AT518707A1

AT518707A1 - Festbrennstoffbrenner

Info

Publication number: AT518707A1
Application number: ATA273/2016A
Authority: AT
Inventors: Ing Dimitar Dimitrov Dipl
Original assignee: DISTAND GmbH
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2017-12-15
Also published as: RU2018142331A3; RU2018142331A; AT518707B1; WO2017205884A2; US20190162403A1; WO2017205884A3; RU2731686C2; EP3491294A2

Abstract

Beim Verbrennen von festen Brennstoffen mit niedrigerer Aschenschmelztemperatur entsteht Schlacke (28), die Teile von dem Brennstoff umhüllt, das vollständige Verbrennen verhindert und die Luftzufuhr verstopft, was zur Unterbrechung des Brennprozess führt. Nach der Erfindung werden die Glut und die verschmelzende Asche mit einem Putzkamm (22) durchgerührt und aus dem Brenner ausgetragen. Der Brenner besteht aus in den Innenwänden (1) des Brenners parallel zueinander angeordnete rotierende Roststäbe (25). Der Putzkamm (22) bewegt sich zwischen den Roststäben (25); nach oben durch die Roststäbe (25), danach in Richtung Brenneröffnung, danach unten unter die Roststäbe und zuletzt in Richtung eines Brennerflansches (7). Beim Aufkleben der Schlacke (28) auf den rotierenden Röststäben (25), wird sie von dem Putzkamm (22) abgerieben. Der beschickte Brennstoff rutscht in einem Trichter (8) durch die Schwerkraft nach unten, öffnet eine Trichterklappe (9), und wird von einem Kolben (11) auf die Roststäbe (25) geschoben. Der Kolben (11) weist zumindest eine Öffnung (15) für Sekundärluft (5) auf, die auch für seine Kühlung sorgt. Die unter die Roststäbe (25) gefallene Asche wird durch einen von einem Bodenschieber (20) geöffneten Ausschnitt im Brennerboden (30), von einem Ventilator (13) ausgeblasen.

Description

Brenner für feste Brennstoffe Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuartigen Brenner, der für Verbrennung fester Brennstoffe, insbesondere, aber nicht ausschließlich Pellets und Hackgut, die auch niedrigere als vorgeschriebene nach der Klasse A2 nach der EN 14961-2 Schmelztemperatur der Asche haben können, vorgesehen ist. Das sind z.B. Pellets aus Agroabfälle, Torf, und andere, die eine Schmelztemperatur der Asche unter 1100°C haben.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik ist ein Pelletsbrenner bekannt, der für Verbrennung von festen Brennstoffen, insbesondere Pellets, vorgesehen ist. (WO 02/079693). Der Brenner hat in gegenseitigen Abständen parallel zueinander angeordnete hohle Roststäbe. Primärluft wird durch die hohlen Roststäbe in den unter diesen befindlichen Aschenraum und weiter zwischen den hohlen Roststäben hindurch und über die vor den hohlen Roststäben angeordnete durchbrochene Vorderplatte in den Feuerraum leitetet.

Die Verbrennung von Brennstoffen mit niedrigerer Schmelztemperatur der Asche in diesem und ähnlichen Brennern führt zu einer Verschmelzung der Asche und Bildung von Schlacke, die die Zufuhr von Primärluft durch den Roststäben und/oder durchgebohrenen Platten (z.B. IWABO VILLA - S1; ECOVARM - E) verstopft. Die Reinigung bei solchen Brennern kann nur mit Pressluft von einem Kompressor gemacht werden. Das führt zu zwei Problemen: Zyklische Arbeit des Brenners, und geschoßartiges Geräusch bei jeder Brennerreinigung. Bekannt sind Fälle, wo die durchgebohrene Platten von der hohen Temperatur überhitzen, und sich verformen.

Ein Versuch dieses Problem bei Brennstoffen mit niedrigerer Schmelztemperatur der Asche zu lösen gibt es bei den Brennern mit Schiebrost (z.B. IWABO VILLA - S2; ECOVARM - E+), und bei Brennern mit einem Kipprost (z.B. HERZ Pelletstar). Nachteil bei diesen Brennern ist die zyklische Arbeit des Brenners - nach dem Verbrennen von einer bestimmten Menge von Pellets, ist der Brenner voll mit Asche und/oder Schlacke. Dann soll der Brenner auf Ausbrand gehen, stoppt den Brennprozess, und wird gereinigt. Je schlechter die Pellets, desto kürzer die Brennphase. Bei manchen Pellets - z.B. Torfpellets - ist die Zeit für Anzünden, Ausbrand, und Reinigung größer als die Zeit während der der Brenner den Brennstoff verbrennt. Das führt zu Leistungsreduzierung (z.B. wenn der Brenner in 1 Stunde nur 20 min in Verbrennungsphase, und die restliche 40 min in Anzündphase, Ausbrandphase, und Reinigungsphase arbeitet).

Bekannt sind Brenner für feste Brennstoffe, insbesondere für Pellets und Hackgut, die mit Stufen-Schubroste sind (z.B. Herz Firematik, Strebei Taurus). Durch die Bewegung von jedem zweiten Rost wird Brennstoff und/oder Glut geschoben. Der oben liegende Rost soll bei der Bewegung den unteren Rost reinigen. Bei schlackenbildenden Brennstoffen passiert oft Zusammenkleben von Schlacke, Asche und nicht verbrannten Brennstoff in einer Masse, die den Brenner bedeckt, und somit die Luftzufuhr verhindert. Bekannt sind Fälle, wo Schlacke auf dem unteren Rost aufklebt, und dann rutscht der obere Rost über der Schlacke. Somit strömt eine große Menge Luft zwischen beiden Roste, und sie durchbrennen. Außerdem bei der Verschmelzung der Asche wird der Brennstoff von der verschmelze Asche um gehüllt. Die Schlacke verhindert die Luftzufuhr zu dem Brennstoff auf dem Rost, und somit wird dieser Brennstoff nicht verbrannt. So haben wir einen höheren % von nicht verbrennten Brennstoff in der Aschenlade.

Ein weiterer Versuch das Problem der Schlackenbildung zu lösen ist der Brenner von dem Kessel Verner A251. Dieser hat einen beweglichen Rost, der durch die Durchschnitte der Rostplatte sich linear nach vorne und oben bewegt, und danach zurückkehrt. Dieser Rost soll die Schlacke von der Brennerplatte reinigen. In Tatsache wird die Schlacke nur von den Durschnitten der Rostplatte entfernt, bleibt aber auf den anderen Teilen der Rostplatte. Oft klebt die Schlacke auf dem beweglichen Rost, und bewegt sich mit ihm hin und zurück, bis Luftzufuhr verstopft wird. Außerdem sind bekannt Fälle, wo wegen des zu langen Zugs des beweglichen Rostes, komplett Asche, Schlacke, Brennstoff und Glut aus der Rostplatte weggeworfen werden, und somit unterbricht die Verbrennung.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Glut und die verschmelzende Asche, die auf dem Rost liegen, von dem Putzkamm gerührt werden. So werden zwei Effekte erreicht: vollständigere Verbrennung des Brennstoffes, und Zerkleinerung der Schlacke bevor daß sie hart geworden ist. Während der Bewegung des Putzkamms über dem Rost in Richtung Brenneröffnung werden die Asche und Schlacke aus dem Brenner ausgetragen. Erfindungsgemäß wird es erreicht, daß im Fall, daß die Schlacke oben auf den Roststaben anklebt, wird sie beim Rotieren der Roststäbe von dem Putzkamm von dem Roststab abgerieben. Putzkamm erfühlt über den Rosten Bewegung immer nur in einer Richtung zu Brenneröffnung, und unter den Rosten erfolgt die Bewegung von der Brenneröffnung zurück.

Das Zubringen des Brennstoffes auf den Roststäben erfolgt mittels einem Kolben.

Der Kolbe schließt in seinem Stillstand die Öffnung des Trichters, und somit wird der Rückbrandschutz gesichert.

Der Kolben hat an der Stirnseite zumindest eine Sekundärluftzufuhr. Dank der durch die Kolbe geströmten Luft werden Kolben und Kolbenkanal gekühlt, und somit Ankleben von Brennstoffpartikeln verhindert.

Brennstoff rutscht durch den Trichter nach der Schwerkraft, da die Rutschwand einen Neigungswinkel aufweist, der größer als der Winkels des natürlichen Abrisses ist.

Der Trichter des Brennstoffes aufweist auf einer unten größeren Öffnung als oben. Somit kann der Brennstoff sich nicht verstopfen.

Der Trichter hat eine Rückbrandschutzklappe, deren Aufhängachse so angeordnet ist, daß die Rückbrandschutzklappe an der Rutschwand zu liegen kommt. Somit schließt die Rückbrandschutzklappe den Trichter, und öffnet nur wenn Brennstoff von oben drückt.

Alle beweglichen Teile des Brenners befinden sich in von Verbrennungsluft durchgeströmte Zonen, und werden somit gekühlt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Ein erfindungsgemäß dargestellter Brenner im Seitenschnitt mit einer Exzenterwelle und einer Pendellasche

Fig.2 Brenner von der Brenneröffnung gesehen, mit Teilschnitt

Fig.3 Brenner im Seitenschnitt, mit einer Exzenterwelle und einer Pendellasche, mit Putzkamm und Kolbe in Stillstandpositionen

Fig.4 Brenner im Seitenschnitt mit zwei Exzenterwellen

Fig.5 Ein Teil von dem Brenner im Seitenschnitt mit dargestellten möglichen Bewegungen des Putzkamms

Fig.6 Seitenschnitt des Trichter mit der Trichterklappe

Fig.7 Putzkamm und Roststäbe mit Position des Putzkamms unten (Stillstand)

Fig.8 Putzkamm und Roststäbe mit Position des Putzkamms oben Fig.9 Zerschlagen und Durchrühren der Schlacken- und Glutschicht Fig. 10 Abrieben der Schlacke von dem rotierenden Roststab durch den Putzkamm

Die Erfindung betrifft einen Brenner für Verbrennung von Festbrennstoffen, insbesondere, aber nicht ausschließlich Pellets und Hackgut, die auch niedrigere als genormte Aschenschmelztemperatur haben können. Der Brenner hat zumindest zwei in gegenseitigen Abständen parallel zueinander angeordnete gelagerte Roststäbe 25, unter den Primärluft 26 zuströmt. Die Roststäbe 25 sind nebeneinander zwischen Innenwänden 1 des Brenners positioniert, und in den Öffnungen in dem Brennerflansch 7 und auf dem Rostträger 24 gelagert. Die Innenwände 1 zuweisen auf mindestens eine Öffnung 2 für Sekundärluft 5. Die Innenwänd 1 bildet zusammen mit der Außenwänd 3 einen Kanal für Sekundärluft 5.

Die Roststäbe 25 können von dem Zusammenwirken von den an den Roststäben anhaftenden Schlackenteilchen und dem sich bewegten Putzkamm 22 gedreht werden. Oder die Roststäbe 25 können von einem Antrieb gedreht werden.

Alle beweglichen Teile befinden sich entweder unter den Roststäben 25, oder in dem Kanal zw. Innenwand 1 und Außenwand 3, und werden somit von dem durchströmenden unter den Rosten Primärluft 26, oder von dem durchströmenden in dem Kanal Sekundärluft 5 gekühlt.

Der Putzkamm 22 befindet sich im Stillstand unten den Roststäben 25 und wird von der durchströmende Primärluft 26 gekühlt. Der Putzkamm 22 macht eine Bewegung: nach oben durch den Roststäben 25, und zerschlägt auf den Roststäben 22 liegende Schlacke- und Glutschicht 29, und durchrührt auf den Roststäben 22 liegende Schlacke- und Glutschicht 29. Danach bewegt sich der Putzkamm 22 in Richtung Brenneröffnung, und trägt dabei die Schlacke 28 von dem Brenner aus, danach nach unten unter den Roststäben, und zuletzt in Richtung des Brennerflansches 7. Diese Bewegung des Putzkamms 22 kann auch kreisförmig sein.

Der Brenner wird von einer Brennerabdeckung 4 von oben geschlossen, die auf den Innenwänden 1 liegt. Für Montage des Brenners an dem Kessel, oder anderem Gerät, dient der Flansch 7. An dem Flansch 7 können die meisten Brennerteile, wie z.B. Flammendetektor 6; Zündeinheit 17, befestigt werden.

Der Brennstoff, der zu dem Trichter 8 zugeführt wird, fällt von der Schwerkraft zu der Öffnung in dem Kolbenkanal 12, und wird von der Kolbe 11 auf den Roststäben 25 gebracht.

Der Raum mit den Brennerteilen von der anderer der Brenneröffnung Seite von dem Brennerflansches 7 ist mit einer Brennerhaube 10 abgedeckt. Die Brennerhaube 10 ist dicht an dem Brennerflansch 7, und Trichter 8 montiert. Der Ventilator 13 ist an der Brennerhaube dicht montiert. Rückbrandschutz wird durch das Schließen im Stillstand der Brennstofföffnung im Kolbenkanal 12 durch den Kolben 11, sowie von der Trichterklappe 9 und Ventilatorklappe 14 erreicht. Während der Reinigungsphase öffnet der Bodenschieber 20, und die Asche, die zwischen den Roststäben 25 auf dem Brennerboden 30 gefallen ist, wird von dem Ventilator 13 durch die Öffnung in dem Boden 30 durchgeblasen.

Figuren

Die Fig. 1 und Fig. 2 zeigen den Brenner im Seitenschnitt und Ansicht von der Brenneröffnung. Der Putzkamm 22 wird von eine Exzenterwelle und einer Pendellasche 18 bewegt. Die Exzenter von dem Putzkamm 22 und von der Pendellasche 18 sind um die Achse der Exzenterwelle 16 versetzt. So wird erreicht, daß wenn der rechte Teil (auf dem Bild) des Putzkamms 22 oben ist, die Pendellasche 18 wird nach rechts gedreht, und die Pendelachse 19 hebt den linken Teil (auf dem Bild) des Putzkamms nach oben.

Die Fig. 3 zeigt den Brenner im Seitenschnitt, mit einer Exzenterwelle 16 und einer Pendellasche 18, mit Putzkamm 22 und Kolbe 10 in Stillstandpositionen. Für den Putzkamm 22 das ist die Position unten den Roststäben 25, wo die Primärluft den Putzkamm 22 kühlt, und für die Kolbe 10 das ist die Position Endepunkt in Richtung Brenneröffnung (wie auf dem Bild gezeigt).

Die Fig 4 zeigt den Brenner im Seitenschnitt mit zwei Exzenterwellen 16 und 27, die für den dem Putzkamm 22 die notwendige Bewegung geben.

Die Fig. 5 zeigt Teile von dem Brenner (Putzkamm 22 und Roststäbe 25), und die möglichen Bewegungen des Prutzkamms 22.

Die Fig. 7, und 8 zeigen Teile von dem Brenner (Putzkamm 22 und Roststäbe 25) im Seitenschnitt und die Positionen des Putzkamms 22 unten (Fig.7) und oben (Fig.8) den Roststäben 25.

Die Fig. 6 zeigt Seitenschnitt des Trichters 8 mit der Trichterklappe 9 in geschloßenem Zustand (Fig. 6a); in geöffnetem Zustand (Fig. 6B), und Vektor der Schwerkraft in geöffnetem Zustand.

Die Fig. 9 zeigt das Zerschlagen und Durchrühren der Schlacken- und Glutschicht 29, die auf den Roststäben 25 liegt, durch den Putzkamm 22 während seiner Bewegung nach oben. Die Fig. 9a zeigt den Putzkamm 22 in dem Stillstand unten den Roststäben 25 vor dem Anfang seiner Bewegung nach oben. Die Fig. 9b zeigt den Putzkamm 22 über den Roststäben 25 nachdem er die Schlacken- und Glutschicht 29 durchgerührt hat.

Die Fig. 10 zeigt das Abrieben der an dem Roststab 25 angehaftete Schlacke 28 von dem Prutzkamm 22. Die Fig. 10a zeigt die Schlacke 28 angehaftet an der oberen Seite des Roststabes 25, die Fig. 10b zeigt den Roststab 25 schon gedreht, die Fig. 10c zeigt die schon abgeriebene von dem Roststab 25 Schlacke 28, und den Putzkamm 22 in der Position über dem Roststab 25.

Claims

Patentansprüche:

1. Brenner für Verbrennung fester Brennstoffe, insbesondere, aber nicht ausschließlich Pellets und Hackgut, die auch niedrigere Aschenschmelztemperatur haben können, der so konzipiert ist, daß zw. den Innenwänden 1 zumindest zwei in gegenseitigen Abständen parallel zueinander angeordnete Roststäbe 25, die in den Öffnungen in dem Brennerflansch 7 und auf dem Rostträger 24 gelagert sind, wobei zwischen den Roststäben 25 ein Putzkamm 22 folgende Bewegung macht: nach oben durch den Roststäben 25, danach in Richtung Brenneröffnung, danach nach unten unter den Roststäben, und zuletzt in Richtung des Brennerflansches 7, wobei der beschickte in dem Trichter 8 Brennstoff durch die Schwerkraft nach unten rutscht, und somit die Trichterklappe 9 öffnet, und von der Kolbe 11, die zumindest eine Öffnung 15 für Sekundärluft 5, die auch für Kühlung von der Kolbe 11 sorgt, aufweist, auf den Roststäben 25 geschoben wird, wobei auf dem Brennerboden 30 unten den Roststäben 25 gefallene Asche, durch von dem Bodenschieber 20 geöffneten Ausschnitt im Brennerboden 30, von dem Ventilator 13 durchgeblasen wird.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Putzkamm 22 eine Bewegung aufweist: nach oben über den Roststäben 25, um Schlacke- und Glutschicht 29 zu zerschlagen, danach überden Roststäben 25 in Richtung Brenneröffnung, um Schlacke 28 von dem Brenner auszutragen, nach unten unter den Roststäben 25, unter den Roststäben 25 in Richtung Brennerflansch 7, und in dieser Position stehenbleibt.
3. Brenner nach Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben 11 zumindest eine Öffnung 15 für die Sekundärluft 5, die den Kolben 11, und den Kolbenkanal 12 kühlt, aüfweist.
4. Brenner nach Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Roststäbe 25 frei rotierend gelagert sind, und von dem Zusammenwirken von den an den Roststäben 25 anhaftenden Schlackenteilchen und dem sich bewegten Putzkamm 22 gedreht werden.
5. Brenner nach Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Roststäbe 25 rotierend gelagert sind, und mittels Antrieb gedreht werden.
6. Brenner nach Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Putzkamms 22 kreisförmig sein kann.
7. Brenner nach Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Putzkamm 22 von einer Exzenterwelle 16 mit zwei um die Achse versetzte Exzenter und einer Pendellasche 18 mit Pendelachse 19 bewegt wird.
8. Brenner nach Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Putzkamm 22 von zwei Exzenterwellen 16 und 27 bewegt wird.
9. Brenner nach Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter 8 Form einer schiefen Pyramide aufweist, die oben eine größere Öffnung hat, als unten, und die Anhängeachse der Trichterklappe 9 so angeordnet ist, daß die Trichterklappe 9 durch ihr Eigengewicht an der Rutschwand zu liegen kommt, wobei die Rutschwand einen Neigungswinkel aufweist um Abrutschen des Brennstoffs zu ermöglichen.
10. Brenner nach Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle bewegliche Teile sich unter den Roststäben 25 und/oder zwischen Innenwänden 1 und Außenwänden 3 in von Luft durchgeströmten Zonen befinden.