AT501344B1 - Pelletkessel - Google Patents

Description

2 AT 501 344 B1

Die Erfindung betrifft einen Kessel mit einem Brenner für rieselfähige Biomasse, insbesondere Holzpellets oder Hackgut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekanntlich bestehen diese Kessel aus einem Brenner, einer Brennkammer und einem nach-5 geschalteten Wärmetauscher. Dabei sollten zur Reduktion der ungenutzten Wärmeabstrahlung nach außen die Komponenten mit sehr hoher Temperatur, wie Brenner und Brennkammer innerhalb des Wassermantels liegen. Z.B ist beim in AT 004798 U1 beschriebenen Kessel der Brennraum von einem rechteckigen io Wassermantel umgeben, der Brenner ragt aber von außen durch eine große Öffnung im Kesselmantel in den Brennraum hinein. Der überwiegende Teil des Brenners mit der heißesten Zone liegt außerhalb des Wassermantels. Die daraus resultierende hohe Temperaturdifferenz zur Umgebung verursacht einen entsprechend hohen Wärmeverlust. Da jeder Kessel ein Druckgefäß darstellt, werden diese rechteckigen Kessel wegen der notwendigen großen Blechstärke 15 sehr schwer, voluminös und daher auch teuer.

Bei einem anderen Kesseltyp z.B. Biostar der Fa. Guntamatic ist der wasserführende Wärmetauscher nur oberhalb der Brennkammer angeordnet. Der Pelletzulauf ist nicht gekühlt und erreicht dadurch eine hohe Oberflächentemperatur. Bei Pelletqualitäten mit niedrigem Asche-20 Schmelzpunkt sintern und backen Pelletfeinteile innen an der Oberfläche an. Dies führt zur allmählichen Verstopfung des Pelletzulaufs. Der Wassermantel um die Brennkammer und den Brenner fehlt und wird durch eine gute Wärmedämmung ersetzt. Trotzdem ergibt sich hier wegen der großen Temperaturdifferenz nach außen ein Wärmeverlust, der nicht zu vernachlässigen ist. Die Rauchgase im Kessel haben nur eine Strömungsrichtung nach oben ohne der 25 Möglichkeit der Flugascheausscheidung durch Fliehkraftabscheidung infolge Umlenkung, wie beim Dreizugkessel. Um den Kontakt des noch nicht vollständig oxidierten Rauchgases mit der kalten Kesselwand und damit CO-Bildung zu vermeiden, muss die Brennkammer eine entsprechende Höhe aufweisen. Die einzelnen Komponenten liegen alle übereinander. Damit wird die Gesamthöhe und auch die gesamte Abstrahlfläche des Kessels sehr groß. Der Kessel wird 30 schwer und teuer und der Gesamtwirkungsgrad geringer.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kessel zu schaffen, der oben genannte Nachteile vermeidet, leicht und kompakt ist, sichere Betriebsweise ohne Gefahr des Verstopfens des Pelletzulaufs und trotzdem besten Wirkungsgrad aufweist. 35

Dies wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Wenn der Brenner 4 zumindest im Füllrohrbereich exzentrisch in einem wassergekühlten 40 Flammrohr 5 angeordnet ist, wobei sich der Brenner 4 näher an der Seite, an der das Füllrohr 8 durch den Wassermantel 9 des Flammrohrs 5 führt, befindet, ist der Brenner mit seiner heißesten Zone radial vom Wassermantel oder zumindest von der indirekten Kühlung des gut wärmeleitenden Kesselmantels 3 umgeben. Dadurch ist ein Wärmeverlust nach außen unterbunden. Die kürzeste Verbindung zwischen Pelleteinlauf und Brenner ist gewährleistet. Das Füllrohr 8 ist 45 gut gekühlt. Das Anbacken oder Ansintern von Pelletfeinteilen an der Innenseite und somit die Verstopfungsgefahr ist unterbunden.

Da zwischen füllrohrseitiger Außenwand des Brenners 4 und dem wassergekühlten Flammrohr 5 eine temperaturbeständige Dichtung 7 angeordnet ist, wird ein Eindringen von Falschluft so verhindert. Zusätzlich wird der Brenner durch diese Dichtung zum Wassermantel wärmegedämmt und eine bessere Verbrennungsluftvorwärmung ermöglicht.

Da innerhalb des Flammrohrs 5 eine Brennkammer 15 angeordnet ist, die vom Bereich des Brennermundes 14 ausgehend in das Flammrohr 5 hineinragt, wobei ein Strömungskanal 18 55 zwischen Brennkammerwand und Flammrohrwand und eine Rezirkulationsöffnung 16 zwischen

Claims (5)

1. 3 AT 501 344 B1 Brenner 4 und Brennkammerwand entsteht, und Strömungskanal 18 und Rezirkulationsöffnung 16 innerhalb des Flammrohrs 5 liegen, sind optimale Verhältnisse für die Rezirkulation durch Injektionswirkung in eine Richtung und Ausscheidung der schwereren Asche in die andere Richtung durch die Rezirkulationsöffnung 16 gegeben. Die schwerere Flugasche fällt über die 5 Umlenkkammer 17 in den Aschebehälter und nicht mehr über den Brenner in die Rostkammer 10. Dadurch wird der Rost entlastet und die Gefahr des Verstopfens der Rostöffnungen reduziert. Weiters erhöht sich durch den engen Querschnitt im Strömungskanal 18 die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases. Für effektive Staubabscheidung ist vor der Umlenkung eine hohe Geschwindigkeit des Rauchgases notwendig, damit dann bei der Umlenkung Flugstaub io durch Fliehkraft ausgeschieden werden kann. Auch für die Wärmeübertragung durch Konvektion zum Flammrohr ist eine hohe Rauchgasgeschwindigkeit vorteilhaft. Wenn eine Umlenkkammer 17 und eine Rostkammer 10 nebeneinander liegen und durch eine Wand 21, die mit einer Wärmedämmung versehen ist, getrennt sind, ermöglicht diese Anord-15 nung die Luftkühlung der Wand 21 auf der Rostkammerseite. Damit wird der Wärmeverlust zum Aschebehälter minimiert. Wenn eine Umlenkkammer 17 und eine Rostkammer 10 nebeneinander im unteren Bereich eines Kesselaußenmantels 3 angeordnet sind, ergibt sich die kleinste Wärme abstrahlende 20 Fläche nach unten und ermöglicht die Einsparung einer Wärmedämmung des Aschebehälters. In der Zeichnung in Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kessel. 25 Der dargestellte Kessel besteht an der Unterseite aus einem Aschebehälter 1, der nur von der angesaugten Verbrennungsluft gekühlt wird und nicht vom Kesselwasser umspült ist. Darüber ist mit einer lösbaren Verbindung 2 der äußere Kesselmantel 3 aufgesetzt. Eine nichtmetallische Dichtung reduziert den Wärmeübergang zwischen Kesselmantel und Aschebehälter. Im unteren Teil des Kesselmantels ergibt sich durch Wärmeleitung im Stahlblech zum Wasserman-30 tel 9 eine indirekte Kühlung. Der Brenner 4 wird exzentrisch im Flammrohr 5 am Kesselboden 6 montiert. Eine temperaturbeständige Dichtung 7 verhindert einen möglichen Falschlufteintritt über das Füllrohr 8 und ist gleichzeitig eine Wärmdämmung des Brenners 4 zum Wassermantel 9. Aus der Rostkammer 10 wird im Betriebszustand sekundäre Verbrennungsluft 11 und über den Rost 12 primäre Verbrennungsluft 13 angesaugt Die kalte Verbrennungsluft kühlt den 35 Aschebehälter und Brenner und wird somit vorgewärmt. Die Rauchgase treten am Brennermund 14 mit hoher Geschwindigkeit nach oben aus und brennen in der Brennkammer 15 vollständig aus. In der Rezirkulationsöffnung 16 kann in eine Richtung schwerere Flugasche nach untern in die Umlenkkammer ausgeschieden werden und in die andere Richtung Rauchgas in die Brennkammer rezirkulieren. 40 Die Rauchgase werden dann über den Spalt 18 nach unten über die wärmegedämmte Umlenkkammer 17, die unmittelbar neben der Rostkammer 10, durch die wärmegedämmte Wand 21 getrennt liegt, über den Rohrwärmetauscher 19 nach oben und über das Abgasgebläse 20 in den Kamin geleitet. 45 Patentansprüche: 1. Kessel mit einem Brenner (4) für rieselfähige Biomasse, insbesondere Holzpellets oder so Hackgut, mit einem Füllrohr (8), das zu dem innerhalb eines Kesselmantels (3) angeordne ten Brenner (4) führt, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (4) zumindest im Füllrohrbereich exzentrisch in einem wassergekühlten Flammrohr (5) angeordnet ist, wobei sich der Brenner (4) näher an der Seite, an der das Füllrohr (8) durch den Wassermantel (9) des Flammrohrs (5) führt, befindet. 55 4 AT 501 344 B1
2. 2. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen füllrohrseitiger Außenwand des Brenners (4) und dem wassergekühlten Flammrohr (5) eine temperaturbeständige Dichtung (7) angeordnet ist.
3. 3. Kessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Flammrohrs (5) eine Brennkammer (15) angeordnet ist, die vom Bereich des Brennermundes (14) ausgehend in das Flammrohr (5) hineinragt, wobei ein Strömungskanal (18) zwischen Brennkammerwand und Flammrohrwand und eine Rezirkulationsöffnung (16) zwischen Brenner (4) und Brennkammerwand entsteht, und Strömungskanal (18) und Rezirkulationsöffnung (16) innerhalb des Flammrohrs (5) liegen.
4. 4. Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umlenkkammer (17) und eine Rostkammer (10) nebeneinander liegen und durch eine Wand (21), die mit einer Wärmedämmung versehen ist, getrennt sind.
5. 5. Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umlenkkammer (17) und eine Rostkammer (10) nebeneinander im unteren Bereich eines Kesselaußenmantels (3) angeordnet sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen