AT15103U1 - Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) mit einem Wärmetauscher (6), einem Festbrennstoffbrenner (38), einer Brennkammer (4) mit einem Brennboden (44) und einem darüber liegenden Rauchgasabzug (54), der in eine Rauchgasabführung (56) zur Heißseite des Wärmetauschers (6) mündet, und mit einer Umgebungsluftführung mit einem Gebläse (32) zum Treiben von Umgebungsluft durch die Kaltseite des Wärmetauschers (6). Um eine besonders sauber betreibbare Festbrennstofffeuerungsanlage (2) zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Brennkammer (4) eine oberhalb des Brennbodens (44) angeordnete Ablenkeinheit (48) aufweist, die die Brennkammer (4) in einen oberen und einen unteren Brennkammerraum (58, 60) aufteilt und zumindest 25 % des freien Querschnitts der Brennkammer (4) zwischen den Brennkammerräumen (58, 60) versperrt.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine mobile Festbrennstofffeuerungsanlage mit einem Wärmetauscher, einem Festbrennstoffbrenner, einer Brennkammer mit einem Brennboden und einem darüber liegenden Rauchgasabzug, der in eine Rauchgasabführung zur Heißseite des Wärmetauschers mündet, und mit einer Umgebungsluftführung mit einem Gebläse zum Treiben von Umgebungsluft durch die Kaltseite des Wärmetauschers.

[0002] Eine mobile Festbrennstofffeuerungsanlage kann zur Heutrocknung, zur Trocknung eines Gebäudes, zur Beheizung eines Zelts oder eines Gebäudes oder für ähnliche Zwecke verwendet werden. Hierfür wird die Festbrennstofffeuerungsanlage zu ihrem Einsatzort gefahren, dort abgestellt und in Betrieb genommen. Nach Ende des vorgesehenen Betriebs wird die Festbrennstofffeuerungsanlage wieder zurück in ein Lager oder zu einem nächsten Betriebsort gefahren. Zum Betrieb wird Festbrennstoff in der Brennkammer verbrannt, wobei die freigesetzte Wärme mit dem Rauchgas einem Wärmetauscher zugeführt wird.

[0003] Zur Kühlung des Wärmetauschers kann dieser von einem Kühlluftstrom durchströmt werden, der die Wärme aus dem Wärmetauscher abführt und in einem Luftstrom in das Gebäude, das Zelt, einen Heutrocknungsraum oder dergleichen leitet.

[0004] Bei einem Betreiben der mobilen Festbrennstofffeuerungsanlage an wechselnden Einsatzorten kann es Vorkommen, dass eine besonders saubere Verbrennung gewünscht wird, beispielsweise bei einem Einsatz zum Beheizen eines Festzelts.

[0005] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mobile Festbrennstofffeuerungsanlage anzugeben, die besonders sauber betreibbar ist.

[0006] Diese Aufgabe wird durch eine mobile Festbrennstofffeuerungsanlage der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Brennkammer erfindungsgemäß eine oberhalb des Brennbodens angeordnete Ablenkeinheit aufweist, die die Brennkammer in einen oberen und einen unteren Brennkammerraum aufteilt und zumindest 25 % des freien Querschnitts der Brennkammer zwischen den Brennkammerräumen versperrt. Zweckmäßigerweise versperrt die Ablenkeinheit zumindest 35 %, insbesondere zumindest 45 % des Querschnitts zwischen den Brennkammerräumen.

[0007] Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein verhältnismäßig hoher Flugaschegehalt im aus der Festbrennstofffeuerungsanlage austretenden Abgas je nach Einsatzort nicht gewünscht ist. Das Abscheiden von Flugasche aus dem Rauchgas ist daher wünschenswert. Die Abscheidung kann im ganzen Rauchgasweg von der Brennkammer bis zum Rauchgasaustritt erfolgen, wobei es besonders vorteilhaft ist, die Flugasche bereits in der Brennkammer aus dem Rauchgas auszuscheiden. Die Flugasche kann dann mit der großen Menge Brandasche entfernt werden und muss nicht an einer anderen Stelle der Rauchgasführung gesondert entnommen werden.

[0008] Die Erfindung geht von der weiteren Überlegung aus, dass ein Austragen von Flugasche aus dem Rauchgas durch das Bilden von Wirbeln oder Knicken in der Rauchgasbahn erfolgen kann, aus denen die Flugasche herausgeschleudert wird. Dies erfolgt vorteilhafterweise an einem Ort, an dem die Flugasche nicht durch die aufsteigenden heißen Rauchgase erneut nach oben mitgerissen wird. Um eine durch Wirbel bedingte Ascheaustragung aus dem Rauchgas zu erreichen, schlägt die Erfindung die oberhalb des Brennbodens angeordnete Ablenkeinheit auf. Sie befindet sich im aufsteigenden heißen Rauchgas des auf dem Brennboden brennenden Feuers und lenkt die aufsteigenden Rauchgase ab. Durch diese Ablenkung in Form von Wirbeln oder Rauchwegknicken wird Flugasche aus dem Rauchgas ausgeschieden und kann beispielsweise an der Seite der Brennkammer nach unten fallen, da dort ein nach unten gerichteter Gasstrom vorliegen kann. Die Flugasche kann zur Brandasche gelangen und mit dieser aus der Brennkammer entfernt werden.

[0009] Durch die Ablenkeinheit kann der weitere Vorteil erzielt werden, dass die heißen Rauchgase länger in einem Verbrennungsbereich in der Brennkammer bleiben, sodass bei verhält nismäßig kleiner Brennkammer eine gute Verbrennung innerhalb der Brennkammer erreicht werden kann. Die Brennkammer kann kleiner ausgeführt und das Volumen der mobilen Festbrennstofffeuerungsanlage kann verringert werden. Dies ist auch hinsichtlich eines geringeren Gewichts der Feuerungsanlage förderlich.

[0010] Weiter ist die Feuerungsanlage eine mobile Feuerungsanlage, die also dafür vorgesehen ist, mithilfe eines Fahrzeugs an ihren Einsatzort transportiert, dort betrieben und später an einem anderen Einsatzort erneut betrieben zu werden. Hierzu umfasst die Feuerungsanlage zweckmäßigerweise eine tragende Konstruktion und ein Anhebeelement, das dazu vorbereitet ist, die gesamte Feuerungsanlage mithilfe eines Hebegeräts am Anhebeelement anzuheben. Das Anhebeelement kann ein Einschub für einen Gabelstapler, eine obere Befestigung für eine Seilaufhängung eines Krans oder dergleichen sein, so dass die Feuerungsanlage angehoben und beispielsweise auf eine Ladefläche abgestellt werden kann. Insbesondere sind Einschübe für standardisierte Gabeln eines Gabelstaplers vorteilhaft. Die tragende Konstruktion umfasst zweckmäßigerweise einen Tragrahmen mit Trägern, an denen Seitenwände gehäuseartig befestigt sind. Ebenfalls ist möglich, dass die Träger durch Abkantungen von Gehäuse bildenden Wandblechen gebildet sind. Um eine leichtere Bewegung der Feuerungsanlage vor Ort zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Feuerungsanlage eine eigene Fahreinheit mit Rädern aufweist. Zweckmäßig sind vier Räder. Für einen sicheren Stand während des Betriebs sind Räder nur an einer Anlagenseite, z.B. zwei Räder, ausreichend, verbunden mit einer nicht rollenden Stützeinheit, z.B. einem radlosen Stützfuß. Mit einem oder mehreren Handgriffen, beispielsweise einem Haltebügel an der Umgebungslufteinlassseite, kann die Feuerungsanlage einfach manuell bewegt werden.

[0011] Der Wärmetauscher ist zweckmäßigerweise ein Gas-Gas-Wärmetauscher mit einer Heißseite, durch die während des Betriebs der mobilen Festbrennstofffeuerungsanlage das heiße Rauchgas geführt wird, und einer Kaltseite, durch die beispielsweise Umgebungsluft aus der Umgebung der Festbrennstofffeuerungsanlage geführt und dort erwärmt wird. Anschließend kann die Warmluft aus der Feuerungsanlage in die Umgebung oder einen Luftschlauch geblasen werden.

[0012] Die Festbrennstofffeuerungsanlage ist zweckmäßigerweise eine für die Verbrennung eines Biobrennstoffs vorbereitete Feuerungsanlage, also eines nicht fossilen Brennstoffs. Besonders vorteilhaft ist eine Holzfeuerungsanlage für den Betrieb mit beispielsweise Hackschnitzeln oder Pellets. Entsprechend ist der Festbrennstoffbrenner zum Verbrennen von Feststoff, insbesondere Holz, hergestellt und umfasst eine Brennstoffzuführung mit einer automatischen Vorschubeinheit zum automatisierten Zuführen von Brennstoff in die Brennkammer, z.B. auf den Brennboden. Ein Vorschubmotor der Vorschubeinheit kann von einer Steuereinheit gesteuert werden, insbesondere in Abhängigkeit eines Verbrennungsparameters, wie der Verbrennungstemperatur, der Abgastemperatur und/oder der Warmlufttemperatur.

[0013] Die Brennkammer ist zweckmäßigerweise mit Brennkammersteinen ausgekleidet, beispielsweise Schamottesteinen, um eine hohe Rauchgastemperatur in der Brennkammer und damit eine schadstoffarme Verbrennung zu ermöglichen. Die Schamottauskleidung kann den Brennraum zumindest seitlich umgeben. Die Brennkammer umfasst den Brennboden, der eine Fläche bildet, auf der in Betrieb der Feuerungsanlage die Verbrennung in der Brennkammer stattfindet. Der Rauchgasabzug kann eine obere Öffnung der Brennkammer sein, die in die Rauchgasabführung mündet, die zur Heißseite des Wärmetauschers führt. Die beiden Brennkammerräume können den Raum umfassen, der seitlich von einer Schamottauskleidung umgeben ist. Möglich ist auch der Raum der Brennkammer zwischen senkrechten Brennkammerwänden und/oder zwischen Brennboden und Brennkammerdecke.

[0014] Die Umgebungsluftführung kann von einem Umgebungslufteinlass im Gehäuse der Feuerungsanlage durch die Kaltseite des Wärmetauschers und weiter zu einem Umgebungsluftauslass im Gehäuse der Feuerungsanlage führen. Im Umgebungslufteinlass - oder in einem Abstand bis ein Gebläseradius dazu - ist zweckmäßigerweise das Umgebungsluftgebläse angeordnet, das die Umgebungsluft in das Gehäuse der Feuerungsanlage und wieder aus diesem herausdrückt. Die Umgebungsluftführung verläuft zweckmäßigerweise durch den Wärmetauscher und insbesondere auch zumindest seitlich um die Brennkammer herum, um auch diese zu kühlen. Der Umgebungslufteinlass und der Umgebungsluftauslass sind zweckmäßigerweise in einander gegenüberliegenden Seiten eines Gehäuses der Feuerungsanlage angeordnet.

[0015] Die Ablenkeinheit teilt die Brennkammer in den oberen und den unteren Brennkammerraum auf und versperrt den Zugang von dem unteren zum oberen Brennkammerraum zumindest bereichsweise. Vorteilhafterweise wird ein direkter Zugang des Rauchgases vom Brennboden zum Rauchgasabzug versperrt, wobei der direkte Zugang geradlinig sein kann oder auf der Linie des zentralen Rauchwegs bei abwesender Ablenkeinheit und Volllastbetrieb. Die Ablenkeinheit ist vorteilhafterweise unterhalb einer Brennkammerdecke angeordnet, sodass der obere Brennkammerraum zwischen der Brennkammerdecke und der Ablenkeinheit liegen kann.

[0016] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ablenkeinheit vertikal über dem Brennboden angeordnet. Das vertikal vom Brennboden nach oben aufsteigende Rauchgas wird durch die Ablenkeinheit an dem weiteren vertikalen Aufsteigen gehindert und auf eine Umgehungsbahn gezwungen, die seitlich abgeknickt sein kann und um die Ablenkeinheit nach oben herumführt. Das Rauchgas wird also von der Ablenkeinheit seitlich abgelenkt und kann im weiteren Verlauf insbesondere vertikal nach oben und weiter durch den Rauchgasabzug aus der Brennkammer ausströmen. Durch die Ablenkung erfährt das Rauchgas eine Seitenbeschleunigung, insbesondere von einer seitlichen Richtung nach oben, die eine Abscheidung von Flugasche aus dem Rauchgas begünstigt.

[0017] Zweckmäßigerweise ist die Ablenkeinheit in Form einer Zwischendecke zwischen den beiden Brennkammerräumen angeordnet. Ein Durchgang von einem zum anderen Brennkammerraum wird durch eine geschlossene Fläche versperrt, sodass eine weitläufige Umlenkung des Rauchgases und damit eine effektive Ascheaustragung ermöglicht wird.

[0018] Eine weitreichende Verwirbelung des Rauchgases verbunden mit einem relativ geringen Strömungswiderstand kann erreicht werden, wenn die Ablenkeinheit axial mittig in der Brennkammer angeordnet ist. Die Brennkammerachse verläuft zweckmäßigerweise vertikal und insbesondere durch die geometrische Mitte des Brennbodens und/oder in der vertikalen geometrischen Mittellinie der Brennkammer in Bezug auf die Seitenwände. Das Rauchgas kann die Ablenkeinheit zweckmäßigerweise an allen Seiten umströmen. Vorteilhafterweise ist die Ablenkeinheit vollflächig ausgeführt, sodass ein Gasdurchtritt durch die Fläche der Ablenkeinheit vollständig versperrt ist. Ein zentraler axialer Bereich der Brennkammer kann hierdurch in vertikaler Richtung versperrt werden.

[0019] Vorteilhafterweise ist die Geometrie der Brennkammer polygonal mit mehr als vier Ecken, beispielsweise fünfeckig, sechseckig, achteckig oder mit einer anderen Anzahl von Ecken, bis hin zur runden Gestaltung. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Ablenkeinheit eine polygonale Geometrie mit mehr als vier Ecken aufweist, wobei die runde Geometrie mit unendlich vielen Ecken ebenfalls inbegriffen sein soll. Zweckmäßigerweise korrespondieren die Geometrien der Brennkammer und der Ablenkeinheit, sodass also beide Einheiten in ihrer Geometrie die gleiche Anzahl von Ecken aufweisen. Die Ecken sind vorteilhafterweise in die gleichen Richtungen ausgerichtet.

[0020] Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Ablenkeinheit um einander gegenüber liegende Randbereiche, zweckmäßigerweise über einen Umfangsbereich der Ablenkeinheit von zumindest 360° umströmbar ist, wobei sich die Winkelangabe auf einen gedachten Zeiger beziehen kann, der senkrecht zur Achse der Brennkammer umläuft. Das Rauchgas kann also den Randbereich der Ablenkeinheit über den Umfang von zumindest 360°, insbesondere zumindest 330°, umströmen. Der Winkelbereich kann durchgehend oder unterbrochen sein, z.B. durch eine Aufhängung der Ablenkeinheit. Der Rand, auf den sich die Gradangabe bezieht, kann also umlaufend ausgeführt sein oder durch einen oder mehrere Halterungen bzw. Tragelemente hinsichtlich eines Umströmens im Bereich der Halterung unterbrochen sein.

[0021] Eine gute Verwirbelung des Rauchgases in der Brennkammer kann außerdem erreicht werden, wenn zwischen der Brennkammerwandung und der Ablenkeinheit ein Spalt, insbesondere ein Ringspalt, vorhanden ist, dessen Breite weniger als 50 % des Durchmessers der Ablenkeinheit in Richtung der Spaltbreite beträgt. Dies ist zweckmäßigerweise ringsherum um die Ablenkeinheit so, wobei eine oder mehrere Bereiche eines oder mehrerer Tragelemente, die die Ablenkeinheit tragen, ausgenommen sein können.

[0022] Einer Verwirbelung des heißen Rauchgases unterhalb der Ablenkeinheit ist es zuträglich, wenn diese eine nach unten gerichtete konkave Form aufweist. Zweckmäßigerweise ist zumindest die überwiegende Fläche der Ablenkeinheit nach unten konkav ausgeführt, insbesondere zumindest 90 %. Nach oben aufsteigendes und in den mittleren Bereich der Ablenkeinheit gelangendes heißes Rauchgas wird auf eine teilweise nach unten gerichtete Bahn gezwungen, wodurch eine Verwirbelung begünstigt wird. Auch eine Ascheabscheidung wird hierdurch begünstigt.

[0023] Vorteilhafterweise umfasst die Ablenkeinheit ein Blech, das von oben und von unten von dem Rauchgas an- beziehungsweise umströmbar ist und das insbesondere den größten Teil der Ablenkung des Rauchgases in der Brennkammer bewirkt. Die Ablenkeinheit kann hierdurch besonders einfach und robust gefertigt sein.

[0024] Eine einfache Befestigung der Ablenkeinheit in der Brennkammer kann erreicht werden, wenn diese ein Tragelement aufweist, mit der sie an der Brennkammerwandung befestigt, insbesondere in diese eingehängt ist. Besonders einfach ist eine solche Befestigung, wenn die Brennkammer eine Auskleidung mit Brennkammersteinen aufweist und die Ablenkeinheit bzw. ein Tragelement der Ablenkeinheit über zumindest einen Brennkammerstein eingehängt ist. Der Brennkammerstein bildet zweckmäßigerweise einen Teil der vertikalen Wandung der Brennkammer.

[0025] Eine effektive Ausscheidung der sehr leichten Flugasche aus der Brennkammer kann erreicht werden, wenn der Brennboden zumindest auf zwei gegenüber liegenden Seiten, insbesondere zumindest überwiegend von einer Vertiefung umgeben ist. In diese Vertiefung kann die Flugasche einsinken und dort zumindest etwas abgeschattet von den Gasturbulenzen in der Brennkammer gehalten oder in eine Aschesammeleinheit geführt werden. Zweckmäßigerweise ist die Vertiefung rings um den Brennboden ausgeführt und reicht zweckmäßigerweise direkt an die senkrechte Brennkammerwandung an. Vorteilhafterweise ist die Vertiefung senkrecht unter dem radial auswärts gerichteten Rand der Ablenkeinheit angeordnet. Dort ausgeschiedene Flugasche kann nach unten in die Vertiefung fallen.

[0026] Vorteilhafterweise mündet die Vertiefung, insbesondere nach unten in eine Aschesammeleinheit, beispielsweise einen Aschekasten, insbesondere unterhalb des Brennbodens. Die Aschsammeleinheit kann den Brennboden vollständig umgeben beziehungsweise ringsherum unter dem Brennboden angeordnet sein.

[0027] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Brennboden ein Brennteller mit einer unteren und insbesondere mittigen Öffnung, in die eine Brennstoffzuführung mündet. Eine zentrale Verbrennung mit einer peripheren Ascheaustragung kann in einfacher Weise erreicht werden. Der Brennteller ist zweckmäßigerweise zumindest überwiegend, insbesondere vollständig unterhalb der Ablenkeinheit angeordnet.

[0028] Die mobile Festbrennstofffeuerungsanlage umfasst zweckmäßigerweise eine Sekundärluftzuführung zur Brennkammer. Diese mündet zweckmäßigerweise seitlich in die Brennkammer, sodass während des Betriebs seitlich Luft in die Flammen eingestrahlt werden kann. Einer guten Verwirbelung des Rauchgases und damit einen Ascheaustrag ist es förderlich, wenn die Ablenkeinheit zumindest überwiegend oberhalb der Sekundärluftzuführung in die Brennkammer angeordnet ist. Die Sekundärluftzuführung kann die Luft in den nach radial innen gerichteten Teil eines Rauchgaswirbels einströmen, sodass der Wirbel bestärkt und die Ascheaustragung gefördert wird. Die Sekundärluftzuführung ist zweckmäßigerweise zumindest 270° um eine Brennkammerachse angeordnet, wobei insbesondere zumindest drei Einstrahlelemente, insbesondere Einstrahlrohre, vorhanden sind. Eine Primärluftzuführung kann von unten, insbesonde- re durch den Brennboden, in die Brennkammer münden.

[0029] Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Brennkammer eine Sekundärluftzuführung aufweist und die Ablenkeinheit so zur Sekundärluftzuführung angeordnet ist, dass die Sekundärluftzuführung im Nennlastbetrieb Verbrennungsluft in einen von der Ablenkeinheit erzeugten Rauchgaswirbel einstrahlt. Der Wirbel kann bestärkt und die Ascheaustragung begünstigt werden. Zweckmäßigerweise mündet die Verbrennungsluft spitz in den Wirbel ein, zweckmäßigerweise in einen nach innen gerichteten Bereich des Wirbels.

[0030] Bei einer Verwirbelung und damit einer guten Verbrennung ist es außerdem förderlich, wenn die Brennkammer eine Sekundärluftzuführung mit mehreren Einstrahlelementen aufweist, die in Form eines Wirbels zueinander angeordnet sind. Der Wirbel ist hierbei zweckmäßigerweise mit einer zur Brennkammer parallelen Achse ausgerichtet.

[0031] Außerdem ist die Erfindung gerichtet auf ein Verfahren zum Verbrennen von Festbrennstoff in einer mobilen Festbrennstofffeuerungsanlage, bei dem der Festbrennstoff auf einem Brennboden einer Brennkammer der Festbrennstofffeuerungsanlage verbrannt wird. Heiße Verbrennungsgase steigen aus der Verbrennung auf, treffen erfindungsgemäß auf eine in der Brennkammer angeordnete Ablenkeinheit und umströmen diese seitlich. Vorteilhafterweise strömen die heißen Verbrennungsgase im weiteren Verlauf nach oben in einen oberen Brennkammerraum oberhalb der Ablenkeinheit und von dort in einen Rauchgasabzug.

[0032] Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindungen enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale wird der Fachmann jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren kombinierbar.

[0033] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Das Ausführungsbeispiel dient der Erläuterung der Erfindung und beschränkt die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale des Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet und mit dem erfindungsgemäße Verfahren oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung kombiniert werden.

[0034] Es zeigen: [0035] FIG 1 eine mobile Festbrennstofffeuerungsanlage mit einer Brennkammer, einem Wärmetauscher und einer Umgebungsluftführung durch den Wärmetauscher, [0036] FIG 2 die Brennkammer in einer teilweise geöffneten Darstellung, [0037] FIG 3 die Brennkammer mit abgenommener Brennkammerdecke in einer Draufsicht von oben und [0038] FIG 4 eine schematische Darstellung von Rauchgas in der Brennkammer, das durch eine Ablenkeinheit nach unten abgelenkt wird.

[0039] FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer mobilen Festbrennstofffeuerungsanlage 2, die für einen Transport zu mehreren verschiedenen Einsatzorten vorbereitet ist. Die Festbrennstofffeuerungsanlage 2 umfasst eine Brennkammer 4 und einen Wärmetauscher 6, die in einem Transportrahmen 8 gelagert sind. Der Transportrahmen 8 umfasst an seinem unteren Ende Einschuböffnungen 10 zum Einstecken der Gabel eines Gabelstaplers. Seitlich und oben ist der Transportrahmen 8 gebildet durch Abkantungen der jeweiligen Seitenbleche beziehungsweise der Anlagendecke geformt, die zusammen mit dem Boden ein transportstabiles und wetterfestes Außengehäuse 12 bilden. Um eine gute Beweglichkeit am Einsatzort zu gewährleisten, ist die Festbrennstofffeuerungsanlage 2 mit einem Rädersystem mit vier Rädern 14 ausgerüstet, von denen die beiden hinteren Räder 14 eine Schwenkmechanik 16 zum Drehen der Räder 14 um eine vertikale Achse aufweisen. Zum Schieben oder Ziehen der Festbrennstofffeuerungsanlage 2 ist ein Griff 18 über einem Umgebungsluftgebläse 32 vorhanden, der sich vorzugsweise über die gesamte Breite der Hintenwand des Außengehäuses 12 erstreckt.

[0040] FIG 1 zeigt die Festbrennstofffeuerungsanlage 2 in einer stark vereinfachten und schematischen Weise, wobei auf betriebswesentliche Elemente, die jedoch für die Erläuterung der Erfindung unwesentlich sind, der Übersichtlichkeit halber verzichtet wurde. Die mobile Festbrennstofffeuerungsanlage 2 hat in diesem Ausführungsbeispiel eine Nennleistung von 50 kW und ist mit Festbrennstoff, insbesondere Holz, wie Holzpellets, befeuerbar. Hierzu kann ein nicht dargestelltes Brennstofflager mit der Festbrennstofffeuerungsanlage 2 über einen Brennstoffkanal verbunden werden, durch den der Festbrennstoff 20 zu einer Fördereinheit 22 gelangt, die in FIG 2 nur schematisch dargestellt ist. Die Fördereinheit 22 umfasst eine Förderschnecke, durch die der Brennstoff - gesteuert durch eine elektrische Steuereinheit - automatisiert in die Brennkammer 4 und dort auf einen Brennboden 44 befördert wird.

[0041] Der Brennboden 44 ist in Form eines Brenntellers mit einer zentralen Öffnung ausgeführt, die in die Fördereinheit 22 mündet, sodass durch die Fördereinheit von unten Festbrennstoff 20 durch die zentrale Öffnung des Brenntellers nach oben gedrückt wird. Der Festbrennstoff 20 verteilt sich nach radial außen und liegt auf einer Brennfläche des Brenntellers auf und kann dort verbrannt werden.

[0042] Die aus der Verbrennung des Festbrennstoffs 20 entstehenden heißen Rauchgase werden nach oben hin aus der Brennkammer 4 abgeführt und durch einen Abgaspfad 24 einer Heißseite des Wärmetauschers 6 von oben her zugeführt. Das Rauchgas wird von oben nach unten durch die Heißseite des Wärmetauschers 6 hindurchgeführt und gelangt zu einem Rauchgasgebläse 26. Das im Wärmetauscher 6 abgekühlte Rauchgas wird von diesem durch eine Rauchgasabführung 28 aus der Festbrennstofffeuerungsanlage 2 herausgeblasen.

[0043] Zum Abtransport der Verbrennungswärme aus dem Rauchgasstrom ist ein Kühlluftström in einem Kühlluftpfad 30 in einer Gegenstromführung zum Abgaspfad 24 geführt, er trifft also zunächst kühlere Anlagenteile und dann heißere Anlagenteile, so dass die an den kühleren Anlagenteilen erwärmte Luft an den heißeren Anlagenteilen nacherwärmt wird. Die Kühlluft wird als Außenluft beziehungsweise Umgebungsluft durch ein Umgebungsluftgebläse 32 unmittelbar von der Umgebung der Festbrennstofffeuerungsanlage 2 abgesaugt und in das Gehäuse 12 der Festbrennstofffeuerungsanlage 2 eingeblasen. Das Umgebungslufttgebläse 32 ist in einer Einlassöffnung 36 des Gehäuses 12 angeordnet. Innerhalb des Gehäuses 12 besteht also ein Überdruck relativ zur Umgebung der Festbrennstofffeuerungsanlage 2.

[0044] Die Umgebungsluft wird durch die Kaltseite des Wärmetauschers 6 geblasen und dort mit Wärme aus der Heißseite erhitzt. Anschließend umströmt sie die Brennkammer 4 und wird dort weiter erhitzt, bevor sie durch eine Auslassöffnung 34 des Gehäuses 12 als Warmluft in die Umgebung geblasen wird. Die aus der Auslassöffnung 34 ausgeblasene erwärmte Umgebungsluft steht mit einer maximalen Nennleistung von 50 kW zur Verfügung, beispielsweise für die Gebäudetrocknung. Die Brennkammer 4 wird durch den Kühlluftstrom gekühlt, so dass ihre Außentemperatur relativ kühl und für einen mobilen Einsatz geeignet bleibt.

[0045] FIG 2 zeigt die Brennkammer 4 und den Wärmetauscher 6 in einer detaillierteren, jedoch immer noch schematischen Weise. Die Brennkammer 4 ist zum besseren Verständnis zum Betrachter hin geöffnet, sodass das Innere der Brennkammer 4 sichtbar wird. Die Brennkammer 4 ist Teil eines Festbrennstoffbrenners 38, der unten einen Aschebehälter 40 zum Sammeln der Asche, die Fördereinheit 22, eine Primärluftzuführung 42 mit einem nicht dargestelltem Primärluftgebläse, einem Brennboden 44 in Form eines Brenntellers, eine Sekundärluftzuführung 46, eine Ablenkeinheit 48 und eine Brennkammerdecke 50 aufweist. Die Brennkammer 4 selbst ist mit Brennkammersteinen 52 ausgekleidet, die als Schamottesteine ausgeführt sind. Unterhalb der Brennkammerdecke 50 ist der Rauchgasabzug 54 positioniert, der in eine Rauchgasabführung 56 zum Wärmetauscher 6 hin mündet.

[0046] Die Brennkammer 4 ist in vier Bereiche unterteilt: den oberen Rauchgasabzug 54, einen oberen Brennkammerraum 58, einen unteren Brennkammerraum 60 und einem Unterraum 62, der unterhalb des Brennbodens 44 und oberhalb des Aschebehälters 40 liegt. Die Grenze zwischen den beiden Brennkammerräumen 58, 60 ist in FIG 2 durch eine gestrichelte Linie angegeben.

[0047] FIG 3 zeigt die Brennkammer 4 aus FIG 2 bei abgenommener Brennkammerdecke 50 von oben. Zu sehen sind die Brennkammersteine 52 innerhalb eines Brennkammergehäuses 64, die Ablenkeinheit 48, die Sekundärluftzuführungen 46 und jeweils kleine Ausschnitte der Fördereinheit 22 und der Primärluftzuführung 42.

[0048] Die Ablenkeinheit 48 ist als ein mehrteiliges Blech mit einer hexagonalen Zentralregion und sechs mit dieser verschweißten Außenblechen ausgeführt, die zusammen eine Zwischendecke innerhalb der Brennkammer 4 bilden. Die Ablenkeinheit 48 hat eine Dachform, die nach unten hin konkav gewölbt ist, wobei die zentrale Region waagerecht und die sechs Seitenteile etwas nach unten geneigt angeordnet sind. Die Ablenkeinheit 48 wird von drei Tragelementen 66 gehalten, die über eine Reihe von Brennkammersteinen 52 ragen, diese nach außen hin umgreifen, sodass sie über diese Brennkammersteine 52 eingehängt sind, wie anhand der beiden vorderen Tragelemente 66 aus FIG 2 zu erkennen ist. Mit der Ablenkeinheit 48 sind die Tragelemente 66 verschweißt.

[0049] Zwischen der Brennkammerwandung 68, die in diesem Ausführungsbeispiel durch die Brennkammersteine 52 und das Brennkammergehäuse 64 gebildet wird, und dem Rand 70 der Ablenkeinheit 48 befindet sich ein Ringspalt 72, dessen durchschnittliche Spaltbreite weniger als 20 % des lichten Durchmessers der Brennkammer 4 innerhalb der Brennkammerwandung 68 beträgt und weniger als 25 % des Durchmessers der Ablenkeinheit 48, ebenfalls in Richtung der Spaltbreite gesehen. Die Ablenkeinheit 48 versperrt etwa 50 % des freien Querschnitts der Brennkammer 4 zwischen den beiden Brennkammerräumen 58, 60. Der Ringspalt 72, wie auch der Rand 70, verlaufen ohne Unterbrechung rund um die Ablenkeinheit 48. Die Ablenkeinheit 48 ist zentral im lichten Raum der Brennkammer 4 angeordnet, wobei diese mittige Anordnung in horizontaler Richtung zu sehen ist.

[0050] Die Brennkammer 4 mit ihrer Brennkammerwandung 68 weist eine polygonale Geometrie auf, die durch die Ablenkeinheit 48 nachgebildet wird. Auch diese ist polygonal mit der gleichen Anzahl von Ecken ausgebildet, in diesem Fall sechs durch die hexagonale Geometrie, wobei die Ecken der Ablenkeinheit 48 zwar ein Stück weit abgeschnitten sind, dennoch in die Ecken der Brennkammer 4 weisen.

[0051] Die fünf Einströmdüsen der Sekundärluftzuführung 46 sind in der unteren Reihe der beiden Reihen von Brennkammersteinen 52 angeordnet. Sie sind nicht zentrisch sonders etwas schräg zur Brennkammerachse ausgerichtet, sodass die von ihnen eingestrahlte Sekundärluft einen Wirbel 82, bei dem in FIG 4 gezeigten Ausführungsbeispiel entgegen dem Uhrzeigersinn, bildet. Die Primärluft wird von unten durch die Primärluftzuführung 42 in eine Kammer 74 unterhalb des Brennbodens 44 geführt und strömt durch Öffnungen im Brennboden 44 zu dem auf dem Brennboden 44 liegenden Festbrennstoff 20.

[0052] Wie aus FIG 2 zu sehen ist, ist die Ablenkeinheit 48 senkrecht oberhalb des Brennbo-dens 44 angeordnet, wobei deren Rand 70 radial über den Rand des Brennbodens 44 hinausragt. Der Brennboden 44 ist rings herum von einer Vertiefung umgeben, die unter dem Rand 70 der Ablenkeinheit 48 angeordnet ist. Die Vertiefung ist zwischen dem radial äußeren Rand des Brennbodens 44 und der Brennkammerwandung 68 und in Form eines Ringspalts angeordnet, in den auf dem Brennboden 44 verbrannter Brennstoff, der nach radial außen über den Rand des Brennbodens 44 gedrückt wird, nach unten fallen kann. Da die Vertiefung nach unten in die Aschesammeleinheit 40 mündet, fällt die Asche vom Brennboden direkt in die Aschesammeleinheit 40.

[0053] Während des Betriebs der Festbrennstofffeuerungsanlage 2 wird durch die Fördereinheit 22 Festbrennstoff 20 von unten durch die zentrale Öffnung des Brennbodens 44 gefördert, sodass der Festbrennstoff auf dem Brennboden 44 zu liegen kommt. Mithilfe einer nicht darge stellten Anzündeinheit wird der Festbrennstoff 20 gezündet und beginnt zu brennen, wie durch die Flammen in FIG 2 und FIG 4 angedeutet ist. Das Primärluftgebläse bläst durch die Primärluftführung 42 Umgebungsluft in die untere Kammer 74 und von dort durch Löcher im Brennboden 44 in den brennenden Festbrennstoff 20, sodass das Feuer angefacht wird. Die aus der Verbrennung entstehenden heißen Rauchgase steigen auf und werden mithilfe der Sekundärluftzuführung 46 mit weiterer Verbrennungsluft vermischt, sodass in Höhe der Sekundärluftzuführung 46 eine Nachverbrennung der heißen Rauchgase stattfindet.

[0054] Während der Verbrennung sammelt sich verbrannter Festbrennstoff 20 in Form von Asche auf dem Brennboden 44. Durch den zentral immer weiter quellenden Strom von neuem Festbrennstoff 20 wird die Asche nach radial außen gedrückt und fällt über den radial äußeren Rand des Brennbodens 44 nach unten durch die Vertiefung beziehungsweise den Ringspalt um den Brennboden 44 in den Aschebehälter 40. Dort sammelt sich die Asche 80 und kann nach Ende des Betriebs aus dem Aschebehälter 40 entfernt werden.

[0055] Wie in FIG 4 angedeutet ist, steigen die heißen Rauchgase 76 unter der Ablenkeinheit 48 auf und in den nach unten gewölbten konkaven Raum der Ablenkeinheit 48 hinein. Dort werden sie seitlich und wieder ein Stück weit nach unten abgelenkt, bis sie den äußeren Rand 70 nach oben hin umströmen, wie auf der rechten Seite von FIG 4 angedeutet ist. Die Rauchgase 76 nehmen dort eine S-förmige Bahn mit zwei Knicken, bevor sie nach weiter oben und in den Rauchgasabzug 54 einströmen. In dem nach oben gerichteten Knick der Rauchgasbahn wird Flugasche 78 durch seine Trägheit nach außen geschleudert und sinkt am äußeren Rand der Brennkammer 4 beziehungsweise des unteren Brennkammerraums 60 nach unten ab, wie durch die gestrichelten Pfeile dargestellt ist. Dieses Absinken wird begünstigt durch eine am Rand des unteren Brennkammerraums 60 vorherrschenden nach unten gerichtete Strömung, die durch die im Zentrum vorherrschenden nach oben gerichteten Strömungen und die Ablenkeinheit 48 - begünstigt durch die von außen gekühlte Brennkammerwandung 68 - erzeugt wird. Durch die Vertiefung beziehungsweise den Spalt um den Brennkammerboden 44 sinkt die Flugasche 78 nach unten in den Aschebehälter 40 zu der dort liegenden Asche 80.

[0056] Durch die während des Betriebs einströmende Sekundärluft durch die Sekundärluftzuführung 46 wird die Wirbelbildung der Rauchgase 76 unterhalb der Ablenkeinheit 48 begünstigt, wie auf der linken Seite von FIG 4 angedeutet ist. Der Wirbel wird erzeugt durch die mithilfe der konkaven Form nach unten gerichtete Rauchgasströmung einerseits und durch die Sekundärluftzuführung 46 andererseits, durch die Luft in den unteren Brennkammerraum 60 eingeblasen wird unterhalb der nach unten gerichteten Rauchgasströmung. Der Wirbel 82 ist hierbei so gelegen, dass die durch die Sekundärluftzuführung 46 eingestrahlte Luft in einem spitzen Winkel zum unteren Rand des Wirbels 82 in die Brennkammer 4 eingeführt wird. Die Luft strömt somit gleichsinnig wie der Wirbel 82 in dieser Region, sodass die Wirbelbildung bestärkt wird. Aus dem Wirbel 82 wird Flugasche 78 nach radial außen geschleudert und fällt am Rand des unteren Brennkammerraums 60 und an der Brennkammerwandung 68 entlang nach unten, durch die Vertiefung beziehungsweise den Ringspalt um den Brennkammerboden 44 und erreicht den Aschebehälter 40.

[0057] Durch die Ablenkeinheit 48 werden die aufsteigenden Rauchgase 76 wieder nach unten umgelenkt, sodass sie länger in der Brennkammer 4 verweilen, als ohne die Ablenkeinheit 48. Außerdem werden die Rauchgase 76 in den Raum der Nachverbrennung gelenkt, der durch die Sekundärluftzuführung 46 festgelegt ist. Hierdurch werden die von der Ablenkeinheit 48 wieder nach unten gerichteten Rauchgase 76 erneut der Nachverbrennungszone zugeleitet, sodass eine erneute Nachverbrennung und damit eine sehr gute Verbrennung des brennfähigen Gasanteils im Rauchgas 76 erreicht wird. Die Verbrennung ist hierdurch sehr vollständig und Schadstoff arm.

[0058] Zudem kann durch die hohe Verweildauer der heißen Rauchgase im unteren Brennkammerraum 60 dort eine sehr hohe Temperatur erreicht werden, begünstigt durch die Brennkammersteinauskleidung der Brennkammer 4, insbesondere des unteren Brennkammerraums 60. Auch hierdurch wird die Verbrennung begünstigt, sodass sie sehr vollständig und schad stoffarm erfolgen kann. Insgesamt kann hierdurch bei vergleichsweise kleiner Brennkammer 4 eine sehr gute und sehr heiße Verbrennung erzeugt werden, was sonst nur bei größeren Brennkammern 4 möglich ist. Hierdurch kann die Brennkammer 4 sehr kompakt gehalten werden, wodurch Platz und Gewicht gespart werden kann, was insbesondere der Mobilität der mobilen Festbrennstofffeuerungsanlage 2 zugute kommt.

[0059] Durch die sehr gute Abscheidung von Flugasche 78 aus dem Rauchgas 76 kann ein sehr reiner Abgasstrom in der Rauchgasabführung 28 aus der Festbrennstofffeuerungsanlage 2 heraus erreicht werden, sodass die Umgebung der Festbrennstofffeuerungsanlage 2 wenig durch Flugasche verschmutzt wird. Hierdurch ist sie geeignet, auch in verschmutzungssensitiven Umgebungen verwendet zu werden. Weiter hat die Abtrennung der Flugasche 78 aus dem Rauchgas 76 innerhalb der Brennkammer 4 den Vorteil, dass weniger Flugasche innerhalb des Wärmetauschers 6, insbesondere in einem unteren Aschebehälter 84 unter dem Wärmetauscher 6 gesammelt wird. Hierdurch wird die Reinigung des Wärmetauschers 6 erleichtert. BEZUGSZEICHENLISTE 2 Festbrennstofffeuerungsanlage 4 Brennkammer 6 Wärmetauscher 8 Transportrahmen 10 Einschuböffnung 12 Außengehäuse 14 Rad 16 Schwenkmechanik 18 Griff 20 Festbrennstoff 22 Fördereinheit 24 Abgaspfad 26 Rauchgasgebläse 28 Rauchgasabführung 30 Kühlluftpfad 32 Umgebungsluftgebläse 34 Auslassöffnung 36 Einlassöffnung 38 Festbrennstoffbrenner 40 Aschebehälter 42 Primärluftzuführung 44 Brennboden 46 Sekundärluftzuführung 48 Ablenkeinheit 50 Brennkammerdecke 52 Brennkammerstein 54 Rauchgasabzug 56 Rauchgasabführung 58 Oberer Brennkammerraum 60 Unterer Brennkammerraum 62 Unterraum 64 Brennkammergehäuse 66 Tragelement 68 Brennkammerwandung 70 Rand 72 Ringspalt 74 Kammer 76 Rauchgas 78 Flugasche 80 Asche 82 Wirbel 84 Aschebehälter

Claims (17)

1. Ansprüche

   1. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) mit einem Wärmetauscher (6), einem Festbrennstoffbrenner (38), einer Brennkammer (4) mit einem Brennboden (44) und einem darüber liegenden Rauchgasabzug (54), der in eine Rauchgasabführung (56) zur Heißseite des Wärmetauschers (6) mündet, und mit einer Umgebungsluftführung mit einem Gebläse (32) zum Treiben von Umgebungsluft durch die Kaltseite des Wärmetauschers (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (4) eine oberhalb des Brennbodens (44) angeordnete Ablenkeinheit (48) aufweist, die die Brennkammer (4) in einen oberen und einen unteren Brennkammerraum (58, 60) aufteilt und zumindest 25 % des freien Querschnitts der Brennkammer (4) zwischen den Brennkammerräumen (58, 60) versperrt.
2. 2. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (48) vertikal über dem Brennboden (44) angeordnet ist.
3. 3. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (48) in Form einer Zwischendecke zwischen den beiden Brennkammerräumen (58, 60) angeordnet ist.
4. 4. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (48) axial mittig in der Brennkammer (4) angeordnet ist.
5. 5. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (4) und die Ablenkeinheit (48) eine polygonale Geometrie mit mehr als vier Ecken aufweisen.
6. 6. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (48) über einen Umfangsbereich von zumindest 360° umströmbar ist.
7. 7. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Brennkammerwandung (68) und der Ablenkeinheit (48) ein Ringspalt (72) angeordnet ist, dessen Breite weniger als 50 % des Durchmessers der Ablenkeinheit (48) in Richtung der Spaltbreite beträgt.
8. 8. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (48) eine nach unten gerichtete konkave Form aufweist.
9. 9. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (48) ein Blech aufweist, das von oben und unten von Rauchgas (76) umströmbar ist.
10. 10. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (4) eine Auskleidung mit Brennkammersteinen (52) aufweist und die Ablenkeinheit (48) an Brennkammersteinen (52) befestigt ist.
11. 11. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (4) eine Auskleidung mit Brennkammersteinen (52) aufweist und die Ablenkeinheit (48) auf einen Brennkammerstein (52) eingehängt ist.
12. 12. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennboden (44) rings herum von einer Vertiefung um geben ist, die unter dem Rand der Ablenkeinheit (48) angeordnet ist.
13. 13. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung nach unten in eine Aschesammeleinheit (40) mündet.
14. 14. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennboden (44) ein Brennteller mit einer mittleren Öffnung ist, in die eine Brennstoffzuführung mündet.
15. 15. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (4) eine seitliche Sekundärluftzuführung (46) aufweist und die Ablenkeinheit (48) oberhalb der Sekundärluftzuführung (46) angeordnet ist.
16. 16. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (4) eine Sekundärluftzuführung (46) aufweist und die Ablenkeinheit (48) so zur Sekundärluftzuführung (46) angeordnet ist, dass die Sekundärluftzuführung (46) im Nennlastbetrieb Verbrennungsluft in einen von der Ablenkeinheit (48) erzeugten Rauchgaswirbel (82) einstrahlt.
17. 17. Mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (4) eine Sekundärluftzuführung (46) mit mehreren Einstrahlelementen aufweist, die in der Weise schräg zur Brennkammerachse ausgerichtet sind, dass die von ihnen eingestrahlte Sekundärluft einen Wirbel (82) bildet. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen