DE19531821A1

DE19531821A1 - Vergaserheizkessel für feste Brennstoffe, insbesondere für Holz

Info

Publication number: DE19531821A1
Application number: DE1995131821
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl Ing Herlt; Detlef Dr Ing Haker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-15
Filing date: 1995-08-15
Publication date: 1997-02-20

Description

Die Erfindung betrifft einen Vergaserheizkessel für die Verbrennung von Festbrennstoffen für die Raumheizung. Besonders geeignet ist dieser für die Verbrennung von grobstückigem Holz.

Das Prinzip der Brennstoffvergasung in einem Feuerraum und der Nachverbrennung in einem gesonderten Brennraum besitzt für geringwertige Brennstoffe wesentliche Vorteile. Eine weitgehende, saubere Verbrennung, damit geringe Umweltbelastung und eine hohe Energieausbeute sind hauptsächliche Vorteile. Die bekannten Ausführungen bestehen aus einem geschlossenen Brennstoffüllraum mit Fülltür, einer unteren Abbrand- und Vergasungszone, einer Brenndüse mit einer dahinterliegenden Brennkammer, Luftzuführungen und Wärmetauscher.

Zur Verbesserung der Verbrennung sind besondere Luft- und Brenngasführungen vorgeschlagen worden. Entsprechend der DE OS 34 11 822 hat der Füllschacht die Form eines Doppelkegels mit Gasabströmöffnungen und einen Brennringkanal in der Erweiterung. Damit soll eine gleichmäßiger Abbrand und ein einfacher Aufbau bewirkt werden. In der mittleren Zone ist der Abbrand aber nicht gesichert, wodurch Brückenbildungen auftreten können und außerdem entsteht ein Verbrennungsraum mit großer Wand- bzw. Oberfläche.

In der DE PS 36 17 146 wird eine spezielle Luftzuführungen für die Primärluft dargestellt, um eine gute Brenngas-Luftmischung zu erreichen. Das Gebläse ist auf der Fülltür montiert und führt Außenluft in drei Ebenen des Brennstoffschachtes zu.

Die Lösung in der DE PS 37 18 022 enthält zwei Luftzuführungsebenen im Brennstoffschacht und eine zum Brennraum. Mit der Rückführung von Abgas soll eine besonders gute Vergasung erreicht werden. Das erfordert aber eine sorgfältige Dosierung, um den erforderlichen Sauerstoffgehalt zu gewährleisten. Zur Vermeidung von Brennstoffbrücken ist eine besondere schwenkbare Abstützung vorgesehen.

Eine spezielle Brennraumform ist durch die DE PS 37 37 661 bekannt geworden. Diese ist in der Bodenplatte eingeordnet und erfordert deshalb einen hohen Material- und Fertigungsaufwand. Die Primärluft wird nur unmittelbar oberhalb der Bodenplatte zugeführt, wodurch die Brenngasdurchmischung unvollständig bleibt. Eine sichere Vermeidung von Brücken im Brennstoff und eine optimale Verbrennung bei einfachen technischen Aufbau ist durch diese Lösungen nicht gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, mit einfachen Bauelementen den Brennstoffraum und die Brennzone so zu gestalten, daß ein gleichmäßig verteilter Abbrand, eine gute Vermischung und eine optimale Verbrennungstemperatur entsteht.

Gelöst wird diese Aufgabe in einem Vergasungsbrennkessel für Feststoffverbrennung dadurch, daß der Brennstoff- und Vergasungsraum (1) einen birnenförmigen Querschnitt besitzt und das Rost (2) sich schlitzförmig über die gesamte Tiefe im Bereich des unteren Scheitelpunktes erstreckt. Die Öffnungen für die Primärluftzufuhr (3) sind mindestens beidseitig (4) über die Länge oberhalb des Rostes (2) angeordnet. Unterhalb des Rostes (2) sind in einem Teilbereich Brenndüsen (5) als Verbindung zum Brennraum (6) vorgesehen. Der Brennraum (6) ist durch eine Wand (9) in eine Vorbrenn- und Mischkammer (7) und eine Nachbrennkammer (8) geteilt, die beidseitig feuerberührt ist, wobei in die Vorbrenn- und Mischkammer (7) Luftzuführrohre (12) für die Sekundärluft münden. Die Luftzufuhrrohre (12) sind mit einem Luftkasten (11) verbunden, in dem die Sekundärluft vorgewärmt wird.

Mit der Gestaltung des Brennstoff- und Vergasungsraumes wird ein gleichmäßiges Nachrutschen grobstückigen Gutes erreicht. Eine Verbrennung über die ganze Tiefe des Raumes im untersten Bereich unterstützt dieses und ermöglicht eine gleichmäßige Verbrennung. Die Reaktion des Brennstoffes mit der zugeführten Primärluft ist da am intensivsten, wo die Luft mit hoher Strömungsgeschwindigkeit mit dem Brennstoff in Kontakt kommt. Die seitlich, unten im Brennstoff- und Vergasungsraum angeordneten Öffnungen für die Primärluftzufuhr bewirken dadurch die Verbrennung über die ganze Bodenfläche und in der Folge davon ein gutes Nachrutschen des stückigen Brennstoffes. Das ist wiederum Voraussetzung dafür, daß eine gleichmäßige Brenngasströmung im Brennraum erzielt werden kann. Mit der Teilung in eine Vorbrenn- und Mischkammer und Nachbrennkammer und der Zuführung vorgewärmter Sekundärluft wird eine schrittweise und vollständige Verbrennung des Gasgemisches erzielt. Die Trennwand sichert dabei durch die zentrale Lage hohe Temperaturen.

Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt. Besonders der einfache und gleichzeitig wirkungsvolle Aufbau des Brennraumes aus vorfertigbaren Ringen und Platten und des Brennstoff- und Vergasungsraumes aus gebogenen Blechen und glatten Vor- und Rückwänden ist eine wesentliche weitere Neuerung.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Beispiel erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Vergaserheizkessel in der Seitenansicht im Schnitt und Fig. 2 in der Vorderansicht im Schnitt.

In einem Gehäuse ist ein Brennstoff- und Vergasungsraum 1 und darunter eine Brennkammer 6 angeordnet. Der Brennstoff- und Vergasungsraum 1 besteht aus zwei durch Walzen oder Biegen mit unterschiedlichem Radius und Schenkellängen umgeformten Blechen, die an den Enden zu einem Behälter mit birnenförmigen Querschnitt verbunden sind. Die Vorder- und Rückseite ist als ebenes Blech ausgeführt. Eine Fülltür und eine Tür für die Ascheentnahme sind auf der Vorderseite angeordnet. Der hohe Brennstoff- und Vergasungsraum 1 ermöglicht einen großen Vorrat auch von grobstückigem Brenngut. Mit der gleichmäßigen Erweiterung nach unten ist ein Nachrutschen bis zum Glutbett gesichert. Am unteren Scheitel des Brennstoff- und Vergasungsraumes 1 ist ein Längsschlitz im Boden vorhanden, der sich über die ganze Tiefe erstreckt. In diesem ist ein Rost 2 eingelassen. Im Verbindungsbereich der beiden geformten Bleche sind Einlaßöffnungen 4 für die Primärluft angebracht. Diese stehen über Schächte mit der äußeren Primärluftöffnung in Verbindung. Eine weitere Primärluftzuführung 3 ist im Bereich der Fülltür vorhanden. Mit der verteilten Belüftung und dem langen Rost 2 wird ein Glutbett über die gesamte Tiefe gesichert und eine vollständige Gasumwälzung erreicht. Unterhalb des Rostes 2 befindet sich dazu parallel eine Brennkammer 6, die aus Rohrabschnitten aus Feuerbeton besteht, die in einem Stahlrohr geführt sind. In einem oberen Teilbereich der Rohrabschnitte sind Öffnungen als Brenndüsen 5 eingelassen. Durch diese strömt das Brenngas mit hoher Geschwindigkeit in die Vorbrenn- und Mischkammer 7. Eine waagerecht, mittig in einem Teil der Rohrabschnitte angeordneten Wand 9 trennt eine darunterliegende Nachbrennkammer 8 ab. Beide Kammern, die Vorbrenn- und Mischkammer 7 und die Nachbrennkammer 8, sind durch eine Umlenkung 10 verbunden. Zwei Luftzufuhrrohre 12 für die Sekundärluft verlaufen parallel neben den Brenndüsen 5. In der Vorbrenn- und Mischkammer 7 wird eine Verwirbelung und Vermischung der Brenngase mit der Sekundärluft erzeugt. Die Wand 9 ist beidseitig feuerberührt und bewirkt durch ihre hohe Temperatur eine gute Einleitung der Verbrennung. Luftöffnungen in der Brennkammertür 13 fördern eine vollständige Nachverbrennung in der Nachbrennkammer 8. An der Brennkammer 6 ist außer einem Luftkasten 11 für die Vorwärmung der Sekundärluft keine Wärmeableitung vorgesehen, um eine hohe Verbrennungstemperatur zu sichern. Der Feuerbeton im Bereich der Brennkammer 6 enthält Aluminiumoxyd. Die Wärmeaustauscher sind in einem senkrechten Rauchgasabzug angeordnet, der sich an die Nachbrennkammer 8 anschließt.

Bezugszeichenliste

1 Brennstoff- und Vergasungsraum
2 Rost
3 Primärluftzufuhr oben
4 Primärluftzufuhr unten
5 Brenndüsen
6 Brennkammer
7 Vorbrenn- und Mischkammer
8 Nachbrennkammer
9 Wand
10 Umlenkung
11 Luftkasten
12 Luftzufuhrrohre für Sekundärluft
13 Brennkammertür

Claims

1. Vergaserheizkessel für feste Brennstoffe, insbesondere für Holz, mit unterem Abbrand, bestehend aus einem mittels einer Fülltür verschließbaren Brennstoff- und Vergasungsraum mit Luftzuführungen, einem Rost, Brenndüse bzw. gesonderten Brennraum, Wärmetauschflächen und Gebläse, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Brennstoff- und Vergasungsraum (1) vertikal einen birnenförmigen Querschnitt besitzt und das Rost (2) sich schlitzförmig über die gesamte Tiefe im Bereich des unteren Scheitelpunktes erstreckt,
- Öffnungen für die Primärluftzufuhr mindestens beidseitig (4) über die Länge oberhalb des Rostes (2) angeordnet sind,
- in einem Teilbereich unterhalb des Rostes (2) Brenndüsen (5) als Verbindung zum Brennraum (6) vorgesehen sind,
- der Brennraum (6) durch eine Wand (9) in eine Vorbrenn- und Mischkammer (7) und eine darunterliegende Nachbrennkammer (8) geteilt ist, die somit beidseitig feuerberührt ist, und in die Vorbrenn- und Mischkammer (7) eine Luftzufuhr (12) für die Sekundärluft mündet.

2. Vergasungsbrennkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff- und Vergasungsraum (1) aus zwei kreissegmentförmig bis parabelförmig gebogenen Blechen mit verschiedenen Radien/Steigungen besteht, deren Enden miteinander verbunden sind und dessen Vorder- und Rückseite annähernd eben sind.

3. Vergasungsbrennkessel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff- und Vergasungsraum (1) aus einem ellipsenförmig verformten Rohrabschnitt besteht und die Vorder- und Rückseite annähernd eben sind.

4. Vergasungsbrennkessel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungsbereich der gebogenen Bleche, bzw. in den Scheitelpunkten der kurzen Achsen der Ellipse über die gesamte Länge Schlitze für die untere Zufuhr der Primärluft (4) angeordnet sind.

5. Vergasungsbrennkessel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (6) aus einem Stahlrohr mit mehreren einschiebbaren Rohrabschnitten aus Feuerbeton besteht.

6. Vergasungsbrennkessel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Rohrabschnitt unterhalb des Rostes (2) radiale Wandungsdurchbrüche als Brenndüsen (5) ausgebildet sind.

7. Vergasungsbrennkessel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Brenndüsen (5) die Rohrabschnitte mittels einer waagerechten Wand (9) in zwei gewölbte Räume geteilt sind, die durch eine Umlenkung (10) verbunden sind.

8. Vergasungsbrennkessel nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrabschnitte mit der Wand (9) eine Vorbrenn- und Mischkammer (7) und darunterliegende Nachbrennkammer (8) mit ovalem Querschnitt bilden.

9. Vergasungsbrennkessel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerbeton im Bereich der Brennkammer (6) Aluminiumoxyd enthält.

10. Vergasungsbrennkessel nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich des Brennraumes (6), gegenüber der Umlenkung (10), ein Luftkasten (11) angeordnet ist, in dem die Sekundärluft vorgewärmt und durch mindestens eine Luftaustrittsbohrung oder durch mindestens ein Luftzuführungsrohr (12) mit Luftaustrittsbohrungen in die Vorbrenn- und Mischkammer (7) geführt wird.

11. Vergasungsbrennkessel nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber dem Brennraum (6) im Gehäuse eine Tür (13) angeordnet ist, deren Rückwand die Umlenkung (10) für die Brenngase bildet und die mindestens eine Öffnung für eine tertiäre Luftzuführung enthält.