CH683868A5

CH683868A5 - Efficient wood-burning stove - has air-blast system under grate giving rapid combustion of wood and recirculation of nitrogen@

Info

Publication number: CH683868A5
Application number: CH1024/88A
Authority: CH
Inventors: Valentin Tumer
Original assignee: Valentin Tumer
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1994-05-31
Also published as: EP0685690A1

Abstract

The stove or furnace is for burning wood and can operate without a chimney. It has a high-pressure combustion air feed (7) with the air entering a manifold (7a) with several upward-directed nozzles under the grate (15a) the grate rests on crossbars and has a riddling device (15). There are electrically heated rods (14) between the grate and the air nozzles, to light the fire. A thermostat (15) is also fitted and the igniters may be switched off and the air blast may be switched on when ignition temp. is reached. Combustion is completed in a chamber (2) with insulated (2a) walls over the grate. USE/ADVANTAGE - Efficient combustion of wood with min. Nox and wood acids formation.

Description

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CH 683 868 A5 CH 683 868 A5

2 2nd

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine kaminlose, mit speicherlosem Ein-/Ausbetrieb funktionierende Heizung mit einem Druck- und Sauggebläse sowie einem Beschickungsraum zum Verbrennen von Holz. Heute übliche Holzheizungen mit einem thermischen Kaminzug weisen einen hohen Verbrauch an Verbrennungsluft für die Verbrennung auf. Durch diesen Kaminzug wird dem Sauerstoff aber nicht genügend Zeit in der Verbrennung eingeräumt, und zugleich kann durch eine falsche Führung der Verbrennungsluft durch die Verbrennung keine optimale, d.h. schadstoffarme Verbrennung erreicht werden. Der Brennstoffverbrauch bei solchen Heizungen ist enorm, weil zusätzlich noch sehr hohe Temperaturen an die Umwelt abgegeben werden. The invention relates to a chimney-free heater that works with a memory-free on / off operation and has a pressure and suction fan and a loading space for burning wood. Today's wood heaters with a thermal chimney draft have a high consumption of combustion air for the combustion. This chimney draft does not give the oxygen enough time in the combustion, and at the same time, if the combustion air is guided incorrectly through the combustion, no optimal, i.e. low-emission combustion can be achieved. The fuel consumption of such heaters is enormous because very high temperatures are also released into the environment.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, durch eine optimierte Verbrennungsqualität die Verminderung der Schadstoffemissionen, insbesondere der Stickoxide zu erreichen. Das Volumen der zugeführten Verbrennungsluft soll vermindert, dem Sauerstoff aber, durch eine veränderte Führung der Verbrennungsluft, eine längere Verweilzeit in der Verbrennung ermöglicht, und dabei zugleich eine Verschmelzung des Stickstoffs zu Stickoxiden verhindert werden. Die Abgangstemperatur soll ohne Verwendung eines Kaminzuges enorm reduziert werden. Dabei kann zudem eine grosse Menge an Verbrennungsmaterial eingespart werden. The object of the present invention is to achieve a reduction in pollutant emissions, in particular nitrogen oxides, by means of an optimized combustion quality. The volume of the combustion air supplied is to be reduced, but the oxygen is to be allowed a longer residence time in the combustion by changing the way the combustion air is conducted, and at the same time the nitrogen is to be fused into nitrogen oxides. The outlet temperature should be reduced enormously without using a chimney draft. A large amount of combustion material can also be saved.

Dies wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. This is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Das Heizverfahren läuft wie folgt ab, unter Berücksichtigung der erforderlichen Vorrichtungen in der Heizanlage: The heating process is as follows, taking into account the necessary devices in the heating system:

Mit einem Hochdruckgebläse wird die Verbrennungsluft (7) durch Verteildüsen (7a), die sich unter dem Verbrennungsrost (15a) und den Zündstäben (14) befinden, senkrecht von unten in den Beschik-kungsraum (1) eingeblasen. Die Zündung erfolgt vollautomatisch durch Zündstäbe (14), die zwischen dem Rost (15a) und den Verteildüsen (7a) angebracht sind, und welche die direkt über dem Rost (15a) befindliche Oxidationsszone (2) elektrisch auf eine Temperatur von vorzugsweise 280cC aufheizen. Über einen Thermostat (13) wird mittels elektrischer Umschaltanlage der Stromkreis, an welchen die Zündstäbe (14) angeschlossen sind, nach Erreichen der Zündtemperatur auf das Druckluftgebläse umgeschaltet. Mittels Einbringung von Verbrennungsluft (7) wird dann im Kontaktbereich zwischen den Zündstäben (14) und dem Brennmaterial dessen Zündung herbeigeführt und damit die Oxidation im Beschickungsraum (1) in Gang gesetzt. The combustion air (7) is blown vertically into the feed chamber (1) from below with a high-pressure fan through distribution nozzles (7a), which are located under the combustion grate (15a) and the ignition rods (14). The ignition takes place fully automatically by means of ignition rods (14) which are fitted between the grate (15a) and the distributing nozzles (7a) and which electrically heat the oxidation zone (2) located directly above the grate (15a) to a temperature of preferably 280 ° C. The circuit to which the ignition rods (14) are connected is switched over to the compressed air blower by means of a thermostat (13) by means of an electrical switching system. By means of the introduction of combustion air (7), its ignition is brought about in the contact area between the ignition rods (14) and the fuel and thus the oxidation in the feed chamber (1) is started.

Durch das Einblasen von Verbrennungsluft (7) in die Oxidationszone (2), entsteht direkt unter dem Rost (15a) ein Stau der Verbrennung. Der Sauerstoff wird von der Hitze angesogen, intensiviert dadurch die Oxidation, während der passive, träge Stickstoff unter dem Rost in das Abgangsrohr (9) abgeleitet wird und so, getrennt von der Oxidation, nicht zu Stickoxiden verschmolzen werden kann. Dadurch wird die abgastechnisch wichtige Trennung des Stickstoffs und des Sauerstoffs erreicht. Wichtig und neu an der Erfindung ist, dass der Stickstoff nicht mehr durch die Oxidation geführt wird, da nur so eine Verhinderung der Verschmelzung von Sauerstoff und Stickstoff zu Stickoxiden möglich ist. Die Messungen vom 19. Mai 1993, vorgenommen an einer Heizanlage funktionierend nach dem zu patentierenden Verfahren, weisen eine Wiedergabe des Sauerstoffes zu 100% auf und belegen die geringe Stickoxidbildung beim neuen Heizverfahren. By blowing combustion air (7) into the oxidation zone (2), there is a jam of the combustion directly under the grate (15a). The oxygen is sucked in by the heat, thereby intensifying the oxidation, while the passive, inert nitrogen is discharged under the grate into the outlet pipe (9) and thus, separate from the oxidation, cannot be melted into nitrogen oxides. This achieves the separation of nitrogen and oxygen, which is important in terms of exhaust technology. What is important and new about the invention is that the nitrogen is no longer passed through the oxidation, since this is the only way to prevent the fusion of oxygen and nitrogen to nitrogen oxides. The measurements from May 19, 1993, carried out on a heating system operating according to the patented process, show 100% oxygen reproduction and demonstrate the low nitrogen oxide formation in the new heating process.

Oberhalb der Oxidationszone (2) wird dem Sauerstoff eine unbegrenzte Verweilzeit ermöglicht, wodurch er sich vollständig zu CO2 umwandeln kann. Durch die eingeblasene Verbrennungsluft wird der Sauerstoff kontinuierlich mit den Verbrennungsrückständen, die sich aufstauen, vermischt. Durch den mit einem gewissen Druck in die Oxidationszone eingeblasenen Sauerstoff ereignet sich eine sofortige Aschenbildung. Durch diesen Druck ist die Oxidation augenblicklich und es erfolgt keine Holzvergasung, die später in eine Verbrennung geführt würde. Die sofort gebildete Asche wird in die Oxidation und in den ganzen Verbrennungsvorgang eingebunden, wodurch die Neutralisation des Holzessigs erreicht wird. Die Verbrennungsrückstände, die sich unter dem Rost bilden, werden in eine andere Richtung durch das Abgangsrohr (9) abgeführt. Durch die kontinuierliche Lufteinbringung wird der ganze Abgang stark vermischt und eine totale Ausbrennung der Verbrennungsrückstände gewährt. In diesem Vorgang wird der Sauerstoff von der Oxidation aufgenommen und in den Beschickungsraum eingebettet, was zur Folge hat, dass die Aus-kohlung bis 300 mm in den Beschickungsraum eindringen kann. Dabei wird das CO komplett vom Holz ausgebracht und in den Holzvorrat im Beschickungsraum gepresst. Die Abkühlung des Kondenswassers und des Kohlenmonoxids CO im oberen Teil, des vorzugsweise mit einer Wasserum-mantelung ausgestatteten Beschickungsraumes, ermöglicht das Nachkommen des weiteren Kondenswassers und des Kohlenmonoxids nach oben. Dadurch wird das abgekühlte Kondenswasser mit dem CO am Rand durch die Verbrennung gedrückt und ebenfalls verbrannt. Die Temperaturen oberhalb der Oxidation sind abgestuft und reichen von 100°C bis 900°C. Es entsteht ein Wasserdampf-Gasgemisch mit CO und Holzteer mit verschiedenen Mineralstoffen, die beim Zusammenkommen mit dem Sauerstoff in der Oxidation verbrennen. Der Abbrand der Verbrennungsrückstände reicht bis in das Abgangsrohr der Berieselungsanlage. Above the oxidation zone (2), the oxygen has an unlimited residence time, which means that it can convert completely to CO2. The blown-in combustion air continuously mixes the oxygen with the combustion residues that build up. Immediate ash formation occurs due to the oxygen blown into the oxidation zone with a certain pressure. This pressure means that the oxidation is instantaneous and there is no wood gasification that would later lead to combustion. The ashes immediately formed are integrated into the oxidation and the entire combustion process, thereby neutralizing the wood vinegar. The combustion residues that form under the grate are discharged in a different direction through the outlet pipe (9). Due to the continuous introduction of air, the entire outlet is strongly mixed and a total burnout of the combustion residues is guaranteed. In this process, the oxygen is absorbed by the oxidation and embedded in the loading area, which means that the decarburization can penetrate up to 300 mm into the loading area. The CO is completely removed from the wood and pressed into the wood supply in the loading room. The cooling of the condensed water and the carbon monoxide CO in the upper part of the loading space, which is preferably equipped with a water jacket, enables the further condensed water and the carbon monoxide to come upward. As a result, the cooled condensed water with the CO at the edge is pressed through the combustion and also burned. The temperatures above the oxidation are graded and range from 100 ° C to 900 ° C. A water vapor and gas mixture with CO and wood tar with various minerals are formed, which burn together with the oxygen in the oxidation. The combustion residues burn up into the outlet pipe of the sprinkler system.

Bei einer Heizanlage, funktionierend nach dem neuen Heizverfahren, bildet der Beschickungsraum in sich einen Wärmespeicher, mit welchem Heizintervallpausen von 3-6 Stunden erreicht werden können, während ein Wärmeaufbereitungsintervall ungefähr 45 Minuten für 10°C beträgt. Durch diesen automatischen Ein-/Ausbetrieb ohne Speicher ist eine Wärmegewinnung wie bei einer Ölheizung gewährleistet. In the case of a heating system that works according to the new heating process, the loading area forms a heat store in itself, with which heating interval breaks of 3-6 hours can be achieved, while a heat treatment interval is approximately 45 minutes at 10 ° C. This automatic on / off operation without storage ensures that heat is obtained like with an oil heater.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung funktionierend nach dem zu patentierenden Heizverfahren ist in den folgenden Zeichnungen dargestellt. An embodiment of the invention functioning according to the heating method to be patented is shown in the following drawings.

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3 3rd

CH 683 868 A5 CH 683 868 A5

4 4th

Deren Bezugsziffern bedeuten: Their reference numbers mean:

Fig. 1: Heizung: Oxidations- und Auskohlungsbe-reich; Schnitt: Rostlängsseits Fig. 1: Heating: Oxidation and Auskohlungsbe-area; Cut: along the grate

2) Oxidations- und Auskohlungszone 2a) Schamott-Isolation 2) Oxidation and carbonization zone 2a) Fireclay insulation

3) Zündzone 3) Ignition zone

4) Aschenraum 4) Ash room

6) Isolation 6) Isolation

7) Verbrennungsluftzufuhr 7) Combustion air supply

7a) Verteildüsen für Verbrennungsluftzufuhr 9a) Abschirmbuchse 7a) Distribution nozzles for combustion air supply 9a) Shielding bush

13) Thermostat 13) Thermostat

14) Zündstäbe 14) Ignition rods

15) Rostrüttler 15a) Rost 15) Rust vibrator 15a) Rust

15c) Rostwinkelhalterung 15e) Rostrüttlerhalterung 15c) grate bracket 15e) grate shaker

Fig. 2: Oxidations- und Auskohlungsbereich; Schnitt: Rostquerseits 2) Oxidations- und Auskohlungsraum 2a) Schamott-Isolation Fig. 2: Oxidation and carbonization area; Section: on the rust side 2) Oxidation and carbonization chamber 2a) Fireclay insulation

6) Isolation 6) Isolation

7a) Verteildüsen für Verbrennungsluftzufuhr 7a) Distribution nozzles for combustion air supply

8) Bördel und Flansch 9a) Abschirmbuchse 15) Rostrüttler 8) Flare and flange 9a) Shielding bush 15) Rust vibrator

15a) Rost 15a) rust

15b) Rostauflagewinkel 15c) Rostwinkelhalterung 15e) Rostrüttlerhalterung 15b) grate support bracket 15c) grate bracket 15e) grate shaker bracket

Fig. 3: Heizgerät für Holzschitzel- und Stückholzfeuerung, Sägemehl, Hobelspäne. Fig. 3: heater for woodchips and logs, sawdust, wood shavings.

Oxidationsbereich und Beschickungsraum. Oxidation area and loading area.

1) Beschickungsraum 1a) Verbindungsflansch 1) loading area 1a) connecting flange

2) Oxidations- und Auskohlungsbereich 2a) Schamott-Isolation 2) Oxidation and carbonization area 2a) Fireclay insulation

3) Zündzone 3) Ignition zone

4) Aschenraum 4) Ash room

7) Verbrennungsluftzufuhr 7) Combustion air supply

8) Bördel und Flansch 8) Flare and flange

9) Abgangsrohr 9) outlet pipe

13) Thermostat 13) Thermostat

14) Zündstäbe 14) Ignition rods

15) Rostrüttler 15) Rust vibrator

16) Aschenraumdeckel mit Verschluss 16) Ash compartment lid with lock

19) Zündraumverschluss 19) Ignition chamber lock

20) Füllschachtdeckel mit Verschluss Fig. 4: 20) Fill manhole cover with lock Fig. 4:

Reaktionsheizgerät für Stückholz. Oxidationsbereich und Beschickungsraum. Die Bezeichnungen sind mit denen der Fig. 3 identisch. Reaction heater for logs. Oxidation area and loading area. The designations are identical to those in FIG. 3.

Claims

1. Chimney-free heating with memory-free on / off operation with a pressure and suction fan and a loading room for burning wood, characterized in that nozzles are arranged under the combustion grate in order to evenly introduce the combustion air introduced with the fan under the combustion grate distribute, as well as between the

Distributing nozzles and the ignition rods attached to the grate in order to reach the ignition temperature, and that, in addition, a thermostat mounted above the grate switches over from the ignition rods to the compressed air blower via a switchover device after the ignition temperature has been reached, and that, furthermore, an outlet pipe connects directly to the reaction space. and a shielding bushing, which extends to the grate, is attached in the attachment of the outlet pipe in order to shield the outlet pipe from the oxidation area.

2. Heating method for operating the heater according to claim 1, characterized in that combustion air is introduced with a pressure and suction blower into the wood-loaded feed chamber, the combustion air is distributed with distribution nozzles under the combustion grate, the fire with ignition rods, which are switched by a thermostat with a switching device are coupled with the compressed air blower, the separation of the nitrogen in the combustion air and oxygen takes place by the nitrogen, without being forced through the oxidation zone above the grate, under the shielding bushing into the outlet pipe, while the oxygen from the Heat of the oxidation is absorbed and completely decomposed with an unlimited dwell time and converted to CO2, and then, together with the carbon monoxide, condensate, which has risen in the loading space and is then pressed again by the oxidation by the cooling and thereby burned by the cooling and minerals, also under the shielding sleeve and thus under the grate, forced into the outlet pipe by the resulting excess pressure, and together with the other outlet gases and the combustion residues immediately after leaving the oxidation zone and the outlet pipe with sprayed water is converted into steam and washed off, and finally the heat is extracted from it in the wet heat exchangers of the central hot water preparation.

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