<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nachverbrennung für einen Gebläsekessel oder Herd mit Stückholz- oder Hackgutbefeuerung, der mit einem Primärbrennerring oder Rost und einer Primärluft- sowie einer Sekundärluftzuführung ausgestattet ist, die über dem Primärbrennerring oder Rost einen im wesentlichen kegelstumpfförmigen, mit zunehmender Entfernung vom Primärbrennerring oder Rost konvergierenden Stutzen aufweist, wobei der kegelstumpfförmige Stutzen im Inneren durch Erzeugende voneinander getrennte Abschnitte von Kegelstumpfflächen aufweist, die in radialer Richtung zueinander seitlich verschoben sind, und wobei zwischen den Rändern der Kegelstumpfflächen radiale Flächen mit etwa tangential ausge-
EMI1.1
EMI1.2
bläse in Verbindung stehen.
Die Verbrennung von Biomasse, Hackgut oder Stückholz erfordert besondere Massnahmen, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. So ist oberhalb der Primärluftzone im Bereich beispielsweise eines Brennerringes noch eine Zone mit Sekundärluftzuführung zur Nachverbrennung vorgesehen. Dazu wird Luft, die von einem Gebläse kommt nach entsprechender Vorwärmung mittels eines Düsenkranzes verteilt.
Zur Verbesserung der Heizleistung durch verbesserte Luftführung im Nachverbrennungsbereich und zur gleichzeitigen Vermeidung einer Sogwirkung auf das Brenngut durch thermischen Auftrieb, insbesondere also einem Funkenflug, wurde bereits vorgeschlagen, zur Sekundärluftzuführung über dem Primärbrennerring oder Rost einen im wesentlichen kegelstumpfförmigen, mit zunehmender Entfernung vom Primärbrennerring oder Rost konvergierenden Stutzen vorzusehen, der im Inneren durch Erzeugende voneinander getrennte Abschnitte von Kegelstumpfflächen aufweist, die in radialer Richtung zueinander seitlich verschoben und durch radiale Flächen randseitig miteinander verbunden sind, wobei in den radialen Flächen etwa tangential ausgerichtete Düsen vorgesehen sind, die mit einem Luftführungsschacht für Sekundärluft,
insbesondere einem Se-
<Desc/Clms Page number 2>
kundärluftgebläse in Verbindung stehen. Die Sekundärluft wird über die Düsen eingeblasen und erhält durch die konische Leitflächen (Kegelstumpfinnenflächen) einen Drall mit Verwirbelung nach unten ; der letztgenannten Komponente wirken die aufsteigenden Gase entgegen, sodass eine sehr gute Durchmischung und somit leistungsstarke Verbrennung erfolgt. Die Heizleistung eines Brenners kann durch Austausch des kegelstumpfförmigen Stutzens verändert werden. Je nach Brennstoff ist der Winkel des Kegelstumpfes grösser als 35 und erreicht maximal 85 .
Die Erfindung zielt darauf ab, einerseits die Nachverbrennung noch weiter zu verbessern, sodass der Gehalt an Kohlenmonoxid vermindert werden kann, und anderseits die Temperatur der Abgase auf einem Wert zu halten, bei dem die Bildung von Stickoxiden vermieden wird.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass bei einer
EMI2.1
einander angeordneten eine gemeinsame Grundfläche aufweisenden Kegelnvorgesehen ist, und dass die radialen Flächen mit der einen Halbschale verbunden sind und zur Bildung von Spalten zur Ansaugung von Abgasen im Abstand von der anderen Halbschale enden.
Durch die Anordnung des Doppelkegels wird eine gute Verwirbelung der in den kegelstumpfförmigen Stutzen gelangenden Gase und damit eine verbesserte Nachverbrennung erreicht. Auf diese Weise werden beispielsweise bei der Verbrennung von Holz Werte an CO im Abgas von nur 30 bis 50 ppm erzielt. Indem Spalte zur Ansaugung von Abgasen vorgesehen sind, wird ein Stau von Abgasen im Feuerraum und damit deren Überhitzen vermieden, wodurch die Bildung von Stickoxiden vermindert wird.
Erfindungsgemäss soll die Höhe des oberen Kegels grösser sein als die Höhe des unteren. Vorteilhaft liegt der Winkel zwischen Grundfläche und Seitenfläche des oberen Kegels im Bereich zwischen 45 und 80 und der Winkel des unteren Kegels im Bereich zwischen 10 und 70 . Durch diese Ausbildungen des Doppelkegels werden besonders günstige Strömungs- und Verwirbelungseffekte erzielt.
<Desc/Clms Page number 3>
Es ist zweckmässig, wenn mindestens eine der Kegelstumpfflächen doppelwandig ausgebildet ist und der Zwischenraum an den Luftführungsschacht für die Sekundärluft angeschlossen ist.
Die Zuführung der Luft zu den Düsen erfolgt dann bereits im hohlen Mantel des kegelförmigen Stutzens, dessen Innenfläche durch eine vertikale Ebene zweigeteilt oder durch mehrere Ebenen, die alle durch die Mittelachse gehen, in drei oder mehr Kegelstumpfflächen geteilt und jeweils zueinander seitlich versetzt sind. Im horizontalen Schnitt durch den Stutzen erge-
EMI3.1
EMI3.2
EMI3.3
der Luftführungsschacht im Bereich einer der radialen Flächen an einem Ringraum bzw. Ringbogenraum angeschlossen ist und der Ringraum bzw. Ringbogenraum an der anderen in Umfangsrichtung zunächst liegenden radialen Fläche endet. Ferner kann zur Verbesserung der Düsenwirkung des Stutzens der radiale Abstand zwischen den getrennten Abschnitten der Kegelstumpfflächen zur oberen Öffnung des Stutzens hin gegen null gehen.
Die radialen Flächen zwischen den seitlich versetzten Kegelstumpfflächen sind in diesem Fall keine Trapezflächen sondern Dreieckflächen mit einem spitzen Winkel im Austrittsbereich des Stutzens. Dort kann ein Trichter in der Art einer Venturidüse anschliessen. Zur Verwirbelung im Inneren ist es zweckmässig, wenn die horizontalen Schnittflächen des Stutzens im Inneren eine kreisbogen-oder spiralförmige Kontur aufweisen. Abgesehen davon, dass die konische Ausbildung des Stutzens die Sekundärluft nach unten drückt, kann dieser Effekt noch verstärkt werden, wenn auch die radialen Flächen zur Bildung einer den aufsteigenden Gasen entgegengerichteten Verwirbelung geneigt ausgebildet sind. Auf diese Weise wird die Sekundärluft sehr lange im Nachverbrennungsraum gehalten.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Bereich, in welchen der Stutzen ausmündet, also z. B. der Wärmetauscherbereich, vom Primärluftbereich bzw. Verbrennungsbereich durch eine Wand getrennt ist. So kann beispielsweise eine feuerfeste Platte je nach Heizleistung und Brennstoffqualität im oberen oder unteren Bereich des kegel-
<Desc/Clms Page number 4>
förmigen Stutzens anschliessen und den Bereich ausserhalb-des Stutzens nach oben und nach unten zum Brenner oder Rost hin gasdicht abschliessen. Zur Erhöhung der Verwirbelung können im Inneren des Stutzens Leitbleche z. B. in horizontaler Anordnung vorgesehen sein.
Eine besonders zweckmässige und den unterschiedlichen Brennstoffen anpassbare Vorrichtung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei vorzugsweise im Abstand zueinander veränderbare Stutzen auf gleicher geometrischer Achse vorgesehen sind, wobei dem brennernahen Stutzen vorzugsweise kühle Luft und dem brennerfernen Stutzen vorzugsweise heisse Luft zugeführt wird. Die Versetzung der kegelstumpfförmigen Stutzen wird je nach Brennstoff und gewünschter Heizleistung bestimmt und beträgt zwischen 25 und 80% des oberen Radius des oberen Stutzens. Auch kann dem Stutzen gegebenenfalls im Abstand ein etwa halbkugelförmiges Gitternetzwerk z. B. aus fächerförmig radial nach aussen laufenden tordierten Edelstahlstreifen aufgesetzt sein.
Eine zusätzliche Ablenkung des Gases als auch der restlich verbleibenden unverbrannten glühenden Teilchen wird erreicht. Diese werden abgefangen und zum Ausbrennen gebracht. Das äussere Erscheinungsbild des Verbrennungs-
EMI4.1
EMI4.2
EMI4.3
stoffe wurde je nach Brennstofftyp und Heizleistung mit 5 cm bis 100 cm erreicht, wobei die Ausbrandwege gegenüber herkömmli- . chen Anordnungen um ca. 60% reduziert werden konnten.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtungist in den Zeichnungen dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Kessel updFig. 2 ein Detail aus Fig. 1 im
EMI4.4
holz oder einen bekannten, mit Düsen ausgestatteten Brennerring für Hackgutbefeuerung. Über ein Gebläse 2 wird Primärluft zugeführt. Der Brennstoff kann durch eine Beschickungsanlage kontinuierlich bzw. in Abhängigkeit vom Ablauf der Verbrennung
<Desc/Clms Page number 5>
durch Vorschalten einer Steuerung mit einem Glutbettfühler zugeführt werden. Der Feuerungsteil 3 weist feuerfeste Wände 4 auf. Über den Feuerungsteil 3 befindet sich ein bloss strichliert angedeuteter Wärmetauscher 5. Im Übergangsbereich ist ein kegelstumpfförmiger Stutzen 6 z. B. aus Stahlblech vorgesehen.
Der Stutzen 6 weist im Inneren zwei Kegelstumpfflächen 7,8 auf, die seitlich zueinander versetzt sind. Die Erzeugenden können einem Kreisbogen oder einem Spiralbogen folgen. Im Bereich der Versetzung der Kegelstumpfflächen 7,8 sind radiale Flächen 9, 10 vorgesehen. Dem Stutzen 6 ist ein Gebläse 11 für Sekundärluft zugeordnet. Der Stutzen 6 ist in einem die radialen Flächen 9,10 umfassenden Bereich doppelwandig ausgebildet, sodass sich ein konischerRingraum 12 ergibt, in welchen ein Luftführungsschacht 13 einmündet. In den radialen Flächen 9,10, die am Anfang und am Ende des Ringraumes 12 liegen, sind Düsen 14,15 vorgesehen, durch welche die Sekundärluft austritt und entlang der Kegelstumpfflächen 7,8 geführt wird.
Aufgrund der Neigung der Kegelstumpfflächen 7,8 ergibt sich eine Strömungskomponente nach unten, also den aufsteigenden Heissgasen bzw. der Flamme entgegengerichtet. Im Inneren des Stutzens 6 ist ein Doppelkegel 16 angeordnet, der aus hitzefestem Material, z. B. Guss, Stahl oder Feuerbeton, besteht und am oberen Ende des Stutzens 6 befestigt ist. Die sich im Stutzen 6 ergebende Verwirbelung führt zu einer langen Verweilzeit im Nachverbrennungsbereich und dadurch zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades, weil der Brennstoff zur Gänze in Wärmeenergie umgesetzt werden kann. Die radialen Flächen 9,10 sind mit der durch die Sekundärluft gekühlten Kegelstumpffläche 7 verbunden und enden im Abstand von der ungekühlten Kegelstumpffläche 8.
Zwischen den radialen Flächen 9, 10 und der ungekühlten Kegelstumpffläche 8 können Abstandhalter in Form von Scheiben vorgesehen sein, sodass keine durchgehende Verbindung der radialen Flächen 9,10 mit der ungekühlten Kegelstumpffläche vorliegt. Auf diese Weise sind Spalte 17,18 gebildet, durch die eine Ansaugung von teilweise ausgebrannten Abgasen erfolgt. Dadurch wird ein Stau von Ab-
<Desc/Clms Page number 6>
gasen im Feuerungsteil 3 und damit ein Aufheizen dieser Abgase vermieden, wodurch die Bildung von Stickoxiden unterbunden ist.