DE2946255A1

DE2946255A1 - Vorrichtung zum verbrennen von kohlestaub

Info

Publication number: DE2946255A1
Application number: DE19792946255
Authority: DE
Inventors: Paul 7107 Bad Friedrichshall Christian
Original assignee: Buderus AG
Current assignee: Buderus AG
Priority date: 1979-11-16
Filing date: 1979-11-16
Publication date: 1981-05-27
Also published as: EP0029150A3; EP0029150A2

Description

Anmelder:

Amtliches Aktenzeichen:

Paul Christian Zimmermann Akazienstraße

7107 Bad Friedrichshall-Untergriesheim

Neuanmeldung

Aktenzeichen des Anmelders: P 47 301

Vertreter:

Patentanwalt Dr. Hans Karl Hach Tarunstraße D-6950 Mosbach-Waldstadt

Bezeichnung:

Vorrichtung zum Verbrennen von Kohlestaub

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V.

VORRICHTUNG ZUM VERBRENNEN VON KOHLESTAUB

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbrennen von Kohlestaub mit einem Brenner zur Erzeugung einer Primärflamme, die in eine Nachverbrennungskammer reicht, in der Kohlestaub den Flammgasen durch Verwirbelung untermischt wird.

Bei einer aus der DE-OS 27 29 476 vorbekannten Vorrichtung dieser Art ist die mit Leichtöl betriebene Primärflamme vertikal abwärts gerichtet in ein zur Flammrichtung koaxiales Flammrohr, das sich nach unten zunehmend auf eine Nachverbrennungskammer erweitert, in der die Flammgase unter anderem angetrieben durch eingeblasene Verbrennungsluft eine Wirbelströmung um'die Flammachse ausführen sollen. In das Zentrum dieser Wirbelströmung wird Kohlestaub eingeblasen.

Aufgabe der Erfindung ist es, Kohlestaub möglichst weitgehend zu verbrennen und sicherzustellen, daß die dabei anfallenden Rückstände an Kohlestaub und Asche möglichst weitgehend aus den abziehenden Rauchgasen entfernt werden.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Leitflächen und/oder Begrenzungswände der Nachverbrennungskammer für eine Zvangsführung der Flammgase in einem Ringkanal mit Ringachse vertikal und quer zur Achse der Primärflamme vorgesehen sind und daß die Nachverbrennungskammer je eine Austrittsöffnung an beiden Stirnseiten des Ringkanals dem Innern des Ringkanals gegenüber aufweist.

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Der Ringkanal bietet den Flammgasen die nötige Zeit, den Kohlestaub zu verbrennen, und die beiden Austrittsöffnungen gestatten den separaten Abzug der Rauchgase nach oben und der schwereren Rückstände nach unten, jeweils aus dem Zentrum, also der ruhigen Zone der Wirbelströmung.

Es ist wünschenswert, vorhandene Öl- oder gasbrennerbetriebene Kessel auf Kohlestaubverbrennung umzurüsten. Dazu ist es erforderlich, die nach der Erfindung vorgesehene Nachverbrennungskammer innerhalb des Feuerraums unterzubringen. Eine dafür und auch für andere Anwendungsfälle geeignete, gedrängt ausführbare Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung ist in Weiterbildung dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner mit etwa horizontal gerichteter Primärflamme angeordnet ist und daß die Primärflamme von einem etwa horizontal angeordneten Flammrohr eingefaßt ist, das in die Nachverbrennungskammer mündet, und daß die Nachverbrennungskammer ein beidseitig offenes, aber mit eingezogenen Rändern versehenes Außenrohrstück und ein in dieses eingesetztes Innenrohrstück aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Austrittsöffnung und in seinem Mantel Strömungsöffnungen aufweist.

Bei dieser Weiterbildung wird immer nur ein Teil der im Ringkanal kreisenden Strömung abgezweigt und gelangt dann in das Innere des Innenrohrs und von da an die Austrittsöffnungen. Durch Bemessung dieser Abzweigung hat man es in der Hand, die Verweildauer der Flammgase im Ringkanal und damit die Zeitspanne, die für die Verbrennung des Kohlestaubs zur Verfügung steht, zu beeinflussen. Auch im Ringkanal fallen feste Verbrennungsrückstände an und diese können durch Ringschlitze entweichen, die infolge des kleineren Durchmessers des Innenrohrstückes zwischen dem Innenrohrstück und den eingezogenen Rändern freibleiben.

In den Unteransprüchen sind weitere Merkmale der Erfindung angegeben.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. 130022/0217

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In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung im

Querschnitt von der Seite gesehen,

Figur 2 die Ansicht gemäß dem Pfeil II aus Figur 1, Figur 3 den Teilschnitt III aus Figur 1, Figur 4 den Schnitt IV aus Figur 1,

Figur 5 perspektivisch das Innenrohrstück aus Figur

1 und 2 gesondert herausgezeichnet,

Figur 6 eine Heißwasserbereitungsanlage mit einer

Vorrichtung nach der Erfindung skizziert im Querschnitt von der Seite gesehen, und

Figur 7 eine zweite Ausführungsform einer mit einer

Vorrichtung nach der Erfindung ausgestatteten Heißwasserbereitungsanlage.

Gemäß Figur 1 bis 5 ist mit 1 der Kopf eines Brenners bezeichnet, der mit öl und/oder Gas als Brennstoff betrieben wird und dazu dient, die Primärflamme 2 zu erzeugen. Dieser Brenner ist mit horizontaler Flammachse 3 angeordnet. Koaxial zur Achse 3 ist ein Flammrohr 4 vorgesehen, das die Primärflamme 2 einfaßt und tangential, wie aus Figur 2 ersichtlich, in einen Ringkanal 5 einer Nachverbrennungskammer 6 mündet. Die Nachverbrennung sk ammer 6 weist ein an beiden Seiten offenes Außenrohrstück 7 auf, dessen Ränder 8, 9 an beiden Seiten U-förmig umgebördelt beziehungsweise eingezogen sind, so daß zwei Austrittsöffnungen 10, 11 offen bleiben. Diese beiden Austrittsöffnungen

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sind koaxial und koaxial dazu ist durch beide Austrittsöffnungen ein Innenrohrstück 12 gesteckt, das etwas länger ist als das Außenrohrstück 7 und demzufolge beidseitig etwas übersteht. Der Außendurchmesser 13 des Innenrohrstückes ist etwas kleiner als der Innendurchmesser 14 der Austrittsöffnungen 10, 11, so daß beidseitig ein Ringkanal 16, 17 offen bleibt. Das Innenrohrstück 12 stützt sich mit drei auf den Umfang verteilt angeordneten Stützlaschen 20, 21, 22 auf dem gebördelten Rand 8 ab. In dem Mantel 23 des Innenrohrstückes 12 ist ein Durchbruch 24 vorgesehen, dessen Mantelstücke zu Leitflächen 25, 26, 27 aufgebogen sind, so daß sie spitzwinklig zur Mantelfläche 23 stehen. Die Leitfläche 26 ragt gegen die durch den Pfeil angedeutete Strömungsrichtung in den Ringkanal 5, die Leitfläche 27 ragt gegen die Strömungsrichtung in das Innere des Innenrohrstücks 12 und die Leitfläche 25 mit der Strömungsrichtung in das Innere des Innenrohrstücks und überdeckt dabei die Leitfläche 27.

Mit 30 und 31 sind zwei planparallel zueinander, senkrecht zur Achse 32 des Innenrohrstücks 12 stehende Leitflächen bezeichnet, die sich im Ubergangsbereich 34 vom Flammrohr 4 zur Nachverbrennungskammer 6 erstrecken und einen Umfangsbereich des Ringkanals 5 ausfüllen. Mit 35 ist eine über die Flammvurzel hinaus in das Flammrohr 4 hineinragende Luftlanze bezeichnet, durch die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung 36 in das Flammrohr 4 eingeblasen werden kann. Mit 37 ist eine Kohlestaublanze bezeichnet, die oben . im vorderen Teil des Übergangsbereichs 34 in das Flammrohr 4 mündet und durch die, gemäß Pfeilrichtung 38, Kohlenstaub in das Flammrohr dosiert rieseln kann. Mit 39 ist eine mit radialen Schlitzen 40 versehene, im Kopf des Brenners angeordnete Stauscheibe bezeichnet, die, wie aus Figur 4 ersichtlich, eine Aussparung 41 für die Luftlanze 35 aufweist. Bei Bedarf kann man auch mehrere Luftlanzen 35 zum Beispiel auf den Umfang verteilt vorsehen. Die Luftströmung bedingt durch die Luftlanze 35 beziehungsweise die vorgesehenen mehreren Luftlanzen trägt erheblich mit dazu bei, daß der einrieselnde Kohlenstaub in den Ringkanal 5 der Nachverbrennungskammer 6 getrieben wird.

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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende. Bei brennender Primärflamme 2 wird Kohlenstaub und Frischluft in das Flammrohr 4 eingeblas. Die Verbrennungsgase mit der Flamme treten in den Ringkanal 5 und werden dort zu einer kreisenden Strömung gezwungen, deren Verweilzeit so bemessen ist, daß der Kohlestaub optimal verbrannt wird. Von dieser kreisenden Strömung wird durch die Leitfläche 26 jeweils ein Teil abgezweigt, der in das Innere des Innenrohrstückes 12 gelangt und dann nach oben, zum Teil auch nach unten durch die Austrittsöffnungen 13 und 14 abströmt. Durch die Leitfläche 25 wird die im Innenrohrstück noch kreisende Strömung daran gehindert, wieder in den Ringkanal 5 zurückzuströmen. Die schwereren Asche- und Kohlestaubteilchen scheiden sich aus und treten infolge Schwerkraft- und Zentrifugalkraftwirkung aus den Austrittsöffnungen 10, 11 und auch aus den Ringicanälen 16, 17 aus und fallen nach unten, während die Rauchgase durch die Öffnungen 42, 43 abströmen.

Die Teile in den Figuren 1 bis 5 dargestellt, sind vorzugsweise aus Eisenblech ausgebildet; es können aber auch einige dieser Teile oder alle diese Teile aus Keramik oder aus mit Keramik beschichtetem Metall hergestellt sein. Das empfiehlt sich insbesondere dann, wenn hohe Hitzebelastungen zu erwarten sind*

Gemäß Figur 6 ist mit 101 ein Ölbrenner bezeichnet, dem eine Nachverbrennungskammer 102 nachgeordnet ist, die im Feuerraum 103 eines Heißwasserbereiters 104 untergebracht ist. Mit 105 ist ein Kohlestaubvorrat bezeichnet, von dem Kohlestaub dosiert über eine verstellbare Dosierschleuse 106 und die Leitung „ 113 zur Verbrennung in die Nachverbrennungskanuner 102 rieselt. Die festen Rückstände der Kohlestaubverbrennung fallen gemäß Pfeilrichtung 107, 108 nach unten und sammeln sich am Boden des Feuerraums 103, während die heißen Rauchgase gemäß Pfeilrichtung 109, 110 nach oben strömen, die Wärmetauscher 111 umströmen und dann über den Gaskanal 112 abströmen an den

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nachgeordneten Warmwasserbereiter 114. Mit 115 ist ein Heißwasserboiler bezeichnet, der, wie im einzelnen nicht dargestellt, über die Wärmetauscher 111 beheizt wird. Der Gaskanal 112 fährt zu einem Rauchgaskanalsystem 116, das einen Warmwasserbereiter 117 durchsetzt. Die heißen Rauchgase dienen hier dazu Gebrauchwasser zu erwärmen. Daran angeschlossen ist eine Rauchgasableitung 118, die an eine mit Waschwasserbad betriebene Rauchgasreinigungsvorrichtung 120 führt, von der die gereinigten Rauchgase über den Stutzen 121 ins Freie gelangen.

Das zweite, in Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 nur durch die nachfolgend erläuterten Details und ist im übrigen so ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach Figur 6. Einander entsprechende Teile sind in Figur 7 mit der gleichen Bezugsziffer wie in Figur 6_f jedoch vermehrt um 30 bezeichnet. Nachfolgend werden nur die Unterschiede erläutert. Ein dem Boiler 115 entsprechender Boiler ist nicht vorgesehen. Statt dessen füllen die Wärmetauscher 141 den gesamten Innenraum des Warmwasserbereiters 134 aus. An den Warmwasserboiler 146 ist das wärmeabgebende Heizschlangensystem 160 einer Solarenergiegewinnungsanlage 161 angeschlossen, deren Solarkonvektor mit 162 bezeichnet ist.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Figur 6 und 7 ist die Nachverbrennungskammer 102 beziehungsweise 132 ausgebildet wie im Text zu den vorausgehenden Figuren beschrieben.

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Claims

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23.10.1979.

Patentansprüche:

1 .)Vorrichtung zum Verbrennen von Kohlestaub mit einem Brenner zur Erzeugung einer Primärflamme, die in eine Nachverbrennungskammer reicht, in der Kohlestaub den Flammgasen durch Verwirbelung untermischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Leitflächen und/oder Begrenzungswände (7,12,8,9 ) der Nachverbrennung skammer ( 6 ) für eine Zwangsführung der Flammgase in einem Ringkanal (5 ) mit Ringachse (32 ) vertikal und quer zur Achse der Primärflamme vorgesehen sind und daß die Nachverbrennungskammer je eine Austrittsöffnung ( 10,11 ) an beiden Stirnseiten des Ringkanals dem Innern des Ringkanals gegenüber aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner ( 1 ) mit etwa horizontal gerichteter Primärflamme ( 2 ) angeordnet ist und daß die Primärflamme ( 2 ) von einem etwa horizontal angeordneten Flammrohr ( 4 ) eingefaßt ist, das in die Nachverbrennungskammer ( 6 ) mündet, und daß die Nachverbrennungskammer ( 6 ) ein beidseitig offenes, ab^r mit eingezogenen Rändern ( 8,9 ) versehenes Außenrohrstück ( 7 ) und ein in dieses eingesetztes Innenrohrstück ( 12 ) aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Austrittsöffnung und in seinem Mantel ( 23 ) Strömungsöffnungen ( 24 ). aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammrohr ( 4 ) mit etwa tangentialer Strömungsrichtung in den zwischen Außenrohrstück ( 7 ) und Innenrohrstück (12 ) ausgesparten Ringkanal ( 5 ) mündet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch vertikale, in Strömungsrichtung,planparallel im Ubergangsbereich zwischen Flammrohr ( 4 ) und Nachverbrennungskammer ( 6 ) angeordnete Leitwände ( 30,31 ).

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5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Strömungsöffnungen ( 24 ) des Mantels ( ²3 ), spitzwinklig zum Mantel geneigt angeordnete, die Strömung aus dem Ringkanal (5 ) durch die Strömungsöffnungen hindurch ablenkende Leitvände (25,26 ) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Innenrohrstutzens im Bereich der Strömungsöffnungen ( 24 ) des Mantels ( ²³ ) Leitvände (25 ) angeordnet sind, die die Strömung im Innern des Ringkanals ( 5 ) vom Wiederaustritt durch die Strömung söffnung ( 24 ) in den Ringkanal ablenken.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner ( ¹ ) zur Erzeugung der Primärflamme mit öl und/oder Gas als Brennstoff betreibbar ist.

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