-
Vorrichtung zur Regelung von Luft und Brennstoffstaub bei Kohlenstaubfeuerungen
in Abhängigkeit vom Wärmebedarf des Kessels oder Ofens. In neuzeitlich industriellen
Feuerungsanlagen ist man bestrebt, nach Möglichkeit die Brennstoffzufuhr selbsttätig
dem Wärmebedarf anzupassen sowie sie auch zentral von einer Stelle zu regeln.
-
Die Staubfeuerung ist wegen ihrer mechanischen Betriebsweise mehr
als alle anderen Kohlenfeuerungen zur selbsttätigen und zentralen Regelung der Feuerstellen
geeignet. Die selbsttätige Anpassung der Brennstaubzufuhr wird man zweckmäßig an
den Wärmebedarf des Kessels oder Ofens erfolgen lassen. Man hat verschiedentlich
selbsttätige Regelungsvorrichtungen für die Brennstoff-und die Verbrennungsluftzufuhr
vorgeschlagen, bei denen es sich hauptsächlich um die Einstellung des günstigsten
Mischungsverhältnisses zwischen dem Brennstoffstaub und der Verbrennungsluft handelte.
Bei vielen Kohlenstaubfeuerungsanlagen wird aber der Kohlenstaub zum Brenner durch
einen Luftstrom befördert, und das so gebildete Kohlenstaubluftgemisch erhält in
dem Brenner die notwendige Verbrennungsluft. Hierbei wurde
bei einem
gleichbleibenden Kohlenstaubluftgemisch eine Regelung zwischen diesem und der eigentlichen
Verbrennungsluft vorgenommen. Eine solche Regelung ist nicht immer ausreichend.
Man hat auch bereits eine Regelung von Brennstoffstaubbrennern vorgeschlagen, bei
der sowohl die Zufuhr des Brennstoffstaubes als auch die zu seiner Beförderung erforderliche
Luft und schließlich auch die Verbrennungsluft selbst durch ein gemeinsames Gestänge
in Abhängigkeit vom Wärmebedarf des Kessels oder Ofens selbsttätig verstellt wird.
Hierbei wurde die Regelung der Staubzufuhr durch Änderung der Umlaufzahl der Staubzuteilungsschnecke
herbeigeführt, indem die Umlaufzahl des Antriebsmotors derselben in Abhängigkeit
vom Dampfdruck selbsttätig verändert wurde. Nach der Erfindung erfolgt nun die Regelung
in der Weise, daß ein den Kohlenstaub zuteilender Teller mit Hilfe eines je nach
dem Wärmebedarf sich selbsttätig einstellbaren Gestänges gehoben und gesenkt wird,
wobei durch dasselbe Gestänge die Regelungsorgane für den den Kohlenstaub fördernden.
Luftstrom und für die Verbrennungsluft gleichzeitig betätigt werden können. Das
Mischungsverhältnis von Kohlenstaub und Verbrennungsluft sowie auch die Menge des
zugeführten Brennstaubluftgemisches wird bei verschiedenen Belastungen des Kessels
bzw. Lies Ofens selbsttätig in Abhängigkeit von den Belastungen geregelt, so daß
z. B. bei steigender Belastung die zugeführte Staubluftmenge vermehrt, bei sinkender
Belastung entsprechend vermindert wird, wodurch gleichzeitig das für die vollkommene
Verbrennung wirtschaftliche Mischungsverhältnis von Staub und Luft eingestellt wird.
Bei Dampfkesseln kann z. B. der von der Belastung abhängige Dampfdruck zur Betätigung
eines gemeinsamen Gestänges für die Staub- und Luftregelorgane herangezogen werden.
Fällt z. B. der Dampfdruck infolge stärkerer Dampfentnahme bei höherer Belastung,
so bewirkt diese Verminderung des Dampfdruckes durch das gemeinsame Gestänge eine
Verstellung der Regelorgane in dem Sinne, daß durch die vermehrte Förderluftzufuhr
und die gleichzeitige Freigabe von mehr Staub infolge Senkung des Tragtellers entsprechend
mehr Kohlenstaub und mehr Verbrennungsluft dem Feuerraum des Kessels zugeführt wird.
Steigt umgekehrt der Dampfdruck infolge geringerer Dampfentnahme bei schwächerer
Belastung, so bewirkt diese Vermehrung des Dampfdruckes eine Verstellung des gemeinsamen
Gestänges der Regelorgane in dem Sinne, daß durch die verminderte Förderluftzufuhr
und die gleichzeitige Abdrosselung der Staubzufuhr infolge Hebung des Tragtellers
entsprechend weniger Kohlenstaub und weniger Verbrennungsluft dem Feuerraum des
Kessels zugeführt wird.
-
Bei Ofen kann z. B. die von der Belastung abhängige Abgastemperatur
zur Betätigung der Staub- und Luftregelorgane herangezogen werden. Fällt z. B. die
Abgastemperatur infolge eines höheren Einsatzgewichtes, so kann diese Temperaturerniedrigung
auf elektrischem Wege zu einer Verstellung des gemeinsamen Gestänges der Regelorgane
in dem Sinne herangezogen werden, daß entsprechend mehr Kohlenstaub und mehr Verbrennungsluft
der Brennkammer des Ofens zugeführt wird. Steigt umgekehrt die Abgastemperatur aus
irgendeinem Grunde, so kann die Temperaturerhöhung auf elektrischem Wege zu einer
Verstellung der Regelorgane in dem Sinne herangezogen werden, daß entsprechend weniger
Kohlenstaub und weniger Verbrennungsluft der Brennkammer .des Ofens zugeführt wird.
-
Oft ist es erwünscht, die Brennstaubzufuhr von einer zentralen Stelle
aus regeln zu können, auch dann, wenn eine selbsttätige Anpassung der Brennstaubzufuhr
an den Wärmebedarf vorgesehen ist. Ändert sich z. B. der Heizwert des verwendeten
Staubes wesentlich, wie beim Übergang von Steinkohlenstaub auf Braunkohlenstaub,
so ist nicht nur das Mischungsverhältnis von Staub und Luft zu ändern, sondern auch
die Menge des in der Zeiteinheit verfeuerten Staubes, welche durch Änderung der
für die Brennstoffzufuhr erforderlichen Förderluft sowie durch eine Verstellung
des Tragtellers, der mehr oder weniger Staub freigibt, herbeigeführt wird. Die Menge
des zugeführten Staubluftgemisches und das erforderliche Mischungsverhältnis von
Staub und Verbrennungsluft läßt sich bequem zentral regeln, indem an einer leicht
zugänglichen Stelle, z. B. einer Schalttafel, durch ein Drosselventil die Wirkung
des Dampfdruckes auf das gemeinsame Gestänge beeinflußt wird.
-
Durch eine Erhöhung des Dampfdruckes hinter dem Drosselventil kann
eine Betätigung des gemeinsamen Gestänges der Regelorgane von Staub-, Förder- und
Verbrennungsluft in dem Sinne bewirkt werden, daß im erforderlichen Mengenverhältnis
mehr Staub und mehr Verbrennungsluft dem Feuerraum zugeführt wird. Umgekehrt kann
durch eine Verminderung des Dampfdruckes hinter dem Drosselventil die entgegengesetzte
Wirkung erzielt werden. Genügt fernerhin die selbsttätige Regelung der Staubluftzufuhr
nicht, indem sie sich nicht genügend schnell den Belastungsschwankungen anpaßt,
so ist es durch eine zusätzliche zentrale Regelung möglich, diesen Ausgleich herbeizuführen.
Diese
zentrale Regelung läßt sich auch für ( tfen auf elektrischem Wege durchführen.
-
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt
worden. Abb. i zeigt eine selbsttätige Regelung der Brennstaubzufuhr zu einem Dampfkessel
in Abhängigkeit von der Belastung bzw. dein Dampfdruck. Abb. 2 veranschaulicht eine
selbsttätige Regelung der Brennstaubzufuhr in Abhängigkeit von der Abgastemperatur
eines Wärineofens, wobei die Übertragung auf die eigentliche Regelungsvorrichtung
auf elektrischem Wege erfolgt. Abb. 3 zeigt eine Einzelheit.
-
Der Kohlenstaub fällt durch das Rohr a auf den Teller oder Staubzuteiler
b herab, von diesem wird er von der durch das Rohr c zuströmenden Förderluft erfaßt
und durch das Rohr d dem Brenner zugeführt. Letzterer erhält die eigentliche Verbrennungsluft
durch das Rohr e. Der Staubzuteiler b ist- durch eine Stange f, welche in dem Gehäuse
g senkrecht geführt ist, mit dem Haupthebel li des Gestänges verbunden. Der Haupthebel
lt. ist zweiarmig und um den. Zapfen i drehbar. An dem freien Ende k des Hebels
h. greift eine Stange l an, welche mit dem Betätigungshebel m- für das Regelungsglied
in der Rohrleitung e in Verbindung steht. Der Hebel in ist durch die Stangen o mit
dem um einen Zapfen iiii Rohr c drehbaren Hebel p verbunden, durch welchen das Abschluß-
und Regelungsorgan d für die Zufuhr der Förderluft eingestellt wird. Die Stangen
o und l können durch Verschraubungen r in sich verstellt und einreguliert werden.
-
Bei sich ändernder Belastung wird zuerst die :Menge des Kohlenstaubes
und der Verbrennungsluft geändert, während die den Kohlenstaub befördernde Trägerluftmenge
zunächst konstant bleibt. Dadurch wird erreicht, daß die Windgeschwindigkeit und
dainit die Tragkraft der Trägerluftrnenge auch bei verringerter Gesamtluftmenge
(Trägerluft und Verbrennungsluft) erhalten bleibt. Erst bei weitergehender Verminderung
der Staubmenge wird nach vollkommenem Schluß des Drosselorganes n in der Verbrennungsluftleitung
e die Trägerluftmenge in der Leitung c gedrosselt. Erreicht wird dies dadurch, daß
die Zugstangen o in den oberen Enden mit Schlitzen versehen sind, die erst nach
vollkommenem Schluß der Drosselklappen zum Anliegen an die Stiftest des Hebels p
(Abb. 3) kommen und somit die Drosselklappe q mitnehmen.
-
An das andere Ende des um den Zapfen i drehbaren, doppelarmigen Haupthebels
h. greift die Kolbenstange s des in dem Zylinder t bewegbaren Kolbens u.
an. Der Kolben tc und mit ihm die Kolbenstange s werden durch die Feder v, welche
durch eine Verschraubung w einstellbar ist, in ihrer Gleichgewichtslage gehalten.
In den Zylinder t mündet oberhalb des Kolbens u. das Rohr-,r, welches mit dem kohlenstaubbefeuerten
Dampfkessel in Verbindung steht und ein Drosselventil y an einer leicht zugänglichen
zentralen Stelle besitzt.
-
Die Wirkungsweise der selbsttätigen Regelung .der Staubluftzufuhr
zum Brenner in Abhängigkeit von der Belastung bzw: dem Dampfdruck im Kessel ist
folgende.
-
Sinkt der Dampfdruck infolge gesteigerter Dampfentnahme durch höhere
Belastung, so bewegt sich der Kolben u unter Einwirkung der Spannkraft der Feder
v nach oben, der Hebel h wird .dementsprechend um den Zapfen i so gedreht,
daß die Regelorgane n und q
weiter geöffnet werden und der BrennstofE-zuteiler
b sich weiter nach unten bewegt. Auf diese Weise wird durch die Förderluft mehr
Kohlenstaub zum Brenner geführt. Hierbei ist die Einstellung der beiden Drosselklappen
n. und q derart, daß zunächst die Drosselklappe q für die Förderluft sich
öffnet und anschließend hieran die Drosselklappen für die Verbrennungsluft.
-
Steigt der Dampfdruck infolge verringerter Dampfentnahme durch kleinere
Belastung, so bewegt sich der Kolben ir unter Einwirkung des Dampfdruckes nach unten,
der Streuteller b wird dementsprechend nach oben bewegt. Auf diese Weise wird weniger
Kohlenstaub in die Förderleitung d nach dein Brenner gegeben. Gleichzeitig geben
die Drosselklappen n. und q infolge ihrer Verstellung durch den Hebel li
und das Gestänge o weniger Förder- und Verbrennungsluft nach dem Brenner. Hierbei
ist die Einstellung beider Drosselklappen derart, da zunächst die Drosselklappe
n. sich schließt und anschließend hieran die Drosselklappe cl: Hierdurch wird bewirkt,
daß die Förderluft auch bei geringer Belastung in voller Stärke den Staub aufwirbelt
und mitreißt.
-
In der Dampfleitung _r befindet sich in bequemer Lage an zentraler
Stelle das Drosselventil y. Verstellt man es derart, daß der Dampfdruck hinter ihm
steigt, so wird der Kolben i( nach unten geschoben und hierdurch weniger Staub und
weniger Verbrennungsluft (-lern Brenner zugeführt. Verstellt man das Drosselventil
y derart, claß der Dampfdruck hinter ihm fällt, so wird der Kolben ir durch die
Feder z, nach oben geschoben und hierdurch mehr Staub und nieh- Ve-bre-inungsluft
dem Brenner zugeführt.
-
Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer selbsttätigen elektrischen
Regelung der Brennstaubluftmenge in Abhängigkeit von der Abgastemperatur für einen
Wärmeofen ,z.
Die Abgastemperatur des Ofens z wird mittels eines
Temperaturschreibers i durch das Thermoelement 2 laufend gemessen. Der Temperaturschreiber
i besitzt zwei durch die Verbindungsschraube 3 beliebig einstellbare Grenzkontakte
4. und 5, die die gewünschte Temperatur begrenzen. Ein Steuerrelais 6 steht durch
die Relaisleitung 7 über die Batterie 8 mit dem Zeigerwerk und den Grenzkontakten
4, 5 in Verbindung. Das Steuerrelais 6 seinerseits steht mit dem Drehstromnetz 9
und dem Steuermotor io durch die Leitungen ii und 12, in Verbindung. Die hohe Umdrehungszahl
des Motors io wird durch ein doppeltes Schneckengetriebe 13 entsprechend herabgemindert,
auf die Kurbel 1q. übertragen und von dieser durch das Gestänge 15 dem Haupthebel
k übermittelt. Die selbsttätige Regelung für die Zufuhr des Brennstoffstaubes, der
Förderluft und Verbrennungsluft entspricht der in Abb. i dargestellten Einrichtung.
-
Die Wirkungsweise der elektrischen. Übertragung der Regelungsvorrichtung
ist folgende: Werden in dem Ofen z bei einer bestimmten Brennstoffstaubmenge weniger
Blöcke gewärmt, als der Staubmenge entspricht, so steigt .die Abgastemperatur des
Ofens. Das Thermoelement 2 wird höher erhitzt und bewegt den Zeiger des Temperaturschreibers
i dem Grenzkontakt 5 entgegen. Sobald der Zeiger den Grenzkontakt 5 berührt, wird
für kurze Zeit über die Batterie 8, die mit dem Zeiger in direkter Verbindung steht,
und einen zweiten Draht der Leitung 7 ein Stromkreis über den Rückwärtsschaltmagneten
des Relais 6 geschlossen. Der Motor io setzt sich, gespeist aus dem Drehstromnetz
9, über die Leitungen ii und 12 in Bewegung und dreht die Kurbel i¢ entgegen der
Drehrichtung des Uhrzeigers. Diese Bewegung wird durch die Stange 15 auf den Haupthebel
h übertragen, wodurch, wie in Abb. i durch den Dampfdruck, die Brennstaubluftmenge
des Zuteilers b verringert wird. Nach einigen Sekunden geht der Magnetschalter wieder
in seine Ruhelage zurück und setzt den Motor io still. Steigt dennoch die Temperatur
der Abgase weiter; so erfolgt ein weiteres Einschalten des Magnetschalters, so daß
durch den Motor io die Brennstaubluftmenge weiterhin verringert wird, bis der Schalter
wieder in seine Ruhelage zurückgegangen ist. Dieses Spiel erfolgt so oft, bis ein
Zurückgehen der Temperatur eintritt.
-
Fällt die Temperatur des Ofens z durch Erhöhen der Glühleistung, und
berührt der Zeiger den Grenzkontakt q., so wird der Vorwärtsschaltmagnet des Steuerrelais
6 eingeschaltet. Hierdurch verändert der Motor io seine Drehrichtung und bewegt
die Kurbel 14 im Uhrzeigersinn, so daß die Brennstaubluftmenge vergrößert wird.
Fällt die Temperatur trotzdem weiter, so erfolgt wie vorher ein erneutes Einschalten
des Motors, bis die für die augenblickliche Belastung richtige Brennstaubluftmenge
eingestellt ist.
-
Um auch eine zentrale Regelung der Brennstaubluftmenge vornehmen zu
können, ist ein Wechselschalter 16 parallel zum Temperaturschreiber vorgesehen,
der dann die Einschaltfunktion des Schreibers i übernimmt. So kann durch längeres
oder kürzeres Einschalten des Wechselschalters 16 jede beliebige Brennstaubluftmenge
eingestellt werden. Nachdem der Schalter 16 in seine Ruhelage gebracht ist, erfolgt
wieder die selbsttätige Regelung in der vorgeschriebenen Weise.