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Einrichtung zum Einblasen von Zweitluft in den Feuerraum mittels mehrerer
ineinandergeschachtelter Düsen Die zum Einführen i an Zweitluft in den Verbrennungsraum
von Feuerungen, insbesondere für Dampferzeuger, dienenden Düsen werden entweder
an einer einzigen Feuerraumwand oder an mehreren Feuerraumw änden in größerer Anzahl
angeordnet. Es zeigt sich nun, daß häufig an oder nahe den Austrittsöffnungen der"
Z@veitluftdüsen Schlakkenab.lagerungen auftreten, die meist über den Düsenöffnungen
beginnen und allmählich einen sich ähnlich einem Vorhang vor den Düsenöffnungen
setzenden Ansatz bilden. Diese Schlackenansätze entstehen dadurch, daß die in .den
Feuerraum eintretenden Zweitluftstrahlen eine Saugwirkung nach Art einer Strahldüse
entwickeln, wodurch die in den Rauchgasen enthaltene Flugasche, Flugkoks und entgasende
Kohleteilchen zur Dü senöffnung an der Feuerraumwand hinströmen, hier an der Wand
festkleben, ausbrennen und die Schlacke sodann, durch die Zweitluft abgekühlt, erstarrt.
Dieser Vorgang dauert so lange, bis die Strahlwirkung der Zweitluftdüse durch den
von dem Schlackenansatz gebildeten Vorhang weitgehend aufgehoben und aus der vor-,
geschriebenen Blasrichtung abgelenkt wird. Um den durch die Zweitluftzuführung beabsichtigten
vollständigen Ausbrand der Rauchgase dauernd sicherzustellen, ist ein häufiges Reinigen
der Düsenöffnungen notwendig, damit die entstandenen Schlackenablagerungen entfernt
werden. was den Betrieb der Feuerung erheblich erschwert. Ferner hat die übliche
Anordnung der Zweitluftdüsen an der Feuerraumwand noch den verbrennungstechnischen
Nachteil, daß ein vollständiger Ausbrand der Feuergase auch hei Vermeidung des Schlakkenvorhanges
nur schwer erreicht werden kann. Bei Anordnung weniger Düsen großen Austrittsquerschnittes
werden nämlich starke Luftstrahlen gebildet, die die Strähnen unverbrannter Gase
oder unverbrannten Kohlenstaubes durchschlagen und an der Gegenwand
eine
unerwünschte Luftanreicherung bewirken. Man kann solche Düsen daher nur an der Rückwand
des mit mechanisch angetriebenen Rosten versehenen Feuerraums anordnen, weil bei
Rostfeuerungen an der gegenüberliegenden Stirnwand die unverbrannten Rauchgase hochsteigen.
Wird eine größere Anzahl von Düsen kleinen Austrittsquerschnittes in dem Feuerraum
vorgesehen, so wird in Höhe der in einer waagerechten Reihe liegenden Düsen ein
Luftschleier gebildet. Dies hat den Nachteil, daß die aufsteigenden Rauchgassträhnen
nach der gegenüberliegenden Feuerraumwand hin verlagert werden, so daß der Querschnitt
des aufsteigendenRauchgas- bzw. Rauchgaskohlenstaubstromes verringert wird und unverbrannte
Rauchgase bzw. Rauchgase und Kohlenstaub sich mit der Zweitluft nicht vermengen.
Mit den bekannten Anordnungen und Ausbildungen der Zweitluftdüsen konnte daher bisher,
ganz abgesehen von ihrer völligen Unwirksamkeit bei vorhandenem Schlackenvorhang,
ein vollkommenes Durchmischen der Rauchgase und deren restloser Ausbrand nur schwer
erreicht «-erden.
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Es ist zwar bekannt, in der Austrittsöffnung eines Luftkanals mehrere
konzentrisch ineinandergesteckte kegelförmige Leitflächen anzuordnen, um einen Luftstrom
auf eine möglichst große Fläche zu verteilen: und die Strömungsenergie der Luft
zu vermindern oder ganz aufzuheben. Hierbei handelt es sich aber hauptsächlich um
eine zugfreie Belüftung von Räumen. Auch zur Belüftung von Feuerräumen hat man schon
Zweitluftdüsen mit mehreren konzentrischen Düsenkanälen verwendet. Bei diesen Düsen
ist in dem gemeinsamen Luftzuführungskanal eine Drosselklappe angeordnet, durch
die zur Regelung der zugeführten Zweitluftmenge nacheinander die einzelnen Düsenkanäle
abgesperrt werden, und zwar wird zunächst der Luftstrom des inneren Düsenkanals
abgesperrt und dann wird mit zunehmender Verdrehung der Drosselklappe die Menge
der den äußeren Düsenkanälen zugeführten Luft verkleinert, wobei der äußere Düsenkanal
die größte Luftmenge und damit auch die größte Strömungsgeschwindigkeit erhält.
Der aus dem äußeren Düsenkanal austretende Luftstrahl hat in jedem Falle die höchste
Geschwindigkeit, so daß auf die benachbarten Teile des Feuerraumes eine starke Saugwirkung
ausgeübt wird, was eine Abkühlung der in den Rauchgasen enthaltenen Flugascheteile
und deren Absetzung ,an der Düsenwand zur Folge hat.
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Gemäß der Erfindung werden zur Vermeidung dieser Nachteile die Ein-
und Austrittsquerschnitte der Luftkanäle der ineinandergeschachtelten Düsen so bemessen,
daß die Austrittsgeschwindigkeit in der 'Mitte der Düse am größten ist und bei den
anschließenden Luftkanälen nach außen hin abnimmt. Der Querschnitt des äußeren Luftkanals
der Düse wird vorteilhaft so bemessen, daß hier eine sehr geringe Luftaustrittsgeschwindigkeit
vorhanden ist, so daß die aus den äußeren Luftkanälen austretende Luft unter Ausschaltung
der Strahlwirkung dicht an der Feuerraumwand hochsteigt. Hierdurch wird vermieden,
daß Flugasche oder Kohleteilchen an die Feuerraumwand nahe der Zweitluftdüse gelangen,
sich hier festsetzen und nach und nach den störenden Schlackenvorhang bilden. Die
aus der Mitte der Düse austretende Luft hat die größte Strahl- und Saugwirkung und
beschleunigt daher einen Teil der umgebenden Luft geringerer Geschwindigkeit. In
gleicher Weise reißen die aus den anschließenden Luftkanälen austretenden Luftströme
Luft aus Stufen niedriger Luftgeschwindigkeit an, wodurch die nachteilige Saugwirkung
der einzelnen Luftstrahlen innerhalb des Gesamtluftstrahles ausgeglichen wird und
die Saugwirkung auf die Feuergase, besonders aber an der Feuerraumwand, vermieden
ist.
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Die Erfindung hat noch weiter den verbrennungstechnischen Vorteil,
daß der Luftstrom der Gesamtdüse hei Führung senkrecht zu dem aufsteigenden Rauchgas-
oder Kohlenstaubstrom über die ganze Länge in Richtimg der Hauptströmung gleichmäßig
viel Luft zur Verbrennung von Feuergasen und Kohlenstaub abgibt, da innen die größte
und außen die geringste Luftgeschwindigkeit vorhanden ist. Die Tiefenwirkung der
Luftstrahlen kann in bekannter Weise durch entsprechendes Bemessen der Querschnitte
der Luftkanäle oder Wahl der Luftpressung im Luftzuführungskanalbeliebig gewählt
werden. Die Tiefenwirkung des Zweitluftstromes ist dadurch besonders gesichert,
daß die einzelnen Ströme der Gesamtdüse sich gegen den meist aufwärts gerichteten
Rauchgasstrom abstützen und der Luftstrom nicht frühzeitig in Richtung des Gasstromes
abgelenkt wird, was früher zu einer örtlichen Luftanreicherung führte. Die Luftströme
der mit Abstand angeordneten Zweitluftdüsen teilen den aufsteigenden unverbrannten
Gasstrom in :die entsprechende Zahl senkrechter Gaswände auf. Ähnlich wie bei einem
Gasbrenner können die von Luft umgebenen Gasschichten schnell und vollständig ausbrennen.
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Die Düse wird vorzugsweise so ausgebildet, daß durch entsprechendes
Bemessen der engsten Querschnitte jeder Düsenkanal annähernd die gleiche Luftmenge
erhält. Es
empfiehlt sich, entsprechend der Zunahme des Querschnittes
mit dem Durchmesser den mittleren Düsenkanal nach der Austrittsöffnung hin zu verengen
und die ringförmigen Kanäle nach dem Austrittsende hin zu erweitern, damit die aus
den Ringkanälen austretenden Zweitluftströme eine geringere Geschwindigkeit erhalten
als der mittlere Zweitluftstrom, der am weitesten in den Feuerraum hineindringen
soll. Die engsten Querschnitte jedes Kanals einer Düse werden hierbei zweckmäßig
gleich oder annähernd gleich bemessen, damit die gleichen Luftmengen durch die Kanäle
strömen, während die Austrittsöffnungen zwischen dem engsten inneren und weitesten
äußeren Kanal entsprechend der Zahl der Kanäle gleichmäßig erweitert werden, da
dann die beste Verteilung der Luft auf die Tiefe des Feuerraumes erreicht wird.
Ist die Verteilung der unverbrannten-Feuergase über die Feuerraumtiefe ungleichmäßig,
so können die Kanäle auch in solcher Weise bemessen werden, daß sich die Zweitluftmengen
der einzelnenDüsenkanäle den unverbrannten Feuergasmengen ,anpassen und z. B. durch
den äußersten, mittleren oder innersten Düsenkanal die größte -Zweitluftmenge in
den Feuerraum eintritt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i einen Aufriß und Abb.2 eine Draufsicht eines Teiles der Feuerraumwan.d.
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In der Wand i, z. B. der Stirnwand eines Feuerraumes, der finit beliebiger
Feuerung, z. B. einer Rost-, Gas- odere Staubfeuerung versehen ist, sind zum Zuführen
von Zweitluft Düsen io angeordnet, die in drei konzentrische Luftkanäle 2, 3, 4
unterteilt sind. Die Düsen io sind an einen Luftzuführungskanal5 angeschlossen.
Der mittlere Düsenkanal 2 hat einen sich in ,der Strömungsrichtung der Luft nach
dem Feuerraum hin verringernden Austrittsquerschnitt, während der Austrittsquerschnitt
der ringförmigen Düsenkanäle 3 und ¢ gegenüber dem Eintrittsquerschnitt erweitert
ist. Der Luftzuführungskanal 5 ist an eine beliebige Luftquelle, z. B. einen Lufterhitzer,
angeschlossen und führt die Luft den in offener Verbindung mit ihm stehenden Düsenkanälen
2, 3, 4 zu.
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Der aus dem mittleren Düsenkanal 2 in den Feuerraum eintretende Zweitluftstrom
hat etwa die mit 6 bezeichnete Form und dringt am tiefsten in den Feuerraum hinein.
Der den mittleren ringförmigen Düsenlvana13 verlassende Zweitluftstrom 7 hat etwa
213 der Reichweite des Zweitluftstromes 6 und umschließt diesen auf etwa 2/s seiner
Länge. Der aus den äußeren Ringkanälen 4 austretende Luftstrom hat die geringste
Geschwindigkeit und erreicht etwa 113 der Länge des Luftstromes 6. Dieser Luftstrom
ä strömt an der Feuerraumwand i aufwärts und verhindert den Zustrom und das Ansetzen
von aschehalti.gem Flugstaub an das den Düsenrand 9 umgebende Mauerwerk, so daß
das Entstehen des störenden Schlackenvorhanges mit Sicherheit vermieden wird.
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Um die Menge der den einzelnen Düsenkanälen zugeführten Zweitluftmenge
zu ändern, kann` in dem Luftzuführungskanal5 vor der Zuführungsöffnung der einzelnen
Düsenkanäle 2, 3, 4 ein Schieber vorgesehen werden, der beispielsweise als Flachschieber
ausgebildet und mit mehreren Austrittsöffnungen-verschiedenen Querschnittes versehen
ist.
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Der aus den einzelnen Kanälen der Zweitluftdüsen austretende Luftstrom
verteilt sich gleichmäßig über den Feuerraum und bewirkt dadurch auch ein gutes
Durchmischen mit den Rauchgasen, die somit vollständig ausbrennen. Der Verbrennungsvorgang
wird daher durch die Ausbildung der Zweitluftdüsen gemäß der Erfindung erheblich
verbessert, ohne daß :die Zweitluftführung zum Feuerraum durch die störenden Schlackenablagerungen
beeinträchtigt wird.