DE2534841A1

DE2534841A1 - Feuerungsverfahren und feuerungsanlage

Info

Publication number: DE2534841A1
Application number: DE19752534841
Authority: DE
Inventors: Karoly Dipl Ing Dr Peredi
Original assignee: Energiagazdalkodasi Intezet
Current assignee: Peredi Karoly Dr Budapest Hu
Priority date: 1974-12-11
Filing date: 1975-08-05
Publication date: 1976-06-24
Also published as: AT355701B; SE410802B; DE2534841C2; PL112852B1; GB1508459A; SE7513751L; NL7513624A; CS207551B2; ATA868375A; JPS5177924A; JPS5620444B2; CH612258A5; DD121831A5; FR2294399A1; FR2294399B1; HU173841B

Description

FEUERUNGSVERFAHREN UND I¹EUERImGSlNLAGE

Die Erfindung betrifft ein leuerungsverfahren und eine Feuerungsanlage zum Ausüben dieses Verfahrens·

Bollen Bauchgase, die aus Feuerungsanlagen entweichen, den Normen des Umweltschutzes entsprechen, ao dürfen sie nur geringe Mengen an Ruß und unverbrannten Gasen, wie Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe» sowie an Stickstoffoxyden und Schwefeltrioxid enthalten. Während HuB, unverbrannte Gase und Stickst of foxyde aus Gründen des tlm~

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weltschutzes- und der Gesundheit zu bekämpfen Bind, stellt das Schwefeltrioxid bekanntlich eine Kocrosionsgefahr für die Nachkühlflächen von Kesäelanlagen dar.

Es ist vorgeschlagen worden, den Gehalt an Huß und unverbrannten Gasen durch Änderung des Verhältnisses von Brennstoff und Verbrennungsluft mittels Erhöhung des LuTtüberschusses zu verringern, wodurch aber der Leistungsbedarf der die Luft liefernden Ventilatoren .bei gleichzeitiger Abnahme des thermischen·Wirkungsgrades der Feuerungsanlage zunimmt. Dabei ist die Menge an Stickstoffoxyden und Schwefeltrioxyd kaum geringer.

Wird der LuftÜberschuß verringert, so erhöht- sich der erforderliche Luftdruck, bei welchem eine gute Mischung von Brennstoff und Verbrennungsluft erreicht- wird. Auch die Ventilatorleistung nimmt zu. Während im Rauchgas Büß und unverbrannte G_nse erscheinen, nimmt der Gehalt an StickstoffOxyden und Schwefeltrioxyd nur um wenige Prozente ab» · ■

Stickstoffoxyde und Schwefeltrioxyd entstehen"insbesondere bei Luftüberschuß und bei Temperaturen von etwa oberhalb 44-00 ⁰O. Ss ist deshalb vorgeschlagen worden, eine Ϊ¹ euerangsanlage mit einer Vergasungsforrichtung in der Porm eines Öombustors zu verwenden, bei welcher die Verbrennungsluft in zwei Stufen zuströmt, wobei in der ersten Stufe die Verbrennung bei Kühlung erfolgt und eine vollständige Verbrennung erst in der zweiten Stufe stattfindet. Auf diese Weise konnte der Gehalt an Stickstoffoxyden von etwa 500 ppm/tfnr⁵ um etwa 40 bis 60 % verringert werden, während der Gehalt an Schwefeltrioxyd im Wesen 150 ppm/ffnr, d.h* unverändert blieb. Da bereits etwa 1. ρρΐη/ΪΤΟ_χ (Btickstoffoxyd) und 10 ppm SO₅ (Schwefeltrioxyd) gefährlich bzw, unerwünscht sind, waren die -bekannten Feuerungsanlagen mit Oombuatoreii nooh immer nicht geeignet, den gestellten restlos gerecht zu werden.

Die Sohwieri^eit besteht eben darin, daß die Besei-

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tigung der nachteiligen Bestandteile im Rauchgas an einander entgegengesetzte Bedingungen gebunden ist, indem de Gesundheitsschutz einen hohen LuftÜberschuß verlangt, während für den Umweltschutz, sow.ie die Schonung der Nachkühlflachen von Kesselanlagen ein möglichst geringer Luftiiberschuß erforderlich iet.

Hierzu kommt die an sich geringe spezifische mittlere Heizflächenleistung der üblichen Feuerungsanlagen, wodurch bereits mit einem beträchtlichen Bedarf an Raum und Stahl gerechnet werden muß.

Die Erfindung bezweckt die Behebung der oben angeführten Unzulänglichkeiten, bzw. die Schaffung eines Feuerungsverfahrene und einer Feuerungsanlage, bei welchen die Forderungen des Umwelt- und Gesundheitsschutzes bei höcnstem thermischen Wirkungsgrad, bei geringstem Bedarf an Raum und Einbettmaterial weitgehend erfüllt sind. Die Aufgabe der Erfindung besteht somit in der vollkommenen Verbrennung der beim Verbrennen von Brennstoffen entstehenden brennbaren Stoffe bew. Gase bei niedriger Temperatur der enstehenden Flamme. Dies wird im Gegensatz zu den Üblichen Feuerungsanlagen mit konzentrierter Verbrennung duroh einen stufenweiflen Ytrbrennungsvorgang erreicht, bei welchem die Verbren-* nung ajmr in verschiedenen. Stufen zeitlich und räumlich erÄttfeokt erfolgt_t wie bei der erwähnten Feuerungsanlage mit öombuetor, bei welchem aber dafür gesorgt wird, daß zwiachen d»n einzelnen Stufen eine geeignete Abkühlung bei Aufrückt erhaltung der Flamme -bzw· vor Abführung der Verbrennungsgase eine gründliche ffachmiflchung derselben folgt. Durch diese Mischung wird eine vollkommene Verbrennung auch bei geringem Iiuftüberechuß von «. B. 1_t02 bis 1,04 erreicht· Insgesamt wird aur vollständigen Verbrennung etwa zurückgebliebener brennbarer Stoffe, wie Kohl enst of ft eilchen und brennbare Gase bei verhältnismäßig geringerer Ventilatorleietung erreicht* Durch die an Kohlenstoff teilchen reiche und dadurch stark leuchtende Flamme wird bei einer Temperatur

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bis etwa 700 bis 900 ⁰O praktisch ein Anteil von etwa 65 bis 75 % der nützlichen Wärmemenge abgestrahlt, so daß für die konvektiven Wärmeverbraucher mit ihren viel geringeren Wärmeübergangszahl lediglich etwa 25 bis 35 % derselben zur Verfügung steht.

Demgemäß handelt es sich bei der Erfindung zunächst um ein Feuerungsverfahren für Wärmeverbraucher, wie Kessel und Industrieöfen, bei welchem ein Brennstoff mit Primärluft bei Luftmangel zersetzt, das entstandene warme GaB mit Sekundärluft und Tertiärluft stufenweise verbrannt " und die Verbrennungsgase bei Wärmeübergabe entführt werden. Die Erfindung selbst besteht darin, daß das warme Gas vor Zuführung der Sekundärluft um mindestens 50 ⁰O bis über 650 ⁰C abgekühlt und vor Entführung ohne Wärmeabgabe bei einer Temperatur von oberhalb 650 ⁰C vermischt wird.

Die Tertiärluft kann dabei in mehr als einer Stufe zugeführt und dadurch die Verbrennungsgase abwechselnd abgekühlt und erwärmt werden. Auf diese Weise kann die Verbrennungstemperatur innerhalb von mäßigen Werten gehalten werden, ihr Höchstwert wird die Temperatur von 1400 ⁰C vorteilhaft nicht übersteigen, wodurch eine Bildung von Stickstoffoxyden und Schwefeltrioxid praktisch bereits unterbunden, werden kann»

Das erfindungsgemäße Feuerungsverfahren wird zweckmäßig mittels einer Feuerungsanlage mit einem -Flammenkanal ausgeübt, der in an sich bekannter Weise aus einer Vergaaungsvorrichtung zum Zersetzen eines Brennstoffes bei Luftmangel, und aus einem Feuerraum zur Wärmeabgabe an Wärmeentnahmestellen mit Sekundärluftzuführung und Tertiärzuführung besteht. Der Flammenkanal dieser Feuerungsanlage ist nun gemäß der Erfindung mindestens zum Teil durch feuerfeste keramische Wände begrenzt und läuft stromabwärts vom Feuerraum in einem ungekühlten Mischraum aus, wobei zwischen Vergasungsvorrichtung und Feuerraum mindestens eine Wärmeentnahmestelle eingeschaltet liegt.

eome/om

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, die verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungegemäßen Feuerungsanlage darstellt.

Fig. 1 ist dabei eine übersichtliche Blockdarstellung von allen erfindungswesentlichen Einheiten.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt eines senkrechten Ausführungsbeispiels der Feuerungsanlage gemäß der Erfindung·

Pig. 3 bzw. 4 stellt Teilschnitte gemäß den Linien III - III bzw. IY - IV der Fig. 2 dar.

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt einer waagerechten beispielsweisen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage gemäß der Linie V-V der Fig. 6.

*ig. 6 atellt einen Schnitt gemäß der Linie VI - VI der Fig. 5 dar·

Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt eines anderen Ausführungsbeiepiels·

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht einer weiteren beispielsweisen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage«

Fig. 9 ist ein senkrechter Schnitt gemäß der Linie IX-IX der Fig. 8.

Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen weisen auf ähnliche Einzelheiten hin.

In der Zeichnung ist mit 20 eine Vergasungsvorrichtung> z. B. ein Oombustor mit einer Brennstoffzuführung 22 und einer Primärluft zuführung 2A- bezeichnet· Der Ausfluß der Vergasungsvorrichtung 20 iBt über eine noch zu beschreibende Einheit mit einem Feuerraum 26 verbunden, der in an sich bekannter Weise eine Sekundärluftzuführstelle 28 und eine Tertiärluftzuführstelle 30 mit jeweils nachgeschalteten Wärmeentnahmestellen 32 bzw. 34 aufweist. Die Gesamtheit der oben angeführten Einheiten der Gaserzeugung und -verbrennung wird als Flammenkanal bezeichnet und trägt das Bezugszeichen 36. Der Ausfluß des Flammenkanals 36 ist mit einer konvektiven Wärmeentnahme st eile 38 verbunden, deren rauch-

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gasseitiger Ausfluß mit 40 bezeichnet ist.

Nun ist der Flammenkanal 36 der !Feuerungsanlage mit seinen angeführten und an sich bekannten Teilen im Sinne der Erfindung mindestens zum Teil durch feuerfeste keramische Wandungen 42 begrenzt, die sich beim gezeichneten Auaführungsbeispiel auf die Gesamtlänge des Flammenkanals 40 erstrecken, aber auch an einer oder mehreren Stellen unterbrochen sein können. Nach einem weiteren Hauptmerkmal der Erfindung läuft der Flammenkanal 36 stromabwärts vom Feuerraum 26, d.h. in der mit einem Pfeil 44 angedeuteten Strömungsrichtung der Verbrennungsgase in einem ungekühlten Mischraum 46 aus. Nach einem dritten und letzten Hauptmerk~ mal der Erfindung ist zwischen der Vergasungsvorriehtung und dem Feuerraum 26 eine Wärme ent nähme st el Ie 48 ir> den Strömungsweg 44 der Verbrennungsgas eingeschaltet. Die Bedeutung der erfindungsgemäßen Ausbildung der Feuerungsanlage ist bereits angedeutet worden. Sie besteht darin, daß die Verbrennung des Brennstoffes zeitlich und räumlieh erstreckt erfolgt und dadurch eine vollständige Verbrennung ohne unzulässig, hohe Temperaturen erreicht wird. Die Keramische feuerfeste Wandung dient zur Aufrechterhaltung der Flamme bei den entstehenden mäßigen Temperaturen. Dies soll nun anhand der Beschreibung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage näher erläutert werden:

Der Vergasungsvorriehtung 20 wird über die Brennstoffzuführung 22 z. B. öl und über die Primärluftzuführung 24 primäre Luft zugeführt, wobei Brennstoff- und Luftmengen derart gewählt werden, daß in der Vergasungsvorriehtung eine Verbrennung bei Luftmangel erfolgt und auf diese Weise ein Brennbares warmes Gas entsteht·

Dieses warme Gas strömt nun in Richtung des Pfeiles 50 zur erfindungsgemäß verwendeten ersten Wärmeentnähmesteile 48, z.B. zwischen Siederöhre, wo es erheblich abkühlt. Abmessungen und Strömungsatärken werden so gewählt, daß die Abkühlung mindestens 50 °C beträgt. Dann kann schon

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gesichert sein, daß die Temperatur der Strömungsgase 1400 ⁰C nicht übersteigt, was mit Rücksicht auf die Bildung von Stickstoffoxyden erforderlich ist. Die durch einen Pfeil angedeutete Wärmeentn&hme dient z. B. zur Verdampfung von Wasser.

Nach Abkühlung in der ersten Wärmeentnahmestelle 48 strömt das warme Gas in Richtung des Pfeiles 54 in die Sekundärluft zuführst eile 28 des Feuerraumes 26, wo das Gas mit Sekundärluft in der Form einer gestreckten leuchtenden Flamme weiter verbrannt wird. Die Zuführung von Sekundärluft ist durch einen Pfeil 56 angedeutet.

Das bei der Sekundärluftzuführsteile 28 entflammte Gas strömt in Richtung des Pfeiles 58 in die zweite Wärmeentnahme st eile 32, in welcher der Flamme Wärme entzogen wird, wie dies durch einenPfeil 60 angedeutet ist. Durch die leuchtende Flamme wird aber auch die keramische Wandung 42 zum Glühen erhitzt, so daß einerseits die Wärmeentnahmestelle 32 auch durch Rückstrahlung von den Wandungen 42 erhitzt und anderseits eine Erlöschung der Flamme trotz Abkühlung daselbst verhindert; wird.

Aus der zweiten Wärmeentnahmestelle 32 gelangt die abgekühlte Flamme in Richtung des Pfeiles 62 in die Tertiärluftzuführstelle 30, wo es mit Tertiärluft vermischt wird, deren Zuführung mit einem Pfeil 64 angedeutet ist.

Während bei der Sekundärluftzuführstelle 28 die Verbrennung noch immer bei Luftmangel vor sich geht, erfolgt die Verbrennung bei der Tertiärluftzuführstelle 30 mit Luftüberschuß, bo daß eine vollkommene Verbrennung der noch, vorhandenen brennbaren Gase erreicht wird.

Die Verbrennungsgase strömen nun in Richtung des Pfeiles 66 der dritten Wärmeentnahmestelle 34- zu, wo eie nach einer mit dem Pfeil 68 angedeuteten Abkühlung in Richtung des Pfeiles 70 dem Mischraum 46 zuströmen.

Hier werden die Verbrennungsgase zweckmäßig bei Luftüberschuß und bei einer Temperatur von etwa 7⁰⁰ "bis 1000 C ·

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ohne Wärmeentnähme gründlich nachgemischt, wie dies durch einen Pfeil 72 angedeutet ist, und dabei eventuell noch unverbrannt zurückgebliebene Gase, Ruß- und Kohlenteilchen vollkommen verbrannt, so daß aUB dem Mischraum 46 in Richtung des Pfeiles 74 farblose und praktisch reine Eauchgase in die konvektive vierte Wärmeentnahmestelle 38 entweichen, in welcher die Rauchgase ihren Wärmegehalt z. B. über Nachkühlflächen an nicht dargestellte Wärmeverbraucher ab- geben, wie dies durch einen Pfeil 76 angedeutet ist. Anstatt einer einzigen Wärmeentnahmestelle 38 konnten auch deren mehrere zur Anwendung gelangen·

In 5¹Ig. 2 ist nun ein Ausführungsbeispiel dargestellt, wo die erfindungsgemäße Feuerungsanlage als eine senkrecht« Keseelfeuerung ausgebildet ist.

Als Vergasungsvorrichtung 20 dient ein Combustor mit Brennstoffzuführung 22 und Primärluftzuführung 24. Die erfindungsgemäß verwendete erste Wärmeentnahmestelle 48 besteht aus einer Wasserrohrschlange, deren Zuleitimg bzw. Rückleitung mit 48a bzw, 48b bezeichnet ist«

Die Sekundärluft 56 strömt beim gezeichneten Ausführungsbeispiel über Kanäle 56a der SekundärluftzuführstelIe 28 zu, wobei die Ausmündungen der Kanäle 56a mit 56b bezeichnet sind.

Die zweite Warmeentnahmestelle 32 besteht beim gezeichneten AuBführungsbeispiel aus Siederohren 32a, die sich an Verteilerrohre 32b bzw. 32c anschließen.

Die Tertiärluftzuführstelle 30 erhält die Tertiärluft 64 über Kanäle 64a, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus dem Zuführungskanal der Sekundärluft abgezweigt Bind, wie dies durch Pfeile 56 bzw. 64 angedeutet ist. Ausmündungen der Tertiärluftkanale 64a bei der Tertiärluftzuführstelle 30 sind in zwei verschiedenen Höhenlagen A-A bzw. B-B angeordnet und mit 641 bzw. 64B bezeichnet.

Die dritte Wärmeentnahmestelle 34 besteht ebenfalls aus Rohren 34a mit Verteilerrohren 34b bzw. 34c, die z.B.

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einem Überhitzer oder Verdampfer zugehoren.

Der erfindungsgemäß verwendete Mischraum 46 ist bei der dargestellten beispielsweisen Ausführunggform als ein einfaches Zyklon ausgebildet.

Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel sind dem Mischraum 46 als vierte Wärme entnähmest eile 38 zwei konvektive Wärmeentnahmeeinrichtungen nachgeschaltet. Die erste be-Bteht aus Verdampfer- oder iJberhitzerrohren 38a mit Verteiler- bzw. Sammelkammern 38b bzw. 38c, wobei die Rohre 38a •unter einem Winkel von etwa 15° angeordnet sind, damit die Umwälzung von Wasser gesichert ist« Die zweite konvektive Wärmeentnahmeeinrichtung besteht aus Rohren 38&_t z.B. eines Speisewasservorwärmers mit nicht dargestellten Verteilerbzw . Sammelkammern.

Wie ersichtlich, liegen die Einheiten 20, 48, 28, 32, 30, 3'+ und 4-6, d.h. der gesamte Flammenkansl 36 durchwegs zwischen feuerfesten keramischen Wandungen 42, die Im Betrieb erhitzt auch die dem entsprechenden Teil des Feuerraumes 26 abgekehrten Selben der Rohre 32a, bzw. 34a bestrahlen, wodurch sowohl Leistungsfähigkeit wie auch lebensdauer der Eohre beträchtlich zunehmen.

Aus den beiden Schnitten gemäß Fig. 3 und 4^ geht ferner hervor, daß das Verhältnis zwischen keramischer Wandfläche und bestrahlter Rohroberfläche stromabwärts von der TertiärluftzuführstelIe 30 größer ist alB stromaufwärts you derselben. Dies bedeutet im vorliegenden Fall, daß tv/ä. größer ist als t /d, wobei d den Durchmesser der Rohrs — ο a "—

32a und 34a, während t_& bzw. t^ die Rohrabstände in den Wärmeentnahmestellen 32 bzw. 34 bezeichnen. Auf diese Weise wird die Wärmestrahlung der glühenden keramischen Wandung 42 dem Temperaturgefälle über die Tertiärluftzuführstelle 30 derart angepaßt, daß dort, wo die Ilammentemperatur geringer ist, weniger Wärme durch die Rohre 34a der von der Tertiärluftzuführstelle 30 stromabwärts liegenden dritten Wärmeentnahmestelle 34 entzogen wird, als durch die Rohre

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52a der von der Tertiärluftzuführstelle JO stromaufwärts liegenden zweiten Wärmeentnahmestelle 32. Dadurch wird die Wärmewirtschaft der Feuerungsanlage ökonomischer und ihr Betrieb zuverlässiger.

Die dargestellte beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage arbeitet wie folgt:

über die Brennstoffzuführung 22 wird Brennstoff, z.B. öl, Gas, Staubkohle oder Holzstaub zugeführt, der sich im Reaktion3raum der Vergasungsvorrichtung 20 mit über die Primärluftzuführung 24 zuströmender Primärluft vermischt. Die Menge der Primärluffc beträgt etwa 20 bis 40 % der theoretischen Verbrennungsluftmenge, so daß Zersetzung dea Brennstoffes in der Vergasungsvorrichtung 20 bei LuftmangeL erfolgt, wobei in Abhängigkeit vom Luftüberschuß eine Temperatur von 800 bis 1J00 ⁰C entsteht.

Das entstandene warme Gas strömt in Sichtung des Pfeiles 50 über die rohrschlangenförmige erste Wärmeentnahmestelle 48, wo es durch das in der Rohrschlange fließende Wasser um mindestens 50 ⁰C abgekühlt wird, damit das Gas die Sekundärluftzuführsteile 28 bei einer Temperatur von etwa 8OQ ⁰C betritt und seine Temperatur bei weiterer Verbrennung den. Wert von 1400 0 nicht übersteigt.

Die Menge der über die Kanäle 56a und die JLusmündungen 56b zuströmenden Sekundärluft wird zweckmäßig derart gewählt, daß sie etwa 65 bis 45 % der theoretischen Gesamtluftmenge beträgt. Die Verbrennung in der Sekundärluftzuführstelle 28 erfolgt demnach ebenfalls bei einem Luftmangel von jetzt etwa 10 bis 20 %, so daß wieder ein brennbares Gas mit einem Gehalt an CO, H₂, CH und C_nH_n, sowie an zahlreichen ausgeschiedenen Kohlenstoffteilchen entsteht, die den Gasstrom in eine intensive leuchtende Flamme verwandeln. Pie Entstehung von NO_x und SO^ wird dabei durch Beschränkung der Gastemperatur wirksam vermieden.

Die Wärme der aus der SekundärluftzuführstelIe 28 in Sichtung des Pfeiles 58 entweichenden Fiamma wird in der

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zweiten Wärme entnähmest eile 32 zum Teil an iiä Siederohre 32a und zum Teil an die keramische Wandung 4-2 abgestrahlt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, bestrahlen die glühenden Wände der zweiten Wärmeentnahmestelle 32 auch die der Gasströmung 58 abgekehrten Seiten der Siederohre 32a. Wie bereits angedeutet, wird dadurch einerseits das Leistungsvermögen der Siederohre 32a und anderseits auch ihre Lebensdauer vergrößert, indem sie gleichmäßig erwärmt werden»

Der Verbrennungsvorgang wird an der Tertiärluftzuführstelle 30 fortgesetzt, indem die in dichtung des Pfeiles 62 zuströmenden glühenden Gase sich mit über die Kanäle 64a und Ausmündungen 64A und 64-B zugeführter Tertiärluft vermischen« Die ^enge der Tertiärluft wird mit geringem Luftüberschuß derart gewählt, daß eine vollständige Verbrennung erreicht werden kann. Dabei werden die in der Richtung des Pfeiles 66 dahinziehenden Verbrennungsgas^ durch Abstrahlung ihrer Wärme an die Rohre 34-a der dritten War me ent nähme st eile 34 gekühlt. Auf diese Weise wird eine langgestreckte leuchtende Flamme mäßiger Temperatur von höchstens etwa 1400 C erzielt, so daß praktisch weder NO , noch SO₃. gebildet werden. Die !lamme brennt allmählich aus, wobei ihre Temperatur auf etwa 700 bis 900 ⁰C herabsinkt·

Die in Richtung des Pfeiles 70 aus der dritten Wärmeentnahmestelle 34- entweichenden Gase gelangen in den erfindungsgemäß vorgesehenen Mischraum 46, wo sie an der Deckwand 46a desselben aufschlagen und gründlich vermischt werden, wie dies durch einen "Pfeil 72 angedeutet ist. Dies hat zur Folge, daß Rußteilchen bzw. unverbrannte Gaebestandteile, welche in der hier erlöschenden Flamme eventuell noch zugegen sind, mit unverbrauchter Verbrennungsluft in Berührung gelanget und bei der hier herrschenden Temperatur von etwa 700 bis 900 ⁰O vollständig verbrennen. Auf diese Weise wird ermöglicht, -einen geringen Luftuberschuß zu gestatten, ohne daß dabei die bei herkömmlicheil Kesselfeuerungen üblichen zu hohen örtlichen Temperaturen

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von 1600 bis 1800 ⁰C entstehen wurden, und hohe Ventila^orleistungen zum Vermischen von Verbrennungsgasen und Luft erforderlich wären.

Die den Mischraum 46 verlassenden luftreinen Rauchgase, die bereits weder Ruß noch Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe, und nur sehr wenig TiO und SO, enthalten.

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strömen der vierten Wärmeentnahmesteile 38 zu, wo ihre Temperatur von oberhalb von 650 ⁰C auf die üblichen Werte von etwa 150 C abnimmt, wobei abgekühlte reine Rauchgase aus der Feuerungsanlage in Richtung des Pfeiles 40 in die Umgebung entweichen.

Die durchschnittliche spezifische Wärmeleistung (Kcal/m ,h) der erflndungsgemäßen Feuerungsanlage nimmt im Verhältnis zu herkömmlichen Kesselfeuerungen beträchtlich zu, da gemäß Berechnungen anstatt 38 bie 4-0 % der nütiichen Wärmeleistung (Kcal/h) deren 68 bis 73 % in Form von Strahlungsenergie an Heizflächen übertragen werden, so daß die wesentlich geringere spezifische Wärmeleistung von kcnvektiven Heizflächen viel weniger bestimmend ist als bei Heizflächen z.B. in ^orm von Rohrbündeln. Auch der rauchgasseitige Widerstand im Flammenkanal 36 ist viel geringer als bei herkömmlichen Feuerungsanlagen, weil die Anzahl der •^ohrre'ihen in Richtung der Rauchgas strömung geringer ist als bei den bisherigen Anordnungen. Dies ist einerseits auf den bereits angeführten Umstand zurückzuführen» daß bei gleicher Wärmeleistung der prozentmäßige Anteil der konvektiven Heizflächen abnimmt. Anderseits ist die Abmessung der konvektiven Rohreinheiten in Richtung der Rohrachsen immer größer als die zur Strömungsrichtung senkrechten beiden anderen Abmessungen.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das als eine waagerechte Feuerungsanlage ausge- _; führt ist. Diese beispielsweise Ausführungsform unterscheidet sich von der vorherigen insbesondere dadurch, daß mehrere Flammenkanäle in einem gemeinsamen Mischraum aus-

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münden. Im gezeichneten lall sind sechs ITlnmmenkanäle vorgesehen, von denen drei Flammenkanäle in Jig. 5 und zwei weitere Flammenkanäle in Fig. 6 dargestellt und durch ihre Mittellinien 36A₁ 36B und 36C bzw. 36D und 36E angedeutet sind. Bereits erläuterte Einzelheiten sind beim ^lammenkanal 36A. mit den Bezugszeichen des senkrechten Ausführungsbeiepiels gemäß Fig. 2 bezeichnet, wo ein einziger Flammenkanal 36 vorgesehen war. Wie ersichtlich, bildet der Mischraum 46 einen Abschnitt sämtlicher Flammenkanäle 36A usw., wodurch wiederum Raum und Stehungskosten erspart werden können.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß der Unterschied im Verhältnis zwischen keramischer Wandfläche und bestrahlter Rohroberfläche stromabwärts bzw. stromaufwärts von der Tertiärluftzuführstelle nicht durch verschiedene Abstände zwischen den Rohren 32A bzw. 34A, sondern durch flächenvergrößernde Ansätze 4-2A der keramischen Wandung 42 erreicht wird. Auf diese Weise können Rohrsätze im Wesen gleicher Ausführung zur Anwendung gelangen.

Die dem Mischraum 4-6 nachgeschaltete Wärme entnahmestelle 38 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel aus Rohren 38a bzw. 38d aufgebaut. Bei beiden Gruppen isb die Abmessung ,a der konvektiven Wärmeentnahmestelle in dichtung der Rohre 38a bzw. 38d_ igrößer als senkrecht dazu, wobei die senkrechten Abmessungen mit b, bzw. c. bezeichnet sind. Dies bedeutet _% daß jl jeweils größer ist als Jb bzw. £· Durch derartige Maßverhältnisse wird die Anzahl der in der Strömungsrichtung 44 liegenden Rohrreihen gering ausfallen, wodurch auch der rauchgasseitige Strömungswiderstand entsprechend geringer wird.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die erfindungsgemäße Feuerungsanlage als eine Rostfeuerung ausgebildet ist«, Im gezeichneten Fall weist die Rostfeuerung zwei Flammenkanäle 36A und 36B mit gemeinsamer Yer-, gasungsvorrichtung 20, erster Wärmeentnahmestelle 48 und Sekundärluft zuführung 56b auf. Unterhalb von zweiten

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Wärmeentnahmesteilen 32A bzw. 32B der Flammenkanäle 36A bzw. 36B ist ein an sich bekannter Kettenrost 80 yarge-sehen, der sich nach vorne unter ein Zündungs- und Vergasungsgewölbe 82 und hinten erfindungsgemäß in einen Kanal 64a für die Zuführung von Tertiärluft erstreckt. Die Primärluft strömt zwischen den Trumen des Kettenrostes 80 über die Primärluftzuführung 24 zu, die von der Sekundärluftzuführstelle 28 durch eine Wand 84 getrennt ist. Die Sekundärluftzuführsteile 28 ist ihrerseits durch eine Wand 86 von der ebenfalls zwischen den Trumen des Kettenrostes liegenden TertiärluftzuführstelIe 30 getrennt. Kohle wird in an sich bekannter Weise durch einen Bunker 88 hindurch, dem Kettenrost 80 zugeführt.

Die dargestellte beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Rostfeuerung gemäß Jig· 8 arbeitet wie folgtt

Aus dem Bunker 88 gelangt stückige Kohle auf den Kettenrost 80 und wird durch das Zündungs- und VergasungB-gewölbe 82 entzündet und vergast. Der Zündungs- und Vergasungsvorgang, der in der bereits beschriebenen Weise bei Luftmangel erfolgt, entspricht der Gaszersetzung z.B. gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 2 bis 4, allerdings mit dem Unterschied, daß ,jetzt stückige Kohle als Brennstoff mit zuströmender Primärluft versetzt wird. Die Vergasungsvorrichtung 20 besteht hier somit aus dem Abschnitt des Kettenrostes 80 vor der Wand 84 und dem ungekühlten Teil des Zündungs- und Vergasungsgewölbes 82.

Die erste Wärmeentnahmestelle 48 besteht aus einer am Austrittsende des Zündungs- und Vergasungagewölbes 82 eingebauten Eohrwand,

Die die erste Wärmeentnahmestelle 48 verlassenden Gase begegnen der,aus den Ausmündungen 56b zwischen den Wänden 84 und 86 zuströmenden Sekundärluft und strömen, nun entflammt in der bereits beschriebenen Weise in Richtung der Pfeile 58A und 58B in die zweiten Wärmeentnähmesteilen

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32A bzw. 32B.

Den nächsten Abschnitt des Strömungsweges der GaBe bilden die Tertiärluft zuführst eilen JOA bzw. 3QB. Hier gelangt aus dem Kanal 64a Tertiarluft in die Gasströme, wobei die aus dem dritten Abschnitt des Kettenrostes SO hinter der Wand 86 mitgerissenen Kohlenteilchen ebenfalls zum Glühen bzw» Verbrennen gebracht werden,**

Bezüglich des weiteren Verlaufes deB VerbrennungBvorganges kann z.B. auf die Beschreibung des AusführungsbeiflpielB gemäß ffig. 2 bis 4 hingewiesen werden.

Beim Ausführungsbeipsiel gemäß den S¹Ig. 8 und 9 handelt es eich um eine erfindungsgemäß ausgebildete Kohlenstaubfeuerung, indem die Brennst off Zuführungen von vier Vergaeungsvorrichtungen (von denen drei in der Zeichnung mit 20A_f 2OB und 200 bezeichnet sind) mit Kohlenstaub gespeist werden* Die .entsprechenden vier Flammenkanäle j56A, usf. laufen jeweils in einem Multizyklon aus, welche hier die Aufgabe des Mischraumes 4-6 verrichten und jeweils mit 46A-, 46B, 460 bzw» 4-6D bezeichnet sind. Durch die Ausbildung dee Mischraumes als eine Gruppe von Multizyklonen 46A, 46B, 460, 4-6D wird eine wirkungsvolle Abscheidung von !Flugasche erzielt, die bei Kohlenstaubfeuerung reichlich gebildet wird. Es gestattet auch die Anwendung eines an sich bekannten und deshalb nicht dargestellten Eiektrofliters stromabwärts TOn einer ebenfalls nicht dargestellten konvektiven vierten Wärmeentnähmesteile, wodurch die erforderliche Reinheit der entweichenden Rauchgase auch bei Kohlenstaubfeuerung gesichert werden kann.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1./ FeuerungBrerfahren für Wärmeverbraucher, wie Kessel und Industrieöfen, bei welchem ein Brennstoff mit Primärluft bei Luftmangel zersetzt, das entstandene wärme Gas mit Sekundärluft und Tertiärluft stufenweise "verbrannt und die Verbrennungsgase bei Wärmeübergabe entführt werden, dadurch gekenn ze ichnet , daß das warme Gas vo^t/Zuführung der Sekundärluft um mindestens 50 ⁰C bis über 65O O, abgekühlt und vor Entführung ohne Wärmeabgabe bei einer Temperatur von über 650 ⁰O vermischt wird.

2. Feuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Tertiärluft in mehr als einer Stufe £64A_t 64B) zugeführt und dadurch die Verbrennungsgase abwechselnd abgekühlt und erwärmt werden (Pig*2)

3. Feuerungsverfahren nach Anspruch 2_t dadurch g ekennzeichnet , daß die Temperatur der Verbrennungsgase bei der Erwärmung höchstens 1400 C erreicht.

4. Feuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 j dadurch gekennzeichnet , daß die Vermischung des warmen Gases bei Luftüberschuß und bei einer Temperatur von 700 bis 1000 C vorgenommen wird»

5. Feuerungsanlage zum Ausüben des Verfahrene nach einem der Ansprüche 1 bis 4,-mit einem aus einer Vergasungsvorrichtung zum Zersetzen eines Brennstoffes bei Luft— mangel, und aus einem Feuerraum zur Wärmeabgabe an Wärmeentnahmestellen mit Sekundärluftzuführsteile und Tertiärluft zuführst eile bestehenden Flammenkanal, dadurch. gekennzeichnet, daß der Flammenkanal (36) mindestens zum Teil durch feuerfeste keramische Wände (42) begrenzt ist und stromabwärts (70) vom Feuerraum (26) in einem ungekühlten Mischraum (46) ausläuft, wobei zwischen Vergasungsvorrichtung (20) und Feuerraum (26) mindestens eine Wärmeentnahmesteile (48) eingeschaltet liegt,

6· Feuerungsanlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis zwischen ke~

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rainischer Wandfläche und bestrahlter Rohroberfläche str-jms/bwärts (44) von der Tertiarluftzuführstelle (30) größer ist als stromaufwärts von derselben. (Fig. 3 und 4).

7· Feuerungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Flammenkanäle (4OA, 4OB, 400, 40D) in einem gemeinsamen Mischraum (46) auslaufen (Fig. 5 und 6).

8. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7» zum Verbrennen von Kohlenstaub, dadurch gekennzeichnet , daß der Mischrauia (46) als ein Multizyklon (46A, 46B, 460, 46D) ausgebildet ist (Fig. 8 und 9)«

9. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 5 his 8_# dadurch gekennzeichnet , daß dem. Mischraum (46) mindestens eine aus Rohren aufgebaute konvektive Wärmeentnahmestelle (38) nachgeschaltet ist (Fig. 5 und 6).

10. Feuerungsanlage nach Anspruch 9_t dadurch gekennzeichnet , daß die Abmessung (a) der konvek·^ tiven Wärmeentnahmestelle (38) in Richtung der ^Rohre (38a, 38d) größer ist als senkrecht (b, c) dazu (Fig. 5 und 6).

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