DE931307C

DE931307C - Verfahren zur Beeinflussung einer Feuerung mittels Schallschwingungen

Info

Publication number: DE931307C
Application number: DED1953A
Authority: DE
Inventors: Ernst Huebel
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1950-04-02
Filing date: 1950-04-02
Publication date: 1955-08-04

Description

Verfahren zur Beeinflussung einer Feuerung mittels Schallschwingungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung einer Feuerung mittels Schallschwingungen, bei welchem die in flüssigem, plastischem oder gasförmigem Zustand befindlichen Aschebestandteile der Wärmeabstrahlung an die Heizflächen ausgesetzt werden und der Rauchgasstrom im Strahlungsbereich dieser Heizflächen gleichzeitig der Einwirkung von Schallschwingungen unterworfen wird, wobei in der Hauptverbrennungszone der Gasstrom in Schwingungen versetzt oder in der Nachverbrennungszone die Zusammenballung der Schlackenteilchen erzielt wird (Patentschrift 9o6 970), und sie besteht darin, daß die Schallfelder der Haupt- und N achverbrennungszone, die verschiedene Frequenz aufweisen, gleichzeitig auf einen Feuerraum wirken.
Es ist bekannt, daß durch Einwirkung von longitudinalen Schwingungen des Gasraumes die in den Gasen schwebenden Teilchen mehr oder weniger zu erzwungenen Schwingungen angeregt werden, wodurch sich je nach der Schwingungszahl verschiedenartige Wirkungen erzielen lassen. Während der hörbare Schall nur geringe Nebenwirkungen erzeugt, ist bereits vorgeschlagen worden, Ultraschallschwingungen auf den Verbrennungsvorgang wirken zu lassen. Bei Anwendungen solcher Schwingungen werden nur die Luftmoleküle in Schwingungen versetzt, während die Brennstoffteilchen infolge ihrer Trägheit wenig oder nicht an den Schwingungen teilnehmen und dadurch laufend von dem sie umgebenden Gasschleier entkleidet und mit neuen Luftmolekülen in Berührung gebracht werden. Das Ergebnis ist eine Beschleunigung des Verbrennungsvorganges. Es ist auch bekannt, die in dem Feuergasstrom schwebenden Schlackenteilchen durch Ultraschall in Schwingungen zu versetzen und dadurch zum Aneinanderhaften zu bringen, so daß größere Anhäufungen entstehen, die leichter aus den Gasen ausgeschieden werden können. Die hierfür günstigste Schwingungszahl wird sich nicht mit der für die Verbrennungsbeschleunigung günstigsten decken.
Die Erfindung geht von dieser Erkenntnis aus und benutzt zwei verschiedene Schwingungszahlen, welche gleichzeitig räumlich getrennt angewandt werden, damit die getrennten Wirkungen erzielt werden können und die Wirkung .der einen Schwingung die der anderen nicht störend beeinflusse. Die Anwendung zweier verschiedener Schwingungszahlen hat den Vorteil, daß die in der zweiten Schallzone zusammengeballten Schlackenteilchen auf den Boden der Brennkammer absinken und hierbei nochmals in den Bereich der ersten Schallzone gelangen. Gröbere Teilchen, deren Ausbrand noch nicht beendet war, werden auf diesem Wege wieder mit Luftteilchen in Berührung gebracht und ihr Ausbrennen vollendet. In der grobkörnigen Form, in der die Schlackenteilchen schließlich anfallen, sind sie für eine weitere Verwertung gut geeignet. Die Räume der beiden Schallzonen müssen nicht durch feste Wände getrennt sein. Bei der großen Abbremsung, welche die Schallwellen erleiden, genügt es schon, die entsprechenden Schwingungserreger in angemessener Entfernung voneinander anzuordnen und dafür zu sorgen, daß insbesondere stehende Wellen einander nicht kreuzen. Eine gewisse Überlagerung in der Grenzzone ist unbedenklich, da in dieser Zone auch der Übergang der Brennstoffeigenschaften besteht oder eintritt, der zur Anwendung zweier verschiedener Schwingungszahlen Anlaß gibt. Es können mit entsprechender Abstufung der Schwingungszahlen auch mehr als zwei Räume behandelt werden, wenn eine solche weitere Unterteilung Vorteile verspricht.
Eine der Erfindung entsprechende Anordnung der Schwingungserreger bei einer Wanderrostfeuerung ist in Abb. i dargestellt. Der zwischen dem -Wanderrost i und dem Schrägrohrsystem eines Dampferzeugers sich als lotrechter prismatischer Schacht erstreckende Feuerraum 3 ist mit mehreren auf gleicher Höhe in der Feuerraum-Rückwand 4 angeordneten Schallerzeugern 5 und mit mehreren auf gleicher Höhe in der Stirnwand 6 des Feuerraumes, jedoch höher als die Schallerzeuger 5 angeordneten Schallerzeugern 7 ausgerüstet. Die Schallkegel sind so eingestellt, daß die Schwingungen der Erzeuger 5 den Raum 8 und die Schwingungen der Erzeuger 7 den Raum 9 erfassen. (Angedeutet durch Schraffierungen.) Hierbei ist vorgesehen, daß die Zone 8 den keilförmigen Raum io über dem Ausbrennende des Wanderrostes nicht erfaßt, weil an dieser Stelle die Gasmischung noch nicht genügend erfolgt ist, um die Schallwirkung nutzbar anwenden zu können. Dagegen reicht diese Schallzone weiter vorn bis auf die Brennstoffschicht, und ihre obere Grenze liegt etwa dort, wo der Gehalt an C O und an festem Kohlenstoff im Gasstrome gleich Null ist. Die obere Schwingungszone hat ihre untere Grenze in einem Abstande oberhalb der oberen Grenze der unteren Zone, und ihre obere Grenze reicht bis an das Schrägrohrbündel2.
DieAnordnung einer Brennstaubfeuerung, welche mit Abzug der Schlacke in flüssiger Form betrieben wird, ist in Abb. z dargestellt, wobei die Begrenzung des Feuerraumes unter Fortlassung der feuerfesten Wandung nur durch die diese Räume umhüllenden Rohre des befeuerten Dampferzeugers angedeutet ist. An den Feuerraum II schließt sich, von ihm durch den Schlackenfangrost 12 abgeteilt, der Strahlungsraum 13 an, der oben durch die Berührungsheizfläche 14 abgegrenzt wird. Das Brennstaub-Luft-Gemisch wird durch Brenner in der Richtung der Pfeile 15 und die Zusatzluft durch entsprechend verteilte Düsen in Richtung der Pfeile 16 eingeführt. Zwischen den Düsen 16 sind die Schallerzeuger 17 angebracht, welche das die Verbrennung beschleunigende Schallfeld 18 (schraffiert gezeichnet) erzeugen. Die in den Strahlungsraum 13 übergetretenen Verbrennungsgase werden durch das von dem Schallerzeuger 18 erregte Schallfeld 2o erfaßt, das der Aschenausscheidung dient.
Die Anordnung der Schallerzeuger ist in beiden Abbildungen so getroffen, daß die im Schallfeld liegende Stromlinie der Gasströmung um so länger ist, je weiter sie von dem Schallerzeuger entfernt ist. Hierdurch wird die infolge der Abnahme der Schallenergie verringerte Wirkung durch eine längere Einwirkungsdauer zum Teil ausgeglichen. Die Schallerzeuger der beiden Gruppen sind so angeordnet, daß sie weit voneinander entfernt sind, damit eine gegenseitige Beeinflussung der Schallfelder gering bleibt. Im Falle der Abb. 2 sind die Schallfelder dazu noch durch die Rohrlage 12 getrennt, welche als Abschirmung gegen den Übertritt der Schallwirkungen wirkt. Nach Möglichkeit wird ein etwa würfelförmiger Schallraum anzustreben sein. Seine Höhe wird sich daher als Ouadratwurzel des von den Gasen durchströmten Gasquerschnittes ergeben. Bei Brennstaubfeuerungen ist anzustreben, die Grenze der Schallzone etwa einen halben Meter von der Brennerwand entfernt zu halten, da erst in dieser Entfernung die für die Schalleinwirkung notwendige Zündung und Mischung sichergestellt ist: Näheres Herangehen an die Brennermündungen könnte die Zündung stören.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i: Verfahren zur Beeinflussung einer Feuerung mittels Schallschwingungen, bei welchem die in flüssigem, plastischem oder gasförmigem Zustand befindlichen Aschebestandteile der Wärmeabstrahlung an die Heizflächen ausgesetzt werden und-der Rauchgasstrom im Strahlungsbereich dieser Heizflächen gleichzeitig der Einwirkung von Schallschwingungen unterworfen wird, wobei in der Hauptverbrennungszone der Gasstrom in Schwingungen versetzt oder in der Nachverbrennungszone die Zusammenballung der Schlackenteilchen erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallfelder der Haupt-und Nachverbrennungszone, die verschiedene Frequenz aufweisen, gleichzeitig auf einen Feuerraum wirken.
2. Feuerung mit prismatischem Feuerraum zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallzone der Verbrennung einen Raum einnimmt, dessen Erstreckung in der Strömungsrichtung der Feuergase ungefähr gleich ist der Ouadratwurzel aus dem durchströmten Feuerraumquerschnitt.
3. Feuerung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schallzone der Verbrennung und der Schallzone der Entstaubung sich ein unbeschallter Raum erstreckt.
4. Rostfeuerung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallzone der Verbrennung durch den Rost begrenzt wird.
5. Rostfeuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbrandzone des Rostes außerhalb der Schallzone liegt.
6. Brennstaubfeuerung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenze der Schallzone von der Brennerwand etwa einen halben Meter entfernt ist.
7. Brennstaubfeuerung nach Anspruch 6 mit Schlackenschmelzkammer, welche von der Strahlungskammer durch einen aus Rohren beheizten Dampferzeuger bestehenden Schlackenfangrost getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallzone der Verbrennung die Schlakkenschmelzkammer erfüllt, während die Schallzone der Entstaubung in der Strahlungskammer liegt. B. Feuerung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die äußerste Grenze der Schallzone, welche der Entstaubung dient, die erste den Feuerraum abschließende Rohrlage des beheizten Dampferzeugers ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 472 8i2, 829 039; Zeitschrift »Chaleur et Industrie«, Jahrgang 1948, S. 74 bis 76 und S.:203 bis 2o6.