EP0166133B1

EP0166133B1 - Kesselfeuerraum-Innenwand

Info

Publication number: EP0166133B1
Application number: EP85105633A
Authority: EP
Inventors: Theodor Koch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-05-18
Filing date: 1985-05-08
Publication date: 1989-04-26
Also published as: EP0166133A1; DE3569816D1; ATE42631T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kesselfeuerraum-Innenwand mit Platten, bei welchen abgestufte Seitenflächen als Leitflächen für das Ausblasen mit Druckluft ausgebildet und zur Bildung von Luftdüsen zwischen zwei benachbarten Platten vorgesehen sind.
In Verbrennungsanlagen, insbesondere in Müllverbrennuhgsanlagen, werden herkömmlicherweise die Feuerraumwände aus keramischer Masse oder feuerfesten Steinen gebildet. Durch die mögliche örtliche Ueberhitzung schmilzt die Flugasche und es bilden sich Schlackenansätze mit den bekannten negativen Folgen.
Bei Bildung der Feuerraumwände mit wassergekühlten bzw. dampfgekühlten Kesselrohren sind dagegen die Korrosionsprobleme zu beachten.
Vorrichtungen zur Regelung der Luftmengen, insbesondere für grössere Feuerungen, bei welchen durchlochte, gegeneinander in einer Ebene verschiebbare Platten verwendet wurden, waren schon Ende des letzten Jahrhunderts bekannt. Derartige Luftzuführungen an Feuerungen wurden mit Hilfe zueinander versetzter, durchlochter Platten vorgenommen, von denen die eine oder beide, mit Durchlochungen entsprechenden schrägflächigen Ansätzen versehen waren, wie dies im einzelnen in der DE-C-94 822 erläutert ist.
Dieses Problem beschäftigte aber auch andere Kesselwandkonstrukteure, wobei versucht wurde, derartige Platten in Form länglicher Rechtecke zu vereinen und damit Kesselfeuerraum-Innenwände mindestens stellenweise auszurüsten, wobei die nebeneinander liegenden Platten entsprechende schlitzförmige, im Querschnitt L-förmige Durchgänge festlegten, durch welche aus dem dahinterliegenden Druckraum Kühlluft ausströmte.
Diese Luft dient der Kühlung der Platten, um ein Anbacken von geschmolzener-Flugasche u. dgl. zu verhüten. (US-A-1 620 488)
Einzelne Durchgänge kreisförmigen Querschnittes zwischen den sich im übrigen berührenden Platten, welche auf diese Weise lotrechte Düsenreihen bildeten, wurden durch spätere Konstruktionen bekannt. (GB-A-1 230 864)
Eine neuere Konstruktion (DE-A-2 317 064) offenbart eine metallische Plattenwand als Auskleidung von Feuerrauminnenwänden, insbesondere in Verbrennungsöfen zum Verbrennen von Müll, welche Platten rechteckige bzw. quadratische Formen aufweisen und mit speziellen Randnocken versehen sind, um zwischen zwei sich folgenden Platten jeweils rechteckig-schlitzförmige Düsen festzulegen, deren Ausström-Richtung senkrecht zur dem Feuerraum zugekehrten Plattenfläche ist, wobei der massgebende Düsenquerschnitt entsprechend den jeweiligen Plattendimensionen temperaturabhängig ist, was eine Variation der Kühlluftmenge, in Abhängigkeit der Temperatur, zur Folge hat. Dies ist unerwünscht, da es gefährliche Folgen wegen Ueberhitzung haben kann.
Die wesentlichen Nachteile, welche in einzelnen Punkten diesen Ausführungen anhaften, sind :

1. Zu grosser Luftverbrauch
2. Mögliches Eindringen von Fremdkörpern durch die relativ grossen Luftschlitze
3. Geringer bzw. fehlender Luftdruckaufbau hinter den Frontplatten und der daraus resultierenden ungleichmässigen Luftverteilung in den Düsen
4. Mangelhafte Kühlung der Frontplatten, infolge fehlender Kühlrippen bzw. fehlender Kü_hlrip- pen im Randgebiet der Frontplatten.

In der Erkenntnis, dass für Verbrennungsöfen von Müll die den Kesselfeuerraum innen abgrenzenden derartigen Platten keine sog. kalten Taschen bilden dürfen, deren Temperaturen unter 800 °C sinken und unter Berücksichtigung, dass eine gewisse Kühlung der Platten erfolgen muss und ein minimales Luftvolumen nicht nur wegen des Kühlens, sondern auch wegen des verlangten vollständigen Verbrennungsvorganges unbedingt nötig ist, hat sich die vorliegende Erfindung die Schaffung einer Platte zum Ziel gesetzt, welche temperaturinvariant das zur Kühlung der Platten und zum Verbrennungsvorgang minimal nötige Luftvolumen, auch nach Richtung dosiert, dem Feuerraum zuzuführen im Stande ist.
Eine derartige Kesselfeuerraum-Innenwand gemäss der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Luftdüsen schlitzförmig und geknickt sind und dass die Düsen zwei sich gegenüberliegende, unter sich und zu den Plattenhauptflächen mindestens annähernd parallele Düsenflächen aufweisen, welche in jedem Betriebszustand den engsten Düsenquerschnitt festlegen, so dass dieser Düsenquerschnitt mindestens annähernd temperaturinvariant konstant bleibt.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand einer Figur erläutert.
Es zeigen :

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Schnitt einer Feuerraumseitenwand eines Müllverbrennungs-ofens mit Plattenwand, gemäss Schnittlinie I-I der Fig. 2,
Fig. 2 eine Ansicht von der Feuerraumseite her auf den Ausschnitt der Feuerraumseitenwand gemäss Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Feuerraumseitenwand gemäss Schnittlinie 111-111 der Fig. 2,
Fig. 4 und 5 eine vergrösserte Darstellung des in Fig. 3 eingekreisten Ueberganges zweier nebeneinander liegender senkrechter Platten mit Bildung der vertikalen Luftdüse.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Feuerraumes einer Kehrichtverbrennungsanlage dargestellt, mit einem Ausschnitt aus einer Seitenwand 2. Die Feuerraumseitenwand 2 ist gegen den Feuerraum 1 hin mit einem Stahlgerüst 4 versehen, das, wie Fig. 3 zeigt, in entsprechendem Abstand voneinander angeordnete U-Eisen 5 mit Querstreben 6 aufweist. Diese U-Eisen 5 sind im Mauerwerk 7 eingebettet. Sie legen Luftkanäle 9 fest.
Entsprechend der Form des unteren Teiles des Feuerraumes 1 sind zur Auskleidung gekrümmte untere Seitenwandplatten 10 und 11 vorgesehen, mit einer dem Feuerraum 1 zugekehrten Feuerraumwand 12 und einer Hinterwand 13, die mit zwei Haken 14 und einer Anzahl Kühlzapfen 15 ausgerüstet ist. Die Zapfen 15 sind in gegeneinander versetzten Reihen angeordnet, um optimale Wärmeübergangszahlen bezüglich der durchstreichenden Luft zu erhalten.
Den unteren Abschluss der gekrümmten Seitenwandplatten 10 und 11 bildet eine ebene horizontale untere Seitenabschlusswand 17, während oben eine horizontale obere Abschlusswand 20 vorgesehen ist. Diese wand 20 läuft in einen leistenförmigen Teil 21 mit paralleler Vorderwand 22 und Hinterwand 23 aus, welche Wände 22 und 23 in die Schräge der Feuerraumwand 24 übergehen. Ueber dieser Seitenwandplatte 10 bzw. 11 ist eine erste senkrecht hängende, ebene Seitenwandplatte 40 bzw. 28 angeordnet, mit einer ebenen geneigten unteren Seitenabschlusswand 29, welche mit dem oberen schrägen Randteil der darunterliegenden Platte 10 bzw. 11 oder der darüber liegenden Platte 40 bzw. 28, wie in Fig. 1 ersichtlich, je eine horizontale Luftschlitzdüse 26 festlegt. Die entsprechenden Pfeile geben die Richtung der ausströmenden Luft wieder. Der Düseneinlauf 32 dieser Luftschlitzdüse 26 verläuft erst horizontal, dann vertikal, um dann über eine Knickstelle 33 in den schrägen Düsenmund 34 überzugehen. Dadurch, dass unabhängig von der Temperatur der Platten 10, 11, 28 und 40 die Schlitzbreite des Düseneinlaufes 32 konstant bleibt und dieser Düseneinlauf 32 im Querschnitt, unabhängig von der Betriebstemperatur, höchstens gleich gross ist wie der Querschnitt des Düsenmundes 34, bildet diese Düse bezüglich Durchflussquerschnitt eine Invariante.
Die Seitenwandplatten 28 sind mit vertikalen Seitenflächen 36 versehen, welche auf beiden Seiten mit einer Ueberdeckungsleiste 37 ihren Abschluss finden. Sie überdecken mit dieser Leiste 37 einen entsprechenden Randteil von zweiten rechteckigen, senkrechten Seitenwandplatten 40 und bilden mit deren Seitenflächen eine Schlitzdüse 42 mit einem Düsenmund 43 und einem entsprechenden Knick 44. Auch hier ist die Düse bezüglich ihres engsten Querschnittes eine Temperäturinvariante, so dass diesbezüglich auch hier das durchströmende Luftvolumen konstant bleibt.
Durch Anbringen von Rundnuten 35 in die Endbereiche der düsenbildenden Flächen, können Düsen mittels entsprechender Schnüre 46 verschlossen werden, wie dies Fig. 5 zeigt.
Es ist ferner zweckmässig, zur besseren Luftführung im Bereich der Zapfen 15 Leitbleche 48 vorzusehen.
Die Frontplatten 10, 11, 28 und 40 weisen Ueberlappungen auf. Dadurch wird ein Eindringen von Fremdkörpern in die Schlitzdüsen 26 bzw. 42 vermieden. Durch die von der Ueberlappung gebildeten Luftschlitze tritt die Luft in zwei Richtungen in den Feuerraum. Durch die Ueberlappung werden Wärmeausdehnungen ohne Veränderung des Luftspaltquerschnittes möglich. Durch die klein ausgebildeten Luftschlitze mit Distanzhaltern 50 ist ein hoher Druckaufbau hinter den Frontplatten möglich, mit der daraus resultierenden gleichmässigen Luftverteilung.
Durch die äussere Isolationswand wird Luft in die Schlitzdüse geführt. Dabei nimmt die Luft die in diesem Fall von der keramischen Wand 7 abgegebene Strahlungswärme auf. Die aufgewärmte Luft wird umgelenkt und streicht an der Schrägplatteninnenseite und der Frontplatteninnenseite vorbei, wird durch die von den Platten und den Kühlnocken oder -zapfen abgegebene Wärme weiter erhitzt und strömt durch die Luftschlitze in zwei Richtungen in den Feuerraum. Dabei bildet diese Luft einmal vor den Frontplatten einen Luftschleier (Schrägdüsen 26), während sie durch die vertikalen Düsen 42 stärker in den Feuerraum hineindringt. Diese Luft nimmt als Sekundärluft an der Verbrennung teil. Durch die in zwei Richtungen eingeblasene Luft wird das Feuer sicher von den Feuerraumwänden zurückgedrängt. Durch den vor die Frontplatten gelegten Luftschleier wird die Strahlungswärme des Feuerraumes 1 zum Teil zurückgedrängt. Die noch durch Strahlung aufgenomnene Wärme der Frontplatten, Schrägplatten und der keramischen Wand, wird in den Feuerraum reflektiert.
Möglich ist auch eine Ausführung des Wandaufbaus anstelle von Keramik mit Steinen, Metall-oder Isolationselementen. Die Luftzufuhr kann von unten erfolgen. Die Luft nimmt 'die Strahlungswärme der keramischen Wand auf, wird durch diese hindurchgeleitet, kühlt die Frontplatten ab, tritt teilweise durch die in der Grösse wahlweise gebildeten Luftschlitze und teilweise unter den Verbrennungsrost in den Feuerraum, wobei diese Luft als Unterwind (Primärluft) verwendet werden kann.
Auf diese Art lässt sich kostengünstig die Verbrennungsluft vorwärmen. Sekundärluft wird an den heissesten Stellen im Feuerraum der Verbrennung zugeführt und Schlackenanbackungen werden vermieden.
Durch die Zuführung der Sekundärluft an den heissesten Stellen und den vor die Frontplatten gelegten Luftschleier wird eine heisse, sauerstoffreiche Randzone gebildet, welche einen guten Wärmeübergang für den Dampfkessel bildet und die Korrosion vermeidet.
In der Mitte des Feuerraumes, konzentriert in eine sehr heisse Kernzone und durchmischt von Sekundärluft, können alle unverbrannten Gase, ohne in Berührung von Wänden und Kesselrohren zu kommen, ausbrennen. Co-Spitzen und deren Schäden sind somit gebannt.
Diese Platten können für Seitenwände, Stürze, Sekundärluftbalken, Vor- und Rückwände, Umlenkungen usw. verwendet werden. Die Luftzufuhr kann von oben, unten, oder seitlich erfolgen oder kombiniert.
Derartige Verbrennungsöfen, welche insbesondere zum Verbrennen von Müll, Kohle und Holz vorgesehen sind, können mit einer geringen Luftmenge als Kühlung betrieben werden, was durch die besondere Kühlwirkung der Kühlplatten ermöglicht wird. Dadurch wird die Temperatur dieser Platten feuerraumseitig im Betrieb eine Temperatur von 800 °C nicht unterschreiten.

Claims

1. Kesselfeuerraum-Innenwand (2) mit Platten (10, 11 ; 28, 40), bei welchen abgestufte Seitenflächen (22, 29, 36) als Leitflächen für das Ausblasen mit Druckluft ausgebildet und zur Bildung von Luftdüsen (26, 42) zwischen zwei benachbarten Platten (11, 10 ; 40, 28) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftdüsen (26, 42) schlitzförmig und geknickt sind (22, 29) und dass die Düsen zwei sich gegenüberliegende, unter sich und zu den Plattenhauptflächen (12, 28) mindestens annähernd parallele Düsenflächen (22) aufweisen, welche in jedem Betriebszustand den engsten Düsenquerschnitt festlegen, so dass dieser Düsenquerschnitt mindestens annähernd temperaturinvariant konstant bleibt.

2. Innenwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenenden (37) im Bereich der Ueberlappung mit Ausnehmungen (35) zum Einlegen einer Düsensperre (46) ausgebildet sind. (Fig. 5)

3. Innenwand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Seitenflächen (36) einer Platte mindestens annähernd senkrecht auf dem, dem Kesselinnern (1) zugekehrten benachbarten Platten-Flächenteil (12) stehen und mindestens eine Seitenfläche (29) im Bereich der Luftaustrittskante (34) wesentlich zu diesem Flächenteil (12) geneigt ist.

4. Innenwand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenquerschnitt L - oder L -förmig ist, wobei der kleinste Querschnitt vom Düsenmund (34, 43) abliegt. (Fig. 1, 4)

5. Innenwand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise mit ungefähr 45° Neigung zu den senkrechten Platten (28, 40) ausblasenden Düsen (26) horizontal angeordnet sind.

6. Innenwand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (9) vor dem Düseneinlauf (32) als Druckraum ausgebildet ist, um eine gleichmässige Luftbeaufschlagung der Luftdüsen (26, 42) sicherzustellen.