<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einer derartigen Heizeinrichtung, wie sie z. B. durch die JP 2000-2137 A bekannt wurde, mündet ein Zug tangential in einen Zyklon. Die Rauchgase verlassen diesen durch ein Tauchrohr und münden anschliessend axial in einen Nachbrennraum, der mit tangentialen Einmündungen für die Sekundärluft versehen ist.
Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass es meist zu keiner im Wesentlichen homogenen Vermischung der Brenngase mit der Sekundärluft kommt. Dadurch leidet das Ausbrennen der Brenngase, wodurch sich ein entsprechend hoher Schadstoffgehalt bei den abströmenden ver- brannten Gase ergibt.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem eine gute Durchmischung der Brenngase mit der Sekundär- luft in dem Ausbrennraum erfolgt und die allenfalls mit den Brenngasen mitgerissene Asche rasch und einfach ausgetragen werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies bei einer Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen wird sichergestellt, dass sich die Brenngase samt der Sekundärluft praktisch über die gesamte Höhe des Ausbrennraumes in einer schraubenlinienför- migen Bewegung befinden und es dabei zu einer sehr guten Abscheidung der Ascheteile und einer guten Vermischung der Brenngase mit der Sekundärluft über den gesamten Querschnitt und die gesamte Höhe des Ausbrennraumes kommt, wodurch die Brenngase praktisch vollkommen aus- brennen. Die Brenngasse werden durch die Einbringung eines Gemisches von Sekundärluft mit Brenngasen in den Ausbrennraum in tangentialer Richtung in eine schraubenlinienförmige Bewe- gung gedrängt.
Dadurch werden aber auch die Ascheteile aufgrund ihres gegenüber den Brennga- sen höherer spezifischer Masse gegen die Wand des Ausbrennraumes gedrängt und werden an dieser aufgrund der Reibung und der geringeren Geschwindigkeit der an der Wand anliegenden Schichten der Brenngase gebremst und fallen nach unten. Aus dem untersten Bereich des Aus- brennraumes kann die Asche sehr einfach ausgetragen werden, z. B. mit einer Ascheaustrag- schnecke. Weiters ergibt sich auch der Vorteil, dass bei der Strömung der Sekundärluft durch das Innere des Doppelmantels des Zuges, sich diese durch die den Zug durchströmenden Brenngase erwärmt, wodurch sich die Verbrennung der in den Brenngasen noch enthaltenen brennbaren Gase verbessert.
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen ist auch sichergestellt, dass die Einmündung der Sekundärluft und bzw. oder eines Gemisches von Sekundärluft und der Brenngase an der Aussen- seite des Zuges in tangentialer Richtung an der Innenseite in radialer Richtung erfolgt. Dadurch wird eine besonders schnelle und effektive Vermischung der Rauchgase und der Verbrennungsluft gewährleistet.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, dass die einströmende Sekun- därluft, der gegebenenfalls Brenngase zugemischt sein können, in einer schraubenlinienförmigen Bewegung die gesamte Höhe des Ausbrennraumes durchströmen.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich eine in konstruktiver Hinsicht einfache Lösung, bei der auch eine Erwärmung der einströmenden Sekundärluft sichergestellt ist.
Durch die Merkmale des Anspruches 4 ergibt sich der Vorteil, dass die an der Wand des Aus- brennraumes abgeschiedene Asche in den Ascheraum abgleiten kann.
Besonders vorteilhaft ist es, die Merkmale des Anspruches 5 vorzusehen, durch welche Mass- nahmen die Einströmgeschwindigkeit der Brenngase in den Ausbrennraum erhöht wird.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen be- sonders bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 und 2 schematische axonometrische Ansichten einer erfindungsgemässen Heizeinrich- tung mit abgenommener oberer Abdeckung und ohne Wärmetauscher,
Fig. 3 schematisch einen Vertikalschnitt entlang der Linie 111-111 in der Fig. 2,
Fig. 4 schematisch einen Horizontalschnitt entlang der Linie V-V in der Fig. 3 durch einen Dreh- rost und
Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch den Drehrost samt Primärluftkammer und Primärluftkanal.
Die Heizeinrichtung weist einen Brennraum 20 auf, der wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, nach oben zu mit einer Abdeckung 4 aus einem feuerfesten Material abgeschlossen ist, die ihrerseits
<Desc/Clms Page number 2>
von einem Schutzdeckel 21 abgedeckt ist. Die Wände 23 des Brennraumes 20 sind mit einer Auskleidung 22 aus feuerfestem Material versehen, wobei die Wand 23 beim dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel als ein Doppelmantel ausgebildet ist, der von Wasser durchströmt ist, das über Anschlüsse 24,25 abführbar ist, wobei die Zufuhr über im obersten, nicht dargestellten, Bereich des Doppelmantels angeordnete Anschlüsse erfolgt. Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, ist der Doppelmantel in üblicher Weise mit Sicken zur Sicherung des Abstandes zwischen den beiden Wänden des Doppelmantels und zur Erhöhung seiner mechanischen Festigkeit versehen.
Um einen Zugang zum Brennraum 20 zu ermöglichen, ist eine verschliessbare Serviceöffnung 14 vorgesehen.
In dem Brennraum 20 ist ein Drehrost 3 angeordnet, der näher anhand der Fig. 4 und 5 erläu- tert werden wird. Dieser Drehrost 3 ist von einem nicht dargestellten Getriebemotor angetrieben.
Unterhalb des Drehrostes 3 verläuft ein Primärluftkanal 1 (Fig. 3), an dem ein Gebläse 26 an- geschlossen ist. Weiters ist eine antreibbare Ascheaustragschnecke 16 vorgesehen, die in einen Raum unterhalb des Drehrostes 3 hineinragt und in einem Stutzen 48 geführt ist.
In den Brennraum 20 ragt eine Brennstoff-Zuführschnecke (nicht dargestellt) hinein, die in einem eine Öffnung 27 des Brennraumes 20 durchsetzenden, nicht dargestellten Rohr geführt ist und oberhalb des Drehrostes 3 verläuft. In Drehrichtung des Drehrostes 3 ist, um einen Winkelbe- trag gegenüber dieser Brennstoff-Zuführschnecke versetzt, eine Abräumschnecke (nicht darge- stellt) vorgesehen, die in einem nicht dargestellten Lager geführt die Wand 23 samt Auskleidung durchsetzt. Diese Abräumschnecke verläuft entsprechend den Mantellinien des im Wesentlichen kegelförmigen Drehrostes 3 und dient zum Abräumen des ausgebrannten Brennstoffes, um diesen in den Bereich der Ascheaustragschnecke 16 zu befördern.
Weiters ist ein Ausbrennraum 10 vorgesehen, der parallel zum Brennraum 20 angeordnet ist und mit diesem über einen Zug 8 verbunden ist, der sich gegen den Ausbrennraum 10 zu verjüngt und von einem Doppelmantel 7 umgeben ist, der zum Einspeisen von Sekundärluft dient, wobei an der dem Ausbrennraum 10 zugekehrten Stirnseite Luftdüsen 6 vorgesehen sind, die in der Fig. 3 nur teilweise dargestellt sind. Der Ausbrennraum 10 weist einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf, wobei die Achse des Zuges 8 im wesentlichen in tangentialer Richtung zum Querschnitt des Ausbrennraumes 10 verläuft.
Dieser Ausbrennraum 10 ist mit einer verschliessbaren Serviceöffnung 14' versehen. Neben dieser Serviceöffnung 14' ist eine in einem Stutzen 60 angeordnete Sichtöffnung angeordnet.
Im Bereich des Ausbrennraumes 10 ist ein Ascheraum vorgesehen, der durch ein im Wesentli- chen an der Mündung des Zuges 8 in den Ausbrennraum 10 ansetzendes Trennblech 9 begrenzt ist, das sich schräg nach unten zu erstreckt. Dieses Trennblech 9 ist doppelwandig ausgebildet (Fig. 3) und dient zur Zufuhr von Sekundärluft zum Doppelmantel 7 des Zuges 8.
Diese Sekundärluft wird dem Trennblech 9 über einen Sekundärluftkanal 29 (Fig. 3) von einem Gebläse 30 zugeführt. Dabei ist das Innere des doppelwandigen Trennbleches 9, das sich auch unter der Unterseite des Zuges 8 erstreckt, über eine Öffnung 31 mit dem Inneren des Doppelman- tels 7 des Zuges 8 verbunden. Dadurch durchströmt die Sekundärluft das Innere des doppelwandi- gen Trennblechs 9 und das Innere des Doppelmantels 7 des Zuges 8, wodurch die Sekundärluft durch die den Zug 8 durchströmenden Brenngase erwärmt wird, bevor sie über die Düsen 6 in den Ausbrennraum 10 strömt.
Der Ausbrennraum 10, dessen Wand ebenfalls mit einer Auskleidung 22 aus einem feuerfesten Material versehen ist, erstreckt sich durch den Schutzdeckel 21 hindurch nach oben. In diesem oberen Bereich 11der Ausbrennkammer 10 ist auch eine Wärmetauscher-Anordnung 12 beliebiger Bauart und ein wassergekühlter Deckel 13 vorgesehen. Die Ausbrennkammer 10, 11ist über einen nicht dargestellten Abzug mit einem Kamin (nicht dargestellt) verbunden.
Wie aus den Fig. 4 und 5 zu ersehen ist, weist der Drehrost 3 acht Trennwände 37 auf, die sich radial von einer Hülse 36' weg nach aussen erstrecken und deren Oberseiten getreppt ausgeführt sind. Die Hülse 36' ist drehfest mit einer Welle 36 verbunden, die von einem nicht dargestellten Getriebemotor angetrieben ist. Die radial äusseren Stirnseiten der Trennwände 37 sind über eine Ringwand 43 miteinander verbunden. Die durch die je zwei Trennwände 37 bestimmten Sektoren 34 sind daher praktisch abgeschlossen und es kann daher praktisch keine Luft von einem Sektor 34 in den benachbarten Sektor 34 überströmen.
Die Trennwände 37 sind weiters mit einem Aschering 39 verbunden, der mit ringförmig
<Desc/Clms Page number 3>
angeordneten Durchbrechungen 42 versehen ist, zwischen denen nur relativ schmale Stege verbleiben. An den oberen getreppten Rändern der Trennwände 37 sind Rostringe 46 befestigt.
Dabei sind die nach oben zu kleinere Durchmesser aufweisenden Rostringe 46 voneinander in vertikaler Richtung distanziert, sodass zwischen den einzelnen Rostringen 46 Spalte 47 verbleiben.
Über diese Spalte kann Primärluft in den Brennraum 20 einströmen und dabei das auf den Rost- ringen 46 liegende feste Brennmaterial durchströmen. Die Rostringe sind üblicherweise mit nicht dargestellten Schlitzen versehen, um Verwerfungen aufgrund von thermischen Spannungen zu vermeiden.
Der Aschering 39, der mit der Ringwand 43 und der Hülse 36' fest verbunden ist, dreht sich in geringem Abstand oberhalb einer fest angeordneten Primärluftkammer 40, die oben durch eine Blende 33 abgeschlossen ist, die mit in einem Kreisbogen angeordneten Durchbrechungen 44 versehen ist. Dabei sind die Durchbrechungen 44 der Blende 33 auf einen Kreisbogen angeordnet, der sich mit dem Kreisbogen, auf dem die Durchbrechungen 42 des Ascheringes 39 angeordnet sind, im wesentlichen deckt. Die Querschnitte der Durchbrechungen 44 der Blende 33 vermindern sich stetig (Fig. 4) vom Bereich der Brennstoff-Zufuhrschnecke (nicht dargestellt) weg gegen die Abräumschnecke (nicht dargestellt) zu, wobei sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Durchbrechungen über einen Winkel von ca. 240 erstrecken. Dabei ist ein Teilbereich der Blende 33 frei von Durchbrechungen 44 gehalten.
Die Zufuhr von Primärluft zur Primärluftkammer 40 erfolgt über den Primärluftkanal 1, wobei die Primärluftkammer 40 an ihrer Unterseite im Bereich des Primärluftkanals 1 Durchbrüche 41 auf- weist, über die die Luft einströmen kann.
Im Betrieb wird festes Brennmaterial, z.B. Pellets mit der Brennstoff-Zufuhrschnecke, die durch die Öffnung 27 in den Brennraum 20 hineinragt, eingebracht und auf dem Drehrost 3 aufgebracht.
Das Brennmaterial gast aufgrund der im Brennraum 20 herrschenden Temperaturen aus und die Gase entzünden sich. In dem der Brennstoff-Zuführschnecke nahen Bereich befinden sich die Durchbrechungen 44 der Blende 33 mit den grössten Querschnitten. Dadurch wird in diesem Bereich viel Primärluft zugeführt.
Beim Weiterdrehen des Drehrostes 3 gelangt der durch die Trennwände 37 bestimmte Sektor 34 des Drehrostes 3, auf welchem das Brennmaterial aufgebracht wurde in Bereiche der Durch- brechungen 44 der Blende 33 mit kleineren Querschnitten, wodurch dem langsam ausbrennenden Brennmaterial immer weniger Luft zugeführt wird, wodurch das Brennmaterial im Zuge seiner fortschreitenden Verbrennung stets im wesentlichen optimal mit Luft versorgt wird, da sich eben im Zuge der fortschreitenden Verbrennung der Luftbedarf vermindert.
Im Bereich der nicht dargestellten Abräumschnecke, die im Bereich des Zuges 8 angeordnet ist, weist die Blende 39 keine Durchbrüche mehr auf. Dadurch herrscht im Bereich jenes Sektors 34, über dem sich die Abräumschnecke befindet, wenn überhaupt, so nur eine sehr geringe Luft- strömung, wodurch nur wenige Ascheteile mitgerissen werden.
Die Flammen und Brenngase strömen durch den Zug 8 hindurch in den Ausbrennraum 10, wo- bei die Brenngase aufgrund der Ausrichtung des Zuges 8 im wesentlichen tangential in den Aus- brennraum 10 einströmen.
Gleichzeitig wird Sekundärluft über den Sekundärluftkanal 29 und das doppelwandige Trenn- blech 9 in den Doppelmantel 7 des Zuges 8 eingebracht und strömt über die Düsen 6 in den Aus- brennraum 10 in tangentialer Richtung ein und vermischt sich mit den Brenngasen. Dadurch bren- nen diese auf ihrem im wesentlichen schraubenlinienförmigen Weg durch den Ausbrennraum 10 aus.
Die in den Brenngasen enthaltenen Ascheteilchen sind spezifisch schwerer als die Gase und werden daher aufgrund des Dralls der Strömung an die Wand des Ausbrennraumes 10 gedrängt.
Da die Gase aufgrund der Reibung sich in einer an der Wand anliegenden Grenzschicht wesentlich langsamer bewegen als gegen die Mitte des Gasstromes zu, fallen die an der Wand des Ausbrenn- raumes 10 zur Anlage kommenden Ascheteile nach unten in den Ascheraum und werden aus diesem mit einer Austragschnecke 50 (Fig. 3) ausgetragen.
Im oberen Bereich des Ausbrennraumes wird den Brenngasen durch die Wärmetauscher- Anordnung 12 und den wassergekühlten Deckel 13 Wärme entzogen. Die abgekühlten Brenngase gelangen anschliessend in einen Kamin und werden über diesen abgeführt.