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Wirbelbettfeuerung für feste Brennstoffe mit ansteigender Rostfläche
Die Erfindung betrifft eine Wirbelbettfeuerung für feste Brennstoffe mit ansteigender
Rostfläche, bei welcher der Brennstoff im Bereiche höchsterBetthöhe aufgegeben und
die Verbrennungsrückstände im Bereiche niedrigster Betthöhe abgeführt werden, und
welche mit Zonen-Unterwindzufuhr ausgestattet ist.
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In Schwebe- oder Wirbelbettfeuerungen wird der Brennstoff durch einen
Luftstrom in Schwebe gehalten und dabei intensiv getrocknet, rasch vergast oder
mit geringem Luftüberschuß verbrannt. Dabei liegt der Vorteil der Schwebe- oder
Wirbelbettfeuerungen darin, daß die Bettemperatur über den ganzen Bettquerschnitt
nahezu gleichmäßig auf einer niedrigen Temperatur liegt. Die Wärmemenge, die je
Flächeneinheit frei gemacht wird, ist bei bekannten Anlagen begrenzt, durch die
Höhe der wallenden Schicht.
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Der Brennstoffinhalt einer Wirbel- oder Schwebebettfeuerung ähnelt
einer siedenden Flüssigkeit, die Oberfläche des Bettes ist also fast eben. Ist die
Grundfläche, auf der das Schwebebett schwimmt, waagerecht und wird der Brennstoff
auf einer Seite aufgegeben und an einer anderen gegenüberliegenden Seite die Schlacke
abgezogen, so findet ein Überschütten an der Oberfläche statt, da das Korn zur Austrittsseite
kleiner wird und damit die Schichthöhe abnimmt, so daß aufgegebene Kohlen rasch
zu den Schlackenabzugsstellen fließen, während an der Grundfläche kaum eine Bewegung
zur Austrittsöffnung eintritt.
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Die Aschenkonzentration verstärkt sich an der Grundfläche, wodurch
die Ascheteilchen zu zusammenhängenden Kuchen zusammengeschlagen werden, die sich
noch schwieriger bewegen und austragen lassen, den Luftdurchtritt erschweren und
die Grundfläche nicht nutzbringend belasten.
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Bei bekannten Schwebe- oder Wirbelbettfeuerungen werden Anforderungen
an die Stückgröße und Kohlenbeschaffenheit gestellt. Mit zunehmender Leistung einer
Schwebefeuerungsanlage wird die wallende Brennstoffhöhe größer. Somit muß auch die
Luftpressung unter dem Bett und die Luftmenge durch das Bett gesteigert werden.
In ungünstig gelagerten Fällen kann es vorkommen, daß die hohe Luftpressung gepaart
mit großer Luftmenge kraterähnliche Trichter aus dem Brennstoftbett bläst, während
die umgebende Kohlenmenge unberührt durch den Luftstrom ruhig auf der Grundfläche
liegen bleibt, ohne in schwingenden Schwebezustand zu gelangen. Dies ist besonders
da der Fall, wenn unterschiedliche Korngrößen in Haufen zusammengeballt über die
Grundfläche verteilt liegen oder sich zusammenhängende Schlackenfladen gebildet
haben.
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Es sind Schwebe- oder Wirbelbettfeuerungen be-
kannt, bei denen das
Schwebebett auf einem schrägliegenden, ebenen oder schwach gebogenen, starr eingebauten
Wanderrost ruht, und das Schwebebett mit Wanderrost-Geschwindigkeit fortbewegt wird.
An der Austragsseite ragt der Wanderrost über die Schwebebettoberfläche heraus.
Der Brennstoff wird auf der Seite der tiefsten Rostoberflächenstelle aufgegeben,
die nicht völlig ausgebrannten Brennstoffteile und die Verbrennungsrückstände werden
die Schwebebettoberfläche berührend oder über diese hinausragend an der höchsten
Stelle der Rostoberfläche ausgetragen.
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Durch den starr eingebauten Wanderrost und die dem Wanderrost gegebene
Oberflächenform, die sich kaum von einer geraden Oberfläche unterscheidet, ist eine
Anpassung der Grundfläche an den Verbrennungsablauf vor dem Betrieb im kalten Zustand
und während des Betriebes nicht gegeben, so daß Überschüttungen eintreten und ungenügend
ausgebrannter Brennstoff ausgetragen wird. Es besteht die Gefahr, daß sich auf der
Rostoberfläche Schlackenfladen mit Brenstoffeinschlüssen absetzen, welche den Lufteintritt
versperren und den Verbrennungs- und Vergasungsprozeß stören. Mit dem horizontal
bewegten Rost ist eine dem Verbrennungsprozeß erforderliche genaue Zuführung der
Luft in verschiedenen Drücken und Mengen nicht möglich.
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Ferner sind einige Ausführungsarten von Schwebefeuerungen bekannt,
in denen das Schwebebett sich in einem auf der Spitze stehenden Kegel oder Pyramidenstumpf
befindet. Der Brennstoff wird nahe an der Oberfläche aufgegeben und die Verbrennungsriickstände
an den unteren kleinen Flächen abgezogen.
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Die Luft tritt zum Teil an der Stumpffläche unten ein, zum Teil oberhalb
des Ascheabzuges. Diese Feuerungen stellen an die Kohlen Anforderungen, betreffs
Korngröße und Aschegehalt. Die Gestaltung der Aschen- und Austrageeinrichtung bietet
konstruktive und betriebliche Schwierigkeiten.
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Bei einer Braunkohlen-Schrägrostfeuerung sind am Rostanfang auf-
und abwärtsgehende ebenfalls hochkantstehende Rostglieder bekannt, die jedoch im
Gegensatz zur vorliegenden Erfindung nur einen kleinen Teil der Rostiläche einnehmen,
sich langsam bewegen und zur Umschichtung und Umwälzung des Brennstoffbettes dienen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist wie folgt zu umreißen:
Es soll die Wanderbewegung des Wirbelbettes von der Brennstoffaufgabe zur Abzugsstelle
der Verbrennungsrückstände in der Weise beeinflußt werden, daß ein gleichmäßiger
Abbrand des Brennstoffes erzielt und die Schlackekuchenbildung verhindert werde.
Da bei der Verbrennung unterschiedlicher Stücke oder Korngrößen in der Wirbelbettfeuerung
sich zusätzlich zu der Aufgabe wie ein gleichmäßiger Abbrand gewährleistet werden
kann, die Aufgabe stellt, wie eine gleichmäßige Wallung in den einzelnen Rostzonen
erreicht werden kann, so wird in Weiterbildung der Erfindung auch diese Aufgabe
gelöst.
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Die gestellte Aufgabe wird bei einer Wirbelbettfeuerung der oben
gekennzeichneten Gattung dadurch gelöst, daß die Roststäbe lotrecht - oder nahezu
lotrecht - gestellt sind und in entsprechende Schwingungen versetzt werden. In Weiterbildung
der Erfindung und um die Wanderbewegung des Wirbelbettes noch zu verbessern, sind
die Roststäbe in ihrer Neigung verstellbar. Um eine gleichmäßige Wartung des Wirbelbettes
bei Verwendung großstückigen Brennstoffes zu erreichen, können Roststabgruppen höhenverstellbar
eingerichtet sein, um das Schwebebettvolumen zu verändern. Den Betriebsverhältnissen
entsprechend kann Vorsorge dafür getroffen werden, die Schwingungen der Roststäbe
nach Frequenz und Amplitude zu verändern.
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Eine weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ist dadurch vorgesehen,
daß die Roststäbe zum Brechen oder Durchlöchern der Schlackekuchen und zur besseren
Sauerstofizuführung mit Zähnen oder Höckern ausgestattet sind.
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Zur Durchführung der gestellten Aufgabe gemäß der Erfindung kann
auch vorgesehen werden, daß die Luftzuführung in den mit Brennstoff gefüllten Wirbelbettraum
aus Räumen entsprechender Luftdrücke erfolgt, die gegeneinander durch Trennwände
abgetrennt sind, die an feststehenden Roststäben druckdicht befestigt sind.
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Durch die Ausbildung des Wirbelbettes gemäß der Erfindung wird erreicht,
daß die unterschiedlichen Volumenabnahmen durch Trocknen, Vergasen, Verbrennen usw.
durch die verschieden neigbaren Teilgrundflächen und die dadurch gegebenen einstellbaren
Wirbelbetthöhen in Bewegungsrichtung des Wirbelbettes dem Prozeßablauf anpaßbar
sind, so daß an der Oberfläche des Wirbelbettes kein Überschütten stattfinden kann.
Der Brennstoff wird in den einzelnen Bettquerschnitten fast gleichmäßig verarbeitet.
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Die Neigung der einzelnen Flächen, gebildet durch die Kanten und Flächen
der Roststäbe, kann auch vor dem Betrieb als auch während des Betriebs den veränderten
Brennstoflbeschaffenheiten angepaßt werden, die sich z. B. beim Übergang von einer
Brennstoffart zu einer anderen ergeben.
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Neben dem erzeugten Schwebezustand der Kohle durch Lufteinführung
wird der über den Roststäben liegende Brennstoff auf mechanischem Wege in Schwingungen
gesetzt. Durch die Schwingungen er-
folgt ein sehr guter Wärmeaustausch zwischen
den Roststäben und der vorbeiströmenden Luft. Daher tritt eine gute Kühlung der
Roststäbe ein. Die Erwärmung des Roststabes ist zudem nicht sehr hoch, da die Berührungszone
und die Berührungszeit zwischen dem glühenden Brennstoff und den oberen Kanten der
Roststäbe klein bzw. sehr kurz ist. Im Augenblick, wo die Roststäbe nach unten gehen,
bildet sich zwischen dem Brennstoff und der Roststabkante ein Luftpolster, das die
Roststabkante wieder kühlt. Die Höhe der Lufttemperatur, die sonst bei mechanischen
Rosten 1500 C nicht übersteigen soll, kann hier wesentlich höher sein.
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Ferner wird durch die schwenkbaren und schwingenden Stäbe eine Unterstützung
der Fortbewegung größerer nicht schwebender Brennstoffstücke oder Schlacketeile
erreicht. Es wird auch erreicht, daß sich die auf den Stäben allenfalls ansetzende
Schlacke durch die mechanisch erzwungene Schwingung gelöst und weitergeleitet wird.
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Mit der Unterteilung in mehrere Räume mit unterschiedlicher Luftzuführung
wird erreicht, daß die jeweils für den Prozeßablauf benötigte Luft- oder Gasmenge
genau dosiert zugegeben werden kann. Am Eintritt, wo lediglich der Brennstoff getrocknet
wird, wird wenig Luft mit hoher Pressung zugeführt. In den nachfolgenden Zonen,
in denen der Brennstoff vergast oder verbrennt, wird mehr Luft unter geringerem
Druck zugeführt. In der Austragszone, in der der Brennstoff weitgehendst vergast
oder verbrannt ist, wird nur eine geringere Luftmenge zugeführt.
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Die Luft kann dosiert so zugegeben werden, daß mit Luftüberschuß
gefahren werden kann, so daß alle brennbaren Bestandteile verbrennen. Es kann auch
mit Luftmangel gefahren werden, woduroh ein noch brennbares Gasgemenge austritt,
das mit weiterer Luftzuführung über der Schwebeschicht verbrennt oder abgeführt
wird.
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Die Zeichnung stellt den Gegenstand der Erfindung vereinfacht dar.
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F i g. 1 zeigt die Anlage im Längsschnitt und F i g. 2 einen Querschnitt
durch die Anlage gemäß F i g. 1. Der Brennstoff gelangt entweder durch die Kohlenaufgabe
1 an der Stirnseite 3 von oben auf die schwebende Kohlenschicht 2 oder wird durch
einen Kanal 4 unterhalb des Brennstoffspiegels in die schwebende Kohlenschicht 2
eingebracht. Die seitliche Begrenzung bilden die Wände 5; die rückwärtige Begrenzung
die Wand 6, in der auch die Ascheaustrittsöffnung mit dem drehbaren und druckdichten
Staupendel 7 angebracht ist. Das wahlweise völlig ausgebrannte oder nur zum Teil
verbrannte Gas gelangt durch die Öffnung 8 zu den Bedarfsstellen. Die ausgebrannten
Schlackenteile 19 fallen in einen Sammelbehälter oder Ascheaustrag (nicht gezeichnet).
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Die umschließenden Wände 3, 5, 6 können in bekannter Weise mit Kühlrohren
verkleidet sein. Den unteren Abschluß bilden die Stäbe 9 und 10, die in diesem Fall
so gewählt sind, daß neben einem bewegten Stab 9 ein feststehender Stab 10 angeordnet
ist.
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Die beweglichen Stäbe 9 werden durch seitlich angebrachte Schwingungserzeuger
11 bewegt. Der Raum unter den Stäben ist druckdicht durch die Fläche 12 abgeschlossen.
Der große Raum ist hier z. B. durch drei Zwischenwändel3 in vier druckdichte Einzelräume
14, 15, 16, 17 aufgeteilt. Die Luft wird durch die Leitungen 18 in geregelten Pressungen
und Mengen zugeführt.
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In F i g. 3 ist der paarweise Antrieb der Stäbe mit jedem zweiten
stillstehenden Stab vereinfacht gezeigt.
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Der Schwinger 20 treibt über ein Querjoch 2t die beiden Stäbe 22 und
23 an. Zwischen den beiden Stäben 22 und 23, und auch daneben, befinden sich die
feststehenden Stäbe 24.
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F i g. 4 zeigt einen auf der Austragsseite angebrachten Stab 25,
mit den zum Zerbrechen oder Durchstechen angebrachten Höckern 26.
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F i g. 5 zeigt die Möglichkeit den Bettransport und besonders die
Förderung der Grundschicht mit den geneigten Stäben 27 und mit den Schwingern 28,
die drehbar um die Punkte 29 gelagert sind, zu regeln; die stillstehenden Stäbe
30 sind in diesem Ausführungsfall nicht drehbar.
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In F i g. 6 sind die paarweise angetriebenen beweglichen Stäbe31
um die Punkte 32 drehbar angebracht.
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Die Stäbe sind in dem Punkte 33 mit dem Querjoch 34 drehbar verbunden,
das in dem ebenfalls drehbaren Punkt 36 vom Schwinger 35 angetrieben wird.
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Die feststehenden Stäbe sind ebenfalls drehbar um den Punkt 38 angebracht.
Die Kippbewegung der feststehenden und der beweglichen Stäbe 31 und 37 um die Punkte
32 und 38 kann von einem nicht gezeigten Gestänge zur gleichen Zeit und in die gleiche
Lage vorgenommen werden.