DE1138881B

DE1138881B - Melting chamber firing with ceiling burners

Info

Publication number: DE1138881B
Application number: DEW20520A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Olivier Swietochowski
Original assignee: Walther and Co AG
Current assignee: Walther and Co AG
Priority date: 1957-01-30
Filing date: 1957-01-30
Publication date: 1962-10-31

Description

Schmelzkammerfeuerung mit Deckenbrennern Die in zahlreichen Ausführungsarten bekanntgewordenen Zyklonfeuerungen haben den Vorteil, daß die überwiegende Menge der Aschebestandteile des Brennstoffes sich in flüssiger Form abziehen läßt, so daß der erforderliche Aufwand für die Gasreinigung am Kesselaustritt in tragbaren Grenzen gehalten werden kann. Derartige Feuerungen haben aber den Nachteil, daß durch die schraubenförmige Flammenführung gröbere Teile von unverbranntem Brennstoff nach außen geschleudert werden, wodurch eine Entmischung von Brennstoff und Luft eintritt und die damit in Verbindung stehende unvollständige Verbrennung zur Bildung von CO im Heizgasstrom mit den damit verbundenen Nachteilen führen kann.Melting chamber firing with ceiling burners in numerous designs known cyclone firing systems have the advantage that the vast majority the ash components of the fuel can be drawn off in liquid form, so that the effort required for gas cleaning at the boiler outlet in portable Limits can be kept. Such firing systems have the disadvantage that due to the helical flame guide, coarser parts of unburned fuel be thrown outwards, causing a segregation of fuel and air occurs and the associated incomplete combustion to form of CO in the heating gas flow with the associated disadvantages.

Zur Behebung dieses Nachteils wurde bereits vorgeschlagen, zwei Zyklonkammern vertikal übereinander anzuordnen und die Feuergase der unteren Kammer über schaufelartig angeordnete Kesselrohre unter Drallerzeugung von der unteren in. die obere Zyklonkammer überzuleiten, worauf die Feuergase beider Zyklonkammern durch ein zentrales, aus Kesselrohren gebildetes Gasabzugsrohr nach oben abgeführt werden.To remedy this disadvantage, two cyclone chambers have already been proposed to be arranged vertically one above the other and the fire gases of the lower chamber via shovel-like arranged boiler tubes with swirl generation from the lower into the upper cyclone chamber transfer, whereupon the fire gases from both cyclone chambers through a central one Gas exhaust pipe formed boiler tubes are discharged upwards.

Bei den bekannten Schmelzkammerfeuerungen mit im wesentlichen geradliniger Flammenführung in der eigentlichen Brennkammer gelingt die innige Mischung von Brennstoff und Luft leichter als bei den Zyklonfeuerungen, aber die Ascheeinbindung ist beachtlich geringer. Es wurde deshalb bereits versucht, bei Schmelzfeuerungen der letztgenannten Art die im wesentlichen geradlinige Strömung des Brennstoff-Luft-Gemisches zunächst aufrechtzuerhalten, aber nach der Verbrennung der flüchtigen Bestandteile und der feinen Brennstoffteilchen das Auschleudern der bis dahin bereits geschmolzenen Schlacke durch eine den Brenngasen aufgedrückte rotierende Bewegung zu verbessern. Zu diesem Zweck werden die Heizgase durch eine zwischen dem Brennraum und dem Schlackenabfluß liegende, zickzack oder wellenförmig gebogene Ausbrennkammer hindurchgeführt oder einem zyklonartig gebauten Ausbrennraum zugeleitet, der nach unten offen ist und über schmale Durchlässe mit der Brennkammer in Verbindung steht. Beide Bauarten haben aber insofern Nachteile, als ein Einfrieren der Schlackenabflußöffnung bei Teillast zu befürchten ist. Außerdem wird der Kessel erheblich teurer. Diese Schwierigkeiten sollen bei einer Schmelzkammerfeuerung mit Deckenbrennern und im oberen Teil der Brennkammer im wesentlichen geradlinig abwärts gerichteter Flamme, der im unteren Teil der Brennkammer eine Drallbewegung aufgezwungen wird, erfindungsgemäß dadurch beseitigt werden, daß zur Erzeugung der Drallbewegung aus Kühlrohren, die ganz oder teilweise zur Brennkammerwandauskleidung gehören, Leitflächen gebildet sind. Zweckmäßig werden die Leitflächen so angeordnet, daß durch sie die Strahlung der Flamme auf die Schlackenabflußöffnung nicht gestört wird.In the known melting chamber firing systems with essentially rectilinear Flame guidance in the actual combustion chamber succeeds in intimately mixing the fuel and air lighter than with cyclone firing, but the ash retention is considerable less. Attempts have therefore already been made in melting furnaces of the latter Type the essentially straight flow of the fuel-air mixture initially maintain, but after burning the volatile components and the fine fuel particles cause the slag that has already been melted to be thrown out to improve by a rotating movement forced on the fuel gases. To this Purpose are the heating gases through a between the combustion chamber and the slag drain lying, zigzag or wave-shaped curved burnout chamber passed through or fed to a cyclone-like burnout room that is open at the bottom and is in communication with the combustion chamber via narrow passages. Both types but have disadvantages insofar as freezing of the slag discharge opening Partial load is to be feared. In addition, the boiler becomes significantly more expensive. These difficulties should be used in a melting chamber firing with ceiling burners and in the upper part of the Combustion chamber essentially straight downward flame, the one in the lower Part of the combustion chamber a swirl movement is forced, according to the invention be eliminated that to generate the swirl movement from cooling tubes, the whole or partly belong to the combustion chamber wall lining, guide surfaces are formed. Appropriate the guide surfaces are arranged so that the radiation of the flame through them the slag discharge opening is not disturbed.

Beispielsweise können die Leitorgane als Schraubenflächen entlang der Feuerraumwand ausgebildet werden, wobei dis dem Flammenrand mitgeteilte Drehbewegung sich gemäß den Gesetzen der Flüssigkeitsbewegung auf den Flammenkern überträgt.For example, the guide elements can be used as helical surfaces the furnace wall are formed, the rotational movement communicated to the edge of the flame is transferred to the flame core according to the laws of fluid movement.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die bekannte, in der Brennkammer aus den Kühlrohren der Wand gebildete Einschnürung nach Art einer Schraubenfläche gewendelt, wobei ein geradliniger Durchgang für die Strahlung von der Brennkammer bis zur Umlenkung der Flamme oberhalb der Schlackenabflußöffnung aufrechterhalten werden kann. Bei Brennkammern mit rechteckigem Querschnitt kann die rotierende Bewegung des Gasstromes durch mehrere aus Kühlrohren gebildete Schraubenflächen erzwungen werden, und zwar derart, daß im Ausbrennraum mehrere sich schraubenförmig fortbewegende Gasströme nebeneinander entstehen. Diese können im gleichen oder gegenläufigen Sinne rotieren, wobei im erstgenannten Fall eine besonders intensive Durchmischung der Flammen begünstigt wird. Die Kühlrohre, die die Leitflächen zur Erzeugung der Drallbewegung bilden, können in ihrer Fortsetzung zur Auskleidung des Feuerraumes verwendet werden. Sie können aber auch von Sammlern ausgehen oder in sonst irgendeiner Weise an den Wasserumlauf des Kessels angeschlossen sein, z. B. in ein Zwangdurchlaufsystem eingebaut werden. In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schema darstellt. Es zeigt Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Kessel mit Deckenbrennern und einfacher Leitfläche, die aus den Kühlröhren der Wandverkleidung gebildet wird, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-A der Fig. 1, Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit mehreren Leitflächen, die aus den Kühlrohren der Wandverkleidung gebildet sind; Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie A-A der Fig. 4.According to a preferred embodiment of the invention, the known, Constriction formed in the combustion chamber from the cooling tubes of the wall in the manner of a Helical surface coiled, with a straight passage for the radiation of the combustion chamber up to the deflection of the flame above the slag discharge opening can be sustained. In the case of combustion chambers with a rectangular cross-section, the rotating movement of the gas flow through several helical surfaces formed from cooling tubes be forced, in such a way that in the burnout space several are helical Moving gas streams arise side by side. These can be in the same direction or in opposite directions The senses rotate, with a particularly intensive mixing in the first-mentioned case the flames is favored. The cooling tubes, which are the baffles for generating the Swirl movement can form in its continuation to the lining of the combustion chamber be used. But you can also start from collectors or in any other way Way to be connected to the water circulation of the boiler, z. B. in a forced flow system to be built in. In the drawings are some exemplary embodiments of the invention in the scheme. 1 shows a vertical longitudinal section by means of a boiler with ceiling burners and a simple guide surface that emerges from the cooling tubes of the wall cladding is formed, Fig. 2 shows a cross section along the line A-A of Fig. 1, Fig. 3 is a perspective partial view of the arrangement according to Fig. 1, Fig. 4 shows an exemplary embodiment with several guide surfaces that emerge from the cooling pipes of the wall cladding are formed; FIG. 5 shows a cross section along the line A-A of FIG. 4.

In die in Fig. 1 dargestellte Brennkammer 6 münden von oben die Deckenbrenner 7. Bis zu einer bestimmten Höhe ist der Querschnitt der Brennkammer 6 etwa gleichbleibend. In diesem oberen Teil der Brennkammer erfolgt die innige Mischung von Brennstaub und Luft sowie die Verbrennung der flüchtigen und feinkörnigen Bestandteile des Brennstoffes. Unterhalb dieser Zone wird die Brennkammer 6 bei 8 und 9 durch entsprechende Ausbildung der Wandrohre derart eingeschnürt, daß diese eine Wendelfläche im Sinne einer nach abwärts gerichteten Schraubung bildet. Die Flamme erhält dadurch zunächst an ihrem äußeren Umfang eine Drehbewegung, die sich schnell bis zum Kern fortpflanzt, und kommt mit einer schraubenförmigen Bewegung im Ausbrennraum 10 an, in welchem infolge des Dralles der Brenngase ein Ausschleudern der geschmolzenen Schlackenteilchen an die Wand hin erfolgt. Gleichzeitig erfolgt im Ausbrennraum 10 der völlige Ausbrand auch der gröberen Brennstoffteilchen, so daß unmittelbar über dem Ascheabzugsloch 11 noch eine Verbrennung stattfindet, durch welche das Abzugsloch 11 beheizt wird. Die Flamme wird knapp oberhalb des Ascheabzugsloches scharf umgelenkt. Infolge dieser Umlenkung entstehen Sekundärströmungen, die eine völlige Durchwirbelung und Mischung der gesamten Rauchgase bewirken. Bei ausreichender Luftzugabe ist es also nicht möglich, daß sich Kohlenmonoxyd von irgendeiner Stelle des Ausbrennraumes noch hält. Die Rauchgase strömen dann durch das Rohrgitter 12 in den nachgeschalteten Strahlungsraum 13 und weiter durch die Züge des Kessels. Fig.2 zeigt von oben die rechteckige Schlackenabzugsöffnung 11. Man erkennt, daß durch die Leitfläche 8, 9 die Strahlung aus der Brennkammer 6 zum Ascheabzugsloch hin nicht behindert wird. In Fig. 3 ist die Rohrführung in perspektivischer Darstellung noch einmal gezeigt.The ceiling burners 7 open from above into the combustion chamber 6 shown in FIG. 1. The cross section of the combustion chamber 6 is approximately constant up to a certain height. In this upper part of the combustion chamber, the intimate mixing of fuel dust and air as well as the combustion of the volatile and fine-grained components of the fuel takes place. Below this zone, the combustion chamber 6 is constricted at 8 and 9 by appropriate design of the wall tubes in such a way that it forms a helical surface in the sense of a downward screwing. As a result, the flame initially receives a rotary movement on its outer circumference, which propagates quickly to the core, and arrives with a helical movement in the burnout chamber 10 , in which, as a result of the swirl of the combustion gases, the molten slag particles are thrown out onto the wall. At the same time, the coarser fuel particles are also completely burned out in the burn-out chamber 10 , so that combustion takes place immediately above the ash drainage hole 11 , through which the drainage hole 11 is heated. The flame is sharply deflected just above the ash removal hole. As a result of this deflection, secondary currents arise, which cause complete swirling and mixing of all the flue gases. With a sufficient supply of air, it is not possible that carbon monoxide can still be found anywhere in the burn-out space. The flue gases then flow through the pipe grille 12 into the downstream radiation space 13 and further through the flues of the boiler. 2 shows the rectangular slag discharge opening 11 from above. It can be seen that the radiation from the combustion chamber 6 to the ash discharge hole is not hindered by the guide surface 8, 9. In Fig. 3, the pipe guide is shown again in a perspective view.

Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Brennkammerausführung mit Leitflächen 14, die aus Rohren der hinteren Brennkammerwand 16 gebildet sind. Die Rohre sind bestiftet, so daß mit Hilfe einer feuerfesten Masse Leitflächen modelliert werden können, die an der Oberfläche glatt und für die Rauchgase undurchlässig sind. Jede dieser Leitflächen verleiht dem sie anströmenden Teil der Flammengase eine Drehbewegung, so daß im Ausbrennraum 10 mehrere schraubenförmig sich fortbewegende Teilströme vorhanden sind. Diese Konstruktion wird mit Vorteil immer dann angewendet werden, wenn der Querschnitt der Brennkammer 6 breit im Verhältnis zur Tiefe ist. Überdies bietet diese Anordnung noch den weiteren Vorteil, daß die Rohre der hinteren Brennkammerwand 16 an ihrem unteren Ende in Form der Leitflächen 14 quer durch die Brennkammer nach vorn zu dem Verteiler 17 geführt werden können. Es entfällt so die Anordnung der sonst notwendigen Schlackenfangroste, die häufig zu Schwierigkeiten hinsichtlich Verschlackung Anlaß geben.FIGS. 4 and 5 show another combustion chamber design with guide surfaces 14 which are formed from tubes of the rear combustion chamber wall 16 . The pipes are pinned so that guide surfaces can be modeled with the help of a refractory compound, which are smooth on the surface and impermeable to the smoke gases. Each of these guide surfaces imparts a rotary motion to the part of the flame gases flowing towards them, so that in the burn-out space 10 there are several helically advancing partial flows. This construction will always be used with advantage when the cross section of the combustion chamber 6 is wide in relation to the depth. In addition, this arrangement offers the further advantage that the tubes of the rear combustion chamber wall 16 can be guided at their lower end in the form of the guide surfaces 14 across the combustion chamber to the front to the distributor 17. The arrangement of the otherwise necessary slag grids, which often give rise to difficulties with regard to slagging, is thus dispensed with.

Außer den Deckenbrennern 7 können gemäß Fig.4 auch noch an sich bekannte Hilfsbrenner 15 vorgesehen sein, welche die Freihaltung der Schlackenabflußöffnung auch bei ganz kleinen Teillasten sicherstellen. Auch kann in die Kammer 6 eine Flugkoksrückführung 18 einmünden, wie ebenfalls bereits bekannt ist.In addition to the ceiling burners 7, auxiliary burners 15 known per se can also be provided according to FIG. A flycoke return 18 can also open into the chamber 6, as is also already known.

Der Erfindungsgedanke kann auch in der Weise verwirklicht werden, daß von der Decke der Brennkammer her eine aus Kühlrohren gebildete Zwischenwand nach abwärts geführt wird, die in entprechender Höhe dann schraubenförmig verwunden bis in die Nähe der Schlackenabflußöffnung 11 hinuntergezogen wird, um so dem Kern der Flamme von einem bestimmten Punkt ab eine schraubenförmige Bewegung mitzuteilen. Ferner ist es möglich, durch entsprechende Ausbildung der Wandverkleidungsrohre den Ausbrennraum 10 so zu unterteilen, daß die durch Leitflächen 14 gemäß Fig. 5 zu einer schraubenförmigen Bewegung veranlaßten Teilströme der Brenngase sich gegenseitig strömungsmäßig nicht mehr beeinflussen.The idea of the invention can also be implemented in such a way that a partition formed from cooling tubes is led downwards from the ceiling of the combustion chamber, which is then twisted in a helical manner at the corresponding height down to the vicinity of the slag discharge opening 11, so as to the core of the flame to communicate a helical movement from a certain point onwards. Furthermore, it is possible to subdivide the burnout space 10 by appropriately designing the wall cladding pipes so that the partial flows of the combustion gases caused by guide surfaces 14 according to FIG. 5 no longer influence one another in terms of flow.

Claims

CLAIMS: 1. SchmelzkammerfeuerungmitDeckenbrennern and substantially straight downward flame, a swirling motion is imposed on the lower part of the combustion chamber, characterized in that the wholly or partially belong to generation of the swirling motion of cooling pipes guiding surfaces (8, 9) are formed to the combustion chamber liner .

2. Melting chamber furnace according to claim 1, characterized in that the guide surfaces (8, 9) are arranged so that through the radiation of the flame towards the slag drainage hole. is not hindered.

3. Melting chamber furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the Guide surfaces (8, 9) as single or multiple helical surfaces or as parts of such are trained.

4. Melting chamber furnace according to claim 3, characterized in that that the baffles (14) are formed by cooling tubes extending from one wall the combustion chamber, preferably the rear wall, in the opposite, preferably the front wall.

5. Melting chamber firing according to one or more of the Claims 1 to 4, characterized in that the guide surfaces (8, 9, 14) in one Start the zone of the flame in which the volatile constituents and the fine dust are already present are burned.

6. Melting chamber furnace according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the guide surfaces (14) are formed by cooling tubes which extend from a distributor (17) located outside the combustion chamber, preferably arranged on the front wall.

7. Melting chamber furnace according to claim 1, characterized in that in order to achieve a helical guide surface from the ceiling of the combustion chamber, a flat partition wall formed by cooling tubes is guided downwards, twisted in a helical manner at a corresponding height and pulled down to the vicinity of the slag discharge opening (11). Documents considered: Swiss Patent No. 235 538; British Patent No. 719 806. Prior Patents Considered: German Patent No. 1030 959.