AT410249B - Vorrichtung zum erzeugen thermischer energie aus kleinkörnigen ölfrüchten, vorzugsweise aus raps - Google Patents

Description

AT 410 249 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von thermischer Energie aus kleinkörnigen Ölfrüchten, vorzugsweise aus Raps.

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 5 249 952 A ist eine Vorrichtung zum Erzeugen thermischer Energie bekannt geworden, die mehrere hintereinander angeordnete Brennkammern aufweist, in welche Verbren-nungsluftzufuhrleitungen 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.

Aus der DE 43 17 554 A1 ist ein katalytischer Brenner für flüssige Brennstoffe bekannt geworden, der aus einem rohrförmigen Innenraum und einem diesen umgebenden Ringraum besteht. Der dem Innenraum zugeführte flüssige Brennstoff wird unter Zufuhr von Primärluft verdampft bzw. vergast, wobei das Brenngas/Luftgemisch aus dem Innenraum in den Ringraum Übertritt, wo Sekundärluft zugegeben wird, die direkt in den Ringraum einströmt. Im Ringraum reagiert ein Teil des Gasgemisches an einer katalytischen Oberfläche und gelangt anschließend in einen erweiterten Raum mit einer mit Katalysator beschichteten Wabe. Durch diese Ausbildung des bekannten Brenners für flüssige Brennstoffe soll eine Reduzierung der Emissionen und die Verwendung flüssiger Brennstoffe ohne wesentliches Cracken ermöglicht werden. Für die Verbrennung von unzerkleinerten Körnern von Ölfrüchten ist ein solcher Brenner nicht geeignet.

Um die erwähnten Nachteile zu vermeiden, wird im Stammpatent eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine Brennkammer mit einem Brennraum aufweist, in dem eine abschaltbare Vorheizeinrichtung 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 Flammena.ustrittsöffnung versehen ist, wobei Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines Druckes im Brennraum vorgesehen sind. Es hat sich gezeigt, dass dann, wenn bei einer solchen Vorrichtung die Körner der Ölfrüchte über die Zufuhrleitung dem durch die Vorheizeinrichtung auf eine Temperatur von etwa 1000°C vorgeheizten Brennraum dosiert zugeführt werden, nach der dadurch erfolgten Initialzündung bei Vorhandensein der erforderlichen Verbrennungsluft und bei Aufrechterhaltung des erforderlichen Druckes explosionsartig verbrannt werden, wobei die entstehende Flamme aus der Flammenaustrittsöffnung austritt und ihre Wärmeenergie abgibt. Es ist daher nicht erforderlich, die Körner vor deren Zufuhr zum Brennraum zu bearbeiten, was eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung mit sich bringt, und es ist auch nicht erforderlich, den Brennraum dauernd durch flüssige und/oder gasförmige, brennbare Substanzen zu beheizen und dadurch den Brennvorgang aufrechtzuerhalten, wobei die Körner lediglich beigemengt werden.

Die vorliegende Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, eine derartige Vorrichtung zu verbessern, derart, dass eine kompakte Ausführung der Vorrichtung erzielt wird, bei welcher die erforderliche Verweildauer der Körner der Ölfrüchte im Brennraum zu deren vollständiger Verbrennung gewährleistet ist. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass der Brennraum aus einem Innenrohr und aus einem dieses Innenrohr mit Abstand umgebenden und mit diesem Innenrohr kommunizierenden Außenmantel besteht, wobei es von Vorteil ist, wenn die Zufuhrleitung für die Zufuhr der Körner in das Innenrohr mündet, in welchem die abschaltbare Vorheizeinrichtung angeordnet ist, und wenn die Flammenaustrittsöffnung im Außenmantel vorgesehen ist. Die Körner der Ölfrüchte werden dann über die Zufuhrleitung zunächst in das Innenrohr eingespeist, welches beim Startvorgang durch die Vorheizeinrichtung auf eine Temperatur erwärmt wurde, sodass eine Initialzündung erfolgt. Im Anschluss daran kann die Vorheizeinrichtung abgeschaltet werden, da in der Folge die für die Zündung der einzelnen Körner erforderliche Temperatur durch den Verbrennungsvorgang aufrechterhalten wird. Die dem Innenrohr zugeführten Körner 2

AT 410 249 B der Ölfrüchte gelangen nach dem Passieren des Innenrohres in den mit diesem Innenrohr kommunizierenden Außenmantel, wo eine Nachverbrennung erfolgt, bis schließlich die entstehende Flamme aus der Flammenaustrittsöffnung austritt. Dadurch, dass die Zufuhrleitung in das Innenrohr mündet und somit den vom Außenmantel begrenzten Raum, in welchem die Nachverbrennung erfolgt, durchsetzt, erfolgt bereits eine Erhitzung der Körner in dem diesen Raum durchsetzenden Bereich der Zufuhrleitung, bevor diese in das Innenrohr eintreten, wodurch der Verbrennungsvorgang im Innenrohr unterstützt wird.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Innenwand des Innenrohres mit einer spiralenförmigen Vertiefung zu versehen, wobei die Zufuhrleitung, vorzugsweise tangential, in das Innenrohr mündet. Durch diese Ausbildung wird den dem Innenrohr zugeführten Körnern der Ölfrüchte eine spiralenförmige Bewegung erteilt, wodurch der Weg, den die Körner im Innenrohr durchlaufen, und damit die Verweildauer der Körner im Innenrohr vergrößert wird.

Um den im Brennraum herrschenden Druck regeln und insbesondere in der Startphase beim Vorheizvorgang den Erfordernissen anpassen zu können, kann erfindungsgemäß eine Wand, vorzugsweise eine quer zur Achse des Innenrohres verlaufende Stirnwand, des Außenmantels verstellbar ausgebildet sein. Beim Startvorgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch Verstellung dieser Wand das Volumen des Brennraumes vergrößert und es werden auch die Druckregeleinrichtungen im Bereich der Flammenaustrittsöffnung derart geregelt, dass der beim Startvorgang erforderliche geringe Druck im Brennraum gewährleistet ist. Nach erfolgter Initialzündung wird das Volumen des Brennraumes verkleinert und dadurch der für die explosionsartige Verbrennung der Körner der Ölfrüchte erforderliche Druck sichergestellt. Zweckmäßig ist hiebei eine Wand des Außenmantels, als, vorzugsweise durch einen elektrischen Stellantrieb, bewegbare Platte ausgebildet. Wenigstens eine Verbrennungsluftzufuhrleitung mündet erfindungsgemäß, vorzugsweise tangential, in das Innenrohr, sodass dort die für die Verbrennung der Körner der Ölfrüchte erforderliche Verbrennungsluft vorhanden ist. Die tangentiale Zufuhr der Verbrennungs-luft unterstützt die spiralenförmige Bewegung der Körner im Innenrohr.

Um eine vollständige Nachverbrennung in dem vom Außenmantel umschlossenen Raum sicherzustellen, kann eine weitere Verbrennungsluftzufuhrleitung für die Zufuhr von Sekundärluft in diesen Raum münden.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Druckregeleinrichtung zur Aufrechterhaltung des Druckes im Brennraum besteht darin, dass in der vorzugsweise als Rohrstutzen ausgebildeten Flammenaustrittsöffnung wenigstens eine Drosselklappe vorgesehen ist, wobei eine stufenlose Regelung des Druckes durch Veränderung der Klappenstellung ermöglicht wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch veranschaulicht.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht der Brennraum aus einem Innenrohr 11 und einem dieses Innenrohr 11 mit Abstand umgebenden Außenmantel 12, der gleichfalls rohrförmig und koaxial zum Innenrohr 11 verlaufend ausgebildet ist. In das Innenrohr 11 mündet tangential eine Zufuhrleitung 3, über welche Körner von kleinkörnigen Ölfrüchten aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter dem Innenrohr zugeführt werden. Als Fördermedium wird hiebei zweckmäßig Luft verwendet, die gleichzeitig einen Teil der Verbrennungsluft bildet.

Ferner mündet in das Innenrohr 11 tangential eine Verbrennungsluftzufuhrleitung 6, über welche die Zufuhr der für die Verbrennung der Körner im Innenrohr benötigten Primärluft erfolgt. Die Innenwand des Innenrohres 11 weist eine spiralenförmige Vertiefung 13 auf, durch welche den zugeführten Körnern eine spiralenförmige Bewegung erteilt wird, wodurch deren Verweildauer im Innenrohr vergrößert wird.

Eine Stirnseite des Innenrohres ist durch eine Wand 14 verschlossen, in welcher ein Rohrstutzen 15 vorgesehen ist, in den eine, beispielsweise aus einem Gasbrenner bestehende Vorheizeinrichtung 8 hineinragt. Das gegenüberliegende Ende des Innenrohres 11 ist offen, sodass dort das innenrohr mit dem vom Außenmantel 12 umschlossenen Raum 16 kommuniziert. In diesen Raum 16 mündet ein die Flammenaustrittsöffnung 9 bildender Rohrstutzen 17, in welchen Drosselklappen 18 vorgesehen sind. Ferner ist der Raum 16 im Bereich des offenen Endes des Innenrohres 12 mit einer weiteren Luftzufuhrleitung 19 für die Zufuhr von Sekundärluft verbunden.

Eine Wand des Außenmantels 12 ist als bewegbare Platte 20 ausgebildet. Die Bewegung derselben erfolgt über eine Stange 21 mittels eines nicht dargestellten elektrischen Stellantriebes. 3

Claims (9)

1. AT 41 0 249 B Durch Veränderung der Stellung der Platte 20 kann das Volumen des Raumes 16 und damit der Brennkammer verändert werden. Das Innenrohr 11 und der Außenmantel 12 sowie die Platte 20 bestehen aus feuerfestem, insbesondere keramischem, Material, welches den hohen, bei der Verbrennung der Körner auftretenden Temperaturen von bis zu 1600°C standzuhalten vermag. Bei der Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zunächst das Innenrohr 11 durch die Vorheizeinrichtung 8 auf eine für die Verbrennung der Körner erforderliche Temperatur von beispielsweise 1000°C vorgeheizt. In der Folge wird eine bestimmte Menge von Körnern über die Zufuhrleitung 3 dem Innenrohr zugeführt, wobei sich die Körner entlang der spiralenförmigen Vertiefung 13 bewegen und an der heißen Wand des Innenrohres entzünden. Die Platte 20 befindet sich hiebei in einer Stellung, in welcher das Volumen des Raumes 16 klein ist, und die Drosselklappen 18 sind geöffnet. Nach der so erfolgten Initialzündung der zugeführten Körner kann die Vorheizeinrichtung 8 abgeschaltet werden. Durch Verschiebung der Platte 20 erfolgt eine Vergrößerung des Volumens des Raumes 16 und die Stellung der Drosselklappen 18 wird in Schließrichtung verändert. Die über die Zufuhrleitung 3 nacheinander zugeführten Körner entzünden sich infolge der nun im Innenrohr 11 herrschenden Temperatur, wobei eine Kettenreaktion stattfindet und diese Körner bei entsprechender Zufuhr von Primärluft über die Verbrennungsluftzufuhrleitung 11 explosionsartig verbrennen, wodurch ein Absinken der Temperatur verhindert wird. Die am offenen Stirnende des Innenrohres 11 auftretenden heißen Gase werden umgelenkt und gelangen über den vom Außenmantel 12 umschlossenen Raum 16, in welchen durch Zufuhr von Sekundärluft über die Luftzuführungsleitung 19 eine Nachverbrennung erfolgt, in den Rohrstutzen 17, wobei die entstehende Flamme aus der Flammenaustrittsöffnung 8 austritt. Durch entsprechende Regelung der Drosselklappen 19 wird der erforderliche Druck im Brennraum aufrechterhalten. Dadurch, dass ein Abschnitt der Zufuhrleitung 3 für die Zufuhr der Körner und ein Abschnitt der Verbrennungsluftzufuhrleitung 6 den Raum 16 durchqueren, in welchem eine hohe Temperatur herrscht, werden sowohl die Körner, als auch die Verbrennungsluft vorerwärmt, bevor ein Eintritt in das Innenrohr 11 erfolgt, wodurch die Verbrennung im Innenrohr 11 begünstigt wird. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Erzeugen thermischer Energie aus kleinkörnigen Ölfrüchten, vorzugsweise aus Raps, mit einer Brennkammer mit einem Brennraum, in dem eine abschaltbare Vorheizeinrichtung (8) vorgesehen ist, und in welchen eine Zufuhrleitung (3) für die Zufuhr von Körnern der Ölfrüchte und wenigstens eine Verbrennungsluftzufuhrleitung (6) münden, und der mit einer Flammenaustrittsöffnung (9) versehen ist, wobei Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines Druckes im Brennraum (2) vorgesehen sind, nach Stammpatent Nr. 408 798, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum aus einem Innenrohr (11) und aus einem dieses Innenrohr (11) mit Abstand umgebenden und mit diesem Innenrohr (11) kommunizierenden Außenmantel (12) besteht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung (3) in das Innenrohr (11) mündet, in welchem die abschaltbare Vorheizeinrichtung (8) angeordnet ist, und dass die Flammenaustrittsöffnung (9) im Außenmantel (12) vorgesehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand des Innenrohres (11) mit einer spiralenförmigen Vertiefung (13) versehen ist und dass die Zufuhrleitung (3), vorzugsweise tangential, in das Innenrohr (11) mündet.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wand, vorzugsweise eine quer zur Achse des Innenrohres verlaufende Stirnwand, des Außenmantels (12) verstellbar ausgebildet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wand des Außenmantels (12) als, vorzugsweise durch einen elektrischen Stellantrieb, bewegbare Platte (20) ausgebildet ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verbrennungsluftzufuhrleitung (6), vorzugsweise tangential, in das Innenrohr (11) 4 AT 41 0 249 B mündet.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Verbrennungsluftzufuhrleitung (19) zur Zufuhr von Sekundärluft in den vom Außenmantel (12) umschlossenen Raum (16) mündet.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufrechterhaltung eines Druckes im Brennraum in der vorzugsweise als Rohrstutzen (17) ausgebildeten Flammenaustrittsöffnung (9) wenigstens eine Drosselklappe (18) vorgesehen ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (11) und der dieses umgebende Außenmantel (12), aus einem feuerfesten, vorzugsweise keramischen, Material bestehen. HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN 5