DE543432C

DE543432C - Boiler with a fire chamber lined with water chill pipes

Info

Publication number: DE543432C
Application number: DEI27388D
Authority: DE
Original assignee: INT COMB ENG CORP; International Combustion Engineering Corp
Current assignee: INT COMB ENG CORP; International Combustion Engineering Corp
Priority date: 1925-03-26
Filing date: 1926-02-07
Publication date: 1932-02-05

Description

Kessel mit einer von Wasserkühlrohren ausgekleideten Feuerkammer Die Erfindung betrifft einen Dampfkessel mit Feuerung für fein verteilten Brennstoff, insbesondere Kohlenstaub, innerhalb der von Steilrohrkesseln gebildeten Feuerkammer.Boiler with a fire chamber lined with water cooling pipes Die The invention relates to a steam boiler with firing for finely divided fuel, in particular coal dust, within the fire chamber formed by steep tube boilers.

Derartige Kessel sind an sich bekannt. Die bekannten Kessel haben jedoch den schwerbiegenden Nachteil, daß ihre Bauart keine oder nur geringe Rücksicht auf die Bedingungen für eine gute und schnelle Verbrennung des Brennstoffes nimmt, so daß die bekannten Dampfkessel mangels Leistungsfähigkeit, Brennstoffausnutzung und wegen geringer Ausnutzung der Baustoffe nicht befriedigen konnten.Such boilers are known per se. The well-known boilers have however, the serious disadvantage that their design has little or no consideration takes on the conditions for good and rapid combustion of the fuel, so that the known steam boilers for lack of efficiency, fuel efficiency and could not be satisfied because of the low utilization of the building materials.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Beschleunigung des Verbrennungsvorganges und die Steigerung der Wärmeübertragung und liegt in einer Reihe an sich belcannter Maßnahmen, durch die die Wärmeentwicklung und die Wärmeaufnahme günstig gegeneinander abgestimmt werden.The present invention relates to the acceleration of the Combustion process and the increase in heat transfer and is in one A series of measures that are scanned in and of themselves, through which the heat development and heat absorption be coordinated favorably against each other.

Der Dampfkessel ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß sich der Verbrennungsraum durch seine Begrenzung mittels schräger Rohrbündel eines Doppelsteilrohrkessels in Richtung des Brennstoffstrahles der naturgemäßen Entwicklung der Flamme entsprechend konisch erweitert, und daß der Heizgasstrom den der Feuerkammer zunächst liegenden Teil der Steilrohrbündel von unten nach oben durchströmt. Zu beiden Seiten der Erennstoffdüsen sind Zweitluftdüsen angeordnet, so daß durch Einschluß der Brennstoffströme zwischen zwei mit großer Geschwindigkeit eintretenden Bändern stark vorgewärmter Luft hohe Flammentemperaturen und ein vollständiger Ausbrand in kleinem Feuerraum erzielt und gleichzeitig die Brennstoffströme von den Steilrohrbündeln abgehalten werden. In der Nähe des Brennstoffeintritts ist die Kesselheizfläche feuerfest abgedeckt zwecks Wärmerückstrahlung auf die Brennstoffströme und Führung der Feuergase.The steam boiler is designed according to the invention so that the combustion chamber due to its limitation by means of an inclined tube bundle of a double-tube boiler in the direction of the fuel jet according to the natural development of the flame widened conically, and that the heating gas flow that of the fire chamber lying next Flows through part of the vertical tube bundle from bottom to top. On both sides of the fuel nozzles Second air nozzles are arranged so that by confining the fuel flows between two belts entering at high speed of strongly preheated air Flame temperatures and complete burnout achieved in a small combustion chamber and at the same time the fuel flows are kept from the vertical tube bundles. The boiler heating surface is covered in a fire-proof manner near the fuel inlet for the purpose of reflecting heat back to the fuel flows and guiding the flue gases.

Die besondere Bauart des Kessels macht geräumige und kostspielige sowie vorgebaute Feuerkammern überflüssig. Mit Wegfall einer besonderen Feuerkammer entfallen deren hohe Instandhaltungskosten und erfordert der ganze Kesselblock weniger Raum.The special design of the boiler makes it spacious and expensive as well as built-in fire chambers superfluous. With the omission of a special fire chamber their high maintenance costs are eliminated and the entire boiler block requires less Space.

Die Feuerkammer hat im OOuerschnitt die Form eines abgestumpften Prismas und wird im wesentlichen von Kesselrohren begrenzt.The cross section of the fire chamber has the shape of a truncated prism and is essentially limited by boiler tubes.

Der Brennstaub wird senkrecht nach unten eingeführt und die Flamme beiderseits U-förmig wieder nach oben abgebogen, so daß die nach oben strömenden Feuergase die Verbrennung des absteigenden Brennstoffstrahles unterstützen, wobei sie bereits Wärme an die Kesselrohre abgeben.The fuel dust is introduced vertically downwards and the flame on both sides U-shaped again bent upwards so that the flowing upwards Fire gases support the combustion of the descending fuel jet, whereby they are already giving off heat to the boiler tubes.

Die Geschwindigkeit und die Menge des Gemisches aus Brennstoff und Erstluft kann so gegen die Geschwindigkeit der Zweitluftstrime abgestimmt werden. daß eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Brennstoff-:ti*oin und den Zweitluftströmen geschaffen wird.The speed and amount of the mixture of fuel and First air can so matched against the speed of the second air stream will. that a relative speed between the fuel: ti * oin and the Second air flows is created.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt; es zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt durch den Kessel nach Erfindung und Abb. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Abb. i.An embodiment of the invention is in the accompanying drawing shown for example; it shows Fig. i a vertical section through the Boiler according to the invention and Fig. 2 a section along line 2-2 of Fig. I.

Bei dem in Abb. i dargestellten Kessel bezeichnen 1, 2, 3 und 4 die oberen und unteren Trommeln des Kessels, die durch Rohrbündel 5, 6 und 7 miteinander in Verbindung stehen: Vor dem oberen Teil der Rohrbündel 5 sind Zugscheidewände 8 vorgesehen, welche die Ablenkung der feinen Kohlenstaubteilchen nach Verlassen des Brenners in die Durchtrittskanäle 9 verhindern und gleichzeitig eine Zündzone in dem oberen Teil der Verbrennungskammer 14 schaffen. Zwischen den Rohrbündeln 5, 6 und 7 sind io und ii vorgesehen. Die oberen Trommeln sind durch Rohre 12 miteinander verbunden, die unteren durch eine Rohrreihe r3, «-elche gleichzeitig einen Wasserrohrrost zum Abschrecken der flüssigen Schlackenteilchen bilden.In the boiler shown in Fig. I, 1, 2, 3 and 4 denote the upper and lower drums of the boiler connected to each other by tube bundles 5, 6 and 7 are in connection: In front of the upper part of the tube bundle 5 there are drawer walls 8 provided which the deflection of the fine coal dust particles after leaving of the burner in the passage channels 9 and at the same time an ignition zone in the upper part of the combustion chamber 14. Between the tube bundles 5, 6 and 7 are provided for io and ii. The upper drums are interconnected by tubes 12 connected, the lower by a row of pipes r3, "-which at the same time a water pipe grate to quench the liquid slag particles.

Der Brennstaub und die Erstluft wird durch eine Reihe von Brennern 15 in die Verbrennungskammer eingeführt, denen der Brennstaub durch Zubringer in regelbaren Mengen zugeleitet wird. Der Zubringer 16 wird durch einen Motor 17 und ein geeignetes Vorgelege angetrieben. Die Erstluft wird durch eine Rohrleitung 17', 18 von dem @"entilator i g, der durch den Motor 2o angetrieben wird, dem Zubringer zugeführt, wobei die Menge und der Druck der Erstluft durch Veränderung der Motorgeschwindigkeit geregelt werden kann. Der Brennstaub wird dem Zubringer von dem Bunker 21 zugeführt.The fuel dust and the initial air is passed through a series of burners 15 introduced into the combustion chamber, to which the fuel dust is fed through feeders in controllable quantities. The feeder 16 is driven by a motor 17 and a suitable countershaft is driven. The first air is through a pipe 17 ', 18 from the @ "ventilator i g, which is driven by the motor 2o, the feeder supplied, the amount and the pressure of the first air by changing the engine speed can be regulated. The pulverized fuel is fed to the feeder from the bunker 21.

Die Feuergase verlassen den Kessel durch Abgaskanäle 22, in welche Luftvorwärmer 23 eingebaut sind, gelangen nach Verlassen der Luftvorwärmer durch die Kanäle 24 in den Schornstein bzw. in die Atmosphäre. In der Abgasleitung empfiehlt es sich, Klappen 25 einzubauen, um den Schornsteinzug bzw. den künstlichen Zug zu regeln.The fire gases leave the boiler through exhaust ducts 22 into which Air preheaters 23 are installed, get through after leaving the air preheater the channels 24 in the chimney or in the atmosphere. Recommended in the exhaust pipe it is to install flaps 25 to the chimney draft or the artificial draft rules.

Die Zweitluft wird mit Hilfe von Ventilatoren 26 durch eine Verteilerleitung in den Luftvorwärmer 23 gefördert, von wo aus sie durch die Verteiler 28 und Rohre 29 in weitere Lufterhitzer gelangen, welche aus den Rohren 30 gebildet werden.The secondary air is conveyed with the aid of fans 26 through a distributor line into the air preheater 23, from where it passes through the distributors 28 and pipes 29 into further air heaters which are formed from the pipes 30 .

Abb. 2 zeigt den Weg der Zweitluft in die Vorwärmer 30 und ihren Weg aus den Vorwärmern durch die Rohre 31 zu dem Verteiler 32, von dem aus sie den Luftdüsen 33 zugeführt werden.FIG. 2 shows the path of the secondary air into the preheaters 30 and its path from the preheaters through the pipes 31 to the distributor 32, from which it is fed to the air nozzles 33.

Die Zweitluft wird demnach sowohl in den Vorwärmern 23 wie auch in den Rohren 6 stark vorgewärmt, zumal die Rohre 3o hinter dem ersten Rohrbündel angeordnet sind und demgemäß von heißen Feuergasen bespült werden. Bei der gezeigten Anordnung der Rohre 30 ist .Beeinträchtigung derselben durch die heißen Flammen vermieden, da sie vor der unmittelbaren Flammenzündung geschützt werden. Der Brennstoffstrahl tritt durch die Brenner 15 in den Verbrennungsraum ein, und zwar zwischen zwei stark erhitzte Luftbänder, welche durch die Luftdüsen 33 eingeführt werden. Wie bereits gesagt, können die Menge und der Druck der Erstluft sowohl wie der Zweitluft beliebig eingestellt werden und in ein gewünschtes Verhältnis zueinander treten.The secondary air is accordingly strongly preheated both in the preheaters 23 and in the tubes 6, especially since the tubes 3o are arranged behind the first tube bundle and are accordingly flushed with hot fire gases. In the arrangement of the tubes 30 shown , impairment of the same due to the hot flames is avoided, since they are protected from the immediate ignition of the flame. The fuel jet enters the combustion chamber through the burners 15, namely between two strongly heated air belts which are introduced through the air nozzles 33. As already mentioned, the amount and the pressure of the primary air as well as the secondary air can be set as desired and can be in a desired ratio to one another.

Infolge des Beharrungsvermögens und unter der Wirkung des Einführungsdruckes wird das Brennstaubluftgemisch erst nach unten strömen, bis es durch den Schornsteinzug in zwei Ströme geteilt und umgelenkt wird. Auf dem Abwärtswege erfolgt die Verbrennung, wobei die zusätzliche Luft durch die Düsen 33 eingeführt wird. Die aufwärts gerichteten Gasströme erwärmen den abwärts gerichteten Brennstoffstrom durch Strahlung und Berührung und verbessern auf diese Weise die Verbrennung des eintretenden Brennstaubes.As a result of the persistence and the effect of the introductory pressure the pulverized fuel air mixture will first flow downwards until it passes through the chimney is divided and diverted into two streams. The combustion takes place on the downward path, the additional air being introduced through the nozzles 33. The upward ones Gas streams heat the downward fuel stream by radiation and contact and in this way improve the combustion of the incoming fuel dust.

Infolge der Flammenumkehr und bei der verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit in der Brennzone gelangt die Asche nach abwärts zwischen die Rohre 13, welche in Abstand voneinander verlegt sind, und lagert sich in dem Aschentrichter 34, von wo aus sie durch die Aschenaustragsöffung 35 abgezogen werden kann.As a result of the flame reversal and at the relatively low speed in the combustion zone the ash passes down between the tubes 13, which in Distance from each other are laid, and stored in the ash funnel 34, of where it can be withdrawn through the ash discharge opening 35.

Die Seitenwände der Verbrennungskammer sind mit wasserdurchflossenen Rohren 36 ausgekleidet.The side walls of the combustion chamber are filled with water Tubes 36 lined.

Aus der bisherigen Beschreibung ist zu ersehen, daß der Brennstoffstrahl erst 'in eine vergleichsweise enge Zündzone gelangt, welche durch feuerfestes und wärmespiegelndes Mauerwerk begrenzt wird. Für diese # anf, ängliche Verbrennung genügt die Luft, welche zusammen mit dein Brennstaubstrahl durch die Brenner eingeführt wird.From the previous description it can be seen that the fuel jet only 'gets into a comparatively narrow ignition zone, which is caused by refractory and heat-reflecting masonry is limited. For that anxious burn the air that is introduced through the burner together with your fuel dust jet is sufficient will.

Eine sofortige Zündung und eine Sicherstellung der Verbrennung sind dadurch gewährleistet, daß die Erstluft vorgewärmt ist. Der Brennstoffstaub und die Flammen strömen weiter nach abwärts, wobei der Verbrennungsraum sich erweitert, entsprechend der Ausdehnung des Flammenstrahles. Auf diesem Abwärtsweg wird der Brennstoffstrahl bz-#v. die Flamme mit vorgewärmter Zweitluft heaufchlagt. «-elche mit so hoher Geschwindigkeit eingeführt wird und so gerichtet ist. daß ein vorzeitiges Ablenken des Brennstoffstrahles in die Kesselzüge verhindert und die Durchmischung und rasche Verbrennung begiin:tigt wird. Auf diese Weise wird eine harze heile Flamme erzeugt, wodurch ebenso wie durch die starke Vorwärmung der Luft die Kühlwirkung des Kessels unschädlich geinacht <<-ird, «-elche sonst die vollständige Ausbrennung und damit den Wirkungsgrad beeinträchtigen würde. Da der '- erbrenniiiigsrauin ini großen und ganzen durch Kesselrohre begrenzt ist, welche der stralilen-(leii Wä rnie ausgesetzt sind, ist die Leistungsf:ihigkeit des Kessels erheblich vergrößert. «-ä hren,1 die Größe des Kessels wie auch die i fri@lae der ganzen Anlage klein gehalten werden kann. Durch die unabhängige Regelung des Querschnittes der Abgaskanäle ist es in;iglicli, die Saugwirkung auf beiden Kesselseiten ,gleich zu halten und damit die Flamme gleichmä liig zu führen.Immediate ignition and assurance of combustion are this ensures that the initial air is preheated. The fuel dust and the flames continue to flow downwards, whereby the combustion chamber expands, according to the expansion of the flame beam. On this downward path, the Fuel jet or # v. the flame with preheated secondary air strikes. «-Which is introduced at such a high speed and is so directed. the existence premature deflection of the fuel jet into the boiler passes is prevented and the Mixing and rapid combustion is favored. That way becomes a Resins produce a healthy flame, which, as well as the strong preheating of the air the cooling effect of the boiler is rendered harmless << - earth, «- who else would complete burnout and thus the efficiency would be impaired. Since the '- vomiting is limited ini by and large by boiler tubes, which exposed to stralilen- (leii heat is the efficiency of the boiler considerably enlarged. «-Ären, 1 the size of the kettle as well as the i fri @ lae der whole system can be kept small. Through the independent regulation of the cross-section of the flue gas ducts it is in; iglicli, the suction effect on both sides of the boiler, the same to hold and thus to guide the flame evenly.

Die Brenner 15 und die Luftdüsen 33 sind vorzugsweise abgeflacht, so daß der Brennstoff und die Luft in Form von Bändern eingeführt werden.The burners 15 and the air nozzles 33 are preferably flattened, so that the fuel and air are introduced in the form of ribbons.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Boiler with one lined with water cooling pipes Firebox and finite downward in the central longitudinal plane, at the lower end in free reversal in double [J-shape reversed pulverized fuel flame, characterized in that that the combustion chamber is sloping due to its lateral boundaries Tube bundle of a double-tube boiler conical in the direction of the fuel jet extended that the heating gas flow is the part of the firebox initially lying Steep tube bundle strokes from bottom to top that on both sides of the fuel nozzles Dual air nozzles are arranged around the flame of preheated combustion air flows and that the boiler heating surface is close to the fuel inlet is covered fire-proof. Boiler according to claim i, characterized in that; that except the air heater located in your gas vent is an additional air heater for the secondary air lies in the strongly heated boiler passes. 3. Boiler according to claim 2, characterized in that that the additional air heater is arranged immediately behind your front riser pipe bundle is. Boiler according to claims z to 3, characterized in that regulating devices are provided to the fuel-air mixture and the secondary air independently to be able to give up with adjustable pressure and adjustable speed.