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"Vorrichtung für die Aufheizung von KW-Suspensionen" Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Aufheizung von Rließfthigen Kohle/Wasser-Suspensionen,
die als Brennstoff für Feuerungen in teistungssystemen gefördert und unter Zerstäubung
der Verbrennung zugeführt werden.
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Fließfähige Kohle/Wasser-Suspensionen enthalten feinkörnige Kohle,
Körnung 90 % kleiner als 90 µm, 100 % kleiner als 200 µm bei einem Wassergehalt
von 40-50 Gew.% . Im folgenden werden Kohle/Wasser-Suspensionen als KW/Suspensionen,
Wortzusammensetzungen mit KW-Suspensionen als KWS- abgekürzt.
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Die Aufheizung von KW-Suspensionen ist nach neueren (nicht zum Stand
der Technik gehörenden) Erkenntnissen erforderlich, wenn mit Hilfe von Druckzerstäubungsbrennern
die einwandfreie
Verbrennung von KW-Suspensionen in Feuerungen,
insbesonder Kessel feuerungen, unter allen Betriebsbedingungen (auch bei Anfahr-
oder Teillastbetrieb) erreicht werden soll.
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Die Aufheizung ermöglicht eine besonders wirksame, sogenannte t?thermische
Zerstäubung" der KW-Suspensionen mit Auflösung von eventuell in den Suspensionen
enthaltenen Agglomeraten der feinkörnigen Kohle zu einzelnen Partikeln, - was für
vollständige und einwandfreie Verbrennung erforderlich ist. Die Ausheizung soll
bis knapp unterhalb des Sättigungszustandes des Wasserdampfes erfolgen. In der Praxis
wird man hierzu im allgemeinen den Druckbereich zwischen 15-30 ata und den Temperaturbereich
zwischen 190-230° C wählen. Allerdings fehlen Oberflächenwärmetauscher, mit denen
KW-Suspensionen ohne Schwierigkeiten durch Bildung von AblageruqWen und ohne die
Bildung von störenden Agglomeraten auf die genannten Temperaturen aufgeheizt werden
können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die
Aufheizung von KW-Suspensionen zu schaffen, mit der die Aufheizung auf die angegebenen
und sogar höhere Tempe raturen, bei beliebig hohen Drücken, ohne weiteres moglXch
ist.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Aufheizung von KW-Suspensionen.
Die erfindungsgemäße Yorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Strömungskanal mit
KWS-itrittsstutzen und KWS -Austrittsstutzen sowie durch eine Mehrzahl von über
die Länge und gegebenenfalls den Querschnitt des Strömungskanals verteilten Dampfdüsen
mit zugeordneten Dampfzuführungsstutzen und darin angeordneten Steuerventilen zur
Einstellung
der Dampfmenge, Dampf bezeichnet im Rahmen der Erfindung stets Wasserdampf. - Die
Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine KW-Suspension durch Zuführung von
Dampf bei hohen Drücken auf hohe Temperaturen aufgeheizt werden kann, wenn der Heizdampf
dosiert so zugeführt wird, daß Dampfblasen durch Kondensation gleichsam wieder absorbiert
sind, ehe eine neue Dampfzuführung erfolgt. uberraschenderweise bilden sich dann
in der aufzuheizenden KW-Suspension infolge der Dampfzuführung auch keinerlei Agglomerate,
- im Gegenteil, bestehende Agglomerate werden aufgelöst.
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Zwar erhöht sich durch die Dampf zuführung der Wassergehaltder KW-Suspension,
das stört aber nicht, wenn und weil die Zerstäubung in nachgeschalteten Druckzeratäubungsbrennern
thermisch erfolgt oder durch thermischen Zerstäubungseffekt unterstützt wird.
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Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten.
Durch Einfachheit in fertigungstechnischer Hinsicht und gleichzeitig Funktionssicherheit
ausgezeichnet ist eine Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der
Strömungskanal aus einer Mehrzahl von Rohrschüssen mit Endflanschen zusammengesetzt
ist und zwischen den Endflanschen Dampfdüsenträger mit aufgesetzten Dampfdüsen,
Dampfverteilereinrichtung und angeschlossenen DampfzufUhrungsstutzen angeordnet
sind. Im allgemeinen wird man den Dampfdüsenträger als Platte mit Dampfverteilerkanälen,
daran angeschlossenen Dampfdüsen und KWS-Durchtrittsbohrungen ausführen. Zweakmäßigerweise
besitzt der DampfdUsenträger auf beiden Seiten Dampfdüsen. Damit die Durchmischung
der KW-Suspensionen mit dem Dampf sehr intensiv erfolgt und gleichzeitig
auf
sehr kurzem Weg der Dampf von der KW-Suspension auch gleichsam absorbiert wird,
empfiehlt die Erfindung, daß die Dampfdüsen mit einem venturiartig eingeschnürten
Mundstück ausgerüstet und dadurch als Strahlpumpe oder Mischpumpe ausgebildet sind.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt
durch eine erfindungsgemiße Vorrichtung, Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 vergrößertem
Maßstab einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 3 im
Maßstab der Fig. 2 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand der Fig. 2.
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Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung ist für die Aufheizung
von KW-Suspensionen bestimmt. Sie besteht in ihrem grundsatzlichen Aufbau zunächst
aus einem Strömungskanal 1 mit KWS-Eintrittsstutzen 2 und KWS-Austrittsstutzen 3.
Die Strömungsrichtung ist durch die Pfeile 4 angedeutet. Die Vorrichtung besitzt
eine Mehrzahl von huber die Länge und im Ausführungsbeispiel auch über den Querschnitt
des Strömungskanals 1 verteilten Dampfdüsen5. Diesen sind Dampfzuführungsstutzen
6 zugeordnet. In den Dampfzuführungsstutzen 6 befinden sich Steuerventile 7 zur
Einstellung der Dampfmenge, die über die Dampfdüsen 5 austritt und sich mit der
KW-
Suspension mischt. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter
Ausführungsform der Erfindung ist der Strömungskanal 1 aus einer Mehrzahl von Rohrschüssen
8 mit Endflanschen 9 zusammengesetzt. Zwischen den Endrlanschen 9 sind Dampfdüsenträger
10 eingespannt, die aufgesetzte Dampfdüsen 5 aufweisen und die mit einer Dampfverteileinrichtung
11 versehen sind. An die Dampfverteileinrichtung 11 sind die schon erwähnten Dampfzuführungsstutzen
6 angeschlossen. Die Schraubenbolzen 1, mit denen die Endflansche 9 zusammengespannt
sind, sind in Fig. 1 nur angedeutet worden.
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Der Damprdüsentrager 10 ist im Ausführungsbeispiel eine Platte. Die
Dampfverteilereinrichtung besteht aus Dampfverteilerkanülen 11. Daran sind die Dampfdüsen
5 angeschlossen, und zwar mittels entsprechender Bohrungen 13, während die Dampfdüsen
5 selbst in die Platte 10 eingeschweißt sind.
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Außerdem besitzt die Platte KWS-Durchtrittsbohrungen 14, die hinreichend
groß sind, um die gesamte aufzuheizende KW-Suspension ohne wesentlichen Strömungswiderstand
durchtreten zu lassen. Um eine intensive Durchmischung der-KW-Suspension mit dem
Dampf herbeizuführen, trägt der Darnpfdüsenträger 10 auf beiden Seiten die Dampfdüsen
5. Aus gleichem Grunde sind die Dampfdüsen 5 mit einem venturiartig eingeschnürten
Mundstück 15 ausgerüstet, und zwar derart, daß gleichsam eine Strahlpumpe oder Mischpumpe
entsteht. - Die erfindungsgemaße Vorrichtung insgesamt bildet eine Strömungsschikane,
so daß die KW-Suspension hinter dem KWS-Austrittsstutzen 3 beachtlich höhere Drücke
aufweisen kann als im KWS-Eintrittsstutzen 2.
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Ansrüche