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Kohlenstaubfeuerung mit Mahltrocknung Die Erfindung betrifft eine
Kohlenstaubfeuerung mit,iNlaitltrocknitng und 1?rwärmung.der die Mühlen verlassenden
13rüden vor ihrem Eintritt in den Feuerraum.
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Bei Kohlenmahlanlagen mit Mahltrocknung pflegt man die zur Trocknung
erforderliche Wärme dem Mahlraum durch heiße Rauchgase oder heiße Luft aus dem l.tiftvorwärmer
des zugeordneten Kessels zuzuführen und das finit Dampf und Kohlenstaub angereicherte
Gasgemisch, im weiteren kurz Brüder genannt, dein F euerrautn unmittelbar oder unter
Zwischenbunkerung der Kohle zuzuführen.
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Bei dieser "lnordnung besteht ein gewisser Nachteil darin, daß dein
Feuerraum erhebliche Adengen kühler brüden zugeführt «erden, die die Temperatur
Gier Flamme herabsetzen, wodurch z. 13. bei zündschwierigen Kohlen die Verluste
durch Uriverbranntes zunehmen, tind tlaß bei Anlagen mit Zwischenbunkerung zugleich
mit den 13rüden beträchtliche Kohlenmengen unter Umgehung der kontrollierten Kohlenstaubzuteilung
in den Feuerraum gelangen.
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Um den erstgenannten Nachteil herabzumindern, ist vorgeschlagen worden,
die Brüder vor ihrem Eintritt in den Feuerraum zu erwärmen, wobei in erster Linie
daran gedacht war, neben einer restlosen Trocknung des Kohlenstaubes schon eine
teilweise Entgasung und Vergasung des Brennstoffes herbeizuführen. Diesen und ähnlichen
Vorschlägen war dabei gemeinsam, daß die erforderliche Wärme der Brennkammer selbst
entzogen wurde, entweder durch Strahlung oder Leitung den Feuergasen selbst oder
der dem Feuerraum zuströmendeli Heißluft, so claß wohl eine örtliche Temperaturverschiebung,
aber keine Erhöhung vier mittleren 13rentikammertemperatur eintrat.
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1?rfiiidungsgeniäß wird eine wesentlich günstigere Wirkung erzielt,
wenn die zur Wärmung der Brüder erforderliche Wärme nicht dem Feuerraum, sondern
den
Rauchgasen bei ihrem Austritt aus dem Kessel entzogen wird. NIit Rücksicht auf die
verfügbaren geringeren Temperaturdifferenzen ist hierfür ein besonderer Oberflächenwärmeaustauscher
erforderlich, durch den jedoch zugleich die Möglichkeit entsteht, die Erwärmung
wesentlich weiter zu treiben. Der Grad der Erwärmung hängt hierbei ab vom Aufbau
der betreffenden Kessel- und 1'vIahlanlage; ihre obere Grenze ist im allgemeinen
durch das chemische Verhalten der Kohlensubstanz (Verhütung von Zündung, Entgasung,
Schwelung usw.) gegeben.
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Neben einer Erhöhung der gesamten mittleren Feuerraumtemperatur hat
eine solche (Anordnung den Vorteil, daß mit ihrer Hilfe die Temperatur der Kesselabgase
und damit die in den Abgasen enthaltene Verlustwärme merklich vermindert werden
kann.
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Eine solche Verminderung der Abgastemperatur ist zwar immer möglich,
auch ohne den Einbau eines Brüdenerhitzers, und zwar durch Vergrößerung der Kesselheizflächen,
z. B. des Wasser- oder des Luftvorwärmers. Der Vorteil bei Anwendung des Erfindungsgedankens
ist jedoch der, daß infolge der niedrigen Temperatur der aufzuwärmenden Brüden für
eine bestimmte Senkung der Abgastemperatur eine wesentlich geringere Heizfläche
erforderlich ist. Insbesondere ergibt sich in Erweiterung des Erfindungsgedankens
bei einer erstrebten Abgastemperatur der kleinste gesamte Heizflächenaufwand in
Kessel und Brüdenerhitzer, wenn der Brüdenerhitzer durch einen Teilstrom der Rauchgase
beheizt wird, der im Nebenschluß zu den letzten Kesselheizflächen fließt. Die Größe
des Teilstroms ist so zu wählen, daß sein Wasserwert, d. h. sein Produkt aus Menge
und mittlerer spezifischer Wärme, von dem der Brüden nicht zu sehr abweicht.
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Die Zweckmäßigkeit einer solchen Anordnung ergibt sich daraus, daß
bei ihrer Anwendung an allen beteiligten Heizflächen Temperaturdifferenzen der gleichen
Größenordnung entstehen, d. h. es wird dasselbe Prinzip nutzbar gemacht, das den
Vorzug der Gegenstromwärmeaustauscher ausmacht. Mathematisch gesprochen besagt dieses
Prinzip nichts anderes, als daß bei gegebener Gesamtwärme Q'= dQ die Heizfläche
Wärmedurchgangszahl, d t Temperaturdifferenz an der Heizfläche) am kleinsten
wird, wenn d t die kleinsten Abweichungen von seinem arithmetischen ?Mittelwert
zeigt.
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Würde man den Brüdenerhitzer nicht in einen Nebenstrom, sondern in
den Hauptstrom der Rauchgase legen, wobei entsprechend der hohen Endtemperatur der
Brüden ein hoher Temperaturbereich der Rauchgase zu wählen wäre, so würden auch
bei Gegenstromschaltung an der Brüdeneintrittsseite sehr hohe Temperaturdifferenzen
auftreten, da die Abkühlung der großen Rauchgasmenge im Vergleich zur Aufwärmung
der Brüden nur geringfügig ist; an den nachgeschalteten Kesselheizflächen dagegen
werden die ohnedies geringeren Temperaturdifferenzen durch die vorangehende Abkühlung
der Rauchgase noch weiter vermindert, so daß gerade die als unerwiinscht erkannte
ungleichmäßige Verteilung der Temperaturdifferenzen auftritt.
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Wird der Brüdenerhitzer, wie beschrieben, nur von einem Teilstrom
der Rauchgase beaufschlagt, so entsteht der weitere Vorteil, daß er neben dem Kessel
aufgestellt und die Führung der heißen Brüden so eingerichtet werden kann, daß Ansammlungen
entzündbaren Kohlenstaubes vermieden werden. Durch die Aufstellung neben dem Kessel
kann auch eine nachträgliche Anbringung erleichtert werden.
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Andererseits kann der Brüdenerhitzer unter Umständen auch mit dem
Hauptluftvorwärmer vereinigt werden, wodurch konstruktive Vorteile entstehen.
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Bei Mahlanlagen mit Zwischenbunkerung kann ein großer Teil der Brüden
nach dein Verlassen des Staubabscheiders und des Brüdenerhitzers in die Mühle zurückgeführt
werden. \\'erden Menge und Erwärmung dieser Brüden so gewählt, daß ihr Wärmeinhalt
zur Verdampfung des in der Kohle enthaltenen Wassers und der damit verbundenen Erwärmung
der Kohlesubstanz ausreicht, so erübrigt sich eine besondere Wärmezuführung durch
Heißluft oder Rauchgase, und deren Menge kann so niedrig gehalten werden, als es
der Feuchtigkeitsgehalt am Mühlenaustritt eben zuläßt. Die Kesselabgastemperatur
und die mit den Brüden in den Feuerraum gelangende Staubmenge nehmen in diesem Fall
ihren Kleinst"vert, die Feuerraumtemperatur ihren Höchstwert an. Die drei mit dem
Erfindungsgedanken verknüpften Vorteile erreichen also bei dieser Anordnung gleichzeitig
ihr Höchstmaß.
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In der Zeichnung ist eine :liiordiiuiig dieser Art als Beispiel dargestellt.
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Die Mühle a ist mit dem Sichter a' und dieser über die Leitung 2,
den Staubabscheider b, den Ventilator c und die Leitung 4 mit dem Brüdenerhitzer
d verbunden. Bei i wird die Kohle zugeführt. Die Leitung 3 ermöglicht eine Umgehung
des Brüdenerhitzers. Die Leitung 5, 6 stellt schematisch den Rauchgasteilstrom vor
und hinter dem Brüdenerhitzer dar. Die Brüdenleitung 7 führt zum Feuerraum, und
bei io ist die Zuführung der Räuchgase oder der Heißluft. Über die Leitung 8, 9,
11 ist der Brüdenerhitzer brüdenseitig mit der Mühle verbunden. Mit der Klappe c
wird die Brüdentemperatur hinter dem Erhitzer, mit der Klappe f die Brüdenmenge
zum Feuerraum und damit die Feuchtigkeit hinter der 1-,lühle, mit der Klappe g die
Temperatur hinter der Mühle reguliert.
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An Stelle der Klappe f kann man auch in die Brüdenleitung zum Feuerraum
einen Ventilator mit Drossel- oder Drehzahlregelung einbauen, der den ganzen Mahlkreislauf
einschließlich Brüdenerhitzer unter Unterdruck setzt. Liegt der Unterdruck tiefer
als der Unterdruck des Rauchgasteilstromes, so kann als Brüdenerhitzer ein Ljungströmvorwärmer
verwendet werden, ohne daß ein Verlust an Kohlenstaub durch die Undichtigkeiten
des Vorwärmers eintreten 'kann. Die unvermeidbaren
Undichtigkeiten
können umgekehrt dazu verwendet werden, die erforderliche Rauchgasmenge beizumischen,
so daB die Zuleitung io entfallen kann.
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Um ein anschauliches Bild von den Verhältnissen zu vermitteln, sind
für die Anordnung mit Rauchgaszumischung bei io in der Tabelle die Kohle-, Luft-undWasser-bzw.Dampfmengen
an den durch die Ziffern i bis i i bezeichneten Stellen für eine geplante Anlage
zusammengestellt. Hierbei ist einerseits die durch die Mahlarbeit zugeführte, andererseits
die durch Ableitung verlorene Wärme berücksichtigt.
| Stelle ' 1 1 2 , 3 1 4 ' 5
1 6 1 7 1 8. 1 9
1 io ' 11 - |
| Temperatur . . . . . . . ' C io 9o 9o 9o 485 150 325 325 216
485 240 |
| Kohle . . . . . . . . kg/sec 5,0 5,70 0,33 0,52 - -
o,i5 0,37 0,70 - 0,70 |
| Wasser oder Dampf - 0,5 2,74 1,04 1,70 - - 0,5 1,20
2,24 - 2,24 |
| Luft oder Gas. 4,51 I,7I 2,80 4,62 4,62 o,82 1,98 3,69
o,82 4,51 |
| Volumen. . . . . . .m3,..-sec - 9,25 3,5 5,75 9,9 5,54 2,68
6,72 10,2 1,75 12,0 |