AT408798B

AT408798B - Verfahren zum erzeugen thermischer energie aus kleinkörnigen ölfrüchten, vorzugsweise aus raps und vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: AT408798B
Application number: AT0168299A
Authority: AT
Original assignee: Kuebel Johann
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2002-03-25
Also published as: WO2001025688A1; US6732665B1; EP1224421B1; CA2386058C; ATA168299A; CA2386058A1; AU7630300A; ES2240168T3; PT1224421E; DE50010248D1; EP1224421A1

Description


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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen thermischer Energie aus kleinkörnigen Ölfrüchten, vorzugsweise aus Raps. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens. 



   Es ist bereits bekannt, das durch Pressen von Körnern gewonnene Rapsöl zu verbrennen und die dabei entstehende thermische Energie zu verwerten. Die Gewinnung des Rapsöles erfordert hierbei einen gesonderten Arbeitsvorgang, sodass ein solches Verfahren kostenintensiv ist. 



  Ausserdem müssen die nach dem Pressen entstehenden Schalen der Körner gesondert entsorgt, beispielsweise in eigenen Öfen verbrannt werden. 



   Aus der US 5 249 952A ist eine Vorrichtung zum Erzeugen thermischer Energie bekannt geworden, die mehrere hintereinander angeordnete Brennkammern aufweist, in welche Verbrennungsluftzufuhrleitungen münden. Eine dieser Brennkammern weist eine Zufuhrleitung für flüssige und/oder gasförmige brennbare Substanzen und eine Zufuhrleitung für Feststoffe auf, die beim Verbrennungsvorgang in dieser Brennkammer beigemengt werden können, und ist zum Starten des Verbrennungsvorganges mit einer Zündkerze versehen, über welche ein zugeführtes Öl entzündet werden kann. Eine Verbrennung von unzerkleinerten Körnern von Ölfrüchten ohne zusätzliche Zufuhr von flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen ist mit dieser bekannten Vorrichtung nicht möglich. 



   Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die erwähnten Nachteil zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Erzeugen thermischer Energie aus kleinkörnigen Ölfrüchten, vorzugsweise aus Raps, zu schaffen, mit welchem bzw. mit welcher die Körner ohne vorherige Bearbeitung verbrannt werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren vor, bei welchem der Brennraum einer Brennkammer vorgeheizt und in diesem Brennraum ein Druck von mindestens 2 bar aufrechterhalten wird, und bei welchem in diesem Brennraum unzerkleinerte Körner der Ölfrüchte sowie Verbrennungsluft dosiert zugeführt werden, wobei die Körner explosionsartig verbrennen und die dabei entstehende Flamme über eine Flammenaustrittsöffnung austritt. 



   Es hat sich gezeigt, dass nach Entzündung der ersten zugeführten Körner im vorgeheizten Brennraum die nachfolgenden Körner in einer Kettenreaktion explosionsartig verbrennen, wenn die Verbrennungsluft in der benötigten Menge dosiert zugeführt und der erforderliche Druck im Brennraum aufrecht erhalten wird. Eine Bearbeitung der Körner vor deren Zufuhr zum Brennraum ist hiebei nicht erforderlich, was eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung des Verfahrens mit sich bringt, es genügt vielmehr, für eine kontinuierliche dosierte Zufuhr der Körner zum Brennraum, vorzugsweise einzeln nacheinander, Sorge zu tragen. 



   Vorzugsweise wird der Brennraum der Brennkammer auf eine Temperatur zwischen 500 C und 1250 C, beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 1000 C, vorgeheizt. Diese Temperatur stellt eine Entzündung der ersten, dem Brennraum zugeführten Körner sicher und es kann nach einer solchen Entzündung der Vorheizvorgang beendet werden. 



   Eine unterbrechungslose Kettenreaktion bei der explosionsartigen Verbrennung der Körner ist dann sichergestellt, wenn im Brennraum der Brennkammer ein Druck zwischen 2 bar und 13 bar aufrechterhalten wird. 



   Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist im wesentlichen gekennzeichnet durch eine Brennkammer mit einem Brennraum, in dem eine abschaltbare Vorheizeinrichtung, beispielsweise ein Ölbrenner, vorgesehen ist, und in welchen eine mit einem Vorratsbehälter in Verbindung stehende Zufuhrleitung für die Zufuhr von Körnern der Ölfrüchte und eine Verbrennungsluftzufuhrleitung münden, und der mit einer Flammenaustrittsöffnung versehen ist, wobei Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines Druckes im Brennraum vorgesehen sind.

   Bei einer solchen Vorrichtung werden die Körner von einem Vorratsbehälter über die Zufuhrleitung dem Brennraum zugeführt und dort nach erfolgter Initialzündung bei Vorhandensein der erforderlichen Verbrennungsluft und bei Aufrechterhaltung des erforderlichen Druckes explosionsartig verbrannt, wobei die entstehende Flamme aus der Flammenaustrittsöffnung austritt und ihre Wärmeenergie abgibt. 



   Erfolgen die Zufuhr der Körner der Ölfrüchte über die Zufuhrleitung und die Zufuhr der erforderlichen Verbrennungsluft über die Verbrennungsluftzufuhrleitung mit Überdruck, so kann dadurch ein Druckabfall im Brennraum verhindert werden. Um eine einwandfreie Arbeitsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung sicherzustellen, ist es jedoch von Vorteil, wenn gemäss einem weiteren 

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 Merkmal der Erfindung in der Zufuhrleitung für die Zufuhr der Körner der Ölfrüchte und/oder in der Verbrennungsluftzufuhrleitung Druckregeleinrichtungen vorgesehen sind, durch welche der erforderliche Druck im Brennraum aufrechterhalten wird. 



   Zweckmässig ist in der Zufuhrleitung für die Zufuhr der Körner der Ölfrüchte eine regelbare Dosiereinrichtung vorgesehen, durch welche nicht nur die Menge der zugeführten Körner dem Verbrennungsvorgang angepasst werden kann, sondern welche gleichzeitig auch als Druckregeleinrichtung ausgebildet sein kann. 



   Die Steuerung der Menge der für die explosionsartige Verbrennung benötigten Verbrennungsluft erfolgt vorzugsweise durch ein regelbares Gebläse. Auch dieses Gebläse kann so ausgebildet sein, dass es als Druckregeleinrichtung für die Aufrechterhaltung des erforderlichen Druckes im Brennraum dient. 



   Um eine einwandfreie Funktion der erfindungsgemässen Vorrichtung sicherzustellen, ist es von Vorteil, wenn auch die Flammenaustrittsöffnung mit einer Druckregeleinrichtung versehen ist. 



  Hiezu kann diese Flammenaustrittsöffnung beispielsweise als Ventundüse ausgebildet sein, wobei es fallweise von Vorteil ist, die Flammenaustrittsöffnung als mehrstufige Venturidüse auszubilden, wobei vorzugsweise zwischen einzelnen Stufen eine Nachverbrennungseinrichtung vorgesehen sein kann, in welchen eine Nachverbrennung der unverbrannten Gase erfolgt. 



   Zur Aufrechterhaltung des Druckes im Brennraum kann aber die Flammenaustrittsöffnung auch als Labyrinth ausgebildet werden. 



   Eine Überhitzung der Brennkammer durch die im Brennraum auftretenden hohen Temperaturen wird erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass dieser Brennraum von einem Kühlmantel umgeben ist. 



   Die beigefügte Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung im Schnitt. 



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist eine Brennkammer 1 mit einem Brennraum 2 auf. In diesen Brennraum 2 münden eine Zufuhrleitung 3, über welche dem Brennraum 2 von einem Vorratsbehälter 4 über eine regelbare Dosiereinrichtung 5 Körner von kleinkörnigen Ölfrüchten einzeln nacheinander zugeführt werden, sowie eine Verbrennungluftzufuhrleitung 6, in die ein regelbares Gebläse 7 eingeschaltet ist. Hiebei muss sichergestellt sein, dass weder über die Zufuhrleitung 3 für die Körner noch über die Verbrennungsluftzufuhrleitung 6 ein Druckabfall im Brennraum 2 entsteht. Zu diesem Zweck können in den Leitungen 3 und 6 gesonderte Einrichtungen zur Aufrechterhaltung des Druckes im Brennraum 2 vorgesehen sein.

   Vorteilhaft ist es jedoch, die regelbare Dosiereinrichtung 5 und das regelbare Gebläse 7 so auszubilden, dass diese Einrichtungen gleichzeitig die Aufrechterhaltung des Druckes im Brennraum 2 gewährleisten. 



   Ferner befindet sich im Brennraum 2 eine abschaltbare Vorheizeinrichtung 8 in Form eines Ölbrenners. 



   Bei der Inbetriebnahme der erfindungsgemässen Vorrichtung wird zunächst der Brennraum 2 durch die Vorheizeinrichtung 8 auf eine Temperatur von etwa 1000 C vorgeheizt, worauf über die Zufuhrleitung 3 eine vorbestimmte Menge an Körnern dem Brennraum 2 zugeführt wird, welche sich in Folge der dort herrschenden hohen Temperatur entzünden. Anschliessend erfolgt eine weitere Zufuhr einzelner Körner, deren Menge durch die Dosiereinrichtung 5 geregelt werden kann. 



  Gleichzeitig wird über die Verbrennungsluftzufuhrleitung 6 Verbrennungsluft mittels des regelbaren Gebläses 7 in der für die vollständige Verbrennung der Körner benötigten Menge zugeführt. Die nacheinander zugeführten unzerkleinerten Körner entzünden sich hiebei explosionsartig an den bereits entflammten Körnern, sodass eine Kettenreaktion entsteht, die eine vollständige rückstandsfreie Verbrennung sicherstellt, nach deren Entstehen die Vorheizeinnchtung 8 abgeschaltet werden kann. 



   Die entstehende Flamme tritt aus einer Flammenaustrittsöffnung 9 aus und kann dann für eine thermische Nutzung herangezogen werden. Auch hier muss dafür Sorge getragen werden, dass über diese Flammenaustrittsöffnung 9 kein Druckabfall im Brennraum erfolgt. Dies wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch gewährleistet, dass die Flammenaustrittsöffnung als Venturidüse ausgebildet ist. In der Zeichnung ist lediglich eine einstufige Venturidüse dargestellt, es ist jedoch fallweise von Vorteil, eine mehrstufige Venturidüse mit Nachverbrennungseinrichtungen zwischen einzelnen Stufen vorzusehen, wodurch nicht nur ein Druckabfall im Brennraum 2 mit Sicherheit vermieden wird, sondern auch eine vollständige Ausnutzung der den Körnern der Öl- 

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 früchte innewohnenden Energie gewährleistet ist. 



   Anstelle der Ausbildung der Flammenaustrittsöffnung als Venturidüse kann diese Flammenaustrittsöffnung auch als Labyrinth ausgebildet sein. 



   Eine Überhitzung der Brennkammer 1 wird dadurch vermieden, dass der Brennraum 2 mit einem Kühlmantel 10 umgeben ist. 



   PATENTANSPRÜCHE: 
1. Verfahren zum Erzeugen thermischer Energie aus kleinkörnigen Ölfrüchten, vorzugsweise aus Raps, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum (2) einer Brennkammer (1) vor- geheizt und in diesem Brennraum ein Druck von mindestens 2 bar aufrechterhalten wird, und dass diesem Brennraum (2) unzerkleinerte Körner sowie Verbrennungsluft dosiert zu- geführt werden, wobei die Körner der   Ölfrüchte   explosionsartig verbrennen und die dabei entstehende Flamme über eine Flammenaustrittsöffnung (9) austritt.

Claims

2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum (2) der Brenn- kammer (1) auf eine Temperatur zwischen 500 C und 1250 C, vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 1000 C vorgeheizt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Brennraum (2) der Brenn- kammer (1) ein Druck zwischen 2 bar und 13 bar aufrechterhalten wird.

4 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Körner einzeln nacheinan- der dem Brennraum (2) der Brennkammer (1) zugeführt werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Brennkammer (1) mit einem Brennraum (2), in dem eine abschaltbare Vorheizeinrich- tung (8), beispielsweise ein Ölbrenner, vorgesehen ist, und in welchen eine mit einem Vor- ratsbehälter (4) in Verbindung stehende Zufuhrleitung (3) für die Zufuhr von Körnern der Ölfrüchte und eine Verbrennungsluftzufuhrleitung (6) münden, und der mit einer Flammen- austrittsöffnung (9) versehen ist, wobei Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines Druckes im Brennraum (2) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zufuhrleitung (3) für die Zufuhr der Körner der Ölfrüchte und/oder in der Verbrennungsluftzufuhrleitung (6) Druck- regeleinrichtungen vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zufuhrleitung (3) für die Zufuhr von Körnern der Ölfrüchte eine regelbare Dosiereinrichtung (5) vorgesehen ist.

8 Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbrennungs- luftzufuhrleitung (6) ein regelbares Gebläse (7) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammenaustrittsöffnung (9) mit einer Druckregeleinrichtung versehen ist.

10 Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammenaustrittsöffnung (9) als Venturidüse ausgebildet ist.

11 Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammenaustrittsöffnung (9) als mehrstufige Venturidüse ausgebildet ist, wobei vorzugsweise zwischen einzelnen Stufen eine Nachverbrennungseinrichtung vorgesehen ist.

12 Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammenaustrittsöffnung als Labyrinth ausgebildet ist 13. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum (2) von einem Kühlmantel (10) umgeben ist.

HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN