DE1222613B - Deckenfeuerung - Google Patents

Deckenfeuerung

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Publication number
DE1222613B
DE1222613B DED36974A DED0036974A DE1222613B DE 1222613 B DE1222613 B DE 1222613B DE D36974 A DED36974 A DE D36974A DE D0036974 A DED0036974 A DE D0036974A DE 1222613 B DE1222613 B DE 1222613B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vortex
combustion chamber
fuel
combustion
nozzles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DED36974A
Other languages
English (en)
Inventor
Otto Lotz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Original Assignee
Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG filed Critical Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority to DED36974A priority Critical patent/DE1222613B/de
Publication of DE1222613B publication Critical patent/DE1222613B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2700/00Special arrangements for combustion apparatus using fluent fuel
    • F23C2700/06Combustion apparatus using pulverized fuel
    • F23C2700/063Arrangements for igniting, flame-guiding, air supply in

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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..
  • Gemäß der Erfindung sind die Düsen für die Zuführung der Verbrennungsluft als Wirbeldüsen ausgebildet, deren Achsen die lotrechten Brennstoffströme schneiden oder tangieren.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • - 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.
  • 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.
  • 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.
  • " Während in den Ausführungsbeispielen die Wirbeldüsen 13 in einer waagerechten Ebene vorgesehen sind, können noch -in einer darunterliegenden Ebene weitere Wirbeldüsen angeordnet werden.
  • Obwohl die Zeichnung auf kohlenstaubgefeuerte Schmelzkammern abgestellt ist, kann die Erfindung auch bei ölgefeuerten Brennkammern angewendet werden.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. 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, dadurch gekennzeichnet, da_ß die Düsen (13) für die Zuführung der Verbrennungsluft als Wirbeldüsen ausgebildet sind, deren Achsen die lotreehten. schneiden oder tangieren.
  2. 2. Deckenfeuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbeldüsen (13) für die Verbrennungsluft in einer oder zwei waagerechten Reihen auf einer oder zwei einander gegenüberliegenden Brennkammerseiten (14, 15) angeordnet sind, wobei der Drehsinn der nebeneinanderliegenden Wirbeldüsen abwechselnd gegeneinander gerichtet ist.
  3. 3. Deckenfeuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet., d'aß jede Wirbeldüse (13) aus zwei konzentrischen, mit Dralleinbauten verseheneu Rohren besteht, die an je einen regelbaren Luftkanal (16, 16') angeschlossen sind.
  4. 4. Deckenfeuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer in einer waagerechten Ebene angeordneter und tangential an einen in der Brennkammermitte gedachten Kreis blasender Verbrennungsluft-Wirbeldüsen die Brennstoffstrahlen jeweils in lotrechten, durch die Achsen der Verbrennungsluftströme gehenden Ebenen liegen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 471330; französische Patentschrift Nr. 625 523; britische Patentschrift Nr. 258 760; USA.-Patentschrift Nr. 1734 669.
DED36974A 1961-09-06 1961-09-06 Deckenfeuerung Pending DE1222613B (de)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB258760A (en) * 1925-12-23 1926-09-30 Thomas Edward Murray Furnaces
FR625523A (fr) * 1925-12-08 1927-08-12 Int Comb Eng Corp Perfectionnements aux chaudières-foyers
DE471330C (de) * 1927-04-20 1929-02-11 Stein Und Thon Ind Ges Brohlth Kohlenstaubfeuerung, bei der der Brennstaub die Brennkammer in Gestalt einer Kegelspirale durchlaeuft
US1734669A (en) * 1927-06-06 1929-11-05 Int Comb Eng Corp Pulverized-fuel-burning furnace

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US1734669A (en) * 1927-06-06 1929-11-05 Int Comb Eng Corp Pulverized-fuel-burning furnace

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