AT6506U1

AT6506U1 - Brenner für feste brennstoffe

Info

Publication number: AT6506U1
Application number: AT0037602U
Authority: AT
Original assignee: Perhofer Claudia
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2003-11-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brenner für feste Brennstoffe, insbesondere für Holzpellets oder andere biogene Brennstoffe, wie etwa Getreide oder Hackgut, mit einer um eine im Wesentlichen horizontale Achse (6a) drehbaren Brennkammer (6), einer an einer ersten Stirnseite (2a) der Brennkammer (6) angeordneten Brennstoffzufuhreinrichtung und mit einer an der der ersten Stirnseite (2a) gegenüberliegenden zweiten Stirnseite (3a) vorgesehenen Austragsöffnung. Eine Erhöhung des Wirkungsgrades wird dadurch erreicht, dass die Brennkammer (6) konusförmig ausgebildet ist, wobei der Durchmesser (d) von der ersten Stirnseite (2a) zur zweiten Stirnseite (3a) abnimmt, und dass die Brennkammer (6) von einem Wassermantel (4) umgeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für feste Brennstoffe, insbesondere für Holzpellets oder andere biogene Brennstoffe, wie etwa Getreide oder Hackgut, mit einer um eine im Wesentlichen horizontale Achse drehbaren Brennkammer, einer an einer ersten Stirnseite der Brennkammer angeordneten Brennstoffzufuhreinrichtung und mit einer an der der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite vorgesehenen Austragsöffnung.

Die Verfeuerung von festen Brennstoffen, insbesondere solcher auf biogener Basis ist eine hervorragende Möglichkeit, die Abhängigkeit von der Erdöl- oder Erdgaswirtschaft zu reduzieren. Insbesondere Holzpellets haben sich in den letzten Jahren verstärkt als zukunftsträchtiger Alternativbrennstoff durchgesetzt. Die Verfeuerung solcher Holzpellets und ähnlicher Brennstoffe wie etwa Getreide oder dergleichen stellt jedoch an die Feuerungsanlagen und insbesondere an die Brenner erhebliche Anforderungen, um den Wirkungsgrad zu optimieren und die Schadstoffbelastung minimal zu halten. Wesentlich zur Erreichung der obigen Ziele ist eine kontinuierliche und vollständige Verbrennung bei gleichzeitiger Vermeidung von Temperaturspitzen und zu hoher Oberflächentemperaturen.

Aus der EP 0 346 531 A ist ein Brenner für feste Brennstoffe bekannt, bei dem der Brennstoff über eine Förderschnecke in ein drehbares Rohre eingetragen wird. Das drehbare Rohr ist in einem stationären Rohr gelagert und besitzt an seinem Umfang eine Vielzahl von Lufteintrittsöffnungen. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass durch die Lufteintrittsöffnungen Asche in den Zwischenraum zwischen den Rohren gelangen kann, die zu Funktionsstörungen führt. Weiters hat sich herausgestellt, dass der Wirkungsgrad einer solchen Anlage nicht optimal ist. Insbesondere im Teillastbetrieb wird eine unzureichende Verbrennung und ein nicht befriedigender Aschenaustrag erreicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Brenner anzugeben, der einen einfachen Aufbau besitzt und durch Erreichen einer vollständigen Verbrennung einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Weiters soll auch im Teillastbetrieb ein günstiges Betriebsverhalten sichergestellt und ein einfacher Aufbau erreicht werden.

Erfindungsgemäss werden diese Aufgaben dadurch gelöst, dass die Brennkammer konusförmig ausgebildet ist, wobei der Durchmesser von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite abnimmt, und dass die Brennkammer von einem Wassermantel umgeben ist.

Es hat sich herausgestellt, dass durch die konische Brennkammer, die sich in stromabwärtiger Weise verjüngt, eine Beschleunigung der Strömungsgeschwindigkeit ergibt, wodurch die Verwirbelung erhöht und der Ausbrand verbessert wird. Durch den umgebenden Wassermantel wird die entstehende Wärme effizient abgeführt, was ebenfalls zur Erhöhung des Wirkungsgrades beiträgt.

Besonders günstig ist es, wenn die Brennstoffzufuhreinrichtung eine Förderschnecke aufweist, die in einem Förderrohr angeordnet ist, das sich an der ersten Stirnseite der Brennkammer in diese öffnet. Da auf diese Weise der Brennstoffeintrag direkt an der Stirnseite der Brennkammer erfolgt, kann die Verweilzeit des Brennstoffes in der Brennkammer maximiert werden, wodurch ein vollständiger Ausbrand begünstigt wird. Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Förderschnecke an der stromabwärtigen Seite vor dem Ende des Förderrohrs endet. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn in einer Zufuhrleitung stromabwärts einer Rückbrandsicherung ein Fördermengenregler zur Regelung der Brennstoffzufuhr angeordnet ist.

In einer begünstigten Ausführung ist dieser Fördermengenregler als Lichtschranken ausgebildet, der die Höhe des Brennstoffstroms überwacht und entsprechende Signale an die Steuerung des Fördermotors abgibt. Dadurch kann ein gleichmässiger Brennstoffeintrag bei grosser Ausfallssicherheit erreicht werden.

Eine besonders vorteilhafte Führung des Verbrennungsvorganges kann erreicht werden, wenn an der ersten Stirnseite der Brennkammer eine Primärluftzufuhr vorgesehen ist und wenn von der ersten Stirnseite der Brennkammer ein Sekun- därluftzufuhrrohr in die Brennkammer ragt. Die Sekundärluftzufuhr stromabwärts des eigentlichen Verbrennungsvorganges gewährleistet, dass Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die bei der primären Verbrennung entstehen, weitestgehend umgesetzt werden. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn das Sekundärluftzufuhrrohr mindestens 15%, vorzugsweise 25% der Länge der Brennkammer in diese hineinragt. Weiters hat es sich in diesem Zusammenhang als günstig herausgestellt, wenn das Sekundärluftzufuhrrohr eine Ausströmöffnung aufweist, die im Wesentlichen im Bereich der Achse der Brennkammer angeordnet ist.

Dadurch wird eine optimale Verteilung des zugeführten Sauerstoffs gewährleistet.

In einer besonders begünstigten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkammer an ihrem Umfang gasdicht ausgeführt ist. Auf diese Weise kann eine einigermassen gleichmässige und möglichst grosse Verweilzeit für sämtliche Brennstoffpartikel in der Brennkammer gewährleistet werden, was für den Ausbrand besonders günstig ist. Die Verweilzeit kann auch dadurch beeinflusst werden, dass die Wand der Brennkammer glatt ausgeführt ist oder zumindest abschnittsweise mit einer Förderschraube versehen ist.

Es ist bevorzugt, wenn die Achse der Brennkammer in einem Winkel a zur Waagrechten angeordnet ist, der kleiner ist als 150, und vorzugsweise kleiner ist als 80. Die Achse kann dabei je nach Bedarf ansteigend oder abfallend ausgebildet sein.

So kann eine optimale Anpassung an unterschiedliche Brennstoffe erzielt werden.

In der Folge wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemässen Brenner im Schnitt, und Fig. 2 und 3 zeigen Einbaubeispiele dieses Brenners.

Der Brenner besitzt ein Gehäuse 1, das aus einem stromaufwärtigen Flansch 2 und einem stromabwärtigen Flansch 3 sowie einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Wassermantel 4 besteht. Im Inneren des Hohlraums 5, der sich zwischen den Flanschen 2,3 und dem Wassermantel 4 erstreckt, ist eine im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildete Brennkammer 6 um ihre Längsachse 6a drehbar gelagert, deren Durchmesser d in stromabwärtiger Richtung abnimmt. Die Lagerung erfolgt über hitzbeständige Wälzlager 7, die mit entsprechenden Dichtungen versehen sind. Eine erste Stirnseite 2a der Brennkammer 6 befindet sich im Bereich des stromaufwärtigen Flanschs 2, und eine zweite Stirnseite 3a der Brennkammer 6 befindet sich in Bereich ausserhalb des stromabwärtigen Flanschs 3.

Der Antrieb der Brennkammer 6 erfolgt über einen Motor 8 und ein Stirnradgetriebe 9.

Der Eintrag des Brennstoffs erfolgt über eine Zufuhrleitung 10 mit einer Rückbrandsicherung 11, an deren stromabwärtiger Seite ein Lichtschranken 15 zur Regelung der Brennstoffzufuhr angeordnet ist. Die Zufuhrleitung 10 mündet in ein Förderrohr 12, in dem eine Förderschnecke 13 vom Motor 8 über ein weiteres Stirnradgetriebe 14 angetrieben ist. Die Förderschnecke 13 endet an ihrer stromabwärtigen Seite vor der Mündung des Förderrohrs 12 in die Brennkammer 6. Die Primärluft wird über eine Düse 16 in dem stromaufwärtigen Flansch 2 in die Brennkammer 6 direkt in das Glutbett 17 durch einen vom Saugzugventilator 31 erzeugten Unterdruck eingesaugt. Die Zündung erfolgt über einen Zünder 18.

Die Sekundärluft wird über ein Sekundärluftzufuhrrohr 19 eingesaugt, das eine Ausströmöffnung 20 besitzt, die in einem Abstand b von etwa 30% der Länge L der Brennkammer 6 von dem stromaufwärtigen Flansch 2 entfernt ist.

Die entstehende Asche wird zusammen mit den Verbrennungsgasen durch eine Austragsöffnung 21 in der zweiten Stirnseite 3a der Brennkammer 6 ausgetragen. Eine Förderschraube 22, die an einem Teil des Umfangs der Brennkammer 6 vorgesehen ist, unterstützt den Aschenaustrag.

Fig. 2 zeigt den Brenner 1 in dem an einen Kessel 30 angebauten Zustand. die Achse 6a der Brennkammer ist dabei waagrecht angeordnet. Ein Saugzuggebläse 31 in dem Kessel 30 dient dazu, den Primärluftstrom und den Sekundärluftstrom sicherzustellen. Durch entsprechende Dimensionierung der Strömungsquerschnitte kann das passende Verhältnis von Primärluft zu Sekundärluft ohne Klappen oder andere Steuerelemente eingestellt werden.

Die Ausführungsvariante von Fig. 3 entspricht der von Fig. 2, mit dem Unterschied, dass die Achse 6a der Brennkammer 6 des Kessels 1 in einem Winkel a von etwa 60 zur Waagrechten geneigt ist, was durch einen besonderen Montageteil 32 erreicht wird. Da die Achse 6a nach oben gerichtet ist, Wird die Verweilzeit des Brennstoffs in der Brennkammer 6 erhöht, was sich positiv auf den Ausbrand auswirkt.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, einen Brenner mit hohem Wirkungsgrad und vorteilhaftem Teillastverhalten zu realisieren.

Claims

ANSPRÜCHE 1. Brenner für feste Brennstoffe, insbesondere für Holzpellets oder andere bio- gene Brennstoffe, wie etwa Getreide oder Hackgut, mit einer um eine im Wesentlichen horizontale Achse (6a) drehbaren Brennkammer (6), einer an einer ersten Stirnseite (2a) der Brennkammer (6) angeordneten Brennstoff- zufuhreinrichtung und mit einer an der der ersten Stirnseite (2a) gegenü- berliegenden zweiten Stirnseite (3a) vorgesehenen Austragsöffnung, da- durch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (6) konusformlg ausgebii- det ist, wobei der Durchmesser (d) von der ersten Stirnseite (2a) zur zwei- ten Stirnseite (3a) abnimmt, und dass die Brennkammer (6) von einem Wassermantel (4) umgeben ist. EMI5.1 nem Förderrohr (12) angeordnet ist, das sich an der ersten Stirnseite (2a) der Brennkammer (6) in diese öffnet.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschnecke (13) an der stromabwärtigen Seite vor dem Ende des För- derrohrs (12) endet.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zufuhr- leitung (10), vorzugsweise stromabwärts einer Rückbrandsicherung (11), ein Fördermengenregler zur Regelung der Brennstoffzufuhr angeordnet ist, der vorzugsweise in der Form eines Lichtschrankens (15) ausgebildet ist.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Stirnseite (2a) der Brennkammer (6) eine Primärluftzu- fuhr (16) vorgesehen ist.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von der ersten Stirnseite (2a) der Brennkammer (6) ein Sekundärluft- zufuhrrohr (19) in die Brennkammer (6) ragt.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärluftzufuhrrohr (19) mindestens 15%, vorzugsweise 25% der Länge (L) der Brennkammer (6) in diese hineinragt.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärluftzufuhrrohr (19) eine Ausströmöffnung (20) aufweist, die im Wesentlichen im Bereich der Achse (6a) der Brennkammer (6) ange- ordnet ist. <Desc/Clms Page number 6>

9. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (6) an ihrem Umfang gasdicht ausgeführt ist.

10. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, EMI6.1 EMI6.2 EMI6.3 dass die Achse (6a) der Brennkammer (6) in einem Winkel (a) zur Waagrechten angeordnet ist, der kleiner ist als 150, und vorzugsweise kleiner ist als 80.