Brennstaubfeuerung. Eine der hauptsächlichsten Bedingungen bei Brennstaubfeuerungen besteht darin, die Staubteilchen möglichst lange in der Ver brennungskammer in der Schwebe zu halten, um eine vollkommene Verbrennung dersel ben zu erzielen. Deshalb findet bei diesen Feuerungen fast ausschliesslich das Nieder druckverfahren Anwendung, weil dieses mit kurzer kugeliger Flamme arbeitet und dem Brennstaub infolge seiner geringen Ge schwindigkeit einen längeren Zeitraum zur Verbindung mit dem Sauerstoff der Luft innerhalb der Verbrennungskammer bietet.
Einen wesentlichen Einfluss auf die kugelige Gestaltung der Flamme und auf das längere Verweilen der' Brennstaubteilchen in der Schwebe hat ausser der Art der Luftzufüh rung auch die Form der Verbrennungskam mer. Auf die Gestaltung der Kammer hin sichtlich dieses Einflusses wurde im all gemeinen bisher zu wenig Wert gelegt. Fast ausnahmslos kennt man nur solche mit ge raden und flachen Wandungen. Diese haben den, Nachteil, dass sie gradlinige Strömungen im Verbrennungsraum verursachen und da durch Brennstaubteilchen in grossen Mengen die Feuerzone unverbrannt durcheilen.
Auch die Wärmestrahlung der Kammerwände, die sogenannte Wandungsstrahlung, ist bei der bisherigen Bauart ungleichmässig, so dass ein grosser Teil der Wandungsstrahlung die eigentliche Verbrennungszone nicht erreichen kann und dadurch nutzlos wird.
Um die Flammengestaltung durch die Innengestaltung der Verbrennungskammer in der denkbar günstigsten Weise zu beein flussen und zur Vereinigung der gesamten Wandungsstrahlung in der Feuerzone, sowie zur Beseitigung der erwähnten Nachteile, ist gemäss der vorliegenden Erfindung der Ver brennungskammer eine allseitig gewölbte Innengestaltung gegeben, die beispielsweise birnenförmig zweckmässig wirkt.
Eine allseitig gewölbte Innengestaltung der Verbrennungskammer verursacht runde Strömung oder kreisende Bewegung des Ver- brennungsgemisches. Diese drehende Bewe gung ist von grosser Wichtigkeit, weil durch sie eine ausgiebige Verbrennung des Brenn staubes erzielt werden kann. Es ergab sich als vorteilhaft, Wert darauf zu legen, dass die so durch die Gestaltung erzielte runde Strömung nicht nur ständig angetrieben und erhalten wird, sondern dass sie sich auch auf die Heizgase fortpflanzt und auf dem gan zen ZVege der Beheizung anhält.
In der Verbrennungszone bewirkt die kreisende Be wegung des Verbrennungsgemisches ausser der kugeligen Flammengestaltung eine stän dige Aufwirbelung des Brennstaubes. Die Schwebedauer der Staubpartikeln wird da durch in der denkbar günstigsten Weise ver längert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel einer Brennstaubfeuerung gemäss der Erfindung in Verbindung mit Teilen eines ortsfesten Dampfkessels dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt, Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt, und Fig. 3 einen horizontalen Querschnitt der Feuerung.
Die aus feuerfestem und wärmeundurch lässigem Material bestehende Verbrennungs kammer a ist ringsherum mit Mauerwerk h umgeben, und zwar so, dass zwischen dem Mauerwerk und der Kammerwandung ein Luftmantel c bleibt. Diesem Mantel c wird die darin vorgewärmte Luft mittelst eines nicht dargestellten Ventilators entnommen und mit Brennstaub gemischt durch das Brennerrohr d dem Verbrennungsraum ca <I>zu-</I> geführt. Die durch die Verbrennung ent stehenden Heizgase durchstreichen, dem Ka minzug folgend, das Flammenrohr e des Dampfkessels und gelangen alsdann durch den Kamin ins Freie.
Das Brennerrohr d mündet winklig in den Verbrennungsraum, und zwar so, dass die Strömung des aus ihm heraustretenden Gemisches von Brennstaub und Primärluft in der Richtung des Abzuges der Heizgase liegt.
Die Verbrennungskammer a besitzt nun eine allseitig gewölbte Innengestaltung und bietet den denkbar günstigsten Verbren nungsprozess durch die dargestellte Birnen form. Diese Form hat ihren grössten Innen durchmesser oben und verjüngt sich allmäh lich nach unten.
Die für eine möglichst vollständige Verbrennung unerlässliche ku- gelige Flammengestaltung bedingt ein län geres Verweilen der Staubpartikeln in der Schwebe. Die Schwebedauer wird durch die gewölbte Innengestaltung der Wandung in a.u=giebiger Weise verlängert, weil in der Verbrennungskammer keine gradlinigen, son dern nur runde Strömungen mit kreisender Bewegung stattfinden können, die den Brennstaub ständig aufwirbeln. Ferner wird die Verbrennung begünstigt durch die Wan- dungsstrahlung dieser Kammer.
Diese Strah lung erfolgt bekanntlich von der Wandungs- fläche aus in senkrechten Linien. Durch die neue, allseitig gewölbte Innengestaltung müssen demnach \diese Strahlungen radial zusammentreffen und sieh in der Hauptver- brennungszone vereinigen. Diese in dem obern weiten Teil der Birne liegende Zone erfährt so durch die zentrale Wandungs- strahlung eine wesentliche Temperatur erhöhung.
In diesen obern Teil des Raumes führen ebenfalls die über- und nebeneinander lie genden Sekundärluftzuführungen f, die ein zeln einstellbar sind. Es lässt sieb mit diesen Zuleitungen in dem Verbrennungsraum die kreisende Bewegung des Verbrennungs gemisches dadurch beeinflussen und auf rechthalten, dass diesen Zuleitungen f die Sekundärluft mit verschiedener Stärke ent strömen gelassen wird.
Durch stärkeren bezw. schwächeren Druck oben oder unten, an der einen oder andern Seite kann dem Gemisch eine bestimmte Drehung gegeben werden. Die kreisende Beweg ng wird da durch gefördert, dass die Mündungen dieser Leitungen einem gewünschten Drehsinne entsprechend gerichtet sind. Der Druck in den einzelnen Sekundärluftzuführungen kann durch Ventile geregelt werden.
Bei Brennstaubfeuerungen nach vorlie gender Erfindung, insbesondere solchen un ter ortsfesten Dampfkesseln, kann die Heiz wirkung dadurch wesentlich erhöht werden, dass die.runde Strömung des Verbrennungs gemisches auch auf die Heizgase übertragen wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die kreisende Bewegung durch den verschieden- artig eingestellten Sekundärluftdruck im V erbrennungsraum derart verstärkt wird, dass sie sich auf die Heizgase fortpflanzen muss. Haben die Heizgase eine sich drehende Bewegung, so werden dadurch die in ihnen enthaltenen festen Bestandteile infolge ihrer ,Schwerkraft nach aussen geschleudert.
Da diese festen Bestandteile aus glühenden Brennstaubpartikeln bestehen, kann in dem Wellrohr, durch welches die Heizgase ziehen, die Hitze besser verteilt werden. Bei der kreisenden Bewegung nämlich werden nicht nur die nach innen ragenden Krümmungen rg des Wellrohres, sondern auch die tieflie genden Rinnen h vollständig von der Hitze bestrichen.
Bei derartigen Wellrohren kannte man bisher nur solche mit ringförmigen Wellen. Die vorliegende Erfindung gibt den Wellen aber vorteilhaft eine schraubenförmige Ge staltung. Während nämlich bei ringförmi gen Wellen die Luft in den tiefliegenden Rinnen ruht, können bei der vorliegenden schraubenförmigen Ausführung die Heizgase jede Rinne durchstreichen. Die Heizgase arbeiten sich wie eine Schraube durch das Wellrohr durch und werden durch dessen schraubenförmige Gestaltung in ihrer krei senden Bewegung erhalten.
Die Birnenform bietet den weiteren Vor zug, dass in dem sich nach-unten verjüngen den Teil die Wandung so steil geneigt ist, dass die darauf fallenden Schlackenteilchen nach unten gleiten können.
Die Verbrennungskammer a besitzt in ihrem Boden eine Öffnung i, durch welche die niederfallende Asche und abtropfende Schlacke in einen mit Wasser versehenen Aschenraum h gelangt. Bei der bisher ge bräuchlichen freien und offenen Verbindung der Verbrennungskammer mit dem Aschen raum ist das in letzterem enthaltene Wasser den direkten Wärmestrahlen ausgesetzt und kommt dadurch zum Sieden. Die infolgedes sen aufsteigenden Wasserdämpfe gelangen dann in den Verbrennungsraum und üben dort eine schädliche Einwirkung auf die Verbrennung aus.
Um dies zu vermeiden, ist bei der vorliegenden Ausführung in dem Aschenraum k ein senkrechtes Rohr Z ange bracht, das oben eine kegelförmige Haube m, trägt, die in den Verbrennungsraum hinein ragt und von der Bodenöffnung i der Ver brennungskammer nur noch einen kreisför migen Randschlitz frei lässt. Dieser Schlitz bietet niederfallenden Asche- und Schlacken teilchen ungehinderten Durchlass.
Die aus feuerfestem Material bestehende Haube m ist mit einem oder mehreren Lö chern versehen und bildet dadurch gleichzei tig eine Düse. Dieser wird durch die Rohr leitung n (h'ig. 2) vorgewärmte Luft zuge führt, die aus der Düse m nach oben steigt. Dadurch wird ein- warmer Luftschleier ringsum und über der Haube m nach oben gedrückt und erreicht, dass niederfallende Staubpartikeln wieder nach oben getrieben werden. Diese Düse m bildet also ein wei teres Hilfsmittel, um die Schwebedauer der Staubpartikeln zu verlängern und um nie derfallende, un- oder halbverbrannte Staub teilchen wieder der Verbrennungszone zuzu führen.
Die Löcher der Düse m können drall- förmig gestaltet sein, um die ihnen entströ mende Luft in Drehung zu versetzen und dadurch besser zu verteilen. Solche Drall nuten können auch an den Luftzuführungs- düsen f vorgesehen sein, um jedem einzelnen Luftstrahl derselben eine Drehung zu geben.
Die der Düse m entströmende vorge wärmte Luft hat zweckmässig eine Tempera tur von 100 bis 200' C, während die Hitze in der Verbrennungskammer eine Tempera tur von 1400 bis<B>1800'</B> C erreicht. Infolge dieses grossen Temperaturunterschiedes wird die aus der Verbrennungszone nach unten fallende Schlacke von der aus der Düse em porsteigenden Luft plötzlich abgekühlt. Die sich im Fallen zu einer flüssigen Masse ver bindende Schlacke wird dadurch abge schreckt und granuliert, so dass sie in zer kleinertem und bereits erhärtetem Zustande in den Schlackenraum fällt.
Dadurch wird ein Anhaften der flüssigen Schlacke an die Wandung der Verbrennungskammer wesent lich eingeschränkt.
Die Schau- oder Bedienungslöcher o die nen zur Überwachung der Feuerung.
Pulverized fuel combustion. One of the main conditions in pulverized fuel firing is to keep the dust particles in suspension in the combustion chamber for as long as possible in order to achieve perfect combustion of the same. This is why the low-pressure process is used almost exclusively in these firings, because it works with a short, spherical flame and, due to its low speed, offers the fuel dust a longer period of time to connect with the oxygen in the air inside the combustion chamber.
In addition to the type of air supply, the shape of the combustion chamber also has a significant influence on the spherical design of the flame and on the longer lingering of the fuel dust particles in suspension. To date, too little value has generally been placed on the design of the chamber with regard to this influence. Almost without exception, only those with straight and flat walls are known. These have the disadvantage that they cause straight flows in the combustion chamber and because large quantities of fuel dust particles rush through the fire zone unburned.
The thermal radiation of the chamber walls, the so-called wall radiation, is also uneven with the previous design, so that a large part of the wall radiation cannot reach the actual combustion zone and is therefore useless.
In order to influence the flame design through the interior design of the combustion chamber in the most favorable way possible and to unite the entire wall radiation in the fire zone, as well as to eliminate the disadvantages mentioned, according to the present invention the combustion chamber is given an interior design that is arched on all sides, for example pear-shaped works appropriately.
An interior design of the combustion chamber that is curved on all sides causes a round flow or circular movement of the combustion mixture. This rotating movement is of great importance because it allows extensive combustion of the fuel dust to be achieved. It turned out to be advantageous to attach importance to the fact that the round flow achieved in this way by the design is not only constantly driven and maintained, but that it is also propagated to the heating gases and persists throughout the heating process.
In the combustion zone, the circular movement of the combustion mixture causes, in addition to the spherical flame design, a constant whirling up of the fuel dust. The suspension time of the dust particles is extended by ver in the cheapest way possible.
The drawing shows an embodiment example of a pulverized fuel furnace according to the invention in connection with parts of a stationary steam boiler. The figures show: FIG. 1 a vertical longitudinal section, FIG. 2 a vertical cross section, and FIG. 3 a horizontal cross section of the furnace.
The combustion chamber a made of refractory and thermally impermeable material is surrounded all around with masonry h in such a way that an air jacket c remains between the masonry and the chamber wall. The air preheated therein is removed from this jacket c by means of a fan (not shown) and mixed with fuel dust through the burner tube d to the combustion chamber ca <I>. The hot gases produced by the combustion, following the chimney, pass through the flame tube of the steam boiler and then pass through the chimney into the open.
The burner tube d opens at an angle into the combustion chamber in such a way that the flow of the mixture of fuel dust and primary air emerging from it lies in the direction of the exhaust of the heating gases.
The combustion chamber a now has an interior design that is arched on all sides and offers the most favorable combustion process possible thanks to the pear shape shown. This shape has its largest inner diameter at the top and gradually tapers downwards.
The spherical flame design, which is indispensable for as complete a combustion as possible, means that the dust particles remain suspended for a longer period of time. The hovering time is extended in an a.u = generous way by the arched interior design of the wall, because in the combustion chamber no straight, but only circular currents with circular motion can take place, which constantly stir up the fuel dust. Furthermore, the combustion is favored by the wall radiation of this chamber.
As is well known, this radiation occurs from the wall surface in vertical lines. Due to the new interior design, which is curved on all sides, these radiations must meet radially and unite in the main combustion zone. This zone, which lies in the large upper part of the pear, experiences a significant temperature increase due to the central wall radiation.
In this upper part of the room, the superimposed and adjacent secondary air supplies f, which are individually adjustable, also lead. It allows sieve with these feed lines in the combustion chamber to influence the circular movement of the combustion mixture and maintain it so that the secondary air is allowed to flow out of these feed lines f with different strengths.
By stronger resp. weaker pressure above or below, on one side or the other, the mixture can be given a certain rotation. The circular movement is promoted by the fact that the mouths of these lines are directed according to a desired direction of rotation. The pressure in the individual secondary air supplies can be regulated by valves.
In the case of pulverized fuel firing systems according to the present invention, in particular those under stationary steam boilers, the heating effect can be significantly increased in that the circular flow of the combustion mixture is also transferred to the heating gases. This is achieved in that the circular movement is amplified by the differently set secondary air pressure in the combustion chamber in such a way that it has to be propagated to the heating gases. If the heating gases have a rotating movement, the solid components contained in them are thrown outwards as a result of their gravity.
Since these solid components consist of glowing fuel dust particles, the heat can be better distributed in the corrugated pipe through which the heating gases pass. With the circular movement namely not only the inwardly protruding curvatures rg of the corrugated pipe, but also the deeply ing grooves h are completely coated by the heat.
In the case of such corrugated pipes, only those with ring-shaped waves were known so far. The present invention, however, advantageously gives the waves a helical shape. While the air rests in the deep grooves in the case of annular waves, the heating gases can pass through each groove in the present helical design. The heating gases work their way through the corrugated pipe like a screw and are received by its helical design in their circular movement.
The pear shape offers the further advantage that in the downwardly tapering part, the wall is inclined so steeply that the slag particles falling on it can slide downwards.
The combustion chamber a has an opening i in its bottom, through which the falling ash and dripping slag pass into an ash chamber h provided with water. With the free and open connection between the combustion chamber and the ash chamber, which has been in use up to now, the water contained in the latter is exposed to direct heat rays and thus comes to a boil. The water vapors that rise as a result then reach the combustion chamber and have a harmful effect on the combustion there.
To avoid this, in the present embodiment in the ash chamber k, a vertical pipe Z is placed, which carries a conical hood m above, which protrudes into the combustion chamber and from the bottom opening i of the combustion chamber only a circular edge slot releases. This slot allows falling ash and slag particles unimpeded passage.
The hood made of refractory material is provided with one or more holes and thereby forms a nozzle at the same time. This is fed through the pipe n (h'ig. 2) preheated air, which rises from the nozzle m. This pushes warm air curtains all around and above the hood m upwards and ensures that falling dust particles are driven upwards again. This nozzle m thus forms a further aid in order to lengthen the period of suspension of the dust particles and in order to return any unburned or half-burned dust particles to the combustion zone.
The holes of the nozzle m can be designed twist-shaped in order to set the air flowing out of them into rotation and thereby better distribute it. Such swirl grooves can also be provided on the air supply nozzles f in order to give each individual air jet a rotation.
The preheated air flowing out of the nozzle m expediently has a temperature of 100 to 200 ° C, while the heat in the combustion chamber reaches a temperature of 1400 to 1800 ° C. As a result of this large temperature difference, the slag falling down from the combustion zone is suddenly cooled by the air rising from the nozzle. The slag, which binds to a liquid mass when it falls, is quenched and granulated so that it falls into the slag chamber in a crushed and already hardened state.
As a result, adherence of the liquid slag to the wall of the combustion chamber is restricted wesent Lich.
The inspection or service holes are used to monitor the furnace.