DE884539C - Kohlenstaubfeuerung - Google Patents

Kohlenstaubfeuerung

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DE884539C
DE884539C DEP41007D DEP0041007D DE884539C DE 884539 C DE884539 C DE 884539C DE P41007 D DEP41007 D DE P41007D DE P0041007 D DEP0041007 D DE P0041007D DE 884539 C DE884539 C DE 884539C
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DE
Germany
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combustion chamber
flame
combustion
firing
fuel
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Expired
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DEP41007D
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English (en)
Inventor
Heinrich Seyfritz
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Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Original Assignee
L&C Steinmueller GmbH
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2700/00Special arrangements for combustion apparatus using fluent fuel
    • F23C2700/06Combustion apparatus using pulverized fuel
    • F23C2700/063Arrangements for igniting, flame-guiding, air supply in

Description

  • Kohlenstaubfeuerung Die Erfindung betrifft eine Kohlenstaubfeuerung, bei der an jeder Ecke der Brennkammer mehrere Brenn.stoffeinblasedüsen tangenti.al zu Kreisen gerichtet sind, die die Mittelachse der Brennkammer umgeben, und eine solche Kohlenstaubfeuerung, bei der mehrere Brennstoffeinblasedüsen tangential zu Kreisen gerichtet sind, die eine Achse der Brennkammer umgeben.
  • Für .die Befeuerung von Dampfkesseln hat sich in letzter Zeit die Kohlenstaubfeuerung besonders günstig herausgestellt, insbesondere, da sie.zur Entwicklung der Schmelzkammerfeuerung führte. Es sind,dabei Brenneranordnungen verschiedenster Art bekannt. Die sogenannte Eckenfeuerung, beider die Brenner aus den Ecken oder Seiten :der Brennkammer auf einen zur Mittelachse gedachten Streukreis gerichtet sind, haben anderen Anordnungen gegenüber insofern Vorteile, als .dabei eine besonders gute Durchwirbelung und Durchmischung von Brennstoff und Luft erreicht wird. Außerdem ergibt sich eine gewisse Verlängerung des Flammenweges innerhalb der Brennkammer. Weiter wurde festgestellt, daß der Abscheidungsgrad an Schlacke und Asche innerhalb der Brennkammer bei dieser Feuerung etwas vergrößert wird.
  • In der Regel sind in den Ecken der Brennkammer jeweils zwei oder drei Brenner übereinander angeordnet, je nach der Gesamtleistung der Feuerung. Diese Brenner arbeiten demnach in verschiedenen Lagen allesamt auf ein und denselben Streukreis. Zwar verbreitert sich nach Austritt aus der Brennermündung der Staubluftstrahl praktisch etwas, doch besteht dabei der große Nachteil, daß riesige Mengen an Kohlenstaub und Luft auf diesen gedachten Streukreis geworfen werden. Bei näherer Betrachtung muß festgestellt werden, daß auf diese Weise einmal der Brennraum nur an vier bestimmten Stellen hauptsächlich beaufschlagt wird, d. h. .der gesamte eingeblasene Brennstoff häuft sich um die Mittelachse der Brennkammer in der Haupts ac, he an. Dies-er Vorgang istdenkbar ungünstig in bezug auf die Verbrennung, wenn man bedenkt, daß erstens eine sehr große Verbrennungsluftmenbe der Brennstoffmenge zugeordnet werden muß und zweitens dies an einer Stelle, wo die Zuführung bekanntlich erhebliche Schwierigkeiten macht. Die Folge davon ist, daß der Brenntoff die erforderliche Luft nicht erhalten kann und daher auch nicht ausbrennt. Ein großer Teil des Brennraumes ist daher nicht ausgenutzt, so daß die in der Regel zugrunde gelegte Brennraumbelastung sich tatsächlich viel höher einstellt, während die Luft in Strähnen ohne Anteilnahme an der Verbrennung abzieht. Die weitere Folge,sind Nachverbrennungen, innerhalb ider `Kes@sel-'heizflächen und die Verschlackung derselben. Die Zusammenballung des Kohlenstaubstrahles fuhrt dazu, daß die Brennkammern immer größer bzw. höher gewählt werden müssen. Außerdem verlagern sich die Brennkammertemperaturen sehr ungleich auf den Brennraumquerschnitt und anschließend auf die nachgeschalteten Heizflächen wie Überhitzer usw. Die Verhältnisse werden um so unerträglicher, je größer die Belastungssteigerung derartiger Feuerungen unter Umständen gewählt werden muß.
  • Die beschriebenen Nachteile werden auch nicht vermieden bei einer bekanntgewordenen Mühlenfeuerung, bei .der in der in der Verbindungsöffnung ,zwischen Feuerraum und Mühlensohacht liegenden Innenwand des Feuerraumes geneigte Leitflächen angeordnet sind, die den Mühlenscb.acht gegen die Wärmeeinstrahlung aus dem Feuerraum abschirmen und schräg verlaufende Kanäle zum Zuführen des Brennstoffes zurrt Feuerraum bilden, denn bei dieser Anordnung wird, abgesehen davon, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffes bei Mühlenfeuerungen verhältnismäßig gering ist, le-d@iglich erreicht, daß der Brennstoffstrahl auf einer vergrößerten Breite in den Feuerraum eintritt.
  • Das gleiche gilt für eine weiterhin bekanntgewordene Brennstaubfeuerung mit einer dreieckigen Brennkammer, bei der .die Mittellinien der Brennstaubstrahlen einen Kreiszylinder berühren, so daß in bekannter Weise im Betriebe lediglich eine Drehflamme mit lotrechter Achse entsteht.
  • Ferner ist eine Kohlenstauhfeuerung bekannt, bei welcher der Brennstoff durch einen in der Decke der Brennkammer angebrachten Brennerkopf kreisend in den Brennraum eingeblasen wird und in den Ecken .des Brennraumes gestaffelte Schlitze vorgesehen sind, durch welche die Sekundärluft so dem Brennraum zugeführt wird, daß sie mehrere konzentrische Zylinder tangiert.
  • Außerdem gibt es eine Kohlenstaubfeuerung, bei der je zwei der in den vier Ecken! der Brennkammer angeordneten Brennerdüsen tan.gential zu je einem Kreise blasen, so daß sich zwei konzentrische Zylinder bilden, deren gemeinsame Achse mit der Mittelachse der Brennkammer zusammenfällt.
  • Bekanntlich wird bei Kohlenstaubfeuerun:gen angestrebt, eine Entmischung von Stawb und Luft vom Mühlensichter bis zur Brennermündung nach Möglichkeit ,zu vermeiden, damit die Zuführung zur Brennkammer unter möglichst günstigen Mischungsverhältnissen vor sich gehen kann. Die dafür getroffenen Vorkehrungen werden jedoch infolge der zusammengeballten Zufuhr auf engstem Raum um die Mittelachse ,der Brennkammer mehr oder weniger gegenstandslos, so daß als weitere Folge Zündschwierigkeiten und Verpuffungen, insbesondere bei Teilbelastung, eintreten. Dies ist auch der Grund, weshalb .die Flamme bei Kleinstlast in der Regel abreißt, da bei Kohlenstaubfeuerungen mit Einblasemühlen, bei welchen die Mühlenluftmenge bei allen Belastungen konstant gehalten werden muß, eine massive Luftsäule die Koh.lenstaubsäule um die Mittelachse ablöst. Der ungleichen Verteilung von Kohlenstaub und Verbrennungsluft auf den Brennkammerquerschnitt bzw. das Brennkammervolumen ist es auch zuzuschreiben, daß es nicht möglich ist, den Kohlenstaubstrahl in einer Brennkammer mit größeren Abmessungen, z. B. mittels einer Zündlunte, .direkt zu zünden, sondern es müssen bislang besondere Zündeinrichtungen, wie Öl-, Gas- öder Koblenstaubzündbrenner verwendet werden.
  • Es isteineKohlenstaubfeuerungbekanntgeworden, bei der in eine Art Vorkammer das Brennstoff-Luft-Geinisch dicht vor dem Flammenauslaß in der Weise der Kammer zugeführt wird, daß der Brennstoff-Luft-Strom quer zur gemeinsamen Längsachse von Kammer und Auslaßöffnung oder in Richtung einer Kammerdiagonale nach der dem Brenner gegenüberliegenden Begrenzungswand in die Kamm,er einströmt. Hierdurch soll eine gute Wirbelbildung erzielt werden. Da aber die Brennstoffeinführung nur durch eine Öffnung erfolgt, wird sich hierbei kein ausgesprochener Flammenzylinder ausbilden, und eine kreisartige Wirbelung kommt praktisch nicht .zustande.
  • Besondere Schwierigkeiten ergeben sich bekanntlich bei den sogenannten Sch.melzkammerfeuerungen, bei -welchen die Temperatur in der Brennkammer so hoch gehalten werden soll, daß die Kohlenschlacke und -asche in feuerflüssigem Zustande in der Brennkammer ausgeschieden werden kann. Diese Feuerungsart ist an sich günstig im Hinblick auf die Verbrennung gewisser Kohlensorten, z. B. ballastreicher Kohlen. Um aber einen sicheren Schmelzbetrieb führen zu können, ist es notwendig, daß Brennstoff und Verbrennungsluft möglichst ;gut verteilt werden, so daß die Wärmeauslösung und -verbeilung, insbesondere im Bereich des Schlackenbades bzw. des Schlackenauslasses, bestmöglich erfolgt. Dies war bei den bislang bekannten üblichen Feuerungen noch verbesserungsbedürftig, und es zeigte sich, .daß frei den mit Eckenbrennern ausgerüsteten Schmelzkammerkesseln die höchste Feuerraumtemperatur nicht, wie an sich angenommen, in der Mittelachse des Streukreises liegt, sondern in einiger Entfernung davon, im Verlaufe des eingeleiteten Brennstoffstrahls. Das bedeutet, daß bei den vier Eckstrahlen eigentlich auch vier Auslaßöffnunggen für die flüssige Schlacke notwendig würden. Eine solche Lösung ist jedoch kompliziert und kostspielig, zumal sich dieselbe jeweils ändern müßte, sobald Belastung, Kohlensorte usw. geändert werden. Insbesondere aber wird das Schlackenbad sehr ungleichmäßig durch die Flamme erwärmt, d. h. es bilden sich Hitzestreifen und Kaltzonen, die zu Betriebsschwierigkeiten führen. Außerdem besteht der Übelstand, gdaß im Hinblick auf die Zusammenballung der Flammensäule auf kleinstem Raum ein unvollkommener Ausbrand -des Kohlenstaubes erfolgt, so daß sich Koks absetzt, der den Schlackenfluß hindert. Je nach den Schlackeneigenschaften der höhle aber bilden sich bekannt-!ich Klumpen von enormem Gewicht und Größe, welche mittels der Flamme auf die Dauer nicht mehr eingeschmolzen werden können, so daß umständliche Maßndlimen für deren Beseitigung ergriffen werden müssen. Ein weiterer Übelstand der räumlichen Überlastung im Bereich des Streukreises entsteht dadurch, daß flüssige bzw. teigige Schlackenteilchen in die Kesselheizfläche strömen, indem sie vom Feuergaszug mitgerissen werden. Auf diese Weise ist .das angestrebte Ziel, mittels der Verflüssigung .die Schlacke und Asche den Heizflächen fernzuhalten, nicht zu erreichen, sondern der Übelstand kann sich sogar im Vergleich zu Feuerungen mit trockner Entaschung noch vergrößern. Grundbedingung für die Betriebssicherheit von Schmelzkammerfeuerungen ist weiterhin, daß die Schlacke und Asche möglichst gleichmäßig auf die Wände und das Schlackenbad verteilt werden. Ist das nicht der Fall, so besteht die Gefahr, daß Flächen entstehen, innerhalb welcher eine große Schlackenschichthöne, und wieder andere, bei denen gar keine Schicht entsteht, so daß Störungen auftreten. Aber auch diese Bedingung kann bei :den üblichen Ausbildungen nicht eingehalten werden, so daß Feuerungen dieser Art bislang nicht befriedigen konnten.
  • Ein weiterer großer Nachteil der bekannten Ausbildungen ergab sich daraus, daß es nicht möglich -war, mit Erfolg die Flugkoksrückführung, z. B. aus Elektrofiltern, in die Brennkammer vorzunehmen, da der sehr feine, noch nicht restlos ausgebrannte Flugstaub sofort wieder in die Kesselzüge strömte und die Heizflächen belegte.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, .diese Nachteile zu vermeiden.
  • Dieses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Brennerdüsen oder bei Verwendung von Düsen mit mehreren Mündungen, die Düsenmündungen zur Bildung mehrerer konzentrischer Flammenhohlzylinder in mehreren übereinanderliegenden Ebenen angeordnet und jeweils die in einer Horizontalebene liegenden Brennerdüsen oder Mündungen tangential zu einem gemeinsamen Kreise gerichtet sind, wobei die Kreisdurchmesser in Richtung der Flammenführung zunehmen.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel :des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Die Abbildung zeigt einen lotrechten Schnitt durch eine mit Kühlrohren ausgekleidete Brennkammer.
  • Der Feuerraumbo-den 3 des Feuerraumes q. kann flach und trichterförmig sein. Die Brenner 5, 6 un.d 7 blasen an die Kreise S, 9 und io. Es ergeben sich drei Flammenhöhlzylinder, welche konzentrisch verlaufen und in Pfeilrichtung A den Brennraum durchstri,men.
  • Auf diese Weise ,ergibt sich eine gut verteilte, aufgelöste Flammenführung über dem Brennraumquerschnitt, so daß die einzelnen Staubkörner günstig von der `'erbrennungsluft heaufschl.agt werden können. Auß°rdem ist das Brenn.raumvolumen günstig undgleichmäßig beaufschlagt, sei es durch die Flamme oder durch Schlacke und Asche. Es erfolgt eine wesentliche Verbesserung der Feuerraumtemperaturverteilung in Richtung :der Kesselnachheizflächen, z. B. Überhitzer, und dadurch eine gleichmäßige Verteilung der Heißdampftemperatur auf die einzelnen Rohrschlangen. Dadurch, idaß die Flaminenhohlzylinder nicht mehr übereinanderliegend ineinanderlaufen, kann die Feuerung spezifisch wesentlich höher belastet werden. Die Entstehung von Flammenluftsträhnen wird erfindungsgemäß vermieden. Auch die Bildung einer gef2hrlichen Stichflamme und gdas Wegschmoren von Brennerteilen dürfte .dabei vermieden werden. Andererseits besteht der Vorteil, daß auch die Sulfide verbrennen, so daß .die Verschmutzung der Kesselh-ei,zfläclien eingedämmt werden kann.
  • Die Zündungs- und Kleinstlastverhältnisse werden gebessert. Der Ausbrand dürfte vollkommener sein. Die Elastizität der Feuerung und des Kessels nimmt zu. Die Heizflächen werden gleichmäßiger von der Wärme beaufschlagt.
  • Die Schaltung .der Mühlen kann derart erfolgen, daß z. B. jeweils Beine Mühle auf einen Flammenhohlzylinder arbeitet, Es besteht erfindungsgemäß weiter der große Vorteil, daß nunmeihr die Flugkoksrückfüh.rung mit Erfolg durchgeführt werden kann, wenn z. B. die der Brennkammerachse am nächsten liegende Flammensäule für ihre Zuführung benutzt wird. Für Schmelzkammerfeuerungen aber ergibt sich der große Vorteil, daß die Verflüssigung .der Sehlacke und Asche in der Brennkammer sowie gderen Austragung .gesichert wird. Die obenerwähnte Flugkoksrückführung aber dürfte auch hierbei mit Erfolg durchgeführt werden können, und zwar wird die Flugasche infolge der hohen Flammentemperatur so gut ausgebrannt sein, daß sie nach ihrer Austragung und Granulierung zu Schlackensteinen u. dgl. Verwendung finden kann.
  • Es kann zweckmäßig sein, auf die verschiedenen Kreise mit verschiedenen Pressungen zu arbeiten.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Kolilenstaubfeuerung, bei der in jeder Ecke der Brennkammer mehrere übereinanderliegende Brennstoffeinblasedüsen tangential zuKreisen gerichtet sind-, @diedieMittelachsederBrennkammer umgeben, dadurch gekennzeichnet, ;daB zur Bildung mehrerer konzentrischer Flammenhohlzylinder jeweils die in einer Horizontalebene liegenden Brennerdüsen oder bei Verwendung von Düsen mit mehreren Mündungen die Düsenmündungen tangential zu einem gemeinsamen Kreise gerichtet sind, wobei die Kreisdurchmesser in Richtung der Flammenführung zunehmen. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 203 205, 471 330, 68o 16-8, 727 192; USA.-Patentschriften Nr. 1734 669, 1 792 10q., 2 243 572, 2 243 909; Combustion 1947, S. 8 bis 17.
DEP41007D 1949-04-28 1949-04-28 Kohlenstaubfeuerung Expired DE884539C (de)

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