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VORRICHTUNG ZUR FORTLAUFENDEN BESTIMMUNG DES HEIZWERTES VON KOHLE
Die Erfindung ist eine Vorrichtung zur fortlaufenden Bestimmung des Heizwertes von
Kohle, bei der die Hedzwertprtifung den Verhältnissen des Brennraumes entBprechend
erfolgte
# Die Änderung der Qualität der Brennstoffe ist von bedeutendem
Sinfluse auf die Wirtschaftlichkeit der Feuerung.
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Die Zusammensetzung bzw. der Heizwert des in einem gegebenen Augenblick
zur Verbrennung gelangenden Brennmaterials bestimmen den jeweiligen Luftbedarf des
Verbrennungsprosesses Wirtschaftlich ist die Feuerung wenn der zur vollkonunenen
Verbrennung des Brennmaterials erforderliche geringste Luftüberschuss eingestellt
wird. Dazu ist doch die Kenntnis der in den Brennraum eingeführten Wärmemenge erforderlich.
Die eingeführte Wärmemenge kann aus der Menge und dem Heizwert des Brennmaterials
bestimmt werden.
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Bei kohlebefeuerten Kesseln bedeutet die unmittelbare Bestinunung
des Heizwertes der zur Verbrennung gelangenden Kohle ungelöste Probleme. Zur Zeit
ist keine Methode zur Bestimmung des Heizwertes bekannt, die in der durch die Feuerungsregelung
bedingten kurzen Zeit zuverlässige Ergebnisse liefert. Die in einer Kalorimeterbombe
erfolgende Heizwertbestimmung ist mit dem Nachteil verbunden, dass die essung nur
abschnittsweise durchgeführt werden kann, weiterhin dass die Probenahme, die Vorbereitung
und die Messung eine Zeitdauer von mehreren Stunden beanspruchen.
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Diese Methode ist deshalb bei Brennstoffen veränderlicher Qualität
für Regelungszwecke ungeeignet.
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Schneller kennen Erfolge durch die Bestimmung des verbrennbaren Gehaltes
der Brennstoffe erreicht werden: Innerhalb einer gegebenen Kohlensorto kann der
N@@zwert mit einer guten Nüherung ermittelt werden. Die periodizität der Messung
bleibt Jedoch auch hier erhalten. Die Probenahme und die Vorbereitung nicht miteingerechnet
beansprucht Jedoch die Bestimmung auch hier etwa 50 nuten, was eine noch immer zu
lange Zeit darstellt.
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Auch werden Versuche zur schnellen Bestimmung des Heizwertes durch
Messung der dielektrischen Konstante des Brennstoffes, mit der Isotopenmethode durch
Gamma- und Betastrahlen, durch induktive Bestimmung usw. Vorgenommen, Jedoch steht
eine auch betriebsmässig verwendbare Methode noch nicht zur Verfugung. Diese Methoden
bestimmen ebenfalls eine der Komponenten der Kohle, Jedoch ist die
Beziehung
zwischen der Zusammensetzung und dem Heizwert nicht immer eindeutig.
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Bei den zur Zeit angewandten Methoden der Feuerungsregelung versuc-ht
man die optimalen Feuerungsverhältnisse durch das Verhältnis zwischen Dampfmenge
und Luft oder zwischen Brennstoffmenge und Luft einzustellen. Beide Regelungsarten
können jedoch, sowohl theoretisch als auch praktisch, nur mit einer bedeutenden
Verzögerung eingreifen und dabei die Anderungen in der Brennstoffqualitat nicht
mit berücksichtigen. Die Arbeitsweise der Feuerungsregelungen könnte jedoch in -Kenntnis
der Heizwerte der Brennstoffe in weitgehendem Melasse verbessert werden.
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Die Bestimmung des Heizwertes ist in der zuverlässigsten Weise durch
die Verbrennung des Brennstoffes möglich.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der angeführten Probleme und
Mëngel.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur laufenden Bestimmung
des Heizwertes von Kohle mit Hilfe der Verbrennung des Brennstoffes.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur laufenden Bestimmung des Heizwertes
von Kohle kann dadurch charakterisiert werden, das sie eine Kohlenmühle, einen Kohle
staubabscheider und Kohlenstaubsammler, Primgr- und Sekundärluftregler, einen Kohlenstaubdosierer,
einen Stützflammenregler, einen sich an diese anschliessenden Brenner und eine Feuerkammer
besitzt, an welche Temperaturmesser und die Temperaturmesswerte in beliebige Signale
umwandelnde Instrumente, weiterhin die Temperaturdifferenz des in die Feuerkammer
in einer Kühlschlange eingeführten Kühlmediums messende und in beliebige Signale
umwandelnde Einrichtungen sowie den Druck der Feuerkammer regelnde Einrichtungen
angeschlossen sind
und schliesslich dass nach der Feuerkammer Rauchgasverwerter- oder andere Brennräume
angeordnet sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemessen Vorrichtung
ist zur Weiterbeförderung des im Kohlenstaubsammber angesanmelten Kohlenstaubes
ein sich verjüngender und ein sich erweiternder Rohrabschnitt vorgesehen,
in
dessen Mantel parallel zur Achslinie Öffnungen ausgebildet sind; weiterhin dient
zur Zuführung des Kohle staub-Luft-Gemisches zum Brenner eine sich an den Rohrabschnitt
anschließende Leitung, und der Brenner ist für die Zuleitung der Sekundärluft und
des evtl. Stützgases aus geeigneten konzentrischen Rohrleitungen ausgebildet.
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Bei einer weiteren zweckdienlichen Ausführung ist zur Zuleitung des
Kohlenstaubes aus dem Kohlenstaubsammler in den Rohrabschnitt mit gleichbleibendem
Querschnitt ein Zellen- oder Schneckenbeschicker vor dem Brenner eingebaut.
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Die Vorrichtung, die parallel zum Kessel geschaltet arbeitet, kann
in das System der Feuerungsreung eingepaßt werden, und zur Sicherung der optimalen
Verbrennungsverhältnisse känn gleichzeitig mit der Verbrennung des Brennstoffes
auch dessen Heizwert bestimmt werden.
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Grundlage der Konzeption bei dem erfindungsgemäßen System ist demgemäß,
durch Verbrennung einer entsprechenden Probemenge der zur Verbrennung gelangenden
Kohle in der nachstehend beschriebenen Vorrichtung ein zum Heizwert der Kohle proportionales
Signal zu erhalten.
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Di Erfindung wird im weiteren anhand einiger beispielsweiser Ausführungen
mit Hilfe von Figuren detaillierter beschrieben, von denen Fig. t das Prinzipschema
der Vorrichtung, Fig. 2 eine Anordnung des KohlenstaubabschQPders, Fig. 3 eine mögliche
Ausführung des Brenners, Fig. 3a die Schnittzeichnung der Fig. 3 entlang der Linie
A-A, Fig. 3b die Schnittzeichnung der Fig. 3 entlang der Linie B-B, Fig.3c die~Schnittseichnung
der Fig. 3 entlang der Linie C-C, Fig. 4 eine andere Anordnung des Kohlenstaubabscheiders,
Fig. 5 die bei Fig. 4 vorgesehene Brenneranordnung, Fig.Sa die Schnittzeichnung
der Fig. 5 entlang der Linie A-A,
Fig. 5b die Schnittzeichnung der
Fig. 5 entlang der Linie B-B, Fig. 5c die Schnittzeichnung der Fig. 5 entlang der
Linie C-C darstellen.
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Gemäß Fig. 1 ist an die zum Vermahlen der besonderen Kohlenprobe
dienende Kohlenmühle 1, der Schaltung des Feuerungssystems entsprechend, die Rohrleitung
2 angeschlossen, die die Kohlenmühle 1 mit dem Kohlenstaubabscheider 3 verbindet.
Der Kohlenstaub sammelt sich im unteren Teil des Kohlenataubabscheiders 3 an. Vom
unteren T@l des Kohlenstaubabscheiders führt die Rohrleitung 4 durch den Durchflußmesser
und den XKonstantmengen"-Regler 5, vereinigt sich mit der Rohrleitung 7 und der
mit dem eingestellten "Konstantmengen"-Regler 9 versehenen Primärluftleitung. Zum
Absaugen des Trägergas- und Primärluftgemisches durch die Rohrleitung 10 sowie den
DurchfluB-messer und "Konstantmengen"-Kontrollregler 11 dient der Förderventilator
12. Hinter dem Förderventilator 12 ist die Rohrleitung 13 mit dem Brenner 14 verbunden.
An den Brenner 14 schließt sich noch die vom Ventilator 6 kommende Sekundärluftleitung
8 an, in die der "Konstantmengen"-Regler 25 eingebaut ist. Nötigenfalls wird die
entsprechende Zündung und laufende Unterstützung aus dem Gasbehälter 26 über die
Gasleitung 27 durch den eingestellten nKonstantgasmengen"-Regler 28 gesichert.
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Die sich in der Brennerkammer entwickelnden Temperaturverhältnisse
verändern sich bei Konstanz sämtlicher die Verbrennung beeinflussenden sonstigen
Faktoren nur infolge einer Änderung des Kohlenheizwertes. Zur Messung der in der
Brennkammer herrschenden Temperaturverhältnisse dienen die Thermometer 16 und 21,
die zweckmäßigerweise Thermoelemente sind. Außerdem wird ein zum Heizwert der Kohle
bzw. zu der in der Brennkammer freiwerdenden Wärmemenge proportionales Signal auch
durch die Erwärmung des durch die im Inneren der Brennkammern mit den Rauchgasen
in direkter Berührung stehende Kühlrohrschlange 17 atrömenden Kühlmediums 19, (zweckmäßtgerweise
Wasser) gebildet.
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Die Erwärmung des Kühlmediums wird durch das Differentialthermometer
18 gemessen. Die Änderung des heizwertes der Kohle wird durch die Instrumente 16,
18 und 21 gemessen und in beliebige Signale umgewandelt. An die Kammer ist die Rohrleitung
22, an diese sind die Rauchgasverwerter 23 und der Ventilator 24 angeschlossen.
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Die unterschiedlichen Anordnungen und Ausführungen des Kohlenstaubabscheiders
3 und des Brenners 14 sind in den Figuren 2; 3; 3a-3c; 4;-5; 5a-5c; dargestellt.
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Bei der Anordnung nach Fig. 2 sind die Öffnungen der Kohlenstaubzufuhr
im Kohlenstaubabscheider-Sammler. Der Brenner ist in Fig. 3 dargestellt.
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Zum Abtransport des im Kohlenstaubsammler 3 angesammelten Kohlenstaubes
ist der zwischen dem sich verjüngenden Abschnitt 29 und dem sich erweiternden Abschnitt
31 angeordnete konstanten Querschnitt aufweisende Rohrleitungsabschnitt 30 vorgesehen.
In dessen Mantel sind parallel zur Achslinie die Öffnungen 36 ausgebildet, durch
die das strömende Gasgemisch den Kohlenstaub ansaugt. Der Brenner ist aus den zur
Weiterleitung der Sekundärluft und des eventuellen Stützgases geeigneten konzentrischen
Rohrleitungen 32 und 33 so aufgebaut, daß er hinter dem nach dem Rohrabschnitt 30
folgenden und sich erweiternden Abschnitt 31 mit der konzentrischen Rohrleitung
32 zu einem zweimanteligen und dann mit der konzentrischen Rohrleitung 33 zu einem
dreimanteligen Brenner erweitert wird.
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Der Zuleitungsanschluß der Luft und des Stützgases ist in den Figuren
Db und 3c dargestellt.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung gelangt der Kohlenstaub
aus dem Kohlenstaubsammler 3 in den zwischen der Vec jüngung und der Erweiterung
liegenden Rohrabschnitt 30 durch das fallrohr 35, in das der eine stets konstante
Kohlenstaubmenge zuführende Zellen- oder Sohneckenbeschicker 34 eingebaut ist. In
Fig. 5 und Fig. 5a ist der Anschluß des Fallrohres, in Fig. 5b und 50 ist die Luft-
und die Stützgaszuleitung zum Brenner zu sehen.