DK148668B - Kedel til forbraending af fast braendsel, der kan afgive braendbare gasser - Google Patents

Description

i 148668 5 Opfindelsen vedrører en kedel til forbrænding af fast brændsel, der kan afgive brændbare gasser, og som angivet i krav l's indledning.

Kedler af denne art har tidligere været meget almin-10 deligt udbredt og er efter de senere års voldsomme prisstigninger på brændselsolie og naturgas atter blevet økonomisk attraktive, specielt til større fyringsanlæg. Af stor interesse er ikke mindst kedler til forbrænding af kul, der ved opvarmning afgiver brænd-15 bare gasser, fordi kul prismæssigt er et attråværdigt brændsel og forventes at vedblive at være det i en længere årrække. Det er kendt, at kulforbrændende kedler af kendt konstruktion normalt har virkningsgrader på ofte maksimalt 78 t af det teoretiske 20 varmeindhold i kullet, noget afhængivt af kullets art og kedlens konstruktion.'Arsagen til, at virkningsgraden ikke bliver højere , er at de brændbare gasser, som afgives af kullene i vidt omfang går u-forbrændte ud i skorstenen og tabes. Kun i højtryks-25 kedler, hvor brændkammertemperaturen er meget høj, og hvor temperaturen i kedlens udhrændingsåbning derfor ligger væsentligt over gassernes antændelsestemperatur, opnår man i almindelighed en fuldstændig forbrænding af de afgivne gasser med sekundær 30 luft og en virkningsgrad på omkring 90 %. I kedler til vandopvarmning kendes imidlertid ingen effektiv og billig konstruktion til opnåelse af en sådan virkningsgrad.

35 2 U8S68 1 Fra beskrivelsen til USA patent nr. 983.510 kendes en kedel til fast brændsel, hvilken kedel har en tænd-bue samt et loft, der kan betragtes som en art strålingsskjold. Mellem strålingsskjoldet og tændbuen 5 indblæses luft, der passerer mellem stenene i tændbuen og ned mod ildstedet. Herved fås nok en forbedret forbrænding, men samtidig en stor røggashastighed mod røgrøret, så gasserne ikke kan nå at brænde helt.

10

Det er opfindelsens mål at anvise en konstruktion, der anvendt i forbindelse med kedler til opvarmning af vand ved afbrænding af fast brændsel, som afgiver brændbare gasser, specielt kul, resulterer i en 15 effektiv forbrænding af de afgivne, brændbare gasser og dermed i, at man opnår ønskede, høje virkningsgrader. Det tilføjes, at konstruktionen ifølge opfindelsen kan anvendes i forbindelse med forskellige fyringssystemer, f.eks. vandrer!stfyring, stokerfy-20 ring o.a.

Ifølge opfindelsen opnås den ønskede virkning med en kedel, der er udformet som angivet i krav lfs kendetegnende del. Fordelen ved at anbringe et nedad 25 skrånende, rimeligt røggastæt strålingsskjold på den angivne måde er, at de brændbare gasser, som fortrinsvis afgives i det af strålingsskjoldet dækkede område, stiger op under dette, blandes med sekundær luft, der tilledes til dette område på grund af den 30 øgede vægt ved luftiblandingen synker nedad mod det antændte brændsel og antændes, fordi rummet under strålingsskjoldet har en høj temperatur (såvel en høj lufttemperatur som en høj strålingstemperatur), inden blandingen af sekundær luft og brændbare gas-35 148668 3 1 ser når frem til den relativt smalle udbrændingsåbning bagest i kedlen. Da de brændbare gasser således bliver antændt og fuldstændigt forbrændt inde i brænd-kammeret i kedlen, er det muligt med kedler af iøv-5 rigt kendt opbygning at opnå samme høje virkningsgrad, som er kendt fra olie- eller gasfyrede kedler og fra kulfyrede højtrykskedler.

Det er en fordel, såfremt strålingsskjoldet bygges 10 ud, som angivet i krav 2, så det strækker sig mere end halvvejs bagud mod kedlens bagvæg, og især, hvis det når ud mindst 3/5 af afstanden til kedlens bagvæg efterladende en udbrændingsåbning på 2/5 eller mindre af kedlens længde. Fordelen herved er, at den 15 lange udstrækning øger gassernes gennemsnitlige opholdstid i dette område, hvor de kan antændes, og dermed øges også muligheden for en høj virkningsgrad i kedlen. Hvor langt præcist strålingsskjoldet skal være afhænger af selve kedlens konstruktion og 20 af det benyttede brændsel, men en rigtig længde findes på enkel måde af fagmanden bl.a. ved at udtage røggasanalyser.

Den i krav 3’s kendetegnende del anførte måde at op-25 hænge strålingsskjoldet på, er særlig fordelagtig ved, at den bærende konstruktion for strålingsskjoldet samtidig er hedeflade i kedelkonstruktionen, hvorfor materialerne herved samtidigt opfylder flere funktionsformål, hvilket bidrager til en billig to-30 talkonstruktion.

Opfindelsen kan endelig være udformet på den i krav 4 anførte måde. Fordelen ved de løst anbragte, men fastholdte elementer er, at det dels er let at fore-35 4 148868 1 tage udskiftning, når dette efter en vis driftstid er påkrævet, dels er det også på enkel og hurtig må-. de muligt, at ændre strålingsskjoldets størrelse ved udtagning eller indsætning af nogle keramiske 5 elementer. Dette sidste kan være fordelagtigt, så-. fremt der skiftes mellem brændselsarter med forskelligt gasindhold og varierende antændelsestemperatur i de afgivne gasser, - 10 Opfindelsen beskrives nedenfor detaljeret ved en fo--retrukken udførelsesform og med henvisning til tegningen, der viser et plant, lodret længdesnit gennem en kedel ifølge opfindelsen.

15 Kedlen betegnes i sin helhed med 1. Tændbuen 2 er placeret ved inføringsåbningen for det faste brænd-- sel, der i denne kedel fremføres på en vandrerist, . der er underlag for i.ldstedet 10- i brændkammeret 11.

- Fra brændkammerets forvæg 6 strækker strålingsskjol- 20 det 3 ifølge opfindelsen sig fra en linie over tænd-. buen 2 røgtæt og med røgtæt tilslutning tilbrænd-. kammerets il forvæg 6 og to sidevægge nedad skrånende ind over ildstedet 10.Strålingsskjoldet 3 er opbygget af formtilpassede, keramiske elementer 4, der 25 ér sammensat til ikke-selvbærende skjold, der bæres af et antal parallelle rør 5, som skråner opad fra brændkammerets 11 bagvæg 7, hvor hvert rør 5 i den _ bærende konstruktion med sit indre er i åben forbindelse med kedelbagvæggens vandkammer. Forrest i ked-30 len 1 er rørene 5» der bærer strålingsskjoldet 3 på - tilsvarende måde, hver for sig forbundet med vandkam- .mereti kedelforvæggen. Med denne opbygning kan kede lv andet, hjulpet af sifon effekten, frit strømme skråt opad gennem rørene og herved holde disse til-35 .

148668 5 1 strækkeligt afkølede under kedlens drift, således at de ikke mister deres bæreevne. De i den viste kedel 1 benyttede, bærende rør 5 bar et cirkulært tværsnit, men andre tværsnit f.eks. ovale eller rektan-5 gulære kan også benyttes. De formtilpassede, keramiske elementer 4 har hvert et breddemål vinkelret på det i tegningen viste længdesnit, som er lig afstanden mellem rørene 5. Elementernes 4 tværsnit i retningen vinkelret på rørene 5 har timeglaslignende 10 form, idet der i hver side af hvert element 4 er udformet en langsgående rille eller not med en størrelse og form, der i hovedsagen svarer til de bærende rørs 5 halve tværsnit. Elementerne 4 er med deres således tilpassede form hængt på rørene 5 og slutter, 15 når kedlen er i drift og elementerne er opvarmede, så tæt sammen, at røgafgangen i hovedsagen tvinges bagud i kedlen. Under tændbuen 2 er der gennem brænd-kammerets 11 forvæg 6 ført en tilledning 9 for sekundær luft.

20

Kedlen 1 fungerer i store træk som kendte kedler til fast brændsel, og her skal kun beskrives den forskel i virkemåde, som skyldes strålingsskjoldet 3 ifølge opfindelsen og dets samvirken med tændbuen 2.

2v

Strålingsskjoldet 3 standser de fra ildstedet 10 forreste ende opstigende, brændbare gasser og røggasser og tvinger dem bagud i brændkammeret 11, hvor de forenes med de fra ildstedets 10 bageste del op-30 stigende gasser og overskudsluft og strømmer gennem udbrændingsåbningen 8, herfra frem gennem kedlen og ind i røgrørene. På denne måde etableres en hensigtsmæssig, ensartet gasafstrømning fra ildstedet; samtidigt opnår man med den viste konstruktion også 35 148668 6 1 en varmeafgivelse til kedelvandet, der strømmer gennem rørene 5. En overraskende og fordelagtig virkning er det, at man med det i det væsentlige røggastætte, noget varmeisolerende skjold af keramisk ma-5 teriale eller lignende får en overflade med en for en vandkedel relativt høj overfladetemperatur.

Den samlede virkning er, at disse brændbare gasser antændes og derfor kan bidrage til en markant for-10 øgelse af kedlens termiske virkningsgrad. I en kedel med et strålingsskjold som det viste er der således i drift opnået termiske virkningsgrader på omkring 90 %. Det skal tilføjes, at antændelsen af de brændbare gasser kun kan ske, når der i brændkammeret er 15 tilstrækkelig ilt til stede. Denne ilt tilledes hensigtsmæssigt gennem tilledningen 9, hvorved den tilledte luft opvarmes på hensigtsmæssig måde under en udstrømning under tændbuen 2. Andre udformninger af tilledningen kan tænkes, men sekundærluften skal ind-20 føres på en sådan måde og et sådant sted, at den blandes med de brændbare gasser under strålingsskjoldet 3· Det væsentlige ved kedelen er, at der med et strålingsskjold etableres et brændkammerområde, hvori temperaturen, herunder strålingstempera-25 turen, er væsentlig højere end normalt i vandkedler, og i det mindste så høj, at de brændbare gassers antændelsestemperatur er overskredet, og at dette brændkammerområde er etableret over den del af ildstedet, hvorfra i hvert fald hovedparten af de brænd-30 · bare gasser afgives.

Ved de almindelig kendte kedler med opadstigende strålingsskjold, er der ret snævre muligheder for varierende kedelbelastning, da f.eks. faldende be- 148668 7 1 lastning giver stigende 0^ % i gasserne og medfører således mindre virkningsgrad. Man anbefaler derfor højest en belastningsreduktion på 50 % på varmtvandskedler med stigende strålingsskjold.

5

Ved nedadfaldende strålingsskjold som ifølge nærværende opfindelse har det vist sig, at man kan foretage belatsningsreduktioner helt ned til 25 % af fuld belastning og alligevel bibeholde den meget høje virk-10 ningsgrad, fordi virkningsgraden reelt er svagt stigende, når belastningen reduceres, de opadstigende gasser kan nemlig ikke undgå at blive afbrændte, fordi strålingsskjoldet er udformet som foran beskrevet.

15 Por god ordens skyld skal det anføres, at der ved fast brændsel skal forstås al slags fast brændsel, f.ekSi træ, halm, piller, tørv, olivenskaller eller briketter.

Claims (3)

148668

1. Kedel (1) til forbrænding af fast brændsel, der 5 under opvarmning og/eller forbrænding afgiver brændbare gasser, hvilken kedel har en tændbue (2) ved en indfyringsåbning til et brændkammer, samt et over ildstedet (10) anbragt røggastæt strålingsskjold (3), der er i hovedsagen røggastæt tilsluttet til brænd-10 kammerets (11) forvæg (6) og sidevægge, og organer (9) for tilledning af sekundær forbrændingsluft, kendetegnet ved, at strålingsskjoldet (3) er anbragt over tændbuen (2) og nedad skrånende strækker sig ind over ildstedet (10) dækkende en 15 større del af dette end tændbuen (2), og at tilledningen (9) for sekundær forbrændingsluft er placeret . over ildstedet (10) og udmunder i brændkammeret (11) under tændbuen (2).

1 PATENTKRAV

2. Kedel ifølge krav 1,kendetegnet ved, at strålingsskjoldets længde mindst er halvdelen af afstanden fra brændkammerets (11) forvæg (6) til dets bagvæg (7) og fortrinsvis er mindst 3/5 af denne afstand. 25.

3. Kedel ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet v e d, at strålingsskjoldet (3) er opbygget af formtilpassede, temperaturbestandige elementer (4) af keramisk materiale, og at dette ikke-selvbærende 30 strålingsskjold (3) er ophængt i en bærende struktur af rør (5), der ved vandgennemstrømning under kedlens drift holdes afkølede til en så lav temperatur, at rørenes bæreevne bevares.