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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-
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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-
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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
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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.
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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-
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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-
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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-
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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
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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
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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-
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gasen im Feuerungsteil 3 und damit ein Aufheizen dieser Abgase vermieden, wodurch die Bildung von Stickoxiden unterbunden ist.
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The invention relates to a device for afterburning for a blower boiler or stove with log or wood chips firing, which is equipped with a primary burner ring or grate and a primary air and a secondary air supply, which is above the primary burner ring or grate a substantially frustoconical, with increasing distance from the primary burner ring or rust-converging nozzle, the frusto-conical nozzle inside having sections of truncated cone surfaces which are separated from one another by generators and which are laterally displaced in the radial direction from one another, and wherein radial surfaces with approximately tangentially extended between the edges of the truncated cone surfaces
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blower communicate.
The combustion of biomass, wood chips or logs requires special measures to achieve a high level of efficiency. For example, a zone with secondary air supply for afterburning is provided above the primary air zone in the area of, for example, a burner ring. For this purpose, air coming from a blower is distributed by means of a nozzle ring after appropriate preheating.
In order to improve the heating capacity through improved air flow in the afterburning area and at the same time to avoid a suction effect on the material to be burned by thermal buoyancy, in particular a flying sparks, it has already been proposed to supply a secondary frustoconical grate with an increasing distance from the primary burner ring or grate to provide converging nozzle, which has sections of truncated cone surfaces which are separated from one another by generators and which are laterally displaced in the radial direction and are connected to one another by radial surfaces, with approximately tangentially oriented nozzles being provided in the radial surfaces, which have an air duct for secondary air ,
especially a
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secondary air blowers are connected. The secondary air is blown in through the nozzles and gets a swirl with swirling downwards through the conical guide surfaces (inner cone surfaces); the latter components are counteracted by the rising gases, so that there is very good mixing and thus high-performance combustion. The heating output of a burner can be changed by replacing the truncated cone. Depending on the fuel, the truncated cone angle is greater than 35 and reaches a maximum of 85.
The invention aims, on the one hand, to improve the afterburning still further, so that the carbon monoxide content can be reduced, and, on the other hand, to keep the temperature of the exhaust gases at a value at which the formation of nitrogen oxides is avoided.
This is achieved according to the invention in that at one
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cones arranged with one another and having a common base surface are provided, and that the radial surfaces are connected to one half shell and end at a distance from the other half shell to form gaps for the suction of exhaust gases.
The arrangement of the double cone results in good swirling of the gases entering the frustoconical nozzle and thus improved post-combustion. In this way, for example, when burning wood, values of CO in the exhaust gas of only 30 to 50 ppm are achieved. By providing gaps for the suction of exhaust gases, a build-up of exhaust gases in the combustion chamber and thus their overheating is avoided, as a result of which the formation of nitrogen oxides is reduced.
According to the invention, the height of the upper cone should be greater than the height of the lower one. The angle between the base surface and the side surface of the upper cone is advantageously in the range between 45 and 80 and the angle of the lower cone in the range between 10 and 70. With these designs of the double cone, particularly favorable flow and swirling effects are achieved.
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It is expedient if at least one of the truncated cone surfaces is double-walled and the intermediate space is connected to the air duct for the secondary air.
The air is then supplied to the nozzles already in the hollow shell of the conical nozzle, the inner surface of which is divided in two by a vertical plane or by several planes, all of which pass through the central axis, divided into three or more truncated cone surfaces and in each case laterally offset from one another. In a horizontal section through the nozzle
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the air duct is connected in the area of one of the radial surfaces to an annular space or annular arc space and the annular space or annular arc space ends on the other radial surface initially lying in the circumferential direction. Furthermore, in order to improve the nozzle effect of the nozzle, the radial distance between the separate sections of the truncated cone surfaces towards the upper opening of the nozzle can approach zero.
In this case, the radial surfaces between the laterally offset truncated cone surfaces are not trapezoidal surfaces but triangular surfaces with an acute angle in the outlet area of the nozzle. A funnel in the manner of a Venturi nozzle can be connected there. For swirling in the interior, it is expedient if the horizontal cut surfaces of the nozzle have an arc or spiral contour on the inside. Apart from the fact that the conical design of the nozzle pushes the secondary air downwards, this effect can be intensified if the radial surfaces are also inclined to form a swirl opposing the rising gases. In this way, the secondary air is kept in the post-combustion chamber for a very long time.
Furthermore, it is advantageous if the area in which the nozzle opens, that is, for. B. the heat exchanger area is separated from the primary air area or combustion area by a wall. For example, depending on the heat output and fuel quality, a fire-resistant plate can be placed in the upper or lower area of the
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Connect the shaped nozzle and seal the area outside the nozzle upwards and downwards to the burner or grate gas-tight. To increase the turbulence, baffles can be z. B. be provided in a horizontal arrangement.
A particularly expedient device according to the invention, which can be adapted to the different fuels, is characterized in that at least two nozzles which can preferably be changed at a distance from one another are provided on the same geometric axis, cool air preferably being fed to the burner-near nozzle and hot air being preferably fed to the distant nozzle. The displacement of the frusto-conical nozzle is determined depending on the fuel and the desired heating output and is between 25 and 80% of the upper radius of the upper nozzle. Also, the neck may be spaced, for example, by an approximately hemispherical lattice network at a distance. B. from fan-shaped radially outward running twisted stainless steel strips.
An additional deflection of the gas and the remaining unburned glowing particles is achieved. These are intercepted and burned out. The external appearance of the combustion
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depending on the type of fuel and heating capacity, 5 cm to 100 cm was achieved, whereby the burnout paths compared to conventional. Chen arrangements could be reduced by about 60%.
An embodiment of the device according to the invention is shown in the drawings. Fig. 1 shows a cross section through a boiler updFig. 2 shows a detail from FIG
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wood or a well-known burner ring equipped with nozzles for wood chip firing. Primary air is supplied via a blower 2. The fuel can be fed through a charging system continuously or depending on the combustion process
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by connecting a control with an ember bed sensor. The firing part 3 has refractory walls 4. Above the firing part 3 there is a heat exchanger 5, indicated only by dashed lines. In the transition area, a frusto-conical nozzle 6 is provided, for example. B. provided from sheet steel.
The socket 6 has two truncated cone surfaces 7, 8 which are laterally offset from one another. The generators can follow an arc or a spiral arc. Radial surfaces 9, 10 are provided in the region of the offset of the truncated cone surfaces 7, 8. A blower 11 for secondary air is assigned to the nozzle 6. The connector 6 is double-walled in a region comprising the radial surfaces 9, 10, so that a conical annular space 12 results, in which an air duct 13 opens. In the radial surfaces 9, 10, which are located at the beginning and at the end of the annular space 12, nozzles 14, 15 are provided, through which the secondary air emerges and is guided along the truncated cone surfaces 7, 8.
Due to the inclination of the frustoconical surfaces 7, 8 there is a downward flow component, that is to say the rising hot gases or the flame directed in the opposite direction. Inside the nozzle 6, a double cone 16 is arranged, which is made of heat-resistant material, for. B. cast, steel or refractory concrete, and is attached to the upper end of the nozzle 6. The resulting swirl in the nozzle 6 leads to a long dwell time in the afterburning area and thereby to an increase in efficiency because the fuel can be converted entirely into thermal energy. The radial surfaces 9, 10 are connected to the truncated cone surface 7 cooled by the secondary air and end at a distance from the uncooled truncated cone surface 8.
Spacers in the form of disks can be provided between the radial surfaces 9, 10 and the uncooled truncated cone surface, so that there is no continuous connection of the radial surfaces 9, 10 to the uncooled truncated cone surface. In this way, gaps 17, 18 are formed, through which partially burned-out exhaust gases are sucked in. This will prevent a jam from
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gases in the firing part 3 and thus avoid heating these exhaust gases, which prevents the formation of nitrogen oxides.