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Feuerung mit einem Nachverbrennungsraum
Die Erfindung betrifft eine Feuerung mit einem Nachverbrennungsraum, in dem im wesentlichen senkrecht zu der Strömungsrichtung der Verbrennungsgase eine oder mehrere Wände od. dgl. angebracht sind, an deren Rückseite Zweitluft zugeführt wird.
Bei den bekannten Vorrichtungen strömt die Zweitluft über ein gelochtes Rohr ungehindert in den Nachverbrennungsraum ein. Infolge der grossen Geschwindigkeit, die die Verbrennungsgase in dem Nachverbrennungsraum haben, wird die aus den Öffnungen des gelochten Rohres austretende Luft von diesen Gasen mitgerissen. Infolgedessen geht den in nächster Nätie des Luftrohres befindlichen Gasen Luft in überschüssiger Menge zu, während die Gase, die innerhalb des Nachverbrennungsraumes in grösserer Entfernung von dem Luftzuleitungsrohr strömen, kaum mit der zugeleiteten Luft in Berührung kommen. Diese Gase verlassen den Schornstein fast unverbra'1llt oder haben erst in dem hinter der Feuerung angeordneten Wärmeaustauscher Gelegenheit, mit dem Sauerstoff der zugeleiteten Luft zu reagieren.
Dies ist aber nicht erwünscht, da hiedurch die Möglichkeit gesteigert wird, dass sich Teer im Wärmeaustauscher ablagert und eine Verschmutzung dieser Vorrichtung auftritt. Durch grössere Ausführung des Nachverbrennungsraumes kann man diese Nachteile verringern. Bei den dann vorliegenden grösseren Abmessungen steigern sich jedoch die Baukosten der Feuerung, während die Heizfläche des Kessels nicht nennenswert grösser wird.
Die Erfindung hat sich nun zum Ziele gesetzt, eine Feuerung zu schaffen, bei der die Zweitluft nicht gleich 1 ! ach deren Einleitung in den Nachverbrennungsraum von den darin vorhandenen Verbrennungsgasen mitgerissen wird, so dass die obengenannten Nachteile nicht auftreten können. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Wände eine lange, relativ schmale Form aufweisen und die Zweitluftzuführung unmittelbar hinter den Wänden und parallel zu deren Längsrichtung erfolgt.
Hinter diesen Wänden ist ein Gebiet mit geringeren Strömungsgeschwindigkeiten vorhanden. Bei der Durchleitung vonZweitluft durch dieses Gebiet wird der Luftstrahl nicht von dem Strom der Verbrennungsgase fortgeblasen, sondern zieht entlang der hinteren Seite der Wände, wobei die um die Wände wirbelnden Gase an jeder Stelle längs dieser Wände eine geringe Menge Luft mitreissen. Der Luftstrahl erreicht jetzt auch die äusseren Enden der Wände, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, die Luft allenthalben in dem Nachverbrennungsraum mit den Verbrennungsgasen in Berührung zu bringen. Wenn die Gase nachher in den Wärmeaustauscher eintreten, sind sie völlig verbrannt, ohne dass hiezu ein grösserer Nachverbrennungsraum notwendig ist.
Die Wände können flach ausgeführt sein. Auch ist es möglich, die Wände, was ihren Querschnitt betrifft, gekrümmt oder geknickt auszuführen, wobei in diesem Falle die Zweitluftzuführung unmittelbar hinter der Hohlseite der Wände erfolgt.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung kann auch jede Wand aus zwei parallel zueinander liegenden Plattenteilen bestehen, welche in kurzem Abstand-und unter einem Winkel zueinander angeordnet sind. Die Zweitluft wird dann zwischen den beiden Wänden parallel zu ihrer Längsrichtung zugeführt und wird durch die quer zu diesen Wänden strömenden Verbrennungsgase allmählich mitgeführt.
Bei Feuerungen, bei der die zwischen der Hauptverbrennungskammer und dem Nachverbrennungsraum vorgesehene Wand aus einem aus Rohren oder Stäben zusammengesetzten Rost besteht, kann die Zweitluftzuführung unmittelbar hinter diesen Rohren parallel in deren Längsrichtung erfolgen. Hiedurch wird das bei diesen Feuerungen übliche Zweitluftzufuhrrohr, das in dem Nachverbrennungsraum angeordnetund, infolge der in diesem Raum herrschenden hohen Temperatur, starkem Verschleiss durch Abbrennen ausge-
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setzt ist, hinfällig. Um die Erzeugung von Wirbeln hinter den Rohren zu fördern, kann die dem Nachver- brennungsraum zugekehrte Seite der Rohre flach ausgeführt werden.
An Hand des dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Erfindung näher erlautert :
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Feuerung für feste Brennstoffe. Fig. 2 zeigt schematisch das
Strömungsbild bei quer zu dem Strom der Verbrennungsgase angebrachten Prallwänden. Fig. 3 zeigt einen
Querschnitt einer Feuerung mit einem aus Rohren zusammengesetzten, hinteren Rost. Fig. 4 zeigt einen
Querschnitt dieses hinteren Rostes in grösserem Massstab.
Aus einem Bunker 1 gleitet der Brennstoff hinunter und tritt in einen Brennraum 2 ein. Die für die
Verbrennung verlangte Luft wird mittels eines Gebläses 3 zugeleitet und durch ein Verteilungsrohr 4 auf- geteilt in Erstluft, die durch den in dem Brennraum vorhandenen Brennstoff strömt und Zweitluft, die über eine Leitung 5 in den Nachbrennraum 6 hineingeblasen wird.
In dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist eine Wand 7 in dem Nachbrennraum 6 angebracht, die sich über die volle Breite des Nachbrennraumes erstreckt und mit ihrer breiten Seite senkrecht zu der
Richtung des Stromes der Verbrennungsgase in diesem Raum steht. Es entstehen hinter dieser prallwand nunmehr zwei Wirbel a und b, die in entgegengesetzter Richtung rotieren. wie in Fig. 2 eingezeichnet ist. Gleich hinter dieser Wand, zwischen den erwähnten Wirbeln, liegt ein praktisch strömungsfreies Ge- biet. Über eine Öffnung 8 in der Seitenwand wird die Zweitluft derart zugeleitet, dass sie durch dieses strömungsfreie Gebiet hindurch der gegenüberliegenden Wand zuströmt. An jeder Stelle längs der Wand 7 entziehen die mit a und b bezeichneten Wirbel dem Luftstrahl eine Menge Luft.
Dies geschieht aber der- massen. dass der Luftstrahl tief genug in den Nachbrennraum hinein dringt, um über die volle Breite dieses
Raumes Luft abzugeben. Gegebenenfalls kann an jeder der beiden Seiten des Nachbrennraumes hinter die- ser Wand Luft in diesen Raum eingeleitet werden. Weiterhin gibt es die Möglichkeit mehrere Wände an- zubringen, sowohl hintereinander, wie auch nebeneinander.
Wie in Fig. 2 eingezeichnet, können die Wände 7'gekrümmt ausgeführt sein. Bei dieser Ausführung werden die Wände 7'so angebracht, dass ihre konvexe Seite von dem Strom der Verbrennungsgase getrof- fen wird, wobei das strömungsfreie Gebiet an der konkaven Seite der Wände befindlich ist. Weiterhin können Wände verwendet werden, die, was ihren Querschnitt betrifft, geknickt ausgeführt sind. Bei einer derartigen Ausführung können zwei in einem Winkel zueinander stehende Wände 7"in kurzem Abstand voneinander angebracht werden. Eine geringe Menge Gas c kann in diesem Falle zwischen den beiden hindurchströmen. Die Zuleitung der Luft erfolgt dann hinter jeder Wand 7".
In dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. s; ist del Brennraum an seiner hinteren Seite von einem Rost begrenzt, der aus vertikalen Rohren zusammengesetzt ist. In der Weise wie oben beschrieben bilden sich hinter diesen Rohren Doppelwirbel und eine sogenannte tote Zone. An der Wand des Bunkers 1 ist ein
Luftzuleitungsrohr 10 angebracht, das mit der Leitung 5 in Verbindung steht. Dieses Rohr wird wirksam gekühlt, indem es über einen grossen Teil seiner Länge mit der wassergekühlten Bunkerwand Berührung hat. In diesem Rohr ist eine Anzahl Öffnungen 11 angeordnet, die hinter den Rohren 9 in den Nachbrenn- raum 6 münden. Hinter jedem Rohr gibt es nunmehr einen Luftstrahl, dessen Dicke allmählich abnimmt, indem er den Verbrennungsgasen, die zwischen den Rohren hindurchströmen, Luft abgibt.
Das Durchdrin- gungsvermögen dieses Luftstrahls ist auch hier derart, dass den in dem am meisten nach unten gelegenen
Teil des Nachbrennraumes befindlichen Gasen noch Luft abgegeben wird. Selbstverständlich ist es auch möglich das Luftzuleitungsrohr 10 in bezug auf den hinteren Rost auf halbem Wege anzubringen und, so- wohl nach oben, als auch nach unten, Luft hinter die Rohre zu blasen.
Um die Bildung eines Doppelwirbels in dem hinter den Rohren gelegenen Gebiet zu fördern. kann mit der rückwärtigen Seite der Rohre ein flaches Blech verschweisst sein. Dieses Blech kann nach Wahl leicht konkav oder leicht konvex ausgeführt sein. Verbrennung dieses Bleches ist nicht zu befürchten, da es die wassergekühlten Rohre 9 berührt und keinerlei Berührung mit dem glühenden Brennstoff aufweist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Feuerung mit einem Nachverbrennungsraum, indem im wesentlichen senkrecht zu der Strömungs- richtung der Verbrennungsgase eine oder mehrere Wände od. dgl. angebracht sind, an deren Rückseite
Zweitluft zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (7) eine lange, relativ schmale Form aufweisen und die Zweitlufteinführung (8) unmittelbar hinter den Wänden und parallel zu deren Längs- richtung erfolgt.
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Firing with an afterburning room
The invention relates to a furnace with a post-combustion chamber in which one or more walls or the like are attached essentially perpendicular to the direction of flow of the combustion gases, to the rear of which secondary air is supplied.
In the known devices, the secondary air flows unhindered into the post-combustion chamber via a perforated pipe. As a result of the high speed that the combustion gases have in the post-combustion chamber, the air emerging from the openings in the perforated tube is entrained by these gases. As a result, the gases in the closest vicinity of the air pipe are supplied with excess air, while the gases that flow within the post-combustion chamber at a greater distance from the air supply pipe hardly come into contact with the air supplied. These gases leave the chimney almost unburned or only have the opportunity to react with the oxygen in the supplied air in the heat exchanger located behind the furnace.
However, this is not desirable, since it increases the possibility that tar will be deposited in the heat exchanger and that this device will be contaminated. These disadvantages can be reduced by making the post-combustion chamber larger. With the larger dimensions then available, however, the construction costs of the furnace increase, while the heating surface of the boiler is not significantly larger.
The invention has now set itself the goal of creating a furnace in which the secondary air is not equal to 1! after the introduction of which into the post-combustion chamber is carried away by the combustion gases present therein, so that the above-mentioned disadvantages cannot occur. According to the invention, this is achieved in that the walls have a long, relatively narrow shape and the second air supply takes place directly behind the walls and parallel to their longitudinal direction.
Behind these walls there is an area with lower flow velocities. As secondary air passes through this area, the jet of air is not blown away by the flow of combustion gases, but rather moves along the rear of the walls, with the gases swirling around the walls entraining a small amount of air at every point along these walls. The air jet now also reaches the outer ends of the walls, which makes it possible to bring the air into contact with the combustion gases everywhere in the post-combustion chamber. When the gases subsequently enter the heat exchanger, they are completely burned without the need for a larger post-combustion chamber.
The walls can be made flat. It is also possible for the walls to be curved or kinked in terms of their cross-section, in which case the second air supply takes place directly behind the hollow side of the walls.
According to a further feature of the invention, each wall can also consist of two plate parts lying parallel to one another, which are arranged at a short distance from one another and at an angle to one another. The secondary air is then supplied between the two walls parallel to their longitudinal direction and is gradually carried along by the combustion gases flowing across these walls.
In the case of furnaces in which the wall provided between the main combustion chamber and the post-combustion chamber consists of a grate composed of pipes or rods, the second air can be supplied directly behind these pipes in parallel in their longitudinal direction. As a result, the secondary air supply pipe, which is customary in these furnaces and which is arranged in the afterburning room and, due to the high temperature prevailing in this room, is subject to heavy wear and tear by burning off.
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is lapsed. In order to promote the generation of eddies behind the tubes, the side of the tubes facing the post-combustion chamber can be made flat.
The invention is explained in more detail using the exemplary embodiment shown:
Fig. 1 shows a cross-section of a solid fuel furnace. Fig. 2 shows schematically that
Flow pattern with baffle walls installed transversely to the flow of combustion gases. Fig. 3 shows one
Cross-section of a furnace with a rear grate composed of tubes. Fig. 4 shows one
Cross-section of this rear grate on a larger scale.
The fuel slides down from a bunker 1 and enters a combustion chamber 2. The for the
Air required for combustion is fed in by means of a fan 3 and divided by a distribution pipe 4 into primary air, which flows through the fuel present in the combustion chamber, and secondary air, which is blown into the afterburning chamber 6 via a line 5.
In the embodiment according to FIG. 1, a wall 7 is attached in the afterburning space 6, which extends over the full width of the afterburning space and with its broad side perpendicular to the
Direction of the flow of the combustion gases in this room. There are now two vortices a and b behind this baffle, rotating in opposite directions. as shown in FIG. Immediately behind this wall, between the vortices mentioned, is an area practically free of flow. The secondary air is fed in via an opening 8 in the side wall in such a way that it flows through this flow-free area to the opposite wall. At each point along the wall 7, the vortices marked a and b withdraw a lot of air from the air jet.
But this is what happens. that the air jet penetrates deep enough into the afterburning chamber to cover the full width of it
To give off room air. If necessary, air can be introduced into this space behind this wall on either of the two sides of the afterburning space. There is also the possibility of installing several walls, one behind the other as well as next to one another.
As shown in FIG. 2, the walls 7 ′ can be designed to be curved. In this embodiment, the walls 7 'are attached in such a way that their convex side is hit by the flow of combustion gases, the flow-free area being located on the concave side of the walls. Furthermore, walls can be used which, as regards their cross-section, are kinked. In such an embodiment, two walls 7 ″ standing at an angle to one another can be attached at a short distance from one another. In this case, a small amount of gas c can flow between the two. The air is then fed in behind each wall 7 ″.
In the embodiment according to FIG. the combustion chamber is bounded on its rear side by a grate composed of vertical tubes. As described above, double eddies and a so-called dead zone are formed behind these pipes. On the wall of bunker 1 is a
Air supply pipe 10 attached, which is in communication with the line 5. This pipe is effectively cooled by being in contact with the water-cooled bunker wall over a large part of its length. A number of openings 11 are arranged in this tube, which open into the afterburning space 6 behind the tubes 9. Behind each pipe there is now a jet of air, the thickness of which gradually decreases, giving off air to the combustion gases flowing between the pipes.
Here, too, the penetration capacity of this air jet is such that that in the one located most downwards
Part of the afterburner located gases is still given off air. Of course, it is also possible to mount the air supply pipe 10 halfway with respect to the rear grate and to blow air behind the pipes, both upwards and downwards.
To encourage the formation of a double vortex in the area behind the pipes. a flat sheet metal can be welded to the rear side of the tubes. This sheet can be designed to be slightly concave or slightly convex, as required. Burning of this sheet is not to be feared because it touches the water-cooled pipes 9 and has no contact with the glowing fuel.
PATENT CLAIMS:
1. Firing with a post-combustion chamber, in that one or more walls or the like are attached to the rear side essentially perpendicular to the direction of flow of the combustion gases
Second air is supplied, characterized in that the walls (7) have a long, relatively narrow shape and the second air introduction (8) takes place directly behind the walls and parallel to their longitudinal direction.
