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DE69200448T2 - SOLID FUEL STOKER. - Google Patents

SOLID FUEL STOKER.

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DE69200448T2
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Abstract

A solid fuel stoker comprising a tunnel shaped combustion chamber or hearth (4) of which the lower part consists of a water cooled, double walled steel construction with a plane bottom part (14) and upwards/outwards inclined sidewalls (16), and of which an upper curved part (18) consists of ceramic elements, by said stoker fuel is supplied by means of a worm conveyor (8) through a stoker opening and carried forward in the hearth (4) by a reciprocating scraper conveyor (26) arranged along said bottom part (14), said sidewalls between mutual parallel water filled cooling pipes (20) are provided with inlet openings (22) for combustion air, the scraper conveyor (26) is provided with transverse mainly triangular, hollow scraper elements (30) being connected with a central beam (28) which in the longitudinal direction is made from sections in such a way that the cooling water may be supplied to the scraper elements (30) via one pipe section (40) and may be discharged from the scraper elements via another pipe section (38), and that the scraper conveyor (26) moreover comprises inlet openings (48) through which primary combustion air may be admitted along the bottom part (14) of the hearth (4).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Festbrennstoff-Heizer (stoker) und enthält eine tunnelförmige Brennkammer oder Feuerstelle, deren unterer Teil aus einer wassergekühlten, doppelwandigen Stahlkonstruktion mit einem ebenen Bodenteil und nach oben/außen geneigten Seitenwänden besteht, und deren oberer gekrümmter Teil aus keramischen Elementen besteht, wobei der Heizerbrennstoff durch einen Schneckenförderer durch eine Heizeröffnung zugeführt und in der Feuerstelle durch einen hin- und herbeweglichen Kratzförderer weiterbefördert wird, der entlang dem Bodenteil angeordnet ist, wobei die Seitenwände - zwischen abwechselnden, wassergefüllten Kühlrohren -mit Einlaßöffnungen für Verbrennungsluft versehen sind.The present invention relates to a solid fuel stoker and comprises a tunnel-shaped combustion chamber or firebox, the lower part of which consists of a water-cooled, double-walled steel construction with a flat bottom part and upwardly/outwardly inclined side walls, and the upper curved part of which consists of ceramic elements, the stoker fuel being fed by a screw conveyor through a stoker opening and being conveyed further in the firebox by a reciprocating scraper conveyor arranged along the bottom part, the side walls being provided with inlet openings for combustion air between alternating water-filled cooling tubes.

Bekannte Heizer dieser Art nutzen den Brennstoff nicht optimal aus, welches zu unzureichender Brennstoffökonomie und Umweltproblemen führt, da der Heizer unverbrannte und/oder giftige Gase in die Umgebung ausstößt.Known heaters of this type do not use the fuel optimally, which leads to inadequate fuel economy and environmental problems because the heater emits unburned and/or toxic gases into the environment.

Ferner erfordert der Kratzförderer dieser Heizer eine ständige Wartung, da die Kratzelemente durch den Verbrennungsvorgang beschädigt oder durch Verklinkerung zerstört werden können.Furthermore, the scraper conveyor of these heaters requires constant maintenance, since the scraper elements can be damaged by the combustion process or destroyed by clinkering.

Das Dokument WO-A-89/04939 beschreibt einen Brenner mit einem Kratzförderer, der rechteckige Kratzelemente aufweist. Die Kratzelemente sind jedoch nicht gegen Überhitzung geschützt.Document WO-A-89/04939 describes a burner with a scraper conveyor having rectangular scraper elements. However, the scraper elements are not protected against overheating.

Der Zweck der Erfindung liegt darin, einen Heizer der im Oberbegriff angegebenen Art anzugeben, bei dem diese Probleme durch einfache Maßnahmen gelöst sind.The purpose of the invention is to provide a heater of the type specified in the preamble, in which these problems are solved by simple measures.

Der Heizer nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kratzförderer mit quer verlaufenden, im wesentlichen dreieckigen hohlen Kratzelementen versehen ist, die an einem zentralen Baum befestigt sind, der in Längsrichtung aus Abschnitten in der Weise besteht, daß das Kühlwasser den Kratzelementen über einen Rohrabschnitt zugeführt und von den Kratzelementen über ein anderen Rohrabschnitt abgeleitet wird, und daß der Kratzförderer außerdem Einlaßöffnungen aufweist, durch die primäre Verbrennungsluft entlang dem Bodenbereich der Feuerstelle zugeführt werden kann.The heater according to the invention is characterized in that the scraper conveyor is provided with transversely extending, substantially triangular hollow scraper elements which are attached to a central boom which is longitudinally made up of sections in such a way that the cooling water is supplied to the scraper elements via one pipe section and discharged from the scraper elements via another pipe section, and that the scraper conveyor further comprises inlet openings through which primary combustion air can be supplied along the bottom area of the firebox.

Durch einfache Maßnahmen wird damit ein Heizer erreicht, bei dem die Kratzelemente durch Wasserkühlung auf einfache Weise gegen Überhitzung und Zerstörung geschützt sind. Weiterhin wird eine gleichmäßigere Verbrennung durch die Tatsache erreicht, daß über den Kratzförderer zusätzlich primäre Verbrennungsluft gleichzeitig an einen unteren zentralen Bereich des Brennstoffes zugeführt werden kann.By taking simple measures, a heater is created in which the scraper elements are easily protected against overheating and destruction by water cooling. Furthermore, more even combustion is achieved by the fact that additional primary combustion air can be simultaneously supplied to a lower central area of the fuel via the scraper conveyor.

Vorzugsweise ist der Heizer derart ausgebildet, daß die Lufteinlaßöffnungen zur Zufuhr von primärer Verbrennungsluft entlang dem Bodenbereich der Feuerstelle in dem zentralen Baum vorgesehen sind und zwischen den Kratzelementen in nach außen gerichteten offenen winkelförmigen Ausnehmungen entlang gegenüberliegender Seite einer Unterseite des Baums angeordnet sind. Hierdurch wird auf einfache Weise erreicht, daß die Lufteinlaßöffnungen durch Hin- und Herbewegen des Baumes dauernd frei von Asche gehalten werden.Preferably, the heater is designed such that the air inlet openings for supplying primary combustion air are provided along the bottom area of the fireplace in the central tree and are arranged between the scraper elements in outwardly directed open angular recesses along opposite sides of a bottom of the tree. This achieves in a simple manner that the air inlet openings are kept permanently free of ash by moving the tree back and forth.

Um den Zugang von Verbrennungsluft in Abhängigkeit von der tatsächlichen Art des Brennstoffes besser steuern zu können, kann der Heizer gemäß der Erfindung weiterhin so ausgebildet sein, daß die Einlaßöffnungen für Verbrennungsluft in den Seitenwänden der Feuerstelle in drei Gruppen eingeteilt sind, die jeweils mit getrennten Lufteinlaßkanälen verbunden sind, nämlich in der Weise, daß eine unterste Gruppe mit einem Lufteinlaßkanal für primäre Verbrennungsluft verbunden ist, während mittlere und obere Gruppen mit Lufteinlaßkanälen für sekundäre Verbrennungsluft verbunden sind, und daß - in Verbindung mit den Lufteinlaßkanälen - Luftventile zur Steuerung der Luftzufuhr zu den entsprechenden Gruppen der Einlaßöffnungen vorhanden sind.In order to be able to better control the access of combustion air depending on the actual type of fuel, the heater according to the invention can further be designed in such a way that the inlet openings for combustion air in the side walls of the fireplace are divided into three groups, each of which is connected to separate air inlet ducts, namely in such a way that a lowermost group is connected to an air inlet duct for primary combustion air, while middle and upper groups are connected to air inlet ducts for secondary combustion air, and that - in connection with the air inlet ducts - air valves are provided for controlling the air supply to the corresponding groups of inlet openings.

Nachstehend wird die Erfindung im Detail im Hinblick auf die Zeichnungen näher erläutert, in denenThe invention is explained in more detail below with reference to the drawings, in which

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht - teilweise im Schnitt - einer Ausführungsform eines Heizers nach der Erfindung ist,Fig. 1 is a perspective view - partly in section - of an embodiment of a heater according to the invention,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht - teilweise im Schnitt - der Feuerstelle des Heizers nach Fig. 1 ist,Fig. 2 is a perspective view - partly in section - of the firebox of the heater according to Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kratzförderers des Heizers nach der Erfindung ist,Fig. 3 is a side view of an embodiment of a scraper conveyor of the heater according to the invention,

Fig. 4 eine Aufsicht auf einen Kratzförderer nach Fig. 3 ist,Fig. 4 is a plan view of a scraper conveyor according to Fig. 3,

Fig. 5 eine Ansicht - teils im Schnitt - eines Kratzförderers nach den Figuren 3 und 4 ist, undFig. 5 is a view, partly in section, of a scraper conveyor according to Figures 3 and 4, and

Fig. 6 eine Querschnittsansicht durch die Feuerstelle des Heizers gemäß der Erfindung ist.Fig. 6 is a cross-sectional view through the firebox of the heater according to the invention.

Der in Fig. 1 dargestellte Heizer 2 als Heizereinheit für ein nicht dargestelltes Heizkesselsystem, enthält eine tunnelförmige Brennstoffkammer oder Feuerstelle 4 (Fig. 2), in die Brennstoff von einem Brennstoffsilo 6 durch einen Schneckenförderer 8 über eine Heizeröffnung 10 zugeführt wird, und durch die Verbrennungsluft durch zwei Gebläse 12 zugeführt wird. Die längliche Feuerstelle 4 weist einen ebenen Bodenbereich 14 und untere Seitenwandteile 16 auf, die sich leicht angewinkelt (etwa 15º von der Vertikalen) nach oben/außen zu einem oberen gekrümmten Bereich 18 erstrecken, der aus keramischem Material besteht. Der Bodenbereich 14 und die Seitenwandteile 16 bestehen aus Stahlplatten und sind wassergekühlt (Fig. 6). Zwischen den gegenseitig parallelen Kühlelementen 20, die eine dreieckige Querschnittsform aufweisen und durch Verschweißen freier Kantenflansche von Winkeleisen an den Außen seiten der Seitenwandteile 16 gebildet sind, sind in den Seitenwandteilen 16 Reihen von Lufteinlaßöffnungen 22 vorgesehen, die außerhalb der Brennstoffkammer / der Feuerstelle 4 mit Luftverteilungskammern I, II oder III verbunden sind, wobei die Lufteinlaßöffnungen jeder Reihe in drei Gruppen eingeteilt sind, von denen die unterste Gruppe der entsprechenden Reihen mit der Luftverteilungskammer l (primäre Verbrennungsluft) verbunden ist, während die mittleren und oberen Gruppen mit Luftverteilungskammem II und III (sekundäre Verbrennungsluft) verbunden sind. Die Kühlelemente 20 sind mit Wasseranschlüssen 24 verbunden, die den keramisch aufgehängten Bogen 18 umgeben.The heater 2 shown in Fig. 1 as a heater unit for a boiler system not shown, contains a tunnel-shaped fuel chamber or firebox 4 (Fig. 2) into which fuel is fed from a fuel silo 6 by a screw conveyor 8 via a heater opening 10, and through which combustion air is fed by two fans 12. The elongated firebox 4 has a flat bottom portion 14 and lower side wall portions 16 which extend slightly angled (about 15º from the vertical) upwards/outwards to an upper curved portion 18 which is made of ceramic material. The bottom portion 14 and the side wall portions 16 are made of steel plates and are water cooled (Fig. 6). Between the mutually parallel cooling elements 20, which have a triangular cross-sectional shape and are formed by welding free edge flanges of angle iron to the outside of the side wall parts 16, rows of air inlet openings 22 are provided in the side wall parts 16, which are connected to air distribution chambers I, II or III outside the fuel chamber / firebox 4, the air inlet openings of each row being divided into three groups, of which the lowest group of the corresponding rows is connected to the air distribution chamber I (primary combustion air), while the middle and upper groups are connected to air distribution chambers II and III (secondary combustion air). The cooling elements 20 are connected to water connections 24, which surround the ceramically suspended arch 18.

Auf dem ebenen Bodenteil 14 der Feuerstelle 4 ist ein hin- und herbeweglicher Kratzförderer 26 angeordnet, der durch nicht dargestellte Antriebsmechanismen angetrieben ist, von denen sich ein zentraler Baum 28 entlang dem Bodenbereich 14 der Feuerstelle 4 unter der Heizeröffnung 10 erstreckt. Der Baum 28 ist mit seitwärts abstehenden hohlen Kratzelementen 30 versehen, die einen derart dreieckigen Querschnitt haben, daß eine vordere Seite 32 des Kratzelementes 30 durch Vorwärtsbewegung Brennstoff, Asche oder Klinker nach vorne in die Feuerstelle 4 drückt, und daß eine scharfe rückwärtige Kante 34 des Kratzelementes 30 während des Rückkehrhubs nur ein Minimum an Material zurückbringt.On the flat floor part 14 of the fireplace 4, a reciprocating scraper conveyor 26 is arranged, which is driven by drive mechanisms not shown, of which a central boom 28 along the bottom portion 14 of the fireplace 4 below the heater opening 10. The boom 28 is provided with laterally projecting hollow scraper elements 30 which have a triangular cross-section such that a front side 32 of the scraper element 30 pushes fuel, ash or clinker forward into the fireplace 4 by forward movement and that a sharp rear edge 34 of the scraper element 30 brings back only a minimum of material during the return stroke.

Die hohlen Kratzelemente 30 sind durch Verschweißen mit gegenüberliegenden Seiten des Baumes 28 verbunden, der in Längsrichtung eine Reihe paralleler Rohrabschnitte enthält, nämlich eine untere zentrale Luftzufuhrleitung 36 mit einem im wesentlichen quadratischen Querschnitt, ein oberes größeres Abgaberohr 38, und zwei engere Wasserzufuhrleitungen 40, die an der Außenseite des Rohres 36 angeordnet sind, und die miteinander verbunden sind, so daß der zusammengesetzte Baum 28 als Einheit einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist.The hollow scraper elements 30 are connected by welding to opposite sides of the boom 28 which includes longitudinally a series of parallel pipe sections, namely a lower central air supply pipe 36 having a substantially square cross-section, an upper larger discharge pipe 38, and two narrower water supply pipes 40 which are arranged on the outside of the pipe 36 and which are connected to one another so that the assembled boom 28 as a unit has a substantially square cross-section.

Durch untere Seitenöffnungen 42 in den engen Wasserzufuhrleitungen 40 können die Kratzelemente 30 mit Kühlwasser versorgt werden, das wiederum durch obere Seitenöffnungen 44 in die größeren Ableitungsrohre 38 abgegeben werden kann. In dem unteren Bereich des Baums 28 - zwischen den Kratzelementen 30 sind nach außen offene winkelförmige Ausnehmungen 46 ausgebildet, die über Luftdüsenöffnungen 48 mit Luftzufuhrleitungen 36 verbunden sind, so daß primäre Verbrennungsluft entlang beider Seiten des Baums 28 zugeführt werden kann, wenn dieser entlang dem Bodenbereich der Feuerstelle hin- und herbewegt wird, d.h. unter dem Brennstoff. Wenn der Kratzförderer 26 in dem Brennstoff/der Asche hin- und herbewegt wird, werden die winkelförmigen Ausnehmungen 46 entlang gegenüberliegender Unterseiten des Baumes 28 automatisch die Luftdüsenöffnungen 48 von Brennstoff/Asche freihalten, so daß die zugeführte primäre Verbrennungsluft ungehindert entlang dem Bodenbereich 14 der Feuerstelle 4 zugeführt werden kann.Through lower side openings 42 in the narrow water supply lines 40, the scraper elements 30 can be supplied with cooling water, which in turn can be discharged through upper side openings 44 into the larger discharge pipes 38. In the lower area of the tree 28 - between the scraper elements 30, angular recesses 46 open to the outside are formed, which are connected to air supply lines 36 via air nozzle openings 48, so that primary combustion air can be supplied along both sides of the tree 28 when it is moved back and forth along the bottom area of the fireplace, i.e. under the fuel. When the scraper conveyor 26 is moved back and forth in the fuel/ash, the angular recesses 46 along opposite undersides of the boom 28 will automatically keep the air nozzle openings 48 clear of fuel/ash so that the supplied primary combustion air can be supplied unhindered along the bottom area 14 of the fireplace 4.

Der Kratzförderer 26 ermöglicht den kontinuierlichen Transport von Brennstoff, Asche und Klinker vorwärts auf dem Bodenbereich 16 der Feuerstelle, bis Asche und Klinker über eine Abbruchplatte 50 in einen querverlaufenden Klinkenbrecherförderer 52 fallen und aus dem Heizer durch einen Ascherabfuhrförderer 54 herausgetragen werden.The scraper conveyor 26 enables the continuous transport of fuel, ash and clinker forward on the floor area 16 of the fireplace until the ash and clinker are discharged via a demolition plate 50 into a transverse pawl breaker conveyor 52 and are carried out of the heater by an ash removal conveyor 54.

Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß der Heizer nach der Erfindung eine wirklich effektive Verbrennung von fast allen festen Brennstoffen einschließlich relativ feuchtem und eventuell verseuchtem Brennstoff mit geringen Heizwerten ermöglicht, was gerade dadurch möglich ist, daß eine geschlossene Bodenfläche verwendet ist und eine zusätzliche Zufuhr primärer Verbrennungsluft über den Förderer verwendet wird.Finally, it should be pointed out that the heater according to the invention enables a really effective combustion of almost all solid fuels, including relatively moist and possibly contaminated fuel with low calorific values, which is possible precisely because a closed floor area is used and an additional supply of primary combustion air is used via the conveyor.

Claims (3)

1. Festbrennstoff-Heizer mit einer tunnelförmigen Brennkammer oder Feuerstelle, deren unterer Teil aus einer wassergekühlten, doppelwandigen Stahlkonstruktion mit einem ebenen Bodenteil und nach oben/außen geneigten Seitenwänden besteht, und deren oberer gekrümmter Teil aus keramischen Elementen besteht, wobei der Heizer-Brennstoff durch einen Schneckenförderer durch eine Heizeröffnung zugeführt und in der Feuerstelle durch einen hin- und herbeweglichen Kratzförderer weiterbefördert wird, der entlang dem Bodenteil angeordnet ist, wobei die Seitenwände - zwischen abwechselnden, wassergefüllten Kühlrohren - mit Einlaßöffnungen für Verbrennungsluft versehen sind, dadurch gekennzeichnet. daß der Kratzförderer mit diagonal verlaufenden, im wesentlichen dreieckig ausgebildeten hohlen Kratzelementen versehen ist, die mit einem zentralen Balken verbunden sind, der in Längsrichtung aus Abschnitten in der Weise besteht, daß das Kühlwasser den Kratzelementen über einen Rohrabschnitt zugeführt und von den Kratzelementen über einen anderen Rohrabschnitt abgeleitet wird, und daß der Kratzförderer außerdem Einlaßöffnungen enthält, durch die primäre Verbrennungsluft entlang dem Bodenbereich der Feuerstelle eingelassen wird.1. Solid fuel heater with a tunnel-shaped combustion chamber or fireplace, the lower part of which consists of a water-cooled, double-walled steel construction with a flat bottom part and upwardly/outwardly inclined side walls, and the upper curved part of which consists of ceramic elements, the heater fuel being fed by a screw conveyor through a heater opening and conveyed further in the fireplace by a reciprocating scraper conveyor arranged along the bottom part, the side walls - between alternating, water-filled cooling pipes - being provided with inlet openings for combustion air, characterized. that the scraper conveyor is provided with diagonally extending, substantially triangular hollow scraper elements which are connected to a central beam which consists longitudinally of sections in such a way that the cooling water is supplied to the scraper elements via one pipe section and discharged from the scraper elements via another pipe section, and that the scraper conveyor also contains inlet openings through which primary combustion air is admitted along the bottom area of the firebox. 2. Heizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlaßöffnungen zum Einlaß der primären Verbrennungsluft entlang dem Bodenbereich der Feuerstelle in dem zentralen Balken vorgesehen und zwischen den Kratzelementen in nach außen geöffneten, winkligen Ausnehmungen entlang gegenüberliegenden Seiten auf der Unterseite des Balkens angeordnet sind.2. A heater according to claim 1, characterized in that the air inlet openings for the intake of the primary combustion air are provided along the bottom area of the fireplace in the central beam and are arranged between the scraper elements in outwardly opening, angled recesses along opposite sides on the underside of the beam. 3. Heizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen für Verbrennungsluft in den Seitenwänden der Feuerstelle in drei Gruppen unterteilt sind, wobei jede mit getrennten Lufteinlaßkanälen verbunden ist, nämlich derart, daß eine unterste Gruppe mit einem Luft-Einlaßkanal für primäre Verbrennungsluft verbunden ist, während mittlere und obere Gruppen mit Lufteinlaßkanälen für sekundäre Verbrennungsluft verbunden sind und daß - in Verbindung mit den Lufteinlaßkanälen - Luftventile vorhanden sind zur Steuerung der Luftzufuhr zu den jeweiligen Gruppen von Einlaßöffnungen.3. A heater according to claim 1, characterized in that the inlet openings for combustion air in the side walls of the fireplace are divided into three groups, each connected to separate air inlet ducts, namely such that a lowermost group is connected to an air inlet duct for primary combustion air, while middle and upper groups are connected to air inlet ducts for secondary combustion air and that - in connection to the air inlet ducts - air valves are provided for controlling the air supply to the respective groups of inlet openings.
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