DE743173C

DE743173C - Device for blowing second air into the combustion chamber by means of several nested nozzles

Info

Publication number: DE743173C
Application number: DER109457D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing William Meier
Original assignee: WILLIAM MEIER DR ING
Current assignee: WILLIAM MEIER DR ING
Priority date: 1941-02-27
Filing date: 1941-02-27
Publication date: 1943-12-20

Description

Einrichtung zum Einblasen von Zweitluft in den Feuerraum mittels mehrerer ineinandergeschachtelter Düsen Die zum Einführen i an Zweitluft in den Verbrennungsraum von Feuerungen, insbesondere für Dampferzeuger, dienenden Düsen werden entweder an einer einzigen Feuerraumwand oder an mehreren Feuerraumw änden in größerer Anzahl angeordnet. Es zeigt sich nun, daß häufig an oder nahe den Austrittsöffnungen der" Z@veitluftdüsen Schlakkenab.lagerungen auftreten, die meist über den Düsenöffnungen beginnen und allmählich einen sich ähnlich einem Vorhang vor den Düsenöffnungen setzenden Ansatz bilden. Diese Schlackenansätze entstehen dadurch, daß die in .den Feuerraum eintretenden Zweitluftstrahlen eine Saugwirkung nach Art einer Strahldüse entwickeln, wodurch die in den Rauchgasen enthaltene Flugasche, Flugkoks und entgasende Kohleteilchen zur Dü senöffnung an der Feuerraumwand hinströmen, hier an der Wand festkleben, ausbrennen und die Schlacke sodann, durch die Zweitluft abgekühlt, erstarrt. Dieser Vorgang dauert so lange, bis die Strahlwirkung der Zweitluftdüse durch den von dem Schlackenansatz gebildeten Vorhang weitgehend aufgehoben und aus der vor-, geschriebenen Blasrichtung abgelenkt wird. Um den durch die Zweitluftzuführung beabsichtigten vollständigen Ausbrand der Rauchgase dauernd sicherzustellen, ist ein häufiges Reinigen der Düsenöffnungen notwendig, damit die entstandenen Schlackenablagerungen entfernt werden. was den Betrieb der Feuerung erheblich erschwert. Ferner hat die übliche Anordnung der Zweitluftdüsen an der Feuerraumwand noch den verbrennungstechnischen Nachteil, daß ein vollständiger Ausbrand der Feuergase auch hei Vermeidung des Schlakkenvorhanges nur schwer erreicht werden kann. Bei Anordnung weniger Düsen großen Austrittsquerschnittes werden nämlich starke Luftstrahlen gebildet, die die Strähnen unverbrannter Gase oder unverbrannten Kohlenstaubes durchschlagen und an der Gegenwand eine unerwünschte Luftanreicherung bewirken. Man kann solche Düsen daher nur an der Rückwand des mit mechanisch angetriebenen Rosten versehenen Feuerraums anordnen, weil bei Rostfeuerungen an der gegenüberliegenden Stirnwand die unverbrannten Rauchgase hochsteigen. Wird eine größere Anzahl von Düsen kleinen Austrittsquerschnittes in dem Feuerraum vorgesehen, so wird in Höhe der in einer waagerechten Reihe liegenden Düsen ein Luftschleier gebildet. Dies hat den Nachteil, daß die aufsteigenden Rauchgassträhnen nach der gegenüberliegenden Feuerraumwand hin verlagert werden, so daß der Querschnitt des aufsteigendenRauchgas- bzw. Rauchgaskohlenstaubstromes verringert wird und unverbrannte Rauchgase bzw. Rauchgase und Kohlenstaub sich mit der Zweitluft nicht vermengen. Mit den bekannten Anordnungen und Ausbildungen der Zweitluftdüsen konnte daher bisher, ganz abgesehen von ihrer völligen Unwirksamkeit bei vorhandenem Schlackenvorhang, ein vollkommenes Durchmischen der Rauchgase und deren restloser Ausbrand nur schwer erreicht «-erden.Device for blowing secondary air into the combustion chamber by means of several nested nozzles for introducing secondary air into the combustion chamber of furnaces, especially for steam generators, are either nozzles on a single furnace wall or on several furnace walls in large numbers arranged. It can now be seen that often at or near the outlet openings of the " Temporary air nozzles Slag deposits occur, mostly above the nozzle openings begin and gradually look like a curtain in front of the nozzle openings form a setting approach. These slag approaches arise because the in .den Second air jets entering the combustion chamber create a suction effect in the manner of a jet nozzle develop, whereby the fly ash, fly coke and degassing contained in the flue gases Coal particles flow towards the nozzle opening on the furnace wall, here on the wall stick, burn out and then the slag, cooled by the secondary air, solidifies. This process lasts until the jet effect of the second air nozzle through the The curtain formed by the slag attachment is largely lifted and from the front, written blowing direction is deflected. To the one intended by the secondary air supply Frequent cleaning is essential to ensure that the flue gases are completely burned out over the long term of the nozzle openings is necessary so that the slag deposits that have formed are removed will. which makes the operation of the furnace considerably more difficult. Furthermore has the usual Arrangement of the secondary air nozzles on the combustion chamber wall and the combustion technology Disadvantage that a complete burnout of the fire gases also when avoiding the slag curtain difficult to achieve. When arranging a few nozzles with a large outlet cross-section namely strong air jets are formed, which the strands of unburned gases or unburned coal dust and hit the opposite wall one cause unwanted air enrichment. Such nozzles can therefore only be found on the rear wall of the furnace with mechanically driven grates, because at Grate firing on the opposite front wall, the unburned flue gases rise. There will be a larger number of nozzles with a small outlet cross-section in the combustion chamber is provided, a level with the nozzles lying in a horizontal row is provided Air curtains formed. This has the disadvantage that the rising streaks of smoke gas be shifted towards the opposite furnace wall, so that the cross-section of the rising flue gas or flue gas coal dust flow is reduced and unburned Flue gases or flue gases and coal dust do not mix with the secondary air. With the known arrangements and designs of the secondary air nozzles, Quite apart from their total ineffectiveness with an existing slag curtain, a complete mixing of the flue gases and their complete burnout is difficult reached «-erden.

Es ist zwar bekannt, in der Austrittsöffnung eines Luftkanals mehrere konzentrisch ineinandergesteckte kegelförmige Leitflächen anzuordnen, um einen Luftstrom auf eine möglichst große Fläche zu verteilen: und die Strömungsenergie der Luft zu vermindern oder ganz aufzuheben. Hierbei handelt es sich aber hauptsächlich um eine zugfreie Belüftung von Räumen. Auch zur Belüftung von Feuerräumen hat man schon Zweitluftdüsen mit mehreren konzentrischen Düsenkanälen verwendet. Bei diesen Düsen ist in dem gemeinsamen Luftzuführungskanal eine Drosselklappe angeordnet, durch die zur Regelung der zugeführten Zweitluftmenge nacheinander die einzelnen Düsenkanäle abgesperrt werden, und zwar wird zunächst der Luftstrom des inneren Düsenkanals abgesperrt und dann wird mit zunehmender Verdrehung der Drosselklappe die Menge der den äußeren Düsenkanälen zugeführten Luft verkleinert, wobei der äußere Düsenkanal die größte Luftmenge und damit auch die größte Strömungsgeschwindigkeit erhält. Der aus dem äußeren Düsenkanal austretende Luftstrahl hat in jedem Falle die höchste Geschwindigkeit, so daß auf die benachbarten Teile des Feuerraumes eine starke Saugwirkung ausgeübt wird, was eine Abkühlung der in den Rauchgasen enthaltenen Flugascheteile und deren Absetzung ,an der Düsenwand zur Folge hat.It is known to have several in the outlet opening of an air duct to arrange concentrically nested cone-shaped baffles to create a stream of air To be distributed over as large an area as possible: and the flow energy of the air to be reduced or canceled entirely. But these are mainly draft-free ventilation of rooms. One already has for the ventilation of fireplaces Second air nozzles with several concentric nozzle channels used. With these nozzles a throttle valve is arranged in the common air supply duct the individual nozzle channels one after the other to regulate the amount of second air supplied be shut off, namely first the air flow of the inner nozzle channel shut off and then the amount is increased as the throttle valve is turned of the air supplied to the outer nozzle channels is reduced, the outer nozzle channel receives the greatest amount of air and thus also the greatest flow velocity. The air jet emerging from the outer nozzle channel is always the highest Speed, so that a strong suction effect on the neighboring parts of the furnace is exercised, which causes a cooling of the fly ash particles contained in the flue gases and their deposition on the nozzle wall.

Gemäß der Erfindung werden zur Vermeidung dieser Nachteile die Ein- und Austrittsquerschnitte der Luftkanäle der ineinandergeschachtelten Düsen so bemessen, daß die Austrittsgeschwindigkeit in der 'Mitte der Düse am größten ist und bei den anschließenden Luftkanälen nach außen hin abnimmt. Der Querschnitt des äußeren Luftkanals der Düse wird vorteilhaft so bemessen, daß hier eine sehr geringe Luftaustrittsgeschwindigkeit vorhanden ist, so daß die aus den äußeren Luftkanälen austretende Luft unter Ausschaltung der Strahlwirkung dicht an der Feuerraumwand hochsteigt. Hierdurch wird vermieden, daß Flugasche oder Kohleteilchen an die Feuerraumwand nahe der Zweitluftdüse gelangen, sich hier festsetzen und nach und nach den störenden Schlackenvorhang bilden. Die aus der Mitte der Düse austretende Luft hat die größte Strahl- und Saugwirkung und beschleunigt daher einen Teil der umgebenden Luft geringerer Geschwindigkeit. In gleicher Weise reißen die aus den anschließenden Luftkanälen austretenden Luftströme Luft aus Stufen niedriger Luftgeschwindigkeit an, wodurch die nachteilige Saugwirkung der einzelnen Luftstrahlen innerhalb des Gesamtluftstrahles ausgeglichen wird und die Saugwirkung auf die Feuergase, besonders aber an der Feuerraumwand, vermieden ist.According to the invention, in order to avoid these disadvantages, the and outlet cross-sections of the air ducts of the nested nozzles are dimensioned so that the exit speed in the 'middle of the nozzle is greatest and at the subsequent air ducts decreases towards the outside. The cross section of the outer air duct the nozzle is advantageously dimensioned so that here a very low air outlet speed is present, so that the air exiting the outer air ducts is switched off the jet effect rises close to the combustion chamber wall. This avoids that fly ash or coal particles reach the furnace wall near the second air nozzle, get stuck here and gradually form the annoying slag curtain. the Air emerging from the center of the nozzle has the greatest jet and suction effect and therefore accelerates part of the surrounding air at a lower speed. In In the same way, the air currents emerging from the adjoining air ducts tear Air from levels of low air velocity, reducing the disadvantageous suction effect of the individual air jets within the total air jet is balanced and the suction effect on the fire gases, especially on the furnace wall, avoided is.

Die Erfindung hat noch weiter den verbrennungstechnischen Vorteil, daß der Luftstrom der Gesamtdüse hei Führung senkrecht zu dem aufsteigenden Rauchgas- oder Kohlenstaubstrom über die ganze Länge in Richtimg der Hauptströmung gleichmäßig viel Luft zur Verbrennung von Feuergasen und Kohlenstaub abgibt, da innen die größte und außen die geringste Luftgeschwindigkeit vorhanden ist. Die Tiefenwirkung der Luftstrahlen kann in bekannter Weise durch entsprechendes Bemessen der Querschnitte der Luftkanäle oder Wahl der Luftpressung im Luftzuführungskanalbeliebig gewählt werden. Die Tiefenwirkung des Zweitluftstromes ist dadurch besonders gesichert, daß die einzelnen Ströme der Gesamtdüse sich gegen den meist aufwärts gerichteten Rauchgasstrom abstützen und der Luftstrom nicht frühzeitig in Richtung des Gasstromes abgelenkt wird, was früher zu einer örtlichen Luftanreicherung führte. Die Luftströme der mit Abstand angeordneten Zweitluftdüsen teilen den aufsteigenden unverbrannten Gasstrom in :die entsprechende Zahl senkrechter Gaswände auf. Ähnlich wie bei einem Gasbrenner können die von Luft umgebenen Gasschichten schnell und vollständig ausbrennen.The invention also has the advantage in terms of combustion technology, that the air flow of the entire nozzle is guided perpendicular to the rising flue gas or coal dust flow evenly over the entire length in the direction of the main flow gives off a lot of air for burning fire gases and coal dust, as the largest inside and the lowest air speed is available outside. The depth effect of the Air jets can be made in a known manner by appropriately dimensioning the cross-sections the air ducts or the choice of air pressure in the air supply duct will. The depth effect of the secondary air flow is thereby particularly secured, that the individual streams of the overall nozzle are directed against the mostly upward Support the flue gas flow and the air flow not early in the direction of the gas flow distracted, which used to lead to local air enrichment. The air currents of the spaced-apart secondary air nozzles divide the ascending unburned air Gas flow in: the corresponding number of vertical gas walls. Similar to one Gas burners can burn out the gas layers surrounded by air quickly and completely.

Die Düse wird vorzugsweise so ausgebildet, daß durch entsprechendes Bemessen der engsten Querschnitte jeder Düsenkanal annähernd die gleiche Luftmenge erhält. Es empfiehlt sich, entsprechend der Zunahme des Querschnittes mit dem Durchmesser den mittleren Düsenkanal nach der Austrittsöffnung hin zu verengen und die ringförmigen Kanäle nach dem Austrittsende hin zu erweitern, damit die aus den Ringkanälen austretenden Zweitluftströme eine geringere Geschwindigkeit erhalten als der mittlere Zweitluftstrom, der am weitesten in den Feuerraum hineindringen soll. Die engsten Querschnitte jedes Kanals einer Düse werden hierbei zweckmäßig gleich oder annähernd gleich bemessen, damit die gleichen Luftmengen durch die Kanäle strömen, während die Austrittsöffnungen zwischen dem engsten inneren und weitesten äußeren Kanal entsprechend der Zahl der Kanäle gleichmäßig erweitert werden, da dann die beste Verteilung der Luft auf die Tiefe des Feuerraumes erreicht wird. Ist die Verteilung der unverbrannten-Feuergase über die Feuerraumtiefe ungleichmäßig, so können die Kanäle auch in solcher Weise bemessen werden, daß sich die Zweitluftmengen der einzelnenDüsenkanäle den unverbrannten Feuergasmengen ,anpassen und z. B. durch den äußersten, mittleren oder innersten Düsenkanal die größte -Zweitluftmenge in den Feuerraum eintritt.The nozzle is preferably designed so that by corresponding Measure the narrowest cross-sections of each nozzle channel approximately the same amount of air receives. It is recommended, according to the increase in the cross section with the diameter to narrow the middle nozzle channel towards the outlet opening and to widen the annular channels towards the exit end so that the out the secondary air flows exiting the ring channels are given a lower speed than the mean secondary air flow that penetrates the furthest into the combustion chamber target. The narrowest cross-sections of each channel of a nozzle are useful here the same or approximately the same size, so that the same amount of air through the ducts flow while the exit openings between the narrowest inner and widest outer channel to be expanded evenly according to the number of channels, since then the best distribution of the air over the depth of the furnace is achieved. If the distribution of the unburned combustion gases is uneven across the depth of the combustion chamber, so the channels can also be dimensioned in such a way that the secondary air quantities of the individual nozzle channels to the unburned fuel gas quantities, and z. B. by the outermost, middle or innermost nozzle channel the largest amount of secondary air in enters the combustion chamber.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Aufriß und Abb.2 eine Draufsicht eines Teiles der Feuerraumwan.d.An embodiment of the invention is shown in the drawing, namely Fig. i shows an elevation and Fig.2 shows a plan view of part of the furnace wall.

In der Wand i, z. B. der Stirnwand eines Feuerraumes, der finit beliebiger Feuerung, z. B. einer Rost-, Gas- odere Staubfeuerung versehen ist, sind zum Zuführen von Zweitluft Düsen io angeordnet, die in drei konzentrische Luftkanäle 2, 3, 4 unterteilt sind. Die Düsen io sind an einen Luftzuführungskanal5 angeschlossen. Der mittlere Düsenkanal 2 hat einen sich in ,der Strömungsrichtung der Luft nach dem Feuerraum hin verringernden Austrittsquerschnitt, während der Austrittsquerschnitt der ringförmigen Düsenkanäle 3 und ¢ gegenüber dem Eintrittsquerschnitt erweitert ist. Der Luftzuführungskanal 5 ist an eine beliebige Luftquelle, z. B. einen Lufterhitzer, angeschlossen und führt die Luft den in offener Verbindung mit ihm stehenden Düsenkanälen 2, 3, 4 zu.In the wall i, e.g. B. the end wall of a combustion chamber, the finite arbitrary Firing, e.g. B. a grate, gas or dust firing are provided for feeding of secondary air nozzles arranged in three concentric air channels 2, 3, 4 are divided. The nozzles io are connected to an air supply duct5. The middle nozzle channel 2 has one in the direction of flow of the air the exit cross-section reducing the combustion chamber, while the exit cross-section the annular nozzle channels 3 and ¢ expanded compared to the inlet cross-section is. The air supply duct 5 is connected to any air source, e.g. B. an air heater, connected and leads the air to the nozzle channels standing in open connection with it 2, 3, 4 to.

Der aus dem mittleren Düsenkanal 2 in den Feuerraum eintretende Zweitluftstrom hat etwa die mit 6 bezeichnete Form und dringt am tiefsten in den Feuerraum hinein. Der den mittleren ringförmigen Düsenlvana13 verlassende Zweitluftstrom 7 hat etwa 213 der Reichweite des Zweitluftstromes 6 und umschließt diesen auf etwa 2/s seiner Länge. Der aus den äußeren Ringkanälen 4 austretende Luftstrom hat die geringste Geschwindigkeit und erreicht etwa 113 der Länge des Luftstromes 6. Dieser Luftstrom ä strömt an der Feuerraumwand i aufwärts und verhindert den Zustrom und das Ansetzen von aschehalti.gem Flugstaub an das den Düsenrand 9 umgebende Mauerwerk, so daß das Entstehen des störenden Schlackenvorhanges mit Sicherheit vermieden wird.The secondary air flow entering the furnace from the central nozzle duct 2 has approximately the shape marked 6 and penetrates deepest into the combustion chamber. The secondary air flow 7 leaving the central annular nozzle vana 13 has approximately 213 the range of the second air flow 6 and surrounds it to about 2 / s of its Length. The air flow emerging from the outer ring channels 4 is the lowest Speed and reaches about 113 the length of airflow 6. This airflow ä flows up the combustion chamber wall i and prevents the inflow and the build-up from aschehalti.gem fly dust to the masonry surrounding the nozzle edge 9, so that the emergence of the annoying slag curtain is definitely avoided.

Um die Menge der den einzelnen Düsenkanälen zugeführten Zweitluftmenge zu ändern, kann` in dem Luftzuführungskanal5 vor der Zuführungsöffnung der einzelnen Düsenkanäle 2, 3, 4 ein Schieber vorgesehen werden, der beispielsweise als Flachschieber ausgebildet und mit mehreren Austrittsöffnungen-verschiedenen Querschnittes versehen ist.About the amount of secondary air supplied to the individual nozzle channels to change, can` in the air supply duct5 in front of the supply opening of the individual Nozzle channels 2, 3, 4 a slide are provided, for example as a flat slide formed and provided with several outlet openings-different cross-sections is.

Der aus den einzelnen Kanälen der Zweitluftdüsen austretende Luftstrom verteilt sich gleichmäßig über den Feuerraum und bewirkt dadurch auch ein gutes Durchmischen mit den Rauchgasen, die somit vollständig ausbrennen. Der Verbrennungsvorgang wird daher durch die Ausbildung der Zweitluftdüsen gemäß der Erfindung erheblich verbessert, ohne daß :die Zweitluftführung zum Feuerraum durch die störenden Schlackenablagerungen beeinträchtigt wird.The air flow emerging from the individual channels of the secondary air nozzles is evenly distributed over the combustion chamber and thus also creates a good one Mix with the smoke gases, which burn out completely. The combustion process is therefore considerable due to the design of the secondary air nozzles according to the invention improved without: the secondary air duct to the combustion chamber through the annoying slag deposits is affected.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for blowing secondary air into the Firebox by means of several nested nozzles, characterized in that that .the inlet and outlet cross-sections of the air ducts of the nozzles are dimensioned so that the exit speed of the secondary air flow in the middle nozzle channel is greatest and decreases towards the outer nozzle channels.

2. Set up according to Claim i, characterized in that the cross sections of the inlet openings the air to the individual nozzle channels and to the middle one dimensioned differently Nozzle channel are the largest.

3. Device according to claim i, characterized in that that the cross-sections of the air inlet openings to the individual nozzle channels for the purpose of supplying approximately the same amount of air to each nozzle channel are.

4. Device according to claim i, characterized in that the cross-sections of the inlet openings to the individual nozzle channels with uneven distribution of the unburned fire gases are measured differently.

5. Device according to claim i, characterized in that the middle A narrowed nozzle channel and the channels surrounding it have an enlarged outlet opening.

6. Device according to claim z, characterized in that the inlet opening of the air to your nozzle channel is variable by means of a slide provided with openings with different Ou section. To distinguish the subject of the application from the state of the art, the following publications were considered in the granting procedure: German patents,. . . 17r. 267 754, 459693-, British 402 934, 474 235;

Combustion technology. Year 1925, issue ii from November 15. 1937, p. 322, fig. 13.