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Feuerung für feste, flüchtige Stoffe enthaltende Brennstoffe Die Erfindun-
bezieht sich auf eine Feueruna für C im
feste, flüchtige Stoffe enthaltende
Brennstoffe mit einem im wesentlichen horizontalen Rost mit verstellbarer Unterwindzufuhr,
einem die Brennstoffe dem Rost zuführenden Brennstoffschacht und einer in die Brennschicht
der festen Brennstoffe hineinragenden, quer zu deren Förderrichtung angeordneten,
zwei Zonen bildenden Schürze.
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Bei einer bekannten Feuerung dieser Art (deutsche Patentschrift 104-5
029) wird die erforderliche Verbrennun-sluft überwiegend durch einen Einlaßspalt
in eine Zone der intensivsten Verbrennung eingesaugt, in die weiterhin noch oberhalb
des Einlaßspaltes liegende Lufteinlaßrohre münden. Unterhalb der Zone der intensivsten
Verbrennung befinden sich noch Nachverbrennungszonen für die im Bereich der intensivsten
Verbrennung noch nicht ausgebrannten Brennstoffe. Oberhalb der Nachbrennzonen ist
eine quer zur Förderrichtung der Brennstoffe liegende Schürze angeordnet, die seitlich
vom Bereich der intensivsten Verbrennung eine Kammer abteilt, wo die noch unverbrannten
gasförmigen Bestandteile des Brennstoffes verbrennen können. Bei letzteren handelt
es sich nur noch um einen kleinen Teil der ursprünglich entstandenen Schwelgase,
da diese schon im Hinblick auf die reichlich bemessene Verbrennungsluftzufuhr im
oberen Bereich der intensivsten Verbrennungszone verbrennen. Man kann hiermit aber
nicht die unverbrennbaren flüchtigen Bestandteile, zu denen vor allem Wasserdampf
und Kohlendioxyd zählen, in brennbare Stoffe umwandeln. Im wesentlichen erreicht
man hiermit also nur einen einstufigen Verbrennungsprozeß. Die Wärmeverluste sind
im Bereich der intensivsten Verbrennung besonders groß, weil sie überwiegend durch
Abstrahlung eintreten und diese proportional der vierten Potenz der absoluten Temperatur
steigt. In den übrigen Teilen der Feuerung sind die Temperaturen wesentlich niedriger,
und zwar auch im angeschlossenen Heizregister. Weiterhin ist für die bekannte Feuerung
ein Ansaugventilator erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feuerung der einleitend
beschriebenen Art zu schaffen, die sich mit normalem Zug und geringem Luftüberschuß
betreiben läßt, und bei der eine zufriedenstellende Verbrennung des Brennstoffes
dadurch erreicht wird, daß der größte Teil der aus dem Brennstoff frei werdenden
gas- oder dampfförmigen flüchtigen Bestandteile mit ihrem üblichen Gehalt an nicht
brennbaren Stoffen zunächst in brennbare Stoffe aufgespalten und dann verbrannt
werden, bevor oder während sie den Ofen verlassen. Dabei hat die überlegung zugrunde
gelegen, die Wärmeentwicklung der Brennstoffe teilweise aus dem Bereich der Brennschicht
der festen Brennstoffe in den Bereich zu verlegen, der der Nutzwärmeübertragung,
z. B. an ein Heizregister, näher liegt, so daß ein erhöhter Nutzwärmeanteil erreichbar
wird. Zur gleichzeitigen Vermeidung von Rußverlusten ist es dabei erforderlich,
einen Teil der Wärme aus der Brennschicht des festen Brennstoffes in gasförmigen
Zustand zu binden und alsdann in einer Gasverbrennungskammer in Freiheit zu setzen.
Hierfür werden endotherme Reaktionen genutzt, in denen gasförmige, vor allem nicht
brennbare Stoffe zu brennbaren Stoffen aufgespalten und erst an späterer Stelle
des Ofens verbrannt werden. Maßgeblich sind hierfür die Boudouardsche Reaktion sowie
die Wassergasreaktion, durch die die Reduktion von Kohlendioxyd und Wasserdampf
durch Kohlenstoff erfolgt. Man erreicht dadurch nicht nur eine Senkung der Temperatur
in der Brennschicht des festen Brennstoffes, sondern zugleich die genannte Steigerung
der Wärmeübertragung im Heizregister. Sowohl die Schwelgase als auch die heißen
Rauchgase sollen dabei in optimaler Weise genutzt werden.
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Es sind zwar weiterhin Feuerungen bekannt (französische Patentschrift
1178 991), in denen die Brennstoffe in der Verbrennungsschicht vollständig
ausbrennen, jedoch ist damit nicht die Senkung der hohen Temperaturen in der Brennstoffschicht
des festen Brennstoffes zugunsten der abziehenden, für die Wärmeausnutzung in Betracht
kommenden Rauchgase zu erreichen.
Auch ist eine Feuerung mit einem
Teilkreislauf der Schwelgase bekannt (schweizerische Patentschrift 208 321),
bei der der Kreislauf mit Hilfe eines als Saugzug arbeitenden Gebläses aufrechterhalten
wird. Bei Ausfall des Gebläseventilators unterbleibt dabei jedoch die Schwelgasansaugung.
Eine andere bekannte Feuerung arbeitet gleichfalls nach dem Prinzip der Rückführuno,
eines Teiles der Schwel-ase (deutsche Patentschrift 854 981).
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Auch bei einer anderen vorbekannten Feuerung (deutsche Patentschrift
627 967), bei der die Schwel-C (Tase aus einem trichterförmigen Entgasungsraum
mittels eines Ventilators ab-esau-t werden und nach Zumischung von Frischluft in
einen Glutringkanal gedrückt werden, wird ein beachtlicher Teil der Schwelgase im
Kreislauf geführt und nicht in brennbare gasförmige Stoffe umgewandelt.
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Schließlich ist auch eine Feuerung bekanntgeworden (französische Patentschrift
526 780), bei der zwei durch eine Trennwand vollständio, aetrennte Feue-C
4D rungskammem vorgesehen sind, die es gestattet, die in der ersten Feuerungskaninier
freigesetzten flüch-
tigen Bestandteile der Brennstoffe mittels eines Saugzuges
abzusaugen und der zweiten Kammer zuzuführen. Wegen des bei Sau-Zügen bekanntlich
sehr niedrigen Wirkungsgrades muß hierbei eine erhebliche Menae an überschüssiger
Luft mit angesaugt werden, die den gesamten Feuerungsgrad sehr stark verrin-Clert,
so daß die Feuerung auf den Einsatz von Brennstoffen mit vergleichsweise wenig flüchtigen
Bestandteilen eingeschränkt ist.
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Demgegenüber besteht die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden
Aufgabe darin, daß bei einer Feuerunc, der eingangs erwähnten Gattung die beiden
von der Schürze oberhalb der Brennschicht gebildeten, getrennten Zonen für die Entgasung,
und C, im C, für die Gasverbrennung je eine getrennte Unterwindzufuhr
aufweisen und aus dem oberhalb der Entgasungszone angeordneten Brennstoffschacht
eine alle sich hier bzw. in der ihm zugeordneten Entgasungszone verflüchtigenden
Bestandteile des Brennstoffes in die Unterwindzufuhr der Gasverbrennungszone einsaugende
Leitung abzweigt, wobei eine zusätzliche öffnung für die Zumischung von Verbrennunusluft
voraesehen ist und ein an einen Kamin C, C
angeschlossener Abgaskanal nur
mit der Gasverbrennungszone in Verbindung steht. Diese Feuerung erlaubt eine vollständige
Brennstoffentgasung, bei der der hierzu erforderliche Wärmebedarf durch eine Teilverbrennung
in der Brennschicht unterhalb des Brennstoffschachtes bzw. der Entgasungszone gedeckt
wird. Der den festen Brennstoff fördernde Rost fördert die Brennschicht in den der
Gasverbrennungszone entsprechenden Abschnitt der Feuerung, und C, Zwar in Form einer
glühenden Koksschicht. Durch diese Koksschicht streichen nun die aus dem Brennstoffschacht
abgesaugten, flüchtigen Bestandteile, die in der glühenden Koksschicht eine Abspaltung
oder, sofern sie nicht brennbar sind, eine Umwandlung zu brennbaren Gasen erfahren.
Die gleichzeitig erfolgende Luftzufuhr dient nicht nur zum Ausbrand des Kokses,
sondern ebenfalls der Gasverbrennung. Der Ausbrand der eingesetzten Brennstoffe
ist somit nicht nur vollständig, sondern gleichzeitior in die Teile der Feuerung
gelegt, die eine bestmögliche Ausnutzung der Wärme bei minimaler Wärmeabstrahlung
gestatten. Von erheblichem Vorteil ist hierbei noch, daß auf einen Ventilator bzw.
auf ein Gebläse verzichtet werden kann, weil derartige Mittel zwar für den Schwelgaskreislauf
erforderlich sind, nicht aber fÜr die erfindungsgemäße Art des Schwelgasdurchlaufes.
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Besonders gute Ergebnisse werden mit der neuen Feuerung erzielt, wenn
die Höhe des von der Schürze und dem Rost gebildeten Durchlaßspaltes sowie auch
die Länge des auf der Brennstoffschachtseite geleggnen Rostabschnittes kleiner als
die Länge des der Gasverbrennungszone entsprechenden Rostteiles sind und der Raum
unterhalb des Rostes als Aschekasten ausgebildet ist, der unterhalb der Feuerungsschürze
durch eine Querwand in zwei Unterwindabschnitte aufgeteilt ist.
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Der Rost besteht zweckmäßig aus einer Mehrzahl sich in Förderrichtung
des Brennstoffes waagerecht erstreckender Roststäbe, die durch einen Antrieb einen
gemeinsamen Vorschub in Förderrichtung erhalten und getrennt in ihre Ausgangslage
zurückbewebar sind, wobei sich der Brennstoff an einer Querwand am Einlaßende des
ersten Rostabschnittes abstützt.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Darin
zeigt F i g. 1 die Vorderansicht der neuen Feuerung und F i g. 2 einen
vertikalen Schnitt entlang der Linie A-A in F i 1.
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Das Ofengehäuse 1 ist mit einer feuerfesten Auskleidunc, 2
versehen. Auf dem oberen Teil des Ofens befindet sich ein Bunker 3, aus dem
Brennstoff 4, z. B. grüne Kohle, durch einen im wesentlichen vertikalen Brennstoffschacht
5 in einen Brennraum gelangt, der in eine erste Zone 6 für die Entgasung
und eine zweite Zone 7 für die Gasverbrennung geteilt ist, die miteinander
durch einen verengten Durchlaßspalt 8 verbunden sind. Der Brennraum ist von
den Innenflächen der feuerfesten Auskleiduna 2 C
und einem Rost begrenzt,
der aus zwei Rostteilen 9
und 10 besteht und unter dem sich ein Aschekasten
11 befindet. Der Luftraum des Aschekastens 11 ist durch eine Querwand 12
in zwei Teile geteilt, von denen der eine unter dem ersten Rostteil 9 und
der andere unter dem zweiten Rostteil 10 liegt. Die Querwand 12 begrenzt
oder verhindert den Durchgang von Luft zwischen den beiden Teilen. Der Aschekasten
11 ist unterhalb des hinteren Endes des zweiten Rostteils 10 mit einer
Stauwand 13 versehen, und dahinter liegt in einer Rinne 15 eine Schnecke
14 zum Abtransport der Asche.
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Der Rost ist als Schwing- oder Rüttelrost ausgebildet und mit einem
Antrieb 16 verbunden, der seitlich und unterhalb des ersten Rostabschnitts
angeordnet ist und der den Rost in waagerechter Richtung hin und her bewegt, und
zwar in einer solchen Weise, daß das brennende Gut vom ersten zum zweiten Rostteil
und über diesen hinaus in die Rinne 15 befördert wird.
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Der Rost kann z. B. aus einer Mehrzahl waagerechter Stäbe bestehen,
die sich in Richtung des Brennstofftransports erstrecken und die bei der Darstellung
in F i g. 2 von rechts nach links gemeinsam um ein gewisses Maß unter Mitnahme
des Brennstoffs verschoben werden, worauf sie einzeln von links nach rechts in ihre
Ausgangslage zurückbewegt werden. Nachdem alle Stangen in ihre Ausgangslage zurückgekehrt
sind, beginnt dieses Spiel aufs neue.
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Von der Zone 7 für die Gasverbrennuno, führt ein im wesentlichen
horizontaler Abgaskanal 17 zu einem horizontalen oder vertikalen Kanal eines
üblichen
Boilers, Trockenofens oder einer anderen (nicht gezeichneten)
Heizvorrichtung, die an einen Schornstein aneeschlossen ist.
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Neben dem Bunker 3 und oberhalb der Schüttfläche
18 der Kohle 4 sind am Ofengehäuse 1 ein erster Lufteinlaß
19 sowie ein Paar von Kanälen 20 vorgesehen, deren untere Enden unterhalb
des zweiten Rostabschnitts 10 bei 21 wieder in den Ofen münden. Ein zweiter
Lufteinlaß 22 läßt Verbrennungsluft in den Luftraum des Aschekastens 11
unterhalb
des ersten Rostteils 9 gelangen, und ein Einlaß 23 führt Sekundärluft
von oben her dem Abgas'kanal 17 und der in der zweiten Verbrennungszone
7 verbrennenden Brennstoffmenae zu.
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Der Ofen ist ferner mit Schau- und Reinigungsklappen 24,
25 versehen. Klappen sind auch an der Querwand 1.2 und der Stauwand
13 vorgesehen, damit Asche, die in den Aschekasten fällt, entfernt und in
die Rinne 15 befördert werden kann.
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Zum Betrieb wird Brennstoff, z. B. Kohle, in den Bunker
3 eingefüllt, gelangt von dort abwärts durch den Brennstoffschacht
5 in die Entgasungszone 6, wo wenigstens der am Boden dieser Zone
auf dem ersten Rostteil 9 liegende Teil des Brennstoffs unter Zuführung von
Primärluft, die aus dem zweiten Einlaß 22 durch den Rostteil 9 angesaugt
wird, zu Koks verbrannt wird, während er durch den Durchlaßspalt 8
in die
zweite Gasverbrennungszone 7 bewegt wird. In der Gasverbrennungszolie wird
der Koks oder anderer entaaster Brennston unter Zuführung von Luft, die durch den
ersten Lufteinlaß 19, die Kanäle 20 und den Aschekasten 11 unterhalb
des zweiten Rostteils 10 bei 21 angesaugt wIrd, verbrannt. Die Ascherückstände
des ausgebrannten Brennstoffes werden über die Kante des zweiten Rostteils
10 in die Rinne 15 befördert, aus der sie mit Hilfe der Schnecke 14
ausgetrac,en werden. Die Höhe des Durchlaßspaltes 8,
das Län-enverhältnis
zwischen den beiden Rostteilen und der"Brennstoffvorschub über dem Rost sind so
bemessen, daß der hellglühende Brennstoff auf dem Rost ein dünnes Bett bildet, das
den Durchlaßspalt 8
völli- ausfüllt und von der oberen Kante des Durchlaßspaltes
8 nach beiden Seiten allmählich abfällt.
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Während die Kohle auf dem Boden der Ent-(Yasun-szone 6 verbrennt,
gibt sie ihre flüchtigen Bestandteile in Form von Gasen und/oder Dämpfen ab und
veranlaßt die über ihr liegende erwärmte Kohle ein gleiches zu tun. Ein Teil der
flüchtigen Bestandteile zieht quer unmittelbar durch die den Durchlaßspalt
8 ausfüllende hellglühende Kohle sowie den Brennstoff in der Gasverbrennungszone
7 hindurch in den Abgaskanal 17. Ein anderer Teil gelangt auf einem
Umwe- in den Abgaskanal 17, und zwar zunächst aufwärts durch die unverbrannte
Kohle 4 in der ersten Entgasungszone 6 und den Brennstoffschacht
5 in den Raum über der Schüttfläche 18 der Kohle, wo sie mit durch
den Einlaß 19 als Primärluft für die Gasverbrennungszone 7 angesaugter
Luft vermischt und dann durch die Leitungen 20 in den Luftraum unter den zweiten
Rostteil 10 gezogen wird. Der letztgenannte Teil der flüchtigen Bestandteile
wird dann aufwärts durch den zweiten Rostteil und den darauf ausbrennenden Brennstoff
in den Abgaskanal 17 gezogen.
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Infolge der hohen Temperatur des auf dem zweiten Rostteil brennenden
Kokses werden selbst unter normalen Verhältnissen unverbrennbare Anteile der flüchtigen
Brennstoffbestandteile in brennbare Stoffe aufgespalten, und diese aufgespaltenen
Stoffe werden dann mit Hilfe von Zweitluft verbrannt, die durch den zweiten Lufteinlaß
23 in den Kanal 17 gelangt.
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Da der Luftraum im Aschekasten durch die Querwand 12 unterteilt ist,
wird die in den Aschekasten unter dem ersten Rostteil durch den zweiten Lufteinlaß
22 angesaugte Luft gehindert, in den Raum unterhalb des zweiten Rostteils zu gelangen,
und der C
hinter dem Ende des Abgaskanals 17 im (nicht gezeichneten)
Schornstein erzeugte normale Ofenzug ruft -egenüber dem im Raum an der anderen Seite
der Querwand 12 und in der Entgasungszone herrsehenden Luftdruck einen Unterdruck
im Luftraum unter dem zweiten Rostteil hervor. Dieser Druckunterschied erzeugt einen
ausreichenden Sog in den Kanälen 20, um die flüchtigen Bestandteile durch diese
zu ziehen. Der sich beim Durchgang der flüchtigen Bestandteile zu den Kanälen 20
ergebende Widerstand wird vorteilhafterweise dadurch verringert, daß die Schüttfläche
18 des Brennstoffs nahe der Entgasungszone 6 angeordnet ist, so daß
die Dicke der Kohleschicht oberhalb der Entgasungszone 6,
durch die die flüchtigen
Bestandteile hindurch müssen, um in die Kanäle 20 zu gelangen, auf ein Minimum beschränkt
ist.
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In dem hier beschriebenen Ofen werden die austretenden flüchtigen
Gase oder Dämpfe, die normalerweise Rauch verursachen würden, auf ihrem Weg zu dem
Abgaskanal 17 und dem Schornstein entweder direkt oder auf Umwegen durch
glühende Brennstoffmassen gezogen und verbrannt, wobei sich eine im wesentlichen
rauchlose Verbrennung des Brennstoffs und ein Minimum an Rußablagerungen in der
zu heizenden Einrichtung ergeben. In dieser Hinsicht haben Versuche an einem Ofen,
der in übereinstimmung mit der Erfindung ausgestaltet war, gezeigt, daß eine Rauchdichte
bzw. ein Dunkelheitscrad von 3 % und weniger erreicht werden kann, während
bei üblichen »rauchlosen« öfen 15 bis 20 04 üblich sind. Da außerdem der
Hauptteil der flüchtigen Bestandteile verbrannt wird, während. er den Ofen durch
den Ab-askanal 17 verläßt, wird ein Maximum der vom Brennstoff gelieferten
Energie dem Boiler oder einer anderen aufzuheizenden Vorrichtung zugeführt und der
Wirkun-sgrad des Ofens ist ' gesteigert.
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Da die flüchtigen Bestandteile, die aus der ersten Entgasungszone
in den Aschekasten unter dem zweiten Rostteil 10 geleitet werden, eine vergleichsweise
niedrige Temperatur haben, absorbieren sie Wärme, wenn sie in Berührung mit dem
zweiten Rostteil und den darauf verbrennenden Brennstoffmassen geraten; dadurch
wird die Temperatur dieses Rostteils und der auf ihm liegenden Brennstoffmenge herabgesetzt.
Darüber hinaus werden an sich unbrennbare Teile der flüchtigen Bestandteile in brennbare
Komponenten zerlegt, wenn sie mit glühender Brennstoffmenge auf dem zweiten Rostteil
in Berührung kommen. Dabei wird Energie, d. h. Wärme, verbraucht, die notwendig
ist, um diese Aufspaltung zu bewirken, und die Brennstofftemperatur in Nähe des
zweiten Rostteils wird weiter herabgesetzt. Diese Temperaturherabsetzung in unmittelbarer
Nachbarschaft des zweiten Rostteils führt zu einer verringerten Abnutzung an diesem
Rostteil, und in Verbindung mit der Bewegung des Brennstoffs über den Rost im ganzen
wird die Bildung und Aufstauung von Schlacke auf dem Rost vermieden oder doch wesentlich
herabgesetzt. Schließlich ist eine unerwünschte Wärmeabstrahlun
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aus der Entgasungszone anders als in Richtung auf die Gasverbrennungszone auf ein
Minimum herabgesetzt.
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Innerhalb der Erfindung sind selbstverständlich Abwandlungen möglich.
Beispielsweise kann der Rost aus mehreren Teilen bestehen, und der bewegliche Rost
kann ersetzt werden durch einen ortsfesten Rost, in welchem Fall einer oder beide
Rostteile derart geneigt sind, daß der Brennstoff unter seinem Eigengewicht über
sie binwegbewegt wird.
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Der Abgaskanal 17 kann, je nach der Bauart des Boilers,
der aufgeheizt werden soll, geneigt oder vertikal statt horizontal verlaufen, er
kann auch aus zwei oder mehr getrennten Kanälen bestehen, die Seite an Seite liegen.
Ofen und Boiler können auch zu einer Einheit verbunden sein, wobei einer oder mehrere
Wassennäntel -um den Abgaskanal 17 oder auch um die erste und die zweite
Verbrennungszone angeordnet sein können. Zusätzlich oder wahlweise können die Roste
hohl und wassergekühlt sein.
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Ein oder mehrere Lufteinlässe können mit Klappen oder anderen Verschlußmitteln
versehen sein, um den Luftdurchgang zu regulieren, und der dritte Lufteinlaß
23 kann fehlen.