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Geschlossene Schmelzkammer für Hochdruckdampfkessel
Gegenstand der Erfindung ist eine geschlossene Schmelzkammer für Hochdruckdampfkessel mit ku- bischer Grundform und Tonnengewölbe und anschliessender, durch einen unten angeordneten Schlacken- fangrost getrennter Sekundärbrennkammer.
Bisher wurden zwei Arten von geschlossenen Schmelzkammem (U-Schmelzkammem) gebaut. Bei der ersten Art sind die Kohlenstaubbrenner in den beiden Seitenwänden der Schmelzkammer angeordnet und blasen gegeneinander. Bei dieser Ausführung kann es zu Schlackenbackungen an den Brennern kommen, und die Mischung von Kohlenstaub und Sekundärluft erfolgt manchmal so, dass sich die Verbrennung bis in die Sekundärbrennkammer fortsetzt. Bei der zweiten Bauart sind die Kohlenstaubbrenner in der Decke der geschlossenen Schmelzkammer angeordnet, welche auch Tonnengewölbe aufweisen kann.
Nachteilig tritt hier in Erscheinung, dass die Kohlenstaub- und Verbrennungsluftgeschwindigkeiten nur verhältnismä- ssig klein gewählt werden können, da sonst die Flamme durch die Schmelzkammer hindurchblist und die
Aufenthaltsdauer für ein vollständiges Ausbrennen zu kurz ist. Die Wahl kleiner Geschwindigkeiten bringt aber anderseits den Nachteil mit sich, dass die Durchwirbelung der Flamme nicht übermässig stark ist und die Verbrennung sich aus diesem Grunde über die Schmelzkammer hinaus fortsetzt.
Bei den Schmelzkammerbauarten tritt eine Schlackenabscheidung durch Fliehkraftwirkung nicht auf, und die erreichten Primäreinbindungsgrade der Schlacke liegen bei 40 - 50 % des Gesamtaschegehalfes.
Weiters sind zweiSchmelzkammerbauarten mit rundem Querschnitt und Flammenumlenkung bekanntgeworden, bei denen die Brenner im Boden der Schmelzkammer bzw. gleichmässig am unteren Teil der vertikalen Schmelzkammerwand verteilt angeordnet sind. Nachteilig ist bei diesen Ausführungen. dass durch herabfallende Schlacken ein Verunreinigen und Zusetzen der Brenner möglich ist bzw. dass durch das Einblasen des Brennstoffes über dem Schmelzboden eine starke Abkühlung der Schlacke erfolgt, welche deren flüssigen Abzug verhindert. Die Umlenkung der Flamme an der Schmelzkammerdecke erfolgt bei der ersten Ausführungsart stossartig. was gegenüber einer kontinuierlichen Umlenkung den Nachteil einer plötzlichen Entmischung zwischen Brennstoff und Luft ergibt, bei der zweiten ist eine Umlenkung unwahrscheinlich.
Bei kontinuierlicher Umlenkung an einer stetig gekrümmten Fläche kann durch reichliche Luftzuteilung unmittelbar vor dieser Fläche eine besondere sauerstoffreiche Zone geschaffen und dadurch eine einwandfreie Verbrennung erzielt werden.
Es ist auch noch eine Feuerung für trockenen Aschenabzug bekanntgeworden, bei der zwecks Erzielung eines guten Ausbrandes grober Teilchen die Brenner in der geneigten Wand des Brennkammemich- : ers angeordnet und schräg nach aufwärts gegen die gegenüberliegende Brennkammerwand gerichtet sind. Eine Fliehkraftabscheidung flüssiger Schlacke an der Brennkammerdecke soll dadurch nicht erreicht werden. Die Auslassöffnung der Flammengase befindet sich in derselben Brennkammerwand über den Brennern.
Es ist auch eine Brennkammer bekanntgeworden, bei der in der tonnenförmigen Decke Brenner angeordnet sind, die tangential an eine gekrümmte. als Umlenkwand dienende Stirnwand blasen. Es findet dabei jedoch keine Verwirbelung statt. und der Flammenweg hat nicht die optimale Länge.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäss eine geschlossene Schmelzkammer vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die In der Schmelzkammerwand vorgesehenen Brenner schräg von unten zur Gewölbedecke gerichtet sind, wobei ihre Achsen die Wölbung der Decke annähernd tangieren.
Diese erfindungsgemässe Ausbildung hat die Vorteile, dass durch die fast stossfreie Umlenkung der
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Flamme an der Gewölbedecke der Schmelzkammer der Primäreinbindungsgrad der Schlacke, bei ein- wandfreier Verbrennung, durch Fliehkrafteinwirkung beträchtlich erhöht wird, u. zw. bis zu 80% des
Gesamtaschegehaltes, und dass durch das gegen die Gewölbedecke gerichtete Einblasen des Kohlenstau- bes sehr lange Flammenwege, eine grosse Aufenthaltsdauer der Flamme in der Schmelzkammer und dai her guter Ausbrand erzielt werden. Hiedurch und durch die nochmalige Umlenkung der heissen, bereits ausgebrannten Flamme über dem Schmelzboden wird das Teillast-Schmelzverhalten des Kessels verbes- sert.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung der Schmelzkammer (die der ersten Ausführungsform) an einem Wasserrohrkessel.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen in Auf- und Seitenriss eine Ausführungsform der Gewölbeschmelzkammer, bei der die Symmetrieebenen a-a der Deckengewölbe eine parallele Lage zur Symmetrieebene A-A des
Kessels besitzen, wogegen die Fig. 4 in axonometrische Darstellung eine Ausführungsform der Gewölbe- kammer zeigt.
Es sind nur die Steigrohre 1 gezeichnet, die von den Sammlern 2 ausgehen und die Schmelzkammer- und Brennkammerwände und die Gewölbedecke 4a, 4b, bestehend aus zwei Gewölben, bilden. Die Fall- rohre und das Mauerwerk mit Blechverkleidung sind nicht gezeichnet. Die Brenner 3 sind in der Stirn- wand 6 der Schmelzkammer so angeordnet, dass ihre Achsen annähernd tangierend gegen die Gewölbe- decke gerichtet sind.
Die Ablenkung der Flamme an den Gewölben 4a, 4b erfolgt zur Schmelzkammersymmetrieebene
A-A hin. Nach der Umlenkung der Flamme an den beiden Gewölben 4a, 4b kommt es durch das Aufein- andertreffen der beiden Flammenstrahlen zu einer intensiven Durchmischung, was das Ausbrennen noch nicht abgeschiedener Teilchen und unverbrannter Gase begünstigt.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 4 steht die Symmetrieebene b-b der Deckengewölbe 4c, 4d zur
Symmetrieebene A-A des Kessels senkrecht. An der Führung je eines Steigrohres la und lb ist gezeigt, wie die Gewölbedecke aus Verdampfungsrohren gebildet ist. Die Brenner 3a sind wiederum in der
Schmelzkammerstimwand 6 angeordnet und gegen die Gewölbedecke 4c, 4d gerichtet. Dadurch, dass auch hier ein Doppelgewölbe 4c, 4d vorgesehen ist, dessen Rohre la, 1b eine Neigung gegen die Horizon- tale besitzen, werden die beiden Flammenstrahlen ebenfalls gegen die Mitte der Schmelzkammer hinge- lenkt, wodurch eine Durchmischung der Flamme und eine besondere intensive Beheizung des Schlacken- abflussloches erzielt wird. Hier kann jedoch auch ein horizontal durchlaufendes Gewölbe ausgeführt wer- den.
Diese Ausführungsart der Gewölbeschmelzkammer eignet sich besonders für Zwangsdurchlaufkessel, welche eine freiere Rohrführung gestatten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Geschlossene Schmelzkammer für Hochdruckdampfkessel mit kubischer Grundform und Tonnenge- wölbe und anschliessender, durch einen unten angeordneten Schlackenfangrost getrennter Sekundärbrenn- kammer, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Schmelzkammerwandung vorgesehenen Brenner (3,3a) schräg von unten zur Gewölbedecke gerichtet sind, wobei ihre Achsen die Wölbung der Decke annähernd tangieren.