten werden kann.
Dadurch, daß der Abzug nur auf einem kleinen Teil des Ofenquerschnittes erfolgt,
kann sich die Achse nicht ballen und verschlackt somit auch nicht. überdies macht
eine solche Ausbildung der Wirbelbettfeuerung jeden bisher üblichen Wanderrost überflüssig.
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Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung betreffen konstruktive
Einzelheiten der die Brennstoffrückstände aufnehmenden Kühlkammer.
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Die Zeichnung stellt den Gegenstand der Erfindung beispielsweise dar.
Es zeigt F i g. 1 vereinfacht eine Wirbelbettfeuerung in einem lotrecht geführten
Schnitt; F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt; F i g.
3 die Wirbelbettfeuerung gemäß F i g. 2 in einem rechtwinklig zum Schnitt der F
i g. 2 verlaufenden lotrecht geführten Schnitt.
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Die in F i g. 1 dargestellte Wirbelbettfeuerung weist eine obere Verbrennungskammer
2 mit einer ersten Feuerstätte 2' mit gelochtem Boden 1 auf, durch den Druckluft
von unten nach oben zugeführt wird. Wände 3 umschließen die Verbrennungskammer 2.
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Die Verbrennungsgase treten durch eine vom oberen Bereich der Verbrennungskammer
2 ausgehende Austrittsleitung 4 aus, während in der Deckwandung der Kammer eine
Zuführungs- und Dosiervorrichtung 19 mit einem Trichter 23 zur Zuführung eines geringwertigen
Brennstoffes vorgesehen ist.
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Unterhalb der Feuerstätte 2' sind eine oder mehrere steuerbare, z.
B. als Zellentrommeln 5 ausgebildete
Auslaßvorrichtungen vorgesehen,
welche die Ableitung des in der oberen Verbrennungskammer 2 vorbehandelten Brennstoffes
in eine untere Verbrennungskammer 10 bewirken. Die motorisch antreibbare Zellentrommel
5 kann in ihrer Drehzahl so verändert werden, daß die abgeleitete Brennstoffmenge
stets etwa der durch die Zuführungs- und Dosiervorrichtung 19 neu zugeführten Brennstoffmenge
gleicht und in beiden Verbrennungskammern 2, 10 sich etwa gleichbleibende Brennstoffmengen
aufhalten.
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Die mit Zellen 6 versehene Zellentrommel 5 ist in einer rechtwinkligen
öffnung des gelochten Bodens 1 der oberen Verbrennungskammer 2 gelagert. Die Zellen
6 sind aus festem Stahlblech, vorzugsweise nichtrostendem Stahl. Gegebenenfalls
kann auch die gesamte Zellentrommel 5 aus nichtrostendem Stahl gefertigt sein. Das
Spiel der Zellentrommel 5 im zugeordneten Spalt des gelochten Bodens 1 ist
möglichst klein, jedoch noch so groß, daß ein Mahlen des Brennstoffs zwischen der
Zellentrommel 5 und den benachbarten Wänden des Bodens 1 ausgeschlossen bleibt.
Damit ist zugleich ein stetiger Durchtritt des vorbehandelten Brennstoffs aus der
ersten Feuerstätte 2' in die untere Verbrennungskammer 10 gewährleistet.
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Unter dem gelochten Boden 1 befindliche Druckluft tritt durch den
Zwischenraum zwischen Boden 1 und Zellentrommel 5 und trägt dazu bei, den halbschwebenden
Zustand oberhalb der Zellentrommel 5 ebenso wie oberhalb des gelochten Bodens 1
aufrechtzuerhalten. Dagegen durchströmt die Druckluft nicht diejenige Brennstoffmenge,
die den halbschwebenden Zustand in der Feuerstätte 2' verlassen hat und zwischen
die Zellen 6 der Zellentrommel 5 eingetreten ist, so daß dieser Brennstoff keiner
weiteren Verbrennung unterliegt, wodurch auch zu hohe Temperaturen, die ein Sintern
oder Schmelzen des Brennstoffs zur Folge haben könnten, vermieden werden.
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Bei seinem Umlauf bewirkt die über eine in Lagern 8 gelagerte Welle
7 und ein Untersetzungsgetrizbe 9 von einem Motor her antreibbare Zellentrommel
5 eine steuerbare Zuführung vorbehandelten Brennstoffs in die unter dem Boden 1
befindliche untere Verbrennungskammer 10 mit einer zweiten Feuerstätte 10', die
ebenfalls für eine Verbrennung in halbschwebendem Zustand bestimmt ist. Die Feuerstätte
10' ist im allgemeinen kleiner als die Feuerstätte 2' gehalten. Die Menge der durch
sie geführten Druckluft ist nur ein Teil der gesamten, für die erste Feuerstätte
2' benötigten Menge. Die Verbrennungsluft wird durch eine Leitung 11 in einen kastenartigen
Raum unter dem gelochten Boden 1' der unteren Verbrennungskammer 10 eingeführt.
Die Zuführung erfolgt in der Weise, daß in der zweiten Feuerstätte 10' eine Temperatur
herrscht, die etwa um 200 bis 400° C niedriger als die der ersten Feuerstätte 2'
ist. In der zweiten Feuerstätte 10' findet eine gewisse Nachverbrennung der größeren
Brennstoffbestandteile statt, die vorher innen noch nicht vollständig verbrannt
waren.
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Die geringe Temperatur beugt der Gefahr einer Überhitzung des Brennstoffs
vor, auch nachdem dieser die zweite Feuerstätte 10' in halbschwebendem Zustand
verlassen hat.
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Wenn die technischen und wirtschaftlichen Umst,#nde eine völlige Wiedergewinnung
der Wärme des verbrannten Brennstoffs nicht erforderlich machen, kann die zweite
Feuerstätte 10' größere Abmessungen erhalten und ungefähr so groß wie die erste
Feuerstätte 2' ausgebildet sein. Dann wird die gesamte Verbrennungsluft oder zumindest
der größte Teil derselben durch die zweite Feuerstätte 10' geführt. In diesem
Falle wirkt die zweite Feuerstätte als eine Kühlstätte für den verbrannten Brennstoff,
der nach Abgabe des größten Teiles seiner Wärme unmittelbar abgeleitet werden kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 fallen die von der zweiten Feuerstätte
10' abgegebenen Brennstoffrückstände unmittelbar in einen Wasserbehälter
12, der über einen luftdicht geschlossenen Kanal mit der zum Ableiten der Brennstoffrückstände
vorgesehenen Zellentrommel bzw. mit der zweiten Feuerstätte 10' verbunden ist. Aus
dem Wasserbehälter 12 werden die Brennstoffrückstände mittels eines Förderbandes
13 mit gelochten Bechern abgeführt.
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Die zweite Feuerstätte 10', die gemäß F i g. 2 wesentlich kleiner
als die erste Feuerstätte 2' sein kann, wird von der ersten her ständig mit einer
veränderbaren Menge vorbehandelten Brennstoffs versorgt. Nach der Verbrennung in
der zweiten Feuerstätte 10' werden Brennstoffrückstände gemäß F i g. 4 in halbschwebendem
Zustand einer statischen Kühlvorrichtung 14 zugeführt, in der den Brennstoffrückständen
die gesamte Wärme entzogen wird. Dies erfolgt dadurch, daß die Verbrennungsluft
durch die Brennstoffrückstände hindurchgeleitet wird, die sich mit ihren Einzelbestandteilen
in einer Art Schwebezustand befinden.
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Die Kühlvorrichtung 14 ist mit einer steuerbaren Abtransporteinrichtung
ausgestattet. Die im gelochten Boden der unteren Verbrennungskammer 10 vorgesehene
Austrittsöffnung besteht aus einem engen Schlitz, der sich über die gesamte Länge
des Bodens erstreckt und durch den die Brennstoffrückstände infolge ihres Eigengewichtes
in die Kühlvorrichtung 14
gleicher Länge fallen. Die Vereinigung der zweiten,
schmaleren Feuerstätte 10' mit dem sich über deren Länge erstreckenden Schlitz und
der darunter angeordnetenKühlvorrichtung 14 ergibt eine überraschend geeignete Lösung
des schwierigen Problems einer gleichmäßigen Verteilung des geringwertigen Brennstoffs
über den Horizontalquerschnitt der Kühlvorrichtung 1.1 und damit auch der vollkommenen
Verbrennung dieses Brennstoffs.
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Wie aus F i g. 2 weiterhin ersichtlich ist, tritt die Luft zweimal
durch den vertikalen Strom der Brennstoffrückstände in der Kühlvorrichtung 14. Der
Weg der Luft ist durch Pfeile angegeben. Anschließend mischt sich diese Luft mit
der Luft aus der zweiten Feuerstätte 10' und die gesamte Luft tritt schließlich
durch den gelochten Boden 1 der oberen Feuerstätte 2'.
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An der Kühlvorrichtung 14 ist ein Steuergerät vorgesehen, um
die Austrittsmenge zu verändern. Dieses Gerät kann so ausgebildet sein, daß es ein
gleichmäßiges Niedergehen der Brennstoffrückstände mit einer Geschwindigkeit sichert,
die an allen Stellen der Horizontalquerschnitte der Kühlvorrichtung 1.1 gleich ist.
Beim Einsatz einer solchen, in F i g. 2 dargestellten Steuervorrichtung bleiben
die aus der Kühlvorrichtung 14 austretenden Brennstoffrückstände unter Einhaltung
eines natürlichen Böschungswinkels auf einer waagerechten Tragplatte 15 liegen.
Über der Tragplatte 15 werden Ketten 16, die gegebenenfalls
mit
kleinen Schabern ausgestattet sind, mit Hilfe von Rollen 17 abwechselnd hin- und
herbewegt, so daß sie einen Teil der Brennstoffrückstände in waagerechter Richtung
verschieben.
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Dieser Anteil fällt von der Tragplatte 15 nieder, während die übrigen
Brennstoffrückstände stets wieder den gleichen Böschungswinkel einnehmen. Das Abtransportieren
der Brennstoffrückstände kann auf beliebige bekannte Weise erfolgen. Bei dem in
F i g. 2 dargestellten Beispiel endet eine Schnecke 18 an einer weiteren Zellentrommel,
deren Zellen so dicht gegen die Ummantelung der Trommel anliegen, daß beim Auswerfen
der Brennstoffrückstände möglichst wenig Druckluft mit austreten kann.
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Die beschriebenen Wirbelbettfeuerungen sind für die Verarbeitung der
Abfälle von Kohlenaufbereitungsanlagen geeignet, insbesondere der Abfälle mit einer
Korngröße von 1 bis 10 mm (worunter sich jedoch auch Mengen mit einer Korngröße
von unter 1 mm und auch mit einer Korngröße zwischen 10 und 20 mm befinden können).
Der Heizwert dieses Brennstoffs ist bei unter hinreichend günstigen Bedingungen
arbeitenden Kohlenwaschanlagen, umgerechnet auf trockenen Brennstoff 800 bis 1000
Kalorien je Kilogramm Brennstoff. Der Feuchtigkeitsgehalt liegt zwischen 7 und 12%.
Beispiel Eine Wirbelbettfeuerung mit 7 qm Fläche des gelochten Bodens der oberen
Feuerstätte liefert seine Gase an einen Kessel zur Herstellung von Dampf mit 50
at Druck.
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Die Wirbelbettfeuerung wird mit feuchtem Brennstoff von 1 bis 10 mm
Korngröße (Abfall von Kohlenwaschanlagen) beschickt, unter dem sich jedoch 15 bis
25% Brennstoff von geringerer Korngröße als 1 mm und größerer Korngröße als 10 mm
befindet. Der Feuchtigkeitsgehalt beträgt etwa 10% Wasser. Der untere Heizwert ist,
auf trockenen Brennstoff bezogen, etwa 1000 Kalorien je Kilogramm.
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Die Wirbelbettfeuerung verbrennt je Stunde 7000 bis 9000 kg körnigen
Brennstoff bei einem Luftdruck von etwa 800 mm Wassersäule unter dem gelochten Boden.
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Die gemessene Temperatur der die obere Feuerstätte verlassenden Gase
beträgt im Durchschnitt 1050° C, wobei der C02 Gehalt bei 10 bis 12% liegt.
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Die in der unteren Feuerstätte gemessene Temperatur beträgt etwa 600
bis 650° C.
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Die Temperatur der die Kühlvorrichtung verlassenden Brennstoffrückstände
liegt unterhalb 50° C. Der Brennstoffrückstand enthält weniger als 0,5 0l0 unverbrannter
Kohle.