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Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von staubförmigen Brennstoffen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Verfeuern von staubförmigem Brennstoff
und eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens. Einer der Hauptzwecke der Erfindung
ist darin zu sehen, daß eine raschere und vollständigere Verbrennung des Brennstoffs
erzielt wird, und daß der Wirkungsgrad der Anlage dadurch beträchtlich erhöht wird.
Dies trifft namentlich auf Dampfkesselanlagen zu. Auch verfolgt die Erfindung den
Zweck, in geringeren Zeiträumen innerhalb einer bestimmten Verbrennungskammer mehr
Brennstoff zu verzehren, als dies bisher möglich war, und dadurch die Leistungsfähigkeit
einer Anlage bestimmter Größe über die bisherige Leistungsfähigkeit hinaus zu erhöhen.
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Die Zeichnungen stellen eine Vorrichtung dar, an Hand welcher das
Verfahren in Verbindung mit einer Kesselanlage ausgeübt wird Abb. r ist ein senkrechter
Längsschnitt durch eine solche Anlage; Abb. 2 ist ein wagerechter Schnitt nach 2-2
der Abb. i ; Abb. 3 und .4 sind Schnittansichten durch den Brenner; Abb. 5 zeigt
in einem wagerechten Schnitt eine abgeänderte Ausführungsform, und Abb. 6 zeigt
in einem ähnlichen wagerechten Schnitt eine weitere Ansicht einer Ausführungsform.
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Nach Abb. i und 2 ist der Verbrennungsraum A der Feuerungsanlage im
Querschnitt im wesentlichen rechtwinklig. Dieser Verbrennungsraum ist verhältnismäßig
hoch und auch verhältnismäßig breit. Die Tiefe, in einer wagerechten Ebene gemessen,
ist kürzer als die Breite des Raumes in derselben Ebene und ist auch kürzer als
die Höhe des Raumes. An ihrem oberen Ende besitzt diese Kammer eine Auslaßöffnung
7. über der die Verdampfungsflächen des Kessels angeordnet sind, wie dies in Abb.
i durch die Röhrenbündel $ gezeigt ist. Die Ausdehnung der Verbrennungsl:
arniner
ist derartig gewählt, daß die Verbrennung in der im nachstehenden beschriebenen
Weise vor sich geht, worauf die Verbrennungsgase bei ihrem Abzug nach dem Schornstein
hin, dessen Eintrittsende bei 9 angedeutet ist, wiederholt durch das Röhrenbündel
8 hindurchtreten.
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In der oberen --#,bschlußwand io der Kaminer ist eine Reihe B von
Brennern angeordnet, ,deren Einzelheiten unten beschrieben sind. Diese Brenner führen
den Brennstoff in der Richtung von oben nach unten zu, und zwar befinden sie sich
in der Nähe der Vorderwand i i, durch welche ein großer Teil der zur Verbrennung
notwendigen Luft in bekannter Weise dadurch eintritt, daß Löcher 12 in Reihenanordnung
vorhanden sind. In jeder Reihe befinden sich mehrere solcher Löcher, und die Löcher
der einen Reihe sind mit Bezug auf die der anderen versetzt. Der durch den Schornstein
oder auf sonstige Weise erzeugte Zug saugt die Luft in die Verbrennungskammer durch
diesen Gesamtsatz von Löchern ein. Die unterste Reihe befindet sich ziemlich nahe
dem Boden der Verbrennungskammer. Der zugeführte Brennstoff ist zweckmäßig schon
irit Luft gemischt, wobei diese Luft zur Förderung des Brennstoffes dient. Die Eintrittsgeschwindigkeit
der Mischung von Brennstoff und Luft aus den Brennern ist derartig, daß die aus
Flamme und Brennstoff bestehende Strömung bis nahe zum Boden der Verbrennungskammer
hingeht und von dort aus wieder nach oben gerichtet wird.
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Nach Abb. 1, 3 und .E wird die Mischung von Luft und Brennstoff durch
eine Röhre i-. jeder der Brennerdüsen 15 übermittelt. Diese Düsen sind verhältnismäßig
schmal, aber lang und haben ungefähr die Gestalt eines Fischschwanzes. Dadurch tritt
der Brennstoff oder die Mischung von Luft und Brennstoff in die Verbrennungskammer
in Gestalt einer dünnen Schicht 16 über. Diese Schicht wird von Luft umgeben, welche
durch das Brennergehäuse 17 ebenfalls in den Verbrennungsraum hineinges s augt wird.
Die Menge der unmittelbar in das Gehäuse 17 eintretenden Luft, welche die Lage i
6 von Brennstoff umschließt, kann durch Klappen 18 geregelt «-erden, die verstellbar
angeordnet sind. Auch ist das Innere des Gehäuses 17 durch eine Zwischenwand iq
unterteilt, so daß ein verhältnismäßig enger Kanal 2o nahe der einen Endwand des
Gehäuses entsteht, und zwar an jener Seite, welche nach der Auslaßöffnung 7 der
Verbrennungskammer hin- gerichtet ist. Luft wird also auch durch diesen Kanal 2o
eintreten, und der Betrag dieser Luft bzw. ihre Energie kann durch Verstellung der
Klappen 18 und der Hauptklappe 21 geregelt werden. Die Strönittngsenergie dieser
eintretenden Luft ist von beträchtlichem Einfluß auf jene Weglänge, welche die Mischung
von Brennstoff und Flamme zurücklegt, ehe sie ihren Wendepunkt erreicht. Je größer
die Strömungsenergie dieser eintretenden Luft ist, um so tiefer wird derWendepunkt
:der Mischung von Brennstoff und Flamme liegen. Die durch den Kanal 2o durchtretende
Luft geht auch in jenen Raum, der zwischen den entgegengesetzt gerichteten Strömen
der Mischung von Brennstoff und Flamme verbleibt, und versorgt also auch diesen
Zwischenraum in wirkungsvoller Weise mit dem notwendigen Sauerstoff. Es ist dies
von Wichtigkeit, da die einzelnen aus den Diisen 15 eintretenden Ströme sich in
einem Abstand von dem Austrittsende aus der Düse vereinigen und einen einzigen Strom
bilden, was namentlich der Vergasung des Brennstoffs und der Expansion der Gase
zuzuschreiben ist. Der nach oben gerichtete Teil des Stromes aus Brennstoff und
Flamme mag als Einheitsstrom von verhältnismäßig großem ()uerschnitt betrachtet
werden, während die verschiedenen aus den Düsen ausströmenden Mischungen dünne Einzelschichten
sind.
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Ein Teil der Luft, der durch den Satz von Löchern 12 in der Vorderwand
i i der Anlage eintritt, strömt natürlich in jene Räume, welche zwischen den Einzelschichten
16 verbleiben, die aus den Düsen 15 ausströmen. Von diesen Zwischenräumen zwischen
den Einzelschichten gehen die Luftströme in den Raum, der zwischen dem abwärts gerichteten
Teil der Ströme und dem aufwärts gerichteten Strome verbleibt. Ein Teil der Luft
mischt sich dabei mit dem Brennstoff und der Flamme, nachdem einmal die Vergasung
und die darauf folgende Expansion eingesetzt hat. Dadurch entstehen Wirbelbewegungen
im Innern der Verbrennungskaminer. Ein anderer Teil der eintretenden Luft wird den
Stromlinien der Schichten aus Brennstoff und Flamme folgen. Da sich diese Luftschicht
am Rande der Flammenströmungen befindet, so wird dadurch eine Zone geschaffen, in
der Luft vorhanden ist und durch welche die schwereren, nicht oder nur teilweise
verzehrten Brennstoffteilchen durch ihr Eigengewicht hindurchtreten, um in dieser
Zone den notwendigen Sauerstoff zur Vervollständigung der Verbrennung zu finden.
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Es geht daraus hervor, daß dieseAnordnung lamellenartiger Brenner
Breitseite an Breitseite die Aneinanderreihung einer größeren Anzahl von Brennern
gestattet, und daß jeder Einzelbrenner nur zur Zufuhr einer verhältnismäßig kleinen
Brennstoffmenge dient. Der zugeführte Brennstoff wird also in eine größere Anzahl
von dünnen Schichten unterteilt, mit dem Erfolge, daß dadurch die größtmögliche
Fläche des Brennstoffes Gier Einwirkung
der Luft ausgesetzt wird.
Es kann auch infolge dieser Anordnung die größtmögliche Anzahl von Einzelteilchen
des Brennstoffes vollständig von Luft umhüllt «-erden, selbst wenn der Gesamtbetrag
des Brennstoffes, der zugeleitet wird, beträchtlich größer ist,als dies bei bisher
bekannten Anlagen möglich war. nie zusätzliche Luft wird schrittweise durch die
Löcher 12 eingeleitet in Übereinstimmung mit dein Fortschritt der ',#'erl>rennung,
und diese zutretende Luft bewegt sich mit einer geringeren Geschwindigkeit als die
zugeführte Brennstoffmasse, um infolge dieses Geschwindigkeitsunterschiedes wiederum
Wirbelströme zu erzeugen. Das Gesamtergebnis der Anordnung ist, daß dieEntzündung
rascher stattfindet und daß auch die Verbrennung eine raschere ist und eine vollständigere
als in den bekannten Anlagen.
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Die Luftlöcher 12 in der Vorderwand der Kammer sind ebenfalls mit
Klappen versehen, um auch eine Regelung der Zusatzluft zuzulassen.
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Bei der in Abb. 5 gezeigten Ausführungsform hat die Kammer im wesentlichen
quadratischen Querschnitt, und die Brenner B sind auf entgegengesetzten Seiten der
Auslaßöffnung 7' für die Kammer angeordnet. Die Brenner auf der einen Seite sind
mit Bezug auf die Brenner der anderen Seite versetzt, und es befinden sich also
in jeder Reihe weniger Brenner, als notwendig «-ären, wenn die Brennstoffzufuhr
nur von der einen Seite der Auslaßöffnung stattfinden würde, wie dies in Abb. i
und 2 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform treten also gewissermaßen die aus
den Düsen ausgestoßenen Schichten von Brennstoff oder Brennstoff und Luft und die
daraus gebildeten Flammen in gegenseitige Verschränkung, wenn sie sich ausdehnen
und gegeneinander hin umbiegen. Bei einer solchen Anordnung mit zwei Brennerreihen
kann demnach die eine Ausdehnung in der wagerechten Ebene auf ein 'Mindestmaß leerabgesetzt
werden.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 6 ist ebenfalls ein Doppelsatz von
Brennern angeordnet. Hier befinden sich jedoch die Brenner der beiden Sätze in Gegenüberstellung.
Bei dieser Anordnung muß die Ausdehnung der Anlage in der Wagerechten in jener Richtung
vergrößert «erden, die vorher leerabgesetzt wurde.
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In jeder Ausführungsform wird der Vorteil erzielt, daß die größtmögliche
'Menge von Brennstoff derartig zugeführt wird, daß der Brennstoff eine möglichst
große Fläche zur Umhüllung mit Luft darbietet, so daß dieEntzündung innerhalb kürzerer
Zeit nach dem Ausstoß aus der Düse und die Verbrennung rascher vor sich geht, wobei
die ''erbrennungskammer selbst wieder auf eine-Mindestausdehnung verkleinert ist.