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PATENTANSPRÜCHE
1. Als Vorfeuerung an einen Heizkessel anstellbarer Holzgasbrenner, dessen Brennraum (18) über ein Feuermaul (9) mit dem Heizkessel zu verbinden bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuermaul (9) als Venturikanal ausgebildet ist, mit einem düsenförmigen Abschnitt (10) und einem daran anschliessenden Diffusor (11).
2. Holzgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (12) des Diffusors (11) über die Wand des Brenners verlängert und dazu bestimmt ist, in die Kesselöffnung hineinzuragen.
3. Holzgasbrenner nach Anspruch 1, bei welchem die Primärluft im Bereich des Brennrostes (8) und die Sekundärluft ins Feuermaul (9) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der engsten Stelle (15) des Venturikanals Öffnungen (19) für die Zufuhr der Sekundärluft vorgesehen sind.
4. Holzgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuermaul (9) mit feuerfesten Betonformteilen (13) ausgekleidet ist, die von einer Isolation (14) umgeben sind.
5. Holzgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er ein fahrbares Chassis (1) aufweist.
6. Holzgasbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Chassis (1) auf Schienen fahrbar ist.
Die Erfindung betrifft einen Holzgasbrenner gemäss der Kennzeichnung des Patentanspruches 1.
Holzvorfeuerungen mit vertikalen Brennstoffschächten zum Anstellen an serienmässige Heizkessel sind bekannt.
Bei einem solchen Brenner ist der schamottierte Brennstoffschacht mit einem isolierten Blechmantel eingefasst, und das Feuermaul führt auf Rosthöhe horizontal zur Kesselöffnung hin. Das Feuer im Brennraum wird durch Primärluft, die unter dem Rost zugeführt wird, angefacht, wobei durch die hohen Temperaturen im Brennstoffschacht Trocknung und Pyrolyse (Verschwelung) des Brennstoffes stattfinden.
Die Pyrolysegase werden infolge der hohen Temperaturen in der Brennzone zu leicht brennbaren Gasen umgewandelt.
Durch die Sekundärluft, die unmittelbar vor dem Eintritt des Flammen-/Gasgemisches in den Heizkessel zugeführt wird, verbrennen diese Gase nahezu vollständig.
Die Leistungsregelung erfolgt durch simultanes Öffnen bzw. Schliessen der Primär- und Sekundärluftklappen. Die Verbrennungsluft wird in Hohlräumen zwischen der Ausmauerung und der Isolation geführt.
Es sind Vorfeuerungen bekannt, die mit Pressluft arbeiten.
Dabei drückt ein Ventilator die Sekundärluft in einen Injektor, in welchem das Flammen-/Gasgemisch aus der Brennkammer mit der Sekundärluft vermischt und verbrannt wird.
Die im Brennraum entstehenden Schwelgase sind gesundheitsschädlich, so dass bei allfälligen Undichtheiten des Brenners die Gefahr besteht, dass Personen zu Schaden kommen. Neben der Gesundheitsgefährdung muss in solchen Fällen zusätzlich mit einer Explosionsgefahr gerechnet werden.
Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, einen Brenner der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem das Ausströmen von Gasen auch bei eventuellen Leckagen verhindert ist. Der Brenner soll zudem einen hohen Wirkungsgrad aufweisen, kostengünstig herstellbar und leicht zu bedienen sein. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch einen Holzgasbrenner, welcher die in der Kennzeichnung des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale aufweist. Infolge des Venturikanals kann der Brenner im Saugbetrieb gefahren werden, so dass im Brennraum immer ein Unterdruck vorhanden ist, wodurch auch bei Leckagen keine Gase ausströmen können.
Nachstehend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Holzgasbrenners von der Kesselseite her gesehen,
Fig. 2 einen schematischen Horizontalschnitt nach der Linie II-II durch den Brenner gemäss Figur 1, und
Fig. 3 einen Vertikalschnitt nach der Linie 111-1 II durch den Brenner gemäss Figur 1.
Der Holzgasbrenner dient in an sich bekannter Weise als Vorfeuerung für einen nicht näher dargestellten Heizkessel.
Der Brenner ist auf einem Fahrgestell 1 mit Rollen 2 montiert und kann so problemlos an irgendeinen serienmässigen Heizkessel angestellt oder - für Service- und Reinigungszwecke zurückgeschoben werden. Zweckmässigerweise werden Schienen vorgesehen, um ein bequemes Zu- und Wegfahren vom Heizkessel sowie die genaue Positionierung zu erlauben.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Heizkessel auch mit Öl betrieben wird.
Der Brenner weist einen vetikalen Brennstoffbunker 3 auf, der vollständig mit feuerfesten Schamottesteinen 5,6 ausgekleidet ist und oben durch eine Haube 7 abgedeckt ist. In der letzteren befindet sich eine nicht näher dargestellte, luftdicht verschliessbare Einfüllöffnung für das Brenngut.
Eine erste unvollständige Verbrennung findet im Brennraum 18 im unteren Teil des Bunkers 3 statt, wobei die Primärluft für die Verbrennung durch den Rost 8 zugeführt wird, so dass sich oberhalb des Rostes ein Glutbett bildet. Die hohen Temperaturen führen zur Trocknung und Verschwelung des Brennstoffes. Die heissen Rauch- und Schwelgase gelangen ins Feuermaul 9 des Brenners, wo Sekundärluft dosiert zugemischt wird, um die vollständige Verbrennung herbeizuführen. Während der Verbrennung rutscht von oben ständig Brennmaterial nach, wobei durch entsprechende Regulierung der Luftzufuhr verhindert wird, dass sich die Glut nach oben ausbreitet.
Der Brenner wird im Saugbetrieb gefahren, wobei im Bunker immer ein Druck herrscht, der unter dem Atmosphärendruck ist. Dadurch wird verhindert, dass bei evtl. Leckagen schädliche Gase ausströmen und Personen gefährden können.
Damit der Brenner mit natürlichem Zug problemlos betrieben werden kann, sind der Brennraum 18 und das Feuermaul 9 so konzipiert, dass der Druckverlust minimal ist. Das Feuermaul 9 ist in der Art eines Venturikanals ausgebildet mit einem sich verengenden, düsenförmigen Teilstück 10, in welchem sich die Strömung beschleunigt, und einem sich daran anschliessenden Diffusor 11 mit verzögerter Strömung. Die Zumischung der Sekundärluft erfolgt an der engsten Stelle 15 des Venturikanals durch die Öffnung 19, was infolge des Unterdrucks an dieser Stelle zu einer guten Durchmischung mit dem Flammen-/Gasgemisch und einer optimalen Verbrennung führt.
Der Luftregulierung wird grosse Bedeutung beigemessen, da diese Voraussetzung ist für einen optimalen Betrieb des Brenners. Die Primärluft dient hauptsächlich zur Erbringung der Grundleistung, währenddem mit der Sekundärluft die vollständige Verbrennung und ein niedriger Gehalt brennbarer Komponenten im Rauchgas bewirkt werden soll. Die Primär- und Sekundärluft wird in den Hohlräumen 17 zwischen der Isolation 14 und den Schamotteformsteinen 5,6 geführt und kann sich vor dem Eintritt in den Brennraum bzw. das Feuermaul bereits erwärmen. Die Hohlräume 17
stehen mit den Rostdurchlässen und mit der Öffnung 19 in Verbindung, wobei die Luftregulierorgane nicht näher dargestellt sind.
Das über die Brennerwand vorstehende, freie Ende 12 des Diffusors 11 ist dazu bestimmt, in die Öffnung des Heizkessels hineinzuragen. Das Feuermaul 9 ist mit feuerfesten Betonformteilen 13 ausgekleidet, die von einer starken Isolation 14 umgeben sind. Dadurch wird erreicht, dass die Innenflächen des Feuermaules glühend heiss werden und z.T. katalytisch auf die Verbrennung einwirken. Die heisse Flamme gewährleistet eine praktisch vollkommene Verbrennung mit hohem Wirkungsgrad und geringen Schadstoffemissionen.
Der Brenner ist zwecks einfacher Montage in Modulbauweise aufgebaut, wobei je nach Grösse verschiedene Leistungsklassen erhältlich sind.
Die Blechverschalung 16 mit der Isolation 14 besteht aus vier Einzelelementen, die rasch zusammengebaut werden können. Die Schamotte- und Betonformteile erlauben eine einfache, kostengünstige Herstellung durch Giessen.
Die Verwendung eines Venturikanals mit Öffnungen für die Sekundärluft im kleinsten Querschnitt und die Verlängerung des Diffusors bis in den Kessel ist zusammenfassend mit folgenden Vorteilen verbunden: - Beschleunigung des Flammen-/Gasgemisches zur Erzeugung hoher Turbulenzen im engsten Querschnitt.
- Unterdruck im engsten Querschnitt gewährleistet die Zuführung der Sekundärluft.
- Hohe Gasgeschwindigkeiten des Zwischengases und die radiale Zuführung der Sekundärluft im engsten Querschnitt ergeben eine gute Vermischung.
- Durch die Ausbildung des Diffusors mit feuerfestem Beton und einer starken Isolation werden hohe Wandtemperaturen erreicht, welche eine vollständige Verbrennung garntieren.
- Die Durchführung des Diffusors in den Kessel hinein verhindert, dass die Flammen mit kalten Kesselteilen in Berührung kommen, so dass eine saubere Verbrennung garantiert ist.
- Die Auslegung des Diffusors rekuperiert teilweise den Druckverlust, verursacht durch die hohen Gasgeschwindigkeiten, und reduziert somit den Gesamtdruckverlust.
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PATENT CLAIMS
1. As a pre-firing to a boiler adjustable wood gas burner, the combustion chamber (18) is intended to be connected to the boiler via a fire mouth (9), characterized in that the fire mouth (9) is designed as a venturi channel with a nozzle-shaped section (10) and an adjoining diffuser (11).
2. Wood gas burner according to claim 1, characterized in that the free end (12) of the diffuser (11) extends over the wall of the burner and is intended to protrude into the boiler opening.
3. Wood gas burner according to claim 1, in which the primary air in the area of the grate (8) and the secondary air is fed into the fire mouth (9), characterized in that in the area of the narrowest point (15) of the venturi channel openings (19) for the supply the secondary air are provided.
4. Wood gas burner according to claim 1, characterized in that the fire mouth (9) is lined with refractory concrete parts (13) which are surrounded by insulation (14).
5. Wood gas burner according to claim 1, characterized in that it has a mobile chassis (1).
6. Wood gas burner according to claim 5, characterized in that the chassis (1) is movable on rails.
The invention relates to a wood gas burner according to the characterizing part of patent claim 1.
Wood pre-firing systems with vertical fuel shafts for placing on standard boilers are known.
In such a burner, the fireclayed fuel shaft is enclosed in an insulated sheet metal jacket, and the fire mouth leads horizontally to the boiler opening at the level of the grate. The fire in the combustion chamber is fanned by primary air, which is supplied under the grate, whereby the high temperatures in the fuel shaft cause drying and pyrolysis (carbonization) of the fuel.
The pyrolysis gases are converted to highly flammable gases due to the high temperatures in the firing zone.
Due to the secondary air, which is fed into the boiler immediately before the flame / gas mixture enters, these gases burn almost completely.
The output is controlled by simultaneously opening and closing the primary and secondary air flaps. The combustion air is conducted in cavities between the brick lining and the insulation.
Pre-firings are known which work with compressed air.
A fan pushes the secondary air into an injector, in which the flame / gas mixture from the combustion chamber is mixed with the secondary air and burned.
The smoldering gases generated in the combustion chamber are harmful to health, so that if there are any leaks in the burner, there is a risk of injury. In addition to the health hazard, an explosion risk must also be expected in such cases.
The invention has for its object to provide a burner of the type mentioned, in which the outflow of gases is prevented even in the event of leakages. The burner should also have a high efficiency, be inexpensive to manufacture and easy to use. This object is achieved according to the invention by a wood gas burner which has the features listed in the characterizing part of patent claim 1. As a result of the Venturi channel, the burner can be operated in suction mode so that there is always a negative pressure in the combustion chamber, which means that no gases can escape even in the event of leaks.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Show it:
1 is a view of a wood gas burner seen from the boiler side,
Fig. 2 is a schematic horizontal section along the line II-II through the burner according to Figure 1, and
3 shows a vertical section along line 111-1 II through the burner according to FIG. 1.
The wood gas burner is used in a manner known per se as pre-firing for a boiler, not shown.
The burner is mounted on a chassis 1 with rollers 2 and can thus be easily switched on to any standard boiler or - pushed back for service and cleaning purposes. Rails are expediently provided in order to allow easy entry and exit of the boiler and precise positioning.
This is particularly advantageous if the boiler is also operated with oil.
The burner has a vetical fuel bunker 3, which is completely lined with refractory refractory bricks 5, 6 and is covered at the top by a hood 7. In the latter there is an airtight filling opening (not shown) for the firing material.
A first incomplete combustion takes place in the combustion chamber 18 in the lower part of the bunker 3, the primary air for combustion being supplied through the grate 8, so that an ember bed forms above the grate. The high temperatures lead to the drying and smoldering of the fuel. The hot smoke and smoldering gases enter the fire mouth 9 of the burner, where secondary air is metered in to bring about complete combustion. During the combustion process, fuel constantly slips from above, with the appropriate regulation of the air supply preventing the embers from spreading upwards.
The burner is operated in suction mode, whereby there is always a pressure in the bunker that is below atmospheric pressure. This prevents harmful gases from escaping in the event of leakage and endangering people.
So that the burner can be operated with natural draft without any problems, the combustion chamber 18 and the fire mouth 9 are designed in such a way that the pressure loss is minimal. The fire mouth 9 is designed in the manner of a venturi channel with a narrowing, nozzle-shaped section 10, in which the flow accelerates, and a diffuser 11 with a delayed flow adjoining it. The secondary air is mixed in at the narrowest point 15 of the venturi channel through the opening 19, which as a result of the negative pressure at this point leads to thorough mixing with the flame / gas mixture and optimal combustion.
Air regulation is given great importance, since this is a prerequisite for optimal burner operation. The primary air is mainly used to provide the basic output, while the secondary air is to be used for complete combustion and a low content of combustible components in the flue gas. The primary and secondary air is guided in the cavities 17 between the insulation 14 and the chamotte bricks 5, 6 and can already warm up before entering the combustion chamber or the fire mouth. The cavities 17
are in communication with the grate passages and with the opening 19, the air regulating elements not being shown in detail.
The free end 12 of the diffuser 11 protruding over the burner wall is intended to protrude into the opening of the boiler. The fire mouth 9 is lined with refractory molded concrete parts 13 which are surrounded by strong insulation 14. This ensures that the inner surface of the fire mouth becomes glowing hot and in some cases act catalytically on the combustion. The hot flame ensures practically perfect combustion with high efficiency and low pollutant emissions.
The burner has a modular design for easy assembly, with different performance classes available depending on the size.
The sheet metal casing 16 with the insulation 14 consists of four individual elements that can be assembled quickly. The chamotte and concrete molded parts allow simple, inexpensive production by casting.
The use of a venturi channel with openings for the secondary air in the smallest cross-section and the extension of the diffuser into the boiler are combined with the following advantages: - Acceleration of the flame / gas mixture to generate high turbulence in the narrowest cross-section.
- Vacuum in the narrowest cross section ensures the supply of secondary air.
- High gas velocities of the intermediate gas and the radial supply of the secondary air in the narrowest cross section result in good mixing.
- By designing the diffuser with refractory concrete and strong insulation, high wall temperatures are achieved which guarantee complete combustion.
- Passing the diffuser into the boiler prevents the flames from coming into contact with cold boiler parts, so that clean combustion is guaranteed.
- The design of the diffuser partially recuperates the pressure loss caused by the high gas velocities and thus reduces the total pressure loss.