DE2534841C2

DE2534841C2 - Feuerungsanlage

Info

Publication number: DE2534841C2
Application number: DE2534841A
Authority: DE
Inventors: Karoly Dipl.-Ing. Dr. Budapest Peredi
Original assignee: ENERGIAGAZDALKODASI INTEZET 1027 BUDAPEST HU; Energiagazdalkodasi Intezet 1027 Budapest
Current assignee: Peredi Karoly Dr Budapest Hu
Priority date: 1974-12-11
Filing date: 1975-08-05
Publication date: 1983-12-01
Also published as: JPS5620444B2; HU173841B; SE7513751L; SE410802B; GB1508459A; JPS5177924A; FR2294399A1; PL112852B1; CH612258A5; ATA868375A; NL7513624A; DE2534841A1; AT355701B; CS207551B2; DD121831A5; FR2294399B1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Feuerungsanlage zur Wärmeerzeugung durch Verbrennen eines Brennstoffes in drei hintereinander angeordneten Verbrennungsstufen, deren erster Brennstoff und Primärluft, deren zweiter Sekundärluft und deren dritter Tertiärluft zuführbar ist, von denen bei steuerbarer Luftzufuhr die ersten beiden mit Luftmangel und die letzte mit mindestens stöchiometrischer Luftmenge betreibbar sind, zwischen denen Vorrichtungen zur steuerbaren Wärmeabfuhr angeordnet sind und deren letzterer eine weitere Vorrichtung zur Wärmeabfuhr nachgeschaltet ist.

Es ist vorgeschlagen worden, den Gehalt an Ruß und unverbrannten Gasen durch Änderung des Verhältnis-

65 ses von Brennstoff und Verbrennungsluft mittels Erhöhung des Luftüberschusses 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 Schwefcltrioxyd 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 Ruß und unverbrannte Gase erscheinen, nimmt der Gehalt an Stäckstoffoxyden und Schwefeltrioxyd nur um wenige Prozente ab.

Stickstoffoxyde und Schwefeltrioxyd entstehen insbesondere bei Luftüberschuiß und bei Temperaturen von etwa oberhalb 1400⁰C Es ist deshalb vorgeschlagen worden, eine Feuerungsanlage mit einer Verbrennungsstufe in der Form eines Brenners 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 (US-PS 30 48 131).

Auf diese Weise konnte der Gehalt an Stickstoffoxyden von etwa 500 ppm um etwa 40 bis 60% verringert werden, während der Gehalt an Schwefeltrioxyd im Wesen 150 ppm, d.h. unverändert bleibt. Da bereits etwa 1 ppm NO, (Stickstoffoxyd) und 10 ppm SO3 (Schwefeltrioxyd) gefährlich bzw. unerwünscht sind, waren die bekannten Feuerungsanlagen mit Combustoren noch immer nicht geeignet, den gestellten Forderungen restlos gerecht zu werden.

Die Schwierigkeit besteht eben darin, daß die Beseitigung der nachteiligen Bestandteile im Rauchgas an einander entgegengesetzte Bedingungen gebunden ist, indem der Gesundheitsschutz einen hohen Luftüberschuß verlangt, während für den Umweltschutz, sowie die Schonung der Nachkühlflächen von Kesselanlagen ein mög'ichst geringer Luftüberschuß erforderlich ist.

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.

Auch bei einer Feuerungsanlage mit dreistufiger Verbrennung (GB-PS 12 96 057) lassen sich die oben beschriebenen Probleme nur schwer beherrschen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Feuerungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine vollkommene Verbrennung unter Vermeidung der vorstehend genannten Schadstoffe bei geringem Raumbedarf und hohem thermischen Wirkungsgrad gewährleistet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verbrennungsstufen in einem Flammenkanal angeordnet sind, der zumindest teilweise durch feuerfeste keramische Wände begrenzt ist, daß in der ersten Verbrennungsstufe das Verbrennungsprodukt eine Temperatur von höchstens 1300⁰C aufweist, daß nach der dieser Verbrennungsstufe nachgeschalteten Vorrichtung zur Wärmeabfuhr die Temperatur des Verbrennungsproduktes mindestens 65O⁰C beträgt und danach nicht über HOO⁰C ansteigt und daß nach der dritten Verbrennungsstufe innerhalb des Flammenkanals ein ungekühlter Mischraum zum vollständigen Ausbrand unverbrannter Bestandteile des Verbrennungsproduktes angeordnet ist, aus dem das Verbrennungsprodukt mit einer Temperatur von mindestens 650⁰C in die nachgeschaltete Vorrichtung zur Wärme-

abfuhr eintritt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sieb aus den Unteransprüchen.

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

F i g. 1 ist dabei eine übersichtliche Blockdarstellung von allen wesentlichen Einheiten.

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt eines senkrechten Ausführungsbeispiels der Feuerungsanlage nach Fig. 1.

Fig.3 bzw. 4 stellt Teilschnitte gemäß den Linien HI-IlI bzw. IV-IV der F i g. 2 dar.

F i g. 5 zeigt e^:nen Längsschnitt einer waagerechten Ausführungsform der Feuerungsanlage gemäß der Linien V-V der F i g. 6.

F i g. 6 stellt einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI der F i g. 5 dar.

Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt ei~es anderen Ausführungsbeispiels.

F i g. 8 zeigt eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform.

F i g. 9 ist ein senkrechter Schnitt gemäß der Linie

Verbrennungsstufe 20 eine Verbrennung bei Luftmangel erfolgt und auf diese Weise ein brennbares warmes Gas entsteht

Dieses warme Gas strömt nun in Richtung des Pfeiles 50 2ur ersten Vorrichtung 48 zur Wärmeabfuhr, z. B. zwischen Siederöhren, wo es erheblich abkühlt Abmessungen und Strömungsstärken werden so gewählt, daß die Abkühlung mindestens 5O⁰C beträgt Dann kann schon gesichert sein, daß die Temperatur der ίο Gase 1400⁰C nicht übersteigt, was mit Rücksicht auf die Bildung von Stickoxiden erforderlich ist Die durch einen Pfeil 52 angedeutete Wärmeentnahme dient^z. B. zur Verdampfung von Wasser.

Nach Abkühlung in der ersten Vorrichtung 48 zur Wärmeabfuhr strömt das warme Gas in Richtung des Pfeües 54 in die Verbrennungsstufe 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 Verbrennungsstufe 28 entflammte Gas strömt in Richtung des Pfeües 58 in die zweite Vorrichtung 32 zur Wärmeabfuhr, in welcher der Flamme Wärme entzogen wird, wie dies durch einen

IX-IX der F ig. 8.

Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen weisen 25 Pfeil 60 angedeutet ist Durch die leuchtende Flamme auf ähnliche Einzelheiten hin. wird aber auch die keramische Wandung 42 zum Glühen

In der Zeichnung ist mit 20 eine Verbrennungsstufe, erhitzt so daß einerseits die Vorrichtung 32 zur z. B. ein Brenner mit einer Brennstoffzuführung 22 und Wärmeabfuhr auch durch Rückstrahlung von den einer Primärluftzuführung 24 bezeichnet. Der Auslaß Wandungen 42 erhitzt und andererseits ein Erlöschen der Verbrennungsstufe 2Oi ist über eine noch zu 30 der Flamme trotz Abkühlung verhindert wird,
beschreibende Einheit mit einem Feuerraum 26 Aus der zweiten Vorrichtung 32 zur Wärmeabfuhr

verbunden, der in an sich bekannter Weise eine zweite Verbrennungsstufe 28 und eine dritte Verbrennungsstufe 30 mit jeweils nachgeschalteten Vorrichtungen 32 bzw. 34 zur Wärmeabfuhr aufweist Die Gesamtheit der oben angeführten Einzelheiten der Gaserzeugung und -verbrennung wird als Flammenkanal 36 bezeichnet. Der Auslaß d'js Flammenkanals 36 ist mit einer Vorrichtung 38 zur Wärmeabfuhr verbunden, deren rauchgasseitiger Auslaß 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

gelangt das abgekühlte Gas in Richtung des Pfeiles 62 in die Verbrennungsstufe 30, wo es mit Tertiärluft vermischt wird, deren Zuführung mit einem Pfeil 64 angedeutet ist

Während bei der Verbrennungsstufe 28 die Verbrennung noch immer bei Luftmangel vor sich geht, erfolgt die Verbrennung bei der Verbrennungsstufe 30 mit Luftüberschuß, so daß eine vollkommene Verbrennung

der noch vorhandenen brennbaren Gase erreicht wird. Die Verbrennungsgase strömen nun in Richtung des Pfeiles 66 der dritten Vorrichtung 34 zur Wärmezufuhr zu, wo sie nach einem mit dem Pfeil 68 angedeuteten

Luftüberschuß und bei einer Temperatur von etwa 700 bis 1000⁰C ohne Wärmeentnahme gründlich nachgemischt, wie dies durch einen Pfeil 72 angedeutet ist, und dabei eventuell noch unverbrannt zurückgebliebene Gase, Ruß- und Kohlenteilchen vollkommen verbrannt, so daß aus dem Mischraum 46 in Richtung des Pfeiles 74 farblose und praktisch reine Rauchgase in die konvektive vierte Vorrichtung 38 zur Wärmeabfuhr

feuerfeste keramische Wandungen 42 begrenzt, die sich Wärmeentzug in Richtung des Pfeiles 70 dem

beim gezeichneten Ausführungsbeispiel über die Ge- «5 Mischraum 46 zuströmen.

samtlänge des Flammenkanals 36 erstrecken, aber an Hier werden die Verbrennungsgase zweckmäßig bei

einer oder mehreren Stellen unterbrochen sein können. ' " ~ -. . .

Im übrigen errtreckt sich der Flammenkanal 36
stromabwärts vom Feuerraum 26, d. h. in der mit einem
Pfeil 44 angedeuteten Strömungsrichtung der Verbrennungsgase bis zu einem ungekühlten Mischraum 46.
Ferner ist zwischen der Verbrennungsstufe 20 und dem
Feuerraum 26 eine Vorrichtung zur Wärmeabfuhr 48 in
den Strömungsweg der Verbrennungsgase eingeschaltet. Die Bedeutung der Ausbildung der Feuerungsanlage 55 entweichen, in welcher die Rauchgase ihren Wärmegeist bereits angedeutet worden. Sie besteht darin, daß die halt z.B. über Nachkühlflächen an nicht dargestellte Verbrennung des Brennstoffes zeitlich und räumlich Wärmeverbraucher abgeben, wie dies durch einen Pfeil erstreckt erfolgt und dadurch eine vollständige Ver- 76 angedeutet ist. Anstatt einer einzigen Vorrichtung 38 brennung ohne unzulässig hohe Temperaturen erreicht zur Wärmeabfuhr könnten auch deren mehrere zur wird. Die keramische Feuerfeste Wandung 42 dient zur w Anwendung gelangen.

Aufrechterhaltung der Flamme bei den entstehenden In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei

mäßigen Temperaturen. Dies soll nun anhand der dem die Feuerungsanlage als eine senkrechte Kessel-Beschreibung der Wirkungsweise der Feuerungsanlage feue-ung ausgebildet ist. Als Verbrennungsstufe 20 dient näher erläutert werden: ein Brenner mit Brennstoffzuführung 22 und Primärluft-

Der Verbrennungsstufe 20 wird über die Brennstoff- 65 zuführung 24. Die erste Vorrichtung 48 zur Wärmeabzuführung 22 z. B. öl und über die Primärluftzuführung fuhr besteht aus einer Wasserrohrschlange, deren 24 primäre Luft zugeführt, wobei Brennstoff- und Zuleitung bzw. Rückleitung mit 48a bzw. 486 bezeichnet Luftmengen derart gewählt werden, daß in der ist.

Die Sekundärluft 56 strömt beim gezeichneten Ausfühnmgsbeispiel über Kanäle 56a der Verbrennungsstufe 28 zu, wobei die Ausmündungen der Kanäle 56a mi £566 bezeichnet sind.

Die zweite Vorrichtung 32 zur Wärmeabfuhr besteht beim gezeichneten Ausführungsbeispiel aus Siederohren 3:2a, die sich an Verteilerrohre 32b bzw. 32c anschließen.

Die Verbrennungsstufe 30 erhält die Tertiärluft 64 über Kanäle 64a, die aus dem Zuführungskanal der Sekundärluft abgezweigt sind, wie dies durch Pfeile 56 bzw. 64 angedeutet ist. Ausmündungen der Tertiärluftkanäle 64a bei der Tertiärluftzuführung 30 sind in zwei verschiedenen Höhenlagen A-A bzw. B-B angeordnet und mit 64A bzw. 64/J bezeichnet.

Die: dritte Vorrichtung 34 zur Wärmeabfuhr bestehen ebenfalls aus Rohren 34a mit Verteilerrohren 34/j bzw. 34p die z. B. einem Überhitzer oder Verdampfer zugehören.

Der Mischraum 46 ist als ein Zyklon ausgebildet.

Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel sind dem Mischraum 46 als vierte Vorrichtung 38 zur Wärmeabfuhr zwei konvektive Wärmeentnahmeeinrichtungen nachgeschaltet. Die erste besteht aus Verdampfer- oder Überhi tzerrohren 38a mit Verteiler- bzw. Sammelkammern 38£> bzw. 38c, wobei die Rohre 38a unter einem Winkd von etwa 15° angeordnet sind, damit die Umwälzung von Wasser gesichert ist. Die zweite konvektive Wärmeentnahmeeinrichtung besteht aus Rohren 38d, z. B. eines Speisewasservorwärmers mit nicht dargestellten Verteiler- bzw. Sammelkammern.

Wie ersichtlich, liegen die Einheiten 20,48,28,32,30, 34, und 46, d. h. der gesamte Flammenkanal 36 durchwegs zwischen feuerfesten keramischen Wandungen 42, die im Betrieb erhitzt auch die dem entsprechenden Teil des Feuerraumes 26 abgekehrten Seiten der Rohre 32a bzw. 34a bestrahlen, wodurch sowohl Leistungsfähigkeit wie auch Lebensdauer der Rohre 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 Verbrennungsstufe 30 größer ist als strom iiufwärts von derselben. Dies bedeutet im vorliegenden Fall, daß ttJd größer ist als tjd, wobei d den Durchmesser der Rohre 32a und 34a, während f_a bzw. !/: die Rohrabstände in den Vorrichtungen 32 bzw. 34 bezeichnen. Auf diese Weise wird die Wärmestrahlung eier glühenden keramischen Wandung 42 dem Temperaturgefälle über die Verbrennungsstufe 30 derart angepaßt, daß dort, wo die Flammentemperatur geringer ist, weniger Wärme durch die Rohre 34a der von der Verbrennungsstufe 30 stromabwärts liegenden dritten Vorrichtung 34 zur Wärmeabfuhr entzogen wird, als durch die Rohre 32a der von der Verbrennungsstufe 30 stromaufwärts liegenden zweiten Vorrichtung 32 zur Wärrieabfuhr. Dadurch wird die Wärmewirtschaft der Feuerungsanlage ökonomischer und ihr Betrieb zuverlässiger.

Die: dargestellte Ausführungsform arbeitet wie folgt

Über die Brennstoffzuführung 22 wird Brennstoff, z, B. öi Gas, Staubkohle oder Holzstaub zugeführt, der sich im Reaktionsraum der Verbrennungsstufe 20 mit über dliie Primärluftzuführung 24 zuströmender Primärluft vesrmischt Die Menge der Primärluft beträgt etwa 20 bis 40% der theoretischen Verbrennungsluftmenge, so diiß Zersetzung des Brennstoffes in der Verbrennungüstufe 20 bei Luftmangel erfolgt wobei in Abhängigkeit vom Luftüberschuß eine Temperatur von 800 bis 1300° C entsteht.

Das entstandene warme Gas strömt in Richtung des Pfeiles 50 über die rohrschlangenförmige erste Vorrichtung 48 zur Wärmeabfuhr, wo es durch das in der Rohrschlange fließende Wasser um mindestens 50° C abgekühlt wird, damit das Gas die Verbrennungsstufe 28 bei einer Temperatur von etwa 800° C betritt und seine Temperatur bei weiterer Verbrennung den Wert von 1400° C nicht übersteigt.

Die Menge der über die Kanäle 56a und die Ausmündungen 56f> zuströmenden Sekundärluft wird zweckmäßig derart gewählt, daß sie etwa 65 bis 45% der theoretischen Gesamtluftmenge beträgt. Die Verbrennung in der Verbrennungsstufe 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. Die Entstehung von NO₁ und SO3 wird dabei durch Beschränkung der Gastemperatur wirksam vermieden.

Die Wärme der aus der Verbrennungsstufe 28 in Richtung des Pfeiles 58 entweichenden Flamme wird in der zweiten Vorrichtung 32 zur Wärmeabfuhr zum Teil an die Siederohre 32a und zum Teil an die keramische Wandung 42 abgestrahlt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, bestrahlen die glühenden Wände der zweiten Vorrichtung zur Wärmeabfuhr auch die der Gasströmung 58 abgekehrte Seite der Siederohre 32a. Wie bereits angedeutet, wird dadurch einerseits das Leistungsvermögen der Siederohre 32a und andererseits auch ihre Lebensdauer vergrößert, indem sie gleichmäßig erwärmt werden.

Der Verbrennungsvorgang wird an der Verbrennungsstufe 30 fortgesetzt, indem die in Richtung des Pfeiles 62 zuströmenden glühenden Gase sich mit über die Kanäle 64a und Ausmündungen 64/4 und 645 zugeführten Tertiärluft vermischen. Die Menge 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 Verbrennungsgase durch Abstrahlung ihrer Wärme an die Rohre 34a der dritten Vorrichtung 34 zur Wärmeabfuhr gekühlt Auf diese Weise wird eine langgestreckte leuchtende Flamme mäßiger Temperatur von höchstens etwa 1400°C erzielt, so daß praktisch weder NO_x, noch SO3 gebildet werden. Die Flamme brennt allmählich aus, wobei ihre Temperatur auf etwa 700 bis 900° C herabsinkt.

Die in Richtung des Pfeiles 70 aus der dritten Vorrichtung 34 zur Wärmeabfuhr entweichenden Gase gelangen in den 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 Gasbestandteile, welche in der hier erlöschenden Flamme eventuell noch zugegen sind, mit unverbrauchter Verbrennungsluft in Berührung gelangen und bei der hier herrschenden Temperatur von etwa 700 bis 900° C vollständig verbrennen. Auf diese Weise wird ermöglicht einen geringen Luftüberschuß zu gestatten, ohne daß dabei die bei herkömmlichen Kesselfeuerungen üblichen zu hohen örtlichen Temperaturen von 1600 bis 1800° C entstehen würden, und hohe Ventilatorleistungen zum Vermischen von Verbrennungsgasen und Luft erforderlich wären.

Die den Mischraum 46 verlassenden luftreinen

Rauchgase, die bereits weder Ruß noch Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffe und nur sehr wenig NO* und SO3 enthalten, strömen der vierten Vorrichtung 38 zur Wärmeabfuhr zu, wo ihre Temperatur von oberhalb von 65O⁰C auf die üblichen Werte von etwa 15O⁰C abnimmt, wobei abgekühlte reine Rauchgase aus der Feuerungsanlage in Richtung des Pfeiles 40 in die Umgebung entweichen.

Die durchschnittliche spezifische Wärmeleistung kW/m² der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage ist im Verhältnis zu herkömmlichen Kesselfeuerungen beträchtlich größer, da gemäß Berechnungen anstatt 38 bis 40% der nützlichen Wärmeleistung kW deren 68 bis 73% in Form von Strahlungsenergie an Heizflächen übertragen werden, so daß die wesentlich geringere spezifische Wärmeleistung von konvektiven Heizflächen viel weniger bestimmend ist als bei Heizflächen z. B. in Form von Rohrbündeln. Auch der rauchgasseitige Widerstand im Flammenkanal 36 ist viel geringer als bei herkömmlichen Feuerungsanlagen, weil die Anzahl der Rohrreihen in Richtung der Rauchgasströmung 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. Andererseits 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 ausgeführt is*. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorherigen insbesondere dadurch, daß mehrere Flammenkanäle in einen gemeinsamen Mischraum ausmünden. Im gezeichneten Fall sind sechs Flammenkanäle vorgesehen, von denen drei Flammenkanäle in Fig.5 und zwei weitere Flammenkanäle in F i g. 6 dargestellt und durch ihre Mittellinien 36Λ, 365 und 36C bzw. 36D und 36F angedeutet sind. Bereits erläuterte Einzelheiten sind beim Flammenkanal 36/4 mit den Bezugszeichen des senkrechten Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 2 bezeichnet, wo ein einziger Flammenkanal 36 vorgesehen war. Wie ersichtlich, bildet der Mischraum 46 einen Abschnitt sämtlicher Flammenkanäle 36/4 usw, wodurch wiederum Raum und Gestehungskosten erspart werden können.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß der Unterschied im Verhältnis zwischen keramischer Wandfläche und bestrahlter Rohroberfläche stromabwärts bzw. stromaufwärts von der Verbrennungsstufe 30 nicht durch verschiedene Abstände zwischen den Rohren 32a bzw. 34a, sondern durch riächenvergrößernde Ansätze 42a der keramischen Wandung 42 erreicht wird. Auf diese Weise können Rohrsätze im Wesen gleicher Ausführung zur Anwendung gelangen.

Die dem Mischraum 46 nachgeschaltete Vorrichtung 38 zur Wärmeabfuhr ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel aus Rohren 38a bzw. 3Sb aufgebaut Bei beiden Gruppen ist die Abmessung a der konvektiven Wärmeentnahmestelle in Richtung der Rohre 38a bzw. 38c/ größer als senkrecht dazu, wobei die senkrechten Abmessungen mit b bzw. c bezeichnet sind. Dies bedeutet, daß a jeweils größer ist als b bzw. α Durch derartige Maßverhältnisse wird die Anzahl der in der Strömungsrichtung 44 liegenden Rohrreihen gering ausfallen, wodurch auch der rauchgasseitige Strömungswiderstand entsprechend geringer wird

F i g. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Feuerungsanlage als eine Rostfeuerung ausgebildet ist. Im gezeichneten Fall weist die Rostfeuerung zwei Flammenkanäle 36/4 und 365 mit gemeinsamer Verbrennungsstufe 20, erster Vorrichtung 48 zur Wärmeabfuhr und Sekundärluftzuführung 566 auf. Unterhalb von der zweiten Vorrichtung 32/4 bzw. 325 zur Wärmeabfuhr der Flammenkanäle 36Λ bzw. 365 ist ein an sich bekannter Kettenrost 80 vorgesehen, der sich nach vorne unter ein Zündungs- und Vergasungsgewölbe 82 und hinten erfindungsgemäß in einen Kanal 64Λ für die Zuführung von Tertiärluft erstreckt. Die Primärluft strömt zwischen den Trumen des Kettenrostes 80 über die Primärluftzuführung 24 zu, die von der Verbrennungsstufe 28 durch eine Wand 84 getrennt ist. Die Verbrennungsstufe 28 ist ihrerseits durch eine Wand 86 von der ebenfalls zwischen den Trumen des Kettenrostes liegenden Verbrennungsstufe 30 getrennt. Kohle wird in an sich bekannter Weise durch einen Bunker 88 hindurch dem Kettenrost 80 zugeführt.

Die dargestellte Ausführungsform der Rostfeuerung gemäß F i g. 8 arbeitet wie folgt.

Aus dem Bunker 88 gelangt stückige Kohle auf den Kettenrost 80 und wird durch das Zündungs und Vergasungsgewölbe 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 F i g. 2 bis 4, allerdings mit dem Unterschied, daß jetzt stückige Kohle als Brennstoff mit zuströmender Primärluft versetzt wird. Die Verbrennungsstufe 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 Vorrichtung 48 zur Wärmeabfuhr besteht aus einer am Austrittsende des Zündungs- und Vergasungsgewölbes 82 eingebauten Rohrwand.

Die die erste Vorrichtung 48 zur Wärmeabfuhr 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 58/4 und 585 in die zweiten Vorrichtungen 32.4 bzw. 325 zur Wärmeabfuhr.

Den nächsten Abschnitt des Strömungsweges der Gase bilden die Verbrennungsstufen 3OA bzw. 30Ä Hier gelangt aus dem Kanal 64a Tertiärluft in die Gasströme, wobei die aus dem dritten Abschnitt des Kettenrostes 80 hinter der Wand 86 mitgerissenen Kohlenteilchen ebenfalls zum Glühen bzw. Verbrennen gebracht werden.

Bezüglich des weiteren Verlaufes des Verbrennungsvorganges kann z.B. auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig.2 bis 4 hingewiesen werden.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.8 und 9 handelt es sich um eine Kohlestaubfeuerung, indem die Brennstoffzuführungen von vier Verbrennungsstufen (von denen drei in der Zeichnung mit 2OA 205 und 2OC bezeichnet sind) mit Kohlenstaub gespeist werden. Die entsprechenden vier Flammenkanäle 36Λ, usf. laufen jeweils in einem Multizyklon aus, welche hier die Aufgabe des Mischraums 46 verrichten und jeweils mit 46A, 465, 46C bzw. 46D bezeichnet sind. Durch die Ausbildung des Mischraums als eine Gruppe von Multizyklonen 46Λ, 465,46C, 46D 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 Elektrofilters stromabwärts erforderliche Reinheit der entweichenden Rauchgase

von einer ebenfalls nicht dargestellten konvektiven auch bei Kohlenstaubfeuerung gesichert werden kann, vierten Vorrichtung zur Wärmeabfuhr, wodurch die

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Feuerungsanlage zur Wärmeerzeugung durch Verbrennen eines Brennstoffes in drei hintereinander angeordneten Verbrennungsstufen, deren erster Brennstoff und Primärluft, deren zweiter Sekundärluft und deren dritter Tertiärluft zuführbar ist, von denen bei steuerbarer Luftzufuhr die ersten beiden mit Luftmangel und die letzte mit mindestens stöchiometrischer Luftmenge betreibbar sind, zwisehen denen Vorrichtungen zur steuerbaren Wärmeabfuhr angeordnet sind und deren letzter eine weitere Vorrichtung zur Wärmeabfuhr nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsstufen (20,28,30) in einem Flammenkanal (36) angeordnet sind, der zumindest teilweise durch feuerfeste keramische Wände begrenzt ist, daS in der ersten Verbrennungsstufe (20) das Verbrennungsprodukt eine Temperatur von höchstens 1300⁰C aufweist, daß nach der dieser Verbrennungsstufe (20) nachgeschalteten Vorrichtung (48) zur Wärmeabfuhr die Temperatur des Verbrennungsproduktes mindestens 650⁰C beträgt und danach nicht über 1400°C ansteigt und daß nach der dritten Verbrennungsstufe (30) innerhalb des Flammenkanals (36) ein ungekühlter Mischraum (46) zum vollständigen Ausbrand unverbrannter Bestandteile des Verbrennungsproduktes angeordnet ist, aus dem das Verbrennungsprodukt mit einer Temperatur von mindestens 650⁰C in die nachgeschaltete Vorrichtung (38) zur Wärmeabfuhr eintritt.

2. Feuerungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritten Verbrennungsstufe (30) eine Vorrichtung (34) zur Wärmeabfuhr zugeordnet ist

3. Feuerungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritten Verbrennungsstufe (30) Tertiärluft durch zwei Zuführungen (64A 64ß; zuströmt.

4. Feuerungsanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Flammenkanäle (40A, 405, 4OC 40D; in einen gemeinsamen Mischraum (46) auslaufen (F i g. 5 und 6).

5. Feuerungsanlage nach Anspruch 4, zum Verbrennen von Kohlenstaub, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischraum (46) als ein Mehrfachzyklon (46A 46ß, 46C, 46D; ausgebildet ist (F i g. 8 und 9).