DE102009042104A1 - Wood gas boiler has star that is arranged in range of fire bed, where star is rotated around central vertical axis and is provided with multiple wings - Google Patents
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-
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Holzgaskessel,
- – bei dem innerhalb einer Kesselwand und oberhalb eines Kesselbodens eine Einrichtung zur Luftzufuhr, eine Glocke und darunter ein Rost angeordnet sind,
- – bei dem das auf dem Rost aus Holzschnitzeln in einem Glutbett erzeugte Holzgas absaugbar und nach außen abführbar ist, und
- – bei dem die aus dem Glutbett anfallende Asche nach Durchtritt durch den Rost vom Kesselboden aus ebenfalls nach außen abführbar ist.
- - in which a device for supplying air, a bell and, beneath it, a grate are arranged inside a boiler wall and above a boiler bottom,
- - In which the wood gas generated on the grid of wood chips in an ember bed is sucked and discharged to the outside, and
- - In which the resulting from the ember bed ash after passing through the grate from the bottom of the boiler is also discharged to the outside.
Heutzutage werden Holzvergaser eingesetzt, entweder um überschüssiges Holz einer nützlichen Verwendung als Holzgas zuzuführen oder aber um das erzeugte Holzgas zum Antrieb von Maschinen zu nutzen. In jedem Fall soll das dabei erzeugte Holzgas möglichst rein sein. Die im Holzgas enthaltene Menge an Verunreinigungen, insbesondere Teer, sollte möglichst gering sein, um die Umwelt nicht zu belasten. Überdies soll eine Entsorgung solcher Verunreinigungen nicht erforderlich sein.Nowadays, wood gasifiers are used either to supply surplus wood to a useful use as wood gas or to use the generated wood gas to power machines. In any case, the generated wood gas should be as pure as possible. The amount of impurities contained in the wood gas, especially tar, should be as low as possible so as not to pollute the environment. Moreover, disposal of such contaminants should not be required.
Wichtig ist also bei einem Holzgaskessel vor allem, das während der Erzeugung des Holzgases möglichst wenig, nach Möglichkeit kein Teer erzeugt wird. Denn durch Teer verklebt die nachgeschaltete Reinigungsanlage ebenso wie die daran angeschlossene Maschine. Aber auch für den Holzgaskessel selbst besteht durch die Gefahr des Verklebens eine gewisse Wahrscheinlichkeit der Funktionsbeeinträchtigung. Die Gefahr der Erzeugung von Teer besteht insbesondere bei einer eckigen Bauweise der Glutzone. Die Luftzufuhr ist dort nicht gleichmäßig, so dass in den Ecken kalte Zonen entstehen, in denen sich Teer bilden oder absetzen kann. Außerdem ist es wünschenswert, dass der Holzgaskessel eine möglichst hohe Umsetzungsleistung von Holzschnitzeln in Holzgas besitzt. Bei konventionellen Holzgaskesseln besteht durchaus die Gefahr, dass sich nach einiger Zeit die Glutzone mit feinen Kohlepartikeln zusetzt. Dann wird der Volumenstrom geringer, und die Umsetzungsleistung lässt stark nach.So it is important in a wood gas boiler, in particular, that as little as possible during production of the wood gas, if possible no tar is produced. Because by tar glued the downstream cleaning system as well as the connected machine. But even for the wood gas boiler itself is due to the risk of sticking a certain probability of functional impairment. The danger of the production of tar exists in particular with an angular construction of the Glutzone. The air supply is not uniform there, so that in the corners cold zones arise in which tar can form or settle. In addition, it is desirable that the wood gas boiler has the highest possible conversion efficiency of wood chips in wood gas. In conventional wood gas boilers, there is a real danger that after some time the glow zone will become clogged with fine carbon particles. Then the volumetric flow becomes lower and the conversion efficiency decreases considerably.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Holzgaskessel der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass er im Dauerbetrieb bei gleichmäßig hoher Umsetzungsleistung ein weitgehend teerfreies Holzgas liefert.The object of the invention is to provide a wood gas boiler of the type mentioned in such a way that it delivers a largely tar-free wood gas in continuous operation with uniformly high conversion performance.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass sich diese Aufgabe lösen lässt, wenn die Konstruktion so gewählt ist, dass das Holzgas direkt aus der Glutzone und nicht nur von ihrem äußeren Rand oder von der Oberfläche abgezogen wird.The invention is based on the consideration that this object can be achieved if the construction is chosen so that the wood gas is removed directly from the Glutzone and not only from its outer edge or from the surface.
Die genannte Aufgabe wird demnach erfindungsgemäß gelöst durch einen Holzgaskessel, der dadurch gekennzeichnet ist,
- a) dass im Bereich des Glutbetts ein um eine zentrale Vertikalachse drehbarer Stern angeordnet ist, der eine Anzahl von Flügeln besitzt, – die sich sternförmig in Richtung auf die Kesselwand erstrecken, – die als Absaugkanäle zur Weiterleitung von Holzgas ausgebildet sind, – die in ihren Wänden jeweils eine Anzahl von Löchern zum Eintritt des Holzgases aus dem Glutbett besitzen, und – deren äußere Enden zum Austritt des Holzgases ausgebildet sind,
- b) dass der Stern von einer Einfassung umgeben ist, die Öffnungen zur Aufnahme der äußeren Enden der Flügel besitzt, so dass das aus den Enden der Flügel austretende Holzgas aus dem Bereich zwischen der Einfassung und der Kesselwand absaugbar ist, und
- c) dass die Einfassung bevorzugt mit dem Stern mitdrehbar ist.
- a) that in the vicinity of the ember bed a rotatable about a central vertical axis star is arranged, which has a number of wings - which extend in a star shape towards the boiler wall, - which are designed as suction ducts for the transmission of wood gas, - in their Walls each have a number of holes for the entry of the wood gas from the ember bed, and - whose outer ends are formed to exit the wood gas,
- b) that the star is surrounded by an enclosure having openings for receiving the outer ends of the wings, so that the wood gas emerging from the ends of the wings is sucked out of the area between the enclosure and the boiler wall, and
- c) that the enclosure is preferably mitdrehbar with the star.
Das Vorhandensein des drehbaren Sterns mit seinen Löchern im Bereich des Glutbetts ermöglicht eine gute Ableitung des entstehenden Holzgases, so dass eine hohe Umsetzungsleistung von Holzschnitzeln in Holzgas möglich ist.The presence of the rotatable star with its holes in the area of the ember bed allows a good dissipation of the resulting wood gas, so that a high conversion performance of wood chips in wood gas is possible.
Das Glutbett sollte in einem im Schnitt kreisförmigen oder zylindrischen Glutbett-Raum untergebracht sein.The ember bed should be housed in a circular or cylindrical ember bed space.
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausbildung ist vorgesehen, dass die Unterseiten zumindestens einiger der Flügel jeweils mit einer Abstreifkante für Asche und ggf. Sand ausgebildet sind. Asche und Sand werden dadurch zum Durchtritt durch den Rost veranlasst, so dass sich ein guter Räumeffekt ergibt.According to a particularly advantageous embodiment, it is provided that the undersides of at least some of the wings are each formed with a scraping edge for ash and possibly sand. Ashes and sand are thereby caused to pass through the grate, so that there is a good broaching effect.
Damit die Löcher in den Flügeln nicht leicht verstopfen, ist es zweckmäßig, wenn sich diese Löcher mindestens zwei Zentimeter oberhalb des Rosts befinden und damit im Betrieb innerhalb der Holzglutzone gelegen sind. Auch hat sich eine längliche Ausbildung der Löcher als zweckmäßig herausgestellt. Die Löcher sollten dabei bevorzugt nach oben weisen.So that the holes in the wings do not clog easily, it is expedient if these holes are located at least two centimeters above the grate and are thus located in operation within the Holzglutzone. Also, an elongated formation of the holes has been found to be useful. The holes should preferably point upwards.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Stern samt Einfassung mittels eines zentral angeordneten Kernrohrs um eine gemeinsame Vertikalachse drehbar ist. Hierbei sollte zum Antrieb des Kernrohrs ein Antriebsring, der unterhalb des Rosts gelegen ist, ein Elektromotor, der außerhalb der Kesselwand angeordnet ist, sowie eine vom Elektromotor aus durch die Kesselwand in den Kesselraum reichende Welle vorgesehen sein.In a further development, it is provided that the star together with the enclosure is rotatable about a common vertical axis by means of a centrally arranged core tube. In this case, to drive the core tube, a drive ring, which is located below the grate, an electric motor, which is arranged outside the boiler wall, and be provided from the electric motor through the boiler wall into the boiler room reaching shaft.
Um ggf. Störungen leicht zu beheben, sollte ein Motor gewählt werden, der wahlweise vorwärts oder rückwärts läuft. In order to easily rectify faults, a motor should be selected, which can run either forwards or backwards.
Es ist prinzipiell nicht erforderlich, dass sich der Stern und die Einfassung permanent drehen. Demgemäß zeichnet sich eine weitere Ausbildung dadurch aus, dass der Stern und die Einfassung in vorgegebenen Zeitintervallen drehbar sind. Hierbei können der Stern und die Einfassung schrittweise drehbar sein. Im Betrieb hat sich ein Antrieb bewährt, der derart ausgebildet ist, dass sich der Stern und die Einfassung etwa eine Minute lang drehen, wonach ca. eine Viertel Umdrehung zurückgelegt ist, und dass danach der Stern und die Einfassung ca. 20 bis 30 Minuten lang stehen bleiben.It is basically not necessary that the star and the bezel rotate permanently. Accordingly, a further embodiment is characterized in that the star and the enclosure are rotatable at predetermined time intervals. Here, the star and the enclosure can be gradually rotated. In operation, a drive has been found that is designed such that the star and the bezel rotate for about one minute, after which about a quarter turn has been made, and then the star and the bezel for about 20 to 30 minutes long stay standing.
Durch die Flügelform sollte gewährleistet sein, dass während des Betriebs Holz und Glutstückchen nicht an ihnen hängen bleiben. Demgemäß zeichnet sich eine Weiterbildung dadurch aus, dass die Flügel dachförmig mit zwei oben gelegenen, gegeneinander geneigten Dachflächen ausgebildet sind, wobei die beiden Dachflächen der Flügel jeweils mit den Löchern zum Eintritt des Holzgases aus dem Glutbett versehen sind.The wing shape should ensure that wood and embers do not stick to them during operation. Accordingly, a further development is characterized in that the wings are roof-shaped with two top, mutually inclined roof surfaces are formed, wherein the two roof surfaces of the wings are each provided with the holes for entry of the wood gas from the ember.
Um ein leichtes Abströmen des erzeugten Holzgases zu ermöglichen, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Einfassung mit einer Anzahl von Durchbrechungen zum Durchtritt von Holzgas aus der Holzglut versehen ist derart, dass das Holzgas in den Bereich zwischen der Einfassung und der Kesselwand eintritt. Aus diesem Bereich wird es sodann mittels einer Pumpe abgeleitet und einer weiteren Verwendung, z. B. zum Antriebe eines Motors, zugeführt.In order to facilitate easy outflow of the generated wood gas, it can be advantageously provided that the enclosure is provided with a number of openings for the passage of wood gas from the wood fire such that the wood gas enters the area between the enclosure and the boiler wall. From this area, it is then derived by means of a pump and another use, for. B. for driving a motor supplied.
Natürlich muss die erzeugte Asche von Zeit zu Zeit aus dem Holzgaskessel entfernt werden. Demgemäß sollte der Kesselboden mit einer Asche-Durchtrittsöffnung versehen sein, unter der eine Einrichtung zum Abtransport der durchgefallenen Asche, also beispielsweise ein Asche-Behälter, angeordnet ist. Diese Einrichtung sollte auch zweckmäßigerweise eine Transportschnecke umfassen.Of course, the ash produced must be removed from the wood gas boiler from time to time. Accordingly, the bottom of the vessel should be provided with an ash passage opening, under which a device for removing the fallen ash, so for example an ash container, is arranged. This device should also expediently comprise a transport screw.
Es wurde bereits erwähnt, dass zum Antrieb des Kernrohrs ein Antriebsring verwendet werden kann, der unterhalb des Rosts gelegen ist. Hier kann ein Lagerrohr drehbar angeordnet sein, an dem Tragarme des Antriebsrings befestigt sind.It has already been mentioned that to drive the core tube, a drive ring can be used, which is located below the grate. Here, a bearing tube may be rotatably mounted, are attached to the support arms of the drive ring.
Knapp oberhalb des Kesselbodens kann am unteren Teilstück des Lagerrohrs ein sich mitdrehender Ascheräumer zum Räumen der niedergefallenen Asche in Richtung auf eine Asche-Durchtrittsöffnung befestigt sein. Dieser Ascheräumer kann spinnenartig ausgebildet sein und eine Anzahl von beabstandeten Räumstäben, z. B. runden, rechteckigen oder L-förmigen Querschnitts, besitzen.Just above the bottom of the boiler can be attached to the lower portion of the bearing tube a co-rotating Ascheräumer for clearing the fallen ash in the direction of an ash passage opening. This ash shaker may be formed like a spider and a number of spaced clearing rods, z. B. round, rectangular or L-shaped cross-section, have.
Das erwähnte Lagerrohr muss seinerseits gelagert sein, damit es sich im Betrieb nicht hin und her bewegen kann und im Zentrum bleibt. Zu diesem Zweck kann am Kesselboden eine runde Scheibe befestigt sein, um die oder in deren Zentrierloch das Lagerrohr drehbar ist.The aforementioned bearing tube must in turn be stored so that it can not move back and forth in operation and remains in the center. For this purpose, a round disc may be attached to the bottom of the vessel, around which or in the centering hole of the bearing tube is rotatable.
Zur Vermeidung einer kalten Zone im zentralen Bereich der Glutzone kann ein Anpassungszylinder vorgesehen sein. Dieser ist dabei bevorzugt drehbar und über das Kernrohr gestülpt.To avoid a cold zone in the central region of the glow zone, an adjustment cylinder can be provided. This is preferably rotatable and slipped over the core tube.
Von besonderer Bedeutung ist es, dass die Versorgung mit Luft in der Glutzone bezüglich der erwähnten Zentralachse im wesentlichen gleichmäßig erfolgt. Dies wird beispielsweise auf einfache Art dadurch erreicht, dass das Glutbett in einem Glutraum mit im wesentlichen zylindrischer Wand liegt, in der eine Anzahl von Luftdüsen verteilt angeordnet ist.Of particular importance is that the supply of air in the Glutzone with respect to the mentioned central axis is substantially uniform. This is achieved, for example, in a simple manner in that the ember bed is located in a glow chamber with a substantially cylindrical wall, in which a number of air nozzles are arranged distributed.
Um einen praktisch teerfreien Betrieb zu ermöglichen, sollte nicht nur die Strömung der Luftzufuhr, sondern auch die Holzgas-Ableitung bezüglich der Mittelachse im wesentlichen gleichmäßig sein.In order to enable virtually tar-free operation, not only the flow of the air supply but also the wood gas discharge should be substantially uniform with respect to the central axis.
Um eine gute Umsetzung der Holzschnitzel in Holzgas zu gewährleisten, ohne dass diese verbrennen, sollte der Holzgaskessel oben eine für den Einlass von den Holzschnitzeln bestimmte Eintrittsschleuse besitzen, die einen luftdichten Abschluss ermöglicht.In order to ensure a good conversion of the wood chips in wood gas, without these burn, the wood gas boiler should have at the top of a certain inlet for the wood chips entry lock, which allows airtight completion.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to the drawing.
Es zeigen:Show it:
Gemäß
Innerhalb der Kesselwand
Weiter unten ist zentral ein aufrecht stehendes Kernrohr
Von besonderer Bedeutung ist nun, dass im Bereich des Glutbetts
In dem Raum darunter sind Haltebügel
Der Stern
Es war bereits erwähnt worden, dass die Wände eines jeden Flügels
Es war auch bereits schon erwähnt worden, dass der Stern
Er ist außerhalb der Kesselwand
Im unteren Teil, und zwar knapp über dem Kesselboden oder Bodenblech
Zum Halten des Kesselbodens oder Bodenblechs
Aus
Unterhalb der ersten Stufe befinden sich die zweite und die dritte Stufe. Diese beiden Stufen drehen sich, weil sie durch den Antriebsring
In der dritten Stufe sind noch einmal die einzelnen Flügel
Es ist noch anzumerken, dass in
Damit sich die zweite Stufe mit der dritten Stufe mitdrehen kann, ist etwa in der Mitte des Kernrohrs
Es soll betont werden, dass die erste Stufe feststeht, während die zweite und dritte Stufe gemeinsam um die Vertikalachse
Die unterste, fünfte Stufe zeigt den Antriebsring oder Antriebskranz
Der Antriebsring
Und am Lagerrohr
Gemäß
Zum Antrieb sei an dieser Stelle noch einmal folgendes gesagt: An der unteren Seite der Außenwand
Der obere dünnere Rand oder Teil
Von Vorteil ist es, wenn der Stern
Nach
In den unteren Teil vom Kernrohr
Im unteren Bereich ist zentral der Ascheräumer
Aus der geschnittenen perspektivischen Darstellung gemäß
Es sei noch erwähnt, dass das Kernrohr
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- HolzgaskesselWood gas boilers
- 44
- zentrale Vertikalachsecentral vertical axis
- 66
- luftdichte Eintrittschleuseairtight entrance lock
- 88th
- AbschlussdeckelEnd cover
- 1010
- Kesselwand, HerdeinsatzKesselwand, Herddeatz
- 1111
- Pyrolysezonepyrolysis
- 1212
- Glutzone, GlutbettGlutzone, embers bed
- 1414
- Außenwandouter wall
- 1616
- Einlass für Luft lInlet for air l
- 1717
- Auslass für Holzgas gOutlet for wood gas g
- 1818
- Kesselgehäuseboiler house
- 2020
- Freiraumfree space
- 2222
- oberer SchamottringUpper Schamottring
- 2424
- LuftverteilerrohrAir manifold
- 2626
- unterer Schamottringlower chamotte ring
- 2828
- Luftdüseair nozzle
- 3030
- Einrichtung zur LuftzufuhrDevice for air supply
- 3232
- Einschnur-RingEinschnur Ring
- 3434
- Kernrohrcore tube
- 3535
-
Deckel des Kernrohrs
34 Cover of thecore tube 34 - 3636
- Anpassungszylinderadjustment cylinder
- 3838
- Deckelcover
- 4040
- Öseeyelet
- 4242
- GlockeBell jar
- 4444
- Sternstar
- 4646
- Flügelwing
- 4747
- Loch, SchlitzHole, slot
- 4848
- Abstreifkantestripping
- 4949
-
Loch des Ascherosts
50 Hole of theashtray 50 - 5050
- Rost, AscherostRust, ashtray
- 5252
- Haltebügelheadband
- 5454
- Einfassungmount
- 54a54a
-
oberer Teil der Einfassung
54 upper part of themount 54 - 54b54b
- Flächearea
- 5656
- Durchbrechungperforation
- 6060
- Antriebsringdrive ring
- 6262
- TragarmBeam
- 6464
- Eintrittlochentry hole
- 6666
-
Querbolzen der Antriebswelle
67 Cross pin of thedrive shaft 67 - 6767
- Antriebswelledrive shaft
- 6868
- Kesselboden, BodenblechKesselboden, bottom plate
- 7070
- AscheräumerAscheräumer
- 7272
- Räumarmclearing arm
- 7474
- Hohlraumcavity
- 7676
- Asche-DurchtrittsöffnungAsh-through opening
- 7878
- Aschekastenash tray
- 7979
- Schneckenrohrscrew tube
- 8080
- Tragekreuzcarrying cross
- 8282
-
Halteelement für Ring
32 Retaining element forring 32 - 8484
- Wand, erster RingWall, first ring
- 8686
- zweiter Ringsecond ring
- 8888
- RückhaltekranzRetaining ring
- 9090
- innerer Stabilisierungsringinner stabilization ring
- 9292
- äußerer Stabilisierungsringouter stabilization ring
- 9494
- Ripperib
- 9696
- Kanteedge
- 9898
- Mitnehmertakeaway
- 100100
- Lagerhülsebearing sleeve
- 102102
- TragarmBeam
- 104104
- Schlitzslot
- 105105
- Halteringretaining ring
- 106106
- Hülsen-GegenlagerSleeve end support
- 107107
- Antriebskreuzdrive Cruising
- 108108
- Lagerrohrbearing tube
- 108a108a
-
verbreitertes unteres Ende des Lagerrohrs (= Auflageflansch auf Kesselboden
68 )Broadened lower end of the bearing tube (= support flange on the bottom of the vessel68 ) - 109109
- Antriebsachsedrive axle
- 110110
- Ausdehnungsgliedexpansion element
- 112112
- Stufestep
- 114114
- Scheibedisc
- 116116
- dachförmiger Durchbruchroof-shaped breakthrough
- 118118
- Zahntooth
- 120120
- Scheibedisc
- 122122
- Deckelcover
- aa
- Asche, SandAsh, sand
- gG
- Holzgaswood gas
- hH
- Holzschnitzelwood chips
- ll
- Luftair
Claims (25)
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