CH648650A5

CH648650A5 - BOILER FOR COMBUSTION OF SOLID FUELS.

Info

Publication number: CH648650A5
Application number: CH735780A
Authority: CH
Inventors: Bela Zambon
Original assignee: Bela Zambon
Priority date: 1980-10-02
Filing date: 1980-10-02
Publication date: 1985-03-29
Also published as: DE3138010A1; FR2491593A1; FR2491593B3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen stationären Heizkessel zur Verbrennung fester Brennstoffe, insbesondere Holz, mit einem Feuerraum, einem Wärmeaustauscher und Mitteln, um die Zufuhr von Verbrennungsluft temperaturabhängig zu regulieren. The invention relates to a stationary boiler for burning solid fuels, in particular wood, with a combustion chamber, a heat exchanger and means for regulating the supply of combustion air as a function of temperature.

Es sind bereits Heizkessel in zahlreichen Ausführungsformen 5 bekannt. Im allgemeinen haben sie einen ungenügenden Wirkungsgrad und neigen zu starker Rauchbildung und hohen Abgastemperaturen, wenn Holz verfeuert wird. Boilers in numerous embodiments 5 are already known. In general, they are inefficient and tend to produce heavy smoke and high exhaust gas temperatures when wood is burned.

Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Heizkessel zu schaffen, der einen verbesserten wärmetechni-io sehen Wirkungsgrad hat, die abgehenden Rauchgase weitgehend frei von unverbrannten Rückständen sind und keine überhöhte Abgastemperatur erreicht wird. The object of the invention is to provide a boiler which has improved thermal efficiency, the outgoing flue gases are largely free of unburned residues and no excessive exhaust gas temperature is reached.

Die Erfindung, mit der diese Aufgabe gelöst wird, ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1. The invention with which this object is achieved results from the characterizing part of patent claim 1.

Infolge der Nachverbrennung mit Hilfe von erhitzter Sekundärluft in einer Nachverbrennungskammer werden unverbrannte Rückstände in den Rauchgasen praktisch vollständig verbrannt und das schädliche Kohlenmonoxyd mit der zugeführten Sekundärluft zu Kohlendioxyd verbrannt. Der nachgeordnete Wärmeaustauscher kann so dimensioniert werden, dass die Abgastem-peratur relativ niedrig gehalten werden kann, ohne dass sich wegen der Abkühlung an den Wärmeaustauschflächen unverbrannte Rückstände ablagern und diese verstopfen oder den 25 Wärmeübergang behindern. As a result of the post-combustion using heated secondary air in a post-combustion chamber, unburned residues in the flue gases are practically completely burned and the harmful carbon monoxide is burned with the supplied secondary air to form carbon dioxide. The downstream heat exchanger can be dimensioned in such a way that the exhaust gas temperature can be kept relatively low without unburned residues being deposited on the heat exchange surfaces due to the cooling and clogging them, or hindering the heat transfer.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: In the drawing, an embodiment of the subject of the invention is shown. Show it:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch den Heizkessel; Figure 1 is a vertical longitudinal section through the boiler.

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch den Heizkessel; 30 Fig. 3 ein Detail des Luftzufuhreinlasses. Figure 2 is a vertical cross section through the boiler. 30 Fig. 3 shows a detail of the air supply inlet.

Der stationär ausgebildete Stahl-Heizkessel ist zur Beschik-kung mit festen Brennstoffen, insbesondere Holz, vorgesehen. Er enthält einen Wassermantel 2, an welchen mindestens ein Vorlauf 3 und mindestens ein Rücklauf 4 angeschlossen ist. Im 35 Innern dieses Heizkessels befindet sich ein Feuerrost 5 mit Durchbrüchen, so dass die Asche in einen darunter befindlichen Aschenraum 6 herabfallen kann und andererseits Primärluft, welche diesem Aschenraum 6 von einem Lufteinlassstutzen 20 her zugeführt wird, von unten her aufsteigen kann. Der Feuer-40 räum 7 ist vorne durch eine schwenkbare Beschickungstüre 8 und hinten durch eine Vertikalwand abgeschlossen. Im Inneren des im Querschnitt ovalen Feuerraumes 7 befindet sich oben auf einem Teil seiner Länge ein gewölbtes Flammschutzblech 9. Im Bereich des Überganges zu einem über dem Feuerraum 7 45 befindlichen Wärmeaustauscher 12 mit Rauchgaszügen 13 ist eine Nachverbrennungskammer 10 angeordnet. Die Rauchgaszüge 13 mit Horizontalrohren münden auf der VOrderseite in eine Umlenkkammer 14 aus, in der die Strömungsrichtung umgelenkt wird. Diese Umlenkkammer 14 ist vorne mit einem 50 Deckel 15 abgeschlossen, welcher zum Zwecke der Reinigung der Rauchgaszüge 13 entfernt werden kann. Der Abzug der Rauchgase erfolgt durch ein sich am hinteren Ende befindliches Rauchrohr 16, das in ein Kamin einmündet. The stationary steel boiler is designed for charging with solid fuels, especially wood. It contains a water jacket 2, to which at least one flow 3 and at least one return 4 are connected. In the interior of this boiler there is a fire grate 5 with openings, so that the ash can fall down into an ash chamber 6 located underneath and, on the other hand, primary air, which is supplied to this ash chamber 6 from an air inlet connection 20, can rise from below. The fire room 40 is closed at the front by a swiveling loading door 8 and at the rear by a vertical wall. In the interior of the cross sectionally oval combustion chamber 7 there is a curved flame protection plate 9 on part of its length. A post-combustion chamber 10 is arranged in the area of the transition to a heat exchanger 12 with flue gas flues 13 located above the combustion chamber 7 45. The flue gas flues 13 with horizontal pipes open out into a deflection chamber 14 on the front side, in which the flow direction is deflected. This deflection chamber 14 is closed at the front with a 50 cover 15, which can be removed for the purpose of cleaning the flue gas flues 13. The smoke gases are extracted through a smoke pipe 16 located at the rear end, which opens into a chimney.

Zur Versorgung der N achverbrennungskammer 10 mit Frisch-55 luft, nämlich Sekundärluft, ist eine Sekundärluftleitung vorhanden, welche vom Lufteinlassstutzen 29 ausgehend im Innern der Beschickungstüre 8 in Form eines vertikalen Kanales 26 nach oben ragt. Am oberen Ende der Beschickungstüre 8 mündet dieser in einen horizontalen Sekundärluftkanal 27 ein, der im 60 Scheitel des Feuerraumes 7 verläuft. Nahe am hinteren Ende des Feuerraumes 7 sind in diesem Sekundärluftkanal 27 seitlich ausmündende Schlitze 28 oder Bohrungen für den Austritt der Sekundärluft vorhanden. Dadurch wird- allenfalls unter Verwendung zusätzlicher Umlenkbleche - eine Turbulenz beim 65 Ausströmen dieser Sekundärluft im Bereich dieser Nachverbrennungskammer 10 erzeugt. In dem darüber angeordneten Teil der Nachverbrennungskammer 10 befinden sich Wärmespeicherelemente in Form von Schamottesteinen 30, welche so angeordnet To supply the after-combustion chamber 10 with fresh air, namely secondary air, there is a secondary air line which, starting from the air inlet socket 29, projects upwards in the form of a vertical channel 26 in the interior of the loading door 8. At the upper end of the loading door 8, this opens into a horizontal secondary air duct 27 which runs in the 60 apex of the combustion chamber 7. Near the rear end of the combustion chamber 7 there are laterally opening slots 28 or bores for the outlet of the secondary air in this secondary air duct 27. As a result, turbulence is generated when this secondary air flows out in the region of this post-combustion chamber 10, at most using additional deflection plates. In the part of the post-combustion chamber 10 arranged above, there are heat storage elements in the form of firebricks 30, which are arranged in this way

3 648 650 3,648,650

sind, dass sie die Rauchgase in die unterste Reihe der Rauchgas- Die Vorwärmung der Sekundärluft erfolgt auf eine derartige züge 13 umlenken. Temperatur, dass auf jeden Fall eine Zündung und Verbrennung are that they divert the flue gases into the bottom row of flue gas. The preheating of the secondary air takes place on such trains 13. Temperature that definitely ignites and burns

Die Zufuhr der Sekundärluft erfolgt durch den gleichen Ein- der Schwellgase in der Nachverbrennungskammer 10 stattfindet, The secondary air is supplied by the same one of the swelling gases that takes place in the afterburning chamber 10.

lassstutzen 20 wie die Zufuhr der Primärluft in den Aschenraum Im oberen Teil der Nachverbrennungskammer 10, insbesondere lassstutzen 20 as the supply of primary air in the ash room in the upper part of the post-combustion chamber 10, in particular

6. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass beidseitig der Eintrittsöffnung 5 in demjenigen Teil, welcher von den Schamottesteinen 30 umge- 6. From FIG. 3 it can be seen that on both sides of the inlet opening 5 in the part which is surrounded by the firebricks 30

der Sekundärluft je eine Eintrittsöffnung der Primärluft vorhan- ben ist, herrscht beispielsweise eine Temperatur von etwa 500 bis den ist. Die Steuerung der Luftzufuhr erfolgt mit Hilfe einer 800° C; andererseits hat der Wärmeaustauscher 12 einen so temperaturabhängigen Reguliereinrichtung 23, welche auf die hohen Wirkungsgrad, dass die das Rauchrohr 16 verlassenden the secondary air each has an inlet opening of the primary air, for example a temperature of about 500 to 100 ° C. The air supply is controlled using an 800 ° C; on the other hand, the heat exchanger 12 has such a temperature-dependent regulating device 23, which is based on the high efficiency that the smoke pipe 16 leaves

Temperatur des Wassers im Wassermantel 2 anspricht. Die Rauchgase nur noch eine Temperatur von etwa 180° C haben. Temperature of the water in the water jacket 2 responds. The flue gases only have a temperature of around 180 ° C.

Bewegungsübertragung erfolgt mit Hilfe eines Kettenzuges 22 io Eine Ausführungsvariante besteht darin, die Nachverbren- Motion transmission takes place with the help of a chain hoist 22 io.

auf eine Klappe 21 beim Einlassstutzen 20, welche die Öffnungen nungskammer 10 statt am hinteren Ende des Feuerraumes 7 im mehr oder weniger drosselt. Da die Drosselung der Luftzufuhr Bereich des vordem - also türseitigen - Ende des Feuerraumes 7 on a flap 21 at the inlet port 20, the opening chamber 10 throttles instead of at the rear end of the combustion chamber 7 in more or less. Since the throttling of the air supply area of the front end of the combustion chamber 7

für die Primär- und Sekundärluft stets proportional erfolgt, ist anzuordnen. Der Sekundärluftkanal 26 verläuft dann entlang der dadurch für ein gleichbleibendes Verhältnis des Luftanteiles von Beschickungstüre 8 vorerst abwärts, erstreckt sich dann durch must always be arranged proportionally for the primary and secondary air. The secondary air duct 26 then runs downwards for a constant ratio of the air portion of the loading door 8 and then extends through

Primärluft und Sekundärluft gesorgt. 15 den Aschenraum hindurch nach hinten, steigt entlang der hin- Primary air and secondary air are provided. 15 through the ash room to the rear, rises along the

Die sich im Feuerraum 7 bildenden heissen Rauchgase werden teren Begrenzungswand nach oben und geht dann in ein horizon- The hot flue gases that form in the combustion chamber 7 become the upper boundary wall and then go into a horizontal

somit in die Nachverbrennungskammer 10 geleitet. Dort werden tales Teilstück 27 über im obersten Bereich des Feuerraumes 7. thus passed into the afterburning chamber 10. There, valley section 27 is located in the uppermost region of the combustion chamber 7.

sie mit Hilf e der vorgewärmten Sekundärluft wieder entzündet. Die Rauchgase werden dann durch horizontale rohrförmige ignite it again with the help of the preheated secondary air. The flue gases are then tubular through horizontal

Die Temperatur in der Nachverbrennungskammer 10 steigt an, Rauchgaszüge 13 zu dem hinten angeordneten Abzugs-Rauch- The temperature in the afterburning chamber 10 rises, flue gas flues 13 to the flue smoke

und in diesem hohen Temperaturbereich werden alle brennbaren 20 rohr 16 geführt. Um die etwas komplizierte Führung des Sekun- and in this high temperature range, all combustible 20 pipe 16 are performed. For the somewhat complicated management of the second

Rückstände von Primärrauchgasen verbrannt. Kohlenmonoxyd därluftkanals bei vorne liegender Nachverbrennungskammer 10 Residues of primary smoke gases burned. Carbon monoxide in the air duct with the post-combustion chamber 10 at the front

wird zu Kohlendioxyd verbrannt. Die zugeordneten Heizflächen zu vereinfachen, ist es auch möglich, den Lufteinlassstutzen für des Wärmeaustauschers 12 werden nicht wärmeisoliert und nicht die Sekundärluft und allenfalls die Primärluft hinten etwa auf verschmutzt, da die Rauchgase der Nach Verbrennung praktisch gleicher Höhe anzubringen und die Luftführung zu Fig. 1 spiegel- is burned to carbon dioxide. To simplify the assigned heating surfaces, it is also possible for the air inlet connector for the heat exchanger 12 not to be thermally insulated and not for the secondary air and possibly the primary air at the back, for example, to be contaminated because the flue gases of practically the same height after combustion and the air duct to FIG. 1 mirror-

keine Rückstände mehr aufweisen, die sich ablagern können. 25 verkehrt anzuordnen. no longer have any residues that can be deposited. 25 wrong to arrange.

Die Steuerung von Primär- und Sekundärluft durch die Thermo- Es ist ferner zweckmässig, den Querschnitt des Sekundärluft-statdrucksteuerung erfolgt somit derart, dass die Primärluft- kanales 27 so auszubilden, dass er gegen das wärmere Ende hinmenge und die Sekundärluftmenge der Heizkesselleistung ent- also in Richtung gegen die Nachverbrennungskammer 10 zuspricht. Die zur vollständigen Verbrennung notwendige Primär- nimmt. The control of primary and secondary air by the thermal It is furthermore expedient for the cross section of the secondary air static pressure control to take place in such a way that the primary air duct 27 is designed such that it flows towards the warmer end and thus the secondary air quantity corresponds to the boiler output in the direction towards the afterburning chamber 10. The primary fuel required for complete combustion.

und Sekundärluftmenge ändert sich während des Verbrennungs- 30 Es ist möglich, im Bereich der Nachverbrennungskammer 10 and the amount of secondary air changes during the combustion 30. It is possible in the area of the afterburning chamber 10

prozesses, aber die Luftmengen zur Primär- und Sekundärver- eine Öffnung zum Anbringen eines zusätzlichen Ölbrenners brennung werden stets proportional verändert. vorzusehen, um eine alternative Heizmöglichkeit zu haben. process, but the air volumes for primary and secondary combustion - an opening for attaching an additional oil burner combustion are always changed proportionally. to provide an alternative heating option.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

648 650 PATENT CLAIMS

1. Stationary boiler for the combustion of solid fuels, in particular wood, with a combustion chamber, a heat exchanger and means to regulate the supply of combustion air depending on the temperature, characterized in that in the combustion chamber (7) or between the combustion chamber (7) and the flue gas flues ( 13) there is a post-combustion chamber (10) which can be heated by the flue gases and into which a secondary air duct (26, 27) opens, and this secondary air duct is arranged and designed such that the secondary air circulating in it can be heated by the heat generated in the combustion chamber (7) is.

2. Boiler according to claim 1, characterized in that the post-combustion chamber (10) is designed as a mixing chamber in which means for generating turbulence are present in order to mix the secondary air with the flue gases for the purpose of post-combustion.

3. Boiler according to claim 1 or 2, characterized in that the secondary air duct (26, 27) extends at least over part of its length inside the combustion chamber (7).

4. Boiler according to one of the claims 1 to 3, characterized in that regulating members (21, 22, 23) are provided with which the primary air and the secondary air can be proportionally regulated.

5. Boiler according to claim 4, characterized in that the supply of the primary and secondary air through the same, with a flap (21) provided inlet port (20).

6. Boiler according to one of the claims 1 to 5, characterized in that at least part of the post-combustion chamber (10) is lined with swell gas-igniting heat storage elements, in particular firebricks.

7. Boiler according to one of the claims 1 to 6, characterized in that above the elongated combustion chamber (7) there are several pipe-type flue gas flues (13) arranged in a lying position.

8. Boiler according to one of claims 1 to 7, characterized in that the secondary air duct (26,27) from the bottom on the loading door (8) arranged inlet port (20) is guided vertically upwards and above in one in the top part of the Combustion chamber (7) arranged horizontal channel (27) merges and opens into the post-combustion chamber (10) arranged in the region of the rear end of the combustion chamber (7).

9. Boiler according to one of claims 1 to 7, characterized in that the afterburning chamber (10) is arranged in the region of the front end of the combustion chamber (7).

10. Boiler according to claim 9, characterized in that the secondary air duct runs along the ash chamber (6), merges into a riser at the rear and is guided in the upper region of the combustion chamber (7) in the horizontal direction to the post-combustion chamber (10) located at the front.

11. Boiler according to one of claims 1 to 10, characterized in that the cross section of the secondary air duct (27) increases in the area of the combustion chamber (7) in the direction towards the afterburning chamber (10).

12. The method for operating the boiler according to claim 1, characterized in that the secondary air is heated so strongly that in the post-combustion chamber (10) at least the ignition temperature for unburned flue gas residues is reached.