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Brennstaubfeuerung für Strahlungsdampferzeuger Die Erfindung betrifft
eine Brennstaubfeuerung für Strahlungsdampferzeuger, bestehend aus einer kreiszylindrischen
Schmelzkammer mit lotrechter Achse und gleichachsig über ihr angeordneter, mit einer
Decke mit zentraler Feuergasaustrittsöffnung versehener kegelig erweiterter Strahlungskammer,
welche mit der Schmelzkammer durch eine in diese eintauchende, mit Vorrichtungen
zur Gleichrichtung der Strömung versehene zylindrische oder kegelige Ausströmdüse
verbunden ist. Sie besteht darin, daß der Kegelwinkel der Strahlungskammer um etwa
zwanzig Bogengrade größer ist als der durch die Feuergasaustrittsöffnungen der Schmelzkammer
und der Strahlungskammer bestimmte Kegelwinkel, der fünfzehn Bogengrade oder weniger
betragen soll.
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Es sind Brennstaubfeuerungen für Strahlungsdampferzeuger bekannt,
bestehen aus einer kreiszylindrischen Schmelzkammer mit lotrechter Achse und gleichachsig
über ihr angeordneter, mit einer Decke mit zentraler Feuergasaustrittsöffnung versehener
kegelig erweiterter Strahlungskammer, welche mit der Schmelzkammer durch eine in
diese eintauchende, mit Vorrichtungen zur Gleichrichtung versehene zylindrische
oder kegelige Ausströmdüse verbunden ist.
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Zwischen dem Feuergasstrahl und der Wand der Strahlungskammer soll
gemäß der Erfindung ein hohlkegeliger Raum bestehen, der von der Direktströmung
der Feuergase nicht erfüllt wird. In ihm wird durch Randwirbelung und durch die
kühlende Wirkung der Strahlungskammerwände eine von oben nach unten gerichtete Gegenströmung
kühlerer Feuergase auftreten, welche bewirkt, daß die von ihr mitgeführten Schlackenteilchen
unter den Erweichungspunkt abgekühlt sind, bevor sie mit der Kegelwand in Berührung
kommen. Die an sich bekannte Gleichrichtung der Feuergase in der Düse verhindert,
daß Schlackenteilchen infolge Fliehkraftwirkung quer zum Feuergasstrome an die Kegelwand
gelangen.
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Diese Erfindungsmaßnahme unterscheidet sich von dem bisherigen Streben,
die Strahlungskammer mit strömenden Feuergasen bis an die Wände auszufüllen, durch
den künstlich geschaffenen Totraum. Der aus der Ausströmdüse austretende Feuergasstrahl
erleidet infolge der Geschwindigkeitsverminderung eine Verbreiterung, wodurch er
Kegelform annimmt. Der Spitzenwinkel dieses Kegels ist bei Vollast am größten und
beträgt etwa 15°. Er nimmt mit der Last ab und beträgt bei noch zulässiger Teillast
etwa die Hälfte der angegebenen Größe. Es ist ermittelt worden, daß die erwartete
rückläufige Feuergasströmung mit Sicherheit eintritt und Verschlackungen der Strahlungskammerwände
nicht mehr auftreten, wenn der Öffnungswinkel der kegeligen Teile der Strahlungskammer
überall etwa 10° größer ist als der Strahlwinkel, also im Ganzen 35° beträgt. Eine
größere oder kleinere Winkeldifferenz vermindert im Maße ihrer Änderung die erwartete
Wirkung.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Strahlungskammer soll somit
je eine konzentrische Boden- und Deckenöffnung besitzen, welche voneinander so weit
entfernt sind, daß die Verbindungsgeraden entsprechender Punkte einen Kegel ergeben
mit einem Öffnungswinkel von 15°. Ein kleinerer Winkel ist zulässig, doch empfiehlt
es sich, den Kegelwinkel der Strahlungskammer nicht im gleichen Maße zu verringern,
da die Gefahr besteht, daß der Feuergasstrahl, wenn er nicht genügend expandieren
kann, sich ausbaucht und die gesamte Strahlungskammer erfüllt. Es ist nicht immer
möglich, die Strahlungskammer zylindrisch auszubilden. Die Erfindungsmaßnahme gilt
jedoch auch für Pyramide und Prisma und mit etwas verminderter Wirkung auch dann,
wenn der Trichter nur keilförmig nach zwei Seiten erweitert werden kann, während
die anderen Seitenflächen der primatischen Strahlungskammer bis zur Feuergasdüse
reichen, denn die Feuergase werden seitlich abgedrängt, so daß die angestrebte Wirkung
in dem erweiterten Teil eintreten muß. Wenn die Strahlungskammer durch eine Decke
abgeschlossen ist, welche eine Feuergasaustrittsöffnung enthält, die einen kleineren
Strahlwinkel als 15° ergibt, wirkt die diese Öffnung umgebende Randfläche der Decke
als Prallfläche für die Randströmung der Feuergase und kann die Rückströmung unterstützen,
solange der Stau nicht so groß ist, daß der Feuergasstrom gezwungen ist, den gesamten
Querschnitt der Strahlungskammer auszufüllen.
Eine gemäß der Erfindung
ausgebildete Brennstaubfeuerung ist in der Abbildung im lotrechten Symmetrieschnitt
dargestellt.
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Die muffelförmige Brennkammer 1 mit lotrechter Achse und kreisförmigem
oder polygonalem Querschnitt ist mit einer konzentrischen kreiszylindrischen Feuergasaustrittsdüse
3 versehen, welche in die kegelförmige Wand 6 der Strahlungskammer 4 übergeht. An
diesen Kegel schließt die zylindrische Wand 7 an, welche durch die Decke
8 abgeschlossen wird, in der sich die konzentrische Feuergasaustrittsöffnung
9 befindet, an welche der Berührungszug des befeuerten Dampferzeugers anschließt.
Die Wände von Brennkammer und Strahlungskammer bestehen aus Kühlrohren des befeuerten
Dampferzeugers oder sind in bekannter Weise mit ihnen verkleidet.
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Die Brennkammer wird mit Hilfe mehrerer Brenner mit Brennstaub befeuert,
welche in der Decke der Brennkammer angeordnet sind und in der Zeichnung nur durch
Pfeile 5 angedeutet sind. Sie erzeugen in der Brennkammer 1 eine schraubenförmige
Drehflamme, die am Boden umkehrt und durch die Feuergasdüse 3 praktisch ausgebrannt
entweicht. Im unteren Teil der Feuergasdüse 3 sind radial angeordnete Kühlrohrtafeln
2 vorgesehen, um die Feuergase in achsparallele Strömung umzulenken. Die in der
Brennkammer 1 ausfallende flüssige Schlacke wird in bekannter Weise durch eine nicht
dargestellte Bodenöffnung der Brennkammer abgeführt.
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Die aus der Feuergasdüse 3 austretenden Feuergase haben das Bestreben,
in geschlossenem Strahle 10 etwa achsparallel durch die Strahlungskammer
hindurchzuströmen. Die gegenüber dem Querschnitt der Feuergasdüse 3 größere Feuergasaustrittsöffnung
9 erlaubt dem Feuergasstrahl eine in der Zeichnung durch Pfeile angedeutete kegelige
Expansion, welche von der Belastung abhängig ist und maximal etwa 15' beträgt. Der
Scheitelwinkel der Kegelfläche 6 der Strahlungskammer beträgt gemäß der Erfindung
etwa 20' mehr als der Strahlwinkel der Feuergase. Infolge dieser Maßnahme berührt
der Feuergasstrahl die Wände der Strahlungskammer nicht unmittelbar, vielmehr lösen
sich durch Randwirbelung und durch Stoß an der Decke Teilströme 11 ab, welche infolge
der Saugwirkung des Strahles längs der Wände der Strahlungskammer zur Eintrittsöffnung
zurückkehren. Sie werden dabei durch Strahlung und zum Teil durch Berührung an den
Wänden der Strahlungskammer abgekühlt, so daß sie auch infolge der größeren Dichte
nach unten sinken. Die Zeichnung läßt noch zwei Hilfsmaßnahmen erkennen, durch welche
bei geringer Höhe der Strahlungskammer die Einhaltung eines bestimmten Strahlwinkels
der Feuergase erleichtert wird. Einerseits ist die Kegelfläche 6 bis in die Brennkammer
1 hineingezogen, andererseits bildet die Decke der Strahlungskammer eine Kegelfläche
mit dem Supplementärwinkel der Kegelfläche 6. Die Anordnung sogenannter Schottheizflächen
des Dampfüberhitzers in dem Feuergaszug oberhalb des Querschnittes 9 beeinflußt
die angestrebte Wirkung nicht, die von Schottflächen im oberen Teile der Strahlungskammer
11 nur geringfügig.