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Deckenfeuerung Die Erfindung betrifft eine Deckenfeuerung zur Verbrennung
von festem oder flüssigem Brennstoff mit U-Flamme, bei welcher der staubförmige
oder zerstäubte Brennstoff im freien Fall oder mit einer geringen, zur Zündung notwendigen
Trägerluftmenge lotrecht von oben dem .Brennraum zugeführt wird und die Verbrennungsluft
im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Brennstoffeinführung zuströmt. -Es sind
Kohlenstaubfeuerungen bekannt, bei welchen der Brennstoff in freiem Fall und die
gesamte Verbrennungsluft quer zu dem nach unten fallenden Brennstoff der Brennkammer
zugeführt werden und die Flamme unter Einwirkung des Saugzuges aus der Brennkammer
nach oben abströmt. Solche Feuerungen erfordern wegen des langen Ausbrennweges eine
entsprechend große Brennkammer, um einen vollständigen Ausbrand des Brennstoffes
in der Brennkammer zu gewährleisten.
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Bei einer bekannten Kohlenstaubfeuerung mit Dekkenbrennern und U-Flammenführung
wird nahe dem Brennkammerboden Zweitluft in zwei übereinander liegenden Ebenen und
gegeneinander gerichteten Strömen zugegeben, so daß sich über dem Brennkammerboden
im Bogen der U-Flamme eine rotierende Feuerwalze mit waagerechter Achse bildet,
die den Brennweg der U-FIamme verlängert. Ein großer Teil der Brennkammer unterhalb
der Brennkammerdecke bleibt hierbei jedoch ungenutzt. Ferner ist es bei Kohlenstaubfeuerungen
zur Erzielung eines langen Flammenweges bei kleiner Brennkammer bekannt, das Brennstoff-Luft-Gemisch
mittels eines muffelförmigen Deckenbrenners in Gestalt einer Kegelspirale in die
Brennkammer einzublasen und Zusatzluft durch die lotrechten Brennkammerwände in
geraden waagerechten und untereinander gestaffelten Strömen zuzugeben, welche den
Flammenkegel tangieren und einen im gleichen Drehsinn rotierenden Luftmantel um
die kegelige Flamme bilden, der ein Ausschleudern von Brennstoff- und Ascheteilchen
aus der Flamme verhindern und die Brennkammerwände schützen soll. Mit einer solchen
Feuerung kann nur ein einziger Flammenkegel mit lotrechter Achse erzeugt werden;
ein großer Teil des Brennkammervolumens unterhalb der Brennerdecke bleibt hierbei
ebenfalls ungenutzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Deckenfeuerung
mit Hilfe stabiler Wirbelflammen den Brennweg des Brennstoffes zu verlängern, um
bei möglichst vollständiger Ausnutzung des Brennkammervolumens die Brennkammer mit
größerer Wärmebelastung bzw. Wärmeleistung zu betreiben als es beiden bisherigen
Feuerungen mit U-Flamme möglich war..
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Gemäß der Erfindung sind die Düsen für die Zuführung der Verbrennungsluft
als Wirbeldüsen ausgebildet, deren Achsen die lotrechten Brennstoffströme schneiden
oder tangieren.
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Der Brennstoff erreicht die Verbrennungsluft, die in Gestalt von Spiralwirbeln
in den Brennraum eintritt, am Umfang der Wirbel und wird von dort in den Wirbelkern
hineingezogen. Dabei wird der Brennstoff auf seinem Wege vom Eintritt in den Luftwirbel
bis in den Wirbelkern mit einem für die Zündung vorteilhaften Teil der Verbrennungsluft
gemischt. Die große Relativbewegung der Brennstoffteilchen gegenüber der zugemischten
Verbrennungsluft stellt eine vorteilhafte Brennbedingung dar, so daß eine leichte
Zündung erfolgt und sich in einem kurzen Stück des Wirbelkernes eine stabile Zündflamme
ausbildet, die den größten Teil des Brennstoffes erfaßt, um anschließend von innen
wieder in den Wirbelmantel einzutreten und vollständig zu verbrennen.
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Die Saugwirkung eines Spiralwirbels von dessen Umfang zum Kern tritt
an den Stellen auf, wo der Umgebung des Wirbels eine Drehbeschleunigung erteilt
wird. Besteht das den Wirbel umgebende Medium, aus Gebieten verschiedener Zähigkeit,
dann erteilt der Wirbel in den Gebieten höherer Zähigkeit eine Drehbeschleunigung;
was für die Stellen zutrifft, an welchen der Brennstoff -den Umfang des Wirbels
erreicht.;
Hier tritt also der Brennstoff unter günstigen Zündbedingungen
in den Wirbel, und es findet sofort eine Verbrennung hoher Intensität mit stabiler
Zündflamme statt.
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In weiterer Ausgestaltung-der Erfindung erfolgt die Anordnung der
Dralldüsen in einer oder in zwei Reihen an einer oder an zwei einander gegenüberliegenden
Brennkammerseiten, wobei der Drehsinn -der nebeneinanderliegenden Wirbeldüsen abwechselnd
.gegeneinander gerichtet ist. Durch reihenweise Anordnung der Wirbeldüsen wird der
Querschnitt der Brennkammer mit Wirbelflammen ausgefüllt. Nebeneinanderliegende
Wirbelflammen, die gegeneinander gerichtet sind, beeinflussen einander-- der Zündurig
günstig, indem die Enden der Wirbelflammen bis zu den Stellen der Zündung jeder
Wirbelflamme reichen. Der gegenläufige Drall benachbarter Wirbelflammen trägt dazu
bei, die Bewegungseliergie der Wirbelflammen zu erhalten, da bei gegenseitiger Abbremsung
der Wirbel diese zerfallen würden.
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Mehrere in einer Ebene liegende, an einen gedachten Kreis in der Brennkammer
tangential blasende Wirbeldüsen ergeben auch dann eine gute Endverbrennung,wenn
das stöchiometrischeLuft-Brennstoff-Verhältnis bei den einzelnen Wirbelflammen stark
voneinander abweicht. Dadurch, daß die. Wirbelflammen sofort zünden, ist auch der
Brennkammerquerschnitt mit Flammen voll ausgefüllt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt,
von denen die Schmelzkammer nach F i g. 2 und- 3 für eine größere Leistung als die
Schmelzkammer nach F i g. 1 ausgelegt ist.
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- Gemäß F i g, l.- ist die Brennkammer 1 mit nach unten gerichteter
Feuergasführung von dem Strahlungsraum 2 mit aufsteigender Gasführung durch
eine gemeinsame gasdichte Rohrwand 3 getrennt, deren Rohre im unteren Teil auseinandergebogen
sind, so daß sie Öffnungen 4 (siehe F i g. 3) zum Übergang der Feuergase
in den Strahlungsraum 2 freilassen,- Die Brennkammer l steht unter Überdruck.
Der Überdruck wird durch den Querschnitt der Öffnungen 4 für den Abzug der Feuergase
aus der Brennkammer 1 bestimmt. Der Übergangszug 5 zwischen Brennkammer 1 und Strahlungsraum
Z ist durch lotrechte, parallel zu den Kesselseitenwänden -verlaufende Rohrwände
6 in Einzelzüge unterteilt. Zwischen dem Strahlungsraum und. dem übergangszug 5
sind die Schlackenfgngrostrohre 7 angeordnet, die parallel zu den Rohren der schräg
ansteigenden Rohrwände 6 verlaufen, Der Schlaekenfangröst kann aus versetzt übereinander
angeordneten Rohren bestehen (in der Zeichnung. nicht dargestellt). Der Boden
8 des Übergangszuges 5 fällt schräg zur Brennkammer 1 ab und der Boden 9
der Brennkammer 1 fällt schräg zum Schlackenauslauf 10 ab.
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In der Decke 11 der Brennkammer 1 sind die Brennstofzuführungsvorrichtungen
12 angeordnet, die den Brennstaub lotrecht in die Brennkammer einführen. Die Verbrennungsluft
wird mittels Wirbeldüsen 13 quer zur Richtung des Brennstoffstromes so eingeblasen,
daß kräftige Spiralwirbel entstehen. Die Zündung des Brennstäübes erfolgt in der
Randzone des Verbrennungswirbels, während mit dem Einzug des Brennstaubes in den
Wirbel besonders im Wirbelkern eine Verbrennung höchster Intensitlit eingeleitet
wird, die ein »Abreißen« der Flamme unmöglich macht. Der Abstand der Wirbeldüsen
von der Brennkammerdecke und die Betriebsweise der Wirbeldüsen werden so gewählt,
daß die kinetische Energie der Wirbelströme die Zündung des Brennstoffes ,nicht
behindert. Die Wirbeldüsen 13 können hierbei in der- VOrderWand14 (Fitg.1) oder
in:.der Vorderwansr 14 Lind Rückwand 15 (F i g. 2 und 3) der Brenn= kammer 1 angeordnet
werden; sie können auch in einer Seitenwand oder in den beiden gegenüberliegenden
Seitenwänden der Brennkammer 1 eingebaut werden. Jede Wirbeldüse besteht aus zwei
konzentrischen, mit Dralleinbauten versehenen Rohren, denen die Verbrennungsluft
über zwei regelbare Kanäle 16, 16' aus der Heißluftleitung 17 zugeführt wird.
Mit der Wirbeldüse werden -zwei Spiralwirbel erzeugt, von denen der zentrale Wirbel
eine größere Energie hat als der ihm umgebende Wirbel, wodurch eine große .Tiefenwirkung.
erzielt wird.' Die Dralleinbauten können so ausgebildet sein,,daß ie,zwei Spiralwibel
mit gleichem oder entgegengesetztem Drehsinne erzeugen. Bei der Anordnung von mehreren
in einer Ebene angeordneten Wirbeldüsen 13 ist der Drehsinn der Spiralwirbel je
.zweier benachbaher'Wirbeldüsen gegeneinander gerichtet.
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Bei der Anordnung von in einer Ebene einander gegenüberliegenden Wirbeldüsen
13 werden diese versetzt zueinander angeordnet, wodurch auch eine etwa abgestellte
Wirbeldüse durch die Wirkung der gegenüberliegenden Düse weniger gefährdet ist.
Bei tiefen Brennkammern können die - Wirbeldüsen 13 auch gleichachsig einander gegenüber
angeordnet werden, wobei die- beiden axial gegeneinander strömenden Luftwirbel zweckmäßig
den gleichen Drall haben.
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" Während in den Ausführungsbeispielen die Wirbeldüsen 13 in
einer waagerechten Ebene vorgesehen sind, können noch -in einer darunterliegenden
Ebene weitere Wirbeldüsen angeordnet werden.
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Obwohl die Zeichnung auf kohlenstaubgefeuerte Schmelzkammern abgestellt
ist, kann die Erfindung auch bei ölgefeuerten Brennkammern angewendet werden.