AT12492U1 - Reinigungseinrichtung für biomassebrenner - Google Patents

Abstract

Brenner, insbesondere zum Verbrennen von Biomasse, mit einer Brennstoffbeschickungseinrichtung, einem Brennrost (13) und einer Reinigungseinrichtung (31) für den Brennrost (13), wobei der Brennrost (13) einen mit der Brennstoffbeschickungseinrichtung in Verbindung stehenden Aufnahmebereich (A) zur Brennstoffaufnahme, einen Abbrennbereich (B) zum Abbrennen des Brennstoffes, einen Aschebereich (C) aufweist, und eine Reinigungseinrichtung (31) im Aufnahmebereich (A) und/oder im Abbrennbereich (B) angeordnet ist.

Description

österreichisches Patentamt AT12 492 U1 2012-06-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Brenner, insbesondere für Biomasse, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Brenner, insbesondere für Biomasse, sollen zum Erreichen einer optimalen Verbrennung und eines hohen Wirkungsgrades eine sehr gute Verbrennung des Brennstoffes (zum Beispiel der Biomasse) im Bereich des Abbrennens der Masse gewährleisten. Die derzeitigen Brenner funktionieren anfänglich auch sehr gut und haben somit einen sehr hohen Wirkungsgrad. Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass sich im Laufe der Zeit im Abbrennbereich und/oder im Aufnahmebereich des Brennstoffes harte Ablagerungen bilden, die den Abbrand und somit den Wirkungsgrad des Brenners stark reduzieren. Es sind somit in relativ kurzen Abständen immer wieder manuelle Reinigungsvorgänge notwendig, um eine optimale Funktion der Anlage zu gewährleisten. Die Ablagerungen, gebildet aus sehr harter Schlacke, sind aufgrund ihrer Härte und Haftfestigkeit sehr schwer zu entfernen und erhöhen somit den Serviceaufwand beträchtlich.

[0003] Mit Zusatzstoffen im Brennstoff wurden keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt. Zudem war der Aufwand für derartige Einrichtungen zu groß und diese haben sich somit in der Praxis nicht bewährt.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Brenner so weiterzubilden, dass ohne den beim Stand der Technik gegebenen beträchtlichen Aufwand ein gleichbleibend guter Wirkungsgrad erhalten werden kann. Dies wird durch einen Brenner mit den Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.

[0005] Die Servicetätigkeit in diesem Bereich beschränkt sich somit nur mehr auf Sicht- bzw. Funktionskontrolle. Manuelle Reinigungstätigkeiten sind im Bereich des Brenntellers nicht mehr oder nur mehr sehr reduziert erforderlich.

[0006] Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0007] Details der Erfindung sind in den Figuren sowie der dazugehörigen Beschreibung dargestellt bzw. beschrieben.

[0008] Fig. 1 zeigt einen Kesselaufbau eines Brenners für Biomasse im Schnitt, gemäß dem Stand der Technik, [0009] Fig. 2 [0010] Fig. 3 [0011] Fig. 4 [0012] Fig. 5 zeigt einen Brenner für Biomasse im Schnitt gemäß dem Stand der Technik, zeigt einen Grundriss eines erfindungsgemäßen Brenners, zeigt einen Schnitt durch den Brenner gemäß Fig. 3 und zeigt einen Schnitt durch den Arm der Reinigungseinrichtung des Brenners gemäß Fig. 3.

[0013] Fig. 1 zeigt einen Heizkessel samt Brenner für Biomasse entsprechend dem Stand der Technik. Durch die Förderschnecke 2, die bis zur zentralen Öffnung 24 - aber auch mit entgegengesetztem Schneckengang weg von der zentralen Öffnung 24-angeordnet sein kann, gelangt Biomasse 6 wie z. B. Hackschnitzel, Pellets oder dergleichen- auf den Brennteller 13. Die auf dem Brennteller 13 verbrennende Biomasse 6 wird durch eine primäre Luft im Brennteller 13 und eine sekundäre Luft vom Luftring 7 beaufschlagt. Die durch das Verbrennen der Biomassen 6 entstehenden Flammen werden im Domdeckel 8 umgeleitet und gelangen in Folge durch den Wärmetauscher 9 weiter in das Abluftrohr 11 und letztlich in einen Kamin. Beim Durchtritt der Heißluft durch den Wärmetauscher 9 wird das Wasser im Kessel erwärmt. Die auf dem Brennteller 13 entstehende Asche wird mittels des Ascheabstreifers 5, der über einen Zahnkranz 4 und dem dazugehörigen Antrieb 3 antreibbar ist, abgestreift und gelangt weiter zur Ascheaustragsschnecke 1. Die Ascheaustragsschnecke 1 fördert die Asche zyklisch in den Aschebehälter 12 der entleert werden muss. Das gesamte Kesselsystem ist mit der Isolierung 10 gekapselt. 1 /9 österreichisches Patentamt AT12 492 U1 2012-06-15 [0014] Fig. 2 zeigt die Schnittdarstellung eines Brenntellers 13. Es gibt Brennteller 13 wie in Fig. 2 dargestellt, die gewölbt sind, aber auch ebenflächig ausgeführte. In Fig. 2 ist lediglich die Hälfte eines Brenntellers 13 dargestellt. Die zweite Hälfte des Brenntellers ist rotationsymmetrisch zur Drehachse A-A ausgebildet. Die Biomasse 6 gelangt über eine zentrale Öffnung 24 in den Aufnahmebereich A und weiter in den eigentlichen Abbrennbereich B. Dabei gelangt zentral zugeführte, primäre Zuluft 21 durch Luftlöcher 23 in den Abbrennbereich B und sorgt für die entsprechende Sauerstoffzufuhr und somit für eine optimale Verbrennung. Die Versorgung mit Primär- und Sekundärluft erfolgt über Ventilatoren die in der Kesselanlage untergebracht sind.

[0015] In weiterer Folge gelangt die Asche der verbrannten Biomasse 6 zum Ascheabstreifer 5 (siehe Aschebereich C). Das Abstreifen der Asche ist bezüglich der Fig. 1 beschrieben.

[0016] Bei kleinen Anlagen kann auf den Ascheabstreifer 5 verzichtet werden, da durch die nachströmende, verbrennende Biomasse die Asche zum Brenntellerrand gedrückt wird und in Folge in den Bereich der Ascheaustragung gelangt.

[0017] Das Problem ist nun, dass sich im Aufnahmebereich A, auch teilweise im Abbrennbereich B Schlacke 22 bildet und an der Oberfläche des Brenntellers sowie an der Öffnung der Brennstoffaufnahme festbackt. Die Schlacke 22 ist eine sehr harte, widerstandsfähige Schicht die sich nur mit erhöhtem Kraftaufwand entfernen lässt. Des Weiteren wird die zentrale Öffnung 24 im Aufnahmebereich A verkleinert. Dadurch werden teilweise die Luftlöcher 23 in diesem Bereich verschlossen und der Wirkungsgrad der Anlage verschlechtert sich.

[0018] In Fig. 3, 4 und 5 wird nun ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung 31 dargestellt. Da der Brenner bis auf die erfindungsgemäße Reinigungseinrichtung 31 dem Stand der Technik entspricht, wird zusätzlich auf die Fig. 1 und 2 verwiesen. Die Reinigungseinrichtung 31 ist außerhalb des Brennrostes rotatorisch und je nach Ausführung des Brenntellers 13 z. B. rechteckig oder quadratisch auch translatorisch bewegbar. Der Antrieb kann elektromotorisch, pneumatisch über bspw. ein Schneckengetriebe erfolgen. Es ist auch möglich, dass die Förderschnecke 2 die Reinigungseinrichtung 31 antreibt. Mittels eines Untersetzungsgetriebes erfolgt eine sehr langsame Bewegung, die je nach Brenntellergröße variieren kann. Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, die Rotations- bzw. Längsbewegung der Reinigungseinrichtung 31 so zu wählen, dass während der Brenndauer eines Hackstückgutes oder Pellet, das unverbrannte Gut nicht über den Aschebereich C gefördert wird.

[0019] Die Reinigungseinrichtung 31 ist von der Befestigung bis an ihr Ende im Wesentlichen als gerader, L- oder C-förmiger Arm 32 ausgebildet. Der Querschnitt des Armes 32 ist rechteckig, kann aber auch dreieckig ausgeführt sein, wobei eine der längeren Seiten des Dreieckes bzw. längere Seite des Rechteckes zumindest im Abbrennbereich B des Brennstoffes und im Aufnahmebereich A des Brennstoffes flächig aufliegt.

[0020] Weiters ist der Arm 32 auf der zur Brennrost zugewandten Seite mit Schlitze 33 versehen, sodass die Luft durch die Löcher des Brennrostes in die Schlitze 33 des Armes 32 geleitet wird. Die Schlitze 33 weisen jeweils ein aufnahmebereichnahes Ende 52 und ein aufnahmebereichfernes Ende 51 auf, wobei die aufnahmebereichnahen Enden 52 geschlossen ausgebildet sind und die aufnahmebereichfernen Enden 51 offen sind. Weiters ist die offene Seite der Schlitze annähernd rechtwinkelig (Winkel X- in Fig.3 dargestellt) zur Bewegungsrichtung angeordnet. Durch die permanente Bewegung des Armes 32 wird eine Kühlung des Armes 32 erreicht. Die in der offenen Seite austretende Primärluft wird wiederum dem Abbrennbereich B des Brennstoffes zugeführt.

[0021] Es kann die Luftversorgung für die Kühlung der Reinigungseinrichtung 31 auch extern, beispielsweise mit einem Ventilator, erfolgen.

[0022] Durch die permanente Reinigung des Brenntellers 13 ist immer ein sehr hoher Wirkungsgrad gewährleistet.

[0023] Weiters hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Arm 32 zur Dreh- und Schieberichtung schräg, unter einem Winkel Z vorzugsweise zwischen 10 und 70° bezogen auf dem Brennrost, angeordnet ist. Dadurch wird bei größeren Anlagen die Asche ohne dass sie sich am 2/9 österreichisches Patentamt AT12 492 U1 2012-06-15

Brenntellerrand anhäuft, in den Bereich der Ascheaustragung transportiert.

[0024] Das Material des Armes 32 besteht aus Baustahl, kann aber auch aus Gusseisen, beispielsweise Grauguss, legierter warmfester Stahl, legierter Stahlguss oder aus einer Nickelbasislegierungen hergestellt sein.

[0025] Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn das Seitenverhältnis, kurzer Schenkel/Ianger Schenkel des rechteckigen bzw. dreieckigen Armes 1:2 beträgt.

[0026] Zum Beispiel hat der Arm bei einer 100KW-Anlage eine kurze Seite von 10 mm und eine lange Seite von 20 mm.

[0027] Die Dimensionierung der Schlitze 33 des Armes 32 ist im Schnitt A-A dargestellt. Die am Brennteller 13 angeordneten Luftlöcher 23 für die sekundäre Verbrennungsluft sind spiralförmig angeordnet, können jedoch auch geradlinig zum Zentrum des Brenntellers 13 ausgebildet sein.

VERZEICHNIS DER BEZUGSZEICHEN A Aufnahmebereich B Abbrennbereich C Aschebereich 1. Ascheaustragungsschnecke 2. Förderschnecke 3. Antrieb für Zahnkranz 4. Zahnkranz 5. Ascheabstreifer 6. Biomasse 7. Sekundär Luftring 8. Domdeckel 9. Wärmetauscher 10. Isolierung 11. Abluft 12. Aschebehälter 13. Brennrost 21. Primärluft 22. Schlacke 23. Luftlöcher 24. Zentrale Öffnung 31. Reinigungseinrichtung 32. Arm 33. Schlitz 51. Aufnahmebereichfernes Ende 52. Aufnahmebereichnahes Ende 3/9

Claims (9)

1. österreichisches Patentamt AT12 492 U1 2012-06-15 Ansprüche 1. Brenner, insbesondere zum Verbrennen von Biomasse, mit einer Brennstoffbeschickungseinrichtung, einem Brennrost und einer Reinigungseinrichtung (31) für den Brennrost, wobei der Brennrost (13) einen mit der Brennstoffbeschickungseinrichtung in Verbindung stehenden Aufnahmebereich (A) zur Brennstoffaufnahme, einen Abbrennbereich (B) zum Abbrennen des Brennstoffes und einen Aschebereich (C) aufweist, wobei der Brennrost (13) im Aufnahmebereich (A) eine zentrale Öffnung (24) mit einer durch den Brennrost (13) gebildeten Wandung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (31) im Aufnahmebereich (A) entlang der Wandung der zentralen Öffnung (24) angeordnet ist.
2. 2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (31) flächig an der Wandung anliegt.
3. 3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsvorrichtung zum Bewegen der Reinigungseinrichtung (31) relativ zum Brennrost (13) vorgesehen ist.
4. 4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (31) zumindest dort, wo sie sich im Abbrennbereich (B) befindet, mit einer Kühlvorrichtung versehen ist.
5. 5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung als mindestens ein Schlitz (33) vorzugsweise als eine Vielzahl von Schlitzen (33) in der Reinigungseinrichtung (31) ausgebildet ist, wobei Luft durch die Relativbewegung von Brennrost und Reinigungseinrichtung (31) und/oder durch ein Gebläse durch die Schlitze (33) bewegbar ist.
6. 6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitz(e) (33) ein aufnahmebereichnahes Ende (51) und aufnahmebereichfernes Ende (52) aufweisen, wobei die aufnahmebereichnahen Ende(n) (52) geschlossen ausgebildet sind und die aufnahmebe-reichferne(n) Ende(n) (51) offen ausgebildet sind.
7. 7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung als Arm (32) - vorzugsweise mit einer geraden oder L-förmigen oder eiförmigen Form - ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Arm (32) einen rechteckigen oder dreieckigen Querschnitt aufweist.
8. 8. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (32) in Bezug auf die Bewegungsrichtung relativ zum Brennrost schräg, vorzugsweise mit einem Winkel zwischen 10° und 70°, verläuft.
9. 9. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennrost (13) als im Wesentlichen kreisrunder Brennteller ausgebildet ist, wobei in einer radialen Richtung betrachtet, ausgehend von der zentralen Öffnung (24) hintereinander der Aufnahmebereich (A), der Abbrennbereich (B) und der Aschebereich (C) angeordnet sind. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 4/9