DE3030305A1

DE3030305A1 - Verfahren und ofen zum verbrennen von festem brennstoff

Info

Publication number: DE3030305A1
Application number: DE19803030305
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Ekman C O A
Current assignee: Ekman C O A
Priority date: 1979-08-10
Filing date: 1980-08-11
Publication date: 1981-02-26
Also published as: RO82145B; RO82145A; ZW17180A1; EP0024844B1; CA1162110A; GB2058310A; KR840001451B1; KR830003688A; AU6103580A; DE3066282D1; ES494105A0; SU1452493A3; JPH0252161B2; PL226167A1; EP0024844A1; AU535471B2; ZA804805B; YU41216B; IE801506L; HU180598B

Description

CARL OSCAR ALEXANDER EKMAN

Box 55

18251 Djursholm 1 /Schweden 10 854

Verfahren und Ofen zum Verbrennen von festem Brennstoff

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum hochintensiven und wirtschaftlichen Verbrennen von in Stücken vorliegendem festem Brennstoff, beispielsweise von magerer Kohle.

Die britischen Patentschriften 1 227 764 und 1 446 071 des Anmelders beschreiben öfen zum Verbrennen von festem Brennstoff, bei denen der Brennstoff durch ein Einlaßrohr nach unten auf einen hin- und hergehenden mechanischen Rost geliefert wird. Der Rost fördert den Brennstoff durch eine öffnung in eine Brennkammer, in der ein Luftstrom nach oben durch den Rost und das Brennstoffbett hindurchgeführt wird, um die Verbrennung aufrechtzuerhaltender Brennstoff direkt stromauf des Eintrittspunktes wird von dem brennenden Brennstoff erwärmt und entwickelt flüchtige und gasförmige Bestandteile, die zusammen mit einem Anteil der Luft des Luftstroms abgezogen werden, und zwar durch den Brennstoff hin-

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durch am Boden des Einlaßrohres in Leitungen hinein entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Brennstoffes. Diese Mischung aus Luft und flüchtigen sowie gasförmigen Bestandteilen wird durch die Leitung hindurchgesaugt und geht nach oben durch den Rost und das Brennstoffbett hindurch, und zwar in einem heißen Bereich des letzteren jenseits des Luftstroms. Zwar ist ein solcher Ofen im allgemeinen sehr wirksam beim wirtschaftlichen Verbrennen von Kohle mit hohem Durchsatz, jedoch wurde gefunden, daß die Gefahr eines "Zurückbrennens" (nämlich eines Brennens des Brennstoffs innerhalb des Einlaßrohres) besteht, und zwar vor allem bei geringen Brenngeschwindigkeiten (beispielsweise beim Nachtbetrieb) .

Insbesondere zur Lösung dieses Problems schafft die Erfindung ein hochintensives Verfahren zum Verbrennen von festem, in Stücken vorliegendem Brennstoff, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Brennstoff entlang einem Weg geführt wird, dessen stromauf gelegener Abschnitt unter Luftabschluß steht, wobei die Höhe des den stromauf gelegenen Wegabschnitt verlassenden Brennstoffs zugemessen wird, um einen vorgegebenen Querschnitt des Brennstoffs zu definieren, wenn dieser den stromauf gelegenen Wegabschnitt verläßt und als dickes Brennstoffbett in einen stromab gelegenen Wegabschnitt innerhalb eines zurückstrahlenden Brennraumes eintritt; daß ein erster Hochgeschwindigkeits-Luftstrom in einer selbst erhaltenden Zündzone von unterhalb des Weges durch das Brennstoffbett geführt wird und den Hauptteil des für die Verbrennung erforderlichen Sauerstoffs liefert sowie stromauf und stromab gelegene Grenzen besitzt, die sich quer zu dem Weg erstrecken, wobei der Brennstoff beim Durchgang durch die stromauf gelegene Grenze rasch erwärmt und gezündet wird und die zugemessene Höhe des Brennstoffbettes im Verhältnis zu der Fördergeschwindigkeit des Brennstoffs und zu dem Abstand

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zwischen den stromauf und stromab gelegenen Grenzen derart •gewählt ist, daß die Größe der Brennstoffstücke und die Dicke des brennenden Brennstoffbettes an der stromab gelegenen Grenze noch ausreicht, um eine EntStabilisierung des Brennstoffbettes durch den ersten Luftstrom zu verhindern; und daß ein zweiter Niedriggeschwindigkeits-Luftstrom, der zur Vervollständigung der Verbrennung ausreicht, durch das Brennstoffbett geführt und über eine ausreichende Weglänge stromab des ersten Luftstromes verteilt wird, um eine genügend geringe Geschwindigkeit zur Vermeidung eines Mitreißens der ausbrennenden Brennstoffteilchen aus dem Feuerbett zu besitzen.

Ferner schafft die Erfindung einen Ofen zum Verbrennen von festem, in Stücken vorliegendem Brennstoff, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, der gekennzeichnet ist durch eine zurückstrahlende Brennkammer; einen mechanischen Rost zum Fördern des festen Brennstoffs entlang dem Rost durch eine Zumeßöffnung in die Brennkammer hinein; eine Einrichtung zum Zuführen des festen Brennstoffs und zum Füllen des Einlasses zu der Zumeßöffnung; eine Einrichtung zum Verhindern eines Luftzutritts zu dem festen Brennstoff stromauf des Durchlasses; einen ersten Satz von durch den Rost führenden Luftkanälen zum Hindurchleiten eines Hochgeschwindigkeits-Luftstroms aufwärts durch das Brennstoffbett auf dem Rost stromab des Wegeinlasses, wobei die Luftkanäle stromauf und stromab gelegene Grenzen für den ersten Luftstrom definieren; und einen zweiten Satz von durch den Rost führenden Luftkanälen zum Liefern eines begrenzten zweiten verteilten Luftstroms zu einem Abschnitt des Rostes stromab der ersten Luftkanäle, um die Verbrennung des Brennstoffs zu vervollständigen; wobei die Anordnung so getroffen ist, daß im wesentlichen keinerlei Luft aus

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irgendeinem der Luftkanäle in den Brennstoff stromauf der Zumeßöffnung eintreten kann.

Nach Wunsch kann erfindungsgemäß ein Kanal vorgesehen sein, der sich zwischen einem Einlaß an einer oberen Fläche der Zumeßöffnung und dem Raum unterhalb der zweiten, durch den Rost führenden und den zweiten Luftstrom transportierenden Luftkanälen erstreckt. Der zweite Luftstrom wird im vorliegenden Fall vom ersten Luftstrom abgezogen, und zwar zusammen mit flüchtigen und gasförmigen Bestandteilen des Brennstoffs, die von letzterem bei seinem Durchgang durch die Zumeßöffnung entwickelt werden. Diese Anordnung vermeidet die Gefahr eines "Zurückbrennens" im Brennstoffeinlaß, da nämlich der zweite Luftstrom nicht in den Brennstoff stromauf der Zumeßöffnung eintritt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in:

Figur 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ofen;

Figur 2 einen Teil eines Querschnitts entlang der Linie II-II in Figur 1;

Figur 3 einen vertikalen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 1;

Figur 4 einen Grundriß des Rostes;

Figur 5 eine Einzelheit aus Figur 1 in vergrößertem Maßstab;

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Figur 6 in ähnlicher Darstellung ein weiteres Detail aus Figur 1, und zwar in abgewandelter Ausführung;

Figur 7 eine Einzelheit aus Figur 2 in vergrößertem Maßstab;

Figur 8 und 9 in vergrößertem Maßstab die Fördervorrichtung nach Figur 1, und zwar in aufeinanderfolgenden Arbeitspositionen·

Der Ofen nach den Figuren 1 bis 5 umfaßt einen vorgefertigten Rahmen 1, mittels dessen er in einer Öffnung einer Vorderwand 2 eines Boilers oder einer anderen zu beheizenden Vorrichtung befestigt ist. Der Rahmen 1 bildet einen Träger für einen hin und her bewegbaren Rost, wie er in der GB-PS 1 229 364 gezeigt ist. Fester Brennstoff in Form von Kohle 4, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung "Rank 802 Singles" erhältlich ist, wird auf das vordere Ende des Rostes 3 aufgegeben, und zwar aus einem nicht gezeigten Trichter über einen Drehförderer 5 (entsprechend der GB-PS 1 446 071) in ein geneigtes Einlaßrohr 6 von fortschreitend zunehmender Breite. Das Einlaßrohr 6 umfaßt eine Rutschenfläche 7I₅ die von einem hitzebeständigen Block 7 gebildet wird. Letzterer sitzt auf einer stationären Anschlagplatte 8 direkt oberhalb der vorderen Endabschnitte eines Satzes von Roststäben, die gemeinsam den Rost 3 bilden.

Die Rutschenfläche 71 ist gegen die Horizontale um einen Winkel geneigt, der größer ist als der Schüttwinkel der Kohle 4.

Eine horizontale, hitzebeständige Gewölbeblockanordnung 9

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erstreckt sich über die volle Breite des Rostes direkt hinter dem Auslaß des Einlaßrohres 6 und weist mindestens einen Luftkanal 10 auf, der normalerweise von einer angelenkten Klappe 11 verschlossen wird. Die rückwärtige Fläche 12 der Gewölbeblockanordnung 9 ist nach hinten und oben um einen Winkel von etwa 60° gegen die Horizontale geneigt, um auf die Unterseite eines weiteren horizontalen hitzebeständigen Blocks 13 hoher thermischer Leitfähigkeit zu stoßen. Der Block 13 besteht vorzugsweise aus Siliziumcarbid.

Die Blöcke 9 und 13 bilden zusammen mit hitzebeständigen seitlichen Wangen 33 eine zurückstrahlende Brennkammer Ik oberhalb des Rostes 3. Diese Brennkammer öffnet sich im rückwärtigen 'Bereich in einen Flammenraum 15₃ aus dem die Verbrennungsgase durch ein nicht gezeigtes Saugzuggebläse in einen Kamin abgeführt werden. Die Vorderkante 9a der Gewölbeblockanordnung 9 bildet die Oberkante einer Zumeßöffnungj durch die der Brennstoff entlang dem Rost 3 in die rückstrahlende Brennkammer 4 vorrückt. Dementsprechend bestimmt die Vorderkante 9a die Maximalhöhe des Brennstoffs auf dem Rost. Diese Höhe liegt vorzugsweise bei 100 bis 150 Millimeter. Die Zumeßöffnung wird durch den Brennstoff 4 im Einlaßrohr 6 gefüllt gehalten.

Mit Ausnahme der beiden seitlichen äußersten Roststäbe trägt jeder Roststab in jeder Flanke erste und zweite Vertiefungen 16 und 17, die jeweils gemeinsam mit den zugehörigen Ver- . tiefungen l6 und 17 der benachbarten Roststäbe erste und zweite Luftkanäle 18 und 19 bilden, welche durch Anschläge oder Stege 20 auf den Flanken der Roststäbe über solche Längenabstände voneinander getrennt sind_a die mindestens gleich demjenigen Betrag sind, um den sich jeder Roststab bewegt. Mit Ausnahme der Vertiefungen liegen die Flanken der Roststäbe so dicht nebeneinander, wie es die Herstellungs-

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toleranzen gestatten, wobei eine freie Gleitbewegung zwischen benachbarten Roststäben zugelassen wird.

Wie es sich aus der Zeichnung ergibt, liegen die Vorderkanten der ersten Luftkanäle 18 an einer Stelle 21 im wesentlichen direkt unterhalb des untersten und vordersten Punktes der geneigten Fläche 12 der Gewölbeblockanordnung 9. Dementsprechend bildet die unterste, vorderste Kante der Gewölbeblockanordnung mit der Linie der einzelnen Punkte 21 eine sich aufwärts erstreckende Grenzzone P, die die feuchte, grüne Kohle 4 von der intensiven Verbrennungszone des glühenden Feuerbettes 23 in demjenigen Bereich auf dem Rost trennt, der die Luftkanäle 18 und 19 umfaßt.

Vor Erreichen der Grenzzone P ist die grüne Kohle vollständig gegen Luftzutritt geschützt. Der Drehförderer 5 ist so ausgebildet, daß er während einer vollständigen Umdrehung eine Ladung Kohle aus dem Trichter aufnehmen und diese Ladung vollständig oder zu jedem gewünschten Anteil an das obere Ende des Einlaßrohres 6 abgeben kann, ohne daß eine wesentliche Luftmenge in das Einlaßrohr 6 gelangt. Außerdem weist der Ofen ein Gehäuse 26 auf, das denjenigen Ofenabschnitt umgibt, der nach vorne aus der Vorderwand 2 des Boilers herausragt, und es ist dafür Sorge getragen, daß die verschiedenen Zugangtüren dieses Gehäuses geeignete Dichtungen aufweisen, so daß ein Zutritt von Luft zum vorderen Abschnitt der Rostfläche verhindert wird.

Die Unterseite der Anschlagplatte 8 steht in abdichtender Gleitberührung mit den Roststäben. Die Anschlagplatte 8 trägt eine vertikale Anschlagfläche 28, um an der Kohle anzugreifen, die auf den sich nach vorne bewegenden Roststäben liegt. Dementsprechend verschiebt die Anschlagplatte

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die Kohle entlang den Roststäben gegen die Grenzzone P.

Luft soll daran gehindert werden, durch die unvermeidlichen schmalen Spalte zwischen den Vorderenden der Roststäbe, die sich vor den ersten Luftkanälen 18 befinden, nach oben hindurchzutreten. Hierzu können die Vorderenden der Roststäbe verschieblich auf einer Gleitplatte 29 ruhen, die sich unterhalb des Rostes von einer Seite zur anderen und nach vorne von den ersten Luftkanälen 18 bis zu einer Wand 30 unterhalb des Betätigungsmechanismus 31 des Rostes erstreckt.

Dieser Betätigungsmechanismus 31 entspricht im einzelnen der GB-PS 1 299 364. Er verschiebt eine erste Gruppe von Roststäben nach vorne gegen die Vorderseite des Ofens, während die anderen Roststäbe stationär gehalten werden. Sodann werden die verbleibenden Roststäbe gegen die Vorderseite bewegt. Schließlich werden sämtliche Roststäbe gemeinsam und gleichzeitig gegen die Rückseite des Ofens verschoben, um das Feuerbett in Richtung auf den Plammenraum 15 zu transportieren. Auf diese Weise hält man das Feuerbett in Bewegung, und es vermindert sich die Gefahr einer Ausbildung von Schlackeglötzen bzw. Klinker. Die oberen Flächen der Roststäbe im Bereich der ersten und zweiten Luftkanäle 18 und fallen gerinfügig nach hinten und unten ab, um diesen Vorgang zu unterstützen. Außerdem kann, wie in Figur 4 dargestellt, die Gleitplatte 29 entlang den beiden äußersten Roststäben-32 nach hinten ragen,und zwar mindestens so weit wie die hinteren Enden der Vertiefungen 16 der anderen Roststäbe. Dadurch wird der Luftzutritt zu dem Brennstoff neben den hitzebeständigen seitlichen Wangen 33 vermindert, so daß die Temperatur absinkt und auch die Gefahr eines Klinkeraufbaus an diesen seitlichen Wangen 33· Es kann-wünschenswert sein, KratzvorSprünge, beispielsweise vier im Abstand zueinander liegende, nach oben ragende Metallstangen,

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an der oberen Fläche jedes der beiden äußersten Roststäbe 32 anzubringen, um mitzuhelfen, die Klinkerbildung an den seitlichen Wangen 33 zu verhindern.

Primärluft zu Verbrennung der Kohle wird entlang der Unterseite der Gleitplatte 29 aus einem Einlaß 3^ vorne am Ofen zugeführt. Unterhalb des Rostes 3 befinden sich zwei querlaufende Trennwände 35 und 36. Die rückwärtige Trennwand 36 trägt eine Gleitplatte 37, auf der verschieblich die rückwärtigen Enden 38 der Roststäbe aufruhen und eine wirksame Abdichtung gegenüber der Gleitplatte bilden.

Figur 5 zeigt die Trennwand 35 in vergrößertem Maßstab. Um sicherzustellen, daß die durch die zweiten Luftkanälen 19 nach oben gehende Luft über der Länge dieser Luftkanäle verteilt wird, so daß es nicht zu einer Konzentration dieser Strömung in der Nähe der Stege 20 kommt, weist die Trennwand 35 eine öffnung 53 auf, die unterhalb des Rostes liegt und eine solche Winkelstellung besitzt, daß die Luft in die Kammer 54 unterhalb des Rostes mit einer nach unten weisenden Richtungskomponente eintritt.

Hierzu umfaßt die Trennwand einen stationären oberen Wandabschnitt 55₃ dessen Oberkante nahe der Unterseite der Roststäbe und deren Stege 20 liegt, wobei mindestens der untere Teil des Wandabschnittes 55 nach unten und nach hinten geneigt ist, um eine Abdeckung oder Abschirmung zu bilden, die Durchfallkohle und Asche am Eintritt in die öffnung 53 hindert.

Der untere Teil der Trennwand wird von einer Platte 56 gebildet, die im wesentlichen aufrecht steht, vorzugsweise jedoch an ihrer Unterkante 57 angelenkt oder etwas flexibel ist, um eine Größenverstellung der öffnung 53 zuzulassen, und zwar mittels einer Gewindestange 58, die in eine von der

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Platte 56 getragene Buchse 59 eingreift und sich bis zu einem Einstellknopf oder Handgriff 60 an der Vorderseite des Ofengehäuses erstreckt.

Die Platte 56 wird so eingestellt, daß ein begrenzter Anteil zwischen 5 und 15 %, vorzugsweise 8 %, gemessen bei Kaltversuchen, bezogen auf die gesamte in den Einlaß 34 eintretende Luftmenge zu den zweiten Luftkanälen 19 gelangt .

Asche und Durchfallkohle, die vom Rost durch die Luftkanäle 18 und 19 sowie am rückwärtigen Rostende herabfallen, werden in abgeschlossenen Räumen am Boden des Ofens gesammelt und können periodisch abgeführt werden. Im Falle des dargestellten Ofens hingegen werden Asche und Durchfallkohle mittels einer Aschenschnecke 4l und eines Paares von Asche-Abführzylindern 42 entfernt. Letztere tragen Taschen 42a, um Asche und Durchfallkohle zur Aschenschnecke 4l zu transportieren, ohne daß zusätzlicher Luft der Eintritt in den Raum unterhalb des Rostes ermöglicht wird. Diese Anordnung entspricht der GB-PS 1 446 072.

Die verschiedenen beweglichen Teile des Ofens werden von einem Elektromotor 43 (Figur 3) angetrieben, der mit einem Untersetzungsgetriebe 44 mit einer Ausgangswelle 45 verbunden ist. Das eine Ende der Ausgangswelle treibt eine Nockenwelle 46 zur Betätigung des Mechanismus 31 für den Rost an, und zwar über einen Kettentrieb 47, während das andere Ende der Welle 45 über ein Kegelradgetriebe 48 in Antriebsverbindung mit der Aschenschnecke 4l steht, sofern eine solche vorgesehen ist. Die Aschenschnecke 4l ihrerseits treibt über Stirnräder 49 und 50 die Zylinder 42, während die Nockenwelle 46 über einen weiteren Kettentrieb 51 und eine manuell lösbare Klauenkupplung 52 in

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Antriebsverbindung mit dem Drehförderer 5 steht.

Wenn im Betrieb der Kohletrichter mit Kohle versorgt und gegen Lufteintritt abgedichtet ist, wird der Motor 43 gestartet. Der Drehförderer 5 liefert Kohle nach unten in den Einlaß 6, bis sich ein Kohleberg auf dem Rost aufgebaut und den Einlaß 6 gefüllt hat. Sodann kann die Kohle auf dem Rost im Bereich der ersten Luftkanäle 18 gezündet werden, beispielsweise durch einen nicht dargestellten Gasbrenner. Unter der Wirkung des Saugzuggebläses wird die Kohle auf dem Rost rasch entfacht, wobei sie das Feuerbett 23 bildet. Das Feuer kann sich nach vorne nicht über die Grenzzone P hinaus ausdehenen, da ein Lufteintritt in die Kohle vor dieser Grenzzone nicht möglich ist. Durch Einstellung der Leistung des Saugzuggebläses und der Drehzahl des Motors 43 erhält man die gewünschte Wärmeerzeugung pro Zeiteinheit. Man kann eine Menge von 360 kg Kohle pro m² Rostfläche in einer Stunde bei geringer Primärluftzufuhr ohne sichtbare Rauchentwicklung verbrennen.

Wenn man das Feuer rasch dämpfen will, so erzielt man dies durch öffnen des Deckels 11 und Ausschalten des Motors 43.

Um eine rasche rauchfreie Verbrennung zu erhalten, ist es wichtig, das richtige Verhältnis der durch die ersten Luftkanäle l8 eintretenden Luft sicherzustellen. Hierzu werden diese Luftkanäle seitlich breiter gemacht als die zweiten Luftkanäle 19. Die Breite der ersten Luftkanäle beträgt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel 9 mm, während die zweiten Luftkanäle 19 eine Breite von 3 mm besitzen. Die Länge der ersten und zweiten Luftkanäle, gemessen in Längsrichtung der Roststäbe, beträgt 185 mm bzw. 245 mm, während der Rost 585 mm breit ist.

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Die ersten und zweiten Luftkanäle sollen ausreichend schmal sein, um zum Teil brennenden Brennstoff am Hindurchfallen zu hindern. Im wesentlichen erzielt der Ofen eine wirksame rauchfreie Verbrennung von Kohle mit hoher Intensität bei geringer Überschuß-Primärluft und ohne Zufuhr von Sekundärluft zur Verdünnung der Rauchgase. Der Abschnitt des Peuerbettes 23, durch den der erste Hochgeschwindigkeits-Luftstrom hindurchgeht, besteht hauptsächlich aus großen Stücken brennenden Brennstoffs und ist insgesamt tief genug, um eine Entstabilisierung und eine Ausbildung von Löchern im Feuerbett zu verhindern. Dies wird erzielt durch geeignete Längenwahl der ersten Luftkanäle 18 bezogen auf die Höhe der Zumeßöffnung und die Rostgeschwindigkeit. Dabei wird vermieden, daß Grus und zum Teil brennender Brennstoff vom ersten Luftstrom mitgerissen wird.

Im restlichen Bereich des Feuerbettes sind die brennenden Brennstoffstücke kleiner. Sie werden leichter von einem Luftstrom hoher Geschwindigkeit mitgerissen. Die Platte 56 wird so eingestellt, daß die Öffnung 53 nicht viel mehr Luft liefert, als zur vollständigen Verbrennung erforderlich ist. Diese Luft tritt in die Kammer unterhalb der zweiten Luftkanäle 19 mit nach unten gerichteter Bewegungskomponente ein, und zwar in einen Bereich, der im Abstand unterhalb des Rostes liegt. Dementsprechend wird diese Luft über die Länge der Luftkanäle 19 verteilt. Diese Länge wird so gewählt, daß die Geschwindigkeit der für die vollständige Verbrennung erforderlichen Luft ausreichend klein ist, um Grieß und unvollständig verbrannten Brennstoff nicht mitzureißen.

Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Figur 6 besitzt die Trennwand 35 eine Form entsprechend Figur 1 der

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GB-PS 1 446 071, wobei sie sich jedoch vollständig bis zur Unterseite des Rostes erstreckt. Der eingeschlossene Raum unterhalb der zweiten Luftkanäle steht über zwei seitliche Kanäle 62 von konstantem Querschnitt mit Einlassen in Verbindung, die nahe der Grenzzone P liegen, und zwar vorzugsweise innerhalb der Gewölbeblockanordnung 9 direkt stromauf der Zündzone P, wie es beispielsweise aus Figur 6 hervorgeht. Die seitlichen Kanäle ziehen gasförmige und flüchtige Bestandteile, die von der Kohle nahe der Grenzzone P entwickelt werden, gemeinsam mit etwas Luft in den Raum unterhalb des Rostes und von dort durch die zweiten Luftkanäle in das heiße Feuerbett hinein, wo diese gasförmigen und flüchtigen Bestandteile intensiv erhitzt und verbrannt werden.

Bei der Konstruktion nach Figur 6 ist in die Gewölbeblockanordnung 9' ein Innenkanal 61 eingeformt, dessen beide Enden sich in die seitlichen Kanäle 62 öffnen. Ein Eintrittsschlitz 63 führt ins Innere des Innenkanals 6l und besitzt eine Breite von etwa 5 mm. Er erstreckt sich über die gesamte Breite des Rostes, ggf. mit Ausnahme von dessen beiden Seitenabschnitten.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, fällt die Rutschenfläche des Einlaßrohres kontinuierlich und gleichförmig vom Drehförderer 5 nach unten zur oberen Fläche des Rostes 3 hin ab. Der untere Abschnitt der Rutschenfläche Jl₃ die von dem hitzebeständigen Block 7 gebildet wird, ist ebenso wie der Boden dieses Blocks durch eine Blechplatte 7I gegen zufällige Beschädigungen geschützt. Der Block 7 kann eine geringe thermische Leitfähigkeit aufweisen. Die Blechplatte 73 kann ihrerseits oben auf dem Rost 3 ruhen und einen vertikalen Anschlagflansch aufweisen. Jedoch kann es sich als vorteilhafter herausstellen, die entfernbare An-

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schlagplatte 8 aus hitzebeständigem Material oder Metall dazwischen zu legen, wie es die Zeichnung zeigt. Ein Herausnehmen der Anschlagplatte 8 schafft Zugang für eine Reinigungsstange oder andere Werkzeuge, sofern dies einmal erforderlich werden sollte, beispielsweise zum Entfernen von Klinkeranlagerungen vom Rost oder von den hitzebeständigen Auskleidungen. Da während des Betriebes keine Relativbewegung zwischen der Anschlagplatte 8 und dem Block 72 aus hitzebeständigem Material auftritt, muß kein Bewegungsspiel zwischen ihnen vorgesehen werden. Man kann daher eine enge Passung schaffen, was dazu beiträgt, Luft am Eintreten zwischen diesen beiden Bauteilen zu hindern.

Die Gewölbeblockanordnung S, unter der der Brennstoff auf dem Rost 3 hindurchgeht, besteht aus zwei hitzebeständigen Gewölbeblöcken 75 und 76 (Figur 1), die zwischen sich den Luftkanal 10 bilden, durch den hindurch Luft eingeführt werden kann, um das Feuer "zu töten". Die Rutschenfläche 71, auf der die Kohle ruht, ist um einen größeren Winkel gegen die Horizontale geneigt als die die geneigte Fläche 77 des Blocks 75, so daß die Querschnittsfläche des Kohleeinlasses vom Drehförderer 5 aus fortschreitend nach unten zunimmt. Dadurch vermeidet man jegliche Tendenz der Kohle, sich festzusetzen oder zu verklemmen, wenn sie sich durch die Wärmeeinwirkung ausdehnt. Außerdem ist die Querschnittsfläche des Durchganges zwischen der Unterseite des Gewölbeblocks 75 und der oberen Fläche des Rostes 3 größer als die Querschnittsfläche am unteren Ende des Einlaßrohres, so daß auch hier nur eine geringe Möglichkeit für ein Festklemmen der Kohle besteht.

Nach Wunsch kann sich der Gewölbeblock 76 in die Brennkammer l4 hineinerstrecken, wie es die Linien 78 und 79 zeigen. Allerdings kann es sich herausstellen, daß diese verlänger-

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ten Teile des Gewölbeblockes 76 überhitzt werden.

Die Anschlagplatte 8 kann beispielsweise an den beiden äußersten Roststäben befestigt werden, um als mechanischer Schieber zu arbeiten, sofern sich irgendwelche zusätzlichen mechanischen Mittel für den Vorschub des Brennstoffs in dem Durchlaß unterhalb des Gewölbes als erforderlich herausstellen sollten. Vorzuziehen ist es jedoch, den Schieber als Querwand 152 in einer Trommel 13^ des Drehförderers 5 auszubilden. Die Arbeitsweise eines solchen Schiebers wird im folgenden anhand der Figuren 8 und 9 beschrieben. Die Brennstoffmenge, die von dem Drehförderer bei jeder Umdrehung der Trommel (und bei jedem Schub durch die Querwand 152) geliefert wird, läßt sich durch Einbau einer zweiten Wand in die Trommel vorwählen. Daraus bestimmt sich das Volumen der die Kohle aufnehmenden Tasche innerhalb der Trommel.

Aus Figur 1 ergibt sich, daß die Rutschenfläche 71 einen stumpfen Winkel mit der oberen Fläche des Rostes bildet, wodurch irgendwelche beträchtlicheren Toträume vermieden werden, in denen sich die Kohle sammeln und stationär bleiben könnte.

Figur 7 zeigt eine Anordnung, die Verwendung finden kann, um einen aufwärts gerichteten Luftdurchgang zwischen den äußersten Roststäben 32 und den seitlichen Wangen 33 des Ofens zu verhindern, und zwar im Hinblick auf eine Vermeidung hoher Temperaturen und der Klinkerbildung an den Seitenwänden. Bei dieser Anordnung ist ein Abschnitt eines Winkeleisens 8l an den seitlichen Wangen 33 in Berührung mit der Unterseite des benachbarten Roststabes 32 befestigt.

Es folgt nun eine ins einzelne gehende Beschreibung des dosierenden Drehförderers und dessen Arbeitsweise im Zusammen-

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hang mit den Figuren 8 und 9.

Der Drehförderer weist einen Zylinder 110 auf, der aus einer zylindrischen Wand besteht und an beiden Enden durch Stirnwände verschlossen ist. Diese tragen Wellenzapfen zur Lagerung des Zylinders und zu seinem Antrieb in Richtung des Pfeils 112, und zwar unter der Wirkung des Kettentriebs 51 und der Klauenkupplung 52.

Der Zylinder weist eine längsgerichtete Öffnung 114 auf, die sich zwischen den Stirnwänden erstreckt. Diese Öffnung besitzt eine vorbestimmte Breite zwischen ihrer Vorderkante 116 und ihrer Hinterkante 118, und zwar gemessen in Drehrichtung.

Der Zylinder sitzt drehbar in einem Gehäuse mit zwei einander gegenüberliegenden, im wesentlichen zylindrischen Wänden und 127, die zur Schaffung einer Dichtung nahe am Zylinder angeordnet sind.

Oben auf dem Gehäuse befindet sich eine Öffnung 126, die mit einem unteren Abschnitt 128 einer Rutsche zur Aufnahme der Kohle aus einem Trichter oder einer anderen nicht gezeigten Kohlezuführvorrichtung verbunden ist. Die obere Öffnung des Gehäuses weist eine Hinterkante 130 und eine Vorderkante auf.

Am Boden des Gehäuses befindet sich eine Öffnung I36 mit einer Vorderkante 135 und einer Hinterkante 137-

Eine Vorderwand 146 des unteren Rutschenabschnitts besteht aus einer Platte, die an ihrem oberen Ende über einen Zwischenabschnitt l48 in die Vorderwand 127 des Gehäuses übergeht. Die Vorderwand 146 der Rutsche ist gegenüber der Hori-

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zontalen um einen Winkel geneigt, der größer als der dargestellte Schüttwinkel der Kohle ist. Außerdem umfaßt die Vorderwand 146 eine Zugangtür l49, die an einem Scharnier l60 befestigt ist. Die Rückwand der Rutsche besitzt im wesentlichen den gleichen Neigungswinkel wie die Vorderwand 146 und besteht aus einer Platte 149 sowie aus der Endfläche 77 des hitzebeständigen Gewölbeblocks 9 bzw. 75·

Innerhalb des Zylinders befindet sich die im wesentlichen radiale Querwand 152, die sich über die gesamte Länge des Zylinders erstreckt und mit ihrer radialen Außenkante an der Innenseite der Zylinderwand befestigt ist, und zwar im Bereich der als scharfe Schneidkante ausgebildeten Hinterkante 118 der Zylinderöffnung. Die radiale Innenkante der Querwand 152 liegt nahe der Achse 154 des Zylinders und ist dort mit der zusätzlichen zweiten Wand I56 verbunden, die sich im Falle des Ausführungsbeispiels ebenfalls im wesentlichen radial erstreckt und praktisch rechtwinklig zu der Querwand 152 verläuft.

Der Drehförderer 5 arbeitet folgendermaßen:

Gemäß Figur 8 weist die öffnung 114 des Zylinders nach oben, und die Kohlestücke haben den Raum zwischen den Wänden 152 und 156 ausgefüllt. Der Pegel der Kohle im unteren Abschnitt 136 der Rutsche ist abgesunken, da Kohle zur Bildung des Feuerbettes auf den Rost 3 gefördert worden ist.

Die Kohleschicht I58 nahe der geneigten Wand 146 bildet eine Art geneigter Säule mit der Tendenz, stationär zu werden, wodurch sich in bestimmten Maße der Kohlefluß durch den Abschnitt 136 der Rutsche vermindert. Hinzu kommt, daß die Kohlestücke in der Rutsche der Wärmestrahlung von der Brennkammer· und von deren Wänden ausgesetzt sind, was insbesondere

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für die erhitzten wärmebeständigen Gewölbeblöcke 9 bzw. 75 gilt. Diese Erwärmung führt zu einer Ausdehnung der Kohle und zu der Gefahr, daß sich Brücken aus angeschwollenen Kohlestücken bilden, die sich zwischen der Wand 146 und den Wänden l49j 150 verspannen und damit den Durchgang der Kohle durch die Rutsche versperren.

Wenn der Zylinder 110 in die Stellung nach Figur 9 gedreht ist, wird die öffnung 114 vollständig durch die zylindrische Gehäusewand 134 abgedeckt, so daß die Verbindung zwischen dem unteren Abschnitt 136 der Rutsche und deren oberem Abschnitt 138 nach wie vor praktisch vollständig verschlossen ist, um einen Lufteinlaß nach unten in den unteren Rutschenabschnitt zu verhindern und die Gefahr zu beseitigen, daß sich das Feuer vom Rost aus rückwärts ausbreitet und durch die Rutsche nach oben in die Kohlezuführung steigt.

Während der Bewegung aus der Stellung nach Figur 8 in die nach Figur 9 hat die Querwand 152 ständig einen Schub auf die Kohlestücke innerhalb des Zylinders ausgeübt, um diese der Drehung des Zylinders folgen zu lassen. Beim Erreichen der in Figur 9 gezeigten Stellung ist der von der Querwand 152 in Drehrichtung ausgeübte Druck auf die Schicht 158 übertragen worden, wenn nämlich die aus dem Zylinder in den unteren Rutschenabschnitt fallenden Kohlestücke die Schicht I58 bis zu einer Höhe aufgebaut haben, in der das obere Ende dieser Schicht benachbart dem Zylinder liegt. Dementsprechend hat die Drehung des Zylinders dazu geführt, daß die Wand 152 über die Kohlestücke innerhalb des Zylinders einen Druck auf die Schicht 158 überträgt, wodurch letztere gepreßt und nach unten bewegt wird. Außerdem wird der Rest der Kohle im unteren Rutschenbereich durch diesen Druck der Querwand 152 beeinflußt, um die Fließbewegung der gesamten Kohle im unteren Abschnitt 136 der

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Rutsche aufrechtzuerhalten. Dementsprechend wird die Ausbildung von Brücken aus angeschwollenen Kohlestücken, die ein Bewegungshindernis darstellen, vermieden.

Bei einer weiteren Drehung wird die Zylinderöffnung abdichtend von der zylindrischen Gehäusewand 120 überdeckt, so daß der Zylinder 110 ein Hindernis sowohl für die Luft als auch für das Feuer darstellt.

Wie es sich aus der obigen Beschreibung ergibt, kann die Querwand 152 des Zylinders einen Druck auf die Kohlestücke im unteren Rutschenabschnitt ausüben, um die Kohlebewegung in sämtlichen Rutschenbereichen aufrechtzuerhalten.

Vorzugsweise ist die Kante 118 abgeschrägt ausgebildet, um eine Schneidkante zu ergeben, die sich ihren Weg durch Aufbrechen der Kohlestücke bahnen kann, welche andernfalls zwischen der Kante 118 und der Kante 132 eingeklemmt würden.

Wenn das Volumen der Tasche innerhalb des Zylinders klein ist, dreht sich der Zylinder schneller, und der Schubeffekt tritt schärfer und häufiger auf. Der Zylinder trennt die Kohle in der Einlaßrutsche von der Kohle im Trichter.

Sämtliche hitzebeständigen Teile können aus 95 % Siliciumcarbid bestehen.

Zusammenfassend schafft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen fester Brennstoff, beispielsweise Kohle, in ein Einlaßrohr 4 eines Ofens durch einen Drehförderer 5 eingebracht wird, welcher so konstruiert ist, daß er den Zutritt von Luft verhindert. Primäre Luftkanäle 18 bringen den

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Hauptteil der für die Verbrennung des Brennstoffs erforderlichen Luft in einen Bereich ein, in dem das Brennstoffbett ausreichend dick ist, um Störungen und die Ausbildung von "Löchern" unter der Einwirkung der Luft zu verhindern. Außerdem führen schmalere Luftkanäle 19 verteilte Luft von geringer Geschwindigkeit in ausreichender Menge ein, um die Verbrennung des Brennstoffs zu vervollständigen, ohne daß es zu einem wesentlichen Mitreißen von Grieß und Asche kommt. Die Luft wird daran gehindert, in Berührung mit dem Brennstoff stromaufwärts über die Kanäle 18 und die Zumeßkante 75 hinaus zu fließen.

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Claims

CARL OSCAR ALEXANDER ERKMAN

Box 55

I8251 Djursholm 1 /Schweden 10 854 ■

PATENTANSPRÜCHE

( \)\ Hochintensives Verfahren zum Verbrennen von festem, in Stücken vorliegendem Brennstoff, dadurch gekennzeichnet,

daß der Brennstoff entlang einem Weg geführt wird, dessen stromauf gelegener Abschnitt unter Luftabschluß steht, wobei die Höhe des den stromauf gelegenen Wegabschnitt verlassenden Brennstoffs zugemessen wird, um einen vorgegebenen Querschnitt des Brennstoffs zu definieren, wenn dieser den stromauf gelegenen Wegabschnitt verläßt und als dickes Brennstoffbett in einen stromab gelegenen Wegabschnitt innerhalb eines zurückstrahlenden Brennraums eintritt; daß ein erster Hochgeschwindigkeits-Luftstrom in einer selbst erhaltenden Zündzone von unterhalb des Weges durch das Brennstoffbett geführt wird und den Hauptteil des für die Verbrennung erforderlichen Sauerstoffs liefert sowie stromauf und stromab gelegene Grenzen besitzt, die sich quer zu dem Weg erstrecken, wobei der Brennstoff beim Durchgang durch die stromauf gelegene Grenze rasch erwärmt und gezündet wird und die zugemessene Höhe des Brennstoffbettes im Verhältnis zu der Fördergeschwindigkeit des Brennstoffs und zu dem Abstand zwischen

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den stromauf und stromab gelegenen Grenzen derart gewählt ist, daß die Größe der Brennstoffstücke und die Dicke des brennenden Brennstoffbettes an der stromab gelegenen Grenze'noch ausreicht, um eine EntStabilisierung des Brennstoffbettes durch den ersten Luftstrom zu verhindern; und daß ein zweiter Niedriggeschwindigkeits-Luftstrom, der zur Vervollständigung der Verbrennung ausreicht, durch das Brennstoffbett geführt und über eine ausreichende Weglänge stromab des ersten Luftstroms verteilt wird, um eine genügend geringe Geschwindigkeit zur Vermeidung eines Mitreißens der ausbrennenden Brennstoffteilchen aus dem Feuerbett zu besitzen.
2. Verfahren nach Anspruch I₃
dadurch gekennzeichnet,

daß der zweite Strom 5 bis 15 % der gesamten, für die Verbrennung des Brennstoffs erforderlichen Luft enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der zweite Strom aus Gasen besteht, die von dem Brennstoff direkt stromauf der Zündzone entwickelt und zusammen mit einem Anteil der Luft des ersten Stroms aus dem Brennstoffbett an einer Stelle zwischen dem Ende des stromauf gelegenen Abschnitts des Brennstoffweges und der Zündzone abgezogen werden.
4. Ofen zum Verbrennen von festem, in Stücken vorliegendem Brennstoff, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch

eine zurückstrahlende Brennkammer (I¹O; einen mechanischen Rost (3) zum Fördern des festen Brennstoffs entlang dem Rost durch eine Zumeßöffnung in die Brennkammer (14) hinein;

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eine Einrichtung (5) zum Zuführen des festen Brennstoffs und zum Füllen des Einlasses (6) zu der Zumeßöffnung; eine Einrichtung zum Verhindern eines Luftzutrittes zu dem festen Brennstoff stromauf des Durchlasses; einen ersten Satz von durch den Rost (3) führenden Luftkanälen (18) zum Hindurchleiten eines Hochgeschwindigkeits-Luftstroms aufwärts durch das Brennstoffbett auf dem Rost stromab des Wegeinlasses (6), wobei die Luftkanäle stromauf und stromab gelegene Grenzen für den ersten Luftstrom definieren; und einen zweiten Satz von durch den Rost (3) führenden Luftkanälen (19) zum Liefern eines begrenzten zweiten verteilten Luftstroms zu einem Abschnitt des Rostes stromab der ersten Luftkanäle (18), um die Verbrennung des Brennstoffs zu vervollständigen; wobei die Anordnung so getroffen ist, daß im wesentlichen keinerlei Luft aus irgendeinem der Luftkanäle in den Brennstoff stromauf der Zumeßöffnung eintreten kann.
5. Ofen nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine Verteilerkammer unterhalb der zweiten Luftkanäle (19) und unterhalb des Rostes (3) ausgebildet ist, wobei ein Einlaß (53) für den zweiten Luftstrom an einer vom Rost entfernten Stelle in die Verteilerkammer hineinführt.
6. Ofen nach Anspruch 5₃
dadurch gekennzeichnet,

daß der Einlaß (53) so gerichtet ist, daß sich eine nach unten weisende Komponente ergibt.
7. Ofen nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Einlaß (53) zwischen oberen und unteren Platten (55,56)' gebildet wird, die sich über die Breite der Kammer erstrecken, wobei die untere Kante der oberen Platte (55)

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-it-

obere Kante der unteren Platte (56) überlappt, jedoch einen Abstand zu ihr einhält.
8. Ofen nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Abstand zwischen der oberen Kante der unteren Platte (56) und der unteren Kante der oberen Platte (55) einstellbar ist.
9. Ofen nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Rutschenfläche (71), die stumpfwinklig zum Rost (3) geneigt ist, am Eintritt der Zumeßöffnung nach unten gegen den Rost führt und die eine Fläche einer Einlaßrutsche bildet, deren Tiefe (gemessen von vorne nach hinten) in Richtung auf den Rost zunimmt, jedoch kleiner als die Höhe der Zumeßöffnung ist.
10. Ofen nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Rutschenfläche (71) gegen die Horizontale um einen spitzen Winkel geneigt ist, der größer ist als der Schüttwinkel des festen Brennstoffs.
11. Ofen nach Anspruch 9 oder 10,
gekennzeichnet durch

ein Zumeßventil (5) zum Zuführen des Brennstoffs zu der geneigten Rutsche unter Luftabschluß, mit einer eine öffnung (114) aufweisenden Trommel (110), die innerhalb eines Gehäuses gedreht wird, welches mit der Trommel derart zusammenwirkt _Λ daß in allen Drehstellungen der Trommel Luft im wesentlichen am Eintritt in die Rutsche gehindert wird.

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12. Ofen nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Drehrichtung der Trommel (110) so gewählt ist, daß sich der untere Abschnitt der Trommel zu jedem Zeitpunkt in der gleichen Richtung wie der Brennstoff auf dem Rost (3) bewegt.
13. Ofen nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein Schubelement (152) in der Trommel (110) am hinteren Ende der öffnung (114) vorgesehen ist, um die Abwärtsbewegung des festen Brennstoffs auf der Rutschenfläche (71) zu unterstützen.
14. Ofen nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,

daß die Hinterkante (118) der öffnung (114) der Trommel (110) als Schneidkante ausgebildet ist, um durch sperrende Stücke des festen Brennstoffs hindurchzuschneiden.
15. Ofen nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Kanal (62) von einer oberen Fläche der Meßöffnung zu dem Raum unterhalb der durch den Rost (3) hindurchgehenden zweiten Luftkanäle (19) führt.
16. Ofen nach einem der Ansprüche 4 bis 15₅ dadurch gekennzeichnet,

daß der Rost (3) aus parallelen Roststäben besteht und daß die Luftkanäle (18,19) von Schlitzen (16,17) benachbarter Roststäbe gebildet werden, wobei die Breite der die ersten Kanäle (18) bildenden Schlitze (16) mindestens doppelt so groß wie die Breite der die zweiten Kanäle (19) bildenden Schlitze (17) ist.

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17. Ofen nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke der Zumeßöffnung aus einem hitzebeständigen Material mit geringer thermischer Leitfähigkeit besteht.
18. Ofen nach Anspruch Π, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke der Brennkammer eine höhere thermische Leitfähigkeit als die Decke der Zumeßöffnung aufweist.
19. Ofen nach einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Querschnitt winkelförmige Dichtelement (8l) an den Seitenwänden (33) eines Ascheraums unterhalb des Rostes

(3) und in Berührung mit dessen Seitenkanten angeordnet sind,