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Brennstaubfeuerung mit zwei übereinander angeordneten Brennkammern
mit gemeinsamer lotrechter Achse Die Erfindung betrifft eine Brennstaubfeuerung
mit zwei mit gemeinsamer lotrechter Achse übereinander und gas- sowie schlackenseitig
hintereinander angeordneten Brennkammern für Strahlungsdampferzeuger mit Abführung
der Schlacke in flüssiger Form.
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Bei den bekannten Dampferzeugern dieser Art haben die Brennkammern
rechteckigen Querschnitt und werden unterschiedlich betrieben. So arbeitet die obere
Kammer mit Abzug der Schlacke in trockener, die untere Kammer mit Abzug der Schlacke
in flüssiger Form. Auch hinsichtlich ihrer Formgebung sind diese beiden Brennkammern
nicht gleichartig. Diese bekannte Dampferzeugeranlage hat hinsichtlich des gemeinsamen
Betriebes der oberen und unteren Brennkammer den Nachteil, daß sowohl eine einwandfreie
Feuergasführung und andererseits eine einwandfreie Abführung der trockenen Schlacke
aus der oberen Kammer ohne Beeinträchtigung der Flammenführung in der unteren Kammer
nicht möglich ist. Die Brenner sowohl in der unteren als auch in der oberen Kammer
sind gegeneinander gerichtet, so daß die Flammen aufeinanderprallen, wodurch unkontrollierbare
Flammenwirbel entstehen, die insbesondere die Brennkammer in den Ecken nicht vollständig
ausfüllen, so daß sich ein geringer Wirkungsgrad
ergibt. Weiterhin
wird bei dieser unkontrollierten Feuergasführung viel unverbrannte Schlacke aus
der oberen Brennkammer mitgerissen, so daß durch die hierdurch bedingte Verschmutzung
der nachgeschalteten Heizflächen ebenfalls der Wirkungsgrad herabgesetzt wird. Die
Abscheidung der Schlacke in der oberen Kammer in fester Form bedingt, daß die Temperatur
in der oberen Kammer geringer ist als in der unteren Kammer und somit die obere
Kammer einen wesentlich größeren Querschnitt aufweisen muß. .' Zur Vermeidung der
geschilderten Nachteile wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die beiden als Drehkörper
ausgebildeten Brennkammern nach unten kegelförmig zu verengen und oben durch je
eine schwach geneigte, dachartige Decke zu begrenzen, in der sich der verengte Feuergasaustritt
befindet, und die in bekannter Weise tangential einblasenden Düsen für Brennstaub
und Luft im unteren Teil jeder Brennkammer anzuordnen.
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Durch den Erfindungsgegenstand soll eine nahezu restlose Verbrennung
des Brennstoffes in den einzelnen Brennkammern erreicht werden. Die kegelförmige
Ausbildung der einzelnen Brennkammern mit je-einer schwach geneigten Decke als Abschluß
nach oben und die Anordnung der Brennstoffluftdüsen im unteren Teil der einzelnen
Brennkammern bewirken einen aufsteigenden, sich nach oben erweiternden Feuergaswirbel,
der eine gleichförmig kreisende Strömungsbewegung innerhalb der beiden Brennkammern
und damit eine vielfache Verlängerung des Brennweges bzw. der zur Verfügung stehenden
Brennzeit zur Folge hat. Auf diese Weise wird die fast restlose Verbrennung des
Brennstoffes erreicht. Außerdem fügt sich der Feuergaswirbel der unteren Brennkammer
strömungsgünstig in den Wirbel der oberen Brennkammer ein, ohne den Verbrennungsvorgang
in der oberen Kammer zu stören, ihn vielmehr unterstützend. Hierdurch ergibt sich
eine höhere Feuerraumbelastung und in jedem Fall ein restloser Ausbrand des Brennstoffes
mit flüssigem Schlackenanfall auch in der oberen Kammer. Die Feuergase stoßen bei
ihrer Aufwärtsbewegung gegen die dachartige Einschnürung im oberen Teil der Brennkammer,
die als Strahlungsfläche wirksam wird und dadurch wesentlich zur Erweichung der
Schlacke beiträgt. Die nach unten abfließende Schlacke der oberen Kammer wird im
verengten Durchtritt von den wirbelnden Feuergasen an der schwach geneigten Decke
der unteren Brennkammer zu den Außenwandungen gedrückt und kann daher ohne Beeinflussung
der Strömung der Feuergase in der unteren Kammer nach unten ablaufen. Etwa noch
vorhandene gröbere Schlacken-und Kohleteilchen werden von der dachartigen Einschnürung
zurückgeworfen und nochmals in den Verbrennungsprozeß eingeführt. Durch die besondere
Ausgestaltung . der Brennkammerdecke wird der erzeugte Feuergaswirbel auch beim
Abscheiden der Schlackenteilchen nicht zerstört, sondern gelangt auf seinem Weg
in den Feuergaswirbel der oberen Brennkammer, so: däß etwa mitgerissenes Unverbranntes
der unteren Brennkammer in der oberen Brennkammer nochmals mit Sauerstoff in Berührung
kommt und dort vollends verbrennt. -Die Temperatur der oberen Brennkammer erfährt
eine Erhöhung durch die Zufuhr von Wärmeeinheiten aus der unteren Kammer, so daß
mit Sicherheit zu erwarten ist, daß ein restloses Abschmelzen der Schlacke in der
oberen Brennkammer stattfinden wird. Die Feuergase behalten ihre kreisende Bewegung
auch im Barüberliegenden Strahlungsraum bei, so daß hier ein guter Wärmeübergang
durch Berührung erfolgt. Es ist zu erwarten, daß auf diese Weise die Luftüberschußzahl
erniedrigt wird und damit also die Feuerraumtemperatur und die an die Heizfläche
übertragene Wärmemenge steigen.
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Es sind Dampferzeuger mit als Drehkörper ausgebildeten Brennkammern
bekanntgeworden, bei denen jedoch der obere Abschluß nicht durch eine schwach geneigte
Decke erfolgt, sondern durch steil geneigte Wände. Hierdurch treten die noch nicht
restlos ausgebrannten Schlackenteilchen ungehindert ohne Umlenkung in die nächstfolgende
Kammer und können somit nicht abgeschieden werden.
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Durch die kegelförmige Ausbildung der Brennkammer nach der Erfindung
ergibt sich der weitere Vorteil, daß es nunmehr möglich ist, die den Kessel tragenden
Bauelemente an den Wandungen des Feuerraumes angreifen zu lassen, so daß schwere
Gerüstbauten eingespart werden können.
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Ein weiterer. Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß
durch Abschalten der Feuerung in der oberen Brennkammer der Kessel auch vorteilhaft
mit mäßiger Last gefahren werden kann.
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Die Vorteile des Erfindungsgegenstandes treten in erhöhtem Maße auf,
wenn auch der Strahlungsraum kreisrunden OOuerschnitt aufweist. Sicherheitshalber
schließt sich an den Strahlungsraum ein Schrägzug mit einer Schrägfläche zur Rückführung
von etwaigen Schlackenresten in den Strahlungsraum an.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt Abb. i einen lotrechten Längsschnitt durch einen Hochleistungsstrahlungskessel
mit Brennstaubfeuerung, Abb. 2 einen waagerechten Schnitt in der Ebene 2-2 der Abb.
i .
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Der dargestellte Kessel ähnelt in seinem Aufbau den üblichen Hochleistungskesseln.
Erfindungsgemäß wird die Feuerung aus zwei übereinander angeordneten - Brennkammern
a und b gebildet, deren Fortsetzung der Strahlungsraum c ist. Die beiden
Brennkammern a und b sind kegelförmig nach unten verjüngt und oben durch einen Vorsprung
rzl bzw. bi dachartig verengt. In beiden Brennkammern a und b dienen vier
Düsen d zur Zuführung des Brennstoff-Luft-Gemisches in den Brennraum. Die
Düsen d sind im unteren Teil der einzelnen Brennkammern angeordnet, damit ein aufsteigender
Wirbel .erzeugt wird. Statt vier Brennstoffzuführungen d können auch sechs ..oder
mehr
Brennstoffzuführungen vorgesehen werden. Die Düsen d sind tangential an den Brennkammern
a und b angeordnet. Ein Teil der Düsen d
kann ausschließlich der Luftzuführung
dienen. Der anschließende Strahlungsraum c hat ebenfalls kreisförmigen Querschnitt
und ist oben durch einen alle Kühlrohre aufnehmenden Sammelring e abgeschlossen,
dem sich der Rauchgaszug f mit den darin befindlichen Überhitzerteilen g und h anschließt.
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Nach unten ist der Rauchgaszug f durch eine Schrägfläche i abgeschlossen,
die dazu dient, etwa bis hierhin gelangte Schlackenteilchen wieder in den Strahlungsraum
zurückzuführen. Unterhalb der Schrägfläche i sind die Sammler k für
die Überhitzerteile g und 1a sowie der Sammler Z angeordnet. Die Brennkammern a
und b und der Strahlungsraum c sind aus Rohrbündeln gebildet, die innerhalb der
Brennkammer mit feuerfestem Material verkleidet sind.
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Zufolge der tangentialen Anordnung der mehrfach angeordneten Brennstoff-
und Luftzuführungsdüsen d in den Brennkammern a und b erhalten die
Feuergase, wie angedeutet, eine kreisende Bewegung, so daß sie intensiv mit dem
Sauerstoff in Berührung kommen und der Brennstoff nahezu restlos verbrennt. Die
Schlacke wird in den Brennkammern flüssig und fließt nach unten ab. Der Kessel kann
auch mit nur einer Brennkammer a betrieben werden.
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Die die Schmelzkammern a und b und den Strahlungsraum c tragenden
Bauelemente m greifen an den Wandungen der Brennkammern a und b an
und übertragen deren Gewicht auf das Traggerüst. Die den Strahlungsraum c bildenden
Rohre werden von Winkeleisenringen n umfaßt und zusammengehalten. Zum Ausgleich
der Wärmedehnung sind im oberen Teil des Traggerüstes Richtungshalter eingebaut.