DE102013103205A1 - Heater, heater storage insert, and heater operating procedure - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Brenngranulat-Heizgerät mit wenigstens einer Bevorratungskammer für das Brenngranulat und mit einer zu der Bevorratungskammer benachbarten Flammenkammer, ein Brenngranulat-Heizgerät umfassend ein Gehäuse mit einer Öffnung und mit einer der Öffnung zugeordneten Schließeinheit zum wahlweisen Freigeben und/oder Verschließen der Öffnung, umfassend eine in dem Gehäuse vorgesehenen Brennraum, wobei der Brennraum zumindest abschnittsweise mit einem temperaturstabilen Material, insbesondere mit einem Schamottestein-Material, ausgekleidet ist und wobei in dem Brennraum eine Bevorratungskammer für das Brenngranulat und eine Flammenkammer vorgesehen sind, umfassend einen ersten Zuluftkanal zum Zuführen von Luft in die Bevorratungskammer, umfassend einen zweiten Zuluftkanal zum Zuführen von Zuluft zu der Flammenkammer, und umfassend einen Abluftkanal zum Abführen von Verbrennungsgasen aus dem Brennraum und einen Heizgerät-Bevorratungseinsatz mit einer im Inneren desselben ausgebildeten Bevorratungskammer.The invention relates to an operating method for a fuel granulate heater with at least one storage chamber for the fuel granules and with a flame chamber adjacent to the storage chamber, a fuel granulate heater comprising a housing having an opening and having a closing unit for selectively releasing and / or closing the opening the opening, comprising a combustion chamber provided in the housing, wherein the combustion chamber is at least partially lined with a temperature-stable material, in particular with a firebrick material, and wherein in the combustion chamber, a storage chamber for the fuel granules and a flame chamber are provided, comprising a first supply air duct for supplying air into the storage chamber, comprising a second supply air duct for supplying supply air to the flame chamber, and comprising an exhaust duct for exhausting combustion gases from the combustion chamber and a heater Vorra tungseinsatz with a trained in the interior of the same storage chamber.
Description
Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Brenngranulat-Heizgerät mit wenigstens einer Bevorratungskammer für das Brenngranulat und mit einer zu der Bevorratungskammer benachbarten Flammenkammer.The invention relates to an operating method for a fuel granule heater with at least one storage chamber for the fuel granules and with a flame chamber adjacent to the storage chamber.
Ferner betrifft die Erfindung ein Brenngranulat-Heizgerät umfassend ein Gehäuse mit einer Öffnung und mit einer der Öffnung zugeordneten Schließeinheit zum wahlweisen Freigeben und/oder Verschließen der Öffnung, umfassend einen in dem Gehäuse vorgesehenen Brennraum, wobei der Brennraum zumindest abschnittsweise mit einem temperaturstabilen Material, insbesondere mit einem Schamottestein-Material ausgekleidet ist und wobei in dem Brennraum eine Bevorratungskammer für das Brenngranulat und eine Flammenkammer vorgesehen sind, umfassend einen ersten Zuluftkanal zum Zuführen von Luft in die Bevorratungskammer, umfassend einen zweiten Zuluftkanal zum Zuführen von Zuluft zu der Flammenkammer, und umfassend einen Abluftkanal zum Abführen von Verbrennungsgasen aus dem Brennraum.Furthermore, the invention relates to a fuel granule heater comprising a housing having an opening and with a closing unit associated with the opening for selectively releasing and / or closing the opening, comprising a combustion chamber provided in the housing, the combustion chamber at least partially with a temperature-stable material, in particular and wherein a storage chamber for the fuel granules and a flame chamber are provided in the combustion chamber, comprising a first supply air duct for supplying air into the storage chamber, comprising a second supply air duct for supplying supply air to the flame chamber, and comprising a Exhaust duct for discharging combustion gases from the combustion chamber.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Bevorratungseinsatz für Heizgeräte.Furthermore, the invention relates to a storage use for heaters.
In zunehmendem Maße werden nach Art eines Kaminofens ausgebildete Heizgeräte zum Heizen von Wohnraum verwendet. Während über viele Jahre insbesondere Stückholz in den Heizgeräten verbrannt wurde, finden nunmehr zunehmend Heizgeräte Verbreitung, in denen ein Brenngranulat, beispielsweise Holzpellets oder andere, in Granulatform gepresste biologische Brennstoffe, insbesondere Laubpellets, Strohpellets, Maispellets oder dergleichen, thermisch verwertet werden. Während das Brenngranulat eine Vielzahl von Vorteilen bietet und beispielsweise sauber bevorratet und in einfacher Weise mengenmäßig dosiert werden kann, besteht ein Hauptproblem bei derartigen Brenngranulat-Heizgeräten darin, dass aufgrund der Granularität des Brennstoffs das für Heizgeräte bei der Verbrennung von Stückholz typische und vom Kunden erwartete Flammenbild mit wenigen großen Flammen sich nicht ohne Weiteres ausbildet. Vielmehr bildet sich eine große Vielzahl kleiner Flammen. Dieses Flammenbild wird von potentiellen Kunden als nicht gleichwertig bzw. nicht typisch eingestuft und zum Teil nicht akzeptiert. Insofern ist man herstellerseitig bemüht, das Flammenbild eines Brenngranulat-Heizgeräts an das dem Kunden vertraute Flammenbild anzunähern, welches sich bei der Verbrennung von Stückholz ausbildet.Increasingly trained in the manner of a stove heaters are used for heating of housing. While in particular firewood has been burned in the heaters for many years, heaters are now becoming increasingly widespread, in which a fuel granules, such as wood pellets or other compressed in granular form biofuels, in particular foliage pellets, straw pellets, corn pellets or the like, are thermally utilized. While fuel granules offer a variety of advantages, such as being able to store cleanly and easily metered in volume, a major problem with such granular fuel heaters is that, due to the granularity of the fuel, the typical firing equipment used in firewood combustion and expected by the customer Flame picture with few big flames does not develop without further ado. Rather, a large number of small flames forms. This flame image is considered by potential customers as not equal or not typical and partly not accepted. In this respect, the manufacturer endeavors to approximate the flame pattern of a fuel pellet heater to the customer familiar flame image, which is formed during the combustion of firewood.
Ein Brenngranulat-Kaminofen mit angepasstem Flammenbild ist beispielsweise aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Brenngranulat-Heizgerät derart weiterzubilden, dass der thermische Wirkungsgrad verbessert und die Brenndauer verlängert werden. Dabei soll ein dem Flammenbild konventioneller Heizgeräte ähnliches Flammenbild bereitgestellt und so die Akzeptanz beim Kunden verbessert werden. Ferner soll eine Nachrüstlösung für konventionelle Heizgeräte bereitgestellt werden, die es erlaubt, nachträglich auf die thermische Verwertung von Brenngranulaten umzustellen.Object of the present invention is to develop a fuel granulate heater such that the thermal efficiency is improved and the burning time are extended. Here, a flame image of conventional heaters similar flame image is provided and thus the acceptance of the customer can be improved. Furthermore, a retrofit solution for conventional heaters is to be provided, which allows subsequent conversion to the thermal utilization of fuel granules.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass vorliegend zeitlich getrennt in einer ersten thermischen Verwertungsphase das Brenngranulat entgast wird und dass in einer anschließenden zweiten thermischen Verwertungsphase granulare Zwischenstoffe, welche in der ersten thermischen Verwertungsphase entstanden sind, verbrannt werden. Die zeitliche Trennung von Entgasung und Verbrennung erlaubt eine zeitliche Streckung des gesamten Verbrennungsprozesses. In der Folge kann die Brenndauer bei einer gegebenen Menge von Brenngranulat signifikant verlängert werden. Da das Brenngranulat zudem während der gesamten thermischen Verwertung in der Bevorratungskammer verteilt und insbesondere nicht aus der Bevorratungskammer ausströmt, vereinfacht sich zugleich die Konstruktion. Darüber hinaus reduziert sich vorteilhaft die Gefahr von Verpuffungen oder dergleichen, da das Brenngranulat und die nicht entzündeten Brenngase unterhalb der Flamme vorgesehen sind.The particular advantage of the invention is that presently separated in time in a first thermal utilization phase, the fuel granules is degassed and that in a subsequent second thermal utilization phase granular intermediates, which are formed in the first thermal recovery phase, are burned. The temporal separation of degassing and combustion allows a temporal extension of the entire combustion process. As a result, the burning time can be significantly increased for a given amount of fuel granules. In addition, since the fuel granules distributed throughout the thermal utilization in the storage chamber and in particular does not flow out of the storage chamber, simplifies the construction at the same time. In addition, advantageously reduced the risk of deflagration or the like, since the fuel granules and the non-ignited fuel gases are provided below the flame.
Da insbesondere moderne Gebäude bzw. energetisch sanierte Gebäude heute mit einer reduzierten Heizleistung aufwarten, verliert die maximale Heizleistung eines Heizgeräts als Qualitätsmerkmal kontinuierlich an Bedeutung. Vielmehr ist gefordert, dass eine auf den Energiebedarf des Hauses abgestimmte Heizleistung möglichst gleichmäßig und langanhaltend bereitgestellt werden kann. Dies ist mit dem vorliegenden Betriebsverfahren für Brenngranulat-Heizgeräte erreicht. Since, in particular, modern buildings or energetically refurbished buildings today come up with a reduced heating power, the maximum heating capacity of a heating appliance as a quality feature continuously loses significance. Rather, it is required that a matched to the energy requirements of the house heating power can be provided as evenly as possible and long-lasting. This is achieved with the present operating method for granulated fuel heaters.
Zunächst erfolgen die Befüllung der Bevorratungskammer mit Brenngranulat sowie die Entzündung des Brenngranulats auf an sich bekannte Weise. Insbesondere wird das Brenngranulat unter Zuhilfenahme eines Anbrandhilfsmittels entzündet, indem das Anbrandhilfsmittel von oben auf das bevorratete Brenngranulat gegeben wird. Während dieser Anbrandphase wird über einen Zuluftkanal Primärluft in die Bevorratungskammer zugeführt.First, the filling of the storage chamber with fuel granules and the ignition of the fuel pellets in a known per se. In particular, the fuel granules are ignited with the aid of a Anbrandhilfsmittels by the Anbrandhilfsmittel is placed from above on the stockpiled fuel granules. During this Anbrandphase primary air is supplied via a supply air duct into the storage chamber.
Sobald ein stabiler Abbrand des Brenngranulats sich ausgebildet hat, kann die erste thermische Verwertungsphase beginnen. Hierzu wird die Primärluft-Zufuhr unterbrochen beziehungsweise derart reduziert, dass in der Bevorratungskammer ein Pyrolyseprozess einsetzt. Bei der Pyrolyse werden hochmolekulare organische Verbindungen in dem Brenngranulat unter Sauerstoffausschluss beziehungsweise extremer Sauerstoffarmut und Wärmeeinwirkung in energiereiche Gase und Reststoffe (granularer Zwischenstoff) umgesetzt. Das energiereiche Pyrolysegas gelangt anschließend durch die Durchlassöffnung von der Bevorratungskammer in die Flammenkammer und wird dort unter überschüssiger Zufuhr von Sekundärluft verbrannt. Bei der Verbrennung der Pyrolysegase in der Flammenkammer bilden sich zum einen – wie vom Kunden gefordert – dem Flammenbild klassischer Heizgeräte ähnliche Flammen aus. Die beim Abbrand der Pyrolysegase freigesetzte Wärme unterhält zum anderen den Prozess der Pyrolyse in der Bevorratungskammer.As soon as a stable combustion of the fuel granules has formed, the first thermal utilization phase can begin. For this purpose, the primary air supply is interrupted or reduced such that a pyrolysis process begins in the storage chamber. In pyrolysis, high molecular weight organic compounds in the fuel pellets are converted into high-energy gases and residual substances (granular precursor) under the exclusion of oxygen or extreme oxygen depletion and heat. The high-energy pyrolysis gas then passes through the passage opening of the storage chamber into the flame chamber and is burned there with excess supply of secondary air. During the combustion of the pyrolysis gases in the flame chamber, on the one hand - as required by the customer - the flame pattern of conventional heating appliances emits similar flames. The heat released during combustion of the pyrolysis gases, on the other hand, maintains the process of pyrolysis in the storage chamber.
Der in der ersten thermischen Verwertungsphase durch die Pyrolyse gewonnene granulare Zwischenstoff wird anschließend in der zweiten thermischen Verwertungsphase rückstandsarm verbrannt. Hierzu gelangt über die Primärluft Sauerstoff im Übermaß in die Bevorratungskammer, sodass dort der granulare Zwischenstoff abbrennt. Auch während des Abbrands der Zwischenstoffe in der zweiten thermischen Verwertungsphase bilden sich Flammen in der Flammenkammer. Während in der ersten thermischen Verwertungsphase insbesondere gelbe, orangefarbene bzw. rote Flammen in der Flammenkammer zu beobachten sind, färbt sich die Flamme in der zweiten thermischen Verwertungsphase aufgrund des besonders hohen Sauerstoffüberschusses blau.The granular precursor obtained in the first thermal recovery phase by the pyrolysis is then burned with low residue in the second thermal recovery phase. For this purpose, excess oxygen passes excessively into the storage chamber via the primary air, so that there the granular precursor burns off. Even during the combustion of the intermediate substances in the second thermal utilization phase, flames form in the flame chamber. While in the first thermal utilization phase in particular yellow, orange or red flames are to be observed in the flame chamber, the flame turns blue in the second thermal utilization phase due to the particularly high oxygen excess.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die zweite thermische Verwertungsphase eingeleitet, nachdem wenigstens die Hälfte des Brenngranulats und bevorzugt mehr als 80% des Brenngranulats in den granularen Zwischenstoff umgesetzt sind. Vorteilhaft kann hierdurch die Brenndauer signifikant verlängert werden. Beispielsweise beginnt die erste thermische Verwertungsphase nach ca. 10 Minuten und dauert dann etwa 2 bis 2,5 Stunden. Die sich anschließende zweite thermische Verwertungsphase erstreckt sich dann nochmals über ca. 90 Minuten. Insgesamt kann somit eine Betriebsdauer von 3,5 bis 4 Stunden erreicht werden, während ein klassischer Abbrand der gleichen Menge von Pellets in etwa der halben Zeit erfolgt. Demzufolge kann über eine lange Zeitdauer hinweg und unter Reduzierung der thermischen Spitzenleistung eine gleichmäßigere Wärmeabgabe, als heute bei Brenngranulat-Heizgeräten oder Stückholz-Heizgeräten üblich, erreicht werden. Hierdurch wird zum einen eine hohe Wirtschaftlichkeit beim Betrieb des Brenngranulat-Heizgeräts sichergestellt. Zum anderen wird eine Überhitzung des Gebäudes bzw. der Räume in unmittelbarer Nähe zum Brenngranulat-Heizgerät vermieden.According to a preferred embodiment of the invention, the second thermal utilization phase is initiated after at least half of the fuel granules and preferably more than 80% of the fuel granules are converted into the granular precursor. Advantageously, this can significantly increase the burning time. For example, the first thermal utilization phase begins after about 10 minutes and then takes about 2 to 2.5 hours. The subsequent second thermal utilization phase then extends again over about 90 minutes. Overall, thus, an operating time of 3.5 to 4 hours can be achieved, while a conventional burning of the same amount of pellets occurs in about half the time. As a result, over a long period of time and while reducing peak thermal power, more uniform heat output can be achieved than is currently the case with fuel pellet heaters or log wood heaters. As a result, on the one hand a high efficiency in the operation of the fuel granulate heater is ensured. On the other hand, overheating of the building or of the rooms in the immediate vicinity of the fuel granulate heater is avoided.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die zweite thermische Verwertungsphase eingeleitet, indem während der Pyrolyse, d. h. während der Umsetzung des Brenngranulats in den granularen Zwischenstoff die Primärluft-Zufuhr wieder hergestellt wird. Vorteilhaft wird durch die rechtzeitige Einleitung der zweiten thermischen Verwertungsphase ein kontinuierlicher thermischer Verwertungsprozess gewährleistet. Die Umschaltung kann beispielsweise manuell durch Justage eines Schiebereglers oder eines anderen Verschlusskörpers für die Primärluft erfolgen. In diesem Fall wird vorteilhaft eine vollständig nicht elektrische Betriebsvariante ermöglicht, welche autark und dauerhaft ohne Hilfsenergie betrieben werden kann. Beispielsweise kann eine elektrische Steuerung vorgesehen sein, welche den Fortschritt während der ersten thermischen Verwertungsphase beispielsweise sensorisch erfasst und beim Erreichen eines vorbestimmten Umsetzungsgrads des Brenngranulats in den granularen Zwischenstoff automatisiert die Primärluft-Zufuhr wieder herstellt. Der Betrieb des Brenngranulat-Heizgeräts kann in diesem Fall vollständig automatisiert ohne manuelle Eingriffe über eine lange Zeit, beispielsweise über Nacht, aufrechterhalten werden.According to a development of the invention, the second thermal utilization phase is initiated by the during pyrolysis, d. H. during the conversion of the fuel granules into the granular precursor, the primary air supply is restored. Advantageously, the timely initiation of the second thermal utilization phase ensures a continuous thermal utilization process. The switching can be done for example manually by adjusting a slider or other closure body for the primary air. In this case, a completely non-electrical operating variant is advantageously made possible, which can be operated independently and permanently without auxiliary power. For example, an electrical control can be provided, which detects the progress during the first thermal utilization phase, for example by sensors, and automatically restores the primary air supply when a predetermined degree of conversion of the fuel granules into the granular intermediate substance is reached. The operation of the granular fuel heater in this case can be fully automated without manual intervention for a long time, for example overnight.
Durch die rechtzeitige Zufuhr der Primärluft während der Pyrolyse bzw. Entgasung des Brenngranulats wird eine unbeabsichtigte Unterbrechung des thermischen Verwertungsprozesses vermieden. Infolge des Abbrands der Gase in der Flammenkammer und der gleichzeitigen Zufuhr von Primärluft setzt die Verbrennung des granularen Zwischenstoffs bzw. restlicher vorhandener Brenngranulate in der Bevorratungskammer mit der neuerlichen Zufuhr von Primärluft automatisiert ein.Due to the timely supply of the primary air during the pyrolysis or degassing of the fuel granules an unintentional interruption of the thermal utilization process is avoided. As a result of the combustion of the gases in the flame chamber and the simultaneous supply of primary air, the combustion of the granular intermediate substance or remaining existing fuel granules in the Storage chamber with the renewed supply of primary air automates.
Sowohl während der ersten thermischen Verwertungsphase als auch während der zweiten thermischen Verwertungsphase kann die Zufuhr von Sekundärluft zur Flammenkammer aufrechterhalten werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Sekundärluft automatisiert und dauerhaft zugeführt wird und keine Möglichkeit zur aktiven Veränderung vorgesehen ist. Auf mechanische Verstellmöglichkeiten oder eine elektrische Steuerung bzw. Regelung kann insofern verzichtet werden. Beispielsweise kann eine optimale Zuluftmenge (Primärluft und/oder Sekundärluft) für die verschiedenen thermischen Verwertungsphasen empirisch ermittelt und eingestellt werden, beispielsweise manuell mittels eines Schiebers. Versuche seitens des Anmelders haben hierbei gezeigt, dass eine Änderung der Zuluftmenge während der einzelnen Verwertungsphasen üblicherweise nicht notwendig ist und dass insbesondere in der zweiten thermischen Verwertungsphase eine maximale Zuführung von Primärluft zu einem besonders vorteilhaften Ergebnis führt.Both during the first thermal utilization phase and during the second thermal utilization phase, the supply of secondary air to the flame chamber can be maintained. For example, it can be provided that the secondary air is supplied automatically and permanently and no possibility for active change is provided. On mechanical adjustment or electrical control or regulation can be waived so far. For example, an optimum supply air quantity (primary air and / or secondary air) can be empirically determined and adjusted for the various thermal utilization phases, for example manually by means of a slide. Experiments on the part of the Applicant have shown that a change in the supply air quantity during the individual utilization phases is usually not necessary and that, especially in the second thermal utilization phase, a maximum supply of primary air leads to a particularly advantageous result.
Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Bevorratungskammer für das Brenngranulat in dem Brennraum unterhalb der Flammenkammer vorgesehen ist. Insofern verbleibt das Brenngranulat dauerhaft in der Bevorratungskammer. Insbesondere wird verhindert, dass es beispielsweise unter dem Einfluss der Schwerkraft selbsttätig aus der Bevorratungskammer austritt und in die Flammenkammer gelangt.To achieve the object, the invention in conjunction with the preamble of
Vorteilhaft wird durch die ausschließliche und dauerhafte Bevorratung des Brenngranulats bzw. etwaiger während der thermischen Verwertung des Brenngranulats gebildeter Zwischenstoffe in der Bevorratungskammer die sequentielle thermische Verwertung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren begünstigt. Das einzig in der Bevorratungskammer vorgesehene Brenngranulat bzw. die Zwischenstoffe werden demzufolge entweder während der Pyrolyse entgast oder sie werden in der anschließenden zweiten thermischen Verwertungsphase unter Primärluft-Zufuhr und Sauerstoffüberschuss verbrannt. Dieser sequentielle Verwertungsprozess ist ursächlich für die lange Dauer der thermischen Verwertung, für einen hohen Umsetzungsgrad mit üblicherweise weniger als 1% Restasche nach der zweiten thermischen Verwertungsphase und die Begrenzung der maximalen Heizleistung.The exclusive and permanent storage of the fuel granules or any intermediate substances formed during the thermal utilization of the fuel granules in the storage chamber advantageously favors the sequential thermal utilization according to the method of the invention. The only provided in the storage chamber fuel granules or the precursors are therefore either degassed during pyrolysis or they are burned in the subsequent second thermal utilization phase under primary air supply and excess oxygen. This sequential recycling process is responsible for the long duration of the thermal utilization, for a high degree of conversion with usually less than 1% residual ash after the second thermal utilization phase and the limitation of the maximum heating power.
Kerngedanke der Erfindung ist es insofern, die Entgasung des Brenngranulats während der Pyrolyse und die thermische Verwertung des Brenngranulats bzw. etwaiger granularer Zwischenstoffe, die während der Pyrolyse entstanden sind, in einer einzigen, gleichen Kammer durchzuführen. Die Pyrolyse in der ersten thermischen Verwertungsphase und die Verbrennung in der zweiten thermischen Verwertungsphase erfolgen hierbei zeitlich nacheinander bzw. sequentiell. Insbesondere ist nicht erforderlich, dass für den Abbrand der bei der Pyrolyse gebildeten energiereichen Gase zeitgleich das Brenngranulat räumlich getrennt verbrannt werden muss. Die für die Aufrechterhaltung des Prozesses erforderliche Wärme wird insofern durch den Abbrand der energiereichen Pyrolysegase und nicht durch parallele Verbrennung von Brenngranulat bereitgestellt.The core idea of the invention is in this respect to carry out the degassing of the fuel pellets during the pyrolysis and the thermal utilization of the fuel granules or any granular intermediates which have arisen during the pyrolysis, in a single, same chamber. The pyrolysis in the first thermal utilization phase and the combustion in the second thermal utilization phase take place here sequentially or in succession. In particular, it is not necessary that at the same time the fuel granules must be burned spatially separated for the combustion of the high-energy gases formed during pyrolysis. The heat required to maintain the process is provided by the combustion of the high-energy pyrolysis gases and not by the parallel combustion of fuel granules.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bevorratungskammer durch einen Trennkörper von der Flammenkammer separiert. An dem Trennkörper ist eine Durchlassöffnung vorgesehen zur Durchleitung der energiereichen Pyrolysegase bzw. der Verbrennungsgase von der Bevorratungskammer in die Flammenkammer. Vorteilhaft wird durch das Vorsehen des Trennkörpers verhindert, dass insbesondere in der ersten thermischen Verwertungsphase der Flammenkammer zugeführte Sekundärluft zu einer Unterbrechung der Pyrolyse in der Bevorratungskammer und zu einem im Wesentlichen unkontrollierten Abbrand des Brenngranulats bzw. der granularen Zwischenstoffe führt. Die Durchlassöffnung ist insofern größenmäßig so vorgesehen und an dem Trennkörper derart positioniert, dass ein unzulässig hoher Durchtritt von Sekundärluft aus der Flammenkammer in die Bevorratungskammer vermieden wird.According to a preferred embodiment of the invention, the storage chamber is separated by a separating body of the flame chamber. At the separating body, a passage opening is provided for passing the high-energy pyrolysis gases or the combustion gases from the storage chamber into the flame chamber. Advantageously, it is prevented by the provision of the separating body, that in particular in the first thermal utilization phase of the flame chamber supplied secondary air leads to an interruption of the pyrolysis in the storage chamber and to a substantially uncontrolled combustion of the fuel granules or granular precursors. The passage opening is dimensioned so far provided and positioned on the separator so that an impermissibly high passage of secondary air from the flame chamber is avoided in the storage chamber.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Trennkörper als ein Scheibenkörper ausgebildet. Indem der Trennkörper scheibenförmig ausgebildet ist und insbesondere eine geringe und möglichst konstante Dicke aufweist, kann ein ausreichender dauerhafter Wärmeübergang von der Flammenkammer in die Bevorratungskammer während der Pyrolyse gewährleistet werden. Darüber hinaus kann der Scheibenkörper insbesondere als ein abnehmbarer bzw. schwenkbarer Scheibenkörper ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Scheibenkörper entnommen bzw. zur Seite geschwenkt werden, wenn Brenngranulat in die Bevorratungskammer gefüllt wird bzw. Restasche, welche nach dem Abbrand in der Bevorratungskammer verbleibt, entnommen werden soll.According to a development of the invention, the separating body is designed as a disk body. By the separator body is disc-shaped and in particular has a low and constant thickness as possible, a sufficient permanent heat transfer from the flame chamber into the storage chamber during pyrolysis can be ensured. In addition, the disk body may be formed in particular as a removable or pivotable disk body. For example, the disk body can be removed or pivoted to the side when fuel granules are filled into the storage chamber or residual ash, which remains in the storage chamber after burning, to be removed.
Der Trennkörper kann beispielsweise aus Stahl oder Glas, insbesondere Keramikglas bzw. Ceranglas, gefertigt sein. Es kann insofern zum einen eine ausreichende Wärmestabilität bzw. Wärmeleitfähigkeit realisiert werden. Zum anderen kann insbesondere beim Vorsehen eines Trennkörpers aus Glasmaterial der Blick auf die Bevorratungskammer und insbesondere das darin befindliche Brenngranulat freigegeben werden.The separating body may be made, for example, of steel or glass, in particular ceramic glass or ceran glass. In this respect, sufficient thermal stability or thermal conductivity can be realized. On the other hand, in particular when providing a separating body made of glass material, the view of the storage chamber and in particular the fuel granules located therein can be released.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung gelangt Primärluft über den ersten Zuführkanal in die Bevorratungskammer und Sekundärluft über den zweiten Zuführkanal in die Flammenkammer. Über einen dem ersten Zuführkanal und/oder dem zweiten Zuführkanal zugeordneten, verstellbar gehaltenen Verschlusskörper kann die Menge an Primärluft bzw. Sekundärluft variiert werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass in einer ersten Endverstellposition des Verschlusskörpers eine maximal Menge an Zuluft (Primärluft und/oder Sekundärluft) in den Brennraum gelangt und dass in einer zweiten Endverstellposition eine minimale Menge an Zuluft in den Brennraum zugeführt wird. Vorteilhaft kann die Zuluftmenge durch den verstellbaren Verschlusskörper an die jeweiligen Erfordernisse der verschiedenen thermischen Verwertungsphasen angepasst werden. Beispielsweise kann über einen dem ersten Zuluftkanal zugeordneten verstellbaren Verschlusskörper die Menge an Primärluft variiert werden. Hierdurch ist es möglich, die erforderliche Primärluft in der Anbrandphase und in der zweiten thermischen Verwertungsphase zur Verfügung zu stellen und zudem die Primärluft-Zufuhr in der ersten thermischen Verwertungsphase zu unterbinden. Der Verschlusskörper wird hierzu in eine vorteilhafte Verstellposition gebracht. Beispielsweise wird der Verschlusskörper in der Anbrandphase und in der zweiten thermischen Verwertungsphase in die erste Endverstellposition verbracht. Während der ersten thermischen Verwertungsphase kann der Verschlusskörper demgegenüber in die zweite Endverstellposition gebracht werden. Insofern kann vorgesehen sein, dass in der zweiten Endverstellposition keine Zuluft über den ersten Zuluftkanal in die Bevorratungskammer gelangt. According to a development of the invention, primary air passes via the first supply channel into the storage chamber and secondary air via the second supply channel into the flame chamber. The quantity of primary air or secondary air can be varied by means of an adjustably held closing body associated with the first supply channel and / or the second supply channel. In particular, it can be provided that in a first Endverstellposition the closure body reaches a maximum amount of supply air (primary air and / or secondary air) into the combustion chamber and that in a second Endverstellposition a minimum amount of supply air is supplied into the combustion chamber. Advantageously, the supply air amount can be adjusted by the adjustable closure body to the respective requirements of the different thermal utilization phases. For example, the amount of primary air can be varied via an adjustable closure body assigned to the first supply air channel. This makes it possible to provide the required primary air in the firing phase and in the second thermal recovery phase and also to prevent the primary air supply in the first thermal recovery phase. For this purpose, the closure body is brought into an advantageous adjustment position. For example, the closure body is moved in the initial firing phase and in the second thermal utilization phase in the first Endverstellposition. By contrast, during the first thermal utilization phase, the closure body can be brought into the second final adjustment position. In this respect it can be provided that in the second Endverstellposition no supply air passes through the first supply air channel into the storage chamber.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in dem Brennraum eine Mehrzahl von Bevorratungskammern für das Brenngranulat vorgesehen ist. Jede Bevorratungskammer ist jeweils benachbart zu der Flammenkammer angeordnet und über einen Trennkörper mit einer Durchlassöffnung von demselben separiert. Vorteilhaft kann durch das Vorsehen einer Mehrzahl von Bevorratungskammern das erfindungsgemäße Betriebsverfahren mit der ersten thermischen Verwertungsphase und der anschließenden zweiten thermischen Verwertungsphase wiederholt durchlaufen werden. Insofern kann bei einem Brenngranulat-Heizgerät mit zwei Bevorratungskammern zunächst das Brenngranulat in beide Bevorratungskammern gefüllt und das in einer ersten Bevorratungskammer befindliche Brenngranulat mittels eines Anbrandhilfsmittels entzündet werden. Sobald das Brenngranulat in der einen Kammer stabil brennt, wird die Primärluft-Zufuhr unterbrochen, sodass die Pyrolyse beginnt und die energiereichen Pyrolysegase in der Flammenkammer abbrennen. Im Anschluss an die erste thermische Verwertungsphase wird die Primärluft-Zufuhr wieder hergestellt und die zweite thermische Verwertungsphase für die in der entsprechenden Bevorratungskammer vorgesehenen granularen Zwischenstoffe eingeleitet. Infolge des Abbrands der Pyrolysegase in der Flammenkammer bzw. der Verbrennung der granularen Zwischenstoffe entsteht ein hohes Maß an Wärme, welche im Verlauf des Verwertungsprozesses das in der anderen Bevorratungskammer bevorrateten Brenngranulat erhitzen und schließlich selbsttätig entzünden. Durch die Entzündung beginnt auch hier die thermische Verwertung, wobei in Abhängigkeit von der zugeführten Primärluft und unter Berücksichtigung des jeweiligen Prozessstands in der ersten Bevorratungskammer die thermische Umsetzung des in der anderen Bevorratungskammer bevorrateten Brenngranulats erfolgt. Insgesamt kann hierdurch die Gesamtprozessdauer weiter erhöht und der Wirkungsgrad verbessert werden.According to a development of the invention it can be provided that a plurality of storage chambers for the fuel granules is provided in the combustion chamber. Each storage chamber is in each case arranged adjacent to the flame chamber and separated from it by a separating body with a passage opening. Advantageously, by providing a plurality of storage chambers, the operating method according to the invention with the first thermal utilization phase and the subsequent second thermal utilization phase can be repeated. In this respect, in a fuel granule heater with two storage chambers, first the fuel granules are filled into both storage chambers and the fuel granules located in a first storage chamber are ignited by means of a firing aid. Once the fuel granules burn stable in one chamber, the primary air supply is interrupted, so that the pyrolysis begins and the high-energy pyrolysis burn in the flame chamber. Following the first thermal utilization phase, the primary air supply is restored and the second thermal utilization phase is initiated for the granular precursors provided in the corresponding storage chamber. As a result of the burning off of the pyrolysis gases in the flame chamber or the combustion of the granular precursors, a high level of heat is generated, which in the course of the recycling process heats up the fuel granules stored in the other storage chamber and finally ignites automatically. As a result of the ignition, the thermal utilization also begins here, the thermal conversion of the fuel granules stored in the other storage chamber taking place depending on the supplied primary air and taking into account the respective process status in the first storage chamber. Overall, this can further increase the overall process time and improve the efficiency.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Heizgerät-Bevorratungseinsatz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 vorgesehen. Vorteilhaft kann durch das Vorsehen des nachträglich in ein Heizgerät einsetzbaren Bevorratungseinsatzes ein bereits vorhandenes, konventionell und mit Stückholz betriebenes Heizgerät in ein erfindungsgemäßes Brenngranulat-Heizgerät fortentwickelt werden. Der Kunde wird hierdurch von erhöhten Investitionen befreit und kann zugleich dauerhaft entscheiden, ob er das Heizgerät ohne Einsatz konventionell oder mit Bevorratungseinsatz zur thermischen Verbrennung von Brenngranulat nutzen möchte. Insbesondere können hierbei die Verfügbarkeit der verschiedenen Brennstoffe und die Kosten der Brennstoffe berücksichtigt werden.To achieve the object, a heater stocking insert with the features of
Im Rahmen der Erfindung sind unter der Bezeichnung Heizgerät insbesondere ein Kaminofen, ein Speicherkaminofen, ein Kamin, ein Heizkamin, ein Ofen allgemeiner Art, eine Einzelfeuerstätte bzw. eine Warmwasser-Heizungsanlage zu verstehen. Die nachfolgend für einen Kaminofen dargestellte Erfindung sowie das erfindungsgemäße Betriebsverfahren können insofern für den Speicherkaminofen sowie in Kaminen bzw. Heizkaminen, Öfen allgemeiner Art oder in zentralen bzw. im Wohnraum installierten Einzelfeuerstätten und Warmwasser-Heizungsanlagen realisiert und umgesetzt werden.In the context of the invention are under the name of heater in particular a stove, a storage stove, a fireplace, a fireplace, a stove of a general nature, a single hearth or a hot water heater to understand. The invention shown below for a stove and the operating method of the invention can be realized and implemented so far for the storage stove and in chimneys or fireplaces, ovens general type or in central or in the living room installed individual fireplaces and hot water heating systems.
Aus den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung ergeben sich weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung. Die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale können jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Erfindungsgemäß beschriebene Merkmale und Details des Brenngranulat-Heizgeräts und des Heizgerät-Bevorratungseinsatzes gelten selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren und umgekehrt. So kann auf die Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden. Die Zeichnungen dienen lediglich beispielhaft der Klarstellung der Erfindung und haben keinen einschränkenden Charakter.From the further subclaims and the following description, there are further advantages, features and details of the invention. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. Features and details of the fuel granulator heater and the heater storage insert described according to the invention naturally also apply in connection with the operating method according to the invention and vice versa. Thus, the disclosure of the individual aspects of the invention can always be referred to one another reciprocally become. The drawings are merely illustrative of the clarification of the invention and are not of a restrictive nature.
Es zeigen:Show it:
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Heizgeräts ist in
In dem Brennraum
Eine dem Scheibenkörper
Eine dem Scheibenelement
Die Flammenkammer
Der Kaminofen nach
Sobald das Brenngranulat
In der Bevorratungskammer
Im Anschluss an die Pyrolyse, welche eine erste thermische Verwertungsphase bildet, wird in einer zweiten thermischen Verwertungsphase die Zufuhr von Primärluft
Abhängig von der Menge an Brenngranulat
Die Bevorratungskammer
Abhängig von der konkreten Bauform und Ausgestaltung des für den Bevorratungseinsatz
Weiter kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse
Ein viertes Ausführungsbeispiel des Bevorratungseinsatzes
Gleiche Bauteile und Bauteilfunktionen sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical components and component functions are identified by the same reference numerals.
Oberhalb des Brennraums
Während des Betriebs strömt die Primärluft
Umfangreiche Versuche des Anmelders haben gezeigt, dass eine Schrägstellung des Scheibenkörpers
Im Rahmen der Erfindung kann die an dem Scheibenkörper
Nach einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann der Scheibenkörper
Die
Nach
Selbstverständlich können auch andere als im Wesentlichen rechteckige bzw. runde Kaminöfen-Querschnittsformen erfindungsgemäß ausgebildet werden. Beispielsweise kann der Kaminofen im Querschnitt oval oder dreieckig realisiert werden.Of course, other than substantially rectangular or round stoves cross-sectional shapes can be formed according to the invention. For example, the stove can be realized in cross-section oval or triangular.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß
Beim Betrieb des Kaminofens wird zunächst über ein Anbrandhilfsmittel das Brenngranulat
Insgesamt gelingt es durch das Vorsehen von zwei Bevorratungskammern
Die
Die
Gemäß der
Unabhängig von den gezeigten Ausführungsbeispielen der Erfindung mit mehr als einer Bevorratungskammer
Ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kaminofens nach den
Zwischen den Lochboden
Der zwischen der Bevorratungskammer
Die integrierte Gestaltung der Brennkammer
Optional kann auf den Lochboden
Die anhand der Figuren diskutierten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kaminofens können beispielsweise dahingehend variiert werden, dass eine kreisförmige oder zylinderförmige Öffnung
Lediglich exemplarisch sind die Ausführungsformen der Erfindung am Beispiel eines Kaminofens dargestellt. Grundsätzlich kann jede andere Form von Heizgerät die Erfindung realisieren und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein. Insbesondere können Speicherkaminöfen, Kamine allgemein, Heizkamine, Öfen sowie Einzelfeuerstätten oder Warmwasserheizungsanlagen erfindungsgemäß ausgestaltet werden.By way of example only, the embodiments of the invention are illustrated by the example of a stove. In principle, any other form of heating device can realize the invention and be provided for carrying out the method according to the invention. In particular, storage stoves, fireplaces in general, fireplaces, stoves and individual fireplaces or hot water heating systems can be designed according to the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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