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Kohlenstaubfeuerung mit Deckenbrenner und U-förmiger Flamme für Dampferzeuger
Die Erfindung bezieht sich auf eine KohlenstaubfeuerungmitDeckenbrennern und U-förmigerFlamme
für Dampferzeuger, bei der jeder Kohlenstaub-Luft-Gemisch-Düse in unmittelbarer
Nachbarschaft eine oder mehrere parallel zu ihr ausblasende Sekundärluftdüsen zugeordnet
sind.
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Bei den bekannten Kohlenstaubfeuerungen dieser Art hat die U-förmige
Flamme immer das Bestreben, schon gleich hinter dem Brenner nach oben umzuschlagen,
was darauf zurückzuführen ist, daß ihre Dichte im Vergleich mit der der Umgebungsatmosphäre
gering ist. Insbesondere beim Verbrennen von aus Magerkohle hergestelltem Kohlenstaub
ist es aber erwünscht, daß die U-förmige Flamme weit nach unten reicht, bevor sie
nach oben umkehrt, um einen genügend langen Verbrennungsweg für die Kohlenstaubteilchen
zu erreichen. Zu diesem Zweck hat man versucht, das Kohlenstaub-Luft-Gemisch und
auch die Sekundärluft mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten in die Brennkammer einzublasen,
ohne daß damit aber ein nennenswerter Erfolg eingetreten ist. Ferner ist es bekannt,
nahe der Mittelebene der U-Flamme, d. h. zwischen deren abwärts und deren aufwärts
gerichtetem Teil, einen Tertiärluftstrom mit höherer Geschwindigkeit als den Sekundärluftstrom
einzublasen, wobei der Tertiärluftstrom dem abwärts gerichteten Teil der Flamme
eine vertikale Führung geben sollte. Es hat sich aber gezeigt, daß dieser Maßnahme
nur ein Teilerfolg beschieden war, indem das Feuer zwar nach unten gedrückt wurde,
daß aber der Ausbrand sehr schlecht war, d. h., es trat im Rauchgaszug des Dampferzeugers
eine große Menge unverbrannten Kohlenstaubes auf. Es wurde erkannt, daß diese Erscheinung
darauf zurückzuführen ist, daß infolge der großen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen
dem Kohlenstaub-Luft-Gemisch und dem Sekundärluftstrom einerseits und dem Tertiärluftstrom
andererseits Wirbelbildung entsteht, durch die Kohlenstaub auf kurzem Wege in die
-kühle Zone oberhalb der Brennkammer gelangt.
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Auf Grund dieser Erkenntnis hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt,
eine Kohlenstaubfeuerung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der unter Vermeidung
des schlechten Ausbrandes der abwärts gerichtete Teil der U-Flamme auf einer möglichst
großen Länge nahe der diesem Teil benachbarten Brennkammerwand bleibt. Erfindungsgemäß
wird dies dadurch erreicht, daß zwischen jeder Kohlenstaub-Luft-Gemisch-Düse und
der ihr benachbarten Brennkammerwand mindestens eine weitere, ebenfalls parallel
zur Kohlenstaub-Luft-Gemisch-Düse gerichtete Düse für einen Richtluftstrom vorgesehen
ist, der mit mindestens der 1,8fachen Geschwindigkeit der Sekundärluftströme in
die Brennkammer einströmt. Es hat sich gezeigt, daß mit dieser sehr einfachen Maßnahme,
nämlich dem Anordnen der Richtluftdüse zum Einblasen eines Richtluftstromes von
großer Geschwindigkeit zwischen Brennkammerwand und abwärts gerichtetem U-Flammenteil,
ein vollkommener Erfolg erzielt wird, indem dieser Flammenteil auf einer großen
Länge in Wandnähe bleibt und zugleich die Menge an unverbranntem Kohlenstaub auf
einen unbedeutenden Teil zurückgeht: Auch bei der erfindungsgemäßen Feuerung kann
es vorteilhaft sein, außer dem Richtluftstrom einen Tertiärrluftstrom zwischen dem
abwärts und dem aufwärts gerichteten Teil der U-Flamme einzublasen. Nach einer Ausführungsform
der Erfindung sind deshalb in an sich bekannter Weise in dem Raum zwischen dem abwärts
gerichteten und dem aufwärts gerichteten Teil der U-Flamme nach abwärts blasende
Tertiärluftdüsen angeordnet, aus denen die Luft mit
größerer Geschwindigkeit
als die Sekundärluft, jedoch mit nicht mehr als zwei Drittel der Geschwindigkeit
des Richtluftstromes austritt. Es hat sich gezeigt, daß, wenn der Richtluftstrom
eingeblasen wird, das Einblasen des Tertiärluftstromes mit mäßiger Geschwindigkeit
zwischen abwärts und aufwärts gerichtetem Teil der U-Flamme nicht mehr nachteilig
wirkt, sondern im Gegenteil dann das Führen des abwärts gerichteten Teils der U-Flamme
zur benachbarten Brennkammerwand hin noch unterstützt wird.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
der Abstand der einander zugewandten Kanten der Richtluftdüse und der Kohlenstaub-Luft-Gemisch-Düse
gleich oder größer als die lichte Weite der Richtluftdüse in der Ebene der U-Flamme,
jedoch größer als 250 mm. Bei dieser Anordnung sind besonders günstige Ergebnisse
hinsichtlich des Ausbrandes des Kohlenstaubes festgestellt worden.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung
an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung F i g. 1
einen lotrechten Längsschnitt durch eine Dampferzeugerbrennkammer mit Deckenfeuerung
und U-förmiger Flamme, F i g. 2 einen waagerechten Schnitt, entsprechend der Linie
A-B in F i g. 1, F i g. 3 und 4 der F i g. 2 entsprechende Schnitte durch abgewandelte
Ausführungsformen.
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Gemäß F i g. 1 ist mit 1 die Brennkammer eines Dampferzeugers mit
Deckenfeuerung bezeichnet. Auf der sogenannten Brennerbank 2 befindet sich die Brennerdüse
3, durch die das Kohlenstaub-Luft-Gemisch von oben in die Brennkammer 1 eingeblasen
wird. Beiderseits neben der Düse 3 befinden sich Düsen 4 und 5 für die Sekundärluft.
Über die ganze Brennkammerbreite verteilt sind in dem Beispiel sieben Brennerdüsen
3 angeordnet, die, wie F i g. 2 zeigt, in einer Reihe nebeneinander stehen. Jeder
Brennerdüse 3 ist eine Düse 6 für das Einblasen eines Richtluftstromes zugeordnet,
die in einem bestimmten Abstand von der Brennerdüse zwischen dieser und der Brennkammerwand
7 angeordnet ist. In F i g. 1 rechts neben der Brennerbank 2 ist an die Brennkammer
1 ein Kanal 8 angeschlossen, durch den die Flammen-und Rauchgase abziehen. Die Brennkammer
1 und der Kanal 8 sind in nicht näher dargestellter Weise mit Rohren verkleidet,
durch die das Arbeitsmittel des Dampferzeugers strömt. Die im Bereich des heißesten
Teiles der Flamme liegenden Rohre der Brennkammer, insbesondere die der Brennkammerwand
7, werden im allgemeinen bestiftet und mit einer feuerfesten Masse überdeckt
sein. Es ist auch ein Schutz der Rohre mit vorgelegten feuerfesten Steinen möglich.
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Im Betrieb der Kohlenstaubfeuerung wird durch jede Düse 6 ein Richtluftstrom
eingebIasen, der sich zwischen der Brennkammerwand 7 und dem abwärts gerichteten
Teil der U-Flamme parallel zu diesem Teil erstreckt und der eine mindestens 1,8mal
so große Geschwindigkeit aufweist wie der durch die Düsen 4 und 5 zugeführte Sekundärluftstrom.
Die Folge des Einblasens des Richtluftstromes ist, daß der abwärts gerichtete Teil
der U-Flamme auf einer großen Länge gegen die Brenukammerwand 7 gezogen wird.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 sind fünf Brennerdüsen
3 nebeneinander angeordnet, und es ist zwischen diesen und neben den beiden äußersten
Brennerdüsen je eine Sekundärluftdüse 4' vorgesehen. Die Düsen 6 zum Einblasen des
Richtluftstromes befinden sich hier nicht wie in F i g. 1 und 2 jeweils in der gleichen
Ebene wie die-Brennerdüsen 3, sondern in der gleichen Ebene wie-die Sekundärluftdüsen
4'. Außerdem sind in der Ebene der Sekundärluftdüsen 4' noch Düsen 10 vorgesehen,
durch die während des Betriebes Tertiärluft zwischen den abwärts und den aufwärts
gerichteten Teil der U-Flamme eingeblasen werden kann. Dieser Tertiärluftstrom hat
kleinere Geschwindigkeit als der Richtluftstrom und eine größere Geschwindigkeit
als der Sekundärluftstrom, und zwar so, daß der Tertiärluftstrom mit nicht mehr
als zwei Drittel der Geschwindigkeit des Richtluftstromes aus der Düse 10 austritt.
So wurden z. B. gute Erfahrungen mit dieser Feuerung bei folgenden Luftgeschwindigkeiten
gemacht:
| Düse 6 .... 30 m/s |
| Düse 4' . . . . 10 m/s; Düse 3 .. 10 bis 12 m/s |
| Düse 10 .... 15 m/s |
Die Luftgeschwindigkeit des Richtluftstromes ist hier also um den Faktor 3 bzw.
2 größer als die Geschwindigkeit des Sekundärluftstromes bzw. des Tertiärluftstromes
der Düse
10. -
Gemäß F i g. 4 sind acht Brennerdüsen 3 parallel zur Brennkammerwand
7 angeordnet, und zwar in zwei parallelen Reihen. Es sind drei Sekundärluftdüsen
4" vorgesehen, die ebenfalls parallel zur Brennkammerwand 7 verlaufen. Außerdem
ist zwischen der in F i g. 4 linken Sekundärluftdüse 4" und der Brennkammerwand
7 eine Düse 6 vorgesehen, durch die der Richtluftstrom zwischen dem abwärts gerichteten
Teil der U Flamme und der Brennkammerwand 7 eingeblasen wird.
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Die Erfindung ist nicht nur bei der in F i g.1 dargestellten Deckenfeuerung
mit einfacher U-Flamme anwendbar, sondern auch bei Feuerungen mit Doppel-U-Flamme.