CH633360A5

CH633360A5 - Combustion chamber for chip-type heating installations

Info

Publication number: CH633360A5
Application number: CH611878A
Authority: CH
Inventors: Alfred Steurer
Original assignee: Mawera Maschinen Gmbh
Priority date: 1977-06-14
Filing date: 1978-06-05
Publication date: 1982-11-30
Also published as: ATA416777A; AT360629B; DE2825103A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer für Späneheizanlagen, mit einer Späneeinblaseinrichtung, deren Austrittsmündung im bodennahen Bereich der Brennkammer angeordnet ist, wobei die Brennkammer eine Brennkammerdecke aufweist, auf welcher ein Wärmetauscher angeordnet ist und für den Durchtritt der Heizgase aus der Brennkammer in den Wärmetauscher eine Gasdurchtrittsöffnung in der Brennkammerdecke vorgesehen ist,welche derjenigen Seitenwand der Brennkammer benachbart ist, in deren Bereich die Austrittsmündung der Späneeinblaseinrichtung vorgesehen ist. The invention relates to a combustion chamber for chip heating systems, with a chip blowing device, the outlet mouth of which is arranged in the region of the combustion chamber near the floor, the combustion chamber having a combustion chamber ceiling on which a heat exchanger is arranged and for the passage of the heating gases from the combustion chamber into the heat exchanger Gas passage opening is provided in the combustion chamber ceiling, which is adjacent to the side wall of the combustion chamber, in the area of which the outlet mouth of the chip blowing device is provided.

Es ist ein Feststoffheizkessel zur Befeuerung mit Spänen bekannt. Der Feuerraum dieses Kessels hat an zwei einander gegenüberliegenden Seiten gewölbte Kammerwände, um eine Umlenkung zu erzielen und in die Feuerkammer mündet etwa tangential ein Kanal zur Zuführung der Späne. Die Späne werden dabei mit Luft eingelbasen, wodurch für eine ausreichende Sauerstoffzufuhr gesorgt ist. Die Feuerkammer kann dabei so ausgestaltet sein, dass die gewölbten Wandungen entweder horizontal oder vertikal stehen. Unabhängig von der relativen Lage dieser gewölbten Wandteile ist die Feuerkammer gegen den Kessel hin praktisch zur Gänze offen, so dass die Rauchgase nicht nur unmittelbar, sondern darüberhinaus auch mit hohem Festkörperanteil aus dieser Feuerkammer in den Feuerraum des Kessels und von hier in den Schornstein gelangen. Eine solche Anlage kann nur mit geeigneten Staubabscheidern betrieben werden, damit die gesetzlich zulässigen Werte hinsichtlich der Festkörperanteile im Rauchgas nicht überschritten werden. Diese liegen zur Zeit bei 300 Milligramm pro Normkubikmeter Rauchgas, wobei sich auch hier von Seiten des Gesetzgebers 5 eine Tendenz bereits abzeichnet, diese Werte noch weiter zu reduzieren. Die Erfindung zielt nun darauf ab, die in solchen Wirbelkammern sich vollziehende Verbrennung zu verbessern und damit den Wirkungsgrad der Brennkammer zu erhöhen. Die Verbrennung kann dadurch verbessert werden, dass der io Anteil der nicht oder nur unvollständig verbrannten Teilchen möglichst klein gehalten wird und dass die Temperatur in der Brennkammer selbst erhöht wird. A solid fuel boiler for firing chips is known. The combustion chamber of this boiler has vaulted chamber walls on two opposite sides in order to achieve a deflection, and a channel for feeding the chips opens approximately tangentially into the fire chamber. The chips are blown in with air, which ensures an adequate supply of oxygen. The fire chamber can be designed so that the curved walls are either horizontal or vertical. Regardless of the relative position of these arched wall parts, the fire chamber is practically completely open towards the boiler, so that the flue gases not only get directly from the fire chamber into the combustion chamber of the boiler and from here into the chimney, but also with a high solid content. Such a system can only be operated with suitable dust collectors, so that the legally permissible values with regard to the solids content in the flue gas are not exceeded. These are currently around 300 milligrams per standard cubic meter of flue gas, although legislators 5 are already showing a tendency to further reduce these values. The invention now aims to improve the combustion taking place in such swirl chambers and thus to increase the efficiency of the combustion chamber. The combustion can be improved by keeping the io portion of the particles that are not or only incompletely burned as small as possible and by increasing the temperature in the combustion chamber itself.

Zur Erreichung dieses Zieles wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die Brennkammerdecke vor ihrem Ubergang in 15 die Gasdurchtrittsöffnung durch eine abfallende Schürze nach unten gezogen ist. Zweckmässigerweise ist die Höhe dieser Schürze 5 bis 15 % der inneren Höhe der Brennkammer, vorzugsweise jedoch 8 bis 10%. Durch diese baulich relativ einfache Massnahme werden, wie Versuche zeigen, überraschende 20 Vorteile erzielt. Der von unten nach oben strömende Teilchen-fluss wird durch die nach unten gezogene Schürze abgelenkt und führt die noch spezifisch schweren, unvollständig oder gar unverbrannten Teilchen zurück in die heisse Brennzone, wogegen die bereits verbrannten, leichten Aschenteilchen durch die Öff-25 nung in der Decke der Brennkammer nach oben abgezogen werden und zusammen mit den heissen Brenngasen in den Wärmetauscher gelangen. Durch die herabgezogene Schürze wird ferner ein Wärmestau in der Brennkammer erzielt, wohl bedingt durch die längere Verweilzeit der heissen Brenngase, wodurch 30 wiederum die Temperatur in der Brennkammer beträchtlich erhöht werden kann. Wurden bei Brennkammern der bisherigen Bauart Temperaturen von ca. 700 Grad gemessen, so konnte durch die erfindungsgemässe Massnahme die Temperatur um ca. 150 °, also auf 850 ° gesteigert werden. Der Nutzungsgrad 35 der Brennkammer steigt dadurch ganz erheblich an. Ferner ist hier noch darauf hinzuweisen, dass mit der erfindungsgemässen Massnahme allein ohne zusätzliche Staubabscheider die gesetzlich vorgeschriebenen, oben angeführten Werte hinsichtlich des Staubanteiles im Rauchgas nicht nur ohne Mühe erreicht, son-40 dern ganz erheblich unterboten werden. Unter Berücksichtigung der hohen Auflagen, die zur Schonung der so gefährdeten Umwelt zu berücksichtigen sind und unter Berücksichtigung der Tatsache, dass Staubabscheider, wie sie von der Technik angeboten werden, einen erheblichen Investitions, Betriebs- und 45 Energieaufwand erfordern, bildet die erfindungsgemäss beanspruchte Massnahme einen ausserordentlich grossen und für den Fachmann zweifelsohne nicht zu erwartenden technischen Fortschritt, der mit einer relativ einfachen Einrichtung erzielbar ist, die darüberhinaus für einen Betrieb keinen Aufwand erfor-50 dert. In order to achieve this goal, it is proposed according to the invention that the combustion chamber ceiling is pulled down through a falling apron before its transition into 15 the gas passage opening. The height of this apron is expediently 5 to 15% of the internal height of the combustion chamber, but preferably 8 to 10%. Experiments show that this structurally relatively simple measure results in surprising 20 advantages. The flow of particles flowing from bottom to top is deflected by the apron that is pulled down and leads the still specifically heavy, incomplete or even unburned particles back into the hot combustion zone, whereas the light ash particles that have already been burned through the opening in the Pull off the top of the combustion chamber upwards and get into the heat exchanger together with the hot combustion gases. A heat accumulation is also achieved in the combustion chamber due to the pulled-down apron, probably due to the longer residence time of the hot fuel gases, which in turn can considerably increase the temperature in the combustion chamber. If temperatures of approximately 700 degrees were measured in combustion chambers of the previous design, the temperature according to the invention could be increased by approximately 150 °, ie to 850 °. As a result, the degree of utilization 35 of the combustion chamber increases considerably. Furthermore, it should also be pointed out here that with the measure according to the invention alone, without additional dust separators, the legally prescribed values stated above with regard to the dust content in the flue gas are not only easily achieved, but are also considerably undercut. Taking into account the high requirements that have to be taken into account to protect the so endangered environment and taking into account the fact that dust separators, such as those offered by the technology, require a considerable investment, operating and energy expenditure, the measure claimed according to the invention forms one extraordinarily large technical progress, which is undoubtedly not to be expected for the person skilled in the art, which can be achieved with a relatively simple device, which furthermore does not require any effort for operation.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Späneheizkessel mit Flugverbrennung und die Fig. 2 eine Ansicht, teilweise im Schnitt; die 55 Fig. 3,4 und 5 zeigen Längsschnitte durch je einen Späneheizkessel mit Flugverbrennung und mit jeweils unterschiedlicher Gestaltung der Brennkammer. In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern ausgestattet, welchen jeweils zur Unterscheidung ein Indexstrich hinzugefügt wurde. 60 Der Späneheizkessel mit Flugverbrennung nach den Fig. 1 und 2 besteht aus der eigentlichen Brennkammer 1 und dem auf dieser Brennkammer angeordneten Wärmetauscher 2. Die Brennkammer 1 besitzt an ihrer einen Stirnseite 3 eine Aschentüre 4. Unterhalb dieser Aschentüre 4 mündet die Späneein-65 blasleitung 5 in die Brennkammer. Die Späneeinblasleitung 5 führt zu einem Späne-Vorratsbehälter und einer Spänedosier-einrichtung, die hier jedoch nicht dargestellt sind. Die Mündung 6 der Späneeinblasleitung 5 ist gegen den Boden 7 der Brenn- Embodiments of the invention will now be described and explained in more detail with reference to the drawing. 1 shows a longitudinal section through a chip boiler with flight combustion and FIG. 2 shows a view, partly in section; 55 FIGS. 3, 4 and 5 show longitudinal sections through a chip boiler each with flight combustion and each with a different design of the combustion chamber. In the drawings, the same parts are provided with the same reference numbers, to which an index line has been added to differentiate them. 1 and 2 consists of the actual combustion chamber 1 and the heat exchanger 2 arranged on this combustion chamber. The combustion chamber 1 has an ash door 4 on one end face 3. Below this ash door 4 the chips inlet 65 blow line opens 5 in the combustion chamber. The chip injection line 5 leads to a chip storage container and a chip metering device, which are not shown here, however. The mouth 6 of the chip blowing line 5 is against the bottom 7 of the combustion

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kammer 1 gerichtet. Dieser Boden 7 steigt nach hinten an, geht in den vertikalen Wandabschnitt 8 über, an den die Brennkammerdecke 9 anschliesst. Oberhalb der Einblasmündung 6 ist in dieser Decke 9 eine Durchtrittsöffnung 10 für den Durchtritt der heissen Rauchgase vorgesehen, die beim Betrieb des Kessels durch diese Öffnung 10 in den eigentlichen Wärmetauscher 2 strömen. Der Fluss der heissen Rauchgase ist durch die Pfeile 11 angedeutet. Im Wärmetauscher 2 sind Anschlussstutzen 12 und 13 für Wasservorlauf und Wasserrücklauf eingeschweisst. Eine stirnseitig am Wärmetauscher 2 angeordnete Türe 14 ermöglicht den Zugang zu dem vom Rauchgas durchströmten Inneren des Wärmetauschers, so dass der Wärmetauscher gereinigt und entrusst werden kann. Als zusätzliche Heizquelle kann an der Stirnseite des Wärmetauschers 2 ein Ölbrenner 15 angeflanscht werden. Um Sekundärluft in die Brennkammer einzuführen ist seitlich der Brennkammer ein zusätzlicher Ventilator 16 angeflanscht, von welchem aus Luftführungsleitungen in das Innere der Brennkammer führen, diese sind hier jedoch nicht dargestellt. Der Kessel ist wie bei solchen Anlagen üblich, von einer Wärmeisolation 17 eingehüllt und von einem Mantel überdeckt. chamber 1 directed. This floor 7 rises to the rear, merges into the vertical wall section 8 to which the combustion chamber ceiling 9 is connected. Above the blow-in mouth 6, a passage opening 10 is provided in this ceiling 9 for the passage of the hot flue gases, which flow through the opening 10 into the actual heat exchanger 2 during operation of the boiler. The flow of the hot flue gases is indicated by the arrows 11. In the heat exchanger 2 connection pieces 12 and 13 are welded for water supply and water return. A door 14 arranged on the end face of the heat exchanger 2 enables access to the interior of the heat exchanger through which the flue gas flows, so that the heat exchanger can be cleaned and removed. An oil burner 15 can be flanged to the front side of the heat exchanger 2 as an additional heat source. In order to introduce secondary air into the combustion chamber, an additional fan 16 is flanged to the side of the combustion chamber, from which air conduction lines lead into the interior of the combustion chamber, but these are not shown here. As is customary in such systems, the boiler is encased by thermal insulation 17 and covered by a jacket.

Wesentlich für die Erfindung ist nun, dass die Brennkammerdecke 9 (Fig. 1) vor ihrem Übergang in die Durchtrittsöffnung 10 durch eine Schürze 18 nach unten gezogen ist. Die Höhe h dieser Schürze 18 beträgt ca. 8 bis 10% der inneren Höhe H der Brennkammer. Die Anströmfläche 19 der Schürze 18 ist so geneigt, dass ihre nach unten verlängert gedachte Ebene den Boden 7 der Brennkammer schneidet und diese Schnittlinie vorzugsweise hinter der Mündung 6 der Späneeinblasleitung 5 liegt. Dadurch wird vermieden, dass sich Flugasche im Schacht 20 unmittelbar hinter der Aschentüre 4 ansammelt, die dann beim Öffnen dieser Türe herausfallen könnte. Die Schürze 18 ist hier durch die nach unten gezogene Ausmauerung der Brennkammer gebildet. It is essential for the invention that the combustion chamber ceiling 9 (FIG. 1) is pulled down by an apron 18 before its transition into the passage opening 10. The height h of this apron 18 is approximately 8 to 10% of the internal height H of the combustion chamber. The inflow surface 19 of the apron 18 is inclined in such a way that its downwardly extended plane intersects the bottom 7 of the combustion chamber and this cutting line is preferably behind the mouth 6 of the chip blowing line 5. This prevents fly ash from accumulating in the shaft 20 directly behind the ash door 4, which could then fall out when this door is opened. The apron 18 is formed here by the downward brick lining of the combustion chamber.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entspricht in allen wesentlichen Punkten jenem nach Fig. 1. Sind bei der Brennkammer nach Fig. 1 die einzelnen inneren Wandabschnitte durch im wesentlichen ebene Flächen begrenzt, so weist die Brennkammer 1 ' beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 eine bogenförmig verlaufende Begrenzungswand auf, wie aus Fig. 3 unmittelbar ersichtlich. Die Ausmauerung der Brennkammer in dieser Form ist zwar aufwendiger als jene nach Fig. 1, doch werden dadurch die Strömungsverhältnisse günstig beeinflusst, die ja bei einer The embodiment according to FIG. 3 corresponds in all essential points to that according to FIG. 1. If the individual inner wall sections in the combustion chamber according to FIG. 1 are delimited by essentially flat surfaces, the combustion chamber 1 ′ in the embodiment according to FIG. 3 has an arc extending boundary wall, as can be seen directly from FIG. 3. The lining of the combustion chamber in this form is more complex than that according to FIG. 1, but this has a favorable influence on the flow conditions, which is the case with one

Hochtemperatur-Flugverbrennung doch von wesentlicher Bedeutung sind. Durch diese Ausgestaltung der Brennkammer nach Fig. 3 wird ein besonders intensiver Wirbeleffekt erzielt. Auch hier beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Brenn-5 kammerdecke 9' durch eine Schürze 18' nach unten gezogen, so dass auch bei dieser Ausgestaltung der Brennkammer die eingangs erwähnten Vorteile erzielt werden können. High temperature flight combustion are essential after all. This configuration of the combustion chamber according to FIG. 3 results in a particularly intensive swirl effect. 3, the combustion chamber cover 9 'is pulled down by an apron 18', so that the advantages mentioned at the outset can also be achieved with this configuration of the combustion chamber.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist anstelle einer festen gemauerten Schürze eine Klappe 18" vorgesehen, die zweck-lomässigerweise aus Eisenblech besteht und welche schwenkbar gelagert wird, so dass sie von aussen verstellt werden kann. Die Schürze 18" oder Klappe kann so dem jeweiligen Verbrennungsvorgang optimal angepasst werden. Beim Anfahren des Kessels kann beispielsweise die Schürze 18" oder Klappe völlig i5 umgelegt werden, so dass der innere Strömungswiderstand der Brennkammer verringert wird, was wiederum den Anheizvorgang begünstigt. Ist der Kessel dann auf seine volle Betriebstemperatur gefahren, so wird die Schürze 18" oder Klappe in diejenige Stellung eingeschwenkt, die den Verbrennungsvor-20 gang optimiert und der eingangs erläutert worden ist. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 kann die Schwenklagerung so ausgebildet sein, dass die Schürze oder Klappe 18" sogar gegen die rückwärtige Wand 8 ' ' der Brennkammer verstellt werden kann, wenn eine besonders intensive Verwirbelung angestrebt 25 wird, die durch die Art des verwendeten Brennstoffes gefordert sein kann. In the exemplary embodiment according to FIG. 4, a flap 18 "is provided instead of a fixed brick apron, which is expediently made of sheet iron and which is pivotally mounted so that it can be adjusted from the outside. The apron 18" or flap can thus be adapted to the respective person Combustion process can be optimally adjusted. When the boiler is started up, for example, the apron 18 "or flap can be completely folded over i5, so that the internal flow resistance of the combustion chamber is reduced, which in turn favors the heating process. If the boiler is then brought up to its full operating temperature, the apron 18" or The flap is pivoted into the position which optimizes the combustion process and which has been explained at the beginning. In the exemplary embodiment according to FIG. 4, the pivot bearing can be designed such that the apron or flap 18 "can even be adjusted against the rear wall 8" of the combustion chamber if particularly intensive swirling is desired 25, due to the type of fuel used may be required.

Eine derartige intensive Verwirbelung kann auch durch die entsprechende Gestaltung der Ausmauerung des Brennraumes 30 erzielt werden, wie dies nun die Fig. 5 veranschaulicht. Die Schürze ist hier so ausgebildet, dass ihre Anströmfläche 19'" bzw. deren unmittelbare Verlängerung gegen den rückwärtigen Teil der Brennkammer gerichtet ist. Such an intensive swirling can also be achieved by the appropriate design of the lining of the combustion chamber 30, as is now illustrated in FIG. 5. The apron is designed here in such a way that its inflow surface 19 ′ ″ or its direct extension is directed towards the rear part of the combustion chamber.

Diese relativ einfachen vorstehend geschilderten Massnah-35 men erbringen überraschende Vorteile: Verbesserte Ausnützung des Brennstoffes durch Verringerung des un- oder nur teilweise verbrannten Anteiles; beachtliche Erhöhung der Betriebstemperatur bei gleichem Luftdurchsatz und gleicher Brennstoffmenge; dadurch Erhöhung des Nutzungsgrades der 40 Kesselanlage ; Vergrösserung des in der Brennkammer zurückgehaltenen Aschenanteiles und dadurch pro Zeiteinheit verringerte Verrussung und Verschmutzung des Wärmetauschers. These relatively simple measures described above provide surprising advantages: Improved utilization of the fuel by reducing the proportion which is unburned or only partially burned; considerable increase in operating temperature with the same air throughput and the same amount of fuel; thereby increasing the degree of utilization of the 40 boiler system; Enlargement of the ash content retained in the combustion chamber and thus reduced sooting and contamination of the heat exchanger per unit of time.

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2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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1. Combustion chamber for chip heating systems, with a chip blowing device, the outlet mouth of which is arranged in the bottom area of the combustion chamber, the combustion chamber having a combustion chamber ceiling on which a heat exchanger is arranged and a gas passage for the passage of the heating gases from the combustion chamber into the heat exchanger. Opening is provided in the combustion chamber ceiling, which is adjacent to that side wall of the combustion chamber, in the area of which the outlet mouth of the chip blowing device is provided, characterized in that the combustion chamber ceiling (9, 9 ', 9 ", 9"') before its transition into the gas passage opening (10, 10 ', 10 ", 10"') is pulled down by a falling apron (18, 18 ', 18 ", 18'").

2. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the height (h) of the apron (18, 18 ', 18 ", 18'") 5 to

15%, preferably 8 to 10% of the internal height (H) of the combustion chamber (1, 1 ', 1 ", 1'").

3. Combustion chamber according to one of claims 1 or 2, characterized in that the inflow surface (19, 19 ', 19' ") of the apron (18, 18 ', 18'"), which is intended to be extended downwards, covers the bottom (7, 7 ') , 7 "') of the combustion chamber (1,1', 1 '").

4. Combustion chamber according to claim 3, characterized in that the downward flow face of the skirt cuts the bottom of the combustion chamber near the outlet mouth (6,6 ') of the chip blowing device (5,5').

5. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the skirt is formed by a flap (18 ") which is preferably adjustable in its inclination from the outside (Fig. 4).

6. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the downward flow face (19 '") of the apron (18'") is directed towards the combustion chamber wall opposite the outlet mouth (6 '") of the chip blowing device (5'").

7. combustion chamber according to one of claims 1 to 6,

characterized in that the bottom of the combustion chamber (1 ', 1 "') adjoining the outlet mouth (6 ', 6'") of the chip blowing device extends in an arcuate manner, preferably in a circular arc, over its length (FIG. 3, FIG. 5).