DE1401920A1

DE1401920A1 - Wirbelfeuerung,insbesondere Wirbel-Schmelzfeuerung

Info

Publication number: DE1401920A1
Application number: DE1962K0046272
Authority: DE
Original assignee: Kohlenscheidungs GmbH
Current assignee: Kohlenscheidungs GmbH
Priority date: 1962-03-24
Filing date: 1962-03-24
Publication date: 1969-01-30
Also published as: AT245146B; US3180289A

Description

20» Jars I962

insbesondere

Die Erfindung bezieht si-Ci auf eins '.'iraslfauurja^, inabasoncLerö sine ;/irbel-Schnielzfeueruag, mit lotrechter Achse, daran ait Kühlro.iran uuagekleiciete BrennKammer den Brannstoff und die Verbrennungsluft durca mehrere auf aen Umfang, iss? dr-.snnkai£iner vertsdlta Jüsen zugeführt erhalt, die tangential an einen oder mehröre um die SLrannkam^ermittelacrise gedachte Brennzjlindar gerichtet sind, deren Durchmesser erheblich kloinsr ist als der Durchmesser bzw. die Kantenläa^e der irennkaranier»

Der jfjrderung» die if^runreinijung der Luft durch Industrieabgase in möglichst entjexi "rsnzen au halten, antspricht die '^irbsl-Schaelzfauerung am meisten, da bei ihr nahezu die gesamte Brennstoffasche- in körnigen, nicht mehr staubenden Zustand übergeführt wird unä zudem noch industriell verwertbar iat, ϋϊϊΐ weiterer Tarteil der //irbel-Schmelzfeusrungen liegt darin, daß si© im Hinblick auf das Erreichen der Astcheachnielztenperatur in der Brennkacimer mit sehr geringen Luftüberschu3 betrieben werden aüsuen, bzw. wegen der hohen 'JPeaperaturen in der Brennkamiaer mit sehr geringem Luftüber- «ohuB betrieben werden können. Bierduren weräen die Abgasverluste beträchtlich verringert, sa da3 der .Tirkungsgrad der Schmelafeuerungen den aller anderen Kohlenfeuerungen übersteigt. " . "-'--"

Kit wachsender Zahl über einen längeren Zeitraum hinweg betriebener Schmelzfeuarun^en sämtlicher Bauarten zeigt es sich jedoch, daß die Vorteile des Einsohiaelzens der Brennst offascfea und des hoijen Wirkungsgrades durch einen erheblichen liaclxteil erkauf t werden. Ea gelingt in den' Schmelafeuerungen nicht mehr, »amtlichen Brennstoff mit Luftüfeersahuß au verbrennen. Ein je nach Feuerungsart nehr oder weniger großer ieil des Brennstoffes verbrennt vielmehr "bei Luftaaiig«!» wodurch Körrosionen <ier Brennkainmerkühlrohre hervorgyrufen werden» die in größeren £eit*bstänäeit zur Erneuerung der schadhaften Rohre aod damit zu rnierwimsGhteä Betriebsunterbrechunge» zwingen.

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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß Korrosionen an den Kammerkühlrohren dann nicht auftreten können, wenn es, ohne daß ein Luftmant'el am Kammermantel aufgebaut werden muß, der nur zum geringen Teil für die Verbrennung benötigt wird, gelingt au vernindern, daß Brennstoffteilchen, die aus dem Wirbel ausgeschleudert werden, an den Kammermantel gelangen. !

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daS ein kleiner Teil der -Zweitluftdüsen in bekannter tfeise unmittelbar die Brermatoffdisen flankierend in die Brennkammer eingeführt "zrird, wohingegen der überwiegende Teil der Zweitluft durch Düsen an den oder die Brsnnzylinder eingeblasen wird, die zwischen den Brermstoff-Luft-Büsen auf den Kamnerumfang verteilt sind.

Bei den bisherigen Wirbel-Schmelzfeujrungen brauchten Staubteilchen, die vom Wirbel nicht erfaßt wurden, den Brennstoff-Luftstrahl des in Drallrichtung nachfolgenden Brenners nur zu durchqueren, um an den Kammermantel zu gelangen. Da der Breanstoff-Luftatrahl des nachfolgenden ]3ronner3 etwa senkrecht zur Strömungsrichtung des ausgeschleuderten Staubteilchens verläuft, reichte die kinetische Energie des nachfolgenden Brennstoff-Luftstrahls nur dazu aus, die ausgeschleuderten Staubteilchen aus ihrer Bahn in Drallrichtung abzulenken, jedoch nicht dazu, sie in den Wirbel zu zwingen.

Bei der erfindungsgeinäßen Feuerung i3t die kinetische Energie aller Luftstrahlen zwar nicht größer als bei den bekannten Feuerungen, doch sind die auf die ausgeschleuderten Staubteilchen einwirkenden Kräfte viel größer, da sie von Luftstrahl zu Luftstrahl zunehmend der Strömungsrichtung der Staubteilchen entgegengerichtet sind. Ausgeschleuderte Staubteilchen werden daher ständig zunehmend abgelenkt, zugleich abgebremst und schließlich in den Wirbel zurückgezwungen, ehe sie die Brennkairmerwand erreichen können.

Eine Steigerung der geschilderten Wirkung läßt sich nach der Erfindung durch ■ehrere Maßnehmen erzielen. Stets ist jedoch die Wirkung umso größer, je größer die Zahl der Zweitluftdüsen gegenüber der Zahl der Brennstoff-Luft-Düsen ist.

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Werden cie Zweitluftdüsen gleichmäßig über den Umfang der Brennkammer verteilt, so wird erfindungsgemäß durch die in Drallrichtung jeweils vor den nachfolgenden Brennstoff-Luft-Düsen angeordneten Zweitluftdüsen eine gröasere Luftmenge oder Luft liüiiei-er r relating zugeführt, als durch die übrigen Zweitluftdüsen, um so die den ausgeschleuderten Staubteilchen weitgehend entgegenwirkenden Kräfte möglichst groß zu machen.

Mit gleichem Erfolg können jedoch in weiterer Ausbildung der Erfindung die Zweitluftdüsen auch derart angeordnet werden, daß ihr gegenseitiger Abstand zwischen je zwei einander benachbarten Brennstoff-Luft-Düsen in Drallrichtung abnimmt.

Da es sich bei den Staubteilchen, die vom Wirbel ausgeschleudert werden, im wesentlichen um die größeren Teilchen handelt, werden diese Brennstoffteilchen auf einer abwärts $erichtetav ochraubengangförraigen Bahn durch die Kammer strömen. Um sie dennoch mit Luft versorgen bzw. in den Wirbel zurückzwingen zu können, nimmt erfindungsgemäß die Höhe der Zweitluftdüsen jeweils zwischen zwei einander benachbarten Brennstoff-Luft-Düsen in JDrallrichtung vorzugsweise stetig zu, wobei der Höhenzuwachs sich überwiegend nach unten erstreckt. Stattdessen oder zusätzlich können aber nach der Erfindung die Zweitluftdüsen jeweils zwischen zwei einander, benachbarten Brennstoff-Luft-Düsen auf einer abwärts gerichteten Schraubenlinie mit geringer Steigung angeordnet werden.

Un auch bei Teillasten der Feuerung die für eine einwandfreie Verbrennung notwendigen Luftgeschwindigkeiten aufrecht erhalten zu können, werden die Zweitluftdüsen in bekannter Weise mit Zungenklatipen ausgerüstet, die eine CJuerschnittaveränderung gestatten. Dabei ist die Anordnung der Zungenklappen davon abhängig, auf welche Weise die Brennstoffdüsen mit Brennstoff versorgt werden.

Bei Feuerungen, bei denen je Brennstoff-Zuführungsstelle mehrere Brennatoffdüsen übereinander angeordnet sind, die an eine gemeinsame Brennstoffquelle, beispielsweise eine Kohlenmühle bei direkter Einblasung oder einen Staubssuteiler bei indirekter Einblasung, angeschlossen sind, werden nach der Er-

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Gesellschaft

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Stuttgart

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findung die Zungenklappen um vertikale Achsen schwenkbar ausgebildet, so die viuerschnittsveränderungen in der Horizontalen erfolgen. Wird bei eint-, solchen Feuerung bei verminderter Leistung eine Mühle oder ein Staubzutei- I ler abgeschaltet, so Vi-r;j.cii»t :;iuh nie? Ij nc des Flamiaenzylinders in d"r | Brennkammer nicht und es r.mß aahur die Zweitluft in derselben Höhe züge- ^: führt werden wie bei voller Leistung.

Bei Feiü-rungen, bei denen je Brennatoff-Zuführungsstelle mehrere Brennstoff-; düsen übereinander angeordnet sind, die je für sich oder gruppenweise zxxsammengefaßt an gesonderte Brennstoffquellen (Mühlen oder Staubzuteiler' angeschlossen sinü, werden dagegen crfindungsgeüiäß die Zungenklappen um ho- _ rizontalc Achsen schwenkbar angeordnet, so daß die ^uerschnittsveränderung ™ in der Vertikalen erfolgt. Diese Maßnahme ist erforderlich, da rieh bei derartigen Feuerungen beim Abschalten einer Mühle oder eines Zuteilers die Höhe des Flammenzylinders ändert und ihm daher die Höhe der Luftstrahlen angepaßt werden muß, wenn die Verbrennung weiter unter günstigsten Bedingungen erfolgen soll. Außerdem empfiehlt es sich, die Zweitluftdüsen in der Höhe entsprechend der Zahl der übereinander angeordneten Brennstoffdüsen zu unterteilen.

In der Zeichnung und der zugehörigen Beschreibung ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Die Zeichnung zeigt in vereinfachter Darstellung einen waagerechten Schnitt ICl durch eine Wirbel-Schmelzfeuerung.

Die,Schmelzkammer 1, die einen runden Querschnitt besitzt, ist entlang ihres gesamten Umfanges mit dicht an dicht liegenden Kühlrohren 2 ausgekleidet, die der Verdampfung des Kesselwasserd dienen. Auf ihrer dem Feuer zugewandte Seite sind die Kühlrohre 2 mit einer Wärmedämmschicht 3 abgedeckt, um ihre Wärmeaufnahme zu vermindern. Auf der Rückseite der 3ohre 2 ist ein Blechmantel 4 angeordnet, an den sich die Isolierung 5 und die Blechverkleidung 6l anschließen. ?

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Vor der Feuerung sind zwei der Aufbereitung des Kohlenstaubes dienende Müh- I len 7, b angeordnet, von deren Sichter jeweils vier Staubleitungen 9 biü >υ »

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abgehen. Üie Staubleitungen führen das Staub-Primärluft-Gemisch zu den jeweils um 90 versetzt am Umfang der Brennkammer angeordneten Kohlenstaubbrennern 17 - 20, von denen jeder aus zwei übereinander angeordneten Brennstoff -iiuführungsdüsen besteht. Die Brenner 1/ - 20 sind derart an die* Staubleitungen angeschlossen, daß von jeder Mühle 7> 8 jeweils zwei einander ,?eipnlbürrie,;Gnde Brenner 17 und TO bz-.v. ty und 20 mit Brenne, taub versorgt v/arden, um auch bein läinm^lilenbütriub möglichst "unsti^e Bedin;run;;en zur Bildung des ','Jirbeis zu schaff on. I)Ie Jrornier 17 - '¹O sind tu.n£m:ti<"-l an den BrennZj'linder 21 um die lotrechte Br-.nnkammarr.iit-fce!achse gerichtet. Rings uia die Brennor 17 - 20 >7ird durch die 7r".^roi tl'i^ptdüsen 22 oin kleiner l'eil der Zweitluft, der nur al.: Kühlluft fir die-Düsen dient, ε.η don 3τοηη-zylinder 21 eingeführt. Die Düsen ?2 erhalten die Zweitluft aus einer die Brennkammer untorh.ilb der Brenner umgebenden Zweitluft-Ilin_t;;leitun^ 25, dit durch die Leitung 24 ^i t dem nicht gezeichneten Luftvorwärmer der Kessel-Anlajo verbunden ijt, zugeführt. ":Ivriachen den Bronru;toff- bzw. Luftdüsen 17 - 20 bzw. 22 miuidon jo^eils drei weitere #>/eitluf tdüsen 25 tangential an don Brennzylinder 21 _t~orichtot in die ychmelska:nnior oin, wobei der gegenseitige ib3t.,nd clsr Düsen 25 in Drallrichtung stetig abnimmt.

Der in die Schmelzka^imer eingeführte. Brennstoff verbrennt in der Kammer bei 30 hohen 'ieraperatüren, daß seine Asche in den flüssigen Zustand übergeht. Infolge der intensive» Verwirbelung in Bereich des Brenn- bzw, Flammenzylinders 21 vereinigen sich die feinen Schlackenteilchen zu größeren Teilchen, die auf sehraubengansförmigem Wege in Richtung auf den Sehmelzkamnierboden absinken und unterhalb des Flammenzylinders, dessen Unterkante in etwa durch die Unterkanten der Luftdüsen 22 und 25 begrenzt wird, unter dem Einflu3 der Fliehkraft zum Kammermatital ausgeschleudert werden. Von Kammermantel fließt die flüssige Schlacke zum Boden und von .dort durch die SchlackenabfluBöffnung 26 aus der Schmelzkammer ab.

Obwohl die Erfindung ia Vorhergehenden im Zusammenhang mit einer Kohlenataub-Sehiaelzfetierung ■beschrieben wurde, ist sie in ihrer Anwendung nicht auf solche beschrankt. Sie ist vielmehr mit gleichem Erfolg bei Staubfeuerungen nit trockenem Aschenabzuj anwendbar, ebenso bei ""entrungen ?^il"r die Verbrennung anderer in fein verteilter Form einführbarer Brennstoffe. Schlie lieh ist aie nicht an die Verwendung von Brennkammern runden Querschnitts gebunden.

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BAD ORIGINAL

Claims

Pr-1 cntans prü ehe

j/A'/irbelfeuerung, insbesondere '.'Jirbel-Schmelzfeuerun;];, mit lotrechter A.ch-SG, deren mit Kühlrohren ausgekleidete Brennkammer den Brennstoff \md die Verbrennungsluft durch mehrere, auf den TJmfri.ng der Brennkammer verteilte Düsen zugeführt erhält, die tangential an einen oder mehrere um die Brennkaamerniittelachse gedachte Brennzvlinder gerichtet sind, deren Durchmesser erheblich kleiner ist als der Durchmesser bzvi·. die Kantenlänge der Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein kleiner Teil der Zweitluft in bekannter "eise unmittelbar die Brennstoffdüsen flankierend in die Brennkammer eingeführt wird, wohingegen der über>7iegende Teil der Zweitluft durch Düsen an den oder die Brennzylinder eingeblasen wird, die zwischen den Brennstoff-Luft-Düsen auf den Kammerumfang verteilt sind.

2. Wirbelfeuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der zwischen den Brennstoff-Luf-t-Diisen angeordneten Zweitluftdüsen ein ganzes Vielfaches der Zahl der Brennstoff-Luft-Düsen beträgt.

5. i/irbelfeuerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitluftdüsen gleichmäßig über den Umfang der Brennkammer verteilt angeordnet sind.

4« Wirbelfeuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die in Drallrichtung jeweils vor den nachfolgenden Brennstoff-Luft-Düsen angeordneten Zweitluftdüsen eine größere Luftmenge oder Luft höherer Pressung eingeblasen wird als durch die übrigen Zweitluftdüsen.

5- Wirbelfeuerung nach den Ansprüchen 1 und gegebenenfalls 4> dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Zweitluftdüsen zwischen je zwei einander benachbarten Brennstoff-Luft-Düaen in Drallrichtung abnimmt.

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6. Wirbelfeuerung nach den Ansprüchen 1 bia 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Zweitluftdüsen jeweils zwischen zwei einander benachbarten Brennstoff-Luft-Düsen in Drallrichtun£ vorzugsweise stetig zunimmt, wobei der Höhenzuwacha sich ub-_rv;i!j_ocr»ti nach unten erstreckt.

7· Wirbelfeuerung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitluftüüsen jeweils zwischen zwei einander benachbarten Brennstoff-Luft-Düsen auf einerabwärts gerichteten Schraubenlinie mit geringer Steigung angeordnet sind.

8. Wirbelfeuerung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitluftdüsen in bekannter Weise mit Zungenklappen oder ähnlichen Einrichtungen versehen sind, die eine Querschnittsveränderung gestatten.

9· Wirbelfeuerung mit je Brcnnstoff-Zuführungsstelle mehreren übereinanderliegenden Brennstoffdüsen, die an eine für diese Düsen gemeinsame Brennstoff quelle angeschlossen sind, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet» daß die Zungenklappen um vertikale Achsen schwenkbar sind, so daß die Querschnittsveränderung in der Horizontalen erfolgt.

10. Wirbelfeuerung mit je Brenhstoff-Zufühningsstelle mehreren übereinanderliegenden Brennstoffdüsen, die je für sich oder gruppenweise zusammengefaßt an gesonderte Brennstoffzellen angeschlossen sind, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungenklappen um eine horizontale Achse schwenkbar sind, so daß die ^uarschnittsveränderung in der Vertikalen erfolgt.

11. Wirbelfeuerung nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungenklappen aller Zweitluftdüsen an eine gemeinsame Steuereinrichtung angeschlossen sind.

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