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Kesselanlage zur Verfeuerung von Brennstoff in fein verteiltem Zustand.
Die Erfindung betrifft eine Kesselanlage zur Erzeugung von Dampf und ist besonders
geeignet für die Verfeuerung von Kohlenstaub, Öl oder Gas, mit anderen Worten für
die Verfeuerung von Brennstoff in fein verteiltem Zustande.
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Man hat bereits bei Kesselanlagen vorgeschlagen, die Verbrennungskammer
im Innern der Kesselheizfläche anzuordnen. Bei diesen bekannten Anlagen war man
aber in der Anordnung von größeren Heizflächen stark beschränkt.
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Die Erfindung besteht in der Ausbildung einer neuen Kesselform für
die Verfeuerung von Brennstoff in fein verteiltem Zustand, durch die die Anordnung
großer Heizflächen bei starker Verdampfung ermöglicht wird und durch die sich hohe
Drücke, beispielsweise von ioo bis iao Atm., erzielen lassen. Den Bedingungen für
die Dampferzeugung und für die Verbrennung des Kohlenstaubes wird durch diese Ausbildung
weitgehend Rechnung getragen.
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Erfindungsgemäß wird eine Mehrzahl von oberen und unteren Trommeln
durch senkrechte Röhrenreihen miteinander verbunden, die in ihrer Anordnung wechselweise
Luft-und Verbrennungskammern bilden. Sämtliche Kesselteile sind in einer einheitlichen
Kammer angeordnet, wobei diese Kesselteile die Kammer ganz oder größtenteils auskleiden,
so daß anstatt des feuerfesten Mauerwerkes eine einfache Isolierschicht verwendet
werden kann.
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Die Erfindung gibt weiterhin die Möglichkeit, die Verteilung des Kohlenstaubes
in der von dem Kessel umgebenen Feuerkammer sicherzustellen.
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Bei der neuen Kesselform ist es ohne weiteres möglich, den Brennstoff
unter Druck einzuführen. In weiterer Ausbildung des Erfindungsgegenstandes wird
die Verbrennungsluft allmählich der Flamme zugeführt, um eine vollständige Ausbrennung
der Flamme zu ermöglichen.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
dargestellt und an Hand dieser Zeichnung im folgenden näher beschrieben. In der
Zeichnung zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt durch einen Kessel nach der Erfindung,
Abb. z einen Schnitt durch Linie 2-z nach Abb. i in vergrößertem Maßstabe.
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Abb.3 und ¢ zeigen Einzelheiten der Kesselkonstruktion, Abb. 5 einen
Teilschnitt einer abgeänderten Ausführungsform.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, besteht der Kessel aus drei
Obertrommeln i, 2,3
und drei Untertrommeln. 4, 5, 6 und einem
Dampfsammler 7 über den Obertrommeln. Die Trommel i ist mit der Trommel 4 durch
zwei in Abstand voneinander verlegte Rohrreihen 8 und 9 miteinander verbunden. In.
gleicher Weise sind die Trommeln 2 und 5 durch Rohrreihen i o und i i miteinander
verbunden. Die Trommeln 3 und 6. stehen über der Rohrreihe 12 miteinander in Verbindung.
Die Rohre 8, 9, 1o, i i und 12 sind nach Durchbildung und Abmessung gleich. Ein
Bündel engerer Rohre 13 ist von der Trommel 3 zu der Trommel 6 geführt, wobei die
Rohre in genügend weitem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Obertrommeln stehen
über Rohre 1 ¢ und die Untertrommeln über Rohre 15 miteinander in Verbindung. Zwischen
den oberen und unteren Kesseltrommeln sind außerdem Rohre 16 angeordnet, die ähnlich
wie die Rohre 8, 9, 1o und i i angeordnet sind.
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Wie die Zeichnung zeigt, ist die Kesselkammer 17 durch die Rohreg,
10, 11, 12 und 16 in zwei senkrechte Brennkammern A und B unterteilt. Die Rohre
bilden Wände, welche die Verbrennungsräume begrenzen und deshalb mit seitlichen
Flügeln 18 (s. Abb. 1 und 3) versehen sind. Die Rohre 9 tragen die Flügel auf ihrer
ganzen Länge, während die Rohre i o, i i und 12 nur auf bestimmter Länge
mit Flügeln versehen sind. Die Rohre 8 sind ebenso wie die Rohre 9 auf ihrer ganzen
Länge zeit Flügeln 18 versehen. Die Flügel der Rohre i o und i i endigen etwas oberhalb
der Trommel 5, so daß die beiden Verbrennungsräume A und B miteinander
in Verbindung stehen. Die Rohre 14 bzw. 15 schließen, oder besser gesagt begrenzen
die Verbrennungskammer nach oben und unten. Unterhalb der Trommeln 4, 5 und 6 und
der Rohre 15 ist ein Aschentrichter C vorgesehen.
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Die Flügel der Rohre 8 und 16 sind so. ausgebildet, daß sie sich zwischen
benachbarten Rohren überlappen, wie in Abb. 4 gezeigt, so daß eine dichte Wand gebildet
wird: Die Rohre 9, I o und i i indessen. sind- in. Abstand voneinander verlegt,
so daß zwischen den Flügeln benachbarter Rohre ein Spalt entsteht, wie in Abb.3
dargestellt ist.
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Der Brennstaub wird mit einem Teil der Verbrennungsluft als Förderluft
in den oberen Teil der ersten Brennkammer A eingeführt mit Hilfe einer Reihe von
Brennern D, und zwar in senkrechter Abwärtsrichtung. Vorgewärmte Druckluft wird
durch Düsen eingeführt, welche um die Brennstaubdüse angeordnet sind, so daß der
Luftstrom den eintretenden Brennstoffstaub umschließt. Die Durchführung der Luft
erfolgt mit Hilfe von Ventilatoren J.
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Der obere Teil der Brennkammer A ist mit feuerfestem Mauerwerk i9
umgeben, so daß der eintretende Brennstoffstrahl der strahlenden Wärme dieses Mauerwerks
ausgesetzt ist und demzufolge rasch zündet. Infolge der Einführung des Brennstoffs
aus der Luft ist die Durchmischung von Luft und Brennstoff sehr kräftig, so daß
die Zündung sehr rasch erfolgt.
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Es ist indessen zu beachten, daß nur ein Teil der erforderlichen Verbrennungsluft
mit bzw. um den Brennstaubstrahl eingeführt wird; die restliche Luft wird in folgender
Weise in die Brennkammer aufgegeben.
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Es wurde darauf hingewiesen, daß die Rohrreihen 8 und 9 und i o und
i i im Abstand voneinander liegen und demzufolge die Kammern Fund 0 zwischen
sich einschließen. In diese Kammern F und Cr wird unter Vermittlung der Kammern
2o Luft eingeführt, welche in dem von Rauchgasen umspülten Vorwärmer H vorgewärmt
ist; die zugeführte Luftmenge läßt sich mit Hilfe der Klappen 21 und 22 regeln.
Die Luft in den Kammern F und G steht unter Druck und wird mit Hilfe des Ventilators
.I eingeführt. Aus den Kammern F und Cr tritt die Luft durch Schlitze zwischen den
Rohrflügeln (Abb. 3) in Form senkrechter Schleier ein.
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Bei dieser Art der Luftzuführung erfolgt die Durchmischung der Luft
mit dem Brennstaub plötzlich, und alle Brennstoffteilchen werden mit der erforderlichen
Sauerstoffmenge in Verbindung gebracht, so daß eine vollständige Verbrennung eintritt.
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Durch die Anordnung von Klappen 93 in den Luftkammern F und
Cr läßt sich der Zutritt der Luft für die verschiedenen Tiefen der Brennkammer regeln.
Eine solche Regulierbarkeit ermöglicht es, die Verbrennung den verschiedensten Kesselbelastungen,
anzupassen.
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Da der Kessel praktisch vollständig der strahlenden Flammenwärme ausgesetzt
ist, nimmt er eine außerordentlich große Wärmemenge auf und hat im Verhältnis zu
seiner Größe eine außerordentlich große Leistungs-. fähigkeit. Durch die starke
Wärmeaufnahme der Kesselrohre ist es nicht zu vermeiden, daß die Brennkammertemperatur
rasch sinkt. Aus dem Grunde ist das Verhältnis der verdampfenden Oberiläche zu der
Brennstaubzufuhr und der Geschwindigkeit der Flamme in der Feuerkammer so abgestimmt,
daß bei normalen Betriebsbedingungen die Abgase genügende Wärme mit sich führen,
welche ihnen mit Vorwärmern entzogen und mit der Verbrennungsluft in die Feuerkammern
zurückgeführt werden,, so daß die Verbrennung sichergestellt ist. Auf diese Weise
ist die, starke Kühlwirkung des Kessels und die Ge-. fährdung der Verbrennung vermieden.
Wiebereits. ausgeführt, herrscht in der Brengkammer
Überdruck,
und der Brennstaubstrom bzw. die Flamme tritt unter der Wirkung dieses Drucks aus
der ersten Brennkammer A in die zweite Brennkammer B. In dieser wird die Verbrennung
vervollständigt, und die Feuergase gelangen alsdann in den Speisewasservorwärmer
13, in welchem sie durch Zugscheidewände erst nach unten und dann nach oben in den
Gasabzug geleitet werden. Da die Verbrennung in der ersten Kammer A sehr weit fortschreitet,
ist in der zweiten KammerB der Luftbedarf nicht groß; es wird daher bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel in die Kammer B weniger Luft eingeführt. In dem oberen Teil
der Brennkammer B sind die -Überhitzerelemente 24 angeordnet, in welchen der Dampf
hoch überhitzt wird.
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Das Speisewasser wird durch Rohre 25 und 26 zugeführt.
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Die Rohre 15, welche die Untertrommeln miteinander verbinden, sind
genügend weit voneinander verlegt, so daß die ausfallenden Teilchen ohne weiteres
und ungehindert durch sie in den Aschensack C durchfallen können, aus welchem die
Asche abgezogen wird.
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Es ist zu beachten, daß die Anlage so ausgebildet ist, daß bei beliebigem
überdruck in der Feuerkammer die den Kessel umgebende Wand vollständig geschützt
ist.
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Bei überdruckbetrieb entstehen höhere Temperaturen, welche von sich
aus die Kühlwirkung der Kesselrohre so weit aufgeben, daß die Verbrennung sichergestellt
ist.
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Infolge der höheren Temperaturen und infolge der höheren Wärmeaufnahme
durch die Rohre kann die Anlage bei geringer Größe für große Leistungen gebaut werden.
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Bei der Anlage nach Abb. 5 ist der Aschensack anders ausgeführt und
mit luftgekühlten Wänden ausgestattet.
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Der Speisewasservorwärmer 13 ist so angeordnet, daß die Gase unten
austreten, so daß der Luftvorwärmer tiefer gelegt und der Luftventilator auf der
Kesselhaussohle aufgestellt werden kann. 4