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Einrichtung zur Verbrennung, Vergasung oder Entgasung von feinkörnigen,
festen oder zerstäubten flüssigen Brennstoffen. Es ist bereits vorgeschlagen worden,
ungleichmäßigen Kohlenstaub derart zu verfeuern, daß man denselben in einem Schacht
frei fallend in einem aufsteigenden Luftstrom verbrennen ließ, wobei man auch vorgeschlagen
hatte, zwecks Verringerung der bis zur vollkommenen Verbrennung erforderlichen Fallhöhe,
also der Höhe des Verbrennungsschachtes, diesen nach unten kegelig zu verjüngen,
damit die Geschwindigkeit des Luftstromes gegen das Ende der Fallstrecke der Kohlenteilchen
zunehme. Bei dieser Anordnung ergibt sich aber noch immer eine beträchtliche Bauhöhe
des Verbrennungsschachtes, weil die Kohlenteilchen durch ihr Niederfallen eine gewisse
Geschwindigkeit erreichen, die durch den aufsteigenden Luftstrom mehr oder weniger
gebremst wird. Außerdem läßt sich die gleichmäßige Verteilung des an-dein größten
Querschnitt des Verbrennungsschachtes eingeführten staubförmigen Brennstoffes im
ganzen Schachtquerschnitt praktisch nicht durchführen. Auch erfolgt die Entzündung
und die Verbrennung des Brennstoffes unzuverlässig und teilweise langsam.
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Andererseits ist es vorgeschlagen worden, den staubförmigen Brennstoff
mit dem Verbrennungsluftstrom am Boden des trichterförmigen Verbrennungschachtes
einzublasen, so daß der Brennstoff mit dem Luftstrom nach oben gerissen wird, bis
die Geschwindigkeit des Luftstromes in den oberen, weiteren Querschnitten des Verbrennungsschachtes
so weit abgenommen hat, daß die gröberen Brennstoffteilchen wieder zurückfallen.
Dadurch, daß der Kohlenstaub mit der Geschwindigkeit des eingeblasenen Luftstromes
in den Verbrennungsschacht eintritt, ergibt sich eine unverhältnismäßig große Schachthöhe
und außerdem der Nachteil, daß sich zufolge der gleichgerichteten und der großen
Eintrittsgeschwindigkeit der Luft und der Kohle die Entzündungs- und Verbrennungsverhältnisse
ähnlich wie bei den üblichen Kohlenstaubfeuerungen ungünstig gestalten.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch behoben, daß die
Zuführungskanäle des zerkleinerten Brennstoffes in der Nähe des engsten Querschnittes
des nach oben kegelig erweiterten, stehenden Verbrennungsschachtes oberhalb der
besonderen Einführungsstelle der das Schweben bewirkenden Gase (z. B. Verbrennungsluft)
in den aufsteigenden Gasstrom münden.
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Die Einführung des Brennstoffes in der Nähe des engsten Querschnittes
erleichtert die gleichmäßige Verteilung desselben im ganzen Querschnitt des Schachtes.
Der eingeführte Brennstoff trifft an derjenigen Stelle mit dem Luftstrom zusammen,
an welcher dieser seine größte oder annähernd größte Geschwindigkeit besitzt, während
der Brennstoff in der Strömungsrichtung der Luft
praktisch keine
Geschwindigkeit aufweist. Infolgedessen kann man selbst unter Verwendung eines diffusorförmig
ausgestalteten Verbrennungsschachtes, welcher eine möglichst wirbellose Druck- und
Geschwindigkeitsabnahme des Luftstromes gestattet, -bei geringster Schachthöhe den
Brennstoff derart schwebend halten, daß die Verbrennungsluft an den praktisch ruhend
schwebenden Brennstoffteilchen vorbeiströmt und diese umspült. Der frisch hinzugeführte
Brennstoff wird dabei durch die bereits in schwebendem Gleichgewichtszustande befindlichen
brennenden Brennstoffschichten hindurchgeführt, bis er in dem seiner Korngröße entsprechenden
Schachtquerschnitte in das Gleichgewicht kommt. Die Entzündung und Verbrennung bzw.
Vergasung `oder Entgasung des Brennstoffes wird dadurch in regelmäßigem Vorgange
gesichert.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Feuerungseinrichtung
in schematischem Längsschnitt dargestellt.
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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht der Feuerraum i aus einem
sich nach aufwärts erweiternden, stehenden Schachte, der wesentlich kegelig, pyramidenförmig
oder keilförmig gestaltet sein kann. An das untere Ende des Schachtes i schließt
sich eilt Teil :2 mit gleichmäßigem odernachuntenerweitertem Ouerschnitt an. In
den Schacht i wird von unten, z. B. bei 7, Gas (z. B. Verbrennungsluft) eingeblasen
und der mehr oder weniger grob oder fein zerkleinerte Brennstoff derart in den Schacht
gespeist, daß der Brennstoff oberhalb des engsten Ouerschnittes, möglichst in der
Nähe desselben, den aufsteigenden Gasstrom trifft, der den Brennstoff in schwebendem
Zustande halten soll, und der an einer tiefer liegenden besonderen Stelle bei dem
in der Zeichnung dargestellten Beispiel an der unteren Mündung 2 des trichterförmigen
Verbrennungsschachtes eingeblasen wird. Die Einführung des Brennstoffes kann an
einer oder an mehreren Stellen mittels mechanischer Zuführungsvorrichtungen, z.
B. der Förderschraube 3, oder mittels pneumatischer Fördervorrichtungen, wie etwa
durch Einblasen, erfolgen. Die Menge dieser Einblaseluft ist jedoch so gering bemessen;
daß sie bloß zur Einführung des Brennstoffes genügt und diesem keine nennenswerte
Geschwindigkeit zu verleihen vermag: Das Gewicht der Kohlenkörner und die Hubwirkung
des Gasstromes halten sich bei einer Gasgeschwindigkeit das Gleichgewicht, die von
der Größe und vom spezifischen Gewicht der Körner sowie von dem spezifischen Gewicht
des Gases abhängt. Mit Rücksicht darauf, daß der Querschnitt des Verbrennungsschachtes
nach aufwärts zunimmt, tritt nach oben eine Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit
ein. Die Körnchen steigen mit dem Luftstrome so weit, bis ein Gleichgewicht mit
der nach oben abnehmenden Strömungsgeschwindigkeit eintritt. Infolgedessen wird
der bei q. in den Feuerraum i eingeführte Kohlenstaub derart geschichtet in Schwebe
gehalten, daß der Brennstoff, abgesehen von den um die Gleichgewichtslage ausgeführten
Schwingungen, wesentlich in Ruhe verharrt und nicht in der Strömungsrichtung der
Gase fortgerissen wird. Dem Kohlenstaub steht also selbst bei gröberer Korngröße
genügende Zeit zur Verfügung, um vollkommen verbrannt bzw. bei beschränkter Sauerstoffzuführung
vollkommen vergast werden zu können.
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Diese Feuerung ist also vergleichbar einem Rost, bloß daß statt des
eisernen Rostes die Luft als Träger der Kohle auftritt. Der Brennstoff bleibt dabei
wesentlich im Ruhezustande, er »schwebt« in dem tragenden Luftstrome, und zwar nach
Korngröße in verschiedenen Schwebezonen geschichtet. Grundsätzlich verschieden von
allen bisherigen Kohlenstaubfeuerungen und auffallend gleichartig den Rostfeuerungen
ist auch die Eigenart der neuen Feuerung, daß das frisch eingeführte Brennmaterial
mit dem bereits brennenden in Berührung tritt, weil es die bereits im Schwebezustand
brennenden Schichten durchsetzt, bevor es in die seiner Korngröße entsprechende
Schwebezone zur Ruhe gelangt. Diese Eigenart der Feuerung fördert wesentlich die
Zündung. Die Feuerung besitzt demnach den bei den Rostfeuerungen auftretenden Vorteil
der konzentrierten Verbrennung, ohne daß die Nachteile des Rostes, also hohe Anschaffungs-
und Erhaltungskosten, weiters die durch backende und schlackende Kohle verursachten
Betriebsschwierigkeiten vorhanden wären. Der Rost als Träger ist durch das Verbrennungselement,
die Luft, ersetzt.
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Bei den bekannten Kohlenstaubfeuerungen machen dagegen die Brennstoffteilchen
die einzelnen Verbrennungsphasen ohne nennenswerte Mischung mit in anderen Verbrennungsphasen
befindlichen Brennstoffteilchen durch. Es entstehen demnach mehr oder weniger örtlich
getrennte Entzündungs-, Verbrennungs- und Ausbrandsgebiete. Außerdem fordern die
bekannten Kohlenstaubfeuerungen ein äußerst feines Mahlen der Kohle, was selbst
bei guten, trockenen Kohlen kostspielig und umständlich ist, bei Braunkohlen aber
auch ein vorheriges Trocknen erheischt und besondere Schwierigkeiten verursacht.
Ferner muß der Feuerraum äußerst lang bemessen werden, damit sich eine lange Flamme
entwickeln kann, um das Entweichen unverbrannter Kohle zu verhindern.
Das
Schweben kann entweder lediglich durch die Verbrennungsluft bewirkt werden, oder
man kann die Wirkung der Luft durch Zufuhr von brennbaren Gasen, Verbrennungsgasen
oder Wasserdampf unterstützen.
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Mit Vermehrung der schwebenden Brennstoffmenge steigt die zu leistende
Schwebearbeit der Luft bei gleichbleibender Luftmenge. Diesem Umstande kann mit
Volumenluftförderern, z. B. Kapsel oder Kolbenpumpe 13, Rechnung getragen werden,
welche unabhängig vom Gegendruck (also vom veränderlichen Anfangsdruck) gleiche--Luftrauminhalte
fördern.
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Da die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit der Gase im Querschnitt
des Feuerraumes eine solche ist, daß sie ihren Höchstwert in der Mitte des Querschnittes
erreicht, gegen die Wände dagegen allmählich abnimmt, kann es zur Erreichung einer
günstigeren Geschwindigkeitsverteilung zweckmäßig sein, im Verbrennungsschachte
Drossel- oder Verteilungskörper 1o anzubringen, die z. B. einen in der Nähe des
engsten Querschnittes in der Achse angeordneten Kern oder in verschiedenen Höhen
angeordnete, gegebenenfalls auch als Schlackenbrecher ausgebildete Roste bilden
oder derart angebracht sein können, daß sie dem Gasstrom einen Drall erteilen und
die Gasströmung dabei derart verteilen, daß die Strömungsgeschwindigkeit in der
Nähe der Wände möglichst nicht kleiner oder sogar noch größer sei als in der Achse
des Feuerraumes.
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Die beschriebene Einrichtung läßt sich nicht nur für staubförmige
oder kleinkörnige feste Brennstoffe, sondern auch für zerstäubte, schwer flüchtige,
flüssige Brennstoffe, z. B. zum Verfeuern von Teer- oder Petroleumrückständen in
zerstäubtem Zustande, benutzen.
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Endlich sei erwähnt, daß die Einrichtung nicht nur zum Verbrennen,
sondern auch zum Vergasen der Brennstoffe benutzt werden kann, wobei die Luftzufuhr
derart eingeschränkt wird, daß die Kohle nicht zu Kohlensäure verbrennt, sondern
ein möglichst kohlenoxydreiches Gasgemisch erzielt wird. Zur Erzeugung von brennbaren
Gasen kann man auch Wasserdampf oder zerstäubtes Wasser in den Schweberaum einführen.
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Die .in Schwebe gehaltenen staubförmigen Brennstoffe müssen aber gar
nicht vollständig vergast werden, sondern man kann dieselben auch nur in einem solchen
Grad Wärmebehandlung unterziehen, daß bloß die flüchtigen Bestandteile ausgetrieben,
also die Brennstoffe bloß entgast bzw. verschwelt werden. Beim Verschwelen in schwebendem
Zustande werden die in den Schweberaum eingeführten Gase vor ihrer Einführung auf
die Schweltemperatur erwärmt. Der Betrieb kann derart periodisch erfolgen, daß der
bei der Verschwelung zurückgebliebene Koks- bzw. Halbkoksstaub sich ablagern kann.