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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, .diese Nachteile zu vermeiden.
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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.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel :des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt. Die Abbildung zeigt einen lotrechten Schnitt durch eine
mit Kühlrohren ausgekleidete Brennkammer.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es kann zweckmäßig sein, auf die verschiedenen Kreise mit verschiedenen
Pressungen zu arbeiten.