Brennstaubfeuerung, insbesondere für Lokomotiven. Will man Lokomotivkessel üblicher Bau art mit Brennstaub, zum Beispiel Kohlen staub beheizen, so kommen als Verbrennungs kammern lediglieh die Feuerbuchse und der darunter befindliche Aschkasten in Betracht. Staubteilchen, die beim Erreichen der Kessel rohrwand noch nicht völlig verbrannt sind, werden in den Rauch- und Heizrohren so stark abgekühlt, dass sie erlöschen und un verbrannt ausgeschieden werden.
Will man in dem im Vergleich zu orts festen Kesselanlagen sehr kleinen Feuerraum des Lokomotivkessels den Kohlenstaub voll kommen verbrennen, so muss man die Ver- brennungszeit ausserordentlich abkürzen, auf Bruchteile einer Sekunde. Der Feuerraum kann nun um so kleiner ausgeführt werden, je besser Kohlenstaub und Luft mitein ander vermischt werden, indem man sie durch wiederholte Wirbelung immer wieder in an derer Lagerung zusammen bringt. Zu die sem Zwecke wird die Kohlenstaubflamme vielfach unterteilt.
Eine Unterteilung der Koh- lenstaubflamme wurde bisher in der Weise durchgeführt, dass man eine Reihe kleiner Einzeldüsen nebeneinander anordnete, so dass dem Vorteil geringerer Flammenlänge und kürzerer Brennzeit als Nachteil eine weniger einfache Gestaltung -der Anlage gegenüber steht. Die Erfindung bezweckt eine weit gehende Unterteilung der Flamme auf ein fachere Weise zu erzielen, so dass die An lage kaum komplizierter ist als bei der.An- ordnung einer Einzeldüse für die gesamte Brennstoffmenge.
Zu .diesem Zwecke sind ein oder mehrere Düsenrohre mit beispielsweise schlitzförmigen Austrittsöffnungen für das Brennstaubluft- gemisch vorgesehen, die über die ganze Länge des oder der Düsenrohre verteilt sind, und geeignet sind, das Gemisch in feinen Strahlen quer zur Längsrichtung des Rohres aus treten zu lassen. Dabei können diese Schlitze nach dem Feuerraum hin scharfkantig aus geführt sein, so dass beim Eintritt in den Feuerraum starke Wirbelbildung eintritt. Die Düsenrohre sind unterhalb der Feuer buchse in den Aschkasten eingebaut und können aus zwei geradlinigen Rohren be stehen, die einander gegenüber gestellt sein können.
Für besondere Fälle kann man das Düsenrohr ringförmig oder ähnlich gekrümmt ausführen. Man kann die Anordnung so treffen, dass gleichgerichtete Strahlen auf einanderprallen, wodurch Stichflammenbil dung vermieden wird und erneut eine starke Durchwirbelung stattfindet. Wichtig für die gute und restlose Verbrennung der Kohlen staubteilchen ist ferner noch die Zuführung von Zusatzluft möglichst in vorgewärmtem Zustande, derart, dass die Kohlenstaubteil- chen mit der sie tragenden Luft erneut durch einandergewirbelt und zur schnellen Verbren nung gebracht werden. Ist in der Feuer buchse ein Feuerschirm vorgesehen, so soll die Verbrennung möglichst unterhalb des selben erfolgen.
Bei Zuführung des Brennstaubluftge- misches durch über ihre ganze Länge mit quergerichteten, senkrechten Schlitzen ver sehene Düsenrohre in den Feuerraum kann bei gleichbleibendem Rohrdurchmesser, ins besondere bei geraden Düsenrohren mit ein seitiger Brennstaubzuführung, die Geschwin digkeit des Brennstaubluftgemisches ungleich werden, das heisst sie kann nach dem Ende des Düsenrohres hin abnehmen, was zu Brennstaubablagerungen und eventuell zur Verstopfung der Schlitze in diesem Düsen teil führt.
Weiterhin kann bei geringer Ausströ- mungsgeschwindigkeit des Brennstoffluft gemisches die Flamme leicht in die Düsen öffnungen hineinwandern und eine rasche Zerstörung derselben hervorrufen. Aus diesen Gründen kann das Düsenrohr in Richtung der Bewegung des Brennstaubluftgemisches den Querschnitten der Austrittsschlitze ent sprechend verjüngt sein unnd können Vor richtungen vorgesehen sein, durch welche jeder Schlitz des Düsenrohres abgekühlt wird.
Die Kühlung kann zum Beispiel durch nach dem Feuerraum hin angeordnete Kühlkörper mit Schlitzen erfolgen, welche den querge richteten Austrittschlitzen der Düsenrohre vorgelagert und weiter als diese sind. Bei einer solchen Kühlvorrichtung ist eine ziem lich grosse gekühlte Fläche der direkten Feuerstrahlung ausgesetzt. Die Kühlwirkung kann,dadurch grösser werden als zum ,Schutze der Düsen unbedingt notwendig ist.
Infolge dessen kann dem Feuerraum, insbesondere bei kleinen Abmessungen desselben, gerade an der Stelle, an welcher zwecks guter Zün- clung und intensiver Verbrennung eine mög lichst hohe Temperatur erwünscht ist, un nötigerweise Wärme entzogen und damit die Geschwindigkeit der Zündung bezw. der Ver- lirennung herabgemindert werden. Durch eine (1-eeignete Formgebung der Kühlkörper kann uun eine verringerte Wärmeentziehung aus dem Feuerraume erzielt werden.
Die Kühl körper können zu diesem Zwecke am besten einen spitzwinkligen oder ähnlichen zum Bei spiel dreieckigen Querschnitt erhalten und mit der spitzwinkligen Kante nach dem Feuerraum hin so angeordnet sein, dass der Querschnitt ider Kühlkörper sich mit zuneh mender Entfernung vom Feuerraum ver grössert. Die Kühlkörper können mit Rippen versehen sein und entsprechend der erhöhten Wärmebeanspruchung dieser Rippen können diese unterteilt ausgeführt werden. Ferner können das Kohlenstaubluftgemisch in die zwischen den Rippen gebildeten Schlitze lei tende Leitschaufeln vorgesehen sein.
Diese können zur Verbesserung der Wärmeablei tung aus Kupfer oder einem andern Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein. Diese Leitschaufeln können zwischen den Düsenrohren und den Kühlkörpern fest geklemmt sein. Bei durch Wasser gekühlten Düsen kann der Kühlkörper vorteilhaft von einem Teil des Kesselwassers oder vom Kes- selspeisewasser durchflossen sein.
Hierbei kann das Kesselwasser von der Stelle des Kessels, an welcher,die geringste Temperatur herrscht, dem Kühlkörper zugeführt werden und dann nach Erwärmung in diesem infolge der verschiedenen spezifischen Gewichte, event. mit Dampf gemischt, durch eine an steigende Leitung in einen höher liegenden Kesselteil bezw. in den Dampfraum zurück- -1 T ömen. Eine genügende Kühlung der Düsen kann hierbei durch einen lebhaften Umlauf des Kesselwassers durch die Kühlkörper bewirkt werden.
Dieser kann dadurch erreicht werden, dass die Steigrohre, durch welche das Kühl wasser nach einem höher gelegenen Kessel teil bezw. in den Dampfraum des Kessels zu rückströmt, der direkten Feuerbestrahlung ausgesetzt werden. Man kann zum Beispiel das Kühlwasser nach Durchströmen der Düse durch ein oder mehrere innerhalb der Feuer buchse in einem Abstande von einer Kessel rohrwand und parallel zu dieser hochge führte Rohre, welche in die Feuerraumdecke oder in die Rohrwand münden, oder durch quer durch den Feuerraum zu einer obern Türwand ansteigende, gleichzeitig als Trag- bezw. Kühlrohre für einen Feuerschirm die nende Rohre, die in den obern Teil der Tür wand münden,
in den Kessel zurückführen.
Bei der Kühlung durch das Kesselspeise wasser können die Kühlkörper für die Düsen rohre in der Saugleitung einer Kesselspeise pumpe liegen. Bei gleichbleibender Förder- leistung der Pumpe kann das nicht zur Spei sung des Kessels benötigte Wasser durch ein Umschaltventil in den Tender zurückfliessen. Für die Kühlwasserförderung vom Tender zur Lokomotive kann fernerhin eine beson dere Kühlwasserpumpe vorgesehen sein, die zum Beispiel von einer Hilfsmaschine der Brennstaubfördereinrichtung abgetrieben wird.
Der Vorteil dieser Einrichtung besteht darin, dass ein gleichmässiger Umlauf des bei längerer Betriebsdauer sich erwärmenden Tenderwassers gegeben ist und ein unbedingt betriebssicheres Ansaugen der Kesselspeise- vorriehtung gewährleistet wird.
In den Lokomotivfeuerbuchsen sind be kanntlich häufig aus Schamottesteinen be- tehende Feuerschirmgewölbe eingebaut, wel che erheblich zur besseren Verbrennung des Brennstoffes bezw. der Feuergase beitragen. Ein bekannter Nachteil dieser Feuerschirme ist ihr häufiges Schadhaftwerden infolge der hohen Temperaturen, denen sie ausgesetzt sind. Bei kohlenstaubgefeuerten Lokomotiven macht sich dieser Nachteil der Feuerschirme in besonders hohem Masse bemerkbar, so dass man bereits eine Kühlung der Feuerschirme durch eingebaute Wasserrohre oder der gleichen verhältnismässig komplizierte Ein richtungen versucht hat.
Eine besonders wirksame und einfache Kühlung der Feuer brücken in Kohlenstaubfeuerungen kann da durch erreicht werden, da.ss die für die Ver brennung erforderliche Zusatzluft zur Küh lung benutzt wird. Dies kann am einfachsten in der Weise geschehen, dass die Zusatzluft mittelst eines zwischen Rohrwand und Feuer buchsenausmauerung angeordneten Kanals, welcher nach aussen hin eine in der Fahrt richtung angeordnete Öffnung besitzt, unter halb des Feuerschirmes und an demselben entlang in den Feuerraum geleitet wird.
Durch diese Führung der Zusatzluft an dem Feuerschirm entlang wird eine sehr gute Kühlung des letzteren erreicht und eine lä.n- W,ere Lebensdauer des Feuerschirmes erzielt.
Gleichzeitig wird hierbei .die Zusatzluft durch die Feuerstrahlung gegen den Feuer schirm gut vorgewärmt, woraus sich eine hö here Feuerraumtemperatur und damit r4ne bessere Verbrennung ergibt.
Es kann auch an der Türwand gleichfalls ein sich längs der Feuerbuchsausmauerung nach unten erstreckender Kanal vorgesehen sein, der Zusatzluft in den hintern Teil der Feuerbuchse fördert. Hierdurch wird gleich zeitig die Türwand vor der Wirkung der Stichflammen geschützt. Um fernerhin ein _\-b.drä.ngen des eintretenden Zusatzluftstro mes beim Eintritt in den Feuerraum nach der Türwand hin zu verhindern, kann über der innern Mündung des Kanals ein schirmartiger Vorsprung aus feuerfestem Material vorge sehen sein, durch welchen der aufsteigende Zusatzluftstrom nach dem Feuerraum hin ab gelenkt und von der Türwand abgehalten wird.
Bei stationären Kohlenstaubfeuerungen werden je Kubikmeter Feuerraum und Stunde<B>150</B> 000 bis 500 000 Wärmeeinheiten erzeugt, in den Feuerbuchsen gewöhnlicher Stephenson-Lokomotivkessel müssen und kön nen 1,2 bis 2 Millionen Wärmeeinheiten en-t- wickelt werden. Die hierbei gebildeten Men gen Verbrennungsgase sind derartig gross, dass ein Kohlenstaubteilchen den Raum von der Düse bis zur Rohrwand in weniger als einer Viertelsekunde durcheilen muss. In die ser kurzen Zeit muss die Verbrennung voll endet sein. Die etwa noch unverbrannten Kohlenteilchen werden an der Rohrwand und in den Rohren des Kessels so stark abge kühlt, dass eine weitere Verbrennung un möglich ist.
Beiden hohen entwickelten Temperaturen und der sehr kurzen Zeit ist es nun nicht möglich, die im Kohlenstaub enthaltenen Schlackenteilchen in der Feuerbuchse soweit abzukühlen, dass sie bereits erstarrt auf die Rohrwand treffen, vielmehr befinden sie sich noch in flüssigem oder teigigem Zu stande.
Beim Auftreffen auf die Rohrwand wer den sie stark abgekühlt, bleiben daher haften und bilden die bekannten und gefürchteten Schlackennester. Durch diese Nester wird allmählich der Durchzug der Heizgase durch die Rohre erschwert und die Dampfentwick lung verringert.
Dieser Übelstand kann dadurch beseitigt werden, dass ein Feuerschirm in der Feuer- Buchse derart angeordnet und bemessen wird, dass der freie Querschnitt der Feuerbuchse zwischen der freien Feuerschirmkante und der Türwand geringer ist als zwischen der Feuerschirmkante und der Feuerraumdecke.
Durch diese Anordnung kann die höchste Geschwindigkeit der Feuergase, welche bis her nach Umströmung des Feuerschirmes etwa zwischen Feuerschirmkante und Feuer raumdecke in wagrechter Richtung erreicht wurde, so dass die mitgeführten Schlacken teilchen auf die Rohrwand geschleudert wer den, jetzt in dem Querschnitt zwischen Feuerschirmkante und Türwand, in Richtung auf die Feuerraumdecke erhalten werden.
Infolgedessen machen die mitgeführten Schlackenteilchen die Umströmung des Feuerschirmes und Einlenkung in die wag rechte, auf die Rohrwand gerichtete Bahn, nicht mit, sondern behalten ihre bei Errei- chung der Höchstgeschwindigkeit erhaltene Bewegungsrichtung bei und werden gegen die Feuerraumdecke geschleudert. An dieser Decke, die zum Beispiel wassergekühlt sein kann, werden sie granuliert, so dass sie an der Rohrwand nicht mehr haften können.
An Muttern von Deckenanker sich bildende Schlackenhäufchen fallen nach Erreichen eines grösseren Umfanges und Gewichtes von selbst bezw. unter den Erschütterungen der Fahrt herab in den Ascherkasten bezw. auf den Feuerschirm, wo sie unschädlich sind.
Die Verhütung der Schlackennester an der Rohrwand des Lokomotivkessels kann auch dadurch erzielt werden, dass in einiger Ent fernung von der Rohrwand ein besonderer Granulierrost angeordnet ist, welcher zum Beispiel aus vom Kesselwasser durchströmten Rohren gebildet sein kann und die ,Schlacken- teilchen beim Durchzug zum Erstarren bringt. Zur Verstärkung der Kühlwirkung können die Rohre des 'Schlackenrostes mit Flossen oder dergleichen versehen sein.
Sollte sich trotzdem an der Rohrwand oder an dem Granulierrost Schlacke ansetzen, so kann diese zum Beispiel durch eine Kratz- vorrichtung, welche an der Kesselrohrwand vorgesehen sein kann und längs :dieser bezw. längs den Rohren :des Schlackenrostes entlang bewegt werden kann, leicht entfernt werden.
Wenn man auch bemüht ist, den Feuer raum bezw. die Feuerbuchse von Lokomotiv kesseln bei Verbrennung von Kohlenstau'o möglichst nicht zu verändern oder zu ver grössern, so ist dies bei Kohlensorten mit hohem .Schlackengehalt nicht immer möglich. Es wird immer vorkommen, (dass sich Schlak- kenteilchen bei hoher Kesselleistung an der Rohrwand ansetzen und die Rohröffnungen allmählich verstopfen.
Dieser Zustand wird eintreten, solange .die Heizgastemperatur vor der Rohrwand über der :Schmelztemperatur der Schlacken liegt. Gelingt es, die Heizgas temperatur vor der Rohrwand so zu ver ringern, dass sie unter dem Schmelzpunkt der Aschen liegt, so granuliert diese und fällt aus bezw. geht mit dem Heizgaastrom durch die Rohre in die Rauchkammer. Dies kann dadurch erreicht werden, dass zum Beispiel der Verbrennungsraum der Feuerbuchse nach vorn über den Feuerschirm hinaus verlängert bezw. die Rohrwand wei ter nach vorn verlegt wird. Es wird durch diese Anordnung die bestrahlte Heizfläche vergrössert und so die Wärmeabgabe der Heizgase bis zur Rohrwand begünstigt.
Die ser zusätzliche Verbrennungsraum kann durch eine zylindrische, sich in den Lang kessel hinein erstreckende Verbrennungs kammer gebildet sein, welche zum Beispiel durch ein im Langkesselboden vorgesehene Mannloch zugänglich sein kann.
Schliesslich sei noch bemerkt, dass bei Lo komotiven mit Kohlenstaubfeuerung nach Abschalten der Brenner ein schneller Warme abfall im Kessel eintreten kann, weil das sich allmählich abkühlende, glühende Mauerwerk im Feuerraum der Kesselheizfläche nur noch kurze Zeit Wärme zuzuführen vermag.
Vorübergehendes Ein- und Ausschalten der Düsenrohre ist wohl möglich, jedoch we niger ratsam, da zu grosse und plötzliche Wärmezufuhr unzulässige Wärmespannun gen hervorruft und ein Schadhaftwerden der Walzstellen im Gefolge haben kann. Aus diesem Grunde kann ein besonderer kleiner Brenner angeordnet sein, der bleichzeitig als Zündbrenner dient und der unter den in den Wänden der Feuerbuchse angeordneten Düsenrohren zweckmässig im untern Teil des Aschkastens eingebaut sein kann.
Diele Anordnung ermöglicht es, den Kessel bei längern Betriebspausen unter Dampf zu halten, sowie beim Einschalten der Düsenrohre die Zündung des Gemisches einzuleiten, ohne auf ein besonderes Holz- oder Luntenfeuer zurückgreifen zu müssen.
Die Erfindung soll nunmehr anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbei spiel mit Teilvarianten dargestellt ist, näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel; Fig. 2 und 3 zeigen in grösserem Massstabe die Anordnung der Düsenrohre und diese selbst in teilweisen Längsschnitten; Fig. 4 und 5 zeigen in analoger Weise eine geänderte Ausführungsform der Düsen rohre, während Fig. 6 dieselbe im Quer schnitt in grösserem Massstabe veranschau licht; Fig. 7 und 8 zeigen im Länge- und Quer schnitt die Lokomotivfeuerbuchse mit den zugehörigen Teilen der Brennstaubfeuerungs- einrichtung gemäss Fig. 4 bis 6; Fig. 9 zeigt einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 7 einer abgeänderten Ausführungsform; Fig. 10 veranschaulicht schematisch eine andere Ausführungsform des Düsenrohres (Ringdüse); Fig. 11 und 12 geben schematisch die Kühlwasserleitungen für die Düsen an;
Fig. 13 und 14 zeigen ähnliche Schnitte wie Fig. 7 und 8 einer weiteren abgeänderten Ausführungsform; Fig. 15 A, B und C zeigen schematisch einige Einzelheiten des Granulierrostes; Fig. 16 und 17 zeigen im Längsschnitt zwei weitere Ausführungsformen von Feuer buchsen, wie sie ganz besonders für Brenn- staubfeuerungen mit schlaekenr.eicher Kohle geeignet sind.
In Fig. 1. ist ein Teil des Lokomotiv- kessels 1 mit der Feuerbuchse ? und des mit. der Lokomotive gekuppelten Tenders mit dem Brennstaubbehälter 3 und dem Wasserbehälter 4 zu sehen. Der Brennstaub wird durch eine Schnecke 5 und die durch ein Gebläse 6 er zeugte Druckluft als Kohlenstaubluftgemisch durch Rohre 9 den Düsenrohren 7 zuge führt. Das Gebläse 6 wird durch eine kleine Maschine, zum Beispiel Dampfturbine in Um drehung versetzt, während eine kleine Kol bendampfmaschine 8 die Förderschnecken antreibt.
Das Brennstaubluftgemisch gelangt: aus den Düsenrohren durch eine grosse An zahl feiner Schlitze 15 in die Feuerbuchse 2, wo es zur Verbrennung gelangt. Die unter der Feuerbuchse 2 in den Aschkasten einge bauten Düsenrohre 7 besitzen zu diesem Zwecke über ihre ganze Länge quer zur Rohrachse- gerichtete senkrechte Schlitze 15 (Fig. 2 und 3). Die Anordnung ist derart, dass stets gleichgerichtete Flammen in der Mitte aufeinander prallen, weil hierdurch Stichflammenbildung vermieden und durch die erneute starke Wirbelung die Verbren nung beschleunigt wird. Über und unter den Düsenrohren 7 liegt Mauerwerk 11, welches zugleich als Wärmespeicher dient und die Entzündung des Staubes während des Be triebes unterstützt.
Bei Verwendung der langen Düsenrohre würden bei gleichbleibendem Querschnitt grosse Unterschiede in der Strömungsge schwindigkeit innerhalb der Rohre und in folgedessen auch in der Austrittsgeschwin digkeit der Brennstaubstrahlen auftreten; es sind daher die Düsenrohre in ihrer Längs richtung entsprechend den vorgesehenen Aus- strömschlitzen verjüngt ausgeführt (Fig. 3). Um auch bei nur mässiger Luftgeschwindig keit entsprechend geringer Kesselleistung ein Zurückschlagen der Flammen in die Düsen rohre mit Sicherheit zu vermeiden, werden die Austrittsschlitze besonders gekühlt.
Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, ist jedem Düsen rohr 7 nach der Feuerseite hin ein Kühl körper 12 vorgelagert, der gleichfalls mit quergerichteten, den Schlitzen 15 des Rohres 7 entsprechenden Schlitzen 16 versehen ist, durch welche das Brennstaubluftgemisch in den Feuerraum tritt. Das Kühlmittel tritt durch das Rohr 13 in den Kühlkörper 12 ein, umströmt sämtliche Schlitze 16 und verlässt den Kühlkörper durch das Rohr 14. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung tritt das Kühlmittel durch das Rohr 13 in einen Kühlkörper 12, durchströmt das Rohr 19 und tritt in einen weiten Kühlkörper 12, den es durch das Rohr 14 verlässt.
Um den gleichmässigen Eintritt des Brennstaubluftgemisches in die quer zur Bewegungsrichtung des Gemisches gerich teten Schlitze zu erleichtern, sind die die Schlitze 15 voneinander trennenden Wand teile des Düsenrohres 7 als Leitschaufeln 20 ausgebildet, welche den Gemischstrom in die Schlitze 16 lenken. Die Kanten dieser Schau feln nach dem Feuerraum hin sind scharf, und der von ihnen gebildete 'Schlitz 15 ist enger als der vorgelagerte Schlitz 16. In- folgedessen tritt das Kohlenstaubluftgemisch unter starker Wirbelbildung kurz vor der Zündung in den Schlitz 16 und den Feuer raum ein.
Wesentlich für die gute und restlose Ver brennung der Brennstaubteilchen ist die zweckmässige Zuführung von Zusatzluft in den Brennraum. Ist in diesem, wie auf der Zeichnung dargestellt, ein Feuerschirm 32 vorhanden, so wird man die Zusatzluft unter halb des Schirmes 32 in die Feuerbuchse 2 einführen. Zu diesem Zwecke ist an der Vorderwand 41 des Aschkastens 42 über die ganze Breite desselben ein Kanal 43 mit einer in der Fahrtrichtung offenen regulier baren Klappe 44 angeordnet, durch welchen die Zusatzluft infolge des Fahrtwindes und des Unterdruckes im Feuerraum 2 in diesen einströmt.
Die Zusatzluft steigt in dem wei ter oben von -der vordern Feuerkistenwand 45 und der Feuerbuchsausmauerung 11 begrenz ten Kanal 43 aufwärts und tritt unterhalb des Feuerschirmes 32 durch eine über die ganze Breite des Feuerraumes ? reichende lffnung 46 in der Ausmauerung 11 in den Feuerraum ? ein. Nach dem Eintritt der Zusatzluft in den Feuerraum 2 strömt die selbe am Feuerschirm 32 entlang. Hierbei wird einerseits der Feuerschir.n al@@;c-l@ühlt. anderseits die eintretende kalte Luft an den heissen Feuerschirmsteinen erwärmt; diese dehnt sich dabei um Mehrfaches ihres Vo lumens aus.
Da nach oben die Zuszitzluft durch den festen Feuerschirm 32 begzenzt ist, dehnt sie sich nach unten bezw. nach hinten, aus und dringt so unter erneuter Wirbelung in das durch die tiefer liegenden, vielfach unterteilten Düsen 15 erzeugte Flam menmeer, mischt sich gut mit den Feuergasen bezw. glühenden Kohlenstaubteilchen und begünstigt so die vollkommene Verbrennung derselben.
Mittelst der an der Aschkasten- vorderwand 41 angeordneten Klappe 44 kann die Menge der durch den Kanal 43 in -den Feuerraum 2 eintretenden Zusatzluft nach Bedarf geregelt werden.
Um auch den hintern Teil der Feuer buchse mit Zusatzluft ausreichend zu ver- sorgen, sind an der Türwand 29 in der Feuer buchsausmauerung 11 Kanäle 47 vorgesehen, durch welche Zusatzluft in den hintern Teil der Feuerbuchse 2 gefördert wird. Die Zusatz luftzuführung erfolgt hierbei in an sich be kannter Weise durch Ausnutzung des Fahrt windes, indem die Kanäle47 in einem sich quer über die ganze Breite der Feuerbuchse 2 er streckenden Sammelkasten 48 münden, der sich beiderseits der Feuerbuchse in der Fahrtrichtung erstreckt und mit Regulier klappen versehene Öffnungen besitzt.
Um ein Abdrängen des eintretenden Zusatzluft stromes beim Entritt in den Feuerraum nach der Türwand 29 hin zu erschweren, ist über der innern Mündung des Kanals 47 ein dach artiger Vorsprung 49 aus feuerfestem Ma terial vorgesehen, durch welchen der aufstei gende Zusatzluftstrom nach dem Feuerraum hinab gelenkt und von der Türwand 29 ab gehalten wird. Damit ist auch die Türwand vor den Stichflammen geschützt.
Zur Verhütung des Ansetzens von Schlackennestern an der Rohrwand 28 des Kessels ist der Feuerschirm 32 wie unten be schrieben angeordnet und ausgebildet. Der Feuerschirm 32 (Fig.1) ist gegenüber der bisherigen, strichpunktiert angedeuteten Aus führung flacher angeordnet und nach der Türwand 29 hin verlängert, so dass der durch die Pfeile x-x bezeichnete freie Querschnitt des Feuerraumes zwischen Türwand 29 und Feuerschirmkante 32a geringer ist als der durch die Pfeile y-y bezeichnete freie Querschnitt desselben zwischen der Feuer schirmkante 32a und der Feuerraumdecke 28.
Die Feuergase, die bisher ihre höchste Ge schwindigkeit zwischen Feuerschirm und Feuerraumdecke in durch den Pfeil z ange deuteter wagrechter Richtung auf die Rohr wand 23 zu erhielten, erreichen nunmehr ihre Höchstgeschwindigkeit im Querschnitt x-x und bei der Umlenkung der Feuergase in den Querschnitt y-y nimmt ihre Geschwindig keit bereits wieder ab. Die relativ schweren Schlackenteilchen machen infolgedessen diese Umlenkung nicht mit, sondern bewegen sich im wesentlichen in der im Querschnitt x-x erhaltenen, durch den Pfeil z1 angedeuteten Bewegungsrichtung weiter und werden so gegen die Feuerraumdecke 28 geschleudert und hier granuliert.
Die Rohrwand 28 wird also nur von Feuergasen getroffen, die keine flüssige Schlacke mehr mitführen, und bleibt auf diese Weise von der Bildung von Schlak- kennestern verschont.
Zur Unterhaltung eines gleichbleibenden Dampfzustandes im Kessel bei abgeschlos senen Düsenrohren 7 und behufs sicheren Zündens des durch diese Rohre austretenden Gemisches ist ein besonderer kleiner Kohlen staubbrenner 58 beliebiger Bauart, der gleich zeitig auch als Zündbrenner dient, im Aschen- ka.sten 42 (Fig. 1) angeordnet. Diesem Bren- nür wird der Brennstaub (durch die Rohr leitung 59 zugeführt; er ist fernerhin von einem besonderen Zündgewölbe 60 aus feuer festen Steinen umschlossen, wodurch eine einwandfreie Zündung des aus den Rohren 7 austretenden Staubes an den glühenden Stei nen gewährleistet wird.
Fig. 4 bis 6 zeigen eine andere Kühlungs art. Die Kühlkörper 12a und 12b bestehen hier aus zwei mit Rippen 17 versehenen Rohren. Die Rippen 17 sind so angeordnet, dass zwischen ihnen Schlitze 16 entstehen, welche den Schlitzen 15 -der Düsenrohre 7 nach dem Feuerraum hin vorgelagert sind. Diese Rippen 17 leiten ihrerseits die Wärme an das in den Kühlkörpern 12a und 12b flie ssende Kühlmittel ab.
Die Rippen 17 sind durch eine Trennfuge 18 unterteilt, damit sich die beiden Kühl körper 12a und 12b infolge der Wärmespan nungen frei bewegen können. Die beiden Kühlkörper werden in der Weise vom Was ser durchströmt, dass das Kühlmittel durch das Rohr 1,3 in den Kühlkörper 12b eintritt, durch ein Rohr 19 nach dem Kühlkörper 12a geleitet wird, den es gleichfalls durchströmt und bei 14 verlässt.
Die Kühlkörper 12a und 12b besitzen einen spitzwinkligen, zum Bei spiel dreieckigen Querschnitt (Fig. 6) und sind derart in der Ausmauerung angeordnet, dass die vom Feuer bestrahlte Projektion der Kühlflächen möglichst gering ist, und @dass der Querschnitt der Kühlkörper mit zuneh mender Entfernung vom Feuerraum an wächst.
Die Leitschaufeln 20, welche zweck mässig aus einem Metall mit hoher Wärme leitfähigkeit, zum Beispiel Kupfer, herge stellt sind, liegen zwischen den Kühlkörpern 12a, 12b und dem Düsenrohr 7 und sind mit Hilfe des letzteren durch Schrauben 21 fest auf die zu ihrer Aufnahme an den Kühl körpern vorgesehenen Flächen gepresst.
Die Düsenrohre 7 sind, wie Fig. 8 er kennen lässt, so angeordnet, dass sie sich an den beiden Längsseiten der Feuerbuchse hin ziehen.
Wie bereits erwähnt, kann als Kühlmittel für die Kühlkörper Dampf oder Wasser ver wendet werden, welches zum Beispiel aus dem Kessel entnommen wird. Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen Einrichtungen zur Zu- und Ab führung des durch die Kühlkörper 12a und 12b fliessenden Kesselwassers.
Das als Kühlmittel dienende Kesselwasser fliesst von einer Reinigungslucke 22 (Fig. 7) durch Rohre 13 zu den Kühlkörpern 12a und 12b, durchströmt dieselben und steigt darauf durch in gewissem Abstande von der Rohrwand 23 des Kessels parallel zu dieser innerhalb der Feuerbuchse 2 hochgeführte Rohre 24 an und kehrt bei 25 oder 26 in den Kessel 1 zurück.
Die Steigrohre 24 sind oberhalb der Rauchrohre 27 entweder bei 25 in die Rohrwand 23 eingewalzt und können von der Domöffnung des Kessels her ge gebenenfalls nachgewalzt und gereinigt wer den; oder sie sind gerade hoch geführt und bei 26 in die Feuerbuchsdecke 28 eingewalzt und durch oben angeordnete Lupen zugäng- lieh. Der Abstand der Steigrohre von der Rohrwand 23 ist so bemessen, dass die Rauch- und Heizrohre 27 im Bedarfsfalle nachge walzt werden können. Ausserdem wird durch diese Anordnung der Steigrohre 24 ein Schutz der empfindlichen Rohrwand vor allzugrosser Feuerbestrahlung erreicht.
Ferner scheiden die Steigrohre 24 einen grossen Teil der lä stigen, flüssigen Schlacke vor Eintritt in die Rauch- bezw. Heizrohre 27 granuliert aus und mindern dadurch die Gefahr des Ver stopfens derselben.
Eine andere Anordnung zeigt Fig. 9. Hier fliesst das als Kühlmittel dienende Kessel wasser ebenfalls von einer Reinigungslucke 22 durch Rohre 13 zu den Kühlkörpern 12a und 12b, durchströmt diese und steigt darauf durch quer .durch den Feuerraum 2 zum obern Teil der Türwand 29 führende Rohre 30 an und kehrt bei 31 in den Kessel zurück. Diese Rohre 30 dienen gleichzeitig in an sich be kannter Weise als Trage- bezw. Kühlrohre für den Feuerschirm 32. Durch die quer durch den Feuerraum 2 führenden Rohre 30 und auch die Rohre 24 nach Fig. 7 und 8 wird eine lebhafte Zirkulation des Kessel wassers durch die Kühlkörper hindurch er reicht.
Das Kesselwasser könnte auch anstatt durch mehrere Rohre 13 bezw. 24 durch je ein Rohr 13 bezw. 24 geleitet Urerden.
Als Kühlmittel für die Düsen kann auch das Kesselspeisewasser benutzt werden. Nach Fig. 11 fliesst aus einem Speisewasser behälter 4 das Speisewasser durch die Lei tung 13, wobei es die in der Feuerbuchse 2 angeordneten Düsenrohre 7 kühlt, einer nor malen Speisepumpe 33 zu, welche -das Wasser ansaugt und durch ein vom Führerstand der Lokomotive regulierbares Umschaltventil 34 entweder zur Kesselspeisung in,den Kessel 1. fördert oder durch das Rohr 35 in den Was serbehälter 4 zurückdrückt.
Die Pumpe fördert lediglich soviel Wasser als für die Kühlung der Düsen erforderlich ist. Um nun bei Betriebsveränderungen den dem Kühlungserfordernis der Düse auf gleichmässige Förderung eingestellten Lauf der Pumpe nicht verändern zu müssen, er folgt die Regelung der iSpeisung bezw. des Speisewassers nur durch Umschaltung mit telst des Umschaltventils 34, indem man je nach der Betriebslage das Speisewasser durch die Leitung 36 in den Kessel drücken oder durch die Leitung 35 in den Speisewasser behälter zurückfördern lässt.
Nach Fig. 12 wird durch eine besondere Kühlwasserpumpe 38 Speisewasser vom Lo- komotivtender 4 durch die Kühlkörper der Düsenrohre 7 in einen Saugstutzen 37 ge fördert. Diese Pumpe 38 wird von einer Hilfsmaschine der Brennstaubfördereinrich- tung angetrieben. Von hier aus fliesst das in den Düsenrohren erwärmte Wasser bei Still stand der gleichfalls an den Saugstutzen 37 angeschlossenen Kesselspeisepumpe 33 durch die Leitung 39 in den Tender 4 zurück. Ist dagegen die Speisepumpe 33 im Betrieb, so fördert sie einen Teil oder das gesamte in den Kühlkörpern der Düsenrohre 7 vorge wärmte Wasser in bekannter Weise durch den Vorwärmer 40 zum Kessel.
Auch kann durch den Saugstutzen 37 das Tenderwasser durch die Leitung 39 unmittelbar der Speise pumpe 33 zugeleitet werden. Die Kühl wasserpumpe drückt das Wasser der Speise pumpe 33 zu, so dass letztere auch stark er wärmtes Wasser unbedingt sicher ansaugt.
Die Düsenrohre 7 können, anstatt wie nach Fig. 8 an den Längsseiten der Feuer buchse angeordnet zu sein, auch an den an dern Wänden der Buchse angeordnet sein oder auch, wie Fig. 10 schematisch zeigt, zu einem einzigen, ringförmigen Düsenrohr 7a vereinigt sein.
In den Fig. 13, 14 und 15 ist ein weiteres Mittel zur Verhütung des Ansetzens von Schlackennestern an der Rohrwand 23 an gegeben. Zu diesem Zwecke ist in der Feuer buchse vor der Rohrwand 23 ein besonderer Granulierrost 50 vorgesehen, der vom Kessel wasser durchströmt wird.
Das Kesselwasser tritt bei 51 aus dem Langkessel, fliesst durch einen Krümmer in die Kesseltrommel 52 und von hier durch die den Granulierrost bildenden Rohre 50 zur Feuerkistendecke 28. Die Schlackenteilchen werden beim Durchgang zwischen den Roh ren 50 abgekühlt, so dass sie an der Rohr wand 23 nicht mehr haften können. Die Rohre 50 werden von Zeit zu Zeit mittelst eines Kratzeisens 53, das an den Rohren ent lang bewegt werden kann, sauber gemacht. In gleicher Weise kann auch die Rohrwand 23 durch den Kratzer 53 gereinigt werden.
Zur Verstärkung der Kühlwirkung sind die Rohre 50 mit Flossen 54 versehen; die Flossen können entweder in Richtung der Längsachse des Kessels, wie es Fig. 15 A zeigt, in welcher der eingezeichnete Pfeil die Richtung der Längsachse angibt, oder auch senkrecht dazu, wie es Fig. 15 B zeigt, oder schräg zu derselben, wie es Fig. 15 C an deutet, angeordnet werden. In letzterem Falle, in welchem die Flossen 54 schräg zur Längsachse des Kessels stehen, werden durch die Flossen gewissermassen Jalousien ge bildet.
Nach den Fig. 16 und 17 ist der über dem Feuerschirm 32 befindliche Verbrennungs raum der Feuerbuchse nach vorn über den Feuerschirm hinaus verlängert.
Durch Verlegung der Rohrwand 23 nach vorn ist die Feuerbuchse 2 bezw. der Ver brennungsraum der Feuerbuchse 2 um den Raum 55 verlängert. Der verlängerte Ver brennungsraum 55 ist als Aschenfall ausge bildet (Fig.16) und durch eine Klappe 56 nach unten hin abgeschlossen. Die Klappe 56 dient dazu, die granulierte Schlacke aus dem Verbrennungsraum 55 zu entfernen und ge stattet ausserdem .den Zugang zu :den Heiz- und Rauchrohren 27.
Gemäss Fig. 17 ist die Feuerbuchse 2 bezw. deren Verbrennungsraum durch eine zylindrische, sich in den Langkessel erstrek- kende Verbrennungskammer 55a verlängert.
In dem Langkesselboden der zylindri schen Verbrennungskammer 55a ist eine Mannlochöffnung 57 angeordnet, welche den Zugang zu den Heiz- und Rauchrohren 2 7 ermöglicht und gleichzeitig zur Reinigung der Verbrennungskammer dient.
Die Brennstaubfeuerung,welche im Vor stehenden hauptsächlich für eine Lokomotiv- feuerung beschrieben und dargestellt ist und sieh bei praktischen Versuchen gut bewährt hat, kann in ganz analoger Weise auch für andere Feuerungen Anwendung finden.
Dust firing, especially for locomotives. If you want to heat locomotive boilers of the usual construction type with fuel dust, for example coal dust, the only combustion chambers that can be used are the fire socket and the ash box below. Dust particles that have not yet been completely burned when they reach the boiler pipe wall are cooled down so much in the smoke and heating pipes that they go out and are excreted without being burned.
If you want to completely burn the coal dust in the combustion chamber of the locomotive boiler, which is very small compared to the fixed boiler systems, you have to shorten the combustion time to a fraction of a second. The combustion chamber can now be made smaller, the better coal dust and air are mixed with one another, by repeatedly bringing them together in other storage areas by repeated swirling. For this purpose, the pulverized coal flame is subdivided in many ways.
A subdivision of the carbon dust flame has so far been carried out in such a way that a number of small individual nozzles are arranged next to one another, so that the disadvantage of the shorter flame length and shorter burning time is the less simple design of the system. The invention aims to achieve a far-reaching subdivision of the flame in a simpler manner, so that the system is hardly more complicated than with the arrangement of a single nozzle for the entire amount of fuel.
For this purpose, one or more nozzle tubes with, for example, slot-shaped outlet openings for the pulverized fuel air mixture are provided, which are distributed over the entire length of the nozzle tube or tubes, and are suitable for allowing the mixture to emerge in fine jets transversely to the longitudinal direction of the tube . These slots can be made sharp-edged towards the combustion chamber, so that strong vortex formation occurs when entering the combustion chamber. The nozzle pipes are installed below the fire socket in the ash pan and can be made up of two straight pipes that can be placed opposite each other.
For special cases, the nozzle tube can be designed to be annular or similarly curved. The arrangement can be made in such a way that rays in the same direction collide with one another, which avoids the formation of flashes and a strong turbulence occurs again. Also important for the good and complete combustion of the coal dust particles is the supply of additional air, if possible in a preheated state, in such a way that the coal dust particles are swirled together again with the air carrying them and are brought to rapid combustion. If a fire screen is provided in the fire socket, the combustion should take place below it if possible.
If the pulverized fuel air mixture is fed into the combustion chamber through nozzle tubes with transverse, vertical slots over their entire length, the speed of the pulverized fuel air mixture can become unequal if the tube diameter remains the same, especially in the case of straight nozzle tubes with a pulverized fuel supply on one side remove the end of the nozzle tube, which leads to fuel dust deposits and possibly clogging of the slots in this nozzle part.
Furthermore, if the outflow speed of the fuel / air mixture is low, the flame can easily migrate into the nozzle openings and cause the same to be quickly destroyed. For these reasons, the nozzle tube can be tapered in the direction of the movement of the pulverized fuel air mixture corresponding to the cross sections of the outlet slots and devices can be provided through which each slot of the nozzle tube is cooled.
The cooling can take place, for example, by means of cooling bodies with slots arranged after the combustion chamber, which are located in front of the transversely directed outlet slots of the nozzle pipes and are further than these. In such a cooling device, a fairly large cooled surface is exposed to direct fire radiation. The cooling effect can therefore be greater than is absolutely necessary to protect the nozzles.
As a result, heat can be withdrawn from the combustion chamber, especially if it is small, precisely at the point at which the highest possible temperature is desired for the purpose of good ignition and intensive combustion, and thus the speed of ignition or the loss can be reduced. A (1-suitable shaping of the heat sink can reduce heat extraction from the firebox.
For this purpose, the cooling bodies can best have an acute-angled or similar, for example, triangular cross-section and be arranged with the acute-angled edge towards the furnace so that the cross-section of the heat sink increases with increasing distance from the furnace. The heat sinks can be provided with ribs and these ribs can be subdivided according to the increased thermal stress on these ribs. Furthermore, the pulverized coal air mixture can be provided in the slots formed between the ribs lei tend guide vanes.
These can be made of copper or another metal with high thermal conductivity to improve the heat dissipation. These guide vanes can be firmly clamped between the nozzle tubes and the heat sinks. In the case of nozzles cooled by water, part of the boiler water or boiler feed water can advantageously flow through the heat sink.
Here, the boiler water can be fed from the point of the boiler at which the lowest temperature prevails to the heat sink and then after heating in this due to the different specific weights, if necessary. mixed with steam, BEZW through a rising line in a higher boiler part. back into the steam room. Sufficient cooling of the nozzles can be achieved by briskly circulating the boiler water through the heat sinks.
This can be achieved in that the riser pipes, through which the cooling water part respectively to a higher boiler. to flow back into the steam space of the boiler, be exposed to direct fire radiation. You can, for example, the cooling water after flowing through the nozzle through one or more inside the fire socket at a distance from a boiler pipe wall and parallel to this hochge led pipes which open into the furnace ceiling or into the pipe wall, or across the furnace an upper door wall rising, at the same time as a support or. Cooling tubes for a fire screen, the nende tubes that open into the upper part of the door wall,
return to the boiler.
When cooling with the boiler feed water, the heat sinks for the nozzle pipes can be located in the suction line of a boiler feed pump. If the pumping capacity of the pump remains the same, the water not required to feed the boiler can flow back into the tender through a switch valve. For the cooling water delivery from the tender to the locomotive, a special cooling water pump can also be provided, which is driven off, for example, by an auxiliary machine of the fuel dust delivery device.
The advantage of this device is that there is an even circulation of the tender water, which heats up during longer periods of operation, and that the boiler feed device is sucked in reliably and reliably.
It is well known that fire screen vaults made of firebricks are installed in the locomotive fire sockets, which are considerably better for better combustion of the fuel. contribute to the fire gases. A known disadvantage of these fire screens is their frequent damage due to the high temperatures to which they are exposed. In the case of pulverized coal-fired locomotives, this disadvantage of the fire screens is particularly noticeable, so that one has already tried cooling the fire screens through built-in water pipes or the same relatively complicated devices.
Particularly effective and simple cooling of the fire bridges in pulverized coal firing systems can be achieved by using the additional air required for combustion for cooling. The easiest way to do this is to conduct the additional air by means of a duct located between the pipe wall and fire liner lining, which has an opening to the outside in the direction of travel, under and along the fire screen into the fire chamber.
By guiding the additional air along the fire screen, very good cooling of the latter is achieved and a longer service life of the fire screen is achieved.
At the same time, the additional air is well preheated by the fire radiation against the fire screen, which results in a higher combustion chamber temperature and thus better combustion.
A channel extending downward along the fire box lining can also be provided on the door wall and conveys additional air into the rear part of the fire box. In this way, the door wall is protected from the effects of the flashes at the same time. Furthermore, in order to prevent the incoming additional air flow from entering the combustion chamber towards the door wall, an umbrella-like projection made of refractory material can be provided over the inner mouth of the channel through which the rising additional air flow can is diverted towards the combustion chamber and kept away from the door wall.
With stationary pulverized coal combustion, <B> 150 </B> 000 to 500,000 thermal units are generated per cubic meter of combustion chamber and hour; 1.2 to 2 million thermal units must and can be developed in the fire sockets of ordinary Stephenson locomotive boilers. The quantities of combustion gases formed in this way are so large that a coal dust particle has to rush through the space from the nozzle to the pipe wall in less than a quarter of a second. The combustion must be complete within this short time. The still unburned coal particles are cooled down so much on the pipe wall and in the pipes of the boiler that further combustion is impossible.
With the high temperatures developed and the very short time it is now not possible to cool the slag particles contained in the coal dust in the fire box to such an extent that they hit the pipe wall in a solid state, rather they are still in a liquid or pasty state.
When they hit the pipe wall, whoever they cooled down significantly, therefore stick and form the well-known and dreaded slag nests. These nests gradually make it difficult for the hot gases to pass through the pipes and reduce the development of steam.
This inconvenience can be eliminated by arranging and dimensioning a fire screen in the fire socket in such a way that the free cross-section of the fire screen between the free fire screen edge and the door wall is smaller than between the fire screen edge and the firebox ceiling.
This arrangement allows the highest speed of the fire gases, which was reached up to now after flowing around the fire screen, between the fire screen edge and the fire room ceiling in a horizontal direction, so that the slag particles carried along are thrown onto the pipe wall, now in the cross section between fire screen edge and door wall can be obtained in the direction of the combustion chamber ceiling.
As a result, the slag particles carried along do not follow the flow around the fire screen and deflect into the right-hand path directed towards the pipe wall, but instead maintain their direction of movement when the maximum speed is reached and are thrown against the furnace roof. They are granulated on this ceiling, which can be water-cooled for example, so that they can no longer adhere to the pipe wall.
Piles of slag forming on the nuts of ceiling anchors fall by themselves or after reaching a larger size and weight. under the vibrations of the journey down into the ashtray respectively. on the fire screen, where they are harmless.
The prevention of slag nests on the pipe wall of the locomotive boiler can also be achieved by arranging a special granulating grate at some distance from the pipe wall, which can be formed, for example, from pipes through which the boiler water flows and the slag particles solidify when they pass through brings. To increase the cooling effect, the pipes of the slag grate can be provided with fins or the like.
If slag should nevertheless build up on the pipe wall or on the granulating grate, this can be done, for example, by means of a scraper device, which can be provided on the boiler pipe wall. along the pipes: the slag grate can be moved along, easily removed.
If you are also trying to bezw the firebox. It is not always possible to change or enlarge the fire socket of locomotive boilers when burning coal accumulation. This is not always possible with types of coal with a high slag content. It will always happen (with high boiler output that slag particles attach to the pipe wall and gradually clog the pipe openings.
This condition will occur as long as the heating gas temperature in front of the pipe wall is above the: melting temperature of the slag. If it is possible to reduce the heating gas temperature in front of the pipe wall so that it is below the melting point of the ash, it granulates and falls out or. goes with the heating gas flow through the pipes into the smoke chamber. This can be achieved in that, for example, the combustion chamber of the fire socket is extended to the front beyond the fire screen. the pipe wall is laid further forward. This arrangement increases the irradiated heating surface and thus promotes the release of heat from the hot gases up to the pipe wall.
The water additional combustion chamber can be formed by a cylindrical combustion chamber extending into the long boiler, which can be accessed, for example, through a manhole provided in the long boiler bottom.
Finally, it should be noted that in the case of locomotives with pulverized coal combustion, after the burner has been switched off, the boiler heats up rapidly because the gradually cooling, glowing masonry in the furnace can only supply heat to the boiler heating surface for a short time.
Temporary switching on and off of the nozzle pipes is possible, but less advisable, since excessive and sudden heat supply causes inadmissible thermal stresses and can result in damage to the rolling points. For this reason, a special small burner can be arranged, which also serves as a pilot burner and which can expediently be installed in the lower part of the ashtray under the nozzle pipes arranged in the walls of the fire box.
The arrangement makes it possible to keep the boiler under steam during long breaks in operation and to initiate the ignition of the mixture when the nozzle pipes are switched on, without having to resort to a special wood or match fire.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings in which a game Ausführungsbei is shown with partial variants.
Fig. 1 shows the embodiment; FIGS. 2 and 3 show, on a larger scale, the arrangement of the nozzle pipes and these themselves in partial longitudinal sections; 4 and 5 show in an analogous manner a modified embodiment of the nozzle tubes, while FIG. 6 shows the same in cross section on a larger scale; 7 and 8 show, in length and cross section, the locomotive fire socket with the associated parts of the pulverized fuel firing device according to FIGS. 4 to 6; Fig. 9 shows a section similar to Fig. 7 of a modified embodiment; 10 schematically illustrates another embodiment of the nozzle tube (ring nozzle); 11 and 12 schematically indicate the cooling water lines for the nozzles;
Figures 13 and 14 show sections similar to Figures 7 and 8 of a further modified embodiment; 15 A, B and C schematically show some details of the granulating grate; 16 and 17 show, in longitudinal section, two further embodiments of fire sockets, as they are particularly suitable for pulverized fuel firing with slack coal.
In Fig. 1. is a part of the locomotive boiler 1 with the fire socket? and that with. the locomotive coupled tender with the fuel dust container 3 and the water container 4 can be seen. The fuel dust is fed by a screw 5 and the compressed air generated by a fan 6 as a coal dust air mixture through pipes 9 to the nozzle pipes 7. The fan 6 is set in rotation by a small machine, for example a steam turbine, while a small Kol bendampfmaschine 8 drives the screw conveyors.
The pulverized fuel air mixture gets: from the nozzle pipes through a large number of fine slots 15 into the fire box 2, where it is burned. For this purpose, the nozzle pipes 7 built into the ashtray under the fire box 2 have vertical slots 15 across their entire length that are directed transversely to the pipe axis (FIGS. 2 and 3). The arrangement is such that flames in the same direction always collide in the middle, because this avoids the formation of flashes and accelerates the combustion due to the renewed strong vortex. Above and below the nozzle pipes 7 is masonry 11, which also serves as a heat store and supports the ignition of the dust during operation.
When using the long nozzle tubes, large differences in the flow rate within the tubes and consequently also in the exit speed of the fuel dust jets would occur with the same cross-section; the nozzle pipes are therefore tapered in their longitudinal direction in accordance with the outflow slits provided (FIG. 3). The outlet slots are specially cooled in order to reliably prevent the flames from flashing back into the nozzle pipes, even with a correspondingly low boiler output.
As shown in Fig. 2 and 3, each nozzle pipe 7 is upstream of the fire side towards a cooling body 12, which is also provided with transverse slots 16 corresponding to the slots 15 of the pipe 7 through which the pulverized fuel air mixture enters the furnace. The coolant enters the heat sink 12 through the tube 13, flows around all the slots 16 and leaves the heat sink through the tube 14. In the arrangement shown in FIG. 1, the coolant passes through the tube 13 into a heat sink 12 and flows through the tube 19 and enters a wide heat sink 12 which it exits through tube 14.
In order to facilitate the uniform entry of the pulverized fuel air mixture into the slots directed transversely to the direction of movement of the mixture, the wall parts of the nozzle tube 7 separating the slots 15 are designed as guide vanes 20, which direct the mixture flow into the slots 16. The edges of this blade towards the combustion chamber are sharp and the slot 15 formed by them is narrower than the upstream slot 16. As a result, the pulverized coal air mixture enters the slot 16 and the combustion chamber with strong vortex formation shortly before ignition .
The appropriate supply of additional air into the combustion chamber is essential for good and complete combustion of the fuel dust particles. If there is a fire screen 32 in this, as shown in the drawing, the additional air will be introduced into the fire socket 2 under half the screen 32. For this purpose, a channel 43 with an open in the direction of travel regulable ble flap 44 is arranged on the front wall 41 of the ash box 42 over the entire width of the same, through which the additional air as a result of the wind and the negative pressure in the furnace 2 flows into this.
The additional air rises in the further above -the front fire box wall 45 and the fire box lining 11 th channel 43 upwards and occurs below the fire screen 32 through a across the entire width of the furnace? sufficient opening 46 in the lining 11 into the combustion chamber? one. After the additional air has entered the combustion chamber 2, it flows along the fire screen 32. On the one hand, the fire screen is used here. on the other hand, the incoming cold air is warmed by the hot fire screen stones; this expands by several times its volume.
Since the additional air is begzent through the fixed fire screen 32 upwards, it expands down and respectively. to the rear, out and so penetrates with renewed eddies in the Flam menmeer generated by the lower, multiple subdivided nozzles 15, mixes well with the fire gases respectively. glowing coal dust particles and thus favors their complete combustion.
The amount of additional air entering through the duct 43 into the combustion chamber 2 can be regulated as required by means of the flap 44 arranged on the front wall 41 of the ash box.
In order to adequately supply the rear part of the fire socket with additional air, channels 47 are provided on the door wall 29 in the fire socket lining 11 through which additional air is conveyed into the rear part of the fire socket 2. The additional air supply is done in a known manner by taking advantage of the driving wind by the channels47 in a transversely over the entire width of the fire socket 2 he stretching collecting box 48 which extends on both sides of the fire socket in the direction of travel and fold with regulators has provided openings.
In order to make it difficult to push the incoming additional air flow into the furnace after the door wall 29, a roof-like projection 49 made of refractory material is provided over the inner mouth of the channel 47, through which the rising additional air flow is directed down to the furnace and is held from the door wall 29. This also protects the door wall from the flashes of fire.
To prevent the build-up of slag nests on the pipe wall 28 of the boiler, the fire screen 32 is arranged and designed as described below be. The fire screen 32 (Figure 1) is flatter compared to the previous, dash-dotted line from the guide and extended towards the door wall 29, so that the free cross-section of the firebox between door wall 29 and fire screen edge 32a indicated by the arrows xx is less than that through the arrows yy designate the free cross-section of the same between the fire screen edge 32a and the furnace ceiling 28.
The fire gases, which so far received their highest speed between the fire screen and the furnace ceiling in the horizontal direction indicated by the arrow z on the pipe wall 23, now reach their maximum speed in cross section xx and when the fire gases are deflected into cross section yy, their speed increases already declining. As a result, the relatively heavy slag particles do not take part in this deflection, but continue to move essentially in the direction of movement indicated by the arrow z1 in cross section x-x and are thus thrown against the furnace ceiling 28 and granulated here.
The pipe wall 28 is therefore only hit by fire gases which no longer carry any liquid slag with them, and in this way is spared the formation of slag nests.
To maintain a constant state of steam in the boiler when the nozzle pipes 7 are closed and for the purpose of reliably igniting the mixture emerging through these pipes, a special small coal dust burner 58 of any type, which also serves as a pilot burner, is located in the ash box 42 (Fig. 1) arranged. The fuel dust is fed to this burner through the pipe 59; it is also enclosed by a special ignition vault 60 made of refractory stones, which ensures that the dust emerging from the pipes 7 ignites perfectly on the glowing stones.
Fig. 4 to 6 show another type of cooling. The heat sinks 12a and 12b here consist of two tubes provided with ribs 17. The ribs 17 are arranged in such a way that slots 16 arise between them, which are upstream of the slots 15 of the nozzle pipes 7 towards the combustion chamber. These ribs 17, in turn, conduct the heat to the coolant flowing in the heat sinks 12a and 12b.
The ribs 17 are divided by a parting line 18 so that the two cooling bodies 12a and 12b can move freely as a result of the thermal stresses. What water flows through the two heat sinks in such a way that the coolant enters the heat sink 12b through the pipe 1, 3 and is passed through a pipe 19 to the heat sink 12a, which it also flows through and leaves at 14.
The heat sinks 12a and 12b have an acute-angled, for example triangular cross-section (Fig. 6) and are arranged in the brickwork in such a way that the projection of the cooling surfaces irradiated by the fire is as small as possible, and that the cross-section of the heat sinks with increasing distance grows from the firebox.
The guide vanes 20, which are conveniently made of a metal with high thermal conductivity, for example copper, are Herge, lie between the heat sinks 12a, 12b and the nozzle tube 7 and are with the help of the latter by screws 21 firmly on the to their reception the heat sinks provided surfaces pressed.
The nozzle pipes 7 are, as Fig. 8 shows, so arranged that they extend along the two long sides of the fire box.
As already mentioned, steam or water can be used as a coolant for the heat sinks, which is taken from the boiler, for example. 7, 8 and 9 show devices for supplying and removing the boiler water flowing through the heat sinks 12a and 12b.
The boiler water serving as coolant flows from a cleaning gap 22 (Fig. 7) through pipes 13 to the heat sinks 12a and 12b, flows through them and then rises through pipes 24 raised at a certain distance from the pipe wall 23 of the boiler parallel to this inside the fire box 2 and returns to boiler 1 at 25 or 26.
The riser pipes 24 are rolled above the smoke pipes 27 either at 25 in the pipe wall 23 and ge from the dome opening of the boiler ago ge rolled and cleaned who the; or they are led straight up and rolled into the fire-book cover 28 at 26 and are accessible through magnifying glasses arranged at the top. The distance between the riser pipes and the pipe wall 23 is dimensioned so that the smoke and heating pipes 27 can be re-rolled if necessary. In addition, this arrangement of the riser pipes 24 protects the sensitive pipe wall from excessive fire exposure.
Furthermore, the riser pipes 24 separate a large part of the annoying, liquid slag before entering the smoke respectively. Heating pipes 27 granulated and thereby reduce the risk of clogging the same.
Another arrangement is shown in Fig. 9. Here the boiler water serving as coolant also flows from a cleaning gap 22 through pipes 13 to the cooling elements 12a and 12b, flows through them and then rises through the furnace 2 leading to the upper part of the door wall 29 Pipes 30 and returns to the boiler at 31. These tubes 30 also serve in a manner known per se as carrying respectively. Cooling tubes for the fire screen 32. Through the tubes 30 leading across the furnace 2 and also the tubes 24 according to FIGS. 7 and 8, a lively circulation of the boiler water through the heat sink is sufficient.
The boiler water could bezw instead of several pipes 13. 24 respectively through a pipe 13. 24 headed Urerden.
The boiler feed water can also be used as a coolant for the nozzles. According to Fig. 11, the feed water flows from a feed water tank 4 through the Lei device 13, where it cools the nozzle pipes 7 arranged in the fire socket 2, a normal paint feed pump 33 which -ducks in the water and regulated by a driver's cab of the locomotive Switching valve 34 either to the boiler feed in, the boiler 1 promotes or through the pipe 35 in the What serbehälters 4 pushes back.
The pump only delivers as much water as is necessary to cool the nozzles. In order not to have to change the running of the pump, which is set to the cooling requirement of the nozzle for uniform delivery, when there are operational changes, of the feed water only by switching with telst of the switching valve 34, depending on the operating position, the feed water is pressed through line 36 into the boiler or can be fed back into the feed water tank through line 35.
According to FIG. 12, a special cooling water pump 38 conveys feed water from the locomotive tender 4 through the cooling elements of the nozzle pipes 7 into a suction nozzle 37. This pump 38 is driven by an auxiliary machine of the pulverized fuel conveying device. From here, the water heated in the nozzle pipes flows back through the line 39 into the tender 4 through the boiler feed pump 33, which is also connected to the suction nozzle 37. If, however, the feed pump 33 is in operation, it promotes part or all of the water preheated in the heat sinks of the nozzle pipes 7 in a known manner through the preheater 40 to the boiler.
The tender water can also be fed directly to the feed pump 33 through the line 39 through the suction nozzle 37. The cooling water pump pushes the water of the feed pump 33, so that the latter also strongly he sucks in heated water absolutely safely.
The nozzle pipes 7 can, instead of being arranged on the longitudinal sides of the fire socket as shown in FIG. 8, also be arranged on the other walls of the socket or, as shown schematically in FIG. 10, be combined into a single, annular nozzle pipe 7a .
13, 14 and 15, a further means for preventing the build-up of slag nests on the pipe wall 23 is given. For this purpose, a special granulating grate 50 is provided in the fire socket in front of the pipe wall 23, through which water flows from the boiler.
The boiler water exits the long boiler at 51, flows through a bend into the boiler drum 52 and from here through the pipes 50 forming the granulating grate to the fire box ceiling 28. The slag particles are cooled as they pass between the pipes 50, so that they wall against the pipe 23 can no longer be held liable. The tubes 50 are cleaned from time to time by means of a scraper 53 that can be moved along the tubes. In the same way, the pipe wall 23 can also be cleaned by the scraper 53.
To increase the cooling effect, the tubes 50 are provided with fins 54; the fins can either be in the direction of the longitudinal axis of the kettle, as shown in FIG. 15A, in which the drawn arrow indicates the direction of the longitudinal axis, or perpendicular to it, as FIG. 15B shows, or at an angle to the same, as it does Fig. 15 C indicates to be arranged. In the latter case, in which the fins 54 are inclined to the longitudinal axis of the kettle, blinds are to a certain extent formed by the fins ge.
According to FIGS. 16 and 17, the combustion chamber located above the fire screen 32 of the fire socket is extended forward beyond the fire screen.
By moving the pipe wall 23 to the front, the fire socket 2 respectively. the combustion chamber of the fire socket 2 is extended by the space 55. The extended United combustion chamber 55 is formed out as an ash fall (FIG. 16) and completed by a flap 56 at the bottom. The flap 56 serves to remove the granulated slag from the combustion chamber 55 and also provides access to: the heating and smoke pipes 27.
According to FIG. 17, the fire socket 2 respectively. the combustion space of which is extended by a cylindrical combustion chamber 55a extending into the long boiler.
In the long boiler bottom of the cylindri's combustion chamber 55a, a manhole 57 is arranged, which allows access to the heating and smoke pipes 27 and at the same time serves to clean the combustion chamber.
The pulverized fuel firing system, which is mainly described and shown above for a locomotive firing system and which has proven its worth in practical tests, can also be used in a very analogous manner for other firing systems.