Verfahren und Einrichtung zur Verfeuerung fester, stückiger Brennstoffe in Feuerungen. Die Erfindung betrifft. ein Verfahren und eine Einrichtung zur Verfeuerung fester Brennstoffe in Feuerungen. Das Verfahren ermöglicht, wesentlich höhere Feuerrungslei- stungen als bisher üblich zu erzielen. Darüber hinaus wird bei diesem Verfahren auf die Aufbereitung des Brennstoffes zu Kohlen staub verzichtet. Durch die durch das Ver fahren erzielbaren hohen Rost- und Feuer raumleistungen ist es möglich, das Verfahren für grösste Leistungen von Kesseln anzuwen den, deren Abmessungen dadurch wesentlich kleiner als bisher gehalten werden können.
Die Erfindung macht teils von bekannten, teils von neuen Erkenntnissen Gebrauch, die in ihrer Verbindung die neue Wirkung er geben.
Das Verfahren zur Verfeuerung fester, stückiger Brennstoffe ist dadurch gekenn zeichnet, dass eine gegen das Ende des den Brennstoffvorschub bewirkenden Rostes zu nehmende und so starke lvnterwindzufuhr und -pressung angewendet wird, dass die in Verbrennung befindliehe Brennstoffschicht auf dem Rost pneumatisch in Bewegung gerät und brennende Brennstoffteilchen in den Feuerraum und nach dem vordern Rostende geschleudert werden, sowie dass der vorderste Teil des Rostes mit einem Gemisch aus fri schem, v orgetroeknetem Brennstoff und aus in Verbrennung befindlichen Brennstoffteil chen aus dem Feuerraum beschickt wird,
wel- ches Clemiseh durch freies Niederfallen seiner Bestandteile über die ganze Rostbreite ent steht. Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit Brennstoffeinführung in den Feuerraum durch ein Förderband ist ge kennzeichnet durch die Anordnung einer Kühlrohrwand, die das annähernd in halber Höhe des Feuerraums angeordnete Band ge gen den Feuerraum hin abschirmt.
Die Feuerung nach dem neuen Verfahren ist eine Rostfeuerung in Verbindung mit einer Feuerung in der Schwebe. Hierbei wird ein Rost, der den Brennstoffvorsehub bewirkt, benutzt, vornehmlich ein Wanderrost. Derar tige Roste werden bisher nur zum kleinen Teil wirklich ausgenutzt. Der vorderste Drittel des Rostes dient. mehr der Troeknung und allmäh- liehen Durchzündung der Brennstoffschicht; der hintere Teil des Rostes ist, zur Erzielung eines guten Ausbrandes, in der Regel eben falls sehr schwach belastet. Bei den Rosten für das neue Verfahren fehlen diese schwach belasteten Abschnitte.
Nach einem bevorzugten Verfahren wird die Verbrennung in der Schwebe dadurch beschleunigt, dass sie mit hocherhitzter Luft erfolgt, während der Rost zweckmässig mit kaltem Unterwind betrieben wird. Dieses Ver fahren bietet zwei Vorzüge: Der Rost bleibt einerseits bei höchster Beanspruchung vor züglich gekühlt, anderseits kann der die Ober luft bildende Anteil der gesamten Verbren- nungsluft auf weit höhere Temperaturgrade erhitzt werden, als es bei der Vorwärmung der gesamten Luftmenge möglich wäre.
Die Verbrennung im Schwebezustand hat eine starke Anreieherung der Feuergase mit Flugkoks und Flugasche zur Folge, so dass es beispielsweise bei Kesseln mit Wanderrost zweckmässig ist, die Abscheidung des Flug- koks und der Flugasche aus den Kesselzügen und in einem nachgeschalteten Rauchgas filter vorzunehmen. Dieser Flugkoks und diese Flugasche können mittels Heissluft als Fördermittel über dem Wanderrost in Rich tung auf das vordere Rostende hin in den Feuerraum eingeblasen werden. Die Anwen dung hocherhitzter Heissluft hat bereits eine beginnende Vergasung der brennbaren Be standteile noch innerhalb der Flugbahn zur Folge.
Sie schafft daher ganz andere und wesentlich günstigere Verbrennungsbedingun gen als bei den schon bekannten einfachen Flugkoksrückführungen, bei welchen ein gro sser Teil des eingeblasenen Flugkoks noch einverbrannt auf den Rost fällt, ein meist noch grösserer, aber wiederholt mit den Rauch gasen umgewälzt werden muss.
Bei entspre chender Ausgestaltung des neuen Verfahrens werden nur die gröbsten Flugkoksbestandteile bis in den niederfallenden frischen Brenn stoff geschleudert, wodurch sie zur Vermeh rung des Gleitanteils beitragen. -Anderseits entsteht durch die Rückführung, die auch in bekannter Weise mit Rauchgas als Förder- mittel betrieben werden kann, schon eine erste Verwirbelung der Feuergase, welche die voll kommene Verbrennung einleitet.
Durch entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens wird trotz starker Vermehrung des Anteils der Verbrennung in der Schwebe eine weitgehende Verminderung der mit den Ra-ichgasen in die Züge mitgerissenen Schwebeteile herbeigeführt. Zweckmässig wird Oberluft von verschiedenen Seiten auf einen Punkt über der Rostmitte oder tangential auf einen mehr oder weniger grossen Kreis um diesen Punkt gerichtet. Die Luftdüsen werden zweckmässig schwenkbar eingerichtet, uni die jeweils günstigste Einführung ein stellen zu können.
Die Oberluft wird zweekmässig mit ver hältnismässig hoher Geschwindigkeit und ho her Temperatur eingeblasen. Zwecks guter Aufteilung kann diese Einführung in ver schiedenen übereinanderliegenden Ebenen er folgen. Bei tangentialer Einführung erzeugt man den bei Kohlenstaubfeuerungen schon bekannten Wirbel der Feuergase, der eine starke Verlängerung des Ausbrennweges für die schwebenden Teile bewirkt.
Dadurch, dass man diese Wirbel erzeugenden Lufteinfüh rungen in verschiedenen übereinanderliegen- den Ebenen jeweils entgegengesetzt vornimmt., wird die Verwirbelung noch intensiver und der Ausbrenneffekt beträchtlich gesteigert.
Bei dem Verfahren wird zweckmässig eine nach vorn, der Rostbewegung entgegengesetzt gerichtete Oberlufteinblasung in die unter halb der Brennstoffeinführung liegende Glut rückführungszone vorgesehen und weitere Oberluft zur Verwirbelung - zentral oder tangential, wie vorstehend beschrieben darüber angewendet und dadurch eine ver hältnismässig kurze Ausbrennzone geschaffen, die eine niedrige Bauhöhe beispielsweise von Kesselanlagen bei hoher Leistung ermöglicht.
Die schon bekannte Brennstoffeinführung über die ganze Breite des Feuerraumes durch ein Redlerband, Schleppenkettenförderer oder dergleichen Förderer erfolgt zweckmässig etwa in halber Höhe des Feuerraumes. Der För derer wird gegen den Feuerraum hin mit Vor teil durch eine Kühlrohrwand abgeschirmt.
Um zum Beispiel das Band auch von -unten vor den Einwirkungen der Feuerraumstrah- lung zu schützen und Rückzünd-ingen zu ver meiden, können oberhalb des Abgabeendes des Förderbandes Mittel zur Einblasung von war mer Luft, vorgesehen sein, die über die Ein trittsstelle des Brennstoffes in den Feuerraum gelangt und deren Temperatur durch Mischen mit Kaltluft eingestellt wird. Diese warme Zweitluft fördert auch die Brennstofftrock nung und die Zündung und Verbrennung der Schwelgase, die in der vordersten Zone der Feuerung in reichem Masse frei werden.
Dieser, hauptsächlich als Schutz wirkende Zweitluftstrom, kann von dem Antrieb des Brennstoff-Förderbandes in der Art geregelt werden, dass bei einer Verminderung seiner Geschwindigkeiten, also während der Schwach- Iasten der Feuerung, die Kaltluftzuführung verstärkt, beim .Stillsetzen des Bandes die Heissluftbeimischung abgeschaltet und der Kaltluftstrom auf die zum Schutz der Brenn- stoffzuführungsapparatur nötige Menge abge drosselt wird.
Wenn die Verbrennung mit möglichst ge ringem Luftübersehuss durchgeführt wird, wird im Feuerraum eine relativ hohe Tempe ratur erreicht, so dass die Asche grösstenteils flüssig wird und auf dem hintersten Teil des Rostes als schwerer Bestandteil mehr oder weniger granuliert, während die koksartigen, unausgebrannten Teile, vom Luftstrom ange hoben, in den Feuerraum geschleudert wer den. Es erfolgt dadurch die bekannte selbst tätige Aassichtung des Brennbaren vom Un- verbrennliehen. Bei diesem Verfahren mass der grösste Teil der Verbrennungsrückstände vom Rost. ausgetragen werden.
Zur Sicher stellung eines unter allen Umständen v oll- kommenen Aasbrandes kann man die Rost rückstände über einen Abstreifer in einen Ausbrennsehacht hinter dem Rost führen.
Bei manchen Brennstoffen kann die an sich bekannte, nach rückwärts ansteigende Neigung des Rostes vorteilhaft sein.
An Hand der Zeichnung wird im nach folgenden ein Ausführungsbeispiel des erfin dungsgemässen Feuerungsverfahrens erläu tert.
Als Feuerungsrost wurde für das Beispiel ein Zonenwanderrost gewählt.
Die Fig. 1 zeigt eine Kesselanlage im Längsschnitt.
Die Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 1 durch den Feuerraum ober halb der Flugkoksrückführung und Zweitluft zuführung.
Die Fig. 3 und 4 sind Querschnitte nach den Linien C-D und E-F der Fig.1 in der Ausbrandzone der Schwebefeuerung.
Der Wanderrost a benötigt beim vorliegen- den Beispiel des Feuerungsverfahrens nur drei Zonen, eine vordere, um die intensive ; Verbrennung vorn auf dem Rost in Gang zu setzen, eine mittlere Häuptverbrennungs- zone und eine verhältnismässig kurze hintere Trennzone, auf welcher die noch unverbrann- ten Brennstoffteile von den ausgebrannten ; Schlacken getrennt in den Feuerraum ge schleudert werden. Die diesen Zonen zugeord neten Luftkanäle sind mit b, c und d bezeich net. Unterteilungen dieser Zonen sind möglich, aber nicht unbedingt erforderlich.
Der Rost , ist, durch den Wegfall der bisher üblichen vordern Trocken- und Entzündungszone und der rüek-#värtigeii Ausbrandzone wesentlich kürzer, so dass eine besondere Führung des rückkehrenden Trams e des Rostbandes ent- d behrlich ist und der freie Durchgang eine besondere Rostspannvorrichtung unnötig macht. Dadurch gewinnt der Rost wesentlich an Betriebssicherheit. Am Rostende wird zweckmässig ein Abstreifer f vorgesehen, der, den Abschluss des Rostes erleichtert.
Es ist auch noch ein Ausbrennschacht g vorhanden, der bei Verfeuerung besonders aschereicher Brennstoffe vorteilhaft ist., weil es bei solchen Brennstoffen vorkommen kann, dass Koksteile ausgebrannten Schlacken anhaften und mit diesen unausgenützt verlorengehen könnten. Ein solcher Schacht g könnte indessen auch fehlen.
Die Beschickung des Rostes erfolgt durch ein Förderband h., das zweckmässig in halber Höhe des Feuerraumes angeordnet ist. Seit lieh gegen den Feuerraum hin ist das Förder band oder die Beschickungsvorrichtung durch eine Kühlrohrwand i abgeschirmt. i Der Feuerraum ist ringsherum mit Kühl rohrsystemen des Kessels ausgekleidet.
Der in den Zügen des Kessels an den Um lenkstellen der Rauchgase bei m und im R.auehgasfilter n bei o ausfallende Flugkoks, und die Flugasche werden in bekannter Weise durch injektorartig wirkende Düsen, von denen einige bei o mit dem Buchstaben p an gedeutet sind (vgl.
Fig. 1), durch einen För- derluftstrom aus der Heissluftleitung erfasst und durch die Rohrleitung q zii den Düsen 1 befördert, die sich im untern Teil der Feuer- raiunrückwand k befinden und durch die der Flugkoks und die Flugasche gegen das Rost- beschiekungsende hin eingeblasen werden.
In der Feuerraumrüekwand sind oberhalb der Flugasehenrüekführung die Zweitluft düsen r angeordnet, die ebenfalls nach dem Rostbeschickungsende gerichtet sind und mit hocherhitzter Luft betrieben werden.
Weiter oberhalb dieser Zweitlufteinfüh- rLmg sind eine oder, wie gezeigt, mehrere über einanderliegende Gruppen von Drittluftzu- iührungen si_, <I>32,</I> s3, s (Fig. 3), t1, t2, t3, ti (Fig. 4) und u1, n2, icp, ic.l vorgesehen, die, abweichend von der Darstellung,
von verschie denen Seiten - am besten von den Ecken des Feuerraumes aus -, zum Beispiel auf einen Punkt, nämlich den Schnittpunkt der Verti kalachse des Feuerraumes mit der Einblas- ebene, gerichtet sein können. Die Drittluft düsen, die ebenfalls mit hocherhitzter Luft betrieben werden, sind zweckmässig in den horizontalen Einblasebenen schwenkbar ein gerichtet.
Man kann auf diese Weise die Richtung der Drittluftstrahlen auch tangen- tial auf einen mehr oder weniger grossen Kreis um die Feuerraumachse einstellen und da durch den bekannten Drall der Feuergase er zeugen. Es können hierbei die Einstellungen derart vorgenommen werden, dass die tangen- tiale Strömungsrichtung der Dritthiftstrahlen in den übereinanderliegenden Ebenen ab wechselnd entgegengesetzt gerichtet ist.
Lm von unten her durch die Beschickungs öffnung den Einfluss der Feuerraumstrah- lung auf die Beschickungsapparatur auszu schalten und auch Brennstoffrückzündungen gegen den Bunker zu vermeiden, wird eine von oben nach unten gerichtete Luftströmung aus Düsen v hinter der Rohrwand i erzeugt. Diese Schutzluft darf, wenn auch nicht auf die Höchsttemperatur, so doch vorgewärmt sein. Die Temperatur kann um so höher sein, je gasärmer der verfeuerte Brennstoff ist.
Die Temperaturanpassung dieses im nachfol genden Viertluftstrom genannten Luftstro mes erfolgt durch Zumischung von Kaltluft zu dem vom Lufterhitzer kommenden Heiss luftstrom.
Solange das Band oder die Beschickungs vorrichtung läuft, kann ohne 'Schaden für die Konstruktion die für den Brennstoff höchst zugelassene Temperatur der Schutzluft aufrechterhalten werden. Erst bei einer stär keren Drosselung der Brennstoffzufuhr wird die Schutzlufttemperatur in Abhängigkeit von der Bandgeschwindigkeit herabgesetzt. Dies kann in einfacher Weise durch die Einwir kung eines von der Bandgeschwindigkeit ab hängigen Regelorganes auf die Drosselklappen in der Heiss- und Kaltluftleitung erfolgen.
Bei völliger Unterbrechung der Brenn stoffbeschickung wird automatisch die Heiss luftzufuhr ganz abgeschaltet und gleichzeitig die Luftmenge auf einen minimalen Wert ab gedrosselt.
Der Betrieb und die Wirkungsweise der v orbeschriebenen Kessel- und Feuerungsan- lage gestaltet sich wie folgt: Der Rost wird zur Inbetriebnahme des Kessels mit Zündmaterial besehiekt, oder es werden für diesen Zweck vorgesehene Gas- oder ölzündbrenner angestellt, die den von der Beschickungsvorrichtung auf dem vor- dern Rostende aufgegebenen Brennstoff ent zünden,
so da.ss nach dem Anlaufen des Rostes die Bedeckung der beiden vordern Rostab schnitte mit einer brennenden Kohlensehiclit erreicht wird. Jetzt wird der Unterwind in dem mittleren Abschnitt so stark gesteigert, dass die pneumatische Sehürung einsetzt. So bald auch der hintere Rost.abselmitt bedeckt ist, wird die Druckluft auf diesem langsam weiter verstärkt, gleichzeitig die Flugasehen- riiekführung und die Zweitluftzuführung, bald danach auch die Dritt- und Viertluft zuführungen eingeschaltet.
Durch die Steigerung der Luftzuführung und -pressung auf den drei Rostabschnitten von vorn nach hinten entsteht die schon be kannte, aber unter diesen Betriebsverhältnis sen noch sehr gesteigerte Wirkung des Fun ken- bzw. Glut-Kornfluges von hinten nach vorn, eine V4'irkung, die noch bedeutend ver stärkt wird durch den Einfluss der Flugstaub- rückführung und der gleichgerichteten Zweit- lufteinblasiuig. I:
s werden daher von diesem Zeitpunkt ab auf dem vordern Rostende gleichzeitig mit dem frischen Brennstoff Glutteile frei niederfallen und der Rost über seine ganze Breite mit einem Frisclikohleil- Glutgeiniseh beschickt.- Dieses Genfisch wird so von unten angeblasen, dass es sofort zu lebhafter Verbrennung, die also bei diesem Verfahren schon am vordersten Rostende ein setzt, kommt, wobei die Kohlenschicht, auf dein ersten Rostabschnitt imhend, brennt.
Unter dem Einfluss der sehr hoch erhitz ten Luft von etwa 350 bis 450 C kommt es in der untern Verbrennungszone der Schwebe feuerung zu überaus lebhafter Verbrennung auf deni Rost und in der Schwebe. Leichtere Brennstoffteile, die in die obere Ausbrand- zone der Schwebefeuerung mitgerissen sind, werden durch die Drittluft auf dem durch die Lufteinführung erzeugten sehr langen Ausbrennweg weitgehend verbrannt.
Dadurch, dass der Rost mit Kaltluft betrieben wird und dass finit viel höheren Unterwindpressun- gen als bisher gearbeitet wird, unterliegt er kaum irgendwelcher Abnutzung. Auch der Rostdurchfall ist praktisch ausgeschaltet.
Schon im freien Fall wird der frische Brennstoff unter der Einwirkung der sehr hohen Feuerraumtemperatur-Strahlung ge trocknet und teilweise entgast. Die Schwel- gase werden durch den Viertluftstrom, der zum Schutz der Beschickungsvorrichtung von oben her eingeführt wird, verbrannt. Dieser Viertluftstrom hat aber auch noch eine wei tere Wirkung, er verhindert, dass staubför- mige Teile im Brennstoff sofort nach dem Eintritt in den Feuerraum durch den leb haften Auftrieb der Gase nach oben abgetrie ben werden und in den Einfluss der obern Feuerraumzone gelangen, wo sie nicht zur Verbrennung auf dem Rost beitragen können.
Durch die Viertluft vollzieht sieh diese Staub verbrennung unmittelbar über dein vorder sten Rostende und nahe der frischen Brenn stoff-Glut.seliicht auf dem Rost. Sie trägt hier also zu einer weiteren Steigerung der Rost leistung bei. Die Leistungen der Kessel und Feuerun gen, die in der beschriebenen Ausführung ge baut und nach dem beschriebenen Verfahren betrieben werden, sind beträchtlich höher als die der bekannten Kessel mit Rost- und Koh- lenstaubfeuerungen. Die Feuerräume können viel niedriger sein, wodurch sich auch die Kessel nicht so hoch bauen und die Gesamt kosten für Kesselanlagen, nicht zuletzt auch bedingt durch Kesselhäuser mit niedriger Bauhöhe, wesentlich billiger stellen.
Dies wird veranschaulicht durch die strichpunktierte Linie w (Fig.1), die den Mindestraumbedarf eines Kessels gleicher Leistung, jedoch be kannter Bauart in der Tiefe wiedergibt, wäh rend der Kessel mit erfindungsgemässer Ein- rieht.ung nur die halbe Höhe der bekannten Kessel aufzuweisen braucht. Trotz der An wendung bedeutend höherer Luftpressung und höherer Rauchgasgeschwindigkeiten, die einen stärkeren Zugverlust verursachen, ge staltet sich der Betrieb im ganzen viel wirt schaftlicher.
Der hohe Energieaufwand für die Bremistoffvermahlung bei Kohlenstaub- feuerungen und der llühlenverschleiss fehlen. Nur sehr grobstückige Kohlen müssen vorge- broehen werden, sonst können die Brenn stoffe verfeuert werden, wie sie sind, feucht oder trocken. Die bei Rostfeuerungen meist notwendige Anfeuchtung zu trockener Koh len ist nicht erforderlich; der dann unver meidliche Wärmeverlust durch Verdampfung des zugeführten Wassers tritt nicht ein. Einem Verschleiss ist weder der von Wasser rohren bedeckte Feuerraum, noch der unter günstigen Bedingungen arbeitende Rost un terworfen.
Vorzüglicher Ausbrand der Gase bei sehr geringem Luftüberschuss und nied riger Aschfallverlust ergeben einen sehr hohen Wirkungsgrad. Die vollkommene Verbrennung bei höchsten Temperaturen verändert die Flugasche in günstiger Weise, so dass in Ver bindung mit, der Flugaselienrüekführung und bei den hohen Gasgeschwindigkeiten die ge- füreht.eten äussern Verschmutzungen der Nachheizflächen nicht eintreten können und sehr lange Dauerbetriebszeiten der Kessel er möglicht werden.