DE1061021B - Verfahren zur Beschleunigung der Verbrennung fester Brennstoffe - Google Patents

Description

• Verfahren zur Beschleunigung der Verbrennung fester Brennstoffe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschleunigung der Verbrennung- fester Brennstoffe durch ein Ultraschallfeld im Brennraum einer Kohlenstaubfeuerung mit Brennstoffzerkleinerungsvorrichtung und besteht darin, daß das in bekannter Weise für die Feinzerkleinerung des Brennstoffes erzeugte Schallfeld gleichzeitig den Verbrennungsvorgang beeinflußt.
• Es ist bekannt, den Verbrennünggsvörgang in Kohlenstaubfeuerungen mittels Ultraschalles, der innerhalb des Schallfeldes eine relative Bewegung zwischen Staubkorn und Verbrennungsluft erzeugt und dadurch das Staubkorn "stetig mit neuen Sauerstoffmolekülen in Berührung bringt, zu beschleunigen.
• Ferner ist es bekannt, bei der Zerkleinerung von festen Stoffteilchen Ultraschall anzuwenden. Die Erfindung sieht vor, die für die Zerkleinerung des Brennstoffes der Kohlenstaubfeuerung verwendete Schwingungsenergie auch für die beschleunigte Verbrennung in der Brennkammer nutzbar zu machen, indem das für die Brennstoffzerkleinerung. erzeugte Schallfeld gleichzeitig den Verbrennungsvorgang beeinflußt. Die Mahlschwingung kann dabei- durch Reflexionsflächen auf den Verbrennungsraum übertragen werden. Durch die Erfindung wird außer der Einsparung von Energie auch eine bauliche Vereinfachung der Mahl- und Feuerungsanlage erzielt. Die Intensivierung der Ver-. brennung und die Schlackenabscheidung in den Verbrennungsräumen kann noch erhöht werden durch eine zusätzliche Beschallung mit anderer, zweckmäßig höherliegender Frequenz als die Mahlschwingung.
• In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen vereinfacht dargestellt.
• Der in Abb. 1 gezeigte Dampferzeuger 1, bestehend aus der Brennkammer 2, den Dampfüberhitzern 3 und 4 und den nicht dargestellten Nachschaltheizflächen, wird mit Kohlenstaub befeuert. Die in den Mühlen 5 und 6 mechanisch zerkleinerte Kohle wird durch die Brennstaubförderleitungen 7 und 8 zu den Brennern 9 und 10 geleitet. In der Leitung 7 ist der Ultraschallerzeuger 11 und in der Leitung 8 der Ultraschallerzeuger 12 eingebaut, welche die in den Mühlen 5 und 6 zerkleinerte Kohle durch Beschallung feinzerkleinern. Die Ultraschallerzeuger 11, 12 sind so angeordnet und eingestellt, daß die fortschreitenden Schallfelder 13, 14 durch die Öffnungen der Brenner 9, 10 austreten und dadurch auch den Verbrennungsvorgang in der Brennkammer 2 beeinflussen. Durch die Anordnung von Reflexflächen 15 oder von auf die Schallfrequenz abgestimmten Resonatoren ist eine gelenkte Weiterleitung der Schallenergie möglich. Es kann vorteilhaft sein, die beiden Schallerzeuger 11, 12 mit unterschiedlicher Frequenz und Stärke zu betreiben und gegebenenfalls eine parallel gerichtete Strahlung in Richtung des Feuergasstromes als aufeinanderfolgende Gitter zwischen die Schallfelder 13 und 14 der Brennkammer 2 zu legen.
• Dabei sind Frequenz und Stärke der überlagerten Schwingungen möglichst so zu wählen, daß die eine Schwingung gleichsam als Gegenfrequenz für die kleinsten Teilchen, die andere für die größten Teilchen dient. Es ist auch möglich, weitere Schallfelder im Brennraum und Nachbrennraum vorzusehen, wie es das Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 veranschaulicht.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Dampferzeuger 1 durch eine muffelförmige Brennkammer 16 beheizt, an die sich in bekannter Weise der mit feuerfester Masse verkleidete Nachbrennraum 17 und der durch einen Schlackenfangrost 18 abgeteilte Strahlungsraum 19 anschließt. Der Strahlungsraum 19 ist mit blanken Kühlrohren ausgekleidet; aus ihm ziehen die Heizgase durch die Überhitzer 20 und den Speisewasservorwärmer 21 ins Freie.
• Der Brennkammer 16 ist eine zweistufige Ultraschallzerkleinerungsvorrichtung vorgeschaltet, welche die aus der nicht dargestellten Mühle kommende zerkleinerte Kohle feinzerkleinert. Wie durch Pfeil 22 angedeutet, wird das aus der Mühle kommende Mahlgut mittels Förderluft zunächst in den mit großer Energie und kleiner Frequenz durch Magnetostriktionsschwinger 23 beschallten Raum 24 und dann in den Raum 25, auf den ein mit hoher Frequenz arbeitender Quarzschwinger 26 einwirkt, getragen. Der Schallerzeuger 26 ist so angeordnet, daß sein Schwingungsfeld durch die Brennstoffzuführungsöffnung 27 in das Innere der Brennkammer 16 wirkt. Auf diese Weise wird der Verbrennungsvorgang in der Brennkammer 16 durch die im Raum 25 erzeugte Mahlschwingung beschleunigend beeinflußt. Es ist auch möglich, die Verbrennung in der Brennkammer 16 durch zusätzliche Ultraschallerzeuger, die mit unterschiedlicher Frequenz und Stärke arbeiten und die z. B. in tangentialer Richtung wirken und in oder in der Nähe der Sekundärluftzuführung in die Brennkammer angebracht sein können, zu beeinflussen. Beispielsweise zeigt die Abb. 2 einen zusätzlichen Ultraschallerzeuger 38, dessen Wirkungsbereich parallel zu dem Schallfeld des Quarzschwingers 26 liegt. Beide Amplituden sind so aufeinander abgestimmt, daß sich eine Verschiebung der Sammelzonen ergibt und die Schlackenteilchen vom Schwingungsraum des Schallerzeugers 38 in den des Quarzschwingers 26 wandern und durch die Schlackenabflußöffnung 28 der Brennkammer 16 abgeführt werden; während die feinen Brennstoffteilchen von der Schallzone des Quarzschwingers 26 in die des Ultraschallerzeugers 38, der ebenfalls ein Quarzschwinger sein kann, wandern. Die Feuergase gelangen durch die Brennkammeraustrittsöffnung 29 in den Nachbrennraum 17. Um die Nachverbrennung und die Koagulation der Schlackenteilchen im Nachbrennraum 17 und in der Nähe des Schlackenfangrostes 18 zu beschleunigen, wobei sich die Teilchen in den. Knotenpunkten infolge ihres noch plastischen Zustandes aneinanderballen, ist der Schallerzeuger 30 am Brennkammeraustritt 29 vorgesehen, in dessen Schwingungsfeld 31 die Schlackenausscheidungszone liegt. Die Schlacke wird durch den Schacht 32 abgezogen und mittels eines Unterwasserkratzers 33 abgeführt.
• Zum Ausfällen der noch von den Rauchgasen mitgeführten Ascheteilchen kann in bekannter Weise ein Schallerzeuger 34 im Strahlungsraum 19 vorgesehen werden, dessen Schallfeld 35 senkrecht auf dem Schwingungsfeld 31 steht. Schließlich kann auch noch ein Schallerzeuger 36 zum Ausfällen der Flugasche bzw. zur Verhinderung von Aschenanbackungen an den Berührungsüberhitzern 20 vorgesehen werden; die im Überhitzerzug anfallende Asche wird aus dem Aschentrichter 37 abgezogen.
• Bei dem Einbau der einzelnen Schallerzeuger ist nach Möglichkeit ein würfelförmiger Schallraum anzustreben, dessen Höhe sich als Quadratwurzel aus dem von den Gasen durchströmten Querschnitt ergibt. Bei Brennstaubfeuerungen ist zur Vermeidung von Zündschwierigkeiten darauf zu achten, daß die Grenze der Schallzone etwa l/2 m von der Brennerwand entfernt liegt.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Beschleunigung der -Verbrennung fester Brennstoffe durch Erzeugung eines Ultraschallfeldes im Brennraum einer Kohlenstaubfeuerung mit Brennstoffzerkleinerungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das in bekannter Weise für die Feinzerkleinerung des Brennstoffes erzeugte Schallfeld gleichzeitig den Verbrennungsvorgang beeinflußt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf das Mahlgut wirkende Schallfeld durch Reflexionsflächen auf den Brennraum übertragen wird.
3. 3: Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Brennraum und gegebenenfalls im Nachbrennraum der Kohlenstaubfeuerung eine zusätzliche Beschallung mit unterschiedlicher Frequenz erfolgt. -.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Beschallung des Brennraumes in oder entgegen der Strömungsrichtung des Brennstoff-Luft-Gemisches bzw. Feuergases erfolgt. In.Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 472 812, 738 749, 884 721, 906 970; schweizerische Patentschrift Nr. 281373.