DE102015014340B3

DE102015014340B3 - heating system

Info

Publication number: DE102015014340B3
Application number: DE102015014340.9A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Alexander Wolf
Current assignee: WOLF, ALEXANDER, DE
Priority date: 2015-11-05
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2035-11-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizsystem zur Erzeugung von thermischer und elektrischer Energie mit einer Vorrichtung zur Abgasreinigung durch Dampferzeugung und Abkühlung, wobei das System einen Behälter 16 für eine feste Brennstoffmischung, eine Beschickung des Brennstoffgemisches durch Förderschnecken 18–21 umfasst, die das Brennstoffgemisch aus dem Behälter 16 in eine Brennkammer transportieren, wobei die Brennkammer eine Brennstoffdüse 33 beinhaltet, durch die der Brennstoff in die Brennkammmer gepresst wird, sowie ein Rauchabzugsrohr 31 und oberhalb der Brennkammer eine Dampfkammer 3 aufweist, die mit Wasser aus einem darüber liegenden Wassertank 1 versorgt wird, dass die Brennkammer wärmeisoliert ist und Wärme leitende Rohre 7 hat und dass der Wassertank 1 mit einem Ventil 2 versehen ist, das mittels eines Motors 36 geöffnet wird, dass an einem Dampfrohr, das aus der Dampfkammer 3 führt, eine Dampfturbine 30 angeschlosssen ist, die einen Generator 29 zur Stromerzeugung antreibt, dass ein Abdampfrohr, das hinter der Turbine angeschlossen ist, sich mit dem Rauchabzugsrohr 31 für die Abgasreinigung verbindet, wobei das Rauchabzugsrohr 31 am Ende einen Kühler 28 aufweist, und dass eine Steuerung 35 vorgesehen ist, die den Motor 36 zeitlich steuert.The invention relates to a heating system for generating thermal and electrical energy with a device for exhaust gas purification by steam generation and cooling, wherein the system comprises a container 16 for a solid fuel mixture, a feed of the fuel mixture by screw conveyors 18-21, the fuel mixture from the container Transport 16 in a combustion chamber, wherein the combustion chamber includes a fuel nozzle 33, through which the fuel is pressed into the Brennkammmer, and a flue pipe 31 and above the combustion chamber has a steam chamber 3, which is supplied with water from an overlying water tank 1, that the combustion chamber is heat-insulated and has heat-conducting tubes 7 and that the water tank 1 is provided with a valve 2, which is opened by means of a motor 36 that a steam turbine 30 is attached to a steam pipe, which leads from the steam chamber 3, the one Generator 29 for power generation drives an exhaust steam pipe connected behind the turbine to connect to the exhaust gas purification flue pipe 31, the flue pipe 31 having a radiator 28 at the end, and a controller 35 for timing the engine 36.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizanlage. Aus dem Stand der Technik sind Heizanlagen und Heizsysteme bekannt, die mit Holzpellets, Holzschnitzel oder ähnlichem beschickt werden, siehe dazu die Druckschriften DE 10 2010 016 826 A1 , DE 10 00 110 A und AT 011 758 U1 . Diese sind nicht geeignet, eine feste Brennstoffmischung, wie z. B Stearin und Stroh-Gemisch, zu verbrennen. Beim Verbrennungsvorgang wird der Stearin flüssig, was die bekannten Beschickungssysteme und Endstücke verkleben und verstopfen würde. In diesen Anlagen wird entweder durch Klappen, die aufgehen, der Brennstoff in die Brennkammer auf rostähnliche Unterbauten fallen gelassen und von unten Zuluft eingeblasen oder der Brennstoff, z. B. Holzpellets, von unten aus einer Kammer mit einer Schnecke auf ein Teller mit Bohrungen an der Seite hoch befördert. Wie oben bereits beschrieben, würde der Stearin oder Paraffin und auch die klebrige Asche alles verstopfen und verkleben, was zu Störungen im Brennvorgang führen würde. Auch bieten diese Heizsysteme keine Förderung des Brennstoffes in einer dünnen Schicht, noch weisen sie einen Wendevorgang des Brennstoffes bei der Verbrennung auf, der zur größtmöglichen Verbrennung des Brennstoffes notwendig ist. Zur Lösung dieses Problems weist die Erfindung eine sogenannte Brennstoffdüse auf, die den Brennstoff in einer dünnen länglichen Schicht in die Brennkammer beschickt. Der Brennstoff muss somit nicht gewendet werden, um notwendige Luft von unten zuzuführen. Das System bedarf keines Rostes oder keiner ähnlichen Aufbauten auf dem der Brennstoff verbrennt, somit gibt es keine Öffnungen die verstopfen können. Wegen der vorzugsweise horizontalen Lage der Düse fällt die Asche nach Brennvorgang von alleine in den Aschesammelbehälter. Ein zusätzlicher Mechanismus ist nicht notwendig. Ebenso weist das Heizsystem eine Vorrichtung zur Abgasreinigung durch Dampferzeugung und Abkühlung auf, was aus dem Stand der Technik in Heizsystemen nicht bekannt ist. Dort gibt es nur Abgasreinigungssysteme die das Abgas mittels Wassers reinigen, jedoch weisen diese große Masse auf und haben viele Teile die verstopfen und verkrusten. Außerdem filtern diese Systeme nicht alles Schädliche aus dem Abgas. Die Erfindung hingegen filtert die Schadstoffe durch Dampferzeugung und Kondensierung. Das System ist viel einfacher und kleiner gebaut und weist keine Verstopfungs- und Verkrustungsteile auf. Aufgabe der Erfindung ist daher das vollständige Verbrennen des festen Brennstoffgemisches, wie z. B die Stearin und Biomasse Mischung, durch ein Beschickungssystem. Außerdem kann das Heizsystem neben der Stromerzeugung durch Dampf noch den Abdampf zur Abgasreinigung nutzen. Das Wasser zur Kühlung des Dampfes kann mit dem Abgas, das warm beim Kühlvorgang wird, wieder zum Vorwärmen des Wassers für Haushalte genutzt werden. Somit wird eine nahezu vollständige Ausnutzung der thermischen Energie ermöglicht.The invention relates to a heating system. Heating systems and heating systems are known from the prior art, which are fed with wood pellets, wood chips or the like, see the publications DE 10 2010 016 826 A1 . DE 10 00 110 A and AT 011 758 U1 , These are not suitable, a solid fuel mixture, such. B stearin and straw mixture, burn. During the combustion process, the stearin becomes liquid, which would stick and clog the known charging systems and end pieces. In these systems, either by flaps that rise, the fuel dropped into the combustion chamber on rust-like substructures and injected from below supply air or the fuel, for. B. wood pellets, transported from below from a chamber with a screw on a plate with holes on the side. As described above, the stearin or paraffin and also the sticky ashes would clog and stick anything that would interfere with the firing process. Also, these heating systems do not provide fuel delivery in a thin layer, nor do they exhibit a turning process of the fuel at combustion necessary for maximum combustion of the fuel. To solve this problem, the invention comprises a so-called fuel nozzle, which feeds the fuel in a thin elongated layer in the combustion chamber. The fuel must therefore not be turned to supply necessary air from below. The system does not require a grate or similar structures to burn fuel, so there are no openings that can clog. Because of the preferably horizontal position of the nozzle, the ash falls after firing by itself in the ash collection. An additional mechanism is not necessary. Likewise, the heating system has a device for exhaust gas purification by steam generation and cooling, which is not known from the prior art in heating systems. There are only emission control systems that clean the exhaust gas by means of water, but they have large mass and have many parts that clog and crust. In addition, these systems do not filter all harmful from the exhaust. The invention, however, filters the pollutants by steam generation and condensation. The system is much simpler, smaller and has no clogging and encrusted parts. The object of the invention is therefore the complete burning of the solid fuel mixture, such. B the stearin and biomass blend, through a feed system. In addition, the heating system in addition to the power generation by steam still use the exhaust steam for emission control. The water for cooling the steam can be reused with the exhaust gas, which becomes warm during the cooling process, for preheating the water for households. Thus, an almost complete utilization of the thermal energy is made possible.

In erster Linie ist das Heizsysteme im Privathaushalt zur Erzeugung der Heizwärme und elektrischer Energie in Einfamilienhäuser anwendbar, jedoch ist es auch für Anlagen zur Erzeugung der Fernwärme und elektrischer Energie geeignet.First and foremost, home heating systems can be used to generate heating and electrical energy in single-family homes, but it is also suitable for district heating and electricity generation plants.

Die feste Brennstoffmischung wird in den dafür vorgesehenen Behälter 16 eingefüllt. Der Wassertank 1 wird mit Wasser befüllt. Die Steuerung 35 schaltet nacheinander zur richtigen Zeit alle Bedienmotoren 12, 13, 34, 36, 37 ein und steuert außerdem alle anderen elektronischen Teile. Im ersten Schritt wird der Induktor 4 eingeschaltet der sich erhitzt, danach wird das Wasserventil 2 mittels eines Motors 36 geöffnet. So fließt das Wasser aus dem Wasserbehälter 1 in die Dampfkammer 3, die durch den Induktor 4 erhitzt ist und sich in der Brennkammer oberhalb befindet. Nach der Entstehung des Dampfes in der Dampfkammer 3 wird der Brennstoffstreifen in der Brennkammer, der aus der Brennstoffdüse 33 vorsteht, mittels der Zünder 5 an den Seiten der Brennstoffdüse 33 gezündet. Der Brennstoff wird in einer länglichen, dünnen Schicht, aus dem Brennstoffbehälter 16 durch einen vom System 35 gesteuertem Motor 13, der die Bewegung auf die Förderschnecken 18–21 durch die Zahnräder 26, 14, 22–25 überträgt, in die Brennkammer raus gepresst. Bei genug Hitze in der Brennkammer wird der Induktor 4 wieder abgeschaltet. Der Dampf, der aus der Dampfkammer 3 entweicht, versorgt eine Dampfturbine 30, die einen Generator 29 zur Stromerzeugung antreibt. Der Abdampf hinter der Turbine wird durch ein Rohr weitergeleitet und verbindet sich zu einem Rohr mit dem Rauchabzugsrohr 31, indem die Abgase aus der Brennkammer strömen und mithilfe eines Luftgebläses 11, der unten in der Brennkammer eingebaut ist, die Abgase in eine Richtung im Abzugsrohr 31 nach außen strömen lässt. Die Abgase aus dem Rohr 31 vermischen sich mit dem Dampf aus der Dampfkammer 3 in einem Rohr und werden mit einem Wasserkühler 28, der die durch die Steuerung 35 gesteuerte Wasserpumpe 34 antreibt, abgekühlt. An den Seiten der Brennkammer sind hinter Blechen Wärmeübertragungsrohre 7 eingebaut. Diese werden durch eine Wasserpumpe 12, die von der Steuerung geschaltet wird, mit Wasser versorgt, was zur Wärmeübertragung zu den Räumen bei genügender Hitzeentwicklung in der Brennkammer genutzt wird. Beim Beenden des Brennvorgangs wird die Schließklappe 32, die unter der Düse 33 drehbar angebracht ist, geschlossen, das Feuer erstickt und nach einer gewissen Zeit wird das Wasser aus dem Wassertank 1 mittels des Wasserventils 2 abgestellt. Der Motor 13, der den Brennstoff beschickt, wird auch abgeschaltet und nach gewisser Zeit auch die anderen Motoren 12, 34.The solid fuel mixture is placed in the appropriate container 16 filled. The water tank 1 is filled with water. The control 35 Successively switches all operating motors at the right time 12 . 13 . 34 . 36 . 37 and also controls all other electronic parts. In the first step, the inductor 4 turned on, the heated, then the water valve 2 by means of a motor 36 open. This is how the water flows out of the water tank 1 in the steam chamber 3 passing through the inductor 4 is heated and is located in the combustion chamber above. After the formation of steam in the steam chamber 3 The fuel strip in the combustion chamber, which is from the fuel nozzle 33 protrudes, by means of detonators 5 on the sides of the fuel nozzle 33 ignited. The fuel is in an elongated, thin layer, from the fuel tank 16 through one from the system 35 controlled engine 13 who is moving on the augers 18 - 21 through the gears 26 . 14 . 22 - 25 transmits, pressed out into the combustion chamber. When enough heat in the combustion chamber, the inductor 4 switched off again. The steam coming out of the steam chamber 3 escapes, supplies a steam turbine 30 that is a generator 29 to generate electricity. The exhaust steam behind the turbine is passed through a pipe and connects to a pipe with the flue pipe 31 by flowing the exhaust gases from the combustion chamber and using an air blower 11 , which is installed in the bottom of the combustion chamber, the exhaust gases in one direction in the exhaust pipe 31 to flow outside. The exhaust gases from the pipe 31 mix with the steam from the steam chamber 3 in a tube and be with a water cooler 28 by the controller 35 controlled water pump 34 drives, cooled. On the sides of the combustion chamber are behind plates heat transfer tubes 7 built-in. These are powered by a water pump 12 , which is switched by the controller, supplied with water, which is used for heat transfer to the rooms with sufficient heat in the combustion chamber. When closing the burning process is the closing flap 32 that under the nozzle 33 rotatably mounted, closed, the fire suffocates and after a while, the water is removed from the water tank 1 by means of the water valve 2 switched off. The motor 13 , which feeds the fuel, is also switched off and after a while, the other engines 12 . 34 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Wassertank mit DeckelWater tank with lid
22: Wasserventilwater valve
33: Dampfkammersteam chamber
44: Induktorinductor
55: Zünderfuze
66: Brennkammertürcombustion chamber door
77: WärmeübertragungsrohreHeat transfer tubes
88th: Asche SammelbehälterAsh collection container
99: Rahmen/mit SchamotteFrame / with chamotte
1010: Stab mit HebelBar with lever
1111: Luftgebläseair blower
1212: Wasserpumpewater pump
1313: Motorengine
1414: Zahnradgear
1515: Schnecken TrennwandSlugs partition
1616: Brennstoffbehälter mit DeckelFuel tank with lid
1717: 1 Halterung1 bracket
18–2118-21: Förderschneckenscrew conveyors
22–2522-25: Zahnrädergears
2626: MotorantriebszahnradMotor drive gear
2727: 2 Halterung2 bracket
2828: Wasserkühlerwater cooler
2929: Generatorgenerator
3030: Dampfturbinesteam turbine
3131: Rauch AbzugsrohrSmoke exhaust pipe
3232: Schließklappeclosing flap
3333: Brennstoffdüsefuel nozzle
3434: Wasserpumpewater pump
3535: Steuerungcontrol
3636: Motorengine
3737: Gasflasche mit MotorGas cylinder with engine

Claims

Heating system for generating thermal and electrical energy with a device for exhaust gas purification by steam generation and cooling, the system comprising a container ( 16 ) for a solid fuel mixture, a feed of the fuel mixture by screw conveyors ( 18 - 21 ) containing the fuel mixture from the container ( 16 ) in a combustion chamber, wherein the combustion chamber is a fuel nozzle ( 33 ), through which the fuel is pressed into the combustion chamber, and a flue pipe ( 31 ) and above the combustion chamber, a steam chamber ( 3 ) with water from an overlying water tank ( 1 ), characterized in that the combustion chamber is thermally insulated and heat conducting pipes ( 7 ) and that the water tank ( 1 ) with a valve ( 2 ) provided by means of a motor ( 36 ) is opened on a steam pipe coming out of the steam chamber ( 3 ), a steam turbine ( 30 ), which is a generator ( 29 ) for power generation drives that an exhaust steam pipe, which is connected behind the turbine, with the flue pipe ( 31 ) for the exhaust gas purification, wherein the smoke exhaust pipe ( 31 ) at the end of a cooler ( 28 ), and that a controller ( 35 ) is provided, which the engine ( 36 ) timed.

Heating system according to claim 1, characterized in that the controller ( 35 ) an inductor ( 4 ), the steam chamber ( 3 ), and other motors ( 13 . 37 ) timed.

Heating system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fuel nozzle ( 33 ) box-shaped, elongated, thin, preferably made of sheet steel and at the front end of the end portion of the fuel nozzle ( 33 ) is formed a highly protruding plate, which consists of a part of the nozzle ( 33 ) itself, with igniters ( 5 ), consisting of lines through which preferably gas from a gas container ( 37 ), which is mounted outside the combustion chamber flows, and at the end includes a spark igniter, wherein at the lower end of the fuel nozzle ( 33 ) rotatably movable a closing cap ( 32 ), which is rotatable by a rod, preferably by a lever, and the fuel nozzle ( 33 ) is preferably equipped with holes at the other end for attachment.

Heating system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the steam chamber ( 3 ) between two lower plates the inductor ( 4 ) and water pipes for heat transfer includes.

Heating system according to at least one of the preceding claims, characterized in that this is an air blower ( 11 ), by means of which exhaust gases and supply air, the flue pipe ( 31 ) in one direction.

Heating system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the smoke exhaust pipe ( 31 ) at the end of a cooler ( 28 ), which is installed around the end of the tube outside around.

Heating system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the smoke exhaust pipe ( 31 ) has a plurality of tubes and the radiator ( 28 ) a water cooler 28 is the running water supply with a water pump ( 34 ) guaranteed.

Heating system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the tubes ( 7 ) of the combustion chamber are spirally installed in the combustion chamber on the walls behind sheet metal, wherein the tubes ( 7 ) with water through a pump ( 12 ) are supplied.

Heating system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber is coated with fireclay.

Heating system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the feed of the fuel mixture by the screw conveyors ( 18 - 21 ) via a motor ( 13 ), wherein the engine power through gears ( 14 . 22 - 25 . 26 ) on the screw conveyors ( 18 - 21 ) is transmitted.