-
Kohlenstaubfeuerung für Strahlungsdampferzeuger Die Erfindung bezieht
sich auf eine Kohlenstaubfeuerung für Strahlungsdampferzeuger mit im unteren Teil
der Brennkammer angebrachten, in mehrereStrahlen aufgeteiltenKohlenstaubbrennern
und mit oberhalb dieser Brenner eingebauten, schräg nach unten gerichteten, die
Hauptmenge der Verbrennungsluft einführenden Oberluftdüsen und mit aufgeweitetem
Aschentrichter.
-
Es sind Strahlungsdampferzeuger bekannt, deren Feuerräume allseitig
mit Kühlrohren ausgekleidet sind und deren Feuerungen mit Kohlenstaubbrennern versehen
sind, die im unteren, Teil der Brennkammer unmittelbar auf den Trichteransatz angebracht
sind. Die Kohlenstaubbrenner befinden sich in den vier Ecken des Feuerraums und
sind so angeordnet, daß abwechselnd zwischen den Kohlenstaubdüsen Zweitluft eingeführt
wird, wobei zusätzlich noch oberhalb der Brennerdüsen Oberluft eingeblasen wird.
Als Trägergas für den Kohlenstaub dient meist Rauchgas oder ein Rauchgasgemisch.
Die Zweitluft hat meist eine Temperatur von 25o bis 300°. Bei Dampferzeugern vorgenannter
Art zeigten sich aber Schwierigkeiten im Betrieb, die sich dahingehend auswirkten,
daß sowohl die Feuerraumrohre als auch insbesondere der 1=Tberhitzer sehr starker
Verschlackung unterworfen waren. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Gestaltung
des unterhalb der Brenner liegenden
Raumes unvollkommen war. Die
Form des Aschentrichters bedingte eine hohe Flammenlage und damit eine erhöhte Feuerraum-Endtemperatur.
Weiterhin führte die nach unten sich verengende Form des Aschentrichters -dazu,
daß. bei der zu erstrebenden tiefen Flammenlage die Flamme direkt gegen die Wände
schlug, an denen sich dann Verschlackungen bildeten. Es war deshalb nur möglich,
die Dampferzeuger mit einer geringeren Reisezeit zu fahren, sofern man nicht, um
diese zu verlängern, die Dampfleistung reduzieren wollte: Da die schnelle Zündung
des Kohlenstaubes abhängig ist von seiner innigen Mischung mit der erforderlichen
Zündluftmenge, ist schon vorgeschlagen worden, denKohlenstaubstrotn in mehrere Teilströme
zu unterteilen. Beim Ausströmen des Kohlenstaubstrahls aus einem Rohr expandiert
dieser und bildet unter Abnahme der Geschwindigkeit an seiner Oberfläche Wirbel,
die allmählich die gesamte geordnete Strömung des Strahles in eine allgemeine Turbulenz
auflösen. Die Verwirbelung in der Außenzone wird eingeleitet durch den Geschwindigkeitsunterschied
des strömenden Mediums gegenüber dem ruhenden. Die Auflösung des Strahles erfolgt
um so schneller, je größer seine Oberfläche im Verhältnis zu seiner Masse ist. Infolgedessen
löst sich ein. Strahl kleineren Querschnitts schneller auf als ein Strahl größerenQuerschnitts.
-
Es ist schon bekannt, Feuerungen zu bauen, bei denen der Brennkammerquerschnitt
unterhalb der Brenner gleich dem , Querschnitt oberhalb der Brenner ist. Aber das
Vorhandensein eines Aschentrichters und das Fehlen der Zündluft sowie der Regulierung
der Brennflamme mittels der Oberluft führen. bei diesen Konstruktionen dazu, daß
trotzdem die Flamme hoch liegen muß und also wertvollen Raum in Anspruch nimmt,
der für dieWirksamkeiit des Kessels verdorengeht.
-
Auch das Einblasen von Zündluft und Kohlenstaub im Winkel zueinander
ist bekannt. Aber die unterhalb des Kohlestrahls eintretende Luft drückt die Flamme
nach oben und bewirkt das Gegenteil von der gemäß Erfindung durch die. Oberluft
erzielten. Wirkung.
-
Um dies zu vermeiden, wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, zwischen
die Teilstrahlen einen hocherhitzten Zündluftstrahl mit hoher Pressung einzublasen,
der auf! Grunid seiner großen Geschwindigkeit und der dadurch bedingten hohen Verwirbelungseigenschaft
den Kohlenstaub mitschleppt, ihn rasch zur Zündung bringt und eine gleichmäßige
Beaufschlagung über den gesamten Feuerraumquerschnitt einleitet, wobei die eigentliche
Verbrennungsluft als Oberluft schräg nach unten gerichtet eingeführt wird und den
vollständigen Ausbrand in einem aufgeweitet ausgebildeten Aschentrichter ermöglicht.
Es sollen also durch die zwischen den Kohlenstaubteilsfrahldüsen angeordneten Zündluftdüsen
gerade nur zur Zündung ausreichende Luftmenge eingeblasen werden.
-
Eine Verbesserung gegenüber der alten Arbeitsweise besteht weiterhin
darin, daß die Verbrennungsluft nicht schon vor oder während der Zündung mit dem
Kohlenstaub gemischt wird, sondern erst zu einem Zeitpunkt, bei dem die Zündung
abgeschlossen ist: Es wird also nicht mehr wie bisher die Verbrennungsluft als Oberluft,
Mittelluft und Unterluft (Abb. i, e, L1, L2) zu-
gegeben, wobei wegen
der erforderlichen Aufwärmung der großen Luftmengen eine unerwiinschte Zündverzögerung
entstand, sondern die Zugabe erfolgt, nachdem mit Hilfe der Kernzündluft die Zündung
des Kohlenstaubs abgeschlossen ist, in einem einzigen Oberluftstrahl.
-
Um eine günstige Mischung dieser Oberluft mit dem Zündluft-Kohlenstaub-Gemisch
zu ermöglichen, wird entgegen der bisher bekannten Ausführung von Dampferzeugern
der Feuerraum so gestaltet, daß die zur Mischung erforderliche Weglänge geschaffen
und genügend Raum für die Ausbreitung der Flamme erhalten wird, ohne dabei die Kühlrohre
durch Anwehungen zu verschlacken. Dies wird dadurch -errei-clit, dlaß der Querschnitt
d er Brennkammer unterhalb der Brenner gleich oder annähernd gleich dem Querschnitt
oberhalb der Brenner, gegebenenfalls sogar größer als dieser, gemacht wird. Dadurch
ist eine tiefe Flammenlage unterhalb der Brenner und damit auch eine. Absenkung
der Feuerraum-Endtemperatur ermöglicht.
-
Diese Gestaltung des Feuerraumes bietet wesentlich bessere Möglichkeiten
der Mischung von Kohlenstaub und Oberluft, die etwa 85% der Gesamtverbrennungsluft
ausmacht, da die Raumverhältnisse es nun gestatten, .den. Winkel- zwischen Kohlenstaubstrom
und Luftstrom optimal zu gestaltien, Bei, der alten. Konstruktion war -de optimale
Einhaltung des für die Mischung günstigsten Winkels nicht möglich, weil die so gesenkte
Flamme in dem konisch gestalteten Feuerraum eine vollständige Verschlackung des
Trichters herbeigeführt hätte.
-
Um die Zündgeschwindigkeit des Kohlenstaub-Luft=GemIsches zu erhöhen,
wird weiterhin vorgeschlagen, den Brennkammerboden, der gut isoliert ist, von kühlenden
Heizflächen frei zu halten. Durch die tiefe Flammenlage und die durch innige Mischung:dles
Kohlenstaub-Luft-Gemisches bewirkte intensive Verbrennung, unterstützt durch die
Wärmestrahlung des ungekühlten Brennkammer-Bodens, bildet sich eine Flamme mit hoher
Temperatur, die durch ihren hohen@Strahlungswert ihre Wärme rasch an die Strahlungsrohre
des Feuerraums abgibt. Dadurch wird eine rascheAbkühlung der Rauchgase bewirkt und
die erstrebte Absenkung der Feuerraum-Endtemperatur erreicht. Ein Verschlacken der
nachgeschalteten Heizfläche wird somit verhindert, da die Flugascheteilchen unter
ihren Erweichungspunkt abgekühlt werden.
-
In den Abb. i bis 3 ist der Erfindungsgegenstand dargestellt, und
zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch den unteren Teil eines Strahlungsdampferzeugers
alter Konstruktion und Abb. a den entsprechenden Schnitt einer Konstruktion gemäß
der Erfindung;
Abb. 3 stellt eine Wiedergabe .des in Teilstrahlen
aufgelösten Kohlenstaubbrenners dar. Dabei bedeutet a die Kohlenstaubrohre und
b das Kernluftrohr.
-
Gemäß Abb. i und 2 wird in die mit Siederohren a ausgekleidete Brennkammer
b der Kohlenstaub mittels des in Teilstrahlen c aufgelösten Kohlenstaubbrenners
zugeführt. Nach der Arbeitsweise des Erfindungsgegenstandes (Abb.2) wird unter Hinzutritt
des aus dem Rohr d unter starker Pressung eingeführten hocherhitzten Kerrnzündluftstrahls
der Kohlenstaub verwirbelt. Die nach Abb. 2 durch die Düse e eingeführte Oberluft
wird in einem solchenWinkel (beispielsweise 1o bis 45°) zu den eingeführten Kohlenstaubstrahlen
eingeblasen, daß eine optimale Durchmischung unterhalb der Brenner erreicht wird.
Der Flammenkegel f bildet sich also gemäß der Arbeitsweise des Erfindungsgegenstandes
nach Abb. 2 erheblich tiefer als nach alter Konstruktion (Abb. i).
-
Eine gemäß der Erfindung arbeitende Anlage, in welcher Braunkohlenstaub
mit 15 % Wasser verwendet wurde, arbeitet mit bestem Erfolg. Es wurde beispielsweise
eine Anlage, die bisher nur mit 85'/o ihrer Normalleistung 3000 Stunden in
Betrieb gehalten werden konnte, nach Umbau gemäß der Erfindung mit iool°/a ihrer
Normalleistung gefahren und läuft mit dieser Leistung schon 6ooo Stunden ohne Störung.
Die am Brennkammerboden herrschende Flammentemperatur von 130o° hat zu keinerlei
Störung ,geführt.