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Die Erfindung betrifft eine Feuerung für einen Dampferzeuger, bei
welcher vor dem oder im Austrittsquerschnitt aus der Brennkammer in den nachgeschalteten
Kesselzug Verdrängungskörper angeordnet sind.
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Bei einer bekannten Feuerung der eingangs beschriebenen Art mit absteigender
Flamme, Umkehr des Rauchgasstromes am Boden der Brennkammer und einem Schlackenfangrost,
der den aufsteigenden Strahlungszug von der Brennkammer trennt, sind vor der Umkehr
des Rauchgasstromes an der Trennwand zwischen Brennkammer und Strahlungszug und
gegebenenfalls an der der Trennwand gegenüberliegenden Vorderwand der Brennkammer
Verdrängungskörper angeordnet, die im lotrechten Längsschnitt keilförmig gestaltet
sind (deutsche Patentschrift 1101679). Die bei der bekannten Feuerung vorgesehenen
Verdrängungskörper führen zu einer konvektiven Beschleunigung des Rauchgasstromes,
dessen Durchmischung sich jedoch auf einen geringen Teil des Querschnitts beschränkt.
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Im übrigen sind Feuerungen -für Dampferzeuger bekannt (USA.-Patentschrift
2 002 465, französische Patentschrift 707 302), bei welchen im Austrittsquerschnitt
aus der Brennkammer in den nachgeschalteten Kesselzug Schlackenfangroste schräg
zur Strömungsrichtung der Rauchgase angeordnet sind, die aus parallelen Rohren bestehen.
Diese Schlackenfangroste, die für die Rauchgase Prallflächen darstellen, bewirken
zwar eine Durchmischung der Rauchgase, diese Durchmischung ist jedoch noch nicht
zufriedenstellend. Tatsächlich können nämlich die Schlackenfangroste als nur eindimensionales
Turbulenzraster - Turbulenzbildung praktisch nur in einer Richtung - aufgefaßt werden.
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Um eine bessere Durchmischung der Rauchgase, die für einen beschleunigten
Abschluß der Verbrennungsreaktion sehr wesentlich ist, zu erreichen, hat man bereits
den Querschnitt der Brennkammer bzw. den Austrittsquerschnitt aus der Brennkammer
in den nachgeschalteten Kesselzug insgesamt verändert, z. B. durch Einziehen der
Wände der Brennkammer. Auch diese Maßnahmen führen zu keiner restlos zufriedenstellendenDurchmischung
der Rauchgase, so daß die Baulänge der bekannten Feuerungen für Dampferzeuger relativ
groß ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feuerung für einen
Dampferzeuger der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß primär eine
bessere Durchmischung der Rauchgase stattfindet und sekundär die Baulänge der Feuerung
verkleinert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verdrängungskörper
gleichmäßig über den Austrittsquerschnitt aus der Brennkammer verteilt sind und
daß jeder Verdrängungskörper eine dem Rauchgasstrom senkrecht entgegengerichtete,
tellerförmige Staufläche aufweist. Bei der erfindungsgemäßen Feuerung werden die
Rauchgase gleichsam durch verengte Kanäle geführt, wodurch sich die Strömungsgeschwindigkeit
der Rauchgase erhöht. Erhöhte Strömungsgeschwindigkeit und Ablösewirbel der Rauchgase
an den Verdrängungskörpern führen zu der angestrebten innigen Durchmischung der
Rauchgase. Bei der erfindungsgemäßen Feuerung bilden die Verdrängungskörper ein
über den Austrittsquerschnitt gleichmäßig verteiltes Turbulenzraster - im Gegensatz
zu den Schlackenfangrosten der bekannten Feuerungen liegt also ein zweidimensionales
Turbulenzraster vor, Turbulenzbildung in beiden Richtungen -, d. h. ein solches
Turbulenzraster, an dem die Strömung der aus der Brennkammer austretenden Rauchgase
turbulent wird, und zwar im allgemeinen im Sinne einer homogenen isotropen Turbulenz.
Es wird also ein Turbulenzspektrum an Stelle von turbulenzfreier oder turbulenzarmer,
im wesentlichen laminarer und dadurch mischungsarmer Strömung erzeugt.
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Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße
Feuerung auszugestalten und weiterzubilden. So sind die Verdrängungskörper vorzugsweise
als kegelförmige Abströmkörper mit der tellerförmigen Staufläche als Grundfläche
ausgebildet.
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Die kegelförmige Ausbildung der Verdrängungskörper empfiehlt sich,
um einerseits intensive Wirbelbildung auszulösen, die von den Stauflächen und insbesondere
den Kanten der Stauflächen ausgeht, und um andererseits ein Ansetzen von Asche zu
verhindern. Die Größe der Verdrängungskörper und insbesondere der Stauflächen sowie
die Anzahl der Verdrängungskörper im Austrittsquerschnitt aus der Brennkammer in
den nachgeschalteten Kesselzug richtet sich nach der Größe der Brennkammer selbst
und nach der Strömungsgeschwindigkeit der Rauchgase. Sie läßt sich stets so einrichten,
daß intensive Durchmischung erreicht wird.
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In der konstruktiven Gestaltung bestehen für die Ausbildung der Verdrängungskörper
mehrere Möglichkeiten. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die sich durch
Einfachheit, Funktions-
Sicherheit und lange Lebensdauer der Verdrängungskörper
auszeichnet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verdränaunaskörper aus Kesselrohren
aufgebaut und an den Kesselkreislauf angeschlossen sind. Dabei empfiehlt es sich,
die Kanten der Verdrängungskörper mit Kantenverstärkungen auszurüsten. Die Montage
der Verdrängungskörper und ihre Einbeziehung in den Kesselkreislauf ist dann besonders
einfach, wenn die Verdrängungskörper an üblichen Schotten des nachgeschalteten Kesselzuges
aufgehängt sind.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß bei der erfindungsgemäßen Feuerung eine besonders intensive Durchmischung
der Rauchgase stattfindet, und zwar sowohl in dem Bereich, der, in Strömungsrichtung
der Rauchaase gesehen, den folgt, als auch in dem Bereich, der vor den Verdrängungskörpern
liegt. In dem Bereich, der hinter den Verdrängungskörpern liegt, führt die durch
die Verdrängungskörper erzwungene Turbulenz zu der angestrebten besseren Durchmischung
der Rauchgase, in dem Bereich, der vor den Verdrängungskörpern liegt, führt die
Verdrängungsströmung, die vor den Verdrängungskörpern auftritt, ebenfalls zu einer
besseren Durchmischung der Rauchgase. Im Ergebnis führt der beschleunigte Abschluß
der Verbrennungsreaktion zu einer Verkürzung der Baulänge der Feuerung.
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Die Verdrängungskörper gestatten es weiter, für Brennstoffe, die für
ihre Durchmischung infolge starken Gehaltes an Ballastaasen (inerte Trockenaase
und Wasserdampf) Schwierigkeiten bieten, beträchtlich kleinere Brennkammern zu bauen,
als bisher möglich war. Hinter den Verdrängungskörpern wird man bei der erfindungsgemäßen
Feuerung in üblicher Form Schottenheizflächen einbauen, um die Temperatur der Rauchgase
vor Eintritt in den Kesselzug unter den Erweichungspunkt der Asche zu senken. Arbeitet
man mit erfindungsgemäßen Feuerungen, so können diese Schottenheizflächen mit wesentlich
geringerer Teilung eingebaut werden als bisher üblich, da der Raum innerhalb der
Schottenheizflächen nicht mehr als Nachbrennraum dienen muß. So wird also auch der
Teil der Feuerung, der für Schottenheizflächen vorzusehen ist, bei der erfindungsgemäßen
Feuerung erheblich verkleinert. Die Tatsache, daß bei erfindungsgemäßen Feuerungen
die Verbrennungsreaktion am Eintritt in den Bereich der Schottenheizflächen abgeschlossen
ist, vermeidet darüber hinaus das Vorhandensein von reduzierend wirkenden Rauchgasen
und die dadurch bedingte Erniedrigung des Erweichungspunktes der Asche. Das kann
sich für den Wirkungsgrad des nachgeschalteten Kesselzuges im ganzen positiv auswirken.
Die erfindungsgemäße Feuerung gestattet es fernerhin, mit verhältnismäßig niedrigem
überschuß .an Verbrennungsluft zu arbeiten.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand der ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung
F i g. 1 einen lotrechten Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Feuerung, F i
g. 2 einen Schnitt durch den Gegenstand nach F i g. 1 längs der Linie A-B.
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Der dargestellte Dampferzeuger 1 ist in bekannter Weise aufgebaut
und bedarf als nicht zur Erfindung gehörend im Detail nicht der Beschreibung.
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Der Dampferzeuger 1 hat eine Feuerung, die aus einer Brennkammer 2
mit mehreren Brennern 3 aufgebaut ist. Im Austrittsquerschnitt 4 aus der Brennkammer
2 in den nachgeschalteten Kesselzug des Dampferzeugers 1 sind Verdrängungskörper
5 angeordnet.
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Erfindungsgemäß sind die Verdrängungskörper 5 gleichmäßig über den
Austrittsquerschnitt 4 verteilt, und jeder Verdrängungskörper 5 weist eine der Strömungsrichtung
der Rauchgase senkrecht entgegengerichtete, tellerförmige Staufläche 6 auf. Die
Verdrängungskörper 5 bilden, wie insbesondere die F i g. 2 zeigt, ein über den Austrittsquerschnitt
4 aus der Brennkammer 2 in den nachgeschalteten Kesselzug des Dampferzeugers 1 gleichmäßig
verteiltes Turbulenzraster. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verdrängungskörper
5 als kegelförmige Abströmkörper 7 mit der tellerförmigen Staufläche 6 als Grundfläche
ausgebildet.
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Das Turbulenzraster, das die Verdrängungskörper 5 bilden, bewirkt,
daß sich hinter den Verdrängungskörpern 5 ein Turbulenzspektrum ausbildet, wobei
dieser Effekt wegen der beschriebenen Stauflächen 6 besonders intensiv ist. Hier
entstehen Turbulenzballen an den Kanten der Stauflächen 6, wobei die Ausbildung
der Verdrängungskörper 5 als kegelförmige Abströmkörper 7 diesen Effekt unterstützt
und darüber hinaus sicherstellt, daß sich an den Verdrängungskörpern 5 Asche nicht
absetzt.
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Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Lehre der Erfindung sind
die Verdrängungskörper 5 aus Kesselrohren aufgebaut und an den Kesselkreislauf angeschlossen.
Es kann sich dabei um Kessel-, rotere handeln, die zunächst nach Art einer Spirale
die Stauflächen 6 bilden und danach schraubenlinienförmig mit von Windung zu Windung
kleiner werdendem Durchmesser den kegelförmigen Abströmkörper 7 bilden, während
Zu- und Ableitung 8 gleichzeitig die Aufhängeelemente für die Verdrängungskörper
5 bilden.
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Zweckmäßigerweise weisen die Kanten der Verdrängungskörper 5 Kantenverstärkungen
auf, was jedoch in den Figuren nicht dargestellt ist.
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Schließlich sind im dargestellten Ausführungsbeispiel die Verdrängungskörper
5 an üblichen Schotten 9 des nachgeschalteten Kesselzuges aufgehängt; sie können
grundsätzlich jedoch auch auf andere Weise montiert sein.