DE977454C - Zyklonfeuerung - Google Patents

Zyklonfeuerung

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DE977454C
DE977454C DED9997A DED0009997A DE977454C DE 977454 C DE977454 C DE 977454C DE D9997 A DED9997 A DE D9997A DE D0009997 A DED0009997 A DE D0009997A DE 977454 C DE977454 C DE 977454C
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DE
Germany
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muffle
furnace according
slag
afterburning chamber
cyclone furnace
Prior art date
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Expired
Application number
DED9997A
Other languages
English (en)
Inventor
Herbert Dipl-Ing Seidl
Andreas Sifrin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Original Assignee
Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/02Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in parallel arrangement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/006Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion
    • F23C3/008Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion for pulverulent fuel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Description

  • Zyklonfeuerung Die Erfindung betrifft eine Zyklonfeuerung mit mehreren Muffeln, welche mit annähernd waagerechten Achsen parallel zueinander angeordnet sind und aus denen die Feuergase durch je eine zentrale Stirnwandöffnung und die flüssige Schlacke aus einer anderen, an der tiefsten Stelle angeordneten Stirnwandöffnung in den Nachbrennraum abströmen, aus dem die Schlacke durch dessen Bodenöffnung abfließt.
  • Bei derartigen Feuerungen ist es wichtig, daß sowohl die Schlackenausflußöffnung in der Stirnwand der Muffel als auch die Bodenöffnung des Nachbrennraumes kräftig beheizt werden. Bei Vollast ist dies im allgemeinen sichergestellt, bei Teillast dagegen geben die bekannten Ausführungen, bei denen sich der Nachbrennraum in der Strömungsrichtung der Feuergase erweitert, diesen die Möglichkeit, aus kürzestem Wege um die Prallwand herum zum Schlackenfangrost zu strömen, wodurch gerade dann, wenn eine kräftige Beheizung der Schlackenöffnungen notwendig wäre, diese Beheizung nicht nur temperaturmäßig, sondern auch strömungsmäßig gering ist.
  • Gemäß der Erfindung soll dieser Zustand dadurch verbessert werden, daß die Rückwand des Nachbrennraumes unter einem kleineren Winkel gegen die Waagerechte geneigt ist als die Stirnwände der Muffeln, so daß der Abstand der Muffelstirnwände von der Nachbrennraumrückwand nach oben hin zunimmt. Hierdurch erhält der Nachbrennraum in der lotrechten Achsebene einen keilförmigen, sich nach unten verjüngenden Querschnitt. Die auf die Prallwand auftreffenden Feuergase werden zum größten Teil nach oben abgelenkt und haben durch die Umkehrung und Verwirbelung auch bei Teillast günstige Bedingungen zum Ausbrand. Wichtiger ist jedoch das Zusammendrängen der Feuergase am unteren Ende des keilförmigen Nachbrennraumes, wodurch sie gegen die Schlackenauslauföffnung der Muffelstirnwand und den die Schlackenöffnung enthaltenden Boden des Nachbrennraumes gelenkt werden. Infolge der besseren Beheizung der Schlackenöffnungen ist eine derartige Feuerung weniger empfindlich gegen Änderungen der Schlackeneigenschaften des Brennstoffes und daher für kleinere Teillast geeignet.
  • Die Schlackenflüssigkeit kann unterstützt werden durch Unterteilung des Nachbrennraumes mit Hilfe von Zwischenwänden. Werden die Zwischenwände gemäß der Erfindung doppelwandig ausgeführt, so engen sie die Flamme- ein und führen sie nahe an den Schlackenabflußlöchern vorbei. Die Zwischenwände können so weit auseinandergezogen sein, daß sie einen begehbaren Raum einschließen. Von diesem Raum aus kann das Feuer beobachtet und gegebenenfalls die Schlackenöffnung mit Stocheisen bearbeitet werden, wenn in den Wänden geeignete verschließbare Schau- und Stochöffnungen vorgesehen sind.
  • Diese Maßnahmen ergeben zwar eine Ausweitung der Anwendbarkeit von Brennstoffen mit verschiedenem Aschengehalt, sie vermögen jedoch nicht die günstigste Lösung für jeden Aschengehalt herzustellen. Diese wurde durch empirische Versuche und rechnerische Ermittlungen bestimmt zu F = ioo -I- 55o - A, wobei F der Querschnitt der Schlackenablauföffnung der Muffel in Quadratzentimeter ist, während A der Aschenanteil des Brennstoffes in Gewichtsteilen ist. Für eine Kohle mit 2o % Aschengehalt wird daher F = ioo -I- 55o - o,2 = 2io cm2, für eine solche mit 40% Aschengehalt F = 100 -I- 550 - 0,4 = 32 0 cm2 die günstigste Lösung sein. Eine Kohle mit io% Aschengehalt erfordert dagegen nur F=ioo+55o-o,i=155crn2.
  • Die richtige Bemessung dieser Querschnitte ist wichtig, da bei zu kleinem Querschnitt die Schlacke nicht genügend abfließt und leicht einfriert, während bei zu großer Öffnung zuviel Feuergas mit der Schlacke austritt und Flugkoks mitreißt.
  • Bei der kreiszylindrischen Muffel ist es schwierig, so große Öffnungen unterzubringen, ohne in die Gasaustrittsöffnung einzuschneiden. Die Ausführungsmöglichkeit wird erleichtert, wenn die Muffel kegelig, mit dem größten Durchmesser am Nachbrennraum, ausgeführt wird. Diese Bauform entspricht der Zunahme des Gasvolumens infolge der Verbrennung, und sie gibt die Möglichkeit, die Muffelachse waagerecht zu legen. Hierbei ist für gesicherten Schlackenabfluß ein Kegelwinkel zwischen den Erzeugenden anzustreben von ioo - A Bogengraden, also bei 2o% Aschengehalt des Brennstoffes von foo ' 0,2 = 20°. Die für den Schlackenabfluß wichtige unterste Erzeugende ist in diesem Falle um io° gegen die Waagerechte geneigt. Wird der Kegel so angeordnet, daß nicht die Achse, sondern die oberste Erzeugende waagerecht liegt, so vermindert sich der notwendige Öffnungswinkel auf 50 - A, wobei für einen Brennstoff mit 2o % Aschengehalt die unterste Erzeugende wieder unter io° gegen die Waagerechte geneigt ist.
  • Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Feuerung ist in Abb. i im lotrechten Symmetrieschnitt, in Abb.2 im Parallelschnitt zur Muffelstirnwand dargestellt.
  • Ein Dampferzeuger, von dem nur die durch Strahlung beheizten Teile dargestellt sind, wird mit Hilfe von zwei Zyklonmuffeln 1, 2 befeuert. Diese Muffeln sind in bekannter Weise aufgebaut aus einem von Kühlrohren 3 des befeuerten Dampferzeugers gebildeten Mantel, welcher feuerseitig mit feuerfester Masse 4 und nach außen mit Isoliermasse 5 verkleidet und von einem gasdichten Blechmantel 6 umgeben ist. Die dargestellten Muffeln sind nicht, wie üblich, kreiszylindrisch, sondern kegelig, mit der Erweiterung nach der Feuerseite hin. An der Außenseite der Muffel setzt mit kegeligem Übergang ein zylindrischer Brennerkopf 7 an, welchem der Brennstoff mit Erstluft, etwa grobzerkleinerte Steinkohle, durch den Stutzen 8 in regelbarer Menge und mit großer Geschwindigkeit tangential zugeführt wird. Durch ein Rohr 9 kann dem Brennerkopf 7 auch Zusatzluft axial in regelbarer Menge zugeführt werden.
  • Die feuerseitige Stirnwand io der Muffel steht senkrecht zur Muffelachse und ist so gegen die Waagerechte geneigt, daß die oberste Erzeugende des Kegels waagerecht liegt. Der Muffel wird durch die Düsen i i Zweitluft in regelbarer Menge tangential im Drehsinn des Brennstoffdralles mit großer Geschwindigkeit zugeführt. Die Feuergase treten aus der Muffel durch die zentrale Öffnung 12 in der Stirnwand io aus und werden durch eine Düse 13 geführt, die flüssige Schlacke fließt durch eine Öffnung 14 im tiefsten Teil der Stirnwand io ab in den Nachbrennraum 15, dessen Wände von Kühlrohren 16 des befeuerten Dampferzeugers gebildet werden.
  • Die Rückwand 17 des Nachbrennraumes 15 ist unter einem kleineren Winkel gegen die Waagerechte geneigt als die Muffelstirnwände io, so daß der Abstand dieser Muffelstirnwände von der Nachbrennraumrückwand 17 nach oben hin zunimmt. Von einem Verteiler i8 aus, welchem das Wasser aus der nicht dargestellten Kesseltrommel durch urbeheizte Fallrohre i9 zugeführt wird, führt eine Rohrgruppe 2o das Wasser zu den Verteilern 21, von denen die Rohre 3 ausgehen, welche die Muffelwände bilden. Eine andere Rohrgruppe 22 kühlt den Boden 23 des Nachbrennraumes 15 und umgibt den Schlackenabflußschacht 24, um dann die Muffelstirnwand io und die Feuergasdüse 13 zu bilden. Sie endigt in dem Sammler 25.
  • Eine weitere Rohrgruppe 26 bildet den Schlakkenfangrost 27, zwischen dessen Rohren die Feuergase aus dem Nachbrennraum 15 in den Strahlungsraum 28 übertreten, und im weiteren Verlauf die Trennwand 29 zwischen diesen beiden Räumen sowie die Vorderwand 3o des Strahlungsraumes 28. Die Rohrgruppe 31 bedeckt den schrägen Boden 32 des Strahlungsraumes 28 und dessen Rückwand 33. Die Rohre 3 enden in Sammlern 34, welche durch Steigrohre 35 mit der Kesseltrommel verbunden sind. Sie bilden gemeinsam mit den von dem Sammler 25 ausgehenden Rohren 36 den Kühlrost 37 und verlaufen dann mit den Rohren 31 vor der Rückwand 33. Die Seitenkühlrohrwände sind in bekannter Weise als ebene Rohrtafeln ausgebildet, deren Kühlrohre 38 von den Verteilern 39 ausgehen, denen das Wasser aus der Kesseltrommel durch die unbeheizten Fallrohre 4o zugeführt wird.
  • Der Schlackenabflußschacht 24 mündet unter Wasserverschluß in den Trog 41 des Kratzbandes 42, welches die gekörnte Schlacke austrägt.
  • Zwischen den Muffeln i und 2 ist der Nachbrennraum 15 durch zwei Rohrwände 43, 44 unterteilt, welche von einem Verteiler 45 ausgehen und in einem Sammler 46 enden. Verteiler 45 und Sammler 46 sind in bekannter Weise an den Wasserumlauf des Dampferzeugers angeschlossen. Die Wände sind feuerseitig mit feuerfester Masse verkleidet, gasdicht und nach außen isoliert. Sie schließen gasdicht an die Rückwand 29 an und sind auch nach unten abgedichtet, wogegen die Vorderfront offen ist. Es kann daher in der so entstehenden Nische ein begehbarer Boden angebracht werden, so daß der Bedienungsmann durch verschließbare öffnungen das Feuer beobachten und gegebenenfalls Schlackenansätze vor dem Schlackenabflußloch 14 mittels Stoßeisen entfernen kann.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zyklonfeuerung mit mehreren Muffeln, welche mit annähernd waagerechten Achsen parallel zueinander angeordnet sind und aus denen die Feuergase durch je eine zentrale Stirnwandöffnung und die flüssige Schlacke aus einer anderen Stirnwandöffnung in den Nachbrennraum abströmen und die Schlacke durch dessen Bodenöffnung abfließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand des Nachbrennraumes unter einem kleineren Winkel gegen die Waagerechte geneigt ist als die Stirnwände der Muffeln, so daß der Abstand der Muffelstirnwände von der Nachbrennraumrückwand nach oben hin zunimmt.
  2. 2. Zyklonfeuerung nach Anspruch i mit durch feuerfeste Zwischenwände unterteiltem Nachbrennraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände doppelwandig sind und einen begehbaren Raum einschließen.
  3. 3. Zyklonfeuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände mit verschließbaren Schau- und Stochöffnungen versehen sind.
  4. 4. Zyklonfeuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des freien Querschnittes des Schlackenabflußloches in der Stirnwand einer Muffel ungefähr der Formel entspricht: F=ioo+55o-A, wobei F der Querschnitt ist in Quadratzentimeter und A der Aschengehalt des Brennstoffes in Gewichtsanteilen.
  5. 5. Zyklonfeuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffeln in an sich bekannter Weise kegelstumpfförmig ausgebildet sind mit dem größten Durchmesser am Nachbrennraum.
  6. 6. Zyklonfeuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffelachse waagerecht ist und der Kegelwinkel ungefähr gleich ioo - A in Bogengraden.
  7. 7. Zyklonfeuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die oberste Erzeugende waagerecht liegt und der Kegelwinkel ungefähr gleich 50 - A ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 464455; USA.-Patentschrift Nr. 2 357 301 (Fig. i i) ; »Glückauf«, 1929, S.296; »VDI«, 19.5o, S.4; »Chaleur et Industrie«, Nr. 304, S.274; »Power Engineering«, September 195o, S. 69; »Power Generation«, 195o, S. 69, Fig. 8; »Transactions of the ASME«, 1951, S. 216/2i7. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 952 2o6., 976,933.
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