AT402965B - Vorrichtung zur nachverbrennung für einen gebläsekessel oder herd - Google Patents

Description

AT 402 965 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nachverbrennung für einen Gebläsekessel oder Herd mit Stückholz- oder Hackgutbefeuerung, der mit einem Primärbrennernng oder Rost und einer Primärluft- sowie einer Sekundärluftzuführung ausgestattet ist, die über dem Primärbrennerring oder Rost einen im wesentlichen kegelstumpfförmigen, mit zunehmender Entfernung vom Primärbrennerring oder Rost konvergierenden Stutzen aufweist.

Die Verbrennung der Biomasse, Hackgut oder Stückholz erfordert besondere Maßnahmen, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. So ist oberhalb der Primärluftzone im Bereich beispielsweise eines Brennerringes noch eine Zone mit Sekundärluftzuführung zur Nachverbrennung vorgesehen. Dazu wird Luft, die von einem Gebläse kommt, nach entsprechender Vorwärmung mittels eines Düsenkranzes verteilt.

Aus der CH 674 255 A ist eine Vorrichtung zur Zufuhr von Sekundärluft für einen Brenner eines Heizkessels für feste Brennstoffe bekannt. Ein zylindrischer Primärfeuerraum geht nach oben hin in einen Kegelstumpf mit Doppelmantel über, dessen innere Mantelfläche mit Bohrungen oder Schlitzen perforiert ausgebildet ist. Den aufsteigenden Schwelgasen wird durch diese Perforation erhitzte Sekundärluft zugeführt, sodaß die Schwelgase zünden und sich ein hoher Verbrennungswirkungsgrad ergibt. Die DK 22 025 A zeigt eine Verbrennungsvorrichtung, ebenfalls mit einem kegelstumpfförmigen Einsatz, der Bohrungen zur Luftführung aufweist. Der kegelstumpfförmige Einsatz liegt am Ausgang eines den Brennraum mantelförmig umfassenden Sekundärluftkanals. Eine ähnliche Ausführung ist der SE 128 398 A zu entnehmen, bei der Düsen eines Düsenkranzes für Sekundärluft zur radialen Richtung schräggestellt sind.

Die Erfindung zielt darauf ab, die Heizleistung durch verbesserte Luftführung im Nachverbrennungsbereich weiter zu verbessern und gleichzeitig einer Sogwirkung auf das Brenngut durch thermischen Auftrieb, insbesondere also einem Funkenflug, entgegenzutreten. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der kegelstumpfförmige Stutzen im Inneren durch Erzeugende voneinander getrennte Abschnitte von Kegelstumpfflächen aufweist, die in radialer Richtung zueinander seitlich verschoben und durch radiale Flächen randseitig miteinander verbunden sind, daß in den radialen Flächen etwa tangential ausgerichtete Düsen vorgesehen sind, die mit einem Luftführungsschacht für Sekundärluft, insbesondere einem Sekundärluftgebläse in Verbindung stehen. Die Sekundärluft wird über die Düsen tangential eingeblasen und erhält durch die konischen Leitflächen (Kegelstumpfinnenflächen) einen Drall mit Verwirbelung, die durch die konische Ausführung der Leitflächen nach unten gerichtet ist; der letztgenannten Komponente wirken die aufsteigenden Gase entgegen, sodaß eine sehr gute Durchmischung und somit leistungsstarke Verbrennung erfolgt. Die Düsen können wie bekannt als Bohrungen bzw. Schlitze ausgeführt werden. Die Heizleistung eines Brenners kann durch Austausch des kegelstumpfförmigen Stutzens verändert werden. Je nach Brennstoff ist der Winkel des Kegelstumpfes größer als 35* und erreicht maximal 85". Es ist zweckmäßig, wenn mindestens eine der Kegelstumpfflächen doppelwandig ausgebildet ist und der Zwischenraum an den Luftführungsschacht für die Sekundärluft angeschlossen ist. Die Zuführung der Luft zu den Düsen erfolgt dann bereits im hohlen Mantel des kegelförmigen Stutzens, dessen Innenfläche durch eine vertikale Eben zweigeteilt oder durch mehrere Ebenen, die alle durch die Mittelachse gehen, in drei oder mehr Kegelstumpfflächen geteilt und jeweils zueinander seitlich versetzt sind. Im horizontalen Schnitt durch den Stutzen ergeben sich dann Konturen, die etwa der Außenkontur eines Klinkenrades entsprechen.

Eine zweckmäßige Ausführung der Erfindung sieht vor, daß der Luftführungsschacht im Bereich einer der radialen Flächen an einem Ringraum bzw. Ringbogenraum angeschlossen ist und der Ringraum bzw. Ringbogenraum an der anderen in Umfangsrichtung zunächst liegenden radialen Fläche endet. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Druck- und Temperaturverhältnisse an den Düsen, die eine unsymmetrische und daher in Kombination mit den senkrecht aufsteigenden Heißgasen besonders gute Durchmischung bewirken. Ferner kann zur Verbesserung der Düsenwirkung des Stutzens der radiale Abstand zwischen den getrennten Abschnitten der Kegelstumpfflächen zur oberen Öffnung des Stutzens hin gegen null gehen. Die radialen Flächen zwischen den seitlich versetzten Kegelstumpfflächen sind in diesem Fall keine Trapezflächen sondern Dreieckflächen mit einem spitzen Winkel im Austrittsbereich des Stutzens. Dort kann ein Trichter in der Art einer Venturidüse anschließen. Zur Verwirbelung im Inneren ist es zweckmäßig, wenn die horizontalen Schnittflächen des Stutzens im Inneren eine kreisbogen- oder spiralförmige Kontur aufweisen. Abgesehen davon, daß die konische Ausbildung des Stutzens die Sekundärluft nach unten drückt, kann dieser Effekt noch verstärkt werden, wenn auch die radialen Flächen zur Bildung einer den aufsteigenden Gasen entgegengerichteten Verwirbelung geneigt ausgebildet sind. Auf diese Weise wird die Sekundärluft sehr lange im Nachverbrennungsraum gehalten. Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Bereich, in welchen der Stutzen ausmündet, also z.B. der Wärmetauscherbereich, vom Primärluftbereich bzw. Verbrennungsbereich durch eine Wand getrennt ist. So kann beispielsweise eine feuerfeste Platte je nach Heizleistung und Brennstoffqualität im oberen oder unteren Bereich des kegelförmigen Stutzens anschließen und den Bereich außerhalb des Stutzens nach oben und nach unten zum Brenner oder Rost hin gasdicht abschließen. Zur Erhöhung der Verwirbelung können im Inneren des Stutzens Leitbleche z.B. in horizontaler 2

Claims (10)

1. AT 402 965 B Anordnung vorgesehen sein. Eine besonders zweckmäßige und den unterschiedlichen Brennstoffen anpaßbare Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei vorzugsweise im Abstand zueinander veränderbare Stutzen auf gleicher geometrischer Achse vorgesehen sind, wobei dem brennernahen Stutzen vorzugsweise kühle Luft und dem brennerfernen Stutzen vorzugsweise heiße Luft zugeführt wird. Die Versetzung der kegelstumpfförmigen Stutzen wird je nach Brennstoff und gewünschter Heizleistung bestimmt und beträgt zwischen 25 und 80% des oberen Radius des oberen Stutzens. Auch kann dem Stutzen gegebenenfalls im Abstand ein etwa halbkugelförmiges Gitternetzwerk z.B. aus fächerförmig radial nach außen laufenden tordierten Edelstahlstreifen aufgesetzt sein. Eine zusätzliche Ablenkung des Gases als auch der restlich verbleibenden unverbrannten glühenden Teilchen wird erreicht. Diese werden abgefangen und zum Ausbrennen gebracht. Das äußere Erscheinungsbild des Verbrennungsvorganges wird dadurch auf eine glühende Halbkugel reduziert. Flammen sind nichtmehr sichtbar und die bisher nicht mögliche Verkürzung der Ausbrandwege der langflammigen biogenen Brennstoffe wurde je nach Brennstofftyp und Heizleistung mit 5 cm bis 100 cm erreicht, wobei die Ausbrandwege gegenüber herkömmlichen Anordnungen um ca. 60% reduziert werden konnten. Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Zeichnungen dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Kessel und Fig. 2 ein Detail aus Fig. 1 im Schnitt nach der Linie ll-ll. Ein Gebläsekessel nach Fig. 1 umfaßt einen Rost 1 für Stückholz oder einen bekannten, mit Düsen ausgestatteten Brennerring für Hackgutbefeuerung. Über ein Gebläse 2 wird Primärluft zugeführt. Der Brennstoff kann durch eine Beschickungsanlage kontinuierlich bzw. in Abhängigkeit vom Ablauf der Verbrennung durch Vorschalten einer Steuerung mit einem Glutbettfühler zugeführt werden. Der Feuerungsteil 3 weist feuerfeste Wände 4 auf. Über den Feuerungsteil 3 befindet sich ein bloß strichliert angedeuteter Wärmetauscher 5. Im Übergangsbereich ist ein kegelstumpfförmiger Stutzen 6 z.B. aus Stahlblech vorgesehen. Der Stutzen 6 weist im Inneren zwei Kegelstumpfflächen 7, 8 auf, die seitlich zueinander versetzt sind. Die Erzeugenden können einem Kreisbogen oder einem Spiralbogen folgen. Im Bereich der Versetzung der Kegelstumpfflächen 7, 8 sind radiale Flächen 9, 10 vorgesehen, die den Innenmantel des Stutzens 6 schließen. Dem Stutzen 6 ist ein Gebläse 11 für Sekundärluft zugeordnet. Der Stutzen 6 ist in einem die radialen Flächen 9, 10 umfassenden Bereich doppelwandig ausgebildet, sodaß sich ein konischer Ringraum 12 ergibt, in welchen ein Luftführungsschacht 13 einmündet. In den radialen Flächen 9, 10, die am Anfang und am Ende des Ringraumes 12 liegen, sind Düsen 14, 15 vorgesehen, durch welche die Sekundärluft austritt und entlang der Kegelstumpfflächen 7, 8 geführt wird. Auf Grund der Neigung der Kegelstumpfflächen 7, 8 ergibt sich eine Strömungskomponente nach unten, also den aufsteigenden Heißgasen bzw. der Flamme entgegengerichtet. Die Verwirbelung führt zu einer langen Verweilzeit im Nachverbrennungsbereich und dadurch zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades, weil der Brennstoff zu Gänze in Wärmeenergie umgesetzt werden kann. Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Nachverbrennung für einen Gebläsekessel oder Herd mit Stückholz- oder Hackgutbefeuerung, der mit einem Primärbrennerring oder Rost und einer Primärluft- sowie Sekundärluftzuführung ausgestattet ist, die über dem Primärbrennerring oder Rost einen im wesentlichen kegelstumpfförmigen, mit zunehmender Entfernung vom Primärbrennerring oder Rost konvergierenden Stutzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelstumpfförmige Stutzen (6) im Inneren durch Erzeugende voneinander getrennte Abschnitte von Kegelstumpfflächen (7, 8) aufweist, die in radialer Richtung zueinander seitlich verschoben und durch radiale Flächen (9, 10) randseitig miteinander verbunden sind, daß in den radialen Flächen (9, 10) etwa tangential ausgerichtete Düsen (14, 15) vorgesehen sind, die mit einem Luftführungsschacht (13) für Sekundärluft, insbesondere einem Sekundärluftgebläse (11) in Verbindung stehen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Kegelstumpfflächen (7, 8) doppelwandig ausgebildet ist und der Zwischenraum an den Luftführungsschacht (13) für die Sekundärluft angeschlossen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftführungsschacht (13) im Bereich einer der radialen Flächen (9, 10) an einem Ringraum bzw. Ringbogenraum (12) angeschlossen ist und der Ringraum bzw. Ringbogenraum (12) an der anderen in Umfangsrichtung zunächst liegenden radialen Fläche endet. 3 AT 402 965 B
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand zwischen den getrennten Abschnitten der Kegelstumpfflächen (7, 8) zur oberen Öffnung des Stutzens (6) hin gegen null geht.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Schnittflächen des Stutzens (6) im Inneren eine kreisbogen- oder spiralförmige Kontur aufweisen.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Flächen (9, 10) zur Bildung einer den aufsteigenden Gasen entgegengerichteten Verwirbelung geneigt ausgebildet sind.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich, in welchem der Stutzen (6) ausmündet, also z.B. der Wärmetauscherbereich (5) vom Primärluftbereich bzw. Verbrennungsbereich (3) durch eine Wand getrennt ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Stutzens (6) Leitbleche vorgesehen sind.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei vorzugsweise im Abstand zueinander veränderbare Stutzen (6) auf gleicher geometrischer Achse vorgesehen sind, wobei dem brennernahen Stutzen (6) vorzugsweise kühle Luft und dem brennerfernen Stutzen vorzugsweise heiße Luft zugeführt wird
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stutzen (6) gegebenenfalls im Abstand ein etwa halbkugelförmiges Gitternetzwerk z.B. aus fächerförmig radial nach außen laufenden tordierten Edelstahlstreifen aufgesetzt ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4