-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befeuern hoch-
-
belasteter, einen Feuerraum und mindestens einen in diesen mündenden
Brenner umfassender Kessel mit Kohlenstaub.
-
Unter hochbelasteten Kesseln sollen solche verstanden werden, bei
denen die Verbrennung mit einer Feuerraumbelastung 6 von mindestens 1,5 x 10 Kcal/m3/h
erfolgt. Bei solchen Kesseln tritt ganz allgemein die Schwierigkeit auf, beim Verfeuern
von Kohlenstaub saubere Heizflächen sowie einen trockenen staubförmigen Ascheabzug
zu erreichen, weil die Flammtemperatur oberhalb der Ascheschmelztemperatur liegt.
-
Dieses Ziel wird gegenwärtig beispielsweise bei mit Braunkohlenstaub
befeuerten Xraftwerkskesseln, bei denen man die fühlbare Wärme der Asche in den
Rauchgaszügen noch mit ausnützen will, näherungsweise dadurch erreicht, daß der
Feuerraum derart überdimensioniert wird, daß die brennenden Kohlenstaubteilchen
vor Erreichen der Wände des Feuerraums nicht nur ausgebrannt, sondern auch soweit
abgekühlt sind, daß ihre Temperatur hinreichend weit unter die des Ascheschmelzpunktes
gesunken ist. Dem überdimensionierten Feuerraum entspricht eine geringere Feuerraumbelastung,
deren Werte üblicherweise bei 200.000 bis 300.000 Kcal/m3/h liegen. Bei solchen
großen Kraftwerkskesseln, bei denen die Kapitalkosten klein sind gegenüber den Brennstoffkosten,
spielt die Uberdimensionierung des Feuerraumes keine Rolle.
-
Dies ist jedoch anders bei Kleinkesseln wie Zentral-Heizungs- und
Dreizugkesseln, bei denen der Investitionswert der Gesamtanlage von der Größenordnung
der jährlichen Brennstoffkosten ist. Diese Kessel werden zu über 90% mit Cl oder
Gas befeuert. Sie sind durch geringe Bauabmessungen und eine entsprechend hohe Feuerraumbelastung
bis herauf zu 106 Kcal/m3/h und mehr gekennzeichnet.
-
Solche Kessel werden an ihrer unteren Leistungsgrenze üblicherweise
durch Ein- und Ausschalten geregelt. Aus diesem Grunde kann hier eine Kohlenstaubfeuerung
nur dann verwendet werden, wenn es unter keinen Umständen zur Bildung flüssiger
oder klebriger Schlacke kommt, weil diese bei jedem Abstellen erstarren und die
mit ihr in Berührung kommenden Flächen und Rohrquerschnitte sehr schnell zusetzen
würde. Andererseits kann die bei Kraftwerkskesseln gewählte Lösung, nämlich eine
Uberdimensionierung des Feuerraumes und damit des gesamten Kessels beispielsweise
bei Zentralheizungskesseln gerade nicht angewendet werden, weil diese Kessel dann
nicht mehr in die vorhandenen Heizungskeller eingebracht werden könnten.
-
Aus der DE-OS 25 27 618 ist nun bereits ein Verfahren zur Verbrennung
von Kohlenstaub bekannt, bei dem trotz hoher 6 Feurraumbelastungen von mehr als
2 x 106 Kcal/m3/h sich ein trockener Ascheabzug ergibt, so daß sein Einsatz zur
Befeuerung von Zentralheizungsanlagen mit "Ein/Ausbetrieb" möglich ist. Dies Verfahren
besteht darin, daß der Kohlenstaub in einer Atmosphäre eingeführt wird, in der ein
Uberdruck gegenüber dem zu befeuernden Raum von wenigstens 20 mm Wassersäule bezogen
auf eine Wärmeleistung von 250 Mcal/h herrscht, ein O2-Gehalt unter 10%, bevorzugt
unter 5% vorhanden ist und die Temperatur derart hoch liegt, daß der Kohlenstaub
mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 1.0000 C pro sec bis auf eine um wenigstens
1000 C bis 1500 C über seiner Zündtemperatur liegende Temperatur aufgeheizt wird.
Zusätzlich wird der aufgeheizte Kohlenstaub mit einem vorwiegend Verbrennungsluft
enthaltenden Gasgemisch zum Zwecke der Einleitung der Verbrennung vermischt, der
brennende Flammenstrahl nach Verbrennung von wenigstens 30%, bevorzugt 50% des Beizwertumsatzes
durch Umsetzung des Uberdruckes in Geschwindigkeit beschleunigt und der noch
brennende
beschleunigte Flammenstrahl injektorartig in eine Gasatmosphäre eingeblasen, deren
Temperatur unterhalb der Ascheschmelztemperatur des Kohlenstaubes liegt. Zwar ist
es mit diesem Verfahren gelungen, saubere Heizflächen zu erzielen, der Gebläseaufwand
hierzu ist jedoch erheblich.
-
Der Erfindung ilegt nun die Aufgabe zugrunde, das gleiche Ziel mit
anderen, einfacheren Mitteln und geringerem Gebläseaufwand zu erreichen, so daß
Heizkessel mit geringen Bauabmessungen und entsprechend hoher Feuerraumbelastung
mit Kohlenstaub befeuert werden können und dennoch saubere Heizflächen und ein trockener
Ascheabzug erzielt wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Brennstoff
ein Gemisch aus 75 bis 85% Braunkohlenstaub und 25 bis 15% Anthrazitstaub verwendet
wird und daß die Durch trittsgeschwindigkeit der Gase und/oder Brennstoffteilchen
in der Brennermündung, bezogen auf den freien Querschnitt derselben, mindestens
12 m/s beträgt. Es hat sich gezeigt, daß beim Befeuern eines Kessels nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren auch nach einem längeren Betrieb des Kessels die Heizflächen nicht nur
frei von Schlacke, sondern auch praktisch staubfrei sind und somit die gesamte anfallende
Asche trocken abgezogen werden kann. Dieses Ergebnis beruht mindestens zum Teil
auf der Eigenschaft des verwendeten Brennstoffes, der bei der gewählten Feuerraumbelastung
von mindestens 1,5 x 106 Kcal/m3/h eine extrem feine und oberflächenaktive Asche
bildet. Das hat zur Folge, daß der Aschestaub nach der Verbrennung sich zu größeren
Sekundärpartikeln agglomeriert, deren Oberflächenaktivität sogar noch ausreicht,
Staub von den Wänden des Feuerraums einzubinden und abzutransportieren.
-
Die Ursache für die Bildung der extrem feinen und oberflächenaktiven
Asche unter den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Bedingungen wird darin vermutet,
daß bei der Bildung der Aschepartikel eine gewisse kritische Aufheizgeschwindigkeit
der
Kohlenstaubteilchen überschritten wird, so daß der dabei entstehende Dampfdruck
der flüchtigen Komponenten in den Kohlenstaubteilchen keine Zeit mehr hat, aus dem
Koks- und Ascheskelett herauszudiffudieren. Vielmehr reißt der entstehende Dampfdruck
der flüchtigen Komponenten die genannten Strukturen mit großer Gewalt auseinander,
wodurch sich vermutlich zerissene, kristallähnliche Reststrukturen bilden, die an
den Rißkanten noch freie Valenzen aufweisen, mit denen sich solche Primärpartikel
zu größeren, relativ stabilen Sekundärpartikeln agglomerieren können. Diese Vermutung
wird dadurch gestützt, daß die derart erzeugte Asche eine wesentlich höhere Absorptionskraft
etwa für S02 oder SO3 hat, als dies bisher bekannt war. So wurden für diese Gase
Absorptionswerte von 60 bis 70% festgestellt. Dieser Wert liegt fast doppelt so
hoch wie bei Asche aus langsamer erwärmten Kohlenstaubteilchen.
-
Überraschender Weise hat sich gezeigt, daß besonders gute Ergebnisse
erhalten wurden, wenn die Verbrennung bei einer 6 noch höheren Feuerraumbelastung
von ca. 2 x 10 bis 4 x 10 Kcal/m3/h erfolgte.
-
Das Einblasen der Flammengase in den Feuerraum mit einer Geschwindigkeit
von mindestens 12 m/s und vorzugsweise 20 bis 30 m/s bewirkt, daß die durch die
Agglomeration der Ascheteilchen entstandenen Sekundärpartikel mit Sicherheit fortgeblasen
werden. Bei heute bisher üblichen Heizungsbrennern liegt die Geschwindigkeit entsprechend
der oben gegebenen Definition bei höchstens 5 bis 10 m/s.
-
Der Braunkohlenstaub sollte zweckmäßigerweise eine Korngröße unter
0,5 mm, bevorzugt unter 0,3 mm aufweisen mit einer bei handelsüblichem Braunkohlenstaub,beispielsweise
solchem aus Westdeutschen Braunkohlevorkommen,üblichen Korngrößenverteilung.
Bei
dem Anthrazitstaub sollten 90% eine Korngröße unter 20 m,bevorzugt unter 10 ßm aufweisen,
wobei der Korngrößenschwerpunkt der Korngrößenverteilung vorzugsweise zwischen 5
und 10 ß liegt. Besonders bevorzugt wird frisch gemahlener Anthrazit.
-
Die günstigsten Verhältnisse ergeben sich bei 808 Braunkohle und 20%
Anthrazit, wobei diese Komponenten gründlich vermischt werden müssen. Vorzugsweise
wird das Brennstoffgemisch unter Aufbringung von örtlichem Druck- und Schubspannungen
durchgeknetet, bis das Gemisch ein fettig schwarzes Aussehen erreicht und dann die
bemerkenswerte Eigenschaft hat, daß es sich praktisch ohne Staubentwicklung fluidisieren
und in dieser Form transportieren, umfüllen und dosieren läßt. Das Kohlenstaubgemisch
ist derart oberflächenaktiv, daß es in einem Lagertank aus der über seiner Oberfläche
befindlichen Luft den Sauerstoff in kurzer Zeit bis auf weniger als 0,1% absorbiert
und über sich eine inerte Atmosphäre aus Stickstoff und etwas Kohlensäure erzeugt.
Es handelt sich also um einen sich selbst inertisierenden Brennstoff, der beim Lagern
in Tanks sehr schwer entflammbar ist. Dies ist für die Sicherheitsbestimmungen bei
der Handhabung dieses Brennstoffes von großer Bedeutung.
-
In der beschriebenen Weise bilden sich aus Braunkohle und Anthrazit
Agglamerate, bei denen die größeren Braunkohleteile sich mit einer oder mehreren
Schichten feinerer Anthrazitteile überziehen. Vermutlich beruht die inertisierende
Wirkung hierauf.
-
Der Anthrazitanteil soll nicht nennenswert feiner sein als angegeben,
weil es dann aus bisher noch nicht geklärten Gründen u.U. wieder zu Verunreinigungen
im Feuerraum kommen kann. Möglicherweise üben die harten Anthrazitpartikel
an
den Wänden des Feuerraumes eine leicht schleifende Wirkung aus, die bei zu feinen
Anthrazitpartikeln nur gering ist oder entfällt. Der Anthrazit sollte zweckmäßigerweise
auch nicht gröber sein als vorstehend angegeben, weil dann der darin befindliche
Feinanteil nicht mehr ausreicht, um die Oberfläche der Braunkohlekörner abzudecken.
-
Der Anthrazitanteil darf auch nicht höher sein als angegeben, weil
bereits bei 30 bis 35% Anthrazit wieder flüssige Schlacke auftritt. Bei 40 bis 50%
Anthrazit tritt voller Schlackefluß ein. Geringerer Anthrazitanteil führt ebenfalls
zu schlechtere Ergebnissen, da die genannte staubfreie Fluidisierung des Brennstoffes
nicht mehr möglich ist und die entstehende Asche andere Eigenschaften besitzt.
-
Sollten die zur Verwendung bestimmten Braunkohlestaubsorten organische
Fasern enthalten, welche die Bildung der genannten Agglomerate stören, so ist es
erforderlich, diese Fasern vor der Mischung mit dem Anthrazit abzutrennen.
-
Wie bereits oben angedeutet wurde, wird durch die hohe Strahlgeschwindigkeit
des Brenners die Asche im Feuerraum in Bewegung gehalten. Wegen das Abklingens der
Geschwindigkeit mit der Länge des Strahles ist es zweckmäßig, die Strahlgeschwindigkeiten
des Brenners bei längeren Feuerungsräumen größer als den angegebenen Mindestwert
zu wählen, während sie bei kleineren Feuerräumen ggf. auch kleiner sein darf.
-
Der angegebene Mindestwert von 12 m/s eignet sich besonders für eine
Länge des Feuerraumes von ca. 1,5m, die für einen größeren Zentralheizungskessel
typisch ist. Die Geschwindigkeit wird bei abweichenden Feuerraumlängen mindestens
mit der Wurzel aus der Feuerraumlänge, bevorzugt proportional zur Feuerraumlänge
variiert.
-
Dabei ist davon auszugehen, daß die Feuerräume von Zentralheizungs-
und Dreizugkesseln wesentlich horizontal liegen.
-
Bei stehenden Kesseln genügt eine Geschwindigkeit in der Brennermündung
von 12 bis 15 m/s,um im Bereich der abwärtsfeuernden Brenner die durch die Rückströmung
am Brennerrand häufig verursachten Staubablagerungen an den Kesselwänden nicht erst
entstehen zu lassen.
-
Die angegebene Strahlgeschwindigkeit des Brenners ist auch aus einem
weiteren Grunde wesentlich. Bei den genannten hohen Feuerraumbelastungen liegt die
Flammtemperatur erheblich über dem Ascheschmelzpunkt. Die entstehenden Aschepartikel
würden bei einer zulangen Verweilzeit in der Flamme letztlich dann doch schmelzen
und möglicherweise zu größeren Teilchen zusammensintern, die sich dann an den Kesselwänden
niederschlagen. Durch die hohe Flammgeschwindigkeit wirkt die Flamme jedoch im Gasinhalt
des Kessels in bekannter Weise als Injektor und mischt sich so schnell mit bereits
abgekühlten Gasen im Feuerraum, daß es nicht oder nicht nennenswert zur Bildung
von geschmolzenen oder gesinterten Ascheteilchen kommt.
-
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des
vorstehend beschriebenen Verfahrens, umfassend einen Feuerraum, mindestens einen
an einer der im wesentlichen vertikal gerichteten Wände des Feuerraums angeordneten
Brenner und mindestens einen am Boden des Feuerraumes nahe einem Ende desselben
ansetzenden Rauchgaszug. Diese Vorrichtung wird erfindungsgemäß zur Durchführung
des vorstehend beschriebenen Verfahrens derart ausgebildet, daß der Brenner oberhalb
der im wesentlichen horizontalen, im wesentlichen senkrecht zu der den Brenner tragenden
Feuerraumwand verlaufenden Mittelachse des Feuerraumes angeordnet ist und daß an
dem den Rauchgaszug gegenüberliegendenEnde des Feuerraumes nahe dem Boden desselben
eine Einblasöffnung mit auf die Eintrittsöffnung des Rauchgaszuges gerichteter Blasrichtung
angeordnet ist. Durch
die außermittige Anordnung des Brenners kann
auf besonders wirksame Weise eine Rezirkulation der Verbrennungsgase und insbesondere
der wandnahen kühlen Gas schichten erreicht werden. Die von den zirkulierenden Gasen
mitgerissenen Aschestaubteilchen würden dabei in den gekrümmten Bereichen des Gasstromes,
d.h. an den Enden des Feuerraumes ausgeschleudert. An dem Ende des Feuerraumes an
dem der Rauchgaszug ansetzt, ist dieser Effekt erwünscht, da der Staub auf diese
Weise abgezogen werden kann. An den gegenüberliegenden Enden dagegen würde sich
der Staub anhäufen. Aus diesem Grunde ist hier eine Einblasöffnung zum Einblasen
von Luft oder Verbrennungsabgasen vorgesehen, so daß die ausgeschleuderten Staubteilchen
zur Eintrittsöffnung des Rauchgaszuges hingeblasen werden können.
-
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Eintrittsöffnung des Rauchgaszuges
nahe dem brennerseitigen Ende des Feuerraumes angeordnet, wobei der Brenner mit
seiner Achse im wesentlichen parallel zur Mittelachse des Feuerraumes ausgerichtet
ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Eintrittsöffnung des Rauchgaszuges
nahe dem brennerfernen Ende des Feuerraumes angeordnet, wobei der Brenner so ausgerichtet
ist, daß seine Achse unter einem Winkel zur Mittelachse des Feuerraumes im wesentlichen
in Richtung der Eintrittsöffnung des Rauchgaszuges weist. Der Winkel zwischen der
Brennerachse und der Mittelachse des Feuerraumes beträgt dabei 15 bis 20°, vorzugsweise
ca. 170.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
-
Es zeigen:
Fig. 1 einen die Mittelachse des Feuerraumes
enthaltenden schematischen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Feuerungseinrichtung,
Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch eine zweite Ausführungsform
der Feuerungseinrichtung und Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Kessels
unter Verwendung einer Feuerungseinrichtung gemäß Fig. 1 in einem dieser Fig. entsprechenden
Schnitt.
-
In Fig. 1 erkennt man einen Feuerraum in Form eines Flammrohres 10
mit einem zylindrischen Mantel 12 und nach außen gewölbten Strinwänden 14 und 16.
Der Mantel 12 sowie die Stirnwände 14 und 16 sind wassergekühlt.
-
In der in Fig. 1 rechten Stirnwand 16 ist oberhalb der Flammrohrachse
18 die Mündung 20 eines in der Fig. 3 noch näher beschriebenen Brenners angeordnet.
Durch die Mündung 20 wird Kohlenstaub in das Flammrohr 10 eingeblasen und unter
Bildung einer Flamme 22 verbrannt. Wie man in der Fig. erkennt, ist die Brennermündung
20 so ausgerichtet, daß die Achse 24 der Brennermündung im wesentlichen diagonal
durch das Flammrohr 10 zum unteren Ende der gegenüberliegenden Stirnwand 14 hingerichtet
ist. Nahe dem unteren Ende der Stirnwand 14 liegen Eintrittsöffnungen 26 von RauchgaszüTen
28, die entsprechend dem Staubgehalt der Verbrennungsgase nicht, wie üblich im oberen
Bereich des Feuerraumes sondern am Boden desselben ansetzen, um den Ascheabzug zu
ermöglichen. Man erkennt, daß die Flamme 22 in Richtung auf die Eintrittsöffnungen
26 der Rauchgaszüge 28 gerichtet ist. Auf diese Weise wird der Hauptanteil
der
staubförmigen Asche in Richtung der Eintrittsöffnungen 26 der Rauchgaszüge 28 geblasen.
-
Durch den Impuls der Flamme 22 bildet sich eine obere und eine untere
Gasrezirkulation, die durch Pfeile 30 bzw. 32 angedeutet sind. Die untere Gasrezirkulation
32 kann insofern gefährlich sein, als sich in dem mit A bezeichneten Bereich am
unteren Ende der Stirnwand 16 durch Fliehkraftwirkung Asche ausschleudern kann,
die dann in dem bezeichneten Bereich A liegen bleibt und auf die Dauer doch verkrusten
würde. Um dem entgegenzuwirken, ist an dieser Stelle eine Blasdüse 34 angeordnet,
durch die im wesentlichen parallel zum unteren Boden des Flammrohres 10 Luft oder
auch Abgase eingeblasen werden, so daß eventuell im Bereich A ausfallender Aschestaub
in Richtung auf die Eintrittsöffnungen 26 der Rauchgaszüge 28 geblasen wird.
-
Die durch die Blasdüse 34 eingeblasene Luft- bzw. Abgasmenge soll
zwischen 10 und 50% der Brennerluftmenge liegen, bevorzugt bei 20 bis 30%. Die Einblasgeschwindigkeit
soll bei einer Feuerraumlänge von ca. 1,5m wenigstens 25m/s bevorzugt 30 bis 40m/s
betragen. Bei diesen Gasmengen und -geschwindigkeiten reicht die Wirkung der Blasdüse
34 aus, um bei einer Feuerraumlänge von 1,5m Ascheablagerungen am Boden des Feuerraumes,
insbesondere im Bereich A zu vermeiden.
-
Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform dadurch, daß die Eintrittsöffnungen 26 der Rauchgaszüge
28 an dem brennerseitigen Ende des Flammrohres 10 angeordnet sind. Die Brennermündung
ist so angeordnet, daß ihre Achse 24 und damit auch die entstehende Flamme 22 im
wesentlichen parallel zur Flammrohrachse 18 gerichtet ist. Die Flamme 22 erzeugt
in diesem Falle eine Rezirkulation, welche durch
die Pfeile 36
angedeutet ist. Bei dieser Rezirkulation besteht die Gefahr einer Staubausschleuderung
in dem mit B bezeichneten Bereich. Daher ist die Blasdüse in diesem Falle an der
der Brennermündung 20 gegenüberliegenden Stirnwand 14 angeordnet, so daß das durch
die Blasdüse 34 eintretende Gas den eventuell ausfallenden Staub in Richtung auf
die Eintrittsöffnungen 26 der Rauchgaszüge 28 bläßt.
-
Fig. 3 zeigt einen kompletten Kessel mit einer Feuerungseinrichtung
gemäß Fig. 1;Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Der allgemein mit 38 bezeichnete Kessel ist als Warmwasserkessel für
Heizungszwecke dargestellt mit einem Wassereinlaß 40 und einem Wasserauslaß 42.
-
Die an dem Boden des Feuerraumes 10 (der einen kreisförmigen oder
rechteckigen Querschnitt besitzen kann) ansetzenden Rauchgaszüge 30 umfassen jeweils
Rauchgasrohre 44 und 46, die durch einen U-Krümmer 48 miteinander verbunden sind.
-
Es besteht das Problem, die zahlreichen Rauchgasrohre 46 der verschiedenen
Rauchgaszüge 30 zu einem gemeinsamen Abgasrohr derart zusammenzufassen, daß es nirgendwo
zu toten Ecken und Ablagerungen von Staub kommt.
-
Dies wird bei der hier beschriebenen besonders bevorzugten Ausführungsform
dadurch erreicht, daß man die Rauchgasrohre 46 nebeneinander anordnet und sie tangential
in ein senkrecht zu ihnen gerichtetes horizontales Sammelrohr 50 einmünden läßt.
Das Sammelrohr 50 ist auf seiner einen Stirnseite geschlossen, während an seiner
anderen Stirnseite ein Abgasrohr 52 ansetzt. Der Durchmesser des Sammelrohres 50
ist etwa doppelt so groß wie der Durchmesser des Abgasrohres 52, bevorzugt mindestens
jedoch 100 mm größer
als der Durchmesser des Abgasrohres 52. Das
Abgasrohr 52 ragt maximal um eine seinem Durchmesser entsprechende Länge in das
Sammelrohr 50 hinein. Beim tangentialen Einströmen der ascheführenden Rauchgase
in das Sammelrohr 50 entsteht eine Zyklonwirkung, die umso stärker ist, als die
Asche hier noch frisch ist und sehr stark zur Bildung großer Sekundärpartikel neigt.
Überraschenderweise verteilen diese sich nicht über das ganze Sammelrohr 50, sondern
sammeln sich nach einem oder mehreren Umläufen auf einer Spiralbahn und können durch
die spezielle Anordnung des Sammelrohres 50 und des Abgasrohres 52 relativ zu den
Rauchgasrohren 46 durch ein tangential am Umfang des Sammelrohres 50 nahe dem offenen
Ende desselben angeordnetes Abzugsrohr 54 in hoher Konzentration abgezogen werden.
Dadurch hat das Abgas in dem Abgasrohr 52 nur noch einen geringen Staubgehalt, so
daß sich ein entsprechend verringerter Aufwand für die Feinentstaubung der Abgase
ergibt. Der wesentliche Vorteil hieran ist, daß man keinen Zyklon benötigt, sondern
die aufgrund der speziellen Anordnung des Sammelrohres 50, des Abgasrohres 52 und
des Abzugsrohres 54 entstehende Rauchgasströmung ausnützt, um einen erheblichen
Anteil der Asche sofort aus den Rauchgasen zu entfernen.
-
Während in den Fig. 1 und 2 jeweils nur die Brennermündung dargestellt
war, zeigt Fig. 3 einen Brenner, der sich besonders zur Durchführung des weiter
oben beschriebenen Verfahrens eignet. Der allgemein mit 56 bezeichnete Brenner ist
in einem rohrförmigen Fortsatz 58 des Kessels 38 angeordnet und umfaßt eine schlanke
Brennermuffel 60 der axialen Länge 12, die sich von einem Durchmesser d2 in Richtung
auf den Feuerraum 10 auf einen Durchmesser d3 konisch erweitert.
-
An das durchmessergrößere Ende der Brennermuffel 60 schließt sich
eine Beschleunigungsdüse 62 der Länge 11 an, die zur Brennermündung 20 hin konvergiert
und in der Brennermündung 20 mit dem Durchmesser d endet.
-
Die Verbrennungsluft wird über ein nicht näher bezeichnetes Gebläse
durch einen Lufteintritt 64 einem radialen Schaufelgitter 66 zugeführt, dessen Schaufeln
sich über eine axiale Breite b erstrecken und mit dem Umfang einen Winkel ß bilden.
-
An dem durchmesserkleineren Ende der Brennermuffel 60 sind in bekannter
Weise eine Brennstoffzufuhr 68 sowie Zünd- und Kontrolleinrichtungen 70 angeordnet.
Die Brennstoffzufuhr kann dabei in Form einer Lanze ausgebildet sein, durch welche
der Kohlenstaub eingeblasen wird.
-
Brennermuffel 60, Beschleunigungsdüse 62 und der Feuerungsraum 10
sind ebenso wie die Rauchgasrohre 44 und 46 sowie die Blasdüse 34 von dem zu erwärmenden
Wasser umspült, wie dies bereits weiter oben angedeutet wurde.
-
Besonders günstige und stabile Betriebsverhältnisse ergeben sich bei
einer Kesselleistung von 600.000 Kcal/h wenn folgende Abmessungen eingehalten werden:
Feuerraumdurchmesser D = 690 mm Feuerraumlänge L = 1650 mm Brennermündungsdurchmesser
d = 190 mm großer Brennermuffeldurchmesser dl = 350 mm kleiner Brennermuffeldurchmesser
d2 = 210 mm Beschleunigungsdüsenlänge 11 = 430 mm Brennermuffellänge 12 = 580 mm
Winkel a zwischen Brennerachse und Feuerraumachse CL = 15-200, bevorzugt 170 Schaufelwinkel
B ß = 6 bis 120 vorzugsweise 8 bis 100 Blasdüsendurchmesser d3 = 45 mm Rauchgasrohrdurchmesser
d4 = 40 mm Rauchgasrohre 44, Länge 14 = 1570 mm Rauchgasrohre 46, Länge 15 = 1750
mm Anzahl der Rauchgasrohre pro Zug Z = 20
Dies ergibt in der Brennermündung
eine Flammstrahlgeschwindigkeit von 50 bis 60 m/s und erlaubt, die Kesselleistung
auf weniger als 50% der Nennleistung, also300.000 Kcal/h herunterzuregeln, ohne
daß es zu Staubablagerungen im Feuerraum kommt.
-
Für Kessel anderer Leistungen werden alle genannten Abmessungen proportional
der Wurzel aus dem Leistungsverhältnis geändert mit Ausnahme der angegebenen Winkel.
-
So ergibt eine Verdoppelung der Abmessungen eine Vervierfachung der
Leistung usw.
-
Diese einfache Umrechnung ist zulässig, da das Strömungsbild in der
vorstehend beschriebenen Vorrichtung in hinreichender Näherung nicht von der Reynoldszahl,
d.h. von der Geschwindigkeit und Abmessung abhängt. Dabei können die Abmessungen
d2 und b ohne nennenswerten Einfluß auf das Flammverhalten so variiert werden, daß
das Produkt b x d2 in etwa konstant bleibt.
-
Beim Betrieb der vorstehend beschriebenen Vorrichtung hat sich gezeigt,
daß akustisch praktisch nicht feststellbar ist, ob die Flamme brennt oder nicht.
Ein Laufgeräusch der Flamme ist nicht vorhanden. Ferner tritt auch das üblicherweise
vorhandene bullernde Geräusch im Kamin nicht auf.
-
Vielmehr hört man hier nur ein leises Rauschen. Dies stellt ein umwelttechnisch
bedeutsames Ergebnis dar.