DE950592C

DE950592C - Muffelfeuerung mit Einblasung des Brennstoff-Luft-Gemisches von der Feuergasausstroemseite her

Info

Publication number: DE950592C
Application number: DED10014A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl-Heinz Kueppers
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1951-08-11
Filing date: 1951-08-11
Publication date: 1956-10-11
Also published as: GB711253A; FR1061126A

Description

Muffelfeuerung mit Einblasung des Brennstoff-Luft-Gemisches von der Feuergasausströmseite her Die Erfindung betrifft eine Muffelfeuerung mit einer feuerfesten, gekühlten Muffel in Form eines Rotationskörpers, bei welcher das Brennstoff-Luft-Gemisch in Achsrichtung von der Feuergasausströmseite her in die Muffel eingeblasen und Zweitluft mit hoher Geschwindigkeit tangential in die Muffel eingeführt wird. Sie besteht darin, daB die Zweitluftzuführungsdüsen in mehreren Ebenen senkrecht zur Rotationsachse der Feuergase angebracht sind und eine Einrichtung zum Einführen eines Teiles des Brennstoff-Luft-Gemisches von der Stirnseite her axial oder mit Drall in die Muffel vorgesehen ist.
Es ist bekannt, bei einer Muffelfeuerung mit einer feuerfesten, gekühlten Muffel in Form eines Rotationskörpers das Brennstoff-Luft-Gemisch von der Feuergasausströmseite her einzublasen und Zweitluft tangential in die Muffel einzuführen. Für eine restlose Verbrennung des in den Rotationskörper entgegen den austretenden; Feuergasen eingeführten Brennstoffes sind eine möglichst lange Aufrechterhaltung der Rotationsbewegung, eine dem Verbrennungsablauf entsprechende Zweitluftzuführung und eine Relativgeschwindigkeit zwischen Brennstoff und Luft notwendig. Bei Muffelfeuerungen mit rotierenden bzw. schraubenförmig sich fortbewegenden Feuergasen wird die Rotationsbewegung nicht nur an der Muffelwand, sondern auch durch das von der Feuergasausströmseite her -axial eingeblasene Brennstoff-Luft-Gemisch abgebremst. Es genügt daher nicht, wenn die tangentiale Zuführung der Zweitluft, wie bekannt, in einer senkrecht zur Muffelachse stehenden Ebene erfolgt.
Erfindungsgemäß «erden daher die tangential einblasenden Zweitluftdüsen in mehreren Ebenen senkrecht zur Rotationsachse der Feuergase angeordnet. Damit wird nicht nur die Gefahr des Abklingens der Rotation der Feuergase vermieden, sondern auch eine Anpassung der Zweitluftzugabe mit verhältnismäßig geringer Luftpressung an die Erfordernisse des beabsichtigten Verbrennungsablaufes und somit eine Verbesserung der Betriebssicherheit erzielt. Damit der in Richtung auf die Muffelstirnwand strömende axiale Brennstoffstrom nach allen Seiten gleichmäßig abgelenkt wird, wird erfindungsgemäß von der Muffelstirnwandseite her ein Teil des Brennstoffes in die Muffel eingeführt, der gegebenenfalls mit Drall im selben Drehsinn wie die Zweitluft eingeblasen werden kann und dadurch den Übergang der Brennstoffbewegung in die rotierende begünstigt.
Die den axial eingeführten Brennstoff tragende Förderluft dient als Verbrennungsluft für die gasförmigen Schwebestoffe, so daß bereits im Axialstrahl eine hohe Temperatur erzeugt, eine einwandfreie Zündung gewährleistet und die Koksverbrennung eingeleitet wird. Koksansätze an der Muffelwand entstehen, wenn bei einer starkblähenden Kohle der noch klebrige Koks gegen die Muffelwand gedrückt wird. Da aber erfindungsgemäß die Zweitluft über einen großen Teil der Muffelmantellänge tangential eingeblasen wird und einen Verbrennungsluftmantel bildet, werden solche Koksansätze weitgehend verhindert bzw. sofort beim Entstehen verbrannt.
In Abb. i ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Muffelfeuerung im Längsschnitt dargestellt; Abb.2 und 3 zeigen abgewandelte Bauformen. Gemäß Abb. i besteht die Muffel i aus einem kreiszylindrischen Mantel 2, einem kegeligen Ansatz 3 und einer düsenartig eingestülpten Stirnwand 4. Die Wände der Muffel bestehen aus einem System von Kühlrohren 5 des befeuerten Dampferzeugers, welche in bekannter Weise mit angeschweißten Stiften versehen sind, welche die feuer= feste Ausfütterung 6 halten. Nach außen ist das Rohrsystem durch eine Isolierschicht 7 und diese durch einen Blechmantel 8 abgedeckt. Die Düse 4 hat eine zentrale Ausströmöffnung 9 für die Feuergase, durch welche diese in den Nachbrennraum. io strömen. Seine Wände sind ebenfalls mit Stiftrohren verkleidet, welche die feuerfeste Masse tragen. Die Feuergase treten aus ihm zwischen den Rohren des Schlackenfangrostes ii hindurch in den Strahlungsraum 12 über, dessen Wände mit urverkleideten Kühlrohren bedeckt sind.
Die Muffel ist mit gegen die Waagerechte leicht geneigter Achse angeordnet, so daß die Schlacke durch die an der tiefsten Stelle der Stirnwand angebrachte Öffnung 13 in den Nachbrennraum io und aus diesem durch die Schlackenöffnung 14 unter Luftabschluß in einen Wassertrog abfließt. Die Kühlwirkung der Rohre ist so bemessen, daß bei der zulässigen Belastung die Brennstoffschlacke in der Muffel' i und im Nachbrennraum io flüssig, im Strahlungsraum dagegen fest ist. Ein durch Kühlrohre 5, die mit feuerfester Masse umgeben sind,, geschütztes Rohr 15 durchdringt den Nachbrennraum achsgleich mit der Muffel und endet im Bereich der Feuergasausströmöffnung g. In ihm ist gleichachsig ein Kernrohr 16 von etwa gleicher Länge angeordnet. Am anderen Stirnende der Muffel befindet sich ein "zylind.rischer Ansatz 17, welchem das Brennstoff-Luft-Gemisch durch den Stutzen 18 tangential zugeführt wird. Eine weitere tangentiale Lufteinführung mittels des Stutzens ig in dass Rohr 2o hat den Zweck, einen Unterdruck zu schaffen, damit beim Beobachten durch das Schauloch 2i die Flamme nicht durch das Rohr 22 zurückschlägt. Durch die Düsenöffnungen 23 wird über den größten Teil der Muffellänge Zweitluft mit großer Geschwindigkeit tangential in die Muffel eingeführt.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Durch das Rohr 16 wird der Brennstoff, etwa grob zerkleinerte Kohle bis 5 mm Korngröße, mit der Trägerluft in die Muffel eingeblasen. Der Ringraum zwischen den Rohren 15 und 16 führt Zusatzluft, welche verhindern soll, daß die Kohle in dem Rohr 16 bereits kokt. Durch den Ansatz 17 kann ebenfalls eine Teilmenge des Brennstoffes mit Trägerluft, jedoch mit Drall, in die Muffel i eingeführt werden. Der Brennstoff-Luft-Strom gleitet an dem Kegel 3 nach außen und gelangt in den Drall des aus den Düsen 23 austretenden Luftstromes, der ihn in schraubenförmigen Windungen gegen die Stirnwand 4 mitnimmt. Der Brennstoff verbrennt dabei, und die Schlacke bildet einen sich dauernd erneuernden Überzug auf den Wänden :2 der Muffel, der an der tiefsten Stelle am dicksten ist und sich langsam in Achsrichtung bewegt, so daß die geschmolzene Schlacke durch die Öffnung 13 dauernd abfließt, während die Feuergase durch die Öffnung 9 in den Nachbrennraum io und aus diesem in den Strahlungsraum 12 übertreten.
Die Durchführung der Rohre 15, 16 durch den N.achbrennraum bietet konstruktive Schwierigkeiten. Sie können vermieden werden, wenn gemäß der Abb. 2 die Rohre 15, 16 bereits in der Rückwand des Nachbrennraumes io enden. Voraussetzung ist, daü deir Brennstoff-Luft-Strahl so kräftig ist und so geschlossen geführt wi rd, daß er bis an das andere Ende der Muffel gelangt. Gegebenenfalls kann, dem festen Brennstoff als Trägermittel ein zäheres Mittel als Luft, wie Wasser oder Öl, beigemischt werden. Der vordere Teil der Muffel ist kegelig nach der Feuergasaustrittsseite eingezogen. Hierdurch wird erreicht, daß der feste Brennstoff im zylindrischen Teil zurückgehalten wird und das Feuergas mit der Schlacke durch eine einzige große Öffnung 9 austreten kann.
Bei der Anordnung nach Abb.3 ist die Achse der Muffel i lotrecht gestellt, und der Wandteil 29 ist auch im Bereich der Luftdüsen 23 kegelförmig gestaltet, der in dem stumpfen Kegel 24 seine Fortsetzung findet, um in den zylindrischen Teil 30 überzugehen, in den die Rohre 15,r6 hineinragen. Die Stirnwand 33 ist geschlossen, und die Feuergase treten mit der Schlacke durch die Öffnung 31 tangential in den Kanal 32, der sich düsenförmig erweitert. Der Schlackenfangrost i i ist bereits an der Grenze zwischen dem Kanal 32 und dem Nachbrennraum io angebracht, während die Grenze zwischen diesem und dem Strahlungsraum 12 nur durch die die feuerfeste Abkleidung begrenzende Kante 34 betont ist. Hilfsbrennstoff und Trägerluft können durch das Rohr 26 und Mantelluft durch das Rohr 25 in die Muffel eingeführt werden. Sie strömen durch die Düsen 27,28 tangential und im gleichen Drehsinn wie die Luft aus den Düsen 23 in die Muffel aus.
Selbstverständlich können alle Luft- und Brennstoffmengen von Null bis zu dem zulässigen Höchstwert geregelt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Muffelfeuerung mit einer feuerfesten, gekühlten Muffel in Form eines Rotationskörpers, bei welcher das Brennstoff-Luft-Gemisch in Achsrichtung von der Feuergasausströmseite her in die Muffel eingeblasen und Zweitluft mit hoher Geschwindigkeit tangential in die Muffel eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitluftzuführungsdüsen in mehreren Ebenen senkrecht zur Rotationsachse der Feuergase angebracht sind und eine Einrichtung zum Einführen eines Teiles des Brennstoff-Luft-Gemisches von der Stirnseite her axial oder mit Drall in die Muffel vorgesehen ist.
2. Muffelfeuerung mit Nachbrennraum nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine an der Rückwand des Nachbrennraumes und in Achsrichtung der Muffel angeordnete, durch den Nachbrennraum in die Muffel führende Düse für das Brennstoff-Luft-Gemisch.
3. Muffelfeuerung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Kühlmantel versehene Zuleitung für das Brennstoff-Luft-Gemisch den Nachbrennraum durchquert und die Düse in die :Muffel hineinragt.
4. Muffelfeuerung nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffeinführung in Achsrichtung. ringförmig vom Feuergasaustritt umgeben ist.
5. Muffelfeuerung nach einem - der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuergasaustritt am Brennstoffeintrittsende tangential vorgesehen ist.
6. Muffelfeuerung nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Luft-Gemischeinführungen so ausgebildet sind, daß das Brennstoff-Luft-Gemisch mit Drall in gleicher Richtung wie die Zweitluft einführbar ist.
7. Muffelfeuerung nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsquerschnitt die ganze Stirnfläche, gegebenenfalls vermindert um den Querschnitt des Einblaserohres, umfaßt. B.
Muffelfeuerung nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Muffelwand zur Achse gegen das Austrittsende hin zunimmt. g.
Muffelfeuerung nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der Feuergasausströmseite an die bei Muffeln bekannte kegelige oder kegelähnliche Verengung eine diffusorartige Erweiterung anschließt. io.
Muffelfeuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Muffel anschließende Austrittskanal diffusorartig erweitert ist. i i.
Muffelfeuerung nach einem der Ansprüche i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand des Nachbrennraumes senkrecht zur Muffeilachse angeordnet und seine axiale Erstreckung kleiner als die der Muffel ist.
12. Muffelfeuerung nach einem der Ansprüche i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitluftdüsen auf einer Mantellinie der Muffel angeordnet sind und daß die Länge der Mantellinie mindestens ein Drittel der Achsenlänge von der Mündung des Hauptbrenners bis zur gegenüberliegenden Wand beträgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 16o 292; USA.-Patentschriften Nr. 1 722 496, 2 479 24o.