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Verfahren zum Verbrennen eines festen, körnigen, aschearmen Brennstoffes
in einer Zyklonfeuerung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen eines
festen, körnigen Brennstoffes, der nur geringe Aschenmengen enthält oder dessen
Asche schwer schmelzbar ist, in einer Zyklonfeuerung unter Zugabe eines unverbrennlichen
Stoffes, welcher bei Betriebstemperatur der Muffel flüssig ist, und besteht darin,
daß ein Teil der aus der Feuerung abfließenden Schlacke, gegebenenfalls nach Kühlung
und Körnung, dem in die Muffel einzuführenden unverbrennlichen Stoffe beigemischt
wird.
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Es gibt natürliche und künstlich erzeugte feste Brennstoffe, welche
nur einen geringen Aschegehalt haben oder deren Asche auch bei den in einer Zyklonfeuerung
üblichen Temperaturen nicht flüssig ist. Zu ihnen gehören manche Harthölzer sowie
Rückstände der Erdölverarbeitung, gewöhnlich als Petroleumkoks bezeichnet. Dieser
Protroleumkoks kann in dieser Beziehung als der ungeeignetste Brennstoff bezeichnet
werden, denn er enthält nur etwa 1 % Asche, fällt in einer Körnung an, die zu klein
ist, um ihn auf Rostfeuerungen zu verbrennen, und zu grob, um ihn wie Brennstaub
in der Schwebe zu verbrennen. Dazu ist dieser Petroleumkoks so hart, daß eine Mahlung
kaum wirtschaftlich sein würde, und hat einen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen
von nur 1 bis 7n/o, wodurch seine Zündtemperatur sehr hoch liegt. Dieser Protroleumkoks
fällt jedoch als Nebenprodukt in so großen Mengen an, daß seine wirtschaftliche
Verwendung notwendig ist. Deshalb ist das nachstehend beschriebene Verfahren zuerst
für die Verbrennung dieses Brennstoffes angewandt worden und die Betriebsweise der
an sich bekannten Zyklonfeuerung ist diesen Notwendigkeiten angepaßt worden.
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Die Zyklonfeuerung ist für die Verbrennung eines solchen Brennstoffes
besonders geeignet, weil der körnige Brennstoff von dem flüssigen Schlackenbelag
der Wände festgehalten wird, bis er verbrannt ist, ohne daß die schnelle Verbrennung
der gasförmigen Bestandteile behindert wird. Wenn jedoch der feste Brennstoff keine
Asche enthält oder seine Asche bei der Feuerraumtemperatur nicht flüssig wird, kann
der Brennstoff von den Feuerraumwänden nicht festgehalten werden. Auch würde der
harte Koks die feuerfeste Schutzschicht der Wände rasch abschmirgeln und dann die
Wände der Kühlrohre selbst angreifen. Ähnlich ist es, wenn der Brennstoff einen
für feste Brennstoffe ungewöhnlich kleinen Gehalt an Asche hat, wie der lo/oige
Aschegehalt des Petroleumkokses.
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Es ist bekannt, mit dem Brennstaub einen unverbrennbaren Stoff, ein
sogenanntes Flußmittel, in die Muffel einzuführen, der bei Betriebstemperatur flüssig
ist. Er wird am besten in körniger Form in die Muffel eingeführt, und zwar so, daß
er von den Luftströmen mitgenommen und von der Fliehkraft an die Zylinderwand gedrängt
wird, wobei er zunächst möglichst weit vom Feuergas-Austritt und vom Abflußloch
der Schlacke entfernt sein soll. Dieser flüssige oder flüssig werdende Stoff wird
die Wirkung der Schlacke ersetzen und den körnigen Petroleumkoks an den Wänden festhalten.
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Es sind nur wenige Stoffe, welche bei der Betriebstemperatur der Muffel
die gewünschten Eigenschaften aufweisen, denn der Stoff darf dabei weder dünnflüssig
noch teigig sein, er muß etwas klebrig sein und schwerer als Koks, damit er diesen
nicht umhüllt. Ein geeigneter Stoff wären die Schlacken der meisten festen Brennstoffe,
doch wäre es notwendig, für sie besondere Behälter, Zuteiler und Förderer aufzustellen.
Wenn der Brennstoff durch eigene Wärmeentwicklung nicht fähig ist, die Zündtemperatur
oder die für die Schlackenschmelzung erforderliche Feuerraumtemperatur aufrechtzuerhalten,
wird man gezwungen sein, einen Hilfsbrennstoff mit zu verbrennen, wie Gas oder ö1.
Man kann ihm dann den unverbrennlichen Stoff beimischen.
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Der Antransport des unverbrennlichen Stoffes verursacht, ebenso wie
der Abtransport der Schlacke, beträchtliche Kosten. Es wird deshalb ein Teil der
abfließenden Schlacke gemäß der Erfindung in die Muffel zurückgeführt. Zwecks leichterer
Förderung kann sie zunächst gekühlt und gekörnt werden. Ein hundertprozentiger Kreislauf
der Schlacke ist nicht möglich, einerseits, weil Bestandteile der Schlacke gasförmig
abziehen, andererseits aber, weil dadurch eine dauernde
Anreicherung
der Ursprungsschlacke eintreten würde, wodurch bei schwer oder nicht schmelzbarer
Schlacke allmählich ein Zustand eintreten würde, der dem zu vermeidenden ähnelt.
Außerdem muß, um einen Gleichgewichtszustand zu erreichen, nach erfolgter Verstärkung
der Schlackenschicht dauernd so viel Schlacke abgeführt werden als unbrennbarer
Hilfsstoff zugeführt wird. Der unbrennbare Hilfsstoff kann, wenn er nicht in Form
von Asche an einen Brennstoff gebunden ist, dauernd oder absatzweise, allein, mit
Luft, oder gemischt mit einem Brennstoff, in die Muffel eingeführt werden.
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Eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Einrichtung ist in Abb.
1 im Symmetrieschnitt, in Abb. 2 im Querschnitt senkrecht zur Muffelachse dargestellt.
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Die Feuerung hat die bekannte Form der Zyklonfeuerung, bestehend aus
der feuerfesten Muffel 1, einem Nachbrennraum 2 und einem Strahlungsraum 3. Die
Wände dieser Räume werden von Verdampferrohren 4 des befeuerten Dampferzeugers gebildet,
welche in bekannter Weise feuerseitig mit angeschweißten Stiften versehen und mit
einer Lage feuerfester Masse 5 abgedeckt sind, während die Rohre nach außen von
einer Isolierschicht 6 und einer gasdichten Blechabdeckung 7 umgeben sind. Die Muffel
ist mit einer kegeligen Stirnfläche versehen, an welche eine spiralige Lufteinführung
9 anschließt. Das andere Stirnende der Muffel ist kegelstumpfförmig eingestülpt
zur Bildung der Feuergas-Austrittsdüse 10. Die flüssige Schlacke gelangt
durch die Öffnung 11 in den Nachbrennraum 2 und fließt aus diesem durch die Bodenöffnung
12 und den Schacht 13 unter Luftabschluß in den Wasserbehälter 14. Das durch die
Verbrennung des Brennstoffes in der Muffel entstandene Feuergas strömt durch die
Düse 10 und den Nachbrennraum 2 zwischen den Rohren des Schlackenfangrostes 15 hindurch
in den Strahlungsraum 3 und aus diesem in die nicht dargestellten Berührungszüge
des Dampferzeugers.
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Durch die Leitung 16 wird Verbrennungsluft den am Muffelmantel angeordneten
Düsen 17 annähernd tangential zugeführt. In diesen Luftstrom wird der aschearme
feste Brennstoff eingeführt, und zwar aus einem Bunker 18 mittels des Zuteilers
19 und der Zellenradschleuse 20. Weiter wird der Muffel Zweitluft tangential
zugeführt aus einer einfachen oder über die Muffellänge unterteilten Düse 21. Ein
dritter Luftstrom tritt durch die Rohrleitung 22 und die Spiraldüse 9 mit gleichgerichtetem
Drall wie die Tangentialluft in die Muffel ein.
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Diese Luftzuführung wird benutzt, um den Hilfsstoff der Muffel zuzuführen,
der aus dem Vorratsbehälter 23 mit Hilfe eines Zuteilers 24 und einer Zellenradschleuse
25 in das Rohr 26 eingeworfen wird, welches in das Luftrohr 22 mündet. Soll als
Hilfsstoff Schlacke der Feuerung selbst benutzt werden, so wird nach Bedarf ein
Teil der in dem Behälter 14 anfallenden gekörnten Schlacke mittels einer Förderschnecke
27 abgezogen und in den Trichter 28 eingeworfen, aus dem sie in das Luftförderrohr
29 einfällt, das über dem Behälter 23 ausmündet. Durch das Rohr 30 und den Brenner
31 kann der Muffel gegebenenfalls Öl oder Brenngas zugeleitet werden zur Aufrechterhaltung
der erforderlichen Temperaturen in der Muffel.