DE1526190B2 - Feuerung fuer einen dampferzeuger - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf die Feuerung für einen Dampferzeuger mit einem im wesentlichen kreiszylindrisch gestalteten Rauchgasweg, der sich an einen ebenfalls im wesentlichen kreiszylindrisch gestalteten Feuerraum anschließt und zylindrische Rohrregister für das zu verdampfende und zu überhitzende Arbeitsmittel umfaßt, sowie mit einem axial von unten in den Feuerraum hineingeführten Einströmrohr für Brennstoff und Verbrennungsluft, einem Ascheaustragspalt im Ringspalt unterhalb der Mündung des Einströmrohres und tangentialen Einführungen für Verbrennungsluft im Mantel des Feuerraumes. Die Erfindung hat besondere Bedeutung für Dampferzeuger stehender Bauart, ähnlich dem bekannten Turmkessel.

Beim Turmkessel schließt sich an den Feuerraum unmittelbar ein langgestreckter, geradlinig verlaufender Rauchgaszug an, der an seinen Außenwänden das Rohrsystem für das zu verdampfende bzw. zu überhitzende Arbeitsmittel trägt. Die vom Feuerraum kommenden Rauchgase streichen an den Rohren entlang und tauschen ihre Wärme nach dem Strahlungs- und dem Berührungsheizflächen-Prinzip aus.

Als Brennkammern und Feuerräume für derartige Kessel sind die üblichen Zyklonbrennkammern bekannt. Dabei werden im allgemeinen die Brennstoffe und die Verbrennungsluft an der einen Stirnseite bzw. tangential an den Zyklonmantel zugeführt, während das Reingas und die anfallenden Ascherückstände auf der gegenüberliegenden Stirnseite ausgetragen werden. In einer derartigen Zyklonbrennkammer soll jedoch auch schon eine Abscheidung der Ascherückstände aus den Rauchgasen durch die Wirkung der Fliehkräfte stattfinden. Diese Abscheidung erfolgt dabei im wesentlichen in einer Wirbelsenke, in der die nach außen gerichteten Fliehkräfte den nach innen gerichteten Schleppkräften der Gasströmung entgegengerichtet sind. Dabei werden von der Reingasströmung jedoch feinere Teilchen, für die die Wirkung der Schleppkräfte gegenüber den Fliehkräften überwiegt, in die nachgeschalteten Rauchgaszüge ausgetragen, so daß eine Verschmutzung dieser Rauchgaszüge nicht zu vermeiden ist.

Im Gegensatz dazu werden bei einem Dampferzeuger nach der Erfindung die Kräfte ausgenutzt, die in einer aus Potential- und Rotationsströmung bestehenden Drehströmung auftreten. Bei einer derartigen Drehströmung werden die Partikeln in die axiale Rotationsströmung eingeführt und dort in einer Wirbelquelle oberhalb des Einlasses radial nach außen in die der Rotationsströmung axial entgegengerichtete Potentialwirbelströmung, die durch tangentiale oder schrägtangentiale Luftzuführungen im Wirbelkammermantel angeregt wird, ausgetragen. Diese Potentialwirbelströmung führt dann die Teilchen einer weiteren Behandlung und schließlich einer Abscheidung zu.

Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß die oberhalb der Mündung des Einströmrohres angeordneten Luftzuführungen dem einströmenden Brennstoff-Luft-Gemisch schräg entgegengerichtet sind und die Mündungen der unterhalb der Mündung des Einströmrohres angeordneten Luftzuführungen in mehreren Achsnormalebenen liegen. Dabei kann durch die Zweitluftzuführungen ein Teil des Brennstoffes, gegebenenfalls der gesamte Brennstoff, zugeführt werden.

Es ist zwar aus der französischen Patentschrift 1 077 810 eine ähnlich aufgebaute Brennkammer mit tangentialen Düsen im Mantel bekannt. Dabei wird über diese Düsen jedoch nur Luft zur Kühlung der Wandung zugeführt. Außerdem lassen sich dort keine rotierenden Brennstoffringe erzeugen, da unterhalb der Brennstoffzuführung nur eine einzige Düsenreihe vorgesehen ist, so daß der Ausbrand nicht optimal gesteuert werden kann.

Demgegenüber stellt der Feuerraum nach der Erfindung eine Wirbelkammer dar, in der die durch Zusammenwirken von Potential- und Rotationsströmung auftretenden Kräfte im Sinne einer Führung der Brennstoffteilchen auf definierten Bahnen ausgenutzt werden. Voraussetzung ist, daß das spezifische Gewicht der Brennstoff- und der Gasteilchen voneinander verschieden ist, d. h., daß das spezifische Brennstoffgewicht von dem der strömenden Gase abweicht. In der Mischzone zwischen Potential- und Rotationsströmung sammeln sich die spezifisch schwereren Brennstoffteilchen an, was in dem Sinne ausnutzbar ist, daß z. B. bei einer Kohlenstaubfeuerung die Kohleteilchen auf diese Weise auf bestimmten Bahnen gehalten werden und durch möglichst vielseitige Sauerstoffzufuhr ein intens'iver Verbrennungsvorgang abläuft. Weiterhin kann durch einen sich beim Übergang der Potentialströmung in die Hauptwirbelsenke abspaltenden Potentialströmungsast eine Abführung der Staubteilchen aus der Mischzone herbeigeführt werden. Wenn man die Verweilzeit und den Weg der verbrennenden Kohlen-

Staubteilchen durch die spezielle Art der Strömungsanregung so bemißt, daß an dieser Stelle die Verbrennung beendet ist, so kann jetzt die Asche bzw. Schlacke ohne weiteres abgeführt werden. Die Drehströmung bewirkt also einerseits eine intensive Verbrennung und andererseits unmittelbar anschließend den Abzug von Asche- und Schlacketeilchen. Die Rauchgase verlassen dementsprechend die Drehströmungsfeuerung in einem weitgehend gereinigten Zustand.

Je nach Art und Zusammensetzung des Brennstoffes kann es auch zweckmäßig sein, wie bereits erwähnt, einen Teil oder auch den gesamten Brennstoff zusammen mit dem Anregungsgas (Frischluft und/oder rückgeführtes Rauchgas) für die Potentialströmung durch die schrägtangential nach unten gerichteten Einführungen zuzugeben. Wesentlich ist in jedem Falle ein möglichst genaues tangentiales Einführen der Medien an die zylinderförmigen Wände der Brennkammer und nicht — wie manchmal üblich — an einen gedachten kleineren, mit der Brennkammerachse konzentrischen Kreis bzw. Zylindermantel. Große Bedeutung kommt der Gestaltung des Kammerbodens zu. Es ist notwendig, diesen Boden so zu gestalten, daß die darüber verlaufende Senkenströmung an keiner Stelle gestört wird, d. h. insbesondere rotationssymmetrisch und koaxial mit der Umlaufachse verläuft. Besonders günstig ist es, den Kammerboden zumindest in der Mitte in der Richtung der Axialkomponente der Rotationsströmung konvex auszubilden, um so ein Auseinanderdrücken der Mischströmung zu erreichen.

Zur Aufstockung des Druckes in der Potentialströmung dient eine Austrittsblende an der Brennkammer, die aber nicht die Form eines Kragens oder eines »Tauchrohres« zu haben braucht, wie es bei Zyklonfeuerungen üblich ist. Die Kontur dieser notwendig mit der Umlauf achse der Strömung koaxialen Blende ist dann so gestaltet, daß die dadurch verursachte Druckaufstockung möglichst wirkungsvoll ist, insbesondere daß die Potentialströmung nicht durch eine konische Form der Blende bzw. eine entsprechende konische Kontur in die nachgeschalteten Züge hinausgedrückt wird. Durch diese Blende verlassen die Rauchgase die Drehströmungsfeuerung an der Oberseite der Brennkammer mit einer starken Umlaufkomponente, einem Drall, der längs des anschließenden Rauchgaszuges weiter aufrechterhalten wird.

Um definierte Verweilzeiten der Brennstoffteilchen in der Brennkammer und damit genau bestimmte Ausbrennzeiten zu erzielen, kann man dafür sorgen, im unteren Teil der Brennkammer eine Kreisbahn der Brennstoffteilchen zu erzwingen und diese in einem oder in mehreren Ringen mehrfach umlaufen sowie von einem zum nächsten darunterliegenden Teilchenring springen zu lassen. Dies läßt sich im Rahmen der Erfindung ebenfalls durch eine Drehströmung, jedoch mit anderer spezieller Gestaltung tind Anregung, bewerkstelligen. Hierzu richtet·, man. z. B. im unteren Teil der für die folgenden Betrachtungen aufrecht stehend angenommenen Brennkammer, für die aber auch eine horizontale Lage möglich ist, die tangentialen Einströmungen waagerecht. Dabei können Düsen achsparallel oder z. B. auf Schraubenlinien versetzt zueinander angeordnet sein. Jeder waagerecht tangential eintretende Düsenstrahl breitet sich in axialer Richtung gleichzeitig schräg nach oben und schräg nach unten aus. Dort, wo sich der abwärts gerichtete Strahlteil einer Düse mit dem aufwärts gerichteten der darunter befindlichen Düse trifft, wird die Axialgeschwindigkeit in der Potentialströmung gleich Null. Dadurch entsteht in der Strömung eine ringförmige, umlaufende Stauzone, in der sich alle Brennstoffteilchen in einem Ring sammeln und in diesem umlaufen, während sie gleichzeitig ausbrennen können.

Um mehrere derartige Ringe untereinander schwebend umlaufen zu lassen, muß man erreichen, daß die Axialkomponente der Potentialströmung abwechselnd jeweils abwärts gerichtet — null — aufwärts gerichtet—abwärts gerichtet—null usw. wird, indem man mehrere auf gleicher Höhe befindliche Düsengruppen untereinander anordnet.

Verwendet man im Sinne der Erfindung eine Brennkammer, die in ihrem oberen Teil im Prinzip einem Drehströmungsabscheider ähnelt, in ihrem unteren Teil jedoch wie zuletzt geschildert ausgebildet ist, so erreicht man, daß die der Kammer frisch zugeführten Brennstoffteilchen mit Hilfe der Potentialströmung in den obersten der schwebend umlaufenden Brennstoffringe hingetragen werden.

Derartige Ringe haben aber immer nur eine durch die Feinstruktur der Strömungsverhältnisse festzulegende Kapazität an Teilchenmasse. Wird diese überschritten oder ändert man die Axialkomponenten, so fällt ein Teil der Brennstoffteilchen — unter Mitwirkung der Schwerkraft — in den nächsten darunterliegenden Brennstoff ring usw., der Ring wird also gewissermaßen überladen und kippt zum nächstunteren ab, um sich aber dann durch laufendes Anreichern mit frisch zugeführten Brennstoffteilchen erneut zu bilden usf.

Da sich praktisch beliebig viele derartige Ringe erzeugen lassen, in denen die Teilchen die Wände des zylindrischen Strömungsraumes nicht berühren, kann man beliebige Verweilzeiten, Reaktionszeiten, Ausbrennzeiten usw. herstellen, bevor man die Teilchen aus dem untersten Ring in den Staubaustrag — in ähnlicher Weise wie beim Drehströmungsentstauber —schmelzflüssig oder trocken — abzieht.

Insbesondere bei axialer Zufuhr des Brennstoffes läßt sich durch geeignete Zufuhr von Frischluft und/ oder rückgeführten Rauchgasen eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung in der Brennkammer erreichen, da bei dieser Art der Brennstoffzufuhr keine hohen Lokaltemperaturen an den Austritten einzelner Brenner usw. entstehen können. Dadurch wird die Mitteltemperatur etwa gleich der Maximaltemperatur, die auf Grund der guten Regelbarkeit aller Vorgänge auf oder unter irgendwelchen vorbestimmbaren Werten gehalten werden kann, z. B. unterhalb der bei etwa 1600° C liegenden Verflüchtigungstemperatur von SiO₂, so daß sich allein darum schon günstige Verhältnisse zur Vermeidung von Verschlackungsgefahren für die nachgeschalteten Rauchgaszüge ergeben.

Die geringen noch vorhandenen Mengen in der Brennkammer nicht eingebundener, d. h. nicht abgeschiedener feiner Staub- bzw. Schlacketeilchen wandern mit den Verbrennungsgasen zwischen den Rohren bzw. Ringspalten des nachfolgenden Rauchgaszuges zu dessen Ausgang hin, wo mit Vorteil abermals eine Vorrichtung zur Staubabscheidung vorgesehen sein kann. Wenn in dem Rauchgaszug die vom Feuerraum her angeregte Drallströmung auf-

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rechterhalten oder erneut angeregt wird, läßt sich 30 %>, oder auch rückgeführte Rauchgase — eventuell eine wichtige Eigenschaft dieser Strömungsart vor- aus der Mühlentrocknung — den staub- oder tröpfteilhaft ausnutzen, nämlich der Umstand, daß die chenförmigen Brennstoffteilchen, die durch das Einspezifisch schwereren Teilchen, d. h. also die Staub- strömrohr 5 hereingeführt werden, beimengen, um und Schlacketeilchen, strähnenförmig bzw. als 5 deren Transport zu bewirken. Ein weiterer Teil der Wirbelfaden, d. h. ohne unmittelbare Wand- Frischluft, z. B. 20 %, — oder auch rückgeführtes berührung, vorwärts bewegt werden. Auf diese Weise Rauchgas — wird, gegebenenfalls zusammen mit besteht weder die Gefahr einer Ablagerung von Brennstoff, durch Einlasse 7 und 8 in den Feuerraum Staubteilchen an den Rohren oder der Rauchgaszug- eingeleitet, wobei diese Einlasse der Fortschreitungs-Wandung, noch werden etwaige Erosionserscheinun- io richtung der Drehströmung, d. h. der zentralen Rotagen usw. zu befürchten sein, wie sie sonst auftreten, tionsströmung, schrägtangential entgegengerichtet wenn die mitunter sehr scharfkantigen Ascheteilchen sind. Auf diese Weise wird in unmittelbarer Wandan Wänden und Rohren entlangstreichen. nähe eine Potentialströmung erzeugt, die sich nach

Der zwischen den Heizflächen von der Brenn- unten hin bewegt.

kammer aus angeregte Drall muß nach einer gewissen 15 Der obere Teil der Brennkammer enthält einen Rauchgasweglänge mehr und mehr abnehmen und blendenförmigen Stirnwandteil 9. Die dadurch beschließlich erlöschen. Zur Aufrechterhaltung der dingte Querschnittsverengung bewirkt eine Druck-Drallströmung können daher geeignete Maßnahmen aufstockung in der Potentialströmung und unterergriffen werden, wobei z. B. durch eine Leit- bindet die Ausbildung eines Zweitluftfehlstrahls. ausbildung der Heizflächen oder durch Leitbleche in 20 Oberhalb der Blende 9 ist ein Verteilungsraum 33. den Ringspalten eine Neuanregung des Dralls hervor- Von der Potentialströmung führt aus dem oberen gerufen wird. Teil des Feuerraumes ein Ast bis in den ringförmigen

Am Ausgang des Rauchgaszuges kann ein Staub- Raum 10 rund um das Einströmrohr 5, aus welchem

abscheider verwendet werden, der ebenfalls nach der Schlackenabzug 11 abführt. In diesem Bereich

dem Drehströmungsprinzip arbeitet. Bei bereits stark 25 kann der restliche Teil der Frischluft, z. B. 50 %,

abgeklungener Drallströmung können hier abermals — oder auch rückgeführtes Rauchgas — zugeführt

Maßnahmen vorgesehen sein, um eine kräftige An- werden, wie dies durch die Düsen 12 versinnbildlicht

regung der Strömungen zu bewerkstelligen. So kön- ist. Die Abmessungen und Winkelstellungen dieser

nen hier beispielsweise wiederum die Rotation an- Düsen sowie Einströmdruck und Strömungsgeschwin-

regende Leitelemente und/oder schrägtangentiale 30 digkeit sind so gewählt, daß sich zwischen je zwei

Einführungen vorgesehen werden, um Staubsträhnen übereinander angeordneten Düsen bzw. Düsen-

in der Mischzone zwischen Potential- und Rotations- gruppen ausgeprägte ringförmige Anreicherungen von

strömung hervorzurufen und die Staubsträhnen zu verbrennenden und verbrannten Brennstoffteilchen

Austragöffnungen hinzuführen. bilden und diese Staub-Ringe bzw. Flüssigkeits-

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher 35 tröpfchen-Ringe eine gewisse Zeit, die zum Ausbrand

erläutert werden. erforderlich ist, umlaufend in der Schwebe gehalten

F i g. 1 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele in ihren werden, ehe sie zum nächsten, darunter befindlichen

für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark ver- Ring und letztlich in den Ascheabzug 11 gelangen,

einfachter, zum Teil schematischer Darstellung. Die aus dem axialen Einströmrohr 5 mit Drall-

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungs- 40 schaufeln 6 austretenden Brennstoffteilchen werden

beispiel ist ein Drehströmungsdampferzeuger nach unter dem Einfluß der überlagerten Geschwindig-

Art eines Turmkessels gestaltet. Oberhalb der Brenn- keitsfelder im Grenzbereich zwischen Rotations- und

kammer 1 mit Drehströmungsfeuerung befindet sich Potentialströmung nach außen getrieben und nach

ein Heizflächenzug 2 von im wesentlichen kreis- Ansammlung im Bereich der Potentialströmung dann

zylindrischer Gestalt, der in seinem Innern zylinder- 45 in den Ringraum 10 transportiert, der unterhalb der

mantelförmige Heizflächen aufweist. Eine nach- Dralldüse 6 den Einlauf umschließt,

geschaltete Gasreinigungsanordnung wird durch einen Nach Durchtritt durch die Dralldüse 6 bewegen

Drehströmungsentstauber 3 gebildet. sich die das Einströmrohr 5 verlassenden Brennstoff-

Im Feuerraum 1 wird eine Drehströmung in der teilchen mit hoher Geschwindigkeit zunächst auf Weise angeregt und aufrechterhalten, daß im äußeren, 50 schraubenförmigen Bahnen in die Brennstoffteilchenwandnahen Bereich des oberen Teils der Brenn- Strähne hinein, die den ersten umlaufenden Brennkammer eine Potentialströmung erzeugt wird, die stoffring aufbaut. Auf diesem Wege werden die Teilsich nach unten hin bewegt, im unteren Bereich des chen erstmals den hohen Feuerraum-Temperaturen Feuerraumes umgekehrt und in eine gleichsinnig um- ausgesetzt, so daß längs dieser Strecke bereits ihre laufende Rotationsströmung überführt wird. Die 55 Entgasung beginnt, während der eigentliche Ver-Rotationsströmung schreitet nach oben hin im zen- brennungsvorgang erst in den in Schwebe umlaufentralen Bereich des Feuerraumes fort und verläßt den Brennstoffteilchen-Ringen erfolgt,
diesen durch die obere Öffnung der Blende 9 zum Jede dieser umlaufenden ringförmigen Anreiche-Rauchgaszug 2 hin. rungen hat nur eine bestimmte Speicherkapazität für

Flüssiger oder staubförmiger Brennstoff tritt in 60 die Brennstoffteilchen. Ein solcher umlaufender Ring Richtung des Pfeils 4 durch das koaxiale Einström- kann demgemäß nur ein bestimmtes Gewicht oder rohr 5, das von unten in die Brennkammer hinein- eine bestimmte Masse von Teilchen aufnehmen. Wird ragt, in die Brennzone ein. Durch Leitelemente, z. B. diese Kapazität überschritten, so gibt der entSchaufeln 6, erhält dabei das einströmende Medium sprechende Ring bei geeigneter Anregung den Obereinen Vordrall. Auf diese Weise kann zusätzlich oder 65 schuß an den nächsten, d. h. beim dargestellten Ausfür sich allein die Drehströmung durch Anregen führungsbeispiel den nächsttieferen Staubring ab, so der Rotationsströmung erzeugt werden. daß ein Kohleteilchen, das auf Grund der Ab-

Man kann einen Anteil der Verbrennungsluft, z. B. scheidungswirkung aus dem Einlauf in den obersten

Ring ausgetragen wurde, stufenweise von Ring zu Ring nach unten wandert und nach und nach völlig ausbrennt. Die übrigbleibenden Asche- und Schlacketeilchen werden aus dem untersten Staubring schließlich in den Schlackenabzug 11 abgeführt.

Diese Erscheinungen sind im übrigen nicht an eine Brennkammer stehender Bauart gebunden. Die umlaufenden Ringe werden durch die Zweitlufteinströmungen derart stabil gehalten, daß in jeder beliebigen Lage die Ringe sich in gleicher Weise ausbilden und bei Überladung ein Abkippen der Teilchenmasse an die nächstfolgende ringförmige Anreicherung stattfindet. Im übrigen kann es gegebenenfalls vorteilhaft sein, wie oben bereits angedeutet, durch die Zweitlufteinführungen einen Teil des Brennstoffes oder sogar den gesamten Brennstoff zuzuführen, insbesondere bei Verwendung verschiedener oder verschiedenartiger Brennstoffe sowohl bei Kohlenstaub oder anderen festen Materialien wie auch bei flüssigen Brennstoffen.

In den F i g. 2 und 3 sind Abwandlungen der in F i g. 1 veranschaulichten Bauart dargestellt. Wie F i g. 2 zeigt, sind die Düsen 7 und 8 zu Düsengruppen zusammengefaßt, die der das Einströmrohr 5 verlassenden Strömung schrägtangential entgegengerichtet sind. Gegebenenfalls kann dabei, wie dies die Düsengruppe 8 veranschaulicht, an einzelnen Stellen die Einführung unter einem flacheren Winkel erfolgen als bei 7.

In ähnlicher Weise sind auch die Einlasse 12 zu Düsengruppen zusammengefaßt, wobei im Gegensatz zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Schrägstellung der Einlasse vorgesehen ist. In Verbindung hiermit ist der Boden 34 des Feuerraumes so gestaltet, daß der Schlackenabzug an den äußeren Rand hin verlegt ist. Im oberen Bereich ist die Blende 9 in Form eines — vom Feuerraum her gesehen — konkaven Ringes gestaltet. Es ergibt sich auf diese Weise eine hakenförmige Querschnittsform, deren Gestaltung an der Oberseite eine Vergrößerung des Verteilungsraumes 33 gegenüber dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Beispiel sind die Einführungen 7 und 8 in ähnlicher Weise zu Düsengruppen zusammengefaßt. Die Brennstoffzufuhr erfolgt hier gleichzeitig durch die Einströmungen 7 a, 8 α und 7 b, Sb. Bei dieser Art der Brennstoffzufuhr kann gegebenenfalls das Einströmrohr 5 verkleinert werden oder ganz entfallen. Es ist aber auch denkbar, durch das Einströmrohr 5 ausschließlich rückgeleitete Rauchgase oder Frischluft zuzuführen.

Die Einlasse 12 können dabei, wie 12 α zeigt, in radialer Richtung ohne axiale Komponente ausgebildet sein und/oder gemäß 12 b abwechselnd einander entgegengerichtete axiale Komponenten aufweisen. Durch die letztgenannte Schrägstellung können, wie oben beschrieben, die umlaufenden Brennstoffteilchen-Ringe in definierten Lagen in Schwebe gehalten werden. Der Aschenabzug 11 liegt dabei mit Vorteil im äußeren Bereich des Feuerraumbodens 34.

Eine horizontale Brennkammer-Anordnung ermöglicht es, mehrere Brennkammern an einen gemeinsamen, stehend angeordneten Feuerraum etwa in der Weise anzuschließen, wie dies in dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist. Bei dieser Ausführungsform sind drei Brennkammern 31, 31' und 31" tangential an einen rotationssymmetrisch gestalteten Feuerraum 13 angeschlossen.

In dem Feuerraum 13 läßt sich wiederum eine Drehströmung anregen und aufrechterhalten, die ihrerseits ähnlich wie bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ebenfalls zwischen zylindermantelartig angeordneten nachgeschalteten Heizflächen eine Drallströmung anregt. Die Austritte 14,14' und 14" der einzelnen Brennkammern entsprechen dabei den Düsen7 und 8 in Fig. 1. Auf diese Weise kann die Drehströmung durch Anregen der Potentialströmung erzeugt werden. Eine solche Bauform ermöglicht es auch, in verschiedenen Ebenen Brennkammern anzuordnen, um damit eine beliebig große Anzahl solcher Brennkammern anschließen zu können. Zusätzlich zu der tangentialen oder insbesondere auch schrägtangentialen Anordnung der Brennkammern können aber auch Auslässe von Brennkammern in den zentralen Teil des Feuerraumes 13 einmünden, um dort die Rotationsströmung anzuregen. Diese Einmündung kann ähnlich wie das Einströmrohr 5 in den Feuerraum gemäß F i g. 1 mit Vorrichtungen zur Erzeugung eines Dralls ausgerüstet sein. Auf diese Weise kann zusätzlich oder für sich allein die Drehströmung durch Anregen der Rotationsströmung erzeugt werden.

Wie aus dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weiterhin ersichtlich ist, enthält der sich an die Brennkammer 1 anschließende Heizflächenzug 2 zylindermantelförmig ausgebildete und koaxial ineinander angeordnete Rohrsysteme. Die aus der Brennkammer austretende Rauchgasrotationsströmung erzeugt daher eine Drallströmung innerhalb der einzelnen Heizflächenringspalte, zu deren Verstärkung zusätzlich auch besondere Anregungsmittel vorgesehen sein können. Durch diesen Drall wird der Wärmeübergang wirksam erhöht. Eine Vergrößerung der Wärmeübergangszahlen schlechthin ist allein aus dem durch den Drall verlängerten Wegvergleich mit einer reinen axialen Strömung und der daraus resultierenden höheren Geschwindigkeit längs der Oberfläche der Berohrung zu erklären. Wenn überdies die Berohrung z. B. nach Art der bekannten Schottenheizflächen auf konzentrischen Kreisen angeordnet ist, erfolgt überall eine doppelseitige Beheizung der Heizflächen.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf acht Kreisbogen konzentrisch zueinander Rohrsysteme 15 hängend befestigt, so daß eine freie Ausdehnung nach unten hin möglich ist. Dabei kann daran gedacht werden, die Anordnung so zu treffen, daß sich die einzelnen Zylindermantelheizflächen auch relativ zueinander verschieden ausdehnen können. Dies ist in einfacher Weise dadurch möglich, daß die einzelnen auf einem Zylindermantel befindlichen Heizflächen voneinander getrennt aufgehängt werden.

F i g. 5 zeigt in einem Querschnitt 5 a und einem Längsschnitt 5 b den Anschluß der Heizflächen an das Kesselkreislaufsystem. Zur Zu- und Abfuhr der im Kessel aufzuwärmenden, zu verdampfenden und zu überhitzenden Arbeitsmittelmenge sowie für die Zwischenüberhitzer sind hier ineinandergesteckte zylindrische Rohrheizflächen vorgesehen, wobei die Rohre einer zylindrischen Heizfläche abwechselnd in zwei oder mehr übereinanderliegenden inneren Ringsammlern 16,17 enden. Durch Verbindungsrohre zwischen den inneren Ringsammlern 16 und 17 sowie äußeren Ringsammlern 18 und 19 kann das Arbeitsmittel sowohl in den Kessel geführt als auch aus ihm

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herausgeleitet werden. Die Verbindungsrohre sind mit 20 und 21 bezeichnet.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform sind Zylindermantelheizflächen an ihren Enden mit derartigen Ringsammlern versehen und ergeben dadurch ein zusammenhängendes Bauteil von der Länge h, das zumindest zu einem großen Teil werkstattmäßig vorgefertigt werden kann. Die Hintereinanderschaltung und das Verbinden der Heizflächen miteinander können jetzt außerhalb des eigentlichen Kessels vorgenommen und somit gegebenenfalls auch leicht nachträglich noch korrigiert werden. Die Zylindermantelheizfläche 22 reicht mit ihrem unteren Ende zu einem als Heizflächenendstück 23 bezeichneten Kesselabschnitt, wo sich die inneren Ringsammler der einzelnen Zylindermantelheizflächen sowie die Verbindungsrohre zu den äußeren Ringsammlern befinden. In diesem Endstück 23 sind aber auch rohrförmige Durchtrittsöffnungen 24 für das Rauchgas in der Weise angebracht, daß dem zwischen den Zylindermantelheizflächen durch diese öffnungen strömenden Rauchgas nach jedem Heizflächenabschnitt ein neuer Drall aufgedrückt wird. Auf diese Weise wird

jeweils in der Mitte der Heizflächenringspalte die größte Rauchgasgeschwindigkeit angeregt.

Die in der Brennkammer nicht abgeschiedenen Staubteilchen sowie nachträglich — z. B. durch Sublimation — entstandene Staubteilchen sammeln sich in den Heizflächenringspalten in Form von Strähnen. Sie berühren also die Heizflächen nicht, so daß keine Verschlackungs- und Verschmutzungserscheinungen auftreten können. Auf diese Weise können Rußbläser oder andere Maßnahmen zur Heizflächenreinigung entfallen.

In Achsnähe der Rauchgaszüge herrscht eine Strömung mit dem Charakter einer Rotationsströmung. Eine solche Strömung kann gegebenenfalls zumindest teilweise durch einen festen zylindrischen Körper ersetzt werden, ohne daß sich dadurch die wesentlichen Eigenschaften der Drehströmung verändern. Auf die Anordnung der koaxial ineinandergeschobenen zylindrischen Heizflächen des Drehströmungskessels angewendet, bedeutet dies, daß jeweils die innere Heizfläche eines beliebigen Ringspaltes einem derartigen festen zylindrischen Körper entspricht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Feuerung für einen Dampferzeuger mit einem im wesentlichen kreiszylindrisch gestalteten Rauchgasweg, der sich an einen ebenfalls im wesentlichen kreiszylindrisch gestalteten Feuerraum anschließt und zylindrische Rohrregister für das zu verdampfende und zu überhitzende Arbeitsmittel umfaßt, sowie mit einem axial von unten in den Feuerraum hineingeführten Einströmrohr für Brennstoff und Verbrennungsluft, einem Ascheaustragspalt im Ringspalt unterhalb der Mündung des Einströmrohres und tangentialen Einführungen für Verbrennungsluft im Mantel des Feuerraumes, dadurch gekennzeichnet, daß die oberhalb der Mündung (6) des Einströmrohres (5) angeordneten Luftzuführungen (7,8) dem einströmenden Brennstoff-Luft-Gemisch schräg entgegengerichtet sind und die Mündungen der unterhalb der Mündung (6) des Einströmrohres (5) angeordneten Luftzuführungen (12) in mehreren Achsnormalebenen liegen.

2. Feuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zweitluftzuführungen (7, 8, 12) ein Teil des Brennstoffes, gegebenenfalls der gesamte Brennstoff, zugeführt wird.