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Zweitluftzuführung in Generatorgasfeuerungen Die Erfindung betrifft
eine Zweitluftzuführung in den Feuerraum von Generatorgasfeuerungen.
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Der richtige Zusatz von Zweitluft bildet dabei das «'esentliche. Setzt
man nicht die richtige -Menge Zweitluft zu, so ergeben sich unvermeidlich Wärmeverluste.
\\'ar die zugeführte Luftmenge zu gering, so sind in den Gasen, die durch den Schornstein
ins Freie gelangen, noch unverbrannte, brennbare Gase enthalten. Dieser Übelstand
läßt sich durch Zuführung von Zweitluft im Cberschuß vermeiden. Das Ergebnis einer
solchen Zuführung von Zweitluft ist jedoch, daß die Temperatur der Abgase, im Vergleich
zur Temperatur, die man bei der Zuführung der theoretisch richtigen -Menge erzielt,
niedriger sein wird, was davon herrührt, daß die lienge der in der Verbrennungsluft
enthaltenen Gase, die sich nicht an der Verbrennung beteiligen und folglich auf
Kosten eines Teils der Verbrennungswärme eine Erwärmung erfahren, größer ist. Weil
die Abgase in diesem Falle eine niedrigere Temperatur haben, ist die Übertragung
von Wärme im Wärmeaustauscher geringer; überdies erhöht ', sich, da die -Menge der
Abgase größer ist, der Verlust an in diesen Abgasen enthaltener Wärme, die mit den
durch den Schornstein ins Freie gelangenden Gasen entweicht.
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Steigert man, unter Analysierung der Abgase, allmählich die Zuführung
von Zweitluft, bis in den Abgasen brennbare Gase nicht mehr enthalten sind, so ergibt
sich, daß die Luftmenge, die zuzuführen ist, bedeutend höher als die theoretisch
erforderliche ist. Dies ergibt sich daraus, daß sich die
Kaltluft
nur schwer mit den heißen Gasen vermischt. Bei Betrachtung der Flammen, die im Feuerzug
entstehen, erkennt man eine langgedehnte, schmale Flamme, die an der Zufuhrstelle
der Zweitluft einsetzt und im Falle, daß der Wärmeaustauscher oder der Kessel gleich
entlang der Feuerungsanlage aufgestellt ist, hinter dem Wärmeaustauscher aufhört.
Dies läßt darauf schließen, daß an einer Stelle eine Verbrennung stattfindet, die
weiter rückwärts liegt als die, an der sich der Wärmeaustauscher befindet. Die sich
hierbei entwickelnde Wärme geht aber beim Durchgang durch den Schornstein verloren.
Die schmale Flamme deutet darauf hin, daß ein Teil der brennbaren Gase nicht sofort
verbrennt.
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Ein Stück ihres Weges strömen diese Gase an den Wänden des Wärmeaustauschers
entlang, wobei sie ihre Wärme an das zu wärmende Medium abgeben. Die Temperatur
jener Gase kann während dieser Zeit bis unter den Entflammungspunkt herabsinken,
so daß sie unverbrannt den Schornstein verlassen.
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Um eine möglichst vollständige Verbrennung bei geringem Luftüberschuß
zu ermöglichen, wird bei eingangs genannten Feuerungen gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
in den Feuerzug ein oder mehrere Luftzuführungsrohre anzuordnen, in welchen Bohrungen
angebracht sind, deren Achsen senkrecht zur Strömungsrichtung der Flamme stehen.
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Nimmt man die Einleitung von Zweitluft in dieser Weise vor, so kommt
eine gute Mischung derselben mit den Verbrennungsgasen zustande, während bei sachgemäßer
Anbringung der Zufuhröffnungen erreicht wird, daß die Luft sich über den vollen
Querschnitt des Feuerzugs verteilt und die Verbrennungsgase somit an jedem Punkt
des Querschnitts mit der Verbrennungsluft in Berührung kommen. Es bildet sich dann
eine breite Flamme, die fast den vollen Querschnitt des Feuerzugs ausfüllt. Ein
vorzeitiges Abkühlen der Gase bis unter den Entflammungspunkt ist somit ausgeschlossen.
Infolge des geringeren Luftüberschusses und der besseren Verbrennung steigt die
Temperatur der Abgase im Wärmeaustauscher, wodurch der Wärmeaustausch besser und
der Schornsteinverlust geringer wird.
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Eine weitere Herabsetzung des Luftüberschusses, den man zur völligen
Verbrennung braucht, läßt sich gemäß der Erfindung dadurch erzielen, daß man die
Zweitluft in der Ebene, die senkrecht zur Richtung des Gasstroms verläuft, in Turbulenz
versetzt.
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Vorzugsweise werden die Rohre derart angeordnet, daß die Mittellinien
dieser zur Zuführung von Luft vorgesehenen Rohre einzeln senkrecht zur Richtung
des Gasstroms stehen.
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An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll
die Erfindung näher erläutert werden.
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Fig. i zeigt einen Längsschnitt einer insbesondere zu der Verfeuerung
von Grobkoks geeigneten Feuerungsanlage, während in Fig.2 ein Querschnitt dieser
Feuerungsanlage dargestellt ist; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des für die Zuführung
von Zweitluft vorgesehenen Rohrs.
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Der Brennstoff fällt unter dem Einfluß der Schwerkraft aus dem Breiinstoffhunker
i in den Verbrennungsraum 2. Die Seitenwände 3 und 4 der Feuerungsanlage und zwei
Reihen von senkrecht gestellten, wassergekühlten Rohren 5, 6 bilden die Begrenzung
des Verbrennungsraums. Der Rost bildet dessen Boden. Die Rohre 5 sind kürzer als
die Rohre 6, wodurch die sich auf dem Rost 7 ansammelnde Schlacke mittels eines
Schlackenstößels durch den unterhalb des Sammelrohrs 9 befindlichen offenen Raum
auf den Kühlrost io gestoßen werden kann. Die erloschene und erkaltete Schlacke
sowie die im Aschenraum 12 unterhalb des Rostes angesammelte Asche kann durch eine
mittels einer Tür i i abschließbare Öffnung entfernt werden. Ein an die Öffnung
13 angeschlossener Ventilator bläst durch sie Verbrennungsluft in einen Luftverteilungskasten
14. Dieser Kasten ist an der Seite der Wand, die von der Reibe der kürzeren Röhre
gebildet wird, offen, so daß die Luft durch die zwischen den Rohren befindlichen
Lücken strömt und dann, nachdem sie in waagerechter Richtung durch die Brennstoffsäule
hindurchgegangen ist, in den Raum 2 gelangt. Im Boden 15 des Verteilungskastens
befindet sich eine Öffnung 16. Durch diese Öffnung gelangt ein Teil der in den Verteilungskasten
eingeblasenen Luft in den Aschenraum 12 und strömt dann in diagonaler Richtung durch
die Verbrennungsreste und den auf diesen befindlichen Brennstoff. Weil nunmehr zusätzliche
Luft in diagonaler Richtung zugeführt wird, bildet sich eine auf dem Schlackenbett
S liegende Verbrennungszone, deren Form etwa jener in Fig. i mit V bezeichneten
entspricht. Unter der Bezeichnung Verbrennungszone soll in dieser Beschreibung diejenige
Zone verstanden werden, in der eine völlige Verbrennung des Brennstoffs erfolgt.
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Das in der Verbrennungszone gebildete CO,
streicht durch den
zwischen der Verbrennungszone und der Rohrreihe 6 befindlichen glühenden Brennstoff.
In dieser in der Zeichnung mit R bezeichneten Zone findet die Reduktion des Kohlendioxyds
zu C O statt. Letzteres strömt durch die zwischen den Rohren 6 befindlichen Lücken
hindurch und gelangt in den Feuerzug 17, in dem es unter Bildung von C02 verbrennt.
Die Einleitung von Zweitluft in den Feuerzug 17 erfolgt durch das Rohr 18. In der
Wand dieses Rohrs, das mit dem Luftverteilungskasten 14 in Verbindung steht, ist
eine größere Anzahl Bohrungen geringen Durchmessers angebracht, durch die die Luft
in den Feuerzug 17 eintritt.
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Die Achsen dieser Bohrungen stehen senkrecht zur Richtung des durch
den Feuerzug 17 hindurchgehenden Gasstroms, und infolgedessen bewegt sich die ausströmende
Zweitluft quer zu dem Gasstrom. Weil die Achse des Rohrs 18 ebenfalls senkrecht
zum Gasstrom steht und dieses Rohr zwei einander diametral gegenüberliegende Reihen
von Bohrungen
besitzt, entsteht am Rohr eine quer durch den Feuerzug
17 verlaufende Luftwand, die von den Gasen durchbrochen werden muß. Die dadurch
herbeigeführte sofortige restlose Verbrennung erfolgt, ohne daß ein großer Luftüberschuß
erforderiicll ist.
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1?in "Feil des Gasstroms strömt über das Rohr hinweg, der andere unter
ihm hindurch. Sorgt man nun dafür, daß das Verhältnis des Gesamtdurchlasses der
Bohrungen der oberen Reihe zu dem der unteren Reihe dem Verhältnis des oberhalb
des Rohrs liegenden "Teils der Querschnittfläche des Feuerzugs zu jenem der unterhalb
ihm liegenden Teils entspricht, so erreicht man, daß die brennbaren Gase und die
Luft im gleichen Mengenverhältnis zugeführt werden. Dadurch geht die Verbrennung
im Feuerzug gleichmäßig vor sich. Die Durchmesser der verschiedenen Bohrungen können
von gleicher Größe sein, und ihre Achsen können parallel zueinander verlaufen. Läßt
man aber die Zweitluft in einer senkrecht zur Richtung des Gasstroms stehenden l,abene
wirbeln, so wird die \"erbrennung noch besser. Man kann dies gemäß der Erfindung
dadurch erzielen, daß man die Durchmesser aufeinanderfolgender Bohrungen dergleichen
Reihe verschieden groß ausbildet. In Fig. 3 ist dies für die untere Reihe angegeben,
in der die Bohrungen '2o einen Durchmesser von 5 mm, die Bohrungen 21 hingegen einen
kleineren Durchmesser von 3 mm aufweisen. Weil die Strömungsgeschwindigkeit Gier
Luft entsprechend der Größe der Bohrungen verschieden ausfällt, entstehen Wirbel,
die eine gute X'ermisc',itint, der Zweitluft finit den brennbaren Gasen fördern.
Diese Turbulenz der Zweitluft läßt sich ebenfalls dadurch erzeugen, daß man, wie
in Fig. 3 angegeben, die Bohrungen derart in der Rohrwand anordnet, daß die Winkel,
die die Achsen der aufeinanderfolgenden Bohrungen zur Achse des Rohrs bilden, verschieden
groß sind. Im Ausführungsbeispiel sind die Achsen der Bohrungen 22 senkrecht zur
Achse des Rohrs angeordnet, während die Öffnungen 23 unter spitzem Winkel zur Rohrachse
ausgebohrt sind.