DE102010021370A1 - Heizungssystem - Google Patents

Heizungssystem Download PDF

Info

Publication number
DE102010021370A1
DE102010021370A1 DE201010021370 DE102010021370A DE102010021370A1 DE 102010021370 A1 DE102010021370 A1 DE 102010021370A1 DE 201010021370 DE201010021370 DE 201010021370 DE 102010021370 A DE102010021370 A DE 102010021370A DE 102010021370 A1 DE102010021370 A1 DE 102010021370A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
combustion
combustion tube
heating system
ash
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE201010021370
Other languages
English (en)
Inventor
Alfred Moggert
Stephan Schüürmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WERKSTAETTEN GmbH
Werkstatten GmbH
Original Assignee
WERKSTAETTEN GmbH
Werkstatten GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WERKSTAETTEN GmbH, Werkstatten GmbH filed Critical WERKSTAETTEN GmbH
Priority to DE201010021370 priority Critical patent/DE102010021370A1/de
Publication of DE102010021370A1 publication Critical patent/DE102010021370A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/10Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of field or garden waste or biomasses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23BMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B10/00Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers
    • F23B10/02Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers including separate secondary combustion chambers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23BMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B30/00Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber
    • F23B30/02Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber with movable, e.g. vibratable, fuel-supporting surfaces; with fuel-supporting surfaces that have movable parts
    • F23B30/04Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber with movable, e.g. vibratable, fuel-supporting surfaces; with fuel-supporting surfaces that have movable parts with fuel-supporting surfaces that are rotatable around a horizontal or inclined axis and support the fuel on their inside, e.g. cylindrical grates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/14Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion
    • F23G5/16Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion in a separate combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/20Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having rotating or oscillating drums
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44Details; Accessories
    • F23G5/46Recuperation of heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/022Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L9/00Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 
    • F23L9/02Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel  by discharging the air above the fire
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2203/00Furnace arrangements
    • F23G2203/20Rotary drum furnace
    • F23G2203/211Arrangement of a plurality of drums
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00Intercepting solids
    • F23J2217/20Intercepting solids by baffles

Abstract

Heizungssystem für die Verbrennung von festem Brennstoff, insbesondere Biomasse, mit einem Brenner (2) mit einem im Wesentlichen waagerecht angeordneten Brennrohr (3), in welches von einer Seite eine Zuführeinrichtung (14) für den Brennstoff hineinragt, und welches um seine Längsachse drehbar gelagert ist, so dass der Brennstoff durch die Drehbewegung umgewälzt und in Richtung zu einer offenen Seite des Brennrohrs (3) bewegt wird. An die offene Seite des Brennrohrs (3) schließt sich ein separates, um seine Längsachse drehbar gelagertes Ascherohr (5) an, das zur Aufnahme und Nachverbrennung des aus dem Brennrohr (3) ausgetragenen, brennenden Brennstoffes dient.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Heizungssystem für die Verbrennung von festem Brennstoff gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Heizungssysteme werden zur Nutzung thermischer Energie konzipiert, die aus der Verbrennung von z. B. Biomasse gewonnen wird. Die Wärmeübertragung erfolgt mittels Gas-Flüssigkeit-Wärmetauscher, bei denen insbesondere Wasser durch die beim Verbrennen des Brennstoffs entstehende heiße Luft erwärmt wird. Mit zunehmender Verknappung fossiler Brennstoffe gewinnen nachwachsende Rohstoffe an Gewicht. Vermehrt kommen z. B. Pelletheizungen zum Einsatz, bei denen Holz in vorkonfigurierte Stücke portioniert wird. Sogenannte Stückholzkessel sind mittlerweile in großen Leistungsbereichen von ca. 5 bis 100 kW erhältlich.
  • Im Rahmen dieser Erfindung sollen unter dem Begriff ”Biomasse” nachwachsende Rohstoffe verstanden werden. Hierzu gehören neben Holz, insbesondere in der Form von Holzspänen, Holzhackschnitzeln oder Holzpellets, und Getreide auch getreideähnliche Stoffe wie Raps oder Stroh, diese dann vorzugsweise in Form von Rapspresskuchen oder Strohpellets sowie Energiepflanzen wie Miscanthus und Gärreste aus Biogasanlagen. Der Begriff ”Biomasse” umfasst somit Stoffe organischer Herkunft, das heißt kohlenstoffhaltige Materie.
  • Das Betreiben eines Heizungssystems mit Holzpellets oder mit Getreide stellt hohe Anforderungen an die Prozesssteuerung, um eine gleichbleibende Wärmeentwicklung und optimale Ausnutzung des Brennstoffes zu ermöglichen. Die wesentlichen Probleme liegen in dem schlechteren Wirkungsgrad der Biomassekessel aufgrund mangelhaften Ausbrandes von z. B. Getreide. Es entstehen erhöhte Emissionen von Staub, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoff und Stickoxid, wodurch die zulässigen Grenzwerte der Heizkessel häufig überschritten werden. Durch den geringeren Energiegehalt und schlechten Ausbrand müssen größere Mengen Biomasse eingesetzt werden, was wiederum zu erhöhtem Ascheanfall führt. Es müssen daher auch größere Mengen Asche ausgetragen werden.
  • Es zählt durch die EP 1 288 570 A2 ein Heizkessel für unterschiedliche nachwachsende Rohstoffe zum Stand der Technik, bei welchem zusätzlich zur eigentlichen Brennstelle – der ersten Verbrennungsstufe – ein Ausbrand- bzw. ein Ausglühraum als zweite Verbrennungsstufe vorgesehen ist, in welcher die in der ersten Verbrennungsstufe nur teilweise ausgebrannten Brennstoffe, die noch einen Kohlenstoffanteil und damit auch noch einen Energiewert aufweisen, weiter ausbrennen können. Da der Ausbrand- bzw. Ausglühraum unterhalb der als Brennteller ausgebildeten Brennstelle angeordnet ist, kann der Brennstoff einfach dadurch von der ersten Verbrennungsstufe zur zweiten Verbrennungsstufe gelangen, dass der Brennstoff von dem Brennteller in den Ausbrand- bzw. Ausglühraum fällt.
  • Durch die Kapselung der ersten und der zweiten Verbrennungsstufe innerhalb der gemeinsamen Brennkammer wird erreicht, dass die beim Ausbrennen bzw. Ausglühen der Brennstoffe in dem Ausbrand- bzw. Ausglühraum entstehenden Rauchgase, die aufgrund der dort vorherrschenden, etwas geringeren Temperaturen schlechtere Abgaswerte aufweisen, den bei der Verbrennung des Brennstoffes in der ersten Verbrennungsstufe entstehenden Rauch bzw. Brenngasen zugeführt werden und gemeinsam mit diesen innerhalb des Flammrohres in der dort herrschenden großen Hitze ausbrennen, so dass die Abgaswerte des Heizkessels durch die schlechten Abgaswerte aus der zweiten Verbrennungsstufe kaum negativ beeinflusst werden.
  • Eine Weiterentwicklung dieses Heizkessels ist Gegenstand der DE 10 2007 054 A1 . Bei dem dortigen Heizkessel ist die Primär-Luftzufuhreinrichtung derart ausgebildet und angeordnet, dass zum einen Luft in die erste Verbrennungszone eingeblasen werden kann, zum anderen die beim Austreten bzw. Ausglühen der Brennstoffe im Ausbrand- bzw. Ausglühraum entstehenden Rauchgase im Wesentlichen an der Primär-Luftzufuhreinrichtung sowie an der Brennstelle vorbeigeleitet werden, so dass die Rauchgase der zweiten Verbrennungsstufe die Verbrennung des Brennstoffes auf der Brennstelle nicht negativ beeinflussen.
  • Gegenstand einer zum Anmeldetag der vorliegenden Patentanmeldung noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2009 033 006.2 ist ein Heizungssystem mit einem Brenner, welcher ein Brennrohr aufweist, das im Grundzustand im Wesentlichen waagerecht angeordnet ist und aus Keramik besteht. Eine Zufuhreinrichtung auf der offenen Seite des Brennrohres ragt in das Brennrohr hinein. Durch eine Antriebsvorrichtung des Brennrohrs wird es um seine Längsachse derart gedreht, dass der von der Zufuhreinrichtung zur Brennstelle geförderte Brennstoff durch die Drehung des Brennrohres sowohl umgewälzt als auch in Richtung der offenen Seite des Brennrohres bewegt wird.
  • An das Brennrohr schließt sich ein Ausbrand- bzw. Ausglühraum an. Die aus dem Ausbrand- bzw. Ausglühraum austretenden Rauchgase treten zusammen mit den Rauchgasen aus dem Brennrohr in ein gemeinsames Flammenrohr ein. Es wird vorgeschlagen, dass der feste Kohlenstoff, der sich im Ausbrand- bzw. Ausglühraum sammelt, mittels spezieller Transportvorrichtungen, beispielsweise mittels eines Schubrostes, transportiert wird. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass der Ascheaustrag mittels eines Schubrostes besondere Anforderungen an die Konstruktion des Schubrostes stellt. Eine erhöhte Ausbringungsmenge kann nur durch eine schnellere Bewegung des Schubrostes erreicht werden. Optimal wäre jedoch eine Ausbringungsvorrichtung, die besser an die Drehgeschwindigkeit des Brennrohres und damit an den von dort resultierenden Austrag des brennenden Brennstoffes anpassbar ist.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Heizungssystem mit einem Brenner für die Verbrennung von festen Brennstoffen, insbesondere von Biomasse, aufzuzeigen, mit dem größere Leistungen erreichbar sind, so dass der Brenner bzw. das Heizungssystem auch für größere Einrichtungen, beispielsweise Nahwärmeversorgungsnetze oder öffentliche Schwimmbäder, eingesetzt werden kann.
  • Diese Aufgabe ist mit einem Heizungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Heizungssystem umfasst einen Brenner mit einem im Wesentlichen waagerecht angeordneten Brennrohr, in welches von einer Seite eine Zufuhreinrichtung für den Brennstoff hineinragt. Das Brennrohr ist um seine Längsachse drehbar gelagert, so dass der Brennstoff durch die Drehbewegung umgewälzt und in Richtung zu einer offenen Seite des Brennrohrs bewegt wird. An die offene Seite des Brennrohrs schließt sich ein separates, um seine Längsachse drehbar gelagertes Ascherohr an, das zur Aufnahme und Nachverbrennung des aus dem Brennrohr ausgetragenen, brennenden Brennstoffes dient.
  • Das Umwälzen des Brennstoffes im Brennrohr und im Ascherohr fördert die vollständige Verbrennung der Biomasse, was zu einer signifikanten Erhöhung des Wirkungsgrades führt. Insbesondere kann auf mechanische Bauteile im Bereich der Brennstelle aber auch im Bereich des Ascherohrs verzichtet werden. Durch den Entfall dieser Bauteile kann der Verschleiß bei dem erfindungsgemäßen Heizungssystems wesentlich reduziert werden.
  • Das Brennrohr besteht vorzugsweise aus Keramik, da Keramik zum einen sehr hitzebeständig ist, zum anderen die Eigenschaft aufweist, sich selber zu reinigen, so dass es nicht oder nur in sehr geringem Maße zu Anbackungen und Ablagerungen am Brennrohr kommt.
  • Der Einsatz von Keramik für das Brennrohr ist zudem mit dem Vorteil verbunden, dass das keramische Material die durch die Verbrennung des Brennstoffes entstehende Hitze aufnimmt, aber andererseits auch an die Luft im Brennrohr abgibt, so dass sich eine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb des Brennrohrs ergibt, die letztlich zu einer guten Vergasung des Brennstoffes führt.
  • Bevorzugt ist das keramische Brennrohr von einem Stahlmantel umgeben, wobei das Brennrohr und der Stahlmantel drehfest miteinander verbunden sind, so dass sich mit dem Brennrohr auch der Stahlmantel um seine Längsachse dreht. Der Stahlmantel dient zur Erhöhung der Stabilität des keramischen Brennrohrs. In vorteilhafter Weiterbildung ist es möglich, das Brennrohr bzw. den Stahlmantel von einem doppelwandigen Zylinder zu umgeben, der von einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser durchflossen ist, so dass durch den doppelwandigen Zylinder die vom Brenner insgesamt an die Umgebung abgegebene Temperatur begrenzt wird.
  • Die vorstehenden Ausführungen im Hinblick auf das Brennrohr gelten in gleicher Weise für das Ascherohr, das ebenfalls aus einem keramischen Material gefertigt sein kann und von einem Stahlmantel gestützt werden kann. Auch hier kann ein keramisches Material die Wärme aus der Nachverbrennung aufnehmen, gibt sie aber gleichzeitig wieder an die Umgebung ab, so dass sich eine gleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb des Ascherohrs ergibt.
  • Das Brennrohr wird über eine Antriebsvorrichtung in eine Drehbewegung versetzt. In vorteilhafter Weise liegt das Brennrohr bzw. der das Brennrohr umgebende Stahlmantel auf mehreren Antriebsrädern auf. Hierzu können an dem Brennrohr bzw. an dem Stahlmantel mindestens zwei Laufringe befestigt sein. Zur axialen Führung der Laufringe und damit des Brennrohres bzw. des Stahlmantels weisen die Antriebsräder und vorzugsweise auch zusätzlich vorgesehene Stützräder jeweils eine U-förmige Felge auf, deren Abmessungen auf die Breite der Laufringe abgestimmt ist.
  • Anstelle der Ausbildung der Felgen an den Antriebsrädern und den Stützrädern ist es grundsätzlich auch möglich, dass die Laufringe entsprechende Nuten aufweisen, in denen die Antriebsräder und die Stützräder geführt sind. Der Motor zur Drehung der Antriebswelle und damit auch zur Drehung des Brennrohrs kann je nach Art des verwendeten Brennstoffes im Dauerbetrieb oder getaktet betrieben werden. Bevorzugt werden Motoren mit einstellbarer Drehzahl verwendet (Ansteuerung über Frequenzumrichter). Über eine Drehzahländerung mittels eines Frequenzumwandlers kann die Verweilzeit des Brennstoffes verändert und auf den jeweiligen Brennstoff angepasst werden.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante ist denkbar, die Antriebswelle der Antriebsräder und die Stützachse der Stützräder derart anzuordnen und auszubilden, dass die Lage des Brennrohrs in einem gewissen Umfang justiert werden kann. Darüber hinaus kann auch eine gewisse Neigung des Brennrohrs eingestellt werden, um eine Förderrichtung des Brennstoffes zu unterstützen. Das Brennrohr kann dadurch in eine ansteigende oder abfallende Position gebracht werden. Dadurch kann bei ansonsten unveränderter Drehzahl der Antriebswelle die Verweilzeit des Brennstoffes innerhalb des Brennrohrs verändert werden. Ein Ansteigen des Brennrohrs führt zu einer verlängerten Verweildauer des Brennstoffes. Ein Absenken des Brennrohres führt zu einer kürzeren Verweildauer des Brennstoffes innerhalb des Brennrohrs.
  • Durch das Anheben oder Absenken des offenen Endes des Brennrohrs kann der Brenner für unterschiedliche Brennstoffe optimiert werden. Bei Brennstoffen mit einer erhöhten Feuchtigkeit kann dadurch die Verweilzeit des Brennstoffes innerhalb des Brennrohrs erhöht werden, so dass die Feuchtigkeit vor der eigentlichen Vergasung bzw. Verbrennung des Brennstoffes besser entweichen kann. Bei Brennstoffen mit einem niedrigeren Erweichungspunkt der Asche kann dagegen durch ein Absenken der offenen Seite des Brennrohrs der Vorschub des Brennstoffes erhöht und damit dessen Verweildauer innerhalb der Brennkammer verringert werden, so dass es nicht zu einer Verschlackung bzw. zu einem Verkleben des Brennstoffes innerhalb der Brennkammer kommt. Je nach Neigungswinkel und Drehzahl des Brennrohrs kann somit genau festgelegt werden, wann der entgaste Kohlenstoff aus dem Brennrohr herausgefordert wird.
  • Der Grundzustand des Brennrohrs ist im Rahmen der Einstellungsmöglichkeiten waagerecht. Das heißt, dass die offene Seite des Brennrohrs gegenüber der anderen Seite des Brennrohrs weder angehoben noch abgesenkt ist. Die Verweildauer wird vorzugsweise über die Drehgeschwindigkeit des Brennrohrs eingestellt.
  • In gleicher Weise ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass Ascherohr zu justieren bzw. zu lagern, um die Verweilzeit im Ascherohr zu beeinflussen. Bei dem Ascherohr herrschen jedoch niedrigere Temperaturen vor, so dass das Ascherohr auch über einen stirnseitigen Antrieb angetrieben werden kann. Diese Möglichkeit ergibt sich, da am hinteren Ende des Ascherohrs lediglich ein Ascheaustrag, nicht jedoch ein Brennstoffeintrag wie am Brennrohr erfolgt, so dass endseitig des Ascherohrs eine stirnseitige Nabe angeordnet sein kann, über welche das Ascherohr angetrieben wird. Eine weitere Lagerung erfolgt dann wiederum über umfangseitige Stützrollen, auf denen das Ascherohr läuft.
  • In vorteilhafter Weiterbildung befindet sich zwischen dem Brennrohr und dem Ascherohr eine Schurre zur Überführung des Brennstoffes aus dem Brennrohr in das Ascherohr. Die Schurre dient gewissermaßen als Überbrückungselement, um einen axialen Abstand zwischen dem Brennrohr und dem Ascherohr zu schaffen. Das hat den Vorteil, dass zwischen dem Brennrohr und dem Ascherohr ein Spalt entsteht, durch welchen die Rauchgase nach oben durch das Flammenrohr abgeführt werden können. In dem Spalt erfolgt eine Vermischung der Rauchgase aus dem Brennrohr und dem Ascherohr, was zu einer Verbesserung der Emissionswerte beiträgt.
  • Theoretisch wäre es denkbar, dass Ascherohr mit einem größeren Innendurchmesser zu wählen, während das Brennrohr einen kleineren Innendurchmesser besitzt und in das Ascherohr ragt. In diesem Fall kann zwar auf die Schurre verzichtet werden, allerdings müsste der Spalt an der Oberseite des Brennrohrs hinreichend groß sein, was sich nur durch entsprechende Exzentrizität des Brennrohrs und des Ascherohrs bzw. entsprechend große Durchmesserunterschiede realisieren lässt. Eine im Durchmesser kompaktere Baugröße ist möglich, wenn auf diesen Durchmesserunterschied verzichtet werden kann. Zudem müssen die Rauchgase aus dem Brennrohr nicht erst in das Ascherohr eintreten und dann um 180 Grad umgelenkt werden, um nach oben in das Flammenrohr austreten zu können. Durch Verwendung einer Schurre vergrößert sich zwar die axiale Länge des Heizungssystems geringfügig, allerdings werden dadurch größere konstruktive Freiheiten geschaffen, die sich sowohl günstig auf das Strömungsverhalten der Rauchgase auswirken als auch Leistungssteigerungen des Heizungssystems ermöglichen.
  • Damit der Brennstoff nicht auf der Schurre liegen bleibt, ist in vorteilhafter Weiterbildung vorgesehen, dass an der offenen Seite des Brennrohrs ein Mitnehmerlöffel befestigt ist, welcher in den Bereich der Schurre ragt, um den Brennstoff durch die Drehbewegung des Brennrohrs über die Schurre in Richtung des Ascherohrs zu transportieren. Es ist selbstverständlich auch möglich, mehrere Mitnehmerlöffel vorzusehen. Die Mitnehmerlöffel sind insbesondere schräg gestellt, so dass sich durch die Schrägstellung eine definierte Vorwärtsbewegung des Brennstoffes in Richtung des Ascherohrs ergibt.
  • Theoretisch ist es auch denkbar, eine eigenständig angetriebene Mitnehmeranordnung vorzusehen oder die Drehbewegung des Ascherohrs auszunutzen. Durch die Koppelung des Mitnehmerlöffels mit dem Brennrohr ergibt sich jedoch eine exakte Abstimmung der Bewegung des Mitnehmerlöffels auf die Drehbewegung des Brennrohrs, die wiederum abhängig ist von der Verweildauer und der Menge des Brennstoffes in dem Brennrohr. Vorzugsweise ist daher der Mitnehmerlöffel mit dem Brennrohr zu koppeln.
  • Der Transport der Asche in dem Ascherohr kann ebenfalls über Mitnehmer erfolgen. Wenigstens einer dieser Mitnehmer ist nach dem gleichen Funktionsprinzip wie der Mitnehmerlöffel im inneren des Ascherohrs angeordnet. Mehrere Mitnehmer sind vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. Es kann sich hierbei um Stege handeln, die radial nach innen ragen und entsprechend der gewünschten Transportrichtung des ausbrennenden Brennstoffes geneigt sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Heizungssystem eine Primär-Luftzufuhreinrichtung und eine Sekundär-Luftzufuhreinrichtung auf, die jeweils in das Brennrohr ragen. Die Primär-Luftzufuhreinrichtung ist am geschlossenen Ende des Brennrohrs angeordnet und kann Luft in eine Verbrennungszone des Brennrohrs einblasen. Die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung umfasst wenigstens eine in das Brennrohr hineinragende Lanze, mittels welcher Luft im Abstand von der Primär-Luftzufuhreinrichtung in die Verbrennungszone eingeblasen werden kann. Diese Lanzen befinden sich vorzugsweise oberhalb der Verbrennungszone und blasen von oben Luft in die Verbrennungszone ein. Die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung kann die Luft entweder nur über endseitig der Lanzen angeordnete Öffnungen einblasen oder aber auch über Öffnungen die entlang der Längserstreckung der Lanzen angeordnet sind.
  • Vorzugsweise umfasst die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung mehrere derartiger Lanzen. Die Lanzen können auch von unterschiedlicher Länge sein. Bevorzugt handelt es sich dabei um drei im oberen Bereich des Brennrohrs angeordnete Lanzen, von denen die oberste Lanze die längste ist. Die beiden seitlichen aber auch in der oberen Hälfte des Brennrohrs angeordneten Lanzen sind bevorzugt etwas kürzer. Am Ende der Lanzen findet sich für die Luftumlenkung in Richtung der Verbrennungszone ein Umlenkungsbogen.
  • Die Verbrennung von Biomasse umfasst eine Reihe verschiedener physikalischer und chemischer Prozesse, von der Trocknung über die Vergasung durch partielle Luftzufuhr bis hin zur anschließenden Oxidation von brennbaren Gasen und festem Kohlenstoff. Um den Prozess der Entgasung nicht nur in Gang zu halten, sondern möglichst auch in der Leistung zu steuern, ist es grundsätzlich bekannt, der Verbrennungszone Luftsauerstoff als sogenannte Primär-Luft zuzuführen. Dies erfolgt über die Primär-Luftzufuhreinrichtung, die sich innerhalb des Brennrohrs befindet. Durch diese Anordnung wird die Primär-Luft bereits erwärmt, was sich sowohl positiv beim Zünden des Brennstoffes als auch bei der Vergasung auswirkt. Auch die durch die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung geführte Luft wird durch die Anordnung im oberen Bereich des Brennrohrs stark erwärmt, was sich ausgesprochen positiv auf die Verbrennung auswirkt.
  • Die Primär-Luftzufuhreinrichtung ist insbesondere als großflächiger Hohlkörper ausgebildet, der eine Mehrzahl von Primär-Luftdüsen aufweist. Die Luftdüsen sind so angeordnet, dass Primär-Luft unter verschiedenen Winkeln in Richtung der Brennstelle in die Verbrennungszone eingeblasen wird. Hierzu kann die der Brennstelle zugewandte Seite der Primär-Luftzufuhreinrichtung gegenüber der Radialebene des Brennrohrs geneigt sein, beispielsweise um einen Winkel von 45 Grad, so dass die Primär-Luft nicht nur seitlich in die Verbrennungszonen eingeblasen wird, sondern auch von schräg oben oder sogar von oben. Durch die Schrägstellung kommt es zu einer vorteilhafteren Verwirbelung.
  • Da sich der Brennstoff aufgrund der Drehung des Brennrohrs aus dem unteren Scheitelpunkt des Brennrohrs zumindest teilweise herausbewegt, sind vorzugsweise auch Primär-Luftdüsen in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Brennrohrs so ausgerichtet, dass der umgewälzte Brennstoff möglichst gleichmäßig mit Primär-Luft versorgt wird.
  • Die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung dient vor allen Dingen dazu, Sekundär-Luft in die Flammen des verbrennenden Brennstoffes einzublasen.
  • Obwohl grundsätzlich die Möglichkeit besteht, dass die Primär-Luftzufuhreinrichtung und die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung an ein gemeinsames Gebläse angeschlossen sind, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Primär-Luftzufuhreinrichtung und die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung jeweils an ein eigenes Gebläse angeschlossen sind. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass die Menge und/oder der Druck der Luft, die durch die Primär-Luftdüsen auf den Brennstoff in der Brennstelle bzw. durch die Sekundär-Luftdüsen in die Flamme geblasen wird, unabhängig voneinander eingestellt werden können.
  • Es können Messfühler vorgesehen sein, um mindestens einen Abgaswert des Brenners, insbesondere des Restsauerstoffgehalts zu messen, um dann in Abhängigkeit von dem gemessenen Abgaswert die Menge und/oder den Druck der Luft die Primär-Luftzufuhreinrichtung und/oder durch die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung einzustellen oder zu regeln.
  • Zusätzlich kann eine Tertiär-Luftzufuhreinrichtung vorgesehen sein, die in dem Ascherohr angeordnet ist. Durch die Tertiär-Luftzufuhreinrichtung kann Luft für die Nachverbrennung in das Ascherohr eingeblasen werden, wodurch die abschließende Vergasung der flüchtigen Bestandteile des Brennstoffes nochmals verbessert wird. Zudem wird durch das Einblasen von Sauerstoff der CO2-Gehalt im Rauchgas reduziert. Die Tertiär-Luftzufuhreinrichtung ist insbesondere lanzenartig ausgestaltet, so dass eine oder mehrere Lanzen oder Rohre in dem Ascherohr angeordnet sind. In konstruktiver Hinsicht kann die Luftzufuhr zu der Tertiär-Luftzufuhreinrichtung durch eine zentrale Nabe erfolgen, über welche das Ascherohr in eine Drehbewegung versetzt wird.
  • Das erfindungsgemäße Heizungssystem besitzt ein Gehäuseunterteil, in welchem sich das Brennrohr und das Ascherohr befinden. In einem Gehäuseoberteil befinden sich ein Flammenrohr und wenigstens ein Abscheideraum. In dem Abscheideraum können die Rauchgase nach unten, das heißt abwärts, strömen, so dass Flugasche absinken kann. Im Rahmen der Erfindung besitzt der Abscheideraum wenigstens eine bodenseitige Öffnung. Diese Öffnung ist im Normalbetrieb verschlossen. Es ist allerdings vorgesehen, ein bewegliches Verschlusselement, das die bodenseitigen Öffnungen verschließt, von Zeit zu Zeit zu öffnen, um angesammelte Flugasche nach unten abzulassen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Heizungssystem wird die zu verbrennende Biomasse in flüchtige Bestandteile einerseits und festen Kohlenstoff andererseits aufgespalten, wobei der feste Kohlenstoff nicht im Brennrohr, sondern im Ascherohr des Heizkessels ausbrennt. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn als Biomasse ein Brennstoff verwendet wird, der einen relativ niedrigen Ascheerweichungspunkt aufweist, wie dies in der Regel bei Getreide und Stroh der Fall ist. Dadurch, dass der feste Kohlenstoff nicht in dem sehr heißen Brennrohr, sondern in dem eine niedrigere Temperatur aufweisenden Ascherohr weiter ausbrennt, wird eine Verschlackung des Restkohlenstoffs verhindert. Wie vorstehend im Zusammenhang mit der Konfiguration der Schurre erläutert, treten die Rauchgase aus dem Ascherohr und aus dem Brennrohr zusammen nach oben aus dem Gehäuseunterteil in das Gehäuseoberteil ein, um im Flammenrohr auszubrennen. Das Flammenrohr befindet sich daher im Wesentlichen senkrecht oberhalb der Schurre. Sowohl das Flammenrohr als auch der Brenner mit dem Brennrohr bzw. das Ascherohr sind modulare Bestandteile des Heizungssystems und können in Anpassung an die erzielbare Leistung und den verwendeten Brennstoff ausgetauscht und zu unterschiedlichen Heizkesseln miteinander kombiniert werden.
  • Es wird als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Heizungssystems angesehen, dass eine kontrollierte Abscheidung der Flugasche und separate Entsorgung der Flugasche von der Restasche aus dem Ascherohr möglich ist. Insbesondere besteht bei dem erfindungsgemäßen Heizungssystem nicht die Gefahr, dass sich zuviel Flugasche im Abscheideraum ansammelt. Hierzu wird nämlich das bewegliche Verschlusselement, bei welchem es sich vorzugsweise um eine Klappe handelt, in einem bestimmten Reinigungszyklus geöffnet und wieder geschlossen. Nur im geschlossenen Zustand kann eine Umlenkung des Rauchgases im Abscheideraum erfolgen. Die kurzen Intervalle, in denen die Öffnung geöffnet ist, wirken sich allerdings nicht negativ auf die Flugascheabscheidung aus.
  • Nachdem die Rauchgase den Abscheideraum passiert haben, treten diese in einen Überströmkanal ein, welcher die Rauchgase einem Wärmetauscher zuführt. Grundsätzlich ist der Heizkessel von einem vorzugsweise mehrzügigen Wärmetauscher umgeben, der dann die eigentliche Außenwand des Heizkessels bzw. Gehäuseoberteils und des Gehäuseunterteils darstellt. Der Wärmetauscher ist dabei bevorzugt mit Teflon oder einem anderen hitzebeständigen Material beschichtet. Der Überströmkanal dient dazu, die Rauchgase bzw. die gereinigten Rauchgase einem zusätzlichen Wärmetauscher zuzuführen, der vorzugsweise neben dem Flammenrohr oberhalb des Gehäuseunterteils angeordnet ist. In bevorzugter Ausgestaltung verläuft der Überströmkanal somit oberhalb des Brennrohrs und oberhalb des Ascherohrs und wird lediglich von dem Flammrohr durchsetzt. Die Rauchgase im Überströmkanal können allerdings nicht wieder zurück in das Brennrohr oder das Flammenrohr strömen, da der Überströmkanal nach unten hin zum Flammrohr und Ascherohr abgegrenzt ist.
  • Der Überströmkanal wird im Rahmen der Erfindung auch dafür genutzt, die abgeschiedene Flugasche aus dem Abscheideraum aufzunehmen. Der Überströmkanal muss daher von Zeit zu Zeit gereinigt werden. Dies erfolgt in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dadurch, dass der Überströmkanal wenigstens eine bodenseitige Öffnung aufweist, die mit einem beweglichen Verschlusselement versehen ist, um Flugasche nach unten in den Gehäuseunterteil abzulassen, das heißt in den Raum, wo sich das Ascherohr und das Brennrohr befinden. Der Überströmkanal besitzt hierzu vorzugsweise einen zur Horizontalen geneigten Boden, so dass die Flugasche selbsttätig in Richtung des Tiefsten des Überströmkanals rutscht, wobei die Verschlusselemente im Bereich des Tiefsten des Überströmkanals angeordnet sind. Die bei Öffnung der Verschlusselemente nach unten herausfallende Flugasche fällt in das Gehäuseunterteil und damit quasi von außen auf das Ascherohr. Da der zur Horizontalen geneigte Boden in Anpassung an die runde Form des Brennrohrs und des Ascherohrs dachförmig geneigt ist, befinden sich die Verschlusselemente randseitig, so dass die Flugasche eher seitlich auf bzw. neben das Brennrohr bzw. das Ascherohr fällt. In bevorzugter Weise ist das Gehäuseunterteil in Anpassung an die Querschnitte des Brennrohrs und des Ascherohrs ebenfalls gerundet, so dass die sich dort sammelnde Flugasche immer zum Tiefsten, das heißt zum Scheitelpunkt des unteren Gehäuseteils rutscht und sich dort sammelt.
  • Die Asche wird über die Drehbewegung des Brennrohrs und/oder des Ascherohrs zu einem unterseitig des Ascherohrs angeordneten Flugascheaustrag befördert. Hierzu sind an der Außenseite des Ascherohrs Mitnehmer angeordnet. Hierbei kann es sich um eine umlaufende Wendel handeln, die auch bis in den Bereich der Schurre reicht und sogar das der Schurre zugewandte Ende des Ascherohrs überragen kann, damit auch Flugasche, die im Bereich der Schurre seitlich heruntergefallen ist, in Richtung des Flugascheaustrags gefördert werden kann.
  • In vorteilhafter Weiterbildung besitzt der Wärmetauscher von dem Rauchgas durchströmte Wärmetauscherrohre, in welche Reinigungselemente eingesetzt sind, die dafür vorgesehen sind, durch Relativbewegung gegenüber den Wärmetauscherrohren Ascheablagerungen zu entfernen, wobei die entfernten Ascheablagerungen abwärts auf den Boden des Überströmkanals fallen können. Von dort werden sie zusammen mit der Flugasche von Zeit zu Zeit abgelassen und in Richtung des Flugascheaustrags befördert, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
  • Dadurch, dass die Flugasche bzw. Ascheablagerungen im Wärmetauscher kontinuierlich entfernt werden können, kann der Heizkessel ohne Unterbrechungen im Dauerbetrieb betrieben werden. Wartungsintervalle können deutlich verlängert werden. Durch modularen Aufbau, insbesondere im Hinblick auf den Wärmetauscher ist eine Anpassung des Heizungssystems an unterschiedliche Bedürfnisse möglich, insbesondere was die Leistung des Heizungssystems betrifft, wobei mit dem erfindungsgemäßen Heizungssystem Leistungen von mehreren 100 kW bei gleichzeitig sehr kompakter Bauweise erreicht werden können.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 im Teilschnitt das erfindungsgemäße Heizungssystem zur Verdeutlichung der Stoffflüsse;
  • 2 das Heizungssystem der 1 im Längsschnitt;
  • 3 in perspektivischer Darstellung die Primär-Luftzufuhreinrichtung und Sekundär-Luftzufuhreinrichtung;
  • 4 einen Querschnitt durch den Heizkessel der 1 und 2 im Bereich des Flammenrohrs in Blickrichtung auf den Brenner;
  • 5 eine perspektivische Darstellung der Heizungsanlage ohne das Kesselgehäuse und Anbauteile;
  • 6 eine perspektivische Darstellung des Flammrohrs mit zugehörigem Abscheideraum.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Heizungssystems 1, anhand dessen die Stoffflüsse innerhalb des Heizungssystems 1 erläutert werden sollen.
  • In der Bildebene rechts wird in Richtung des Pfeils B Brennstoff über eine Zufuhreinheit insbesondere in Form einer Förderschnecke einem Brenner 2 zugeführt, in welchem der zugeführte Brennstoff verbrannt wird. Der Brenner 2 umfasst ein drehbar gelagertes Brennrohr 3, in welchem der Brennstoff B verbrannt wird. Der untere Pfeil B1 im Brennrohr 3 verdeutlicht den Transportweg des Brennstoffes B in der Bildebene nach links. Der Brennstoff B1 gelangt aus dem Brennrohr 3 über eine feststehende Schurre 4 in ein im Durchmesser größeres Ascherohr 5, das zur Nachverbrennung des Brennstoffes dient. Die entstehende Asche wird in Richtung des Pfeils B2 weiter in der Bildebene nach links transportiert. Dies erfolgt durch eine Drehbewegung des Ascherohrs 5. Schließlich wird die Asche an dem in der Bildebene linken Ende über einen Ascheaustrag aus dem Heizungssystem 1 herausbefördert.
  • Die bei der Verbrennung im Brenner 2 entstehenden Rauchgase steigen in Richtung des Pfeils G im Bereich der Schurre 4 nach oben. Hierbei vermischen sich die Rauchgase aus dem Brennrohr 3 und dem Ascherohr 5 im Bereich der Schurre 4 und steigen gemeinsam nach oben in ein Flammenrohr 6 oberhalb der Schurre 4 auf. Die Pfeile verdeutlichen, dass das Rauchgas umgelenkt wird und neben dem Flammenrohr 6 abwärts in einen Abscheideraum 7 strömt. Dort kann sich Flugasche abscheiden, die nach einem später beschriebenen Reinigungsverfahren entfernt wird. Das Rauchgas steigt aus dem Abscheideraum 7 wieder nach oben, wird nochmals umgelenkt und strömt dann unter dem Abscheideraum 7 hindurch, in der Bildebene nach links in Richtung des Pfeils G1. Dieser horizontale Strömungsweg führt außen an dem Flammenrohr 6 vorbei und wird als Überströmkanal 8 bezeichnet. Der Überströmkanal 8 führt in der Bildebene links zu einem Wärmetauscher 9, in welchem der Rauchgasstrom Richtung des Pfeils G2 nach oben umgelenkt wird. Die Wärmeenergie wird dort an ein Wärmefluid, insbesondere Wasser abgegeben. Das abgekühlte Rauchgas tritt schließlich in Richtung des Pfeils G3 aus dem Heizungssystem 1 aus.
  • Das gesamte Heizungssystem 1 befindet sich in einer Einschalung 10, welche alle zuvor genannten Komponenten umschließt. Außerhalb der Einschalung 10 befindet sich eine nicht näher dargestellte Steuerung für das Heizungssystem 1. Der eigentliche Heizkessel und der Brenner 2 befinden sich in einer innerhalb der Einschalung 10 angeordneten, unteren Gehäusehälfte, wobei der obere Teil, der das Flammenrohr 6, den Abscheideraum 7 und den säulenartig daneben angeordneten Wärmetauscher 9 aufnimmt, als Gehäuseoberteil 12 und dementsprechend der darunter liegende Teil als Gehäuseunterteil 13 bezeichnet wird.
  • 2 zeigt weitere Details des erfindungsgemäßen Heizungssystems 1.
  • Die in 2 in der Bildebene rechts dargestellte Zuführeinrichtung 14 ist als Förderschnecke ausgebildet und transportiert den Brennstoff, der von dem senkrecht oberhalb der Förderschnecke angeordneten Fallrohr auf die Förderschnecke gelangt, in den Brenner 2. Dabei greift die Zuführeinrichtung in eine stirnseitig des Brennrohrs 3 angeordnete Primär-Luftzufuhreinrichtung 15, wie sie in vergrößerter Darstellung in 3 gezeigt ist. Diese Primär-Luftzufuhreinrichtung 15 besitzt somit eine zentrale Öffnung zur Zuführung von Brennstoff B, wobei sich diese Öffnung in einer Düsenplatte 16 befindet, die in der Einbaulage um 45 Grad zur Horizontalen geneigt ist und welche mehrere, hier nicht näher dargestellte, Öffnungen zur Zufuhr von Primär-Luft aufweist.
  • Die Düsenplatte 16 wird durch drei Lanzen durchbrochen, die sich in Längsrichtung des Brennrohrs 3 erstrecken und eine Sekundär-Luftzufuhreinrichtung 17 bilden. Am den freien Enden der Sekundär-Luftzufuhreinrichtung 17 sind die drei Lanzen über ein Bogenstück abgewinkelt, so dass die durch die Lanzen in das Brennrohr eingeblasene Sekundär-Luft umgelenkt und in Richtung der Verbrennungszone geblasen wird, die sich zwischen den freien Enden der Sekundär-Luftzufuhreinrichtung 17 und der Düsenplatte 16 der Primär-Luftzufuhreinrichtung 15 befindet.
  • Die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung 17 befindet sich in der oberen Hälfte des Brennrohrs 3. Die drei Lanzen der Primär-Luftzufuhreinrichtung 15 besitzen unterschiedliche Längen. Die mittlere Lanze ist etwas länger. Alle drei Lanzen besitzen auf ihrer der Verbrennungszone, das heißt dem mittleren Scheitelpunkt des Brennrohrs 3, zugewandten Seite mehrere Sekundär-Luftdüsen in Form von Bohrungen. Der Düsenabstand variiert. Der Abstand wird mit zunehmendem Abstand von der Düsenplatte 16 der Primär-Luftzufuhreinrichtung 15 größer.
  • Eine weiterer wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Heizungssystems ist die Schurre 4, welche den Übergang von dem Brennrohr 3 zu dem Ascherohr 5 bildet. Im Bereich der Schurre 4 ist ein Mitnehmerlöffel 19 zu erkennen. Der Mitnehmerlöffel 19 ist bogenförmig gekrümmt und mit einem Ende an der Stirnseite des Brennrohrs 3 befestigt. Er wird über eine weitere Strebe an dem Brennrohr 3 abgestützt. Da die Schurre 4 sich nicht mit dem Brennrohr 3 mitdreht, sorgt der Mitnehmerlöffel 19 dafür, dass brennender Brennstoff zur Nachverbrennung in das sich an die Schurre 4 anschließende bzw. die Schurre 4 teilweise umgreifende Ascherohr 5 transportiert wird.
  • In nicht näher dargestellter Weise befinden sich in dem Ascherohr 5 ebenfalls Mitnehmer, die für einen Weitertransport des Brennstoffs bzw. der Asche zu dem in der Bildebene linken Ende des Ascherohrs 5 zu einem Ascheaustrag 20 sorgen. Innerhalb des Ascherohrs 5 sind noch in der Schnittdarstellung zwei von drei Rohren einer Tertiär-Luftzufuhreinrichtung 21 zu erkennen. Die Tertiär-Luftzufuhreinrichtung 21 besitzt über ihre Länge verteilt mehrere nicht näher dargestellte Austrittsöffnungen für die Tertiär-Luft, um die Nachverbrennung zu fördern. Das Ascherohr 5 dreht sich ebenso wie das Brennrohr 3. Der Antrieb erfolgt über eine stirnseitige, das heißt in der Bildebene links angeordnete Nabe 22, die mit einer entsprechenden Antriebseinheit gekoppelt ist.
  • Die Schurre 4 ist im Unterschied zu dem umfangseitig geschlossenen Brennrohr 3 und Ascherohr 5 nach oben hin offen, so dass die Rauchgase aus dem Brennrohr 3 und dem Ascherohr 5 gemeinsam in das oberhalb der Schurre 4 angeordnete Flammenrohr 6 eintreten können. Die Rauchgase werden umgelenkt, gelangen in den Abscheideraum 7 und von dort durch eine bodenseitige Tragplatte 23 in den Überströmkanal 8 zum Wärmetauscher 9. Der Wärmetauscher 9 weist mehrere vertikal von dem Rauchgas durchströmte Wärmetauscherrohre 24 auf, in welchen sich Reinigungselemente 25 befinden.
  • Die Reinigungselemente sind gewendelte Federelemente, die unten aus den Wärmetauscherohren 24 herausragen. Die Reinigungselemente 25 können von Zeit zu Zeit auf- und abwärts bewegt werden, um eine Abreinigung der Innenseite der Wärmetauscherohre 24 durchzuführen, um auf diese Weise Ascheablagerungen zu entfernen.
  • Die aus der Flugasche resultierenden Ascheablagerungen können dann abwärts auf einen Boden 26 des Überströmkanals 8 fallen. In dieser Darstellung ist zu erkennen, dass der Boden 26 ein schräg gestelltes Blech ist, an welchem die heruntergefallenen Ascheablagerungen herunterrutschen können. Noch gelangen sie allerdings nicht in den Gehäuseunterteil 13. Der Boden 26 schirmt das Gehäuseunterteil 13, das heißt den Bereich des Brennrohrs 3 und des Ascherohrs 5 von dem Gehäuseoberteil 12 mit dem Abscheideraum 7 und dem Wärmetauscher 9 ab.
  • Die Schnittdarstellung der 4 zeigt nochmals den inneren Aufbau des Heizungssystems, insbesondere im Bereich des Flammenrohrs 6. Das Flammenrohr 6 ist dasjenige Bauteil, das sich von dem Gehäuseunterteil 13 bis in den Gehäuseoberteil 12 erstreckt, wobei die strömungstechnische Trennung zwischen dem Gehäuseunterteil 13 und dem Gehäuseoberteil 12 durch den Boden 26 des Überströmkanals 8 erfolgt. Das Flammenrohr 6 durchsetzt dabei die Tragplatte 23, welche eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist. Die Tragplatte 23 bildet den unteren Abschluss des Abscheideraums 7 und trägt die zur Umlenkung des Rauchgasstroms vorgesehenen Umlenkelemente. Hierzu zählt einerseits ein oberseitig geschlossenes Hüllrohr 41, das über das Flammenrohr 6 gestülpt ist und mit diesem einen Ringraum bildet. Um dieses Hüllrohr 26 ist außenseitig wiederum ein Außenring 27 angeordnet, der direkt auf der Tragplatte 23 steht. Zwischen dem Außenring 27 und dem entsprechenden doppelwandig und wassergekühlten Gehäuseteil kann schließlich das umgelenkte Rauchgas entsprechend der eingezeichneten Pfeile nach unten ausströmen.
  • Die 5 und 6 zeigen aus einer anderen Perspektive, dass in der Tragplatte 23 außerhalb der Aufstandsfläche des Außenrings 27 mehrere Taschen 28 angeordnet sind, durch welche das Rauchgas nach unten in den Überströmkanal 8 strömen kann.
  • Anhand der 6 ist zu erkennen, dass die Tragplatte 23 innerhalb des Außenrings 27 liegende, bodenseitige Öffnung 29, 30 aufweist. Die Öffnungen 29, 30 sind normalerweise durch bewegliche Verschlusselemente 31 verschlossen. Bei den Verschlusselementen 31 handelt es sich um Klappen 35, die über einen Stellmechanismus 32 geöffnet und geschlossen werden können. Der Schließvorgang funktioniert folgendermaßen: An einer Welle 33 sind zwei Arme 34 gelagert, die unter die Tragplatte 23 greifen und insbesondere unter die beiden Klappen 35. Wird die Welle 33, wie in 6 durch den Pfeil P verdeutlicht, im Uhrzeigersinn gedreht, drücken die Arme 34 die gelenkig an der Unterseite der Tragplatte 23 gelagerten Klappen 35 nach oben, um die Öffnungen 29 zu verschließen. Dabei gelangen die Klappen 35 über Mitnehmer 36 mit zwei kleineren Klappen 37 in Wirkeingriff, so dass auch diese von der in 6 dargestellten Offenstellung in die Schließstellung zum Verschließen der Öffnungen 30 verlagert werden.
  • Der Vorgang des Öffnens funktioniert genau umgekehrt. Die Klappen 36, 37 öffnen sich durch ihr Eigengewicht. Sich oberhalb der beweglichen Verschlusselemente angesammelte Flugasche kann somit von Zeit zu Zeit entfernt werden. Die Flugasche fällt dann auf den dachförmig konfigurierten Boden 26. Der Boden 26 besitzt an seinen jeweils unteren Längskanten eine ganze Reihe von Öffnungen 38, die ebenfalls durch Verschlusselemente 39 verschlossen sind. Von Zeit zu Zeit werden die Verschlusselemente 39, die beiderseits des Bodens 26 angeordnet sind, geöffnet, so dass die Flugasche seitlich an dem darunter liegenden Brennrohr 3 und Ascherohr 5 herunterfallen kann und somit vor allen Dingen unter das Brennrohr 3 und das Ascherohr 5 gelangt. Außenseitig des Brennrohrs 3 und des Ascherohrs 5 befindet sich jeweils eine Wendel, die mit dem Brennrohr bzw. dem Ascherohr verbunden ist und so konfiguriert ist, dass Flugasche in Richtung eines Flugascheaustrags 40 transportiert wird. Die Flugasche kann somit separat von der sonstigen Asche, die über den Ascheaustrag 20 abtransportiert wird, entsorgt werden.
  • Vor allem aus der Darstellung der 2 und 4 ist zu erkennen, dass der Gehäuseunterteil 13, aber auch der Gehäuseoberteil 12 weitgehend doppelwandig ausgeführt sind, so dass die entstehende Wärme durch zwei im Grunde getrennt voneinander arbeitende Wärmetauscher auf das zu erwärmende Fluid übertragen wird.
  • Aus der obigen Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brenners bzw. des Heizungssystems ist ersichtlich, dass das Heizungssystem insgesamt modular aufgebaut ist, so dass es in Abhängigkeit von der gewünschten Leistung sowie in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Brennstoffes neben dem Brenner unterschiedliche Komponenten aufweisen kann. Dies beinhaltet insbesondere Mess- und Steuerungseinrichtungen sowie motorische Antriebe, insbesondere für die Verschlusselemente 39, die zeitgesteuert angetrieben werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Heizungssystem
    2
    Brenner
    3
    Brennrohr
    4
    Schurre
    5
    Ascherohr
    6
    Flammenrohr
    7
    Abscheideraum
    8
    Überströmkanal
    9
    Wärmetauscher
    10
    Einschalung
    11
    Gehäuse
    12
    Gehäuseoberteil
    13
    Gehäuseunterteil
    14
    Zuführeinrichtung
    15
    Primär-Luftzufuhreinrichtung
    16
    Düsenplatte
    17
    Sekundär-Luftzufuhreinrichtung
    18
    Sekundär-Luftdüsen
    19
    Mitnehmerlöffel
    20
    Ascheaustrag
    21
    Tertiär-Luftzufuhreinrichtung
    22
    Nabe
    23
    Tragplatte
    24
    Wärmetauscherrohr
    25
    Reinigungselement
    26
    Boden
    27
    Außenring
    28
    Tasche
    29
    Öffnung
    30
    Öffnung
    31
    Verschlusselement
    32
    Stellmechanismus
    33
    Welle
    34
    Arm
    35
    Klappe
    36
    Mitnehmer
    37
    Klappe
    38
    Öffnung
    39
    Verschlusselement
    40
    Flugascheaustrag
    41
    Hüllrohr
    B
    Pfeil
    B1
    Pfeil
    B2
    Pfeil
    G
    Pfeil
    G1
    Pfeil
    G2
    Pfeil
    G3
    Pfeil
    P
    Pfeil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1288570 A2 [0005]
    • DE 102007054 A1 [0007]
    • DE 102009033006 [0008]

Claims (11)

  1. Heizungssystem für die Verbrennung von festem Brennstoff, insbesondere Biomasse, mit einem Brenner (2) mit einem im Wesentlichen waagerecht angeordneten Brennrohr (3), in welches von einer Seite eine Zufuhreinrichtung (14) für den Brennstoff hineinragt, und welches um seine Längsachse drehbar gelagert ist, so dass der Brennstoff durch die Drehbewegung umgewälzt und in Richtung zu einer offenen Seite des Brennrohrs (3) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die offene Seite des Brennrohrs (3) ein separates, um seine Längsachse drehbar gelagertes Ascherohr (5) anschließt zur Aufnahme und Nachverbrennung des aus dem Brennrohr (3) ausgetragen, brennenden Brennstoffes.
  2. Heizungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Brennrohr (3) und dem Ascherohr (5) eine Schurre (4) zur Überführung des Brennstoffes aus dem Brennrohr (3) in das Ascherohr (5) angeordnet ist.
  3. Heizungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der offenen Seite des Brennrohrs (3) ein Mitnehmerlöffel (19) befestigt ist, welcher in den Bereich der Schurre (4) ragt, um den Brennstoff durch die Drehbewegung des Brennrohrs (3) über die Schurre (4) in Richtung des Ascherohrs (5) zu transportieren.
  4. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ascherohr (5) wenigstens ein Mitnehmer (36) angeordnet ist.
  5. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in das Brennrohr (3) eine Primär-Luftzufuhreinrichtung (15) und eine Sekundär-Luftzufuhreinrichtung (17) ragt, wobei die Primär-Luftzufuhreinrichtung (15) am geschlossenen Ende des Brennrohrs (3) angeordnet ist und Luft in eine Verbrennungszone des Brennrohrs (3) einblasen kann, während die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung (17) wenigstens eine in das Brennrohr (3) hineinragende Lanze umfasst, mittels welcher Luft im Abstand von der Primär-Luftzufuhreinrichtung (15) in die Verbrennungszone eingeblasen werden kann.
  6. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ascherohr (5) eine Tertiär-Luftzufuhreinrichtung (21) angeordnet ist, durch welche Luft für eine Nachverbrennung in das Ascherohr (5) geblasen werden kann.
  7. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Brennrohr (3) und das Ascherohr (5) in einem Gehäuseunterteil (13) des Heizungssystems (1) befinden und dass in einem Gehäuseoberteil (12) ein Flammenrohr (6) und wenigstens ein Abscheideraum (7) angeordnet ist, wobei die Rauchgase in dem Abscheideraum (7) abwärts strömen, so dass Flugasche absinken kann, wobei der Abscheideraum (7) wenigstens eine bodenseitige Öffnung (29, 30) aufweist, die mit einem beweglichen Verschlusselement (31) versehen ist, um angesammelte Flugasche nach unten abzulassen.
  8. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Abscheideraums (7) ein Überströmkanal (8) angeordnet ist, zur Weiterleitung der Rauchgase aus dem Abscheideraum (7) in einen im Gehäuseoberteil (12) angeordneten Wärmetauscher (9), wobei der Überströmkanal (8) wenigstens eine bodenseitige Öffnung (38) aufweist, die mit einem beweglichen Verschlusselement (39) versehen ist, um Flugasche nach unten abzulassen.
  9. Heizungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Überströmkanal (8) einen zur Horizontalen geneigten Boden (26) aufweist, so dass Flugasche in Richtung des Tiefsten des Überströmkanals (8) rutscht, wobei das Verschlusselement (39) im Bereich des Tiefsten des Überströmkanals (8) angeordnet ist, um Flugasche nach unten abzulassen.
  10. Heizungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die über den Überströmkanal (8) in das Gehäuseunterteil (13) abgegebene Flugasche mittels außenseitig an dem Ascherohr (5) und/oder dem Brennrohr (3) angeordneter Mitnehmer (36) zu einem Flugascheaustrag (40) förderbar ist.
  11. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (9) von dem Rauchgas durchströmte Wärmetauscherrohre (24) aufweist, in welche Reinigungselemente (25) eingesetzt sind, die dafür vorgesehen sind, durch Relativbewegung gegenüber den Wärmetauscherrohren (24) Ascheablagerungen zu entfernen, wobei die entfernten Ascheablagerungen abwärts auf den Boden (26) des Überströmkanals (8) fallen können.
DE201010021370 2010-05-25 2010-05-25 Heizungssystem Ceased DE102010021370A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010021370 DE102010021370A1 (de) 2010-05-25 2010-05-25 Heizungssystem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010021370 DE102010021370A1 (de) 2010-05-25 2010-05-25 Heizungssystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010021370A1 true DE102010021370A1 (de) 2011-12-01

Family

ID=44924368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201010021370 Ceased DE102010021370A1 (de) 2010-05-25 2010-05-25 Heizungssystem

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010021370A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT511369A3 (de) * 2010-12-22 2013-01-15 Viessmann Werke Kg Festbrennstoffheizkessel
DE102012106071A1 (de) 2012-07-06 2014-01-09 Werkstätten GmbH Drehrohrofen sowie Verfahren zum Betrieb eines Drehrohrofens
WO2014174104A2 (de) * 2013-04-26 2014-10-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Kleinfeuerungsanlage mit verbesserter lüftung und zyklonartiger brennkammer

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2238161A (en) * 1938-04-23 1941-04-15 William F Drew Tandem rotary incinerator
DE1260069B (de) * 1963-09-26 1968-02-01 Schmitz & Apelt Dr Muellverbrennungsofen
DE1270727B (de) * 1963-08-31 1968-06-20 Basf Ag Mehrteiliger Drehrohrofen
GB1367339A (en) * 1970-12-07 1974-09-18 Kcm Ind Inc Refuse disposal system
US5005493A (en) * 1989-11-08 1991-04-09 American Combustion, Inc. Hazardous waste multi-sectional rotary kiln incinerator
EP1288570A2 (de) 2001-08-31 2003-03-05 Werner Boos Heizkessel für die Verbrennung von festem Brennstoff
WO2008122279A2 (de) * 2007-04-10 2008-10-16 S+K Gmbh Haus- Und Energietechnik Feststoffbrenner und verfahrensweise seiner kühlung
DE102009033006A1 (de) 2009-07-02 2011-01-05 Holthof, Bettina Brenner für die Verbrennung von festem Brennstoff

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2238161A (en) * 1938-04-23 1941-04-15 William F Drew Tandem rotary incinerator
DE1270727B (de) * 1963-08-31 1968-06-20 Basf Ag Mehrteiliger Drehrohrofen
DE1260069B (de) * 1963-09-26 1968-02-01 Schmitz & Apelt Dr Muellverbrennungsofen
GB1367339A (en) * 1970-12-07 1974-09-18 Kcm Ind Inc Refuse disposal system
US5005493A (en) * 1989-11-08 1991-04-09 American Combustion, Inc. Hazardous waste multi-sectional rotary kiln incinerator
EP1288570A2 (de) 2001-08-31 2003-03-05 Werner Boos Heizkessel für die Verbrennung von festem Brennstoff
WO2008122279A2 (de) * 2007-04-10 2008-10-16 S+K Gmbh Haus- Und Energietechnik Feststoffbrenner und verfahrensweise seiner kühlung
DE102009033006A1 (de) 2009-07-02 2011-01-05 Holthof, Bettina Brenner für die Verbrennung von festem Brennstoff

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT511369A3 (de) * 2010-12-22 2013-01-15 Viessmann Werke Kg Festbrennstoffheizkessel
AT511369B1 (de) * 2010-12-22 2013-12-15 Viessmann Werke Kg Festbrennstoffheizkessel
DE102012106071A1 (de) 2012-07-06 2014-01-09 Werkstätten GmbH Drehrohrofen sowie Verfahren zum Betrieb eines Drehrohrofens
WO2014174104A2 (de) * 2013-04-26 2014-10-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Kleinfeuerungsanlage mit verbesserter lüftung und zyklonartiger brennkammer
WO2014174104A3 (de) * 2013-04-26 2014-12-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Kleinfeuerungsanlage mit verbesserter lüftung und zyklonartiger brennkammer
US10724736B2 (en) 2013-04-26 2020-07-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Small heating system with improved ventilation and cyclonic combustion chamber

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60209759T2 (de) Verbrennungsvorrichtung
EP0621449B2 (de) Verfahren zum Verbrennen von Kehricht auf einem Verbrennungsrost sowie Verbrennungsrost zur Ausübung des Verfahrens
DE2814290B2 (de) Müllverbrennungsanlage
DE202013001669U1 (de) Anlage mit Biomassen-Mischverbrennung
EP2058589B1 (de) Heizkessel für die Verbrennung von festem Brennstoff
DE102009014010B4 (de) Brenner für festes, stückiges Brennmaterial
EP2458275A1 (de) Brennofen zur Verbrennung von Brennmaterial, insbesondere von Holzschnitzeln
DE102010021370A1 (de) Heizungssystem
EP1288570B1 (de) Heizkessel für die Verbrennung von festem Brennstoff
EP1377649B1 (de) Anlage und verfahren zur energiegewinnung durch pyrolyse
EP0360052B1 (de) Pyrolysereaktor zur thermischen Abfallentsorgung
WO2008122279A2 (de) Feststoffbrenner und verfahrensweise seiner kühlung
AT506615B1 (de) Vorrichtung zum verbrennen von biomasse, insbesondere auf zellulosebasis
WO2011000552A2 (de) Brenner für die verbrennung von festem brennstoff
DE202009008876U1 (de) Vorrichtung zum Verbrennen von Biomasse, insbesondere auf Zellulosebasis
EP2787280B1 (de) Vorrichtung zur Verbrennung von rieselfähigem, festem Brennstoff
DE102007039273A1 (de) Feststoffbrenner und Verfahrensweise seiner Kühlung
DE212015000243U1 (de) Luftzufuhreinheit zur Brennkammer eines Pellet-Brenners
EP3296633B1 (de) Anlage zur thermischen behandlung kontinuierlich durchlaufender abfallprodukte
EP0952396B1 (de) Vorrichtung zum Verbrennen von stückigem Brenngut
DE102005000768A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Pyrolysegas
WO2012130554A1 (de) Verbrennungsanlage mit nachbrennerrost
EP1001218B1 (de) Wassergekühlter Verbrennungsrost, sowie Verfahren zum Verbrennen von Kehricht auf demselben
WO1985001096A1 (en) Plant for the combustion of biological fuels
CH645964A5 (de) Feuerungsanlage fuer feste brennstoffe.

Legal Events

Date Code Title Description
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20121030