DE1185759B

DE1185759B - Dust firing for radiant steam generators

Info

Publication number: DE1185759B
Application number: DED38261A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Adrian
Original assignee: DUERRWERKE AG
Current assignee: DUERRWERKE AG
Priority date: 1962-03-01
Filing date: 1962-03-01
Publication date: 1965-01-21

Description

Brennstaubfeuerung für Strahlungsdampferzeuger Die Erfindung betrifft eine Brennstaubfeuerung für Strahlungsdampferzeuger, bestehend aus einer kreiszylindrischen Schmelzkammer mit lotrechter Achse und gleichachsig über ihr angeordneter, mit einer Decke mit zentraler Feuergasaustrittsöffnung versehener kegelig erweiterter Strahlungskammer, welche mit der Schmelzkammer durch eine in diese eintauchende, mit Vorrichtungen zur Gleichrichtung der Strömung versehene zylindrische oder kegelige Ausströmdüse verbunden ist. Sie besteht darin, daß der Kegelwinkel der Strahlungskammer um etwa zwanzig Bogengrade größer ist als der durch die Feuergasaustrittsöffnungen der Schmelzkammer und der Strahlungskammer bestimmte Kegelwinkel, der fünfzehn Bogengrade oder weniger betragen soll.Dust combustion for radiant steam generators The invention relates to a pulverized fuel furnace for radiant steam generators, consisting of a circular cylindrical Melting chamber with a vertical axis and coaxially arranged above it, with a Ceiling with a central flue gas outlet opening, conically expanded radiation chamber, which are connected to the melting chamber by a device immersed in it Cylindrical or conical discharge nozzle provided to straighten the flow connected is. It consists in the fact that the cone angle of the radiation chamber by about Twenty degrees of arc greater than that through the fire gas outlet openings of the melting chamber and the radiation chamber determined cone angles of fifteen degrees of arc or less should be.

Es sind Brennstaubfeuerungen für Strahlungsdampferzeuger bekannt, bestehen aus einer kreiszylindrischen Schmelzkammer mit lotrechter Achse und gleichachsig über ihr angeordneter, mit einer Decke mit zentraler Feuergasaustrittsöffnung versehener kegelig erweiterter Strahlungskammer, welche mit der Schmelzkammer durch eine in diese eintauchende, mit Vorrichtungen zur Gleichrichtung versehene zylindrische oder kegelige Ausströmdüse verbunden ist.There are pulverized fuel firing systems for radiant steam generators known, consist of a circular cylindrical melting chamber with a vertical axis and equiaxed arranged above it, provided with a ceiling with a central fire gas outlet opening conically widened radiation chamber, which is connected to the melting chamber by an in these immersed cylindrical ones provided with devices for rectification or conical outlet nozzle is connected.

Zwischen dem Feuergasstrahl und der Wand der Strahlungskammer soll gemäß der Erfindung ein hohlkegeliger Raum bestehen, der von der Direktströmung der Feuergase nicht erfüllt wird. In ihm wird durch Randwirbelung und durch die kühlende Wirkung der Strahlungskammerwände eine von oben nach unten gerichtete Gegenströmung kühlerer Feuergase auftreten, welche bewirkt, daß die von ihr mitgeführten Schlackenteilchen unter den Erweichungspunkt abgekühlt sind, bevor sie mit der Kegelwand in Berührung kommen. Die an sich bekannte Gleichrichtung der Feuergase in der Düse verhindert, daß Schlackenteilchen infolge Fliehkraftwirkung quer zum Feuergasstrome an die Kegelwand gelangen.Should be between the jet of fire gas and the wall of the radiation chamber According to the invention, a hollow conical space exist, which is from the direct flow the fire gases are not met. In it is by vortex and by the cooling effect of the radiation chamber walls a counterflow directed from top to bottom cooler fire gases occur, which causes the slag particles entrained by it have cooled below the softening point before they come into contact with the wall of the cone come. The well-known rectification of the fire gases in the nozzle prevents that slag particles due to the effect of centrifugal force across the flow of fire gas to the cone wall reach.

Diese Erfindungsmaßnahme unterscheidet sich von dem bisherigen Streben, die Strahlungskammer mit strömenden Feuergasen bis an die Wände auszufüllen, durch den künstlich geschaffenen Totraum. Der aus der Ausströmdüse austretende Feuergasstrahl erleidet infolge der Geschwindigkeitsverminderung eine Verbreiterung, wodurch er Kegelform annimmt. Der Spitzenwinkel dieses Kegels ist bei Vollast am größten und beträgt etwa 15°. Er nimmt mit der Last ab und beträgt bei noch zulässiger Teillast etwa die Hälfte der angegebenen Größe. Es ist ermittelt worden, daß die erwartete rückläufige Feuergasströmung mit Sicherheit eintritt und Verschlackungen der Strahlungskammerwände nicht mehr auftreten, wenn der Öffnungswinkel der kegeligen Teile der Strahlungskammer überall etwa 10° größer ist als der Strahlwinkel, also im Ganzen 35° beträgt. Eine größere oder kleinere Winkeldifferenz vermindert im Maße ihrer Änderung die erwartete Wirkung.This inventive measure differs from the previous pursuit, to fill the radiation chamber with flowing fire gases up to the walls the artificially created dead space. The jet of fire gas emerging from the discharge nozzle suffers a widening as a result of the reduction in speed, whereby it Takes on a cone shape. The apex angle of this cone is greatest at full load and is about 15 °. It decreases with the load and amounts to when the partial load is still permissible about half the specified size. It has been determined that the expected declining flow of fire gas will certainly occur and slagging of the radiation chamber walls no longer occur when the opening angle of the conical parts of the radiation chamber is everywhere about 10 ° larger than the beam angle, i.e. a total of 35 °. One larger or smaller angular difference reduces the expected one in proportion to their change Effect.

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Strahlungskammer soll somit je eine konzentrische Boden- und Deckenöffnung besitzen, welche voneinander so weit entfernt sind, daß die Verbindungsgeraden entsprechender Punkte einen Kegel ergeben mit einem Öffnungswinkel von 15°. Ein kleinerer Winkel ist zulässig, doch empfiehlt es sich, den Kegelwinkel der Strahlungskammer nicht im gleichen Maße zu verringern, da die Gefahr besteht, daß der Feuergasstrahl, wenn er nicht genügend expandieren kann, sich ausbaucht und die gesamte Strahlungskammer erfüllt. Es ist nicht immer möglich, die Strahlungskammer zylindrisch auszubilden. Die Erfindungsmaßnahme gilt jedoch auch für Pyramide und Prisma und mit etwas verminderter Wirkung auch dann, wenn der Trichter nur keilförmig nach zwei Seiten erweitert werden kann, während die anderen Seitenflächen der primatischen Strahlungskammer bis zur Feuergasdüse reichen, denn die Feuergase werden seitlich abgedrängt, so daß die angestrebte Wirkung in dem erweiterten Teil eintreten muß. Wenn die Strahlungskammer durch eine Decke abgeschlossen ist, welche eine Feuergasaustrittsöffnung enthält, die einen kleineren Strahlwinkel als 15° ergibt, wirkt die diese Öffnung umgebende Randfläche der Decke als Prallfläche für die Randströmung der Feuergase und kann die Rückströmung unterstützen, solange der Stau nicht so groß ist, daß der Feuergasstrom gezwungen ist, den gesamten Querschnitt der Strahlungskammer auszufüllen. Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Brennstaubfeuerung ist in der Abbildung im lotrechten Symmetrieschnitt dargestellt.A radiation chamber designed according to the invention should thus each have a concentric floor and ceiling opening, which are so far from each other are removed so that the straight lines connecting the corresponding points produce a cone with an opening angle of 15 °. A smaller angle is acceptable but recommended it is necessary not to reduce the cone angle of the radiation chamber to the same extent, there is a risk that the jet of fire gas, if it does not expand sufficiently can bulge and fill the entire radiation chamber. It is not always possible to make the radiation chamber cylindrical. The inventive measure applies but also for pyramid and prism and with a somewhat reduced effect also then, if the funnel can only be widened in a wedge shape on two sides, while the other side surfaces of the primatic radiation chamber up to the fire gas nozzle enough, because the fire gases are pushed away to the side, so that the desired effect must occur in the extended part. When the radiation chamber through a ceiling is completed, which contains a fire gas outlet opening, which is a smaller one If the beam angle is 15 °, the edge surface of the ceiling surrounding this opening acts as a baffle for the edge flow of the fire gases and can support the return flow, as long as the jam is not so great that the flow of fire gas is forced to cover the entire Fill in the cross-section of the radiation chamber. One according to the invention trained pulverized fuel combustion is in the figure in the vertical symmetry section shown.

Die muffelförmige Brennkammer 1 mit lotrechter Achse und kreisförmigem oder polygonalem Querschnitt ist mit einer konzentrischen kreiszylindrischen Feuergasaustrittsdüse 3 versehen, welche in die kegelförmige Wand 6 der Strahlungskammer 4 übergeht. An diesen Kegel schließt die zylindrische Wand 7 an, welche durch die Decke 8 abgeschlossen wird, in der sich die konzentrische Feuergasaustrittsöffnung 9 befindet, an welche der Berührungszug des befeuerten Dampferzeugers anschließt. Die Wände von Brennkammer und Strahlungskammer bestehen aus Kühlrohren des befeuerten Dampferzeugers oder sind in bekannter Weise mit ihnen verkleidet.The muffle-shaped combustion chamber 1 with a vertical axis and circular or polygonal cross-section is provided with a concentric circular-cylindrical fire gas outlet nozzle 3, which merges into the conical wall 6 of the radiation chamber 4. This cone is followed by the cylindrical wall 7, which is closed off by the ceiling 8 , in which the concentric fire gas outlet opening 9 is located, to which the contact cable of the fired steam generator connects. The walls of the combustion chamber and radiation chamber consist of cooling tubes of the fired steam generator or are clad with them in a known manner.

Die Brennkammer wird mit Hilfe mehrerer Brenner mit Brennstaub befeuert, welche in der Decke der Brennkammer angeordnet sind und in der Zeichnung nur durch Pfeile 5 angedeutet sind. Sie erzeugen in der Brennkammer 1 eine schraubenförmige Drehflamme, die am Boden umkehrt und durch die Feuergasdüse 3 praktisch ausgebrannt entweicht. Im unteren Teil der Feuergasdüse 3 sind radial angeordnete Kühlrohrtafeln 2 vorgesehen, um die Feuergase in achsparallele Strömung umzulenken. Die in der Brennkammer 1 ausfallende flüssige Schlacke wird in bekannter Weise durch eine nicht dargestellte Bodenöffnung der Brennkammer abgeführt.The combustion chamber is fired with fuel dust using several burners, which are arranged in the ceiling of the combustion chamber and in the drawing only through Arrows 5 are indicated. They create a helical shape in the combustion chamber 1 Rotary flame that reverses at the bottom and practically burned out through the fire gas nozzle 3 escapes. In the lower part of the fire gas nozzle 3 are radially arranged cooling tube panels 2 provided in order to deflect the fire gases in an axially parallel flow. The one in the Combustion chamber 1 precipitating liquid slag is in a known manner by a non shown bottom opening of the combustion chamber discharged.

Die aus der Feuergasdüse 3 austretenden Feuergase haben das Bestreben, in geschlossenem Strahle 10 etwa achsparallel durch die Strahlungskammer hindurchzuströmen. Die gegenüber dem Querschnitt der Feuergasdüse 3 größere Feuergasaustrittsöffnung 9 erlaubt dem Feuergasstrahl eine in der Zeichnung durch Pfeile angedeutete kegelige Expansion, welche von der Belastung abhängig ist und maximal etwa 15' beträgt. Der Scheitelwinkel der Kegelfläche 6 der Strahlungskammer beträgt gemäß der Erfindung etwa 20' mehr als der Strahlwinkel der Feuergase. Infolge dieser Maßnahme berührt der Feuergasstrahl die Wände der Strahlungskammer nicht unmittelbar, vielmehr lösen sich durch Randwirbelung und durch Stoß an der Decke Teilströme 11 ab, welche infolge der Saugwirkung des Strahles längs der Wände der Strahlungskammer zur Eintrittsöffnung zurückkehren. Sie werden dabei durch Strahlung und zum Teil durch Berührung an den Wänden der Strahlungskammer abgekühlt, so daß sie auch infolge der größeren Dichte nach unten sinken. Die Zeichnung läßt noch zwei Hilfsmaßnahmen erkennen, durch welche bei geringer Höhe der Strahlungskammer die Einhaltung eines bestimmten Strahlwinkels der Feuergase erleichtert wird. Einerseits ist die Kegelfläche 6 bis in die Brennkammer 1 hineingezogen, andererseits bildet die Decke der Strahlungskammer eine Kegelfläche mit dem Supplementärwinkel der Kegelfläche 6. Die Anordnung sogenannter Schottheizflächen des Dampfüberhitzers in dem Feuergaszug oberhalb des Querschnittes 9 beeinflußt die angestrebte Wirkung nicht, die von Schottflächen im oberen Teile der Strahlungskammer 11 nur geringfügig.The fire gases emerging from the fire gas nozzle 3 tend to flow through the radiation chamber in a closed jet 10 approximately parallel to the axis. The fire gas outlet opening 9, which is larger than the cross section of the fire gas nozzle 3, allows the fire gas jet a conical expansion, indicated by arrows in the drawing, which is dependent on the load and is a maximum of about 15 '. According to the invention, the apex angle of the conical surface 6 of the radiation chamber is approximately 20 'more than the jet angle of the fire gases. As a result of this measure, the jet of fire gas does not touch the walls of the radiation chamber directly, rather partial currents 11 are detached by edge turbulence and impact on the ceiling, which return to the inlet opening along the walls of the radiation chamber as a result of the suction effect of the jet. They are cooled by radiation and in part by touching the walls of the radiation chamber, so that they also sink down as a result of the greater density. The drawing also shows two auxiliary measures, which make it easier to maintain a certain jet angle of the fire gases when the radiation chamber is low. On the one hand, the conical surface 6 is drawn into the combustion chamber 1; on the other hand, the ceiling of the radiation chamber forms a conical surface with the supplementary angle of the conical surface 6. The arrangement of so-called bulkhead heating surfaces of the steam superheater in the flue gas duct above the cross-section 9 does not influence the desired effect, which is achieved by bulkheads in the upper parts of the radiation chamber 11 only slightly.

Claims

Claims: 1. Combustion dust firing system for radiant steam generators, consisting of a circular cylindrical melting chamber with a vertical axis and coaxially arranged above it, provided with a ceiling with a central fire gas outlet opening, conically expanded radiation chamber, which is provided with the melting chamber by an immersed in this, with devices for rectifying the flow cylindrical or conical discharge nozzle is characterized in that the cone angle of the radiation chamber is about twenty degrees greater than the cone angle determined by the flue gas outlet openings of the melting chamber and the radiation chamber, which should be fifteen degrees or less. z. Dust firing system according to Claim 1, characterized in that the conical wall of the radiation chamber extends into the combustion chamber in a manner known per se. 3. pulverized fuel furnace according to claim 1, characterized in that the ceiling of the radiation chamber forms a conical surface which encloses a right angle with the conical lateral surface. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1105 429; Journal "Energie", 1960, p. 145, B. 41; Journal "Technische Mitteilungen", 1961, p. 220, B. 15.