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Vorrichtung zum Verbrennen von grobzerkleinerten, aschehaltigen, festen
Brennstoffen in einer kreiszylindrischen, feuerfesten, wandgekühlten Muffel Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbrennen von grobzerkleinerten, aschehaltigen,
festen Brennstoffen in einer kreiszylindrischen, feuerfesten, wandgekühlten Muffel
mit annähernd waagerechter Achslage und schraubenförmiger Flammenführung, Abzug
der Schlacke in flüssigem Zustande und axialem Feuergasaustritt. Sie besteht darin,
daß in der Stirnwand, welche die Muffel von dem Nachbrennraum trennt, unterhalb
der zentralen Feuergasaustrittsöffnung ein annähernd radialer, lotrechter Schlitz
angeordnet ist, welcher an der tiefsten Stelle der Muffel beginnt und deren Inneres
mit dem Nachbrennraum verbindet.
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Um in einer feuerfesten, kreiszylindrischen Muffel die Verbrennung
eines körnigen festen Brennstoffes bei allen zulässigen Belastungen so führen zu
können, daß die Schlacke in flüssigem Zustand anfällt, ist es notwendig, in der
Muffel einen großen Wärmedurchsatz zu bewirken. Dies geschieht durch Zuführung einer
entsprechenden Brennstoff- und Luftmenge, wobei jedoch dafür gesorgt werden muß,
daß die Verbrennung mögliehst
vollständig innerhalb der Muffel
stattfindet. Die bei der Verbrennung erzeugte Temperatur muß mit ausreichender Sicherheit
oberhalb des Fließpunktes der Schlacke liegen, d. h. bei den üblichen Kohlen höher
als i5oo° C. Bei dieser Temperatur sind die feuerfesten Wände der Muffel nicht mehr
beständig und müssen mit Kühlvorrichtungen versehen werden. Durch die Kühlung wird
ein beträchtlicher Teil der in der Muffel erzeugten Wärme abgeleitet. Es entsteht
ein starkes Wärmegefälle in Richtung des Muffelradius. Um trotzdem die Schlacke
leichtfließend zu erhalten, muß in der Muffel noch mehr Wärme durchgesetzt werden.
Alle diese Forderungen können nur durch eine Feuerführung bewirkt werden, bei welcher
der Brennstoff entweder sehr rasch verbrennt, was ein sehr kleines Brennstoffkorn
erfordert, oder bei welcher der Brennstoff länger in der Muffel verbleibt als die
Feuergase. Dies wird in bekannter Weise durch die schraubenförmige Flammenführung
erzielt. Infolge der großen Luft- und Feuergasmengen wird durch die Drallbewegung
eine so starke Fliehkraft erzeugt, daß der feste Brennstoff und die flüssige Schlacke
an die Muffelwände geschleudert werden.
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Da somit der größte Teil der Schlacke, von den Feuergasen getrennt,
flüssig in der Muffel anfällt, ist es erwünscht, die Schlacke getrennt von den Feuergasen
aus der Muffel abzuführen. Dies geschieht bei der mit annähernd waagerechter Achse
angeordneten kreiszylindrischen Muffel gemäß der Erfindung durch einen in der Stirnwand,
welche die Muffel von dem Nachbrennraum trennt, unterhalb der zentralen Feuergasaustrittsöffnung
angeordneten annähernd radialen, lotrechten Schlitz, welcher an der tiefsten Stelle
der Muffel beginnt und deren Inneres mit dem Nachbrennraum verbindet.
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Diese Maßnahme bietet folgende Vorteile: Die Schlacke kann immer als
geschlossener Strahl ausfließen. Die Oberfläche dieses Strahles verändert sich annähernd
verhältnisgleich mit der in der Zeiteinheit abfließenden Schlackenmenge, ist also
stets annähernd verhältnisgleichen Wärmeverlusten ausgesetzt. Durch den Überdruck,
der am Umfang des Muffelraumes herrscht, wird das Abfließen der Schlacke begünstigt.
Der für den Abfluß nicht benötigte Teil des Schlitzes dient als Reserve für den
Fall, daß zeitweise größere Schlackenmengen abzuführen sind oder daß durch mangelhafte
Feuerführung oder sonstige ungünstige Einflüsse die Schlacke dickflüssig wird und
sich anstaut. Die durch den freien Teil des Schlitzes austretenden Feuergase beheizen
die Schlackenoberfläche auch während des Durchtrittes durch die Öffnung und ermöglichen
es, selbst bei Stockungen im Schlackenabfluß die Muffel noch längere Zeit in Betrieb
zu halten, welche erfahrungsgemäß meist ausreichend ist, um ohne Betriebsstörung
den normalen Betriebszustand wieder herzustellen. Die Flamme ist an dieser Stelle
bereits weitgehend ausgebrannt, so daß der etwaige Verlust durch Flugkoks gering
sein wird. Er kann weiter dadurch verringert werden, daß die den Auslaufschlitz
begrenzenden Wände in der Drallrichtung der Flamme einander überdecken. Diese Maßnahme
verringert zugleich auch die Feuergasmenge, welche durch den Schlitz austritt. Eine
andere Maßnahme, welche in der gleichen Richtung wirkt und mit der vorher genannten
auch gemeinsam angewandt werden kann, besteht darin, daß die Öffnung trapezförmig
ausgebildet wird. mit der breiten Basis an der tiefsten Stelle.
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Durch die Reibung an den strömenden Gasen wird die flüssige Schlacke
in der Muffel von der tiefsten Stelle etwas an die ansteigende Wand gestaut. Um
dieser Erscheinung Rechnung zu tragen, ist es vorteilhaft, auch die Schlackenabflußöffnung
in der gleichen Richtung zu verlegen, so daß ihre Mittellinie vom lotrechten Radius
in der Strömungsrichtung der Feuergase verschoben erscheint.
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Die beschriebenen Maßnahmen ermöglichen es, den Schlackenschlitz von
der tiefsten Stelle der Muffel bis zu der ins Muffelinnere vorspringenden kreiszylindrischen
oder kegelstumpfförmigen Wand der Feuergas-Austrittsdüse zu erstrecken, wodurch
die Betriebssicherheit, ohne Einbuße an Wirtschaftlichkeit, erhöht wird.
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Kreiszylindrische, wandgekühlte, feuerfeste 1-luffeln mit waagerechter
Achslage zur Verbrennung von festen Brennstoffen mit schraubenförmiger Flammenführung
sind bekannt. Soweit eine starke Wandkühlung vorhanden ist, hat sie die Aufgabe,
die Brennkammertemperatur unterhalb der Schlaekenschmelztemperatur zu halten. Daher
werden die Schlackenabläufe am Ende des Dralles trichterförmig an die tiefste Stelle
der zylindrischen Wand angeschlossen, damit die Schlackenkörner von dem Feuergasstrom
bis in den Trichter getrieben werden. Bei Muffeln für Betrieb mit flüssiger Schlacke
tritt diese meist mit den Feuergasen gemeinsam durch eine Öffnung aus. Bei sonstigen
Schmelzkammerfeuerungen mit flachem Boden wird im Boden oder in einer Seitenwand
nahe dem Boden eine besondere Schlackenabflußöffnung vorgesehen, durch die bei Bedarf
Feuergase abgesaugt werden, um die abfließende Schlacke zu heizen.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Feuerung ist in Abb. i in einem
lotrechten Achsschnitt dargestellt; Abb. 2 zeigt einen etwa senkrechten Schnitt
durch die Schlaekenauslauföffnung nach der Schnittlinie A-A der Abb. i und Abb.3
einen vergrößerten Schnitt durch die Muffelstirnwand nach der Schnittlinie B-B der
Abb. i.
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Die Feuerung besteht aus der feuerfesten Muffel i und dem N achbrennraum
2 mit SchläckenfangrOst 3, durch welchen die Feuergase in die nachgeschalteten Berührungsheizflächen
q., 5 des befeuerten Dampferzeugers strömen. Die Wände der Muffel i werden von wasserdurchflossenen
Kühlrohren 6 gebildet, welche entsprechend gebogen sind. Sie sind feuerseitig mit
angeschweißten Stiften 7 versehen und mit einer aus Chromerz bestehenden
feuerfesten
Masse 8 verkleidet, wodurch geschlossene Wände entstehen. Der Rohrkörper ist von
einem Blechmantel 9 umgeben, der mit einer Isolierschicht io abgedeckt ist.
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In diese Muffel wird die den körnigen Brennstoff tragende Erstluft
durch den Stutzen i i tangential eingeführt und durch die Öffnung 12 tangential
mit gleicher Drallrichtung Zweitluft zugeführt. Die Flamme bewegt sich daher schraubenförmig
gegen die Stirnwand 13, kehrt dann in dem Ringwulst 17 kreisend um und tritt durch
die Öffnung 14. der Düse 15 in den Nachbrennraum über.
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Da annahmegemäß der größte Teil des Brennstoffes in der Muffel i verbrennen
soll, fällt in ihr auch die Schlacke aus, welche sich bei der hohen Wärmebelastung
der Muffel in flüssigem Zustande befindet. Um sie abzuführen, wird die Muffelachse
nach der feuerseitigen Stirnwand hin leicht geneigt und in dieser Stirnwand 13 ein
radialer Schlitz 16 angeordnet, der vom Zylindermantel bis an die Düse 15 reicht.
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Damit durch den Überdruck der Feuergase nicht auch unverbrannter Brennstoff
ausgetragen wird und um den Durchtritt der Feuergase durch den Schlitz 16 zu beschränken,
wird die Wand 13 in der Nähe des Schlitzes gemäß Abb.3 so abgebogen, daß eine Überlappung
entsteht und die in Pfeilrichtung kreisenden Feuergase infolge der ihnen innewohnenden
Strömungsenergie den Schlitz überspringen. Die Mitte des Schlitzes 16 liegt nicht
im lotrechten Radius der Wand 13, sondern ist in der Strömungsrichtung der Feuergase
etwas versetzt, um annähernd an der Zylindererzeugenden zu liegen, längs der sich
die Schlacke ansammeln wird, wenn sie von den Feuergasen infolge der Reibung etwas
bergan gestaut wird. Der Schlitz ist seitlich radial begrenzt, wodurch er an der
Basis breiter ist, während er sich nach oben verengt, was an sich erwünscht ist,
weil der obere Teil nur als Reserveöffnung vorhanden ist für starken Schlackenanfall
oder langsamen Schlackenfluß, wobei an der Stirnwand ein Stau eintritt.