DE509540C - Verfahren zur Regelung von Unterwindfeuerungen mit einer in einzelne Zonen unterteilten Rostflaeche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Unterwindfangfeuerungen und Einrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens. Insbesondere betrifft sie solche Feuerungen, bei denen die Rostfläche in einzelne Zonen unterteilt ist, denen die Luft aus einem gemeinsamen Luftzuführungskanal gesondert zugeführt wird.

Gemäß der Erfindung wird in Abhängigkeit von dem Dampfdruck die Zahl der dem Luftdruck ausgesetzten Zonen stufenweise verändert und dabei der Druck im Luftzuführungskanal auf gleichbleibender Höhe gehalten.

Bei mechanischen Feuerungen ist es zweckmäßig, mit einer gleichförmigen Dicke der Brennstoffschicht auf dem Rost zu arbeiten und die Dampferzeugung dadurch zu verändern, daß man die Geschwindigkeit der Beschickungseinrichtung verändert, die unmittelbar die Menge des in das Feuer geförderten Brennstoffes und außerdem die Feuerungslänge regelt.

Bei leichter Belastung wird Luft nur einer beschränkten Rostlänge zugeführt, auf der eine vollständige Verbrennung des Brennstoffes erfolgt. Wenn die Kesselbelastung wächst, wird weiteren Rostabschnitten Luft zugeführt, und eine entsprechende Geschwindigkeitssteigerung der Beschickungsvorrichtung, die das Feuer auszieht, vergrößert die Verbrennungsfläche entsprechend der erweiterten Rostfläche, die jetzt Luft erhält. Hierbei hat es sich aus praktischen Gründen als zweckmäßig erwiesen, eine nahezu gleichförmige Höchstluftpressung unter dem Rost zu halten, was dazu führt, daß eine nahezu gleichförmige Menge von Brennstoff auf die Flächeneinheit der wirksamen Rostfläche verbrannt wird.

Die Höhe des Höchstluftdruckes richtet sich nach der Stückgröße des zu verbrennenden Stoffes, der oft sehr fein ist und in Stücken vom Rost durch den Luftzug weggerissen werden kann, wenn die Menge der Luft, die eine gewisse Flächengröße durchströmt, über einen bestimmten Wert steigt, bzw. die Luft mit einer zu großen Geschwindigkeit durch die Brennstoffschicht tritt. Dieser Höchstluftdruck ist demnach in keiner Weise abhängig von der Gesamtfläche des Brennstoffbettes, sondern ist bestimmt durch die Stückigkeit des Brennstoffes. Die Menge des verbrennenden Brennstoffes und die Kesselleistung sind abhängig von der Rostfläche, die Luft von unten und Brennstoff von oben für die Verbrennung erhält.

Bei Wanderrostfeuerungen mit Unterwind ist es infolge der geringen Geschwindigkeit der Rostbewegung und der verhältnismäßig langsamen Verbrennung des Brennstoffes auf dem Rost praktisch unmöglich, eine rasche

Veränderung in der Feuerlänge, sei es eine Zunahme, sei es eine Abnahme, zu erzielen, so daß, wenn rasche Veränderungen in der Dampflieferung verlangt werden, diese nur dadurch erreicht werden können, daß man die Menge der Luft verändert, die durch die dann in Brand befindliche Brennstoffschicht hindurchstreicht; dies erfordert einen höheren oder geringeren Luftdruck in der Zuführungsleitung als den, der für den Brennstoff normal und am wirtschaftlichsten ist.

Durch die Beschickungsregelung gemäß der Erfindung wird diesen einander widerstreitenden Anforderungen dadurch Rechnung getragen, daß ein Luftdruckregler zusammen mit einem Regler für die Geschwindigkeit der Beschickungsvorrichtung und einem Luftmengenregler angewendet wird, die sämtlich durch einen Hauptregler in Abhängigkeit von der Belastung des Kessels beeinflußt werden. Der Luftdruckregler bewirkt bei einer plötzlichen Belastungsänderung eine entsprechende Veränderung des Luftdruckes im Luftzuführungskanal, was der vorhandenen Feuerungslänge ermöglicht, den Belastungsänderungen so gut wie möglich zu folgen. Im Anschluß an diese Veränderung des Luftdruckes bringt der Regler langsam mittels eines gesteuerten und einstellbaren Zeit-Werkes den Luftdruck auf den Normalwert zurück. Somit wird nach einer Belastungsänderung der augenblicklichen Veränderung durch eine augenblickliche Veränderung des Luftdruckes entsprochen, um der Beschikkungsmaschine Zeit für die Änderung der Geschwindigkeit der Beschickungsvorrichtung zu geben und dadurch die Länge der Brennstoffläche zu verlängern oder zu verkürzen. Wenn der Luftdruck auf seinen Normalwert zurückgeführt wird, tritt gleichzeitig der Luftmengenregler in" Tätigkeit, der durch öffnen oder Schließen der aufeinanderfolgenden Drosseleinrichtungen in den zu den einzelnen Rostzonen führenden Luftkanälen die Luft einer größeren oder geringeren Rostfläche dem Bedarf entsprechend zuführt.

Hierdurch stellt der Regler, gleichgültig welches die Belastung des Kessels sein mag, immer dann, wenn sie einen stetigen Wert erreicht, ohne wesentliche Zunahme oder Abnahme die Feuerungslänge in solcher Weise ein, daß der Luftdruck im Zuführungskanal auf den konstanten Normalwert zurückkehrt, der für den verwendeten Brennstoff sich als am besten geeignet erwiesen hat.

Der Regler, gemäß der Erfindung, ist in der Zeichnung schematisch wiedergegeben. A ist ein Kessel üblicher Art, B die Beschickungsmaschine, die den Kettenrost C antreibt, D ein kraftbetriebenes kreisendes Gebläse, das Druckluft liefert, und E₁ bis Ji₄ sind Reihen von Drosselgliedern in Luftkanälen, durch die die Luft zu den Kammern unterhalb des Kettenrostes gelangt. F ist der Brennstoffbeschickungstrichter; der Brennstoff wird von dem Trichter unter einer Tür G hindurchgeführt, deren Höheneinstellung die Dicke der Brennstoffschicht regelt. K ist der Hauptregler, der unter Dampfdruck stehend mittels eines Druckmittels durch die Rohre JL₁, L₂, L₃ den Regelimpuls entsprechend den Änderungen des Dampfdruckes zu den Nebenreglern M, J, R weiterleitet. M ist ein Luftdruckregler mit Membran M₁, auf deren Oberseite der Luftdruck in der Windzuführungsleitung H und auf deren Unterseite der Atmosphärendruck wirkt. Die Membran M₂ unterliegt auf der Oberseite dem Atmosphärendruck, und auf der Unterseite dem vom Hauptregler K gesteuerten Druck. Die Membran M₃ in dem Raum M₄ unterliegt dem Druck einer viskosen Flüssigkeit im Raum N_x des Druckreglers über eine Drosselöffnung JV₂. N₃ ist ein Windkessel, der mit dem Raum JV₄ in Verbindung steht. Die drei Membranen M₁, M₂, M₃ sind an einer Mittelstange M₄ befestigt. An der Stange M₄ greift ein Hebel O₁ mit einem Stellgewicht O₂ an, der weiter mit einem Ventil O₃ in Verbindung steht, das die Zufuhr von Dampf zur Antriebsmaschine des Gebläses D regelt.

Der Luftregler wirkt wie folgt: Eine Veränderung der Kesselbelastung, die den Dampfdruck herabsetzen würde, führt infolge der Einwirkung des Hauptreglers zu einer Vergrößerung des Luftdruckes im Rohr L₁. Dieser wirkt sofort auf die Membran M₂ und übt eine aufwärts gerichtete Kraft aus, der lediglich eine Zunahme des Luftdruckes in der Windleitung Ή entgegenwirkt, die eine too stärkere, abwärts gerichtete Kraft auf die Membran M₁ ausübt.

Infolge der Drosselung an dem Durchgang JV₂ tritt keine sofortige Druckänderung im Raum /V₄ ein, so daß unmittelbar nach der Zustandsänderung die auf die Membran M₃ einwirkende Kraft konstant bleibt und durch die Veränderung nicht beeinflußt wird.

Der daher anfangs fehlende Kraftausgleich zwischen den Drücken, die auf die Membranen M₂ und M₃ ausgeübt werden, verstellt das Steuerventil O₃ und bewirkt eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Maschine D und des Luftdruckes in der Leitung H. So verursacht der Wechsel im Dampfdruck im Hauptregler sofort eine Druckänderung der Luft in der Leitung H durch Einwirkung des Nebenreglers M.

Die viskose Flüssigkeit im Raum N₁ geht langsam durch die Öffnung JV₂ und vergrößert den Druck im Raum JV₄, bis schließlich der Druck in diesem Raum gleich dem Druck

im Raum N_n unter der Membran M₂ ist, wodurch die Kräfte, die auf diese beiden Membranen wirken, sich aufheben. Dies führt zu einer Abwärtsbewegung des Regelhebels O₁ und zu einer Drosselung des Ventils O₃, wodurch der Druck in der Leitung H auf den ursprünglichen Wert zurückgeführt wird, der durch das Gewicht O₂ als allein dem Druck auf die Membran M₁

ίο entgegenarbeitendes Gegengewicht bestimmt wird. Beim Steigen des Dampfdruckes arbeitet der Regler in ähnlicher Weise.

Die Wirkung dieses Reglers ist demnach das Hervorrufen einer augenblicklichen Veränderung des Druckes in der Windleitung H bei Veränderung des Hauptbelastungsdruckes im Rohr L₁, verursacht durch Änderung des Dampfdruckes oder der Belastung und darauffolgend, in einem Zeitabschnitt, der

ao von der Drosselöffnung N₂ bestimmt wird, die Rückführung des Druckes in der Leitung H auf den Anfangswert.

Der Regler / steuert die Luftmenge, die die Kesselanlage A durchströmt, in solcher Weise,

»5 daß der Druckabfall zwischen den Rohren K₁ und K₂ (diese sind so angeschlossen, daß sie den Druckabfall der Rauchgase im Zuge durch den Kessel anzeigen) auf die Membran I₁ mit einer Kraft einwirkt, der gerade durch den Hauptbeschickungsdruck im Rohr L₂ das Gleichgewicht gehalten wird, der im entgegengesetzten Sinne auf die Membran /„ einwirkt, deren andere Seite unter Atmosphärendruck steht.

Dieser Regler wirkt wie folgt: Irgendeine Bewegung, die durch fehlenden Druckausgleich der Drücke auf die Membranen I₁, I₂ eintritt, verursacht eine Verschiebung der Nockenplatte P, die durch Einwirkung auf Rollen der aufeinanderfolgenden Ventile E₁, E₂ letztere öffnet, wenn sie nach rechts bewegt wird, und schließt, wenn sie nach links bewegt wird. Wenn die Platte P nach rechts bewegt wird, so werden die Ventile .E₁, E₂ usw.

fortschreitend geöffnet, und eine anwachsende Luftmenge geht durch den Kessel, wodurch ein vergrößerter Druckunterschied aus dem Kesselwiderstand zwischen den Rohren K₁ und K₂ eintritt, der wieder rückwirkend die Membran I₁ veranlaßt, im Schließsinne auf die Ventile E₁ usw. einzuwirken.

Somit verändert der Druck, der vom Hauptregler K über das Rohr L₂ auf den Nebenregler / einwirkt, die Menge der den Kessel A durchströmenden Luft, und der Regler / verändert diese Menge durch die Ventile E₁ usw. so lange, bis die vom Hauptregler verlangte Mengenveränderung erzeugt worden ist.

R ist der Geschwindigkeitsregler für die Beschickungsmaschine B. Er besitzt eine Membran R₁, deren Oberseite durch das Rohr L₃ vom Hauptregler aus beeinflußt wird. Die untere Seite steht unter Atmosphärendruck. R₂ ist ein Fliehkraftregler, dessen Fliehkraftwirkung den Hebel S₁ zu heben sucht; in entgegengesetzter Richtung wirkt die Kraft der Membran R₁, die am Hebel .S₁ durch eine Stange i?₃ angreift.

S ist ein Drosselventil, das durch Hebel S₁, S₂ und die Verbindungsstange S₃ beeinflußt wird, um die Verstellbewegung vom Fliehkraftregler und von der Membran R₁ auf das Ventil zu übertragen.

Der Regler wirkt wie folgt:

Die Maschine wird mit solcher Geschwindigkeit angetrieben, daß dem Muffendruck des Fliehkraftreglers R₂ durch die Membran R₁ das Gleichgewicht gehalten wird, auf die der Druck im Rohr L₈ des Hauptreglers einwirkt. Jede Veränderung des Druckes im Rohr L₃ verursacht eine augenblickliche Unausgeglichenheit zwischen der Membrankraft und dem Muffendruck, wodurch eine Einwirkung auf das Drosselventil S derart stattfindet, daß die Dampfzufuhr vergrößert oder verringert wird, wie es notwendig ist, um eine Veränderung in der Maschinengeschwindigkeit und der Geschwindigkeit des Reglers R₂ zu erzeugen derart, daß die neue Geschwindigkeit einen völligen Ausgleich der aufwärts gerichteten Kraft des Fliehkraftreglers und der abwärts gerichteten Kraft der Membran R₁ herbeiführt.

Wie ersichtlich ist, wird mit dem beschriebenen Beschickungsregler das verlangte Ergebnis erzielt: Es wird jederzeit ein festes Verhältnis zwischen Brennstoff und Luft geschaffen, und neben der Aufrechterhaltung dieser Beziehung, die für einen guten Wirkungsgrad der Verbrennung erwünscht ist, gestattet der Regler, augenblicklichen Belastungsveränderungen durch augenblickliche Veränderungen im Luftdruck im Luftzuführungskanal ohne entsprechende Veränderungen der Länge der wirksamen Rostfläche zu folgen, während jedoch nach Verstreichen einer genügenden Zeit, die es gestattet, daß die langsam laufende Beschickungseinrichtung die Länge der Brennstoffschicht verändert, der Luftdruck auf seinen Normalwert zurückgebracht wird. Gleichzeitig führt er eine entsprechende Verstellung der Lufteinlaßventile herbei, so daß die mit Luft gespeiste Rostlänge nach einem bestimmten Zeitabschnitt nach Maßgabe der vorhandenen Belastung verändert ist. Die Größe der Zeitverzögerung zwischen Veränderungen der Feuerungslänge und Veränderungen in der Feuerbelastung ist regelbar und wird ausschließlich durch die Größe der Drosselöffnung JV₂ bestimmt.

Wenn man die Membranen M₂ und M₃ nicht genau gleich groß wählt, so kann man, was oft erwünscht ist, eine mäßige Erhöhung des Druckes in der Leitung H mit zunehmender Belastung am Kessel und mit der durchströmenden Luftmenge erhalten, derart, daß diese Zunahme gerade ausreicht, um die vergrößerte Reibung in der Leitung H und den Ventilen JS₁ usw. zu überwinden, so daß man

>o in den Kammern unterhalb des Rostes, beispielsweise in der Kammer E_a, bei allen Beschickungen einen konstanten Druck erhält. Entsprechend können auch Einstellungen vorgenommen werden oder Verhältnisse angenommen werden, die eine gewisse Abweichung vom Normaldruck unter dem Rost ermöglichen.

Zur Betätigung der Ventile E₁, E„ usw. sind mannigfache andere Möglichkeiten denkbar.

ao So kann ein geeignetes Kraftrelais zwischen Membranregler/ und NockenplatteP angebracht werden zu dem Zwecke, die auf die Nockenplatte P wirkende Kraft erheblich zu verstärken, um die sehr beträchtlichen Reibungswiderstände zu überwinden, die der Verstellung entgegenwirken. Der Zusatz einer solchen Hilfsenergie zwischen Regler selbst und dem vom Regler zu verstellenden Glied liegt offenbar im Rahmen der Erfindung.

Die Erfindung ist an Hand einer mechanischen Beschickung mit Kettenrost beispielsweise beschrieben, ohne jedoch auf diese Form von mechanischen Feuerungen beschränkt zu sein.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Regelung von Unterwindfeuerungen mit einer in einzelne Zonen unterteilten Rostfläche, denen die Luft aus einem gemeinsamen Luftzuführungskanal gesondert zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem Dampfdruck die Zahl der dem Luftdruck ausgesetzten Zonen stufenweise verändert wird und dabei der Druck in dem Luftzuführungskanal auf gleichbleibender Höhe gehalten wird.
2. 2. Verbrennungs regler zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Hauptregler, der die Regelimpulse an Nebenregler zur Steuerung der einzelnen Antriebsmotore weiterleitet, gekennzeichnet durch einen Nebenregler (/), der während seiner Regeltätigkeit durch eine mit Nocken versehene Schubstange (P) die Einlaßventile (.E₁ bis JS₄) der von dem Hauptkanal (H) zu den einzelnen Rostzonen führenden Luftkanäle nacheinander schließt bzw. öffnet.
3. 3. Verbrennungsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenregler (/) für die Steuerung der Luftverteilung auf dem Rost unter der Einwirkung eines Rückführimpulses steht, welcher von der Druckdifferenz vor und hinter dem Kessel abgeleitet wird (K₁, K₂).
4. 4. Verbrennungsregler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Luftdruck im Luftzuführungskanal (H) konstant haltende und das Unterwindgebläse (D) steuernde Nebenregler (M) zwei vom Dampfdruck beeinflußte, einander entgegenwirkende Steuerglieder (Membranen M₂, M₃) aufweist und Änderungen des Dampfdruckes auf das eine Steuerglied (Membran M₂) unmittelbar und auf das andere Steuerglied (Membran M₃)¹ über eine die Druckwirkung nur langsam weitergebende Verzögerungseinrichtung (Drosselöffnung N₂) zur Einwirkung kommen, wobei der Rückführimpuls von dem im Luftzuführungskanal (H) herrschenden Druck abgenommen und durch ein Gegengewicht (O₂) ausgeglichen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen