<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf Heizkessel für stückeligen Brennstoff, insbesondere Pellets, mit einem in einem Brennraum vorgesehenen Brenner, der aus einer an eine Primärluftzufuhr an- schliessbaren, nach oben offenen Brennstoffaufnahme besteht, die von unten über eine in einem Gehäuse gelagerte Förderschnecke mit dem Brennstoff beschickbar ist.
Bei Heizkesseln für stückeligen Brennstoff ist es bekannt (AT 402 850 B), in einem Brennraum einen topfartigen Brenner vorzusehen, in dem umfangseitig eine horizontale Förderschnecke für den Brennstoff mündet, der im durch den Brennertopf gebildeten Steigschacht nach oben gefördert wird und im Bereich der Topföffnung einen Glutstock bildet. Durch das Nachfördern von Brennstoff im Ausmass des Abbrandes wird ein im wesentlichen gleichbleibender Glutstock erhalten, wobei die gebildete Asche über den Topfrand des Brenners in einen unterhalb des Brenners vorgesehenen Ascheraum abgeschieden wird. Die Primärluft für die Verbrennung wird durch den Brennertopf zugeführt.
Zusätzlich kann auf den Brennertopf ein sich nach oben erweiternder, ringförmiger Auf- satz aufgesteckt werden, der doppelwandig ausgebildet ist und im erweiterten Bereich Durchtritts- öffnungen für Sekundärluft aufweist, mit deren Hilfe ein vollständiger Ausbrand des Brennstoffes sichergestellt werden soll. Vorteilhafte Verbrennungsbedingungen können nur dann eingehalten werden, wenn eine durch die Brennstoffzuförderung bedingte Falschluftzufuhr unterbunden werden kann. Dies setzt voraus, dass der Brennstoff im Bereich der Förderschnecke ausreichend verdichtet wird, was jedoch trotz des Vorsehens von Stauscheiben im Bereich des Brennertopfes nur unvoll- kommen gelingt.
Dazu kommt noch, dass durch die Verdichtung des Brennstoffes im Schacht des Brennertopfes höhere Reibungsverluste in Kauf genommen werden müssen und die Abbrandbe- dingungen im Vergleich zu einem aufgelockerten Brennstoffstock verschlechtert werden. Ausser- dem wird die über den ringförmigen Aufsatz zugeführte Sekundärluft von den Rauchgasen nach aussen verdrängt, so dass die Verwirbelung mit den Rauchgasen mangelhaft bleibt.
Um die sich mit dem Abbrand verringernde Glutstockhöhe berücksichtigen zu können, ist dar- über hinaus ein Brenner bekannt (US 5 070 798 A), bei dem der stückelige Brennstoff entlang des Bodens einer Brennstoffaufnahme gegen einen Abwurfrand vorgeschoben wird, wobei der Boden entsprechend der Abbrandrate gegen den Abwurfrand hin ansteigt, so dass sich bei einem entspre- chenden kontinuierlichen Nachschub des stückeligen Brennstoffs eine horizontale Glutstockober- fläche mit gleichbleibenden Abbrandbedingungen einstellt, was sich insbesondere im Hinblick auf die Primär- und Sekundärluftzufuhr vorteilhaft auswirkt. Die Brennstoffzufuhr erfolgt dabei über eine Förderschnecke, die in einer dem Abwurfrand gegenüberliegenden Stirnwand der Brennstoff- aufnahme oberhalb des Bodens mündet und entsprechend dem Boden der Brennstoffaufnahme geneigt verläuft.
Wegen der in der Stirnwand der trogförmigen Brennstoffaufnahme mündenden Förderschnecke ergibt sich allerdings wieder die Gefahr der Falschluftzufuhr über die Förder- schnecke, weil im Gegensatz zu topfartigen Brennstoffaufnahmen mit einer Brennstoffzufuhr von unten nicht zwangsläufig mit einem ausreichenden Abschluss der Förderschnecke durch einen vor der Förderschnecke angestauten Brennstoffstock gerechnet werden kann.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel für stückeligen Brennstoff, insbesondere Pellets, der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass eine vorteilhafte Ver- brennung des Brennstoffes mit einem vergleichsweise geringen Konstruktionsaufwand sicherge- stellt werden kann, ohne eine Beeinträchtigung der Verbrennungsbedingungen durch Falschluft befürchten zu müssen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Förderschnecke in an sich bekannter Weise in Förderrichtung ansteigt, dass das über die Förderschnecke hinaus verlängerte Austrags- ende des Schneckengehäuses im Boden der tassenartigen Brennstoffaufnahme mündet und dass in der Brennstoffaufnahme zu beiden Längsseiten der eine ausgeprägte Längserstreckung aufwei- senden Mündungsöffnung des Schneckengehäuses Durchtrittsöffnungen für die Primärluft vorge- sehen sind.
Durch die in Förderrichtung ansteigende Förderschnecke wird im Zusammenhang mit dem über die Förderschnecke hinaus verlängerten, im Boden der Brennstoffaufnahme mündenden Aus- tragsende des Schneckengehäuses der stückelige, rieselfähige Brennstoff schwerkraftbedingt im Schneckengehäuse verdichtet, so dass die Gefahr einer Falschluftzufuhr über die Förderschnecke weitgehend ausgeschlossen werden kann. Die im Bereich der Förderschnecke angestrebte Ver- dichtung des Brennstoffes beeinträchtigt jedoch den Abbrand nicht, weil sich die Mündungsöffnung des Schneckengehäuses im Boden der tassenartigen Brennstoffaufnahme im Vergleich zum
<Desc/Clms Page number 2>
Querschnitt des Schneckengehäuses erheblich erweitert, so dass sich im Bereich der tassenartigen Brennstoffaufnahme eine Auflockerung des angeförderten Brennstoffes ergibt.
Da aufgrund der Einmündung eines in Förderrichtung ansteigenden Schneckengehäuses in den waagrechten Bo- den der tassenartigen Brennstoffaufnahme die Mündungsöffnung des Schneckengehäuses eine ausgeprägte Längserstreckung in Förderrichtung aufweist, ergibt sich eine von der Form dieser Mündungsöffnung abhängige Brennstoffverteilung in der tassenartigen Brennstoffaufnahme mit einem gestreckten Glutbett, dem die Primärluft vorteilhaft durch zu beiden Längsseiten der Mün- dungsöffnung vorgesehene Durchtrittsöffnungen in der Brennstoffaufnahme entsprechend verteilt zugeführt werden kann.
Die in Förderrichtung ansteigende Förderschnecke bedingt darüber hinaus ein gegenüber dem Austragsende tiefer liegendes Aufgabeende des Schneckengehäuses, was den zusätzlichen Vor- teil mit sich bringt, dass die vorgeschaltete Beschickungseinrichtung platzsparend in niedriger Bau- höhe angeschlossen werden kann. Wird diese Beschickungseinrichtung durch die Förderschnecke eines Lagerraumes gebildet, so kann die Förderschnecke im Lagerraum vergleichsweise tief ange- ordnet werden, was eine gute Raumausnützung bedeutet.
Weist die Brennstoffaufnahme zwei zu beiden Längsseiten der Mündungsöffnung des Schnek- kengehäuses von einem ebenen, umlaufenden Randabschnitt gegen den Boden abfallende Wand- abschnitte mit den Durchtrittsöffnungen für die Primärluft auf, so wird durch diese abfallenden seit- lichen Wandabschnitte nicht nur eine vorteilhafte Führung des Brennstoffes zu einem entspre- chend gestreckten Glutstock erreicht, sondern auch eine gleichmässige Primärlufteintragung in den Glutstock entlang seiner Längserstreckung erzielt.
Da das unter einem spitzen Winkel in den Boden der tassenartigen Brennstoffaufnahme ein- mündende Schneckengehäuse eine Bewegungskomponente des Brennstoffes in Richtung der Längserstreckung der Mündungsöffnung bedingt, empfiehlt es sich, zumindest an der in Förder- richtung des Brennstoffes vorderen Schmalseite der Mündungsöffnung vom Boden der Brennstoff- aufnahme einen vertikalen Wandabschnitt aufragen zu lassen, der Durchtrittsöffnungen für die Pri- märluft aufweist. Dieser quer zur Förderrichtung verlaufende Wandabschnitt beschränkt die freie Ausbreitungsmöglichkeit des Glutstockes in Längsrichtung. Die über diesen Wandabschnitt zuge- führte Primärluft, die der Brennstoffbewegung entgegengerichtet ist, unterstützt den völligen Ab- brand des gegen diesen Wandabschnitt gerichteten Brennstoffstromes.
Ein zusätzlicher Wandab- schnitt im Bereich der hinteren Schmalseite der Mündungsöffnung kann eine Brennstoffmulde ab- schliessen, die sich durch die einzelnen Wandabschnitte um die Mündungsöffnung ergibt.
Damit eine vorteilhafte Primärlufteinleitung in den Glutstock erreicht werden kann, können die Durchtrittsöffnungen für die Primärluft als sich im wesentlichen über die Höhe der Wandabschnitte erstreckende Schlitze ausgebildet werden. Verlaufen diese Schlitze ausserdem in Förderrichtung des Brennstoffes geneigt, so kann der Brennstoffbewegung im Bereich des Glutstockes vorteilhaft Rechnung getragen werden.
Aufgrund der ausgeprägten Längserstreckung der Mündungsöffnung und davon abhängig des Glutbettes kann die tassenförmige Brennstoffaufnahme eine im wesentlichen rechteckige Grund- fläche aufweisen, was besonders einfache Konstruktionsverhältnisse schafft. Ausserdem ergibt sich eine günstige Anpassung des Brenners an die meist rechteckigen Brennräume der Heizkessel.
Wie bereits erwähnt wurde, ist die gegenüber dem Querschnitt des Schneckengehäuses ver- grösserte Mündungsöffnung des Austragsendes des Schneckengehäuses wesentlich für eine das Brennverhalten günstig beeinflussende Auflockerung des Brennstoffes im Glutstockbereich. Dazu kommt, dass durch den im Bereich der Mündungsöffnung vergrösserten Strömungsquerschnitt all- fälliger Verengungen im Mündungsbereich sich nicht nachhaltig auf die Brennstofförderung auswir- ken können. Um diese Wirkungen zu verstärken, kann die Mündungsöffnung im Bereich der in Förderrichtung des Brennstoffes hinteren Schmalseite zu einem rechtwinkeligen Ausschnitt erwei- tert sein.
Die Bewegungskomponente des Brennstoffes in Längsrichtung der Mündungsöffnung kann im Zusammenhang mit dem vergrösserten Ausschnitt der Mündungsöffnung zu einer ungleichmässigen
Brennstoffanhäufung über die Glutstocklänge führen. Um hier Abhilfe zu schaffen, kann im über die
Förderschnecke verlängerten Austragsende des Schneckengehäuses ein gegen die Mündungsöff- nung vorstehender, in Förderrichtung ansteigender, mittiger Steg vorgesehen sein. Dieser Steg hält den auf ihn auflaufenden Teil des Brennstoffstromes gegenüber den am Steg seitlich vorbeibe-
<Desc/Clms Page number 3>
wegten Teilströmen zurück, was die Füllung der tassenförmigen Brennstoffaufnahme im hinteren Bereich der Mündungsöffnung unterstützt, so dass für einen gleichmässigen Abbrand über den gesamten Glutstock gesorgt ist.
Zur Nachverbrennung der Rauchgase wird in üblicher Weise Sekundärluft zugeführt, und zwar vorzugsweise in einem Bereich oberhalb der Vergasungszone. Wird hiefür eine Sekundärluftdüse eingesetzt, so besteht die Gefahr, dass über die Sekundärluft die Rauchgase zum Teil verdrängt werden, so dass die angestrebte innige Vermischung der Rauchgase mit der Sekundärluft beein- trächtigt wird. Um hier vorzubeugen, kann auf die Brennstoffaufnahme in an sich bekannter Weise eine die Brenngutaufnahme umschliessende, nach oben offene Leiteinrichtung aufgesetzt werden, in der wenigstens eine Sekundärluftdüse vorzugsweise im Bereich der hinteren Schmalseite der Mündungsöffnung mündet, wobei die Leiteinrichtung einen unteren, sich nach oben erweiternden Abschnitt und einen daran anschliessenden oberen, sich nach oben verjüngenden Abschnitt auf- weist.
Durch diese Leiteinrichtung wird eine innige Verwirbelung der Rauchgase mit der einge- blasenen Sekundärluft erzwungen, indem die Gasströmungen, die nach aussen gegen den sich nach oben verjüngenden Abschnitt gedrängt werden, zu der nach oben gerichteten Gashauptströ- mung zurückgeführt werden. Um durch den sich nach oben verjüngenden Abschnitt der Leiteinrich- tung die Ascheabscheidung nicht zu behindern, müssen in der Leiteinrichtung entsprechende Aschedurchtrittsöffnungen vorgesehen sein, deren Lage und Grösse an die von der Konstruktion der Brennstoffaufnahme abhängige Glutstockausbildung anzupassen ist. Im allgemeinen werden diese Aschedurchtrittsöffnungen im Bereich des Überganges zwischen den gegensinnig geneigten Abschnitten der Leiteinrichtung zu liegen kommen.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 den Brenner eines erfindungsgemässen Heizkessels für stückeligen Brennstoff in einer zum Teil aufgerissenen Seitenansicht,
Fig. 2 diesen Brenner in einer Draufsicht,
Fig. 3 die Brennstoffaufnahme des Brenners in einer Draufsicht in einem grösseren Massstab,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Brennstoffaufnahme entlang der Linie IV-IV der Fig. 3 und
Fig. 5 die Brennstoffaufnahme in einem Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3.
Wie den Fig. 1 und 2 entnommen werden kann, ist die den Brenner 1 aufnehmende Baueinheit mittels eines Befestigungsflansches 2 an einer Durchführung 3 in einer einen Wassermantel bil- denden Kesselwand 4 angeflanscht. Diese Baueinheit umfasst eine in Förderrichtung ansteigende Förderschnecke 5 mit dem Schneckengehäuse 6, eine an das obere Austragsende 7 des Schne- ckengehäuses 6 anschliessende Brennstoffaufnahme 8, die an eine Primärluftzufuhr 9 angeschlos- sen ist, ein ausserhalb des Kessels auf dem Befestigungsflansch 2 angeordnetes Gebläse 10, das einerseits die Primärluftzufuhr 9 und anderseits eine Sekundärluftdüse 11mit Luft versorgt, und eine elektrische Zündeinrichtung 12, die mit ihrem Zündkopf 13 in die Brennstoffaufnahme 8 ragt.
Zum Unterschied zu herkömmlichen Brennern bildet der erfindungsgemässe Brenner 1 eine tassen- förmige Brennstoffaufnahme 8, in deren Boden 14 das über die Förderschnecke 5 hinaus verlän- gerte Austragungsende 7 des Schneckengehäuses 6 mündet. Aufgrund der in Förderrichtung an- steigenden Förderschnecke 5 ergibt sich im Boden 14 der Brennstoffaufnahme 8 eine ellipsenför- mige Mündungsöffnung 15, die allerdings im Bereich des in Förderrichtung hinteren Endes durch eine an das Gehäuse 6 angesetzte Manschette 16 zu einem rechteckigen Ausschnitt 17 erweitert ist, wie dies insbesondere der Fig. 3 entnommen werden kann.
Entlang der Längsseiten der Mün- dungsöffnung 15 weist die Brennstoffaufnahme 8 zwei von einem umlaufenden Randabschnitt zur Mündungsöffnung 15 hin abfallende Wandabschnitte 18 auf, die mit schlitzförmigen Durchtrittslö- chern 19 versehen sind, wie dies den Fig. 3 bis 5 entnommen werden kann. Im Bereich der in Förderrichtung vorderen Schmalseite der Mündungsöffnung 15 ragt vom Boden 14 der Brennstoff- aufnahme 8 ein vertikaler Wandabschnitt 20 auf, der ebenfalls schlitzförmige Durchtrittsöffnungen 21 (Fig. 5) bildet. Die sich zwischen den Wandabschnitten 18 und 20 um die Mündungsöffnung 15 ergebende Brennstoffmulde wird im Bereich des hinteren Randes der Mündungsöffnung 15durch einen zum Wandabschnitt 20 parallelen Wandabschnitt 22 begrenzt, der jedoch keine Luftdurch- trittsöffnungen aufweist.
Der Zündkopf 13 durchsetzt diesen Wandabschnitt 22 in einem Führungs- rohr 23.
Da die Wandabschnitte 18,20 und 22 einen die Brennstoffaufnahme 8 umschliessenden Hohl- raum 24 begrenzen, kann über diesen Hohlraum 24 der Brennstoffaufnahme 8 Primärluft zugeführt
<Desc/Clms Page number 4>
werden. Zu diesem Zweck sind im Bereich des Hohlraumes 24 im Boden 14 der Brennstoffauf- nahme 8 Anschlussstutzen 25 für die Leitungen der Primärluftzufuhr 9 vorgesehen.
Der über eine nicht dargestellte Beschickungseinrichtung dem Aufgabeende 26 des Schne- ckenförderers über eine Zellenradschleuse zugeführte Brennstoff wird mit Hilfe der Förderschne- cke 5 in die Brennstoffaufnahme 8 gefördert, wobei aufgrund der in Förderrichtung ansteigenden Anordnung des Schneckenförderers der Brennstoff schwerkraftbedingt einer Verdichtung unterwor- fen wird, die eine Falschluftzufuhr zur Brennstoffaufnahme 8 über das Schneckengehäuse 6 weit- gehend ausschliesst.
Diese Brennstoffverdichtung behindert jedoch den Brennstoffabbrand nicht, weil sich der Strömungsquerschnitt für den Brennstoff im Bereich der Mündungsöffnung 15 erheb- lich vergrössert, was zu einer für den Abbrand vorteilhaften Auflockerung des Brennstoffes führt, der im Bereich der sich zwischen den Wandabschnitten 18,20 und 22 ergebenden Brennstoffmulde einen Glutstock bildet, sobald der Brennstoff über den Zündkopf 13 der Zündeinrichtung 12 gezün- det wird. Das unter einem spitzen Winkel in die Brennstoffaufnahme 8 übergehende Schneckengehäuse bedingt eine Bewegungskomponente des Brennstoffes in Längsrichtung der Mündungsöffnung 15, was zu einer Längserstreckung des Glutstockes führt.
Dieser Glutstock wird allerdings an dem quer verlaufenden Wandabschnitt 20 angestaut und zugleich in diesem Bereich mit entgegen der Bewegungsrichtung des Brennstoffes einströmender Primärluft versorgt, so dass sich auch im Bereich des vorderen Endes des Glutstockes vorteilhafte Abbrandbedingungen einstellen. Die Primärluftversorgung im Bereich der Längsseiten des Glutstockes erfolgt ja über die in Bewegungsrichtung des Brennstoffes geneigten Durchtrittsöffnungen 19 in den abfallenden Wandabschnitten 18.
Damit trotz der Bewegungskomponente in Längsrichtung der Mündungsöffnung 15 eine gleich- mässige Brennstoffverteilung über die Glutstocklänge erzielt werden kann, ist im Bereich des Aus- tragsendes 7 des Schneckengehäuses 6 ein gegen die Mündungsöffnung 15 vorstehender, in För- derrichtung ansteigender, mittiger Steg 27 vorgesehen, der den Bewegungsstrom des Brennstoffes teilt und den auf ihn auflaufenden Teilstrom gegenüber den anderen Teilströmen mit der Wirkung zurückhält, dass der hintere Bereich der Brennstoffmulde besser mit Brennstoff gefüllt wird, was auch für das Zünden des Brennstoffes über den Zündkopf 13 von Bedeutung ist.
Oberhalb der Vergasungszone des Glutstockes ist die Sekundärluftdüse 11angeordnet, die für eine gute Nachverbrennung der Rauchgase sorgen soll. Die Nachverbrennung erfordert jedoch eine innige Vermischung der Rauchgase mit der Sekundärluft. Aus diesem Grunde ist auf die Brennstoffaufnahme 8 eine den Glutstock umschliessende Leiteinrichtung 28 aufgesetzt, die aus einem unteren, sich nach oben erweiternden Abschnitt 29 und einem daran anschliessenden obe- ren Abschnitt 30 besteht, der sich nach oben wieder verjüngt, wie dies der Fig. 1 entnommen wer- den kann.
Durch diese Leiteinrichtung 28 werden die gegen den Abschnitt 30 nach aussen ge- drängten Gasströme einwärts umgelenkt, so dass sich diese Gasströme wieder mit dem nach oben aufsteigenden Hauptgasstrom vermischen, wodurch die angestrebte innige Verwirbelung der Sekundärluft mit den Rauchgasen sichergestellt wird.
Die Leiteinrichtung 28 darf jedoch die Ascheabscheidung nicht behindern. Deshalb sind in der Leiteinrichtung 28 Aschedurchtrittsöffnungen 31 vorgesehen, über die die Asche aus dem Bereich der Brennstoffaufnahme 8 ausgetragen wird und in einen unterhalb des Brenners 1 vorgesehenen Ascheraum fällt.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.