DE102007023051A1 - Boiler for e.g. agriculture application, has combustion chamber receiving fuel material, and flues diverted in relation to flue gas stream and exhibiting double-walled formation, where inner areas are flowed from heat transfer medium - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kessel mit einem Brennmaterial aufnehmenden Brennraum, der von einer Kammer umschlossen ist, deren Wandungen von einem Wärmeträger beaufschlagt sind, der nach seinem Aufheizen mindestens einen Wärmeabnehmer durchfließt.The The invention relates to a boiler with a fuel receiving Combustion chamber enclosed by a chamber whose walls are of a heat transfer medium applied are, after heating at least one heat consumer flows.
Derartige Kessel werden im Zuge der Einsparungen von Brennmaterialien zunehmend gerne mit brennbaren Abfallprodukten beispielsweise der Land- und Forstwirtschaft beheizt. So werden beispielsweise beim Fällen von Bäumen als Nutzholz unbrauchbare Baumstämme in handliche Stücke zerschnitten, die zu Scheiten zerspalten und nach ihrer Trocknung verheizt werden. In der Landwirtschaft entstehen erhebliche Mengen brennbaren Materials, beispielsweise als Stroh beim Dreschen von Getreide. Dieses Stroh wurde nicht selten auf abgeernteten Feldern verbrannt. Dadurch entstandnen durch eine Erhitzung der Ackerkrume nicht nur Schäden an fruchtbaren Feldern, sondern darüber hinaus auch durch eine zum Teil sehr unvollständige Verbrennung Belastungen der Atmosphäre insbesondere durch CO- bzw. CO2-Gase.Such boilers are increasingly heated in the course of the savings of fuel materials with combustible waste products such as agriculture and forestry. Thus, for example, when felling trees as lumber, unusable tree trunks are cut into handy pieces that split into logs and are heated after drying. In agriculture, considerable quantities of flammable material are produced, for example as straw when threshing grain. This straw was often burned on harvested fields. As a result, by heating the field crop not only damage to fertile fields, but also caused by a sometimes very incomplete combustion pressures on the atmosphere in particular by CO or CO 2 gases.
Holzscheite wurden im nicht geringen Umfange in Kaminen verfeuert. Auch dadurch entstanden erhebliche Belastungen der Atmosphäre insbesondere durch CO2. An eine Gewinnung verwertbarer Wärme wurde allenfalls im Zusammenhang mit holzverarbeiteten Betrieben, beispielsweise Tischlereien und Zimmereien gedacht. Diese konnten in industriellen Öfen das Holz verbrennen und dabei auch auf eine günstige Gestaltung entstehender Abgase achten. Im Rahmen eines Wärmebedarfs, wie er beispielsweise in Haushaltungen besteht, wurde bisher Holz vornehmlich in Kaminen verheizt. Dabei konnte daran nicht gedacht werden, dass die in den jeweiligen Kaminen entstehenden Rauchgase umweltverträglich in die Atmosphäre entlassen wurden.Logs were burned in chimneys in no small extent. This also caused considerable pollution of the atmosphere, in particular by CO 2 . At a recovery of usable heat was thought at most in connection with wood-processing enterprises, such as carpentry and carpentry. These could burn the wood in industrial furnaces and also pay attention to a favorable design of emerging exhaust gases. In the context of a heat demand, as it exists, for example, in households, so far wood was mainly burned in fireplaces. It could not be thought that the flue gases produced in the respective chimneys were released into the atmosphere in an environmentally compatible manner.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Kessel der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass die in ihm entstehenden Rauchgase eine umweltverträgliche Konsistenz besitzen.task The present invention is therefore, the boiler of the above mentioned type to be designed so that the resulting flue gases in a environmentally friendly Have consistency.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem Brennraum entstehende Heizgase eine dem Brennraum nachgeschaltete Heizfläche beaufschlagen, deren Rauchzüge mindestens einmal gegenüber einem in Richtung auf einen Abgaskamin verlaufenden Rauchstrom umgelenkt sind, und die Rauchzüge eine doppelwandige Ausbildung aufweisen, deren Innenräume vom Wärmeträger durchflossen sind.These Task is inventively characterized solved, that in the combustion chamber resulting hot gases act on a combustion chamber downstream heating surface, their flues at least once compared deflected in the direction of an exhaust stack extending smoke flow are, and the flues have a double-walled training whose interiors of Flowed through heat transfer medium are.
Durch diese nachgeschaltete Heizfläche kann auf die Konsistenz der aus dem Abgaskamin austretenden Rauchgase in einem erheblichen Umfange Einfluss genommen werden, sodass die Heizgase nach dem Verlassen des Abgaskamins keine die Umwelt mehr als übliche Rauchgase belastende Konsistenz besitzen. Durch die Umlenkung der Rauchgase in der nachgeschalteten Heizfläche wird beispielsweise die Geschwindigkeit der Rauchgase erheblich vermindert, so dass mitgerissene Staubpartikel nicht mehr in der Schwebe gehalten werden können, sondern sich auf einem Boden ablagern, der unterhalb der nachgeschalteten Heizfläche angeordnet ist und sich leicht säubern lässt. Darüber hinaus werden die Heizgase in der nachgeschalteten Heizfläche auch auf eine Temperatur abgekühlt, bei der die inzwischen abgekühlten Staubpartikel an Auftrieb verlieren und sich ebenfalls auf dem Boden der nachgeschalteten Heizfläche ablagern. Schließlich können die Temperaturverhältnisse innerhalb der nachgeschalteten Heizfläche so bestimmt werden, dass die Rauchgase selbst bei relativ hohen Temperaturen, die im Brennraum herrschen, nur bei umweltverträglichen Temperaturen aus dem Abgaskamin austreten. Die auf diese Weise im Brennraum entstehenden relativ hohen Heizgastemperaturen führen dazu, dass nur in einem beschränkten Umfange beim Verbrennen des Brennmaterials schädliche Bestandteile den Abgaskamin mit dem Abgas verlassen.By this downstream heating surface can on the consistency of the flue gases leaving the flue be influenced to a significant extent, so that the Hot gases after leaving the flue no longer pollutes the environment as usual Flue gases have stressful consistency. By the deflection of the flue gases in the downstream heating surface For example, the speed of the flue gases is considerable diminished, so that entrained dust particles are no longer in the Suspense can be held, but to settle on a floor below the downstream heating surface is arranged and easy to clean leaves. About that In addition, the hot gases in the downstream heating surface also cooled to a temperature when the now cooled Dust particles lose buoyancy and also on the ground the downstream heating surface deposit. After all can the temperature conditions be determined within the downstream heating surface so that the Flue gases even at relatively high temperatures in the combustion chamber prevail, only when environmentally friendly Temperatures escape from the exhaust stack. That way in the Combustion resulting relatively high gas temperatures cause only in a limited way When burning the fuel, harmful components may be present in the exhaust stack leave with the exhaust.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Rauchzüge gegenüber dem Rauchstrom mindestens einmal rechtwinklig umgelenkt. Durch diese starke Umlenkung wird die Geschwindigkeit des Rauchstroms erheblich herabgesetzt. Gleichzeitig entstehen an der rechtwinkligen Umlenkung Verwirbelungen, die dazu führen, dass die Feinstaubpartikel aus dem Rauchstrom ausfallen und sich auf dem Boden der nachgeschalteten Heizfläche ablagern.According to one preferred embodiment of Invention are the flues across from The smoke flow at least once deflected at right angles. Through this Strong deflection will increase the speed of the smoke flow considerably reduced. At the same time arise at the right angle deflection Turbulences that cause that the particulate matter from the smoke flow and fail deposit on the bottom of the downstream heating surface.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Rauchzüge durch jeweils mindestens einen Rauchstromteiler in Teilströme unterteilt. Auch diese Unterteilung führt dazu, dass in den Teilströmen Verwirbelungen auftreten, die zu einem Ausfall der Feinstaubpartikel führen. Darüber hinaus sind die Querschnitte der nach dem Rauchstromteiler entstehenden Abgasführungen relativ gering, so dass an deren Wandungen die Geschwindigkeit der Teilströme stark gebremst wird, wodurch ein weiterer Ausfall von Feinpartikeln entsteht.According to one another preferred embodiment The invention relates to the flues divided by at least one smoke flow divider into partial streams. Also this subdivision leads to that in the sub-streams Turbulences occur, leading to a failure of particulate matter to lead. Furthermore are the cross sections of the emerging after the smoke flow divider exhaust pipes relatively low, so that on the walls of the speed of substreams is strongly braked, causing a further failure of fine particles arises.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Rauchstromteiler vom Wärmeträger durchflossen. Dadurch werden die Wandungen der einzelnen Züge erheblich gekühlt, so dass bei herabgesetzten Temperaturen eine mäßige Anzahl von Feinstaubteilen mitgeführt werden können.According to one another preferred embodiment According to the invention, the smoke flow dividers flow through the heat carrier. This will be the walls of the individual trains considerably cooled, so that at reduced temperatures a moderate number of fine dust particles carried can be.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist für den Rauchstrom in der nachgeschalteten Heizfläche eine Reduktion seiner Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen. Durch diese Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit wird der Ausfall von Feinstaubteilen begünstigt.According to a further preferred Ausfüh tion form of the invention, a reduction of its flow velocity is provided for the smoke flow in the downstream heating surface. By reducing the flow rate of the failure of particulate matter is favored.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mündet der Rauchstrom in den Abgaskamin mit einem Feinstaubanteil unter 80 mg/Nm3. Mit einer derartigen geringen Feinstaubbelastung hält sich der Rauchstrom in einem üblichen Bereich, der bei Feuerungsanlagen eingehalten wird.According to a further preferred embodiment of the invention, the smoke stream discharges into the exhaust gas chimney with a fine dust content of less than 80 mg / Nm 3 . With such a low particulate matter pollution, the smoke flow in a normal range, which is complied with combustion plants.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die nachgeschaltete Heizfläche als ein Wärmeübertrager mit großem Speichervolumen von etwa 1 m3 ausgebildet. Durch dieses große Speichervolumen erweist sich der Kessel als sehr flexibel und kann daher wechselndem Wärmebedarf Rechnung tragen.According to a further preferred embodiment of the invention, the downstream heating surface is designed as a heat exchanger with a large storage volume of about 1 m 3 . Due to this large storage volume, the boiler proves to be very flexible and can therefore take into account changing heat requirements.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die nachgeschaltete Heizfläche eine wärmeübertragende Fläche von mindestens 14 m2 auf. Durch diese große wärmeübertragende Fläche ist die nachgeschaltete Fläche in der Lage, auch unterschiedlich große Rauchströme auf die Temperatur abzukühlen, die beim Eintritt in den Abgaskamin erwünscht ist.According to a further preferred embodiment of the invention, the downstream heating surface has a heat-transmitting surface of at least 14 m 2 . Due to this large heat transfer surface, the downstream surface is able to cool different sized smoke flows to the temperature that is desirable when entering the exhaust stack.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht das aus dem Wärmeübertrager und dem Wärmeabnehmer bestehende Gesamtsystem nur unter einem Druck, der sich aufgrund von auftretenden Temperaturdifferenzen ergibt. Das Entstehen eines höheren Druckes beispielsweise durch Verdampfen des Wassers wird verhindert, so dass von einem drucklosen Gesamtsystem ausgegangen werden kann.According to one another preferred embodiment the invention stands for the heat exchanger and the heat consumer existing overall system only under a pressure that is due resulting from temperature differences. The emergence of a higher Pressure, for example by evaporation of the water is prevented so that it can be assumed that the system is pressureless.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Temperatursteuerung für den Wärmeträger vorgesehen. Dadurch kann die Temperatur des Wärmeträgers in einer gewünschten Größenordnung gehalten werden. Auf jeden Fall wird eine Überschreitung der Siedetemperatur vermieden, so dass eine Dampfentwicklung ausgeschlossen werden kann.According to one another preferred embodiment The invention provides a temperature control for the heat transfer medium. This can the temperature of the heat carrier in a desired one Magnitude being held. In any case, exceeding the boiling point avoided, so that a vapor development can be excluded.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur Regelung der Temperatur des Wärmeträgers eine Steuerung für eine die Feuerung unterstützende Menge der Zugluft vorgesehen. Die Temperaturregelung ist sehr effektiv und mit relativ geringen Kosten erreichbar.According to one another preferred embodiment The invention is to control the temperature of the heat carrier a Control for one supporting the firing Quantity of drafts provided. The temperature control is very effective and achievable at a relatively low cost.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine von einer jeweils gewünschten Temperatur des Wärmeträgers abhängige Steuerung für die Menge der Zugluft vorgesehen. Dadurch wird eine jeweils gewünschte Temperatur als Maßstab für die Unterstützung der Feuerung durch Zugluft gewählt.According to one another preferred embodiment The invention is dependent on a particular desired temperature of the heat carrier control for the Quantity of drafts provided. As a result, a respective desired temperature than scale for the support the firing selected by draft.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Brennraum eine Ausbildung für das Verbrennen von Holzscheiten auf. Diese besitzen regelmäßig eine handelsübliche Länge, die im Brennraum untergebracht werden kann. Dadurch kann der Brennraum mit Holzscheiten gefüllt werden, die zum Verbrennen eine ausgewählte Zeit benötigen, während der ein Nachlegen von Holzscheiten überflüssig ist.According to one another preferred embodiment According to the invention, the combustion chamber has an education for the burning from logs on. These regularly have a standard length, the can be accommodated in the combustion chamber. This allows the combustion chamber filled with logs which require a selected time for burning during the it is unnecessary to add logs.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Brennraum eine Ausbildung für das Verbrennen von Strohballen auf. Zu diesem Zwecke ist der Brennraum mit Auflageflächen ausgestattet, die die einzelnen Strohballen aufnehmen, ohne dass diese dicht aufeinander gestapelt werden müssen. In einer dichten Schichtung verhindern Strohballen eine ausreichende Versorgung des Feuers mit der notwendigen Zugluft.According to one another preferred embodiment According to the invention, the combustion chamber has an education for the burning of straw bales on. For this purpose, the combustion chamber is equipped with contact surfaces, which absorb the individual bales of straw without being close together need to be stacked. In a dense layering bales of straw prevent sufficient Supplying the fire with the necessary drafts.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Brennraum eine Ausbildung für das Verbrennen von Stroh in Brikettform auf. In dieser Form lässt sich das Stroh ohne Schwierigkeiten in den Brennraum einführen, so dass die jeweils gewünschte zur Unterhaltung eines lebhaften Feuers ermöglicht wird.According to one another preferred embodiment According to the invention, the combustion chamber has an education for the burning of straw in briquette form. In this form, the straw can be used without difficulty into the combustion chamber, so that each one you want to entertain a lively fire.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Brennraum eine Ausbildung für das Verbrennen von wechselweise Stroh und/oder Holz auf. Dadurch erhält der Brennraum eine universelle Ausbildung, die einen Benutzer von der Auswahl eines bestimmten Brennmaterials unabhängig macht.According to one another preferred embodiment According to the invention, the combustion chamber has an education for the burning of alternating straw and / or wood. This preserves the combustion chamber a universal education that selects a user from of a particular fuel.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die nachgeschaltete Heizfläche einen Zugang zur Durchführung von Reinigungs- und Wartungsarbeiten auf deren von den Rauchgasen beaufschlagten Primärseite auf. Dadurch kann die Heizfläche unabhängig vom Heizmaterial in einem den Wärmeübergang begünstigenden Reinigungszustand gehalten werden. Der Zugang ist unkompliziert, so dass die Reinigung auf einfache Weise durchgeführt werden kann. Dadurch kann mit gleichbleibenden Wärmeübergangsverhältnissen in der nachgeschalteten Heizfläche gerechnet werden.According to one another preferred embodiment the invention, the downstream heating surface has access to the implementation of Cleaning and maintenance on their acted upon by the flue gases primary on. This may cause the heating surface independently from the heating material in a heat transfer favoring cleaning condition being held. Access is straightforward, so cleaning carried out in a simple manner can be. This can be done with constant heat transfer conditions in the downstream heating surface be counted.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Steuerung der Zugluftmenge abhängig von einer Verbrennungstemperatur des jeweils benutzen Brennmaterials zur Minimierung der Emissionswerte vorgesehen. Unabhängig vom jeweils benutzen Brennmaterial können die zu einer vollständigen Verbrennung benötigten Verbrennungstemperaturen eingesteuert werden. Dadurch kommt eine gleich bleibend lebhafte Verbrennung des jeweiligen Brennmaterials zustande, so dass unabhängig vom Brennmaterial minimale Emissionswerte entstehen.According to a further preferred embodiment of the invention, a control of the draft air quantity is provided as a function of a combustion temperature of the respectively used fuel for minimizing the emission values. Regardless of the particular fuel used, the Ver needed for complete combustion combustion temperatures are controlled. This results in a consistently lively combustion of the respective fuel material, so that independent of the fuel material minimum emission levels.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Brennraum eine ihn in Richtung der aufsteigenden Heizgase nach oben begrenzende großflächige Deckenfläche auf. Von dieser Deckenfläche wird ein wesentlicher Teil der Wärme an das Wasser übertragen, so dass sie eine möglichst große Abmessung besitzen sollte. Diese kommen bevorzugt dadurch zustande, dass sich eine Vielzahl von einander folgenden Erhebungen und Vertiefungen aneinanderreihen, die in ihre Gesamtheit die Deckenfläche gegenüber einer ebenen Fläche vergrößern.According to one another preferred embodiment According to the invention, the combustion chamber has a rising direction in the direction of the combustion chamber Hot gases upwards limiting large-area ceiling surface. From this ceiling surface becomes an essential part of the heat transfer the water, so they as possible size Should have dimension. These are preferably created by that is a multitude of successive elevations and depressions juxtapose, in their entirety, the ceiling surface opposite one flat surface enlarge.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Brennraum eine abhängig von einer vorgegebenen Zugluftmenge in etwa 10–12 Stunden abbrennenden Füllung auf. Mit einem in dieser Weise bemessenen Brennraum wird ein guter Kompromiss für eine günstige Abmessung des Brennraums erreicht, der einerseits groß genug ist, um für eine vorübergehende Zeit eine lebhafte Verbrennung zu garantieren und andererseits die Ausgestaltung des Kessels in erträglichen Größenordnungen hält.According to one another preferred embodiment According to the invention, the combustion chamber has a function of a predetermined one Draft amount in about 10-12 Hours of burning filling on. With a sized in this way combustion chamber is a good Compromise for a cheap one Dimension of the combustion chamber reaches, on the one hand big enough, around for a temporary one Time to guarantee a lively combustion and on the other hand the design the boiler in bearable orders of magnitude holds.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lassen abhängig von einer vorgegebenen Zugluftmenge die Rauchzüge einen Abgasmengenstrom von 99,86 m/s zu. Auch diese Bemessung hält die Größe des Kessels in einer überschaubaren Größenordnung.According to one another preferred embodiment The invention can be dependent from a given draft air volume, the flues a waste gas flow of 99.86 m / s too. Also this design keeps the size of the boiler in a manageable Magnitude.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kessel bei einem Wirkungsgrad von 82,36% eine Wärmeleistung von 83,67 KW auf. Durch diesen günstigen Wirkungsgrad besitzt der Kessel eine Wärmeleistung, die ihn in den Stand versetzt, trotz seiner Aufstellung im Freien für den jeweils benötigten Bedarf ausreichend mit Wärme zu versorgen.According to one another preferred embodiment of the invention, the boiler with an efficiency of 82.36% a heat output from 83.67 KW up. By this cheap Efficiency of the boiler has a heat output, which puts him in the state despite being set up outdoors for the needs it needs enough with heat to supply.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist bei einer mittleren Abgastemperatur von 131,3°C in dem Rauchzügen ein mittlerer Förderdruck von 0,30 mbar vorgesehen. Dadurch wird erreicht, dass bei einer relativ niedrigen Abgastemperatur ein ausreichender Förderdruck zur Entsorgung der Abgase erreicht wird. Dadurch kann darauf verzichtet werden, den Förderdruck durch Saugzuggebläse zu erhöhen.According to one another preferred embodiment The invention is at an average exhaust gas temperature of 131.3 ° C in the flues a mean discharge pressure provided by 0.30 mbar. This ensures that at a relatively low exhaust gas temperature, a sufficient delivery pressure for disposal of the exhaust gases is achieved. This can be waived be, the delivery pressure by induced draft fan to increase.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zum Abbau eines sich in der Kammer entwickelnden Dampfdruckes ein Entdampfungsrohr vorgesehen, dass die Kammer mit der umgebenden Atmosphäre verbindet. Dadurch wird verhindert, dass sich im gesamten System ein unerwünschter Dampfdruck einstellt, der ggfs. über das von der Gesamtkonstruktion vorgegebene Maß hinausgeht und damit eine Gefährdung darstellt.According to one another preferred embodiment The invention is for the degradation of a developing in the chamber Vapor pressure provided by a devolatilizing tube that the chamber with the surrounding atmosphere combines. This will prevent the whole system an unwanted one Vapor pressure sets, if necessary. About the from the overall construction predetermined amount goes and thus one endangering represents.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bervorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.Further Details of the invention will become apparent from the following detailed Description and attached Drawings in which a berber preferred embodiment of the invention, for example is illustrated.
In den Zeichnung zeigen:In show the drawing:
Ein
Kessel
In
den Wassermantel
Dem
Brennraum
Die
Heizfläche
Damit
wird der Rauchgasstrom
Gleichzeitig
werden die Rauchgase in der Heizfläche
Der
Wärmeträger
Mit
zunehmender Verschließung
des Zugreglers
In
entsprechender Weise wird in den Brennraum
Die
Steuerung der Temperatur, mit der der Wärmeträger
Weiterhin
besitzt der Kessel
In
der Frontpartie
Darüber hinaus
ist in der Feuerungstür
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ID=39868776
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