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Die Erfindung betrifft einen Feststoffbrenner mit einer Unterschubvorrichtung, über welche Brennmaterial durch eine im Brennerboden ausgenommene Öffnung in einen Brennraum bewegbar ist, und mit einer Primär- und Sekundärluftzufuhreinnchtung, wobei der Brennerboden im wesentlichen geschlossenflächig ausgebildet und ein um die Brennerboden- Öffnung angeordneter, vorzugsweise hohlzylindrischer, Brennhohlkörper vorgesehen ist, und wobei die Primär- und Sekundärluftzufuhreinrichtung aus in den Brennraum mündende Luftzufuhröffnungen gebildet ist, die in der Wandung des Brennhohlkörpers angeordnet sind.
Bei bekannten Feststoffbrennem werden verschiedene Einrichtungen, z. B.
Kessel zur Wannwasseraufbereitung mit losen Granulaten oder Pellets befeuert. Es existieren Rostfeuerungen mit Klapp- und Stufenrost sowie primärbelüftete Retorten- und Brenntellerfeuerungen, welche abhängig vom Brennmaterialaufschub die Asche aus dem Brennraum befördern.
Die Nachteile dieser Brenner bestehen in der sehr starken Veraschung des Brennraumes und in der starken Abhängigkeit der Brennleistung vom verwendeten Brennmaterial. Die Reinigung durch Rostentleerung stellt dabei einen relativ schwerwiegenden Eingriff in den Brennvorgang dar und stört die Verbrennung und deren Effizienz erheblich.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Feststoffbrenner der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem eine technisch einfache Verbrennung für eine grosse Vielfalt von unterschiedlichen Brennmaterialien realisiert werden kann.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine möglichst effiziente Reinigung des Brennraumes zu ermöglichen, durch die eine Störung des Verbrennungsvorganges möglichst vermieden werden soll.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der vorzugsweise hohlzylindrische Brennhohlkörper in einem einstellbaren Abstand zu dem Brennerboden angeordnet ist, sodass ein Spalt zwischen dem Brennhohlkörper und dem Brennerboden freigestellt ist, über den Verbrennungsrückstände nach aussen bewegbar sind.
Die Funktion der Öffnungen des Brennhohlkörpers passt sich dem Füllstand der Brennkammer an. Bei steigender Glutbettgrösse erhöht sich der Primärluftbereich automatisch anstatt sich wie bei von unten belüfteten Brennern gemäss Stand der Technik zu verkleinern, weil beim erfindungsgemässen Feststoffbrenner mit wachsendem Füllstand immer mehr Öffnungen direkt auf der Höhe des Glutbettes liegen und somit für die Primärluftzufuhr wirken. Auf diese Weise teilen sich bei passender Gesamtluftmenge Primär- und Sekundärluft automatisch im richtigen Verhältnis zueinander auf.
Nimmt hingegen der Füllstand im Brennraum ab, wirkt der grössere Teil der vorhandenen Öffnungen des Brennhohlkörpers als Sekundärzuführungen, da diese in diesem Fall oberhalb des verbrennenden Materials liegen, sodass automatisch weniger Primärluft zur Verbrennung gelangt.
Der einstellbare Abstand von Brennerbodenscheibe zu Brennhohlkörper ergibt einen bestimmten Entaschungsspalt, welcher das Ausfallen von unverbrannten Teilen und das Überfüllen der Brennscheibe verhindert. Auch dieses Problem tritt bei bekannten
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Unterschubfeuerungen auf Damit können mit Hilfe des erfindungsgemässen Feststoffbrenners auch Brennstoffe mit hohem Aschegehalt oder grosser Verschlackungstendenz verbrannt werden, ohne dass es dabei zu einer merkbaren Beeinträchtigung des Brennvorganges kommt.
Es wird damit eine seitliche Primärluftzuführung erzielt, die sich den Gegebenheiten im Brennraum ständig anpasst, das Abführen der Asche kann zugleich aufgrund des Entaschungsspaltes jedoch auch bei sehr starkem Ascheanfall sowohl auf kontinuierliche als auch diskontinuierliche Weise geschehen, ohne die gerade stattfindende Verbrennung unuterbrechen zu müssen.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Brennerboden als Scheibe ausgebildet ist, und dass die Brennerboden-Öffnung durch eine zentrale kreisförmige Öffnung der Scheibe gebildet ist. Dadurch gelingt eine symmetrische Beschickung des Brennraumes.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann die Brennerboden-Scheibe rotierbar gelagert sein. Durch die Bewegung der Brennerboden-Scheibe wird das gesamte im Brennraum verbrennende Material ständig nach aussen gedreht, wodurch die Verbrennungsrückstände wie Asche o. ä. von der Brennscheibe wegebefördert werden.
Um diese Förderbewegung zu unterstützen, kann gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass im Brennraum von der BrennerbodenScheibe beabstandete Abstreifer angeordnet sind.
Die im Brennraum befindlichen Abstreifer scheren die ausgebrannten Rückstände ab und transportieren diese über den Rand der Brennerbodenscheibe aus dem Brennraum in den Unterbau des erfindungsgemässen Brenners. Auf diese Weise sind definiert gesteuerte Entaschungszyklen des Brennraumes während des Leistungsbetriebes möglich, ohne dass dabei das auf der Brennerbodenscheibe bestehende Glutbett verloren gehen kann, wie dies bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Klapprost möglich ist. Auch mögliche Verschlackungen können durch die definierte Bewegung der Brennerbodenscheibe und der feststehenden Abstreifer aus dem Brennraum entfernt werden.
Erhöhte Aschemengen, wie sie bei landwirtschaftlichen Reststoffen oder bei Kartonagen anfallen, können durch die variable Einstellbarkeit der Reinigungszyklen und der Laufdauer ebenso vollständig ausgebracht werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der beigeschlossenen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eingehend erläutert. Es zeigt dabei Fig. l eine schematische teilweise Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Feststoffbrenners.
Fig. l zeigt einen Feststoffbrenner, der Teil einer nicht näher dargestellten Heiz- oder Warmwasseranlage, zum Beispiel zur Warmwasseraufbereitung ist. Bevorzugt können mit diesem biogene Heizmaterialien verfeuert werden, der Feststoffbrenner kann aber auch mit anderen üblichen Heizmaterialien beschickt werden, vor allem aber Brennstoffe mit hohem Aschegehalt oder grosser Verschlackungstendenz, wie z. B. Karton, bis hin zu relativ feuchten Brennmaterialien lassen sich damit bevorzugt verbrennen.
An der Unterseite des Feststoffbrenners ist eine aus zwei auf einer Achse 20 gegenläufig angeordneten Schnecken 13 gebildete Unterschubvorrichtung vorgesehen, mit
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der Brennmaterial in einem unterhalb des Feststoffbrenners angeordneten Kanal 15 von einer Seite horizontal auf eine im Brennerboden ausgenommene Öffnung 14 zu bewegt wird. Die Brennerboden-Öffnung 14 ist im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 kreisrund ausgeführt, kann aber auch eine beliebig andere geometrische Form annehmen.
An dieser Stelle endet die eine Schnecke 13 und die andere setzt sich im entgegengesetzten Drehsinn fort, sodass das Brennmaterial bei Rotation der Achse 20 in die Öffnung 14 emporgedrückt wird, wodurch sich ein ständiger Nachschub an Brennmaterial in den Feststoffbrenner ergibt. Je nach Umdrehungszahl oder Laufzeit der Achse 20 stellt sich damit ein höherer oder niedriger Materialdurchsatz ein. Das Brennmaterial gelangt damit in einen Brennraum 12 des Feststoffbrenners, wo es verbrannt wird. Die Brennmaterialaufschubzone 1 ist dabei mittig im Feststoffbrenner angeordnet. Während des Verbrennungsvorgangs stellen sich verschiedene Zonen im Brennmaterial ein, die in Fig. l schematisch angedeutet sind. Eine Entgasungszone 3 schliesst sich in herkömmlicher Weise an eine Materialvortrocknungszone 2 an, nach der Zone 3 bildet sich die Ausglühzone 4.
Der Brennerboden 5 im wesentlichen geschlossenflächig ausgebildet und ein um die Brennerboden-Öffnung angeordneter, vorzugsweise hohlzylindrischer, Brennhohlkörper 9 vorgesehen. Die Primär- und Sekundärluftzufuhreinrichtung sind aus in den Brennraum 12 mündende Luftzufuhräffnungen 10,11 gebildet, die in der Wandung des Brennhohlkörpers 9 angeordnet sind.
Damit gelangt die Primärluft nicht wie in den bekannten Feststoffbrennem von unten in den Brennraum sondern ausschliesslich über die Luftzufuhröffnungen von der Seite in das Brennmaterial. Die Brennerbodenscheibe 5 ist also unbelüftet, sodass keine Primärluft von unten an das Brennmaterial gelangen kann. Die Funktion der Öffnungen 10,11 ist vom Füllstand des Feststoffbrenners abhängig. Bei hohem Füllstand wirken praktisch nur die obersten Öffnungen 10, 11 als Sekundärluftöffnungen, während alle darunterliegenden Öffnungen 10, 11 als Primär luftöffhungen wirken, über die Primärluft direkt dem Brennmaterial zugeführt wird und dort zur Verbrennung des Brennmaterials beiträgt.
Die Sekundärluft dient hingegen lediglich der Nachverbrennung der bei der primären Verbrennung entstehenden Verbrennungsabgase.
Bei relativ geringem Füllstand wirken wiederum nur die untersten Öffnungen 10,11 als Primärluftöffnungen und alle darüberliegenden Öffnungen 10,11 als Sekundärluftöffnungen. Die Wirkungsweise der Öffnungen 10, 11 ist damit stark vom Brennmaterial-Füllstand innerhalb des Brennraumes 12 abhängig.
Der hohlzylindrische Brennhohlkörper 9 ist mit seiner Längsachse normal zum Brennerboden 5 ausgerichtet und erfindungsgemäss in einem einstellbaren Abstand zu diesem angeordnet, sodass ein Spalt 21 zwischen dem Brennzylinder 9 und dem Brennerboden 5 freigestellt ist, über den Verbrennungsrückstände nach aussen bewegbar sind. Damit kann eine sehr wirkungsvolle Entaschung der Verbrennung durchgeführt werden, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung der Glut kommen kann. Je nach Einstellung des Spalts 21 wird mehr oder weniger verbranntes Material seitlich aus dem Brennraum 12 hinausbefördert, während die Verhältnisse im Zentrum der Glut unverändert weiterbestehen.
Erfahrungsgemäss ist aber gerade dieses Weiterbestehen der Brennverhältnisse von grosser Bedeutung für einen sauberen
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Abbrand, da andernfalls jede ruckartige Veränderung des Glutnestes, wie sie bei
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bringt, bis wieder ein sauberes Abbrandverhalten erzielt wird.
Während Brennmaterial über die Bodenöffnung 14 ständig nachgeschoben wird, kann die bei der Verbrennung entstandene Asche durch den Spalt 21 in den Unterbau des Feststoffbrenners gelangen und wird somit aus dem Brennraum befördert.
Eine sehr gut definierte Entaschung wird dadurch erreicht, dass der Brennerboden als Scheibe 5 ausgebildet ist und diese Brennerboden-Scheibe 5 mittels Lager 6 rotierbar gelagert ist. Damit wird die sich ausbildende Asche vom Zentrum der Brennerboden-Scheibe 5 wegbewegt. Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. l ist die Brennerboden-Scheibe 5 um ihren Mittelpunkt rotierbar gelagert.
Sie kann aber ebenso auch exzentrisch gelagert sein, wodurch sich eine automatische Abstreifung an der Wand des Brennhohlkörpers 9 und einen Stufenrosteffekt ergeben würde. In Fig. l ist die Abstreifung durch im Brennraum von der BrennerbodenScheibe 5 beabstandete, ortsfest angeordnete Abstreifer 8 verwirklicht, die je nach Lage und Grösse ständig die auf der Brennerboden-Scheibe entstehende Asche in den Spalt 21 abstreifen. Dabei können beliebig viele Abstreifer 8 um den Brennraumumfang angeordnet sein, die für eine kontinuierliche Reinigung des Brennerbodens sorgen.
Eine weitere Möglichkeit die Asche abzustreifen bestünde darin, die Abstreifer 8 im Kreis umlaufen zu lassen und die Brennerboden-Scheibe 5 ortsfest anzuordnen.
Eine verbesserte Möglichkeit der für die Glut schonenden Wegbewegung der sich bildenden Asche ergibt sich, wenn die Entaschung zyklisch vorgenommen wird, indem die Brennerbodenscheibe 5 über eine Antriebswelle 7 in entsprechenden Zeitabständen bewegt wird.
Der Brennerhohlkörper 9 sollte aus einer hochwertigen Stahllegierung gefertigt sein, da dadurch ein rasches Erwärmen auf Betriebstemperatur ermöglicht wird. Durch die permanente Luftdurchströmung über die Öffnungen 10,11 ergibt sich eine Kühlwirkung, die eine Überhitzung des Hohlkörpers 9 verhindert. Dadurch werden bestmögliche Bedingungen für die Verbrennung geschaffen. Nach dem Beenden der Verbrennung verhindert die geringe Speichermasse des Hohlkörpers 9 unnötige Wärmeverluste und ebenso ein Überhitzen der Heizanlage.
Damit lassen sich Feuerungsleistungen grösser als 150 kW mühelos beherrschen.