DE20007801U1 - Solid fuel burner - Google Patents
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Description
FeststoffbrennerSolid fuel burners
Die Erfindung betrifft einen Feststoffbrenner mit einer Unterschubvorrichtung, über welche Brennmaterial durch eine im Brennerboden ausgenommene Öffnung in einen Brennraum bewegbar ist, und mit einer Primär- und Sekundärluftzufuhreinrichtung, wobei der Brennerboden im wesentlichen geschlossenflächig ausgebildet und ein um die Brennerboden-Öfmung angeordneter, vorzugsweise hohlzylindrischer, Brennhohlkörper vorgesehen ist, und wobei die Primär- und Sekundärluftzufuhreinrichtung aus in den Brennraum mündende Luftzufuhröffnungen gebildet ist, die in der Wandung des Brennhoblkörpers angeordnet sind. Bei bekannten Feststoffbrennern werden verschiedene Einrichtungen, z.B. Kessel zur Warmwasseraufbereitung mit losen Granulaten oder Pellets befeuert. Es existieren Rostfeuerungen mit Klapp- und Stufenrost sowie primärbelüftete Retorten- und Brenntellerfeuerungen, welche abhängig vom Brennmaterialaufschub die Asche aus dem Brennraum befördern.The invention relates to a solid fuel burner with a feed device, via which fuel can be moved into a combustion chamber through an opening in the burner base, and with a primary and secondary air supply device, wherein the burner base is essentially designed with a closed surface and a preferably hollow cylindrical combustion hollow body is provided around the burner base opening, and wherein the primary and secondary air supply device is formed from air supply openings opening into the combustion chamber, which are arranged in the wall of the combustion hollow body. In known solid fuel burners, various devices, e.g. boilers for preparing hot water, are fired with loose granules or pellets. There are grate firing systems with folding and stepped grates as well as primary ventilated retort and burner plate firing systems, which transport the ash out of the combustion chamber depending on the fuel feed.
Die Nachteile dieser Brenner bestehen in der sehr starken Veraschung des Brennraumes und in der starken Abhängigkeit der Brennleistimg vom verwendeten Brennmaterial. Die Reinigung durch Rostentleerung stellt dabei einen schweren Eingriff in den Brennvorgang dar und stört die Verbrennung und deren Effizienz erheblich oder beendet diese gänzlich. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Feststoffbrenner der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem eine technisch einfache Verbrennung für eine große Vielfalt von unterschiedlichen Brennmaterialien realisiert werden kann.The disadvantages of these burners are the very high incineration of the combustion chamber and the fact that the combustion performance is highly dependent on the fuel used. Cleaning by emptying the grate represents a serious intervention in the combustion process and significantly disrupts combustion and its efficiency or stops it altogether. The object of the invention is to provide a solid fuel burner of the type mentioned at the beginning, with which technically simple combustion can be achieved for a large variety of different fuels.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine möglichst effiziente Reinigung des Brennraumes zu ermöglichen, durch die eine Störung des Verbrennungsvorganges möglichst vermieden werden soll.A further task is to enable the combustion chamber to be cleaned as efficiently as possible in order to avoid disruption of the combustion process as far as possible.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht daß der vorzugsweise hohlzylindnsche Brennhohlkörper in einem über eine höhenverstellbare Vorrichtung einstellbaren Abstand zu dem Brennerboden angeordnet ist, sodaß ein Spalt zwischen dem Brennhohlkörper und dem Brennerboden freigestellt ist, über den Verbrennungsrüclcstände nach außen bewegbar sind. Die Funktion der Öffnungen des Brennhohlkörpers paßt sich dem Füllstand der Brennkammer an. Bei steigender Glutbettgröße erhöht sich der Primärluftbereich automatisch anstatt sich wie bei von unten belüfteten Brennern gemäß Stand der Technik zu verkleinern, weil beim erfindungsgemäßen Feststoffbrenner mit wachsendem Füllstand immer mehr Öffnungen direkt auf der Höhe des Glutbettes liegen und somit für die Primärluftzufuhr wirken. Auf diese Weise teilen sich bei passender Gesamtluftraenge Primär- und Sekundärluft automatischAccording to the invention, this is achieved in that the preferably hollow cylindrical combustion hollow body is arranged at a distance from the burner base that can be adjusted using a height-adjustable device, so that a gap is left between the combustion hollow body and the burner base, through which combustion residues can be moved outwards. The function of the openings in the combustion hollow body adapts to the filling level of the combustion chamber. As the size of the ember bed increases, the primary air area automatically increases instead of decreasing as in burners ventilated from below according to the state of the art, because with the solid fuel burner according to the invention, as the filling level increases, more and more openings are located directly at the height of the ember bed and thus act for the primary air supply. In this way, with the appropriate total air volume, primary and secondary air automatically divide.
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im richtigen Verhältnis zueinander auf. Nimmt wirkt der größere Teil der vorhandenenin the right proportion to each other. If the larger part of the existing
hingegen der Füllstand im Brennraum ab, Öffnungen des Brennhohlkörpers alsHowever, the filling level in the combustion chamber decreases, openings of the combustion hollow body as
Sekundä^zuführungen, da diese in diesem Fall oberhalb des verbrennenden Materials liegen, sodaß automatisch weniger Prirnärluft zur Verbrennung gelangt.Secondary feeds, since in this case they are located above the burning material, so that automatically less primary air reaches the combustion.
Der einstellbare Abstand von Brennerbodenscheibe zu Brennhohlkörper ergibt einen bestimmten Entaschungsspalt, welcher das Ausfallen von unverbrannten Teilen und das Überfüllen der Brennscheibe verhindert. Auch dieses Problem tritt bei bekannten Unterschubfeuerungen auf. Damit können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Feststoffbrenners auch Brennstoffe mit hohem Aschegehalt oder großer Verschlackungstendenz verbrannt werden, ohne daß es dabei zu einer merkbaren Beeinträchtigung des Brennvorganges kommt. Es wird damit eine seitliche PrimMuftzuführung erzielt, die sich den Gegebenheiten im Brennraum ständig anpaßt, das Abführen der Asche kann zugleich aufgrund des Entaschungsspaltes jedoch auch bei sehr starkem Ascheanfall sowohl auf kontinuierliche als auch diskontinuierliche Weise geschehen, ohne die gerade stattfindende Verbrennung unterbrechen zu müssen.The adjustable distance between the burner base plate and the combustion hollow body results in a certain ash removal gap, which prevents unburned parts from falling out and the combustion disk from being overfilled. This problem also occurs in known underfeed firing systems. This means that with the help of the solid fuel burner according to the invention, even fuels with a high ash content or a high tendency to slag can be burned without this noticeably affecting the combustion process. This achieves a lateral primary air supply that constantly adapts to the conditions in the combustion chamber, but at the same time, thanks to the ash removal gap, the ash can be removed both continuously and discontinuously even when there is a very high ash accumulation, without having to interrupt the combustion that is currently taking place.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Brennerboden als Scheibe ausgebildet ist, und daß die Brennerboden-Öffnung durch eine zentrale kreisförmige Öffnung der Scheibe gebildet ist. Dadurch gelingt eine symmetrische Beschickung des Brennraumes.According to a further feature of the invention, it can be provided that the burner base is designed as a disk and that the burner base opening is formed by a central circular opening in the disk. This enables symmetrical loading of the combustion chamber.
In weilerer Ausbildung der Erfindung kann die Brennerboden-Scheibe vorzugsweise um ihren Mittelpunkt rotierbar oder exzentrisch drehbar gelagert sein. Durch die auf diese Weise erreichte Bewegung der Brennerboden-Scheibe wird das gesamte im Brennraum verbrennende Material ständig nach außen gedreht, wodurch die Verbrennuagsrückstände wie Asche o.a. von der Brennscheibe wegbefördert werden.In a further embodiment of the invention, the burner base disc can preferably be mounted so that it can rotate around its center or can rotate eccentrically. The movement of the burner base disc achieved in this way causes all of the material burning in the combustion chamber to be constantly rotated outwards, whereby the combustion residues such as ash or the like are carried away from the combustion disc.
Um diese Förderbewegung zu unterstützen, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß im Brennraum zumindest ein von der Brennerboden-Scheibe beabstandeter Abstreifer angeordnet ist.In order to support this conveying movement, according to a further embodiment of the invention it can be provided that at least one scraper is arranged in the combustion chamber at a distance from the burner base disc.
Die im Brennraum befindlichen Abstreifer scheren die ausgebrannten Rückstände ab und transportieren diese über den Rand der Brennerbodenscheibe aus dem Brennraum in den Unterbau des erfindtingsgemäßen Brenners. Auf diese Weise sind definiert gesteuerte Entaschungszyklen des Brennraumes während des Leistungsbetriebes möglich, ohne daß dabei das auf der Brennerbodenscheibe bestehende Glutbett verloren gehen kann, wie dies bei dem aus dem Stand der Technik bekannten K) appro st unvermeidlich ist. Auch möglicheThe scrapers in the combustion chamber shear off the burnt residues and transport them over the edge of the burner base plate from the combustion chamber into the substructure of the burner according to the invention. In this way, defined, controlled ash removal cycles of the combustion chamber are possible during operation, without the ember bed on the burner base plate being lost, as is unavoidable with the K) appro st known from the state of the art. Possible
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Verschlackungen können durch die definierte Bewegung der Brennerbodenscheibe und der feststehenden Abstreifer aus dem Brennraum entfernt werden.Slag deposits can be removed from the combustion chamber by the defined movement of the burner base disc and the fixed scrapers.
Erhöhte Aschemengen, wie sie bei landwirtschaftlichen Reststoffen oder bei Kartonagen anfallen, können durch die variable Einstellbarkeit der Reinigungszyklen und der Laufdauer ebenso vollständig ausgebracht werden.Increased amounts of ash, such as those generated by agricultural residues or cardboard, can also be completely removed thanks to the variable adjustability of the cleaning cycles and the running time.
Eine die bestehende Glut schonende Wegbeförderung der Verbrennungsrückstände kann in Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die Brennerboden-Scheibe federnd gelagert ist, und daß eine Vorrichtung zur Schwingungserzeugung vorgesehen ist, welche mit der Brennerboden-Scheibe gekoppelt ist, sodaß die Brennerboden-Scheibe, vorzugsweise in horizontaler Richtung, zu Schwingungen anregbar ist. Die schwingende Brennerboden-Scheibe ruft eine Förderbewegung der leichten Rückstandsteilchen in Richtung zum Brennerbodenspalt hervor.In a further development of the invention, the combustion residues can be removed without damaging the existing embers by spring-mounting the burner base disc and by providing a device for generating vibrations which is coupled to the burner base disc so that the burner base disc can be excited to vibrate, preferably in a horizontal direction. The vibrating burner base disc causes the light residue particles to be conveyed in the direction of the burner base gap.
Bei einem Feststoffbrenner der eingangs genannten Art kann weiters erfmdungsgemäß vorgesehen sein, daß die in der Wandung des Brennhohlkörpers angeordneten Luftzufuhröffnungen aus Luftdüsen gebildet sind, die im unteren Bereich des Brennhohlkörpers einen kleinen Durchmesser aufweisen und deren Durchmesser in Richtung zum oberen Bereich des Brennhohlkörpers anwächst.In a solid fuel burner of the type mentioned at the outset, it can further be provided according to the invention that the air supply openings arranged in the wall of the combustion hollow body are formed from air nozzles which have a small diameter in the lower region of the combustion hollow body and whose diameter increases in the direction of the upper region of the combustion hollow body.
Auf diese Weise wird verhindert, daß in den unteren Bereichen des Brennraumes die Glut störende Verwirbeluiigeii auftreten.In this way, turbulences that would disturb the embers are prevented from occurring in the lower areas of the combustion chamber.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Anzahl der Luftdüsen so gewählt ist, daß der Gesamtquerschnitt der Luftzufuhröffnungen in jeder Höhe des Brennhohlkörpers im wesentlichen gleich groß ist.In a further embodiment of the invention, the number of air nozzles can be selected such that the total cross-section of the air supply openings is substantially the same size at every height of the combustion hollow body.
Dadurch wird eine über die Höhe des ßrennhohlkörpers gleichmäßig verteilte Liu?tziüuhr ermöglicht.This allows for a Liu?tzi clock that is evenly distributed over the height of the hollow body.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung kann darin bestehen, daß die Luftzuführöffnungen der Luftdüsen einen Durchmesser von 2 bis 12 mm oder einen Durchmesser von 3 bis 24 mm aufweisen, wodurch sich Brennerleistungen von z.B. 50 kW und 500 kW erreichen lassen.
Eine weitere Variante der Erfindung kann darin bestehen, daß die in der Wandung des Brennhobikörpers angeordneten Luftzufübröffhungen aus Luftdüsen gebildet sind, deren Luftausstoßrichtung um einen spitzen Winkel &agr; gegenüber der radialen Verbindungslinie mit der Mittelachse des Brennhohlkörpers gedreht ist.A further feature of the invention may be that the air supply openings of the air nozzles have a diameter of 2 to 12 mm or a diameter of 3 to 24 mm, whereby burner outputs of 50 kW and 500 kW, for example, can be achieved.
A further variant of the invention can consist in that the air supply openings arranged in the wall of the combustion hollow body are formed by air nozzles whose air discharge direction is rotated by an acute angle α with respect to the radial connecting line with the central axis of the combustion hollow body.
Die vom Zentrum des Brennhohlkörpers weggerichteten Luftströmungen aus den im Brennhohlkörper angeordneten Luftdüsen ergeben eine Wirbelbildung der die Verbrennung fördernden Luft, woraus sich eine Erhöhung des Verbrennungswirkungsgrades erzielen läßt.The air flows directed away from the center of the combustion cavity from the air nozzles arranged in the combustion cavity result in the formation of swirls in the air that promotes combustion, which can increase the combustion efficiency.
Eine besonders vvirksame Wirbelbildung ergibt sich bei einem Winkel &agr; in einem Bereich Von2°bisl5°.A particularly effective vortex formation occurs at an angle α in a range of 2° to 15°.
Eine weitere positive Beeinflussung der in den Brennraum geleiteten Luftströmung läßt sich in Weilerbildung der Erfindung dadurch erreichen, daß die Luftdüsen zusätzlich in einem spitzen Winlcel &bgr; gegenüber der durch die Luftdüsen verlaufenden Horizontalebenen nach oben geneigt sind, wobei der Winkel &bgr; bevorzugt in einem Bereich von 5° bis 30° liegt.A further positive influence on the air flow directed into the combustion chamber can be achieved in the hamlet formation of the invention in that the air nozzles are additionally inclined upwards at an acute angle β with respect to the horizontal planes running through the air nozzles, wherein the angle β is preferably in a range of 5° to 30°.
Gemäß einer weiteren Fortbildung der Erfindung können die Luftdüsen in Horizontalebenen angeordnet sein, und die Luftdüsen aufeinanderfolgender Horizontalebenen entlang des Unrfanges des Brennhohlkörpers versetzt sein, sowie die Ausstoßrichtung der Luftdüsen aufeinanderfolgender Horizontaiebenen abwechselnd um einen positiven und einen negativen Winkel &agr; gegenüber de;- radialen Verbindungslinie gedreht sein.According to a further development of the invention, the air nozzles can be arranged in horizontal planes, and the air nozzles of successive horizontal planes can be offset along the circumference of the combustion hollow body, and the ejection direction of the air nozzles of successive horizontal planes can be alternately rotated by a positive and a negative angle α with respect to the radial connecting line.
Durch die abwechselnde unterschiedliche Ausrichtung der Luftdüsen wird eine die Verbrennung fördernde Durchwirbelung der Sekundär- bzw. Primärluft innerhalb des Brennraumes erreicht.The alternating different orientation of the air nozzles creates a swirl of the secondary and primary air within the combustion chamber, which promotes combustion.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung kann darin bestehen, daß die Luftdüsen einen in sich drehenden Luftstrom erzeugen, wodurch sich eine sehr effiziente Verbrennung erreichen läßt.A further feature of the invention may be that the air nozzles generate a rotating air flow, whereby very efficient combustion can be achieved.
Eine Erhöhung des Verbrennungswirkungsgrades läßt sich in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch erreichen, daß die Luftdüsen ein Luftdrall-Element, z.B. ein Luftdrallblech, aufweisen.An increase in the combustion efficiency can be achieved in a further development of the invention in that the air nozzles have an air swirl element, e.g. an air swirl plate.
Weiters kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, daß die vorzugsweise mit einem Längsschlitz versehenen Luftdüsen Einlaßöffnungen mit sich spiralartig vergrößerndem Einlaßquerschnitt aufweisen, wodurch sich eine besonders starke Rotation der durch die Einlaßöffnungen hindurchgeführten Luftströmung erreichen läßt In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Primär- und Sekundärluftzufuhreinrichtung mit einem Druckgebläse oder mit einem Saugzuggebläse verbunden ist.Furthermore, according to a further feature of the invention, it can be provided that the air nozzles, which are preferably provided with a longitudinal slot, have inlet openings with a spirally increasing inlet cross-section, whereby a particularly strong rotation of the air flow passed through the inlet openings can be achieved. In a further development of the invention, it can be provided that the primary and secondary air supply device is connected to a pressure fan or to an induced draft fan.
Bei einem Feststoffbrenner der eingangs genannten Art kann zur Optimierung des Breiinverhaltens erfindungsgemäß eine Steuenmgs- und Regelvorrichtung vorgesehen sein, welche mit der Antriebseinheit der Unterschubvorrichtung und mit einer in einem die Verbrennungsabgase aus dem Brennraum ableitenden Abzugsrohr Lambda- oder einer CO-Meßwert-Sonde verbunden ist.In a solid fuel burner of the type mentioned at the outset, a control and regulating device can be provided according to the invention in order to optimize the slurry behavior, which is connected to the drive unit of the feed device and to a lambda or CO measuring value probe in an exhaust pipe which discharges the combustion gases from the combustion chamber.
Auf diese Weise kann der Vorschub der Unterschubvorrichtung anhand der mit der Lambda oder der CO-Meßwertsonde gemessenen Gaskonzentrationen geregelt und somit das Abbrandverhalten entsprechend gesteuert werden.In this way, the feed of the underfeed device can be regulated based on the gas concentrations measured with the lambda or CO measuring probe and thus the combustion behavior can be controlled accordingly.
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Eine andere Variante der Erfindung kann darin bestehen, daß im oberen Bereich des Brennhohlkörpers eine Vorrichtung zur Verwirbelung der im zentralen Bereich des Bremiraums sich ausbildenden Gasströmung ausgebildet ist. Der insbesondere im Zentrum von Brennhohl körpern mit großem Durchmesser sich einstellende turbulenzarme Bereich kann auf diese Weise mit zusätzlicher Verwirbelungsströmung beaufschlagt werden, wodurch die Verbrennungswerte entscheidend verbessert werden können. Die Ausbildung einer strö'mungsarmen Kernzone wird verhindert.Another variant of the invention can consist in that a device for swirling the gas flow forming in the central area of the combustion chamber is formed in the upper area of the combustion hollow body. The low-turbulence area that occurs particularly in the center of combustion hollow bodies with a large diameter can in this way be subjected to additional swirling flow, whereby the combustion values can be significantly improved. The formation of a low-flow core zone is prevented.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann die Verwirbelungsvorrichtung aus einem sich entlang der Mittelachse des Brennhohlkörpers erstreckenden Rohr zur Zufuhr von Tertiärluft oder von rückgefiihrten Verbrennungsgasen in den Brennraum gebildet sein, welches Rohr schräg nach unten und/oder nach außen gerichtete Zufuhröffhungen aufweist.
Die in den Brennhohlkörper solcherart zugeführie Tertiärluft ermöglicht die Wirbelbilduiig in einem von den in der Wandung des Brennhohlkörpers angeordneten Luftdüsen schlecht verwirbelten Bereich, bei Verwendung von rückgeführten Verbrennungsgasen zur Ausbildung von zusätzlicher Verwirbelung kann aufgrund des in diesen enthaltenem Kohlendioxid noch dazu ein kühlender Effelct erzielt werden, falls die Brennertemperatur auf einem relativ niedrigen Wert gehalten werden soll.According to a further embodiment of the invention, the swirling device can be formed from a tube extending along the central axis of the combustion hollow body for supplying tertiary air or recirculated combustion gases into the combustion chamber, which tube has supply openings directed obliquely downwards and/or outwards.
The tertiary air fed into the combustion cavity in this way enables the formation of turbulence in an area which is poorly swirled by the air nozzles arranged in the wall of the combustion cavity. When recirculated combustion gases are used to form additional turbulence, a cooling effect can also be achieved due to the carbon dioxide contained in these gases if the burner temperature is to be kept at a relatively low value.
Weiters kann vorgesehen sein, daß die Verwirbelungsvorrichtung aus einer von oben Ln den Brennraum ragenden Verwirbelungsfläche gebildet ist, wobei vorzugsweise die Verwirb el ungsfläche aus der Mantelfläche eines, vorzugsweise aus feuerfestem Beton gebildeten, Kegels besteht.Furthermore, it can be provided that the swirling device is formed from a swirling surface protruding from above into the combustion chamber, wherein the swirling surface preferably consists of the outer surface of a cone, preferably made of refractory concrete.
Die im oberen Bereich des Brennraumes angeordnete Verwirbelungsfläche lenkt die auf diese gerichteten Gasströmungen in den im Zentrum sich ausbildenden strömungsarmen Raum um Lind sorgt so für eine Erhöhung der Wirbelbilduiig im zentralen Bereich des Brennraumes.
Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung der Verbrennung in einer Verbrennungsanlage mit einer Unterschubvorrichtung, über welche Brennmaterial durch eine untere Öffnung in einen Brennraum bewegbar ist, mit einem im wesentlichen geschlossenen Brennerboden und mit einem Brennhohlkörper, der Lufteufübjöfmungen für die Zufuhr von Primärluft- und einer Sekundärluft in den Brennraum aufweist und der oberhalb des Brennerbodens angeordnet ist.The swirling surface arranged in the upper area of the combustion chamber directs the gas flows directed towards it into the low-flow space forming in the centre and thus ensures an increase in the vortex formation in the central area of the combustion chamber.
Furthermore, the invention relates to a method for controlling combustion in a combustion plant with a feed device, via which fuel can be moved through a lower opening into a combustion chamber, with a substantially closed burner base and with a combustion hollow body which has air openings for the supply of primary air and secondary air into the combustion chamber and which is arranged above the burner base.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren dieser Art anzugeben, mit dem eine einfache Regelung der Verbrennung auf eine bestimmte, vorwählbare Gaskonzentration durchgeführt werden kann.The object of the invention is to provide a method of this type with which a simple control of the combustion to a certain, preselectable gas concentration can be carried out.
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Weitere Aufgabe ist es, die Abstimmung des Anteils an Primär- und Sekundärluft automatisch zu regeln.Another task is to automatically regulate the proportion of primary and secondary air.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Vorschubgeschwindigkeit der Unterschubvomchtung in Abhängigkeit der Abweichung eines meßbaren Gaskonzentrations-Ist-Werts, Z-B des Sauerstoffgehalts, in den bei der Verbrennung entstehenden Verbrennungsgasen von einem Soll-Wert gesteuert wird, und daß die über die Primär- und Sekundärluftöffnungen zugeföhrte Gesamtluftmenge konstant gehalten wird.According to the invention, this is achieved in that the feed speed of the feed device is controlled as a function of the deviation of a measurable actual gas concentration value, Z-B the oxygen content, in the combustion gases produced during combustion from a target value, and in that the total amount of air supplied via the primary and secondary air openings is kept constant.
Auf diese Weise wird genau soviel Brennmaterial über die Brennerboden-Öffnung in den Brennraum gefördert, als es für die Erreichung des vorbestimmbaren Gaskonzentrationswerts erforderlich ist. Da sich die Primärluft und die Sekundärluft je nach Füllstand des Brennraumes auf das Brennmaterial aufteilen, ergibt sich bei hohem Primärluftbedarf über die Regelung in Abhängigkeit des Gaskonzentrationswertes automatisch die für jeden Materialtyp erforderliche Füllstandhöhe. Dadurch stellt sich z.B. bei relativ feuchtem Material automatisch eine hohe Füllstandhöhe ein, weil der Primärluftbedarf entsprechend hoch ist.In this way, exactly as much fuel is fed into the combustion chamber through the burner base opening as is required to achieve the predeterminable gas concentration value. Since the primary air and the secondary air are distributed among the fuel depending on the filling level of the combustion chamber, when the primary air requirement is high, the control automatically determines the filling level required for each type of material depending on the gas concentration value. This means that, for example, a high filling level is automatically set for relatively moist material because the primary air requirement is correspondingly high.
Umgekehrt ergibt sich eine niedrige Füllstandhöhe, wenn trockenes Material verbrannt wird.Conversely, a low filling level results when dry material is burned.
Die händjsche Abstimmung von Primärluit und Sekundärluft kann daher unterbleiben.Manual adjustment of primary air and secondary air can therefore be omitted.
Somit sind mehrere, jeweils voneinander getrennt regelbare Primärluftzuführungen, Sekimdärluftzufiihrungen und Glutbettgrößen in einem Gesamtsystem vereint.Thus, several primary air supplies, secondary air supplies and ember bed sizes, each of which can be controlled separately, are combined in one overall system.
Weiters kann bei dem vorgenannten Verfahren eine Minimierung der Abgaskonzentration erfmdungsgemäß dadurch erreicht werden, daß die Vorschubgeschwindigkeit der Unterschubvomchtung in Abhängigkeit vom Minimalwert des bei der Verbrennung entstehenden Kohlenmonoxidgehalts und in Abhängigkeit von der Temperatur gesteuert wird, und daß die über die Primär- und Sekundärluftöffhungen zugeführte Gesamtluftmenge konstant gehalten wird.Furthermore, in the above-mentioned method, a minimization of the exhaust gas concentration can be achieved according to the invention by controlling the feed speed of the underfeed device as a function of the minimum value of the carbon monoxide content generated during combustion and as a function of the temperature, and by keeping the total amount of air supplied via the primary and secondary air openings constant.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der beigeschlossenen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eingehend erläutert. Es zeigt dabeiThe invention is explained in detail below using the embodiment shown in the attached drawing. It shows
Fig.] eine schematische teilweise Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feststoffbrenners;Fig.] is a schematic partial side view of an embodiment of the solid fuel burner according to the invention;
Fig.2 eine Draufsicht auf einen Brennhohlkörper in abgerollter Darstellung einer Ausfuhrungsform der Erfindung;Fig.2 is a plan view of a hollow combustion body in an unrolled representation of an embodiment of the invention;
Fig.3 eine vergrößerte Teilansicht des Brennhohlkörpers gemäß Fig.2;Fig.3 is an enlarged partial view of the combustion hollow body according to Fig.2;
Fig.4 einen Schnitt durch einen Brennhohlkörper einer weiteren erfindungsgemäßen Ausflihrungsform;Fig.4 is a section through a combustion hollow body of a further embodiment according to the invention;
Fig. 5 eine Draufsicht auf den Brennhohlkörper gemäß Fig. 4;Fig. 5 is a plan view of the combustion hollow body according to Fig. 4;
Fig.6 eine Ausfuhrungsform einer Luftdüse in Seitenansicht und
Fig.7 einen Schnitt AA durch die Luftdüse gemäß Fig.6.Fig.6 an embodiment of an air nozzle in side view and
Fig.7 is a section AA through the air nozzle according to Fig.6.
Fig. 1 zeigt einen Feststoffbrenner, der Teil einer nicht näher dargestellten Heiz- oder Warmwasseranlage, zum Beispiel zur Warrnwasseraufbereitung ist. Bevorzugt können mit diesem biogene Heizmaterialien verfeuert werden, der Feststoffbrenner kann aber auch mit anderen üblichen Heizmaterialien beschickt werden, vor allem aber Brennstoffe mit hohem Aschegehalt oder großer Verschlackungstendenz, wie z.B. Karton, bis hin zu relativ feuchten Brennmaterialien lassen sich damit bevorzugt verbrennen.Fig. 1 shows a solid fuel burner that is part of a heating or hot water system (not shown in detail), for example for hot water preparation. Biogenic heating materials can preferably be burned with this, but the solid fuel burner can also be charged with other common heating materials, but above all fuels with a high ash content or a high tendency to slag, such as cardboard, and even relatively moist fuels can be burned with it.
An der Unterseite des Feststoffbrenners ist eine aus zwei auf einer Achse 20 gegenläufig angeordneten Schnecken 13 gebildete Unterschubvorrichtung vorgesehen, mit der Brennmaterial in einem unterhalb des Feststoffbreraiers angeordneten Kanal 15 von einer Seite horizontal auf eine im Brennerboden ausgenommene Öffnung 14 zu bewegt wird. Angetrieben wird die Unterschubvorrichtung von einer Antriebseinheit 27. Die Brennerboden-Öffhung 14 ist im Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig.l kreisrund ausgeführt, kann aber auch eine beliebig andere geometrische Form annehmen.On the underside of the solid fuel burner there is a feed device made up of two screws 13 arranged in opposite directions on an axis 20, with which fuel is moved horizontally from one side in a channel 15 arranged below the solid fuel burner towards an opening 14 in the burner base. The feed device is driven by a drive unit 27. The burner base opening 14 is circular in the embodiment according to Fig. 1, but can also take on any other geometric shape.
An dieser Stelle endet die eine Schnecke 13 und die andere setzt sich im entgegengesetzten Drehsinn fort, sodaß das Brennmaterial bei Rotation der Achse 20 in die Öffnung 14 empoi-gedrückt wird, wodurch sich ein ständiger Nachschub an Brennmaterial in den Feststoffbrenner ergibt. Je nach Umdrehungszahl oder Laufzeit der Achse 20 stellt sich damit ein höherer oder niedriger Materialdurchsatz ein. Das Brennmaterial gelangt damit in einen Brennraum 12 des Feststoffbrenners, wo es verbrannt wird. Die Brennmaterialaufschubzone 1 ist dabei mittig im Feststoffbrenner angeordnet. Während des Verbrennungsvorgangs stellen sich verschiedene Zonen im Brennmaterial ein, die in Fig.l schematisch angedeutet sind. Von unten beginnend schließt eine Entgasungszone 3 in herkömmlicher Weise an eine Materialvortrocknungszone 2 an, nach der Entgasungszone 3 bildet sich eine Ausglühzone 4.
Der Brennerboden 5 ist im wesentlichen geschlossenflächig ausgebildet und es ist ein um die Brennerboden-Öffnung angeordneter, vorzugsweise hohlzylindrischer, Brennhohlkörper 9 vorgesehen. Die Primär- und SekundärluftzufuhreinrichtLmg sind aus in den Brennraum 12 mündende Luftzuführöffhungen 10, U gebildet, die in der Wandung des Brennhohlkörpers 9 angeordnet und mit einem Druckgebläse 24 verbunden sind. Sie könnten genauso auch mit einem Saugzuggebläse verbunden sein.At this point, one screw 13 ends and the other continues in the opposite direction of rotation, so that the fuel is pressed into the opening 14 when the axis 20 rotates, resulting in a constant supply of fuel into the solid fuel burner. Depending on the number of revolutions or running time of the axis 20, a higher or lower material throughput is thus achieved. The fuel thus reaches a combustion chamber 12 of the solid fuel burner, where it is burned. The fuel feeding zone 1 is arranged in the middle of the solid fuel burner. During the combustion process, various zones form in the fuel, which are indicated schematically in Fig. 1. Starting from the bottom, a degassing zone 3 adjoins a material pre-drying zone 2 in the conventional manner, and a glowing zone 4 forms after the degassing zone 3.
The burner base 5 is essentially designed to have a closed surface and a preferably hollow cylindrical combustion hollow body 9 is provided around the burner base opening. The primary and secondary air supply devices are formed from air supply openings 10, U which open into the combustion chamber 12 and are arranged in the wall of the combustion hollow body 9 and are connected to a pressure fan 24. They could also be connected to an induced draft fan.
Damit gelangt die Primärluft nicht wie in den bekannten Feststoffbrennern von unten in den Brennraum sondern ausschließlich über die Luftzufuhröffnungen von der Seite in das Brennmaterial. Die Brennerbodenscheibe 5 ist also unbelüftet, sodaß keine Primärluft vonThis means that the primary air does not enter the combustion chamber from below as in the known solid fuel burners, but only through the air supply openings from the side into the fuel. The burner base plate 5 is therefore not ventilated, so that no primary air from
unten an das Brennmaterial gelangen kann. Die Funktion der Öffnungen 10, 11 ist vom Füllstand des Feststoffbrenners abhängig. Bei hohem Füllstand wirken praktisch nur die obersten Öffnungen 10, 11 als Sekundärluftöffnungen, während alle darunterliegenden Öffnungen 10, 11 als Primärluftöffhungen wirken, über die Primärluft direkt dem Brennmaterial zugeführt wird und dort zur Verbrennung des Brennmaterials beiträgt. Die Sekundärluft dient hingegen lediglich der Nachverbrennung der bei der primären Verbrennung entstehenden Verbrennungsabgase.can reach the fuel from below. The function of the openings 10, 11 depends on the fill level of the solid fuel burner. When the fill level is high, practically only the uppermost openings 10, 11 act as secondary air openings, while all the openings 10, 11 below act as primary air openings, through which the primary air is fed directly to the fuel and contributes to the combustion of the fuel. The secondary air, on the other hand, only serves for the afterburning of the combustion gases produced during the primary combustion.
Bei relativ geringem Füllstand wirken wiederum nur die untersten Öffnungen 10, 11 als Primärluftöffnangen und alle darüberliegenden Öffnungen 10, 11 als Sekundärluftöffnungen. Die Wirkungsweise der Öffnungen 10,11 ist damit stark vom Brennmaterial-Füllstand innerhalb des Brennraumes 12 abhängig.When the filling level is relatively low, only the lowest openings 10, 11 act as primary air openings and all openings 10, 11 above them act as secondary air openings. The way the openings 10, 11 work is therefore heavily dependent on the fuel filling level within the combustion chamber 12.
Gemäß dem in Fig.2 und Fig.3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die in der Wandung des Brennhohlkörpers 9 angeordneten Lüftzufuhröffnungen aus Luftdüsen 10', 10", 10'" gebildet, die im unteren Bereich des Brennhohlkörpers 9 einen kleinen Durchmesser aufweisen und deren Durchmesser in Richtung zum oberen Bereich des Brennhohlkörpers 9 anwächst wobei vorzugsweise die Anzahl der Luftdüsen 10', 10", 10"' so gewählt ist, daß der Gesamtquerschnitt der Luftzufuhröffiiungen in jeder Höhe des Brenuhohlkörpers 9 im wesentlichen gleich groß ist. Auf diese Weise wird eine Verwirbelung der im unteren Bereich des Brennraumes befindlichen Glut durch die aus den Öffnungen mit kleinem Durchmesser strömenden Luft vermieden, zugleich die Luftzufuhr über die Höhe gesehen konstant gehalten. Als Beispiel sei der Durchmesser der Düsen 10' mit 6 mm und der Durchmesser der Düsen 10'" mit 1.3 mm angegeben. Bevorzugte Bereiche von Düsendurchmessem sind 2 mm bis 12 mm und 3mm bis 24 mm, mit denen etwa Heizleistungen von 50 kW bzw. 500 kW erreicht werden können. Die Abstufungen zwischen dem untersten und dem obersten Bereich des Hohlkörpers 9 können so wie die Düsendurchmesser nach Bedarf gewählt werden.According to the embodiment shown in Fig.2 and Fig.3, the air supply openings arranged in the wall of the combustion hollow body 9 are formed from air nozzles 10', 10", 10'", which have a small diameter in the lower region of the combustion hollow body 9 and whose diameter increases towards the upper region of the combustion hollow body 9, wherein the number of air nozzles 10', 10", 10'" is preferably selected such that the total cross section of the air supply openings is essentially the same size at every height of the combustion hollow body 9. In this way, swirling of the embers in the lower region of the combustion chamber by the air flowing out of the openings with a small diameter is avoided, and at the same time the air supply is kept constant over the height. As an example, the diameter of the nozzles 10' is 6 mm and the diameter of the nozzles 10'" is 1.3 mm. Preferred ranges of nozzle diameters are 2 mm to 12 mm and 3 mm to 24 mm, with which heating outputs of approximately 50 kW and 500 kW can be achieved. The gradations between the lowest and the highest area of the hollow body 9 can be selected as required, as can the nozzle diameters.
Der hohlzylindrische Brennhohlkörper 9 ist mit seiner Längsachse normal zum Brennerbodcn 5 ausgerichtet und erfindungsgemäß in einem über eine böhenverstellbare Vorrichtung 23 einstellbaren Abstand zu diesem angeordnet, sodaß ein Spalt 21 zwischen dem Brennzylinder 9 und dem Brennerboden 5 freigestellt ist, über den Verbrennungsrückstände nach außen bewegbar sind. Damit kann eine sehr wirkungsvolle Entaschung der Verbrennung durchgeführt werden, ohne daß es zu einer Beeinträchtigung der Glut kommt. Je nach Einstellung des Spalts 21 wird mehr oder weniger verbranntes Material seitlich aus dem Brennraum 12 hinausbefördert, während die Verhältnisse im Zentrum der Glut unverändertThe hollow cylindrical combustion hollow body 9 is aligned with its longitudinal axis normal to the burner base 5 and, according to the invention, is arranged at a distance from the latter that can be adjusted by means of a height-adjustable device 23, so that a gap 21 is left between the combustion cylinder 9 and the burner base 5, through which combustion residues can be moved outwards. This allows very effective ash removal from the combustion to be carried out without affecting the embers. Depending on the setting of the gap 21, more or less burnt material is transported out of the combustion chamber 12 at the side, while the conditions in the center of the embers remain unchanged.
weiterbestehen. Erfahrungsgemäß ist aber gerade dieses Weiterbestehen der Brennverhältnisse von großer Bedeutung für einen sauberen Abbrand, da andernfalls jede ruckartige Veränderung des Glutnestes, wie sie bei herkömmlichen Entaschungsvorgängen geschieht, eine sehr hohe Übergangszeit mit sich bringt, bis wieder ein sauberes Abbrandverhalten erzielt wird.continue to exist. Experience has shown, however, that this continued existence of the combustion conditions is of great importance for a clean combustion, since otherwise every sudden change in the ember nest, as occurs in conventional ash removal processes, entails a very long transition time until a clean combustion behavior is achieved again.
Während Brennmaterial über die Bodenöffhung 14 ständig nachgeschoben wird, kann die bei der Verbrennung entstandene Asche durch den Spalt 21 in den Unterbau des Feststoffbrenners gelangen und wird somit aus dem Brennraum befördert.While fuel is constantly being fed in through the bottom opening 14, the ash produced during combustion can pass through the gap 21 into the base of the solid fuel burner and is thus transported out of the combustion chamber.
Eine sehr gut definierte Entaschung kann dadurch erreicht werden, daß der Brennerboden als Scheibe 5 ausgebildet ist und diese Bremierboden-Scheibe 5 mittels Lager 6 rotierbar gelagert ist. Damit wird die sich ausbildende Asche vom Zentrum der um ihren Mittelpunkt rotierbaren Brennerboden-Scheibe 5 wegbewegt.A very well-defined ash removal can be achieved by designing the burner base as a disk 5 and this burner base disk 5 is mounted so that it can rotate by means of bearings 6. This moves the ash that forms away from the center of the burner base disk 5, which can rotate about its center.
Die Bremierboden-Scheibe 5 kann aber ebenso auch exzentrisch gelagert sein, wodurch sich eine automatische Abstreifung an der Wand des Brennhohlkörpers 9 und einen Stufenrosteffekt ergeben würde. Tn Fig. 1 ist die Abstreifung durch im Brennraum von der Brennerboden-Scheibe 5 beabstandete, ortsfest angeordnete Abstreifer 8 verwirklicht, die je nach Lage und Größe ständig die auf der Brennerboden-Scheibe entstehende Asche in den Spalt 21 abstreifen. Dabei können beliebig viele, insbesondere auch nur ein Abstreifer 8 um den Breimraumumfang angeordnet sein, die für eine kontinuierliche Reinigung des Brennerbodens sorgen.However, the burner base disk 5 can also be mounted eccentrically, which would result in automatic scraping on the wall of the combustion hollow body 9 and a stepped grate effect. In Fig. 1, the scraping is implemented by stationary scrapers 8 in the combustion chamber, spaced from the burner base disk 5, which, depending on their position and size, constantly scrape the ash that forms on the burner base disk into the gap 21. Any number of scrapers 8, in particular just one, can be arranged around the circumference of the burner chamber, which ensure continuous cleaning of the burner base.
Eine weitere Möglichkeit die Asche abzustreifen bestünde darin, die Abstreifer 8 im Kreis umlaufen zu Jassen und die Bremierboden-Scheibe 5 ortsfest anzuordnen.
Eine verbesserte Möglichkeit der für die Glut schonenden Wegbewegung der sich bildenden Asche ergibt sich, wenn die Entaschung zyklisch vorgenommen wird, indem die Brennerbodenscheibe 5 über eine Antriebsvorrichtung 29 und eine Antriebswelle 7 in entsprechenden Zeitabständen bewegt wird.Another possibility to scrape off the ash would be to rotate the scrapers 8 in a circle and to arrange the Bremierboden disk 5 in a fixed position.
An improved possibility of moving the ash that forms away in a way that is gentle on the embers is achieved if the ash removal is carried out cyclically by moving the burner base disk 5 at appropriate time intervals via a drive device 29 and a drive shaft 7.
Anstelle der zentrischen oder auch exzentrischen Rotation der Brennerboden-Scheibe 5 oder als zusätzliche Bewegungsmöglichkeit der Brennerboden-Scheibe 5 ist im Ausfuhrungsbeispiel der Fig.! vorgesehen, daß die Brennerboden-Scheibe 5 federnd gelagert und eine Vorrichtung zur Schwingungserzeugung 22 vorgesehen ist, welche mit der Brennerboden-Scheibe 5 über ein Koppelglied 60 gekoppelt ist, sodali die Brennerboden-Scheibe 55 vorzugsweise in horizontaler Richtung, zu Schwingungen anregbar ist, die eine die Glut schonende Wegbefürderung von Ascheteilchen ermöglicht.Instead of the centric or eccentric rotation of the burner base disk 5 or as an additional possibility of movement of the burner base disk 5, in the embodiment of Fig.! it is provided that the burner base disk 5 is spring-mounted and a device for generating vibrations 22 is provided, which is coupled to the burner base disk 5 via a coupling member 60, so that the burner base disk 5 can be excited to vibrate, preferably in a horizontal direction, which enables ash particles to be removed without damaging the embers.
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Der Brennerhohlkörper 9 sollte aus einer hochwertigen Stahllegierung gefertigt sein, da dadurch ein rasches Erwärmen auf Betriebstemperatur ermöglicht wird. Durch die permanente Luftdurchströmung über die Öffnungen 1O3 11 ergibt sich eine Kühlwirkung, die eine Überhitzung des Hohlkörpers 9 verhindert. Dadurch werden bestmögliche Bedingungen für die Verbrennung geschaffen. Mach dem Beenden der Verbrennung verhindert die geringe Speichermasse des Hohlkörpers 9 unnötige Wärmeverluste und ebenso ein Überhitzen der Heizanlage.The burner hollow body 9 should be made of a high-quality steel alloy, as this enables rapid heating to operating temperature. The permanent air flow through the openings 10 3 11 results in a cooling effect that prevents overheating of the hollow body 9. This creates the best possible conditions for combustion. After combustion has ended, the low storage mass of the hollow body 9 prevents unnecessary heat loss and also overheating of the heating system.
Damit lassen sich Feuerungsleistungen größer als 150 kW mühelos beherrschen.This makes it easy to handle combustion outputs of more than 150 kW.
Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung bei der die in der Wandung des Brennhohlkörpers 9 angeordneten Luftzuführöfmimgen aus Luftdüsen 110', 110", 1&Ggr; gebildet sind, deren Luftausstoßrichtung um einen spitzen Winkel &agr;, vorzugsweise in einem Bereich von 2° bis 15", gegenüber der radialen Verbindungslinie mit der Mittelachse des Brennhohlkörpers 9 gedreht ist (Fig.5).Fig. 4 and 5 show a further embodiment of the invention in which the air supply openings arranged in the wall of the hollow combustion body 9 are formed from air nozzles 110', 110", 110", whose air ejection direction is rotated by an acute angle α, preferably in a range of 2° to 15", with respect to the radial connecting line with the central axis of the hollow combustion body 9 (Fig. 5).
Weiters sind die Luftdüsen 110\ 110", 11' zusätzlich in einem spitzen Winkel ß3 vorzugsweise in einem Bereich von 5* bis 30° gegenüber der durch die Luftdüsen 110', 110", 11' verlaufenden Horizontalebene nach oben geneigt (Fig.4). Die Verdrehung der Luftdüsen gegenüber der normal zur Brennerhohlkörper-Wand verlaufenden Richtung bewirkt einen schräg nach oben gerichteten Luftstrom, der eine die Verbrennung positiv beeinflussende Wirkung zeigt.Furthermore, the air nozzles 110\ 110", 11' are additionally inclined upwards at an acute angle ß 3, preferably in a range of 5* to 30° with respect to the horizontal plane running through the air nozzles 110', 110", 11' (Fig. 4). The rotation of the air nozzles with respect to the direction running normal to the burner hollow body wall causes an air flow directed obliquely upwards, which has a positive effect on combustion.
Zur weiteren Verwirbelung der Sekundär- und Primärluft sind die Luftdüsen 110', 110", 11' in Horizontalebenen angeordnet, wobei die Luftdüsen 110', 110", 11' aufeinanderfolgender Hotizontalebenen entlang des Umfanges des Brennhohlkörpers 9 versetzt sind, die Ausstoßrichtung der Luftdüsen 110r, 110", 11' aufeinanderfolgender Horizontalebenen ist abwechselnd um einen positiven und einen negativen Winkel &agr; gegenüber der radialen Verbindungslinie gedreht (Fig.5).For further turbulence of the secondary and primary air, the air nozzles 110', 110", 11' are arranged in horizontal planes, wherein the air nozzles 110', 110", 11' of successive horizontal planes are offset along the circumference of the combustion hollow body 9, the ejection direction of the air nozzles 110 r , 110", 11' of successive horizontal planes is alternately rotated by a positive and a negative angle α with respect to the radial connecting line (Fig. 5).
Eine zusätzliche Möglichkeit der Effizienzsteigerung der Verbrennung ergibt sich dadurch, daß die Luftdüsen 110", 110", 11' mit einem Luftdrall-Element, z.B. einem Luftdrallblech, versehen sind, die dem Luftstrom einen Drall in achsialer Richtung verleihen.An additional possibility of increasing combustion efficiency is provided by the fact that the air nozzles 110", 110", 11' are provided with an air swirl element, e.g. an air swirl plate, which imparts a swirl in the axial direction to the air flow.
Gemäß der in Fig.6 und 7 gezeigten Ausfuhrungsform weisen die Luftdüsen 110', 110", 11' einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 50 auf, der die Ausbildung von Luftdüsen mit sich spiralartig vergrößerndem Einlaß-Querschnitt durch Verformung des Rohrquerschnitts (Fig.7) ermöglicht, durch die der hindurchgeführte Luftstrom ebenfalls einen Drall in achsialer Richtung verliehen bekommt.According to the embodiment shown in Fig.6 and 7, the air nozzles 110', 110", 11' have a slot 50 running in the longitudinal direction, which enables the formation of air nozzles with a spirally increasing inlet cross-section by deformation of the pipe cross-section (Fig.7), through which the air flow passed through is also given a swirl in the axial direction.
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Weiters ist beim erfindungsgemäßen Brenner eine Steuerungs- und Regelvorrichtung 28 vorgesehen, welche unter anderem mit der Unterschubvorrichtung 13 bzw. mit deren Antriebseinheit 27 und mit einer Lambda- oder einer CO-Meßwert-Sonde 26 über elektrische Signalleitungen 30 verbunden ist, wobei die Lambda- oder CO-Meßwert-Sonde 26 in einem die VerbrennLtogsabgase aus dem Brennraum 12 ableitenden Abzugsrohr 25 angeordnet ist. Die Steuerungs- und Regelvorrichtung 28 ist weiters über die Leitungen 30 mit allen anderen steuerbaren Vorrichtungen, 2.B. mit dem Gebläse 24 und der Vorrichtung zur Schwingungserzeugung 22, des erfindungsgemäßen Brenners verbunden.
Mittels dieser Anordnung läßt sich ein Verfahren durchführen, bei dem die Vorschubgeschwüidigkeit der Unterschubvorrichtung 13 in Abhängigkeit von der Abweichung eines meßbaren Gaskonzentrations-Ist-Werts, z.B des Sauerstoffgehalts, in den bei der Verbrennung entstehenden Verbrennungsgasen von einem Soll-Wert gesteuert wird, wobei die über die Primär- und SekundärluftöfEhungeii zugeführte Gesamtluftmenge konstant gehalten wird.Furthermore, the burner according to the invention is provided with a control and regulating device 28 which is connected, among other things, to the feed device 13 or to its drive unit 27 and to a lambda or CO measurement value probe 26 via electrical signal lines 30, the lambda or CO measurement value probe 26 being arranged in an exhaust pipe 25 which discharges the combustion gases from the combustion chamber 12. The control and regulating device 28 is also connected via the lines 30 to all other controllable devices, e.g. to the fan 24 and the device for generating vibrations 22, of the burner according to the invention.
By means of this arrangement, a method can be carried out in which the feed speed of the feed device 13 is controlled as a function of the deviation of a measurable actual gas concentration value, e.g. the oxygen content, in the combustion gases produced during combustion from a desired value, the total amount of air supplied via the primary and secondary air openings being kept constant.
Die Verbrennung kann damit nur anhand der eingestellten Gaskonzentration gesteuert werden. So kann mittels Lambda-Sonde der Sauerstoffgehalt gemessen und mit einem eingestellten Wert verglichen werden. Bei einer Abweichung wird durch Erhöhung oder Erniedrigung der Vorschubgeschwindigkeit der Unterschubeinrichtung der Füllstand innerhalb des Breimraumes so verändert, daß der Sollwert der Gaskonzentration erreicht wird. Über die Füllstandhöhe gleicht sich aber auch die Verteilung von Primär- und Sekundärluftzufuhr automatisch an den richtigen Wert an. Relativ feuchtes Brennmaterial wird daher eine hohe Füllstandhöhe zur Folge haben, während trockenes Brennmaterial infolge der Regelung der Vorschubgeschwüidigkeit eine eher niedrige Füllstandhöhe verursachen wird. In beiden Fällen heizt die Anlage mit dem gewünschten Gaskonzentrationswert, z.B. Lambda = 1,5, unabhängig davon, ob feuchtes oder trockenes Material in den Brennraum 12 eingebracht wird. Die gesamte der erfindungsgemäßen Anlage zugeführte Luftmenge pro Zeitintervall wird konstant gehalten.The combustion can therefore only be controlled based on the set gas concentration. The oxygen content can be measured using a lambda probe and compared with a set value. If there is a deviation, the fill level within the mash chamber is changed by increasing or decreasing the feed speed of the feed device so that the target value of the gas concentration is reached. The fill level also automatically adjusts the distribution of primary and secondary air supply to the correct value via the fill level. Relatively moist fuel will therefore result in a high fill level, while dry fuel will result in a rather low fill level due to the control of the feed speed. In both cases, the system heats with the desired gas concentration value, e.g. lambda = 1.5, regardless of whether moist or dry material is introduced into the combustion chamber 12. The total amount of air supplied to the system according to the invention per time interval is kept constant.
Alternativ dazu kann die Vorschubgeschwindigkeit der Unterschub vorrichtung in Abhängigkeit vom Minirnalwert des bei der Verbrennung entstehenden Kohlenmonoxidgehalts und in Abhängigkeit von der Temperatur gesteuert und die über die Primär- und Sekundärluftöffhungen zugeführte GesamÜufrmenge konstant gehalten werden.
In den Ausfuhrungsbeispielen gemäß Fig. 8 und 9 ist im oberen Bereich des Brennliohlkörpers 9 eine Vorrichtung zur Verwirbelung der im zentralen Bereich des Brennraums 12 sich ausbildenden Gasströmung 71, 70, 80, 81 ausgebildet, um dem imAlternatively, the feed speed of the underfeed device can be controlled as a function of the minimum value of the carbon monoxide content produced during combustion and as a function of the temperature and the total amount of air supplied via the primary and secondary air openings can be kept constant.
In the embodiments according to Fig. 8 and 9, a device for swirling the gas flow 71, 70, 80, 81 forming in the central area of the combustion chamber 12 is formed in the upper area of the combustion chamber 9 in order to
zentralen Bereich des Brennraumes 12 insbesondere bei großen Brennraumdurchmessem sich einstellenden strömungsarmen Raum eine verwirbelte Gasströmung zuzuführen und damit die Verbrennung zu fördern und die Ausbildung einer unverwirbelten Kernströmung zu verhindern.to supply a swirling gas flow to the low-flow area which occurs in the central region of the combustion chamber 12, particularly in the case of large combustion chamber diameters, and thus to promote combustion and prevent the formation of a non-swirling core flow.
Dabei ist gemäß Fig. 8 die Verwirbelungsvorrichtung aus einem sich entlang der Mittelachse des Brennliohlkörpers 9 erstreckenden Rohr 71 zur Zufuhr von Tertiärluft oder von rückgefuhrten Verbrennungsgasen in den Brennraum 12 gebildet. Dieses Rohr 71 weist schräg nach unten und/oder nach außen gerichtete Zitfuhröffnungen 70 auf, durch welche die Tertiärluft oder die rückgefuhrten Verbrennungsgase in den Brennraum 12 geleitet werden. Bei Verwendung von Verbrennungsgasen, als Wirbelerzeuger kann aufgrund des in diesen beinhalteten Kohlendioxids ein zusätzlicher Kübleffekt erzielt werden, der die Brennraumtemperatur nach Bedarf senkt, falls dieser wünscht ist.According to Fig. 8, the swirling device is formed from a pipe 71 extending along the central axis of the combustion chamber 9 for supplying tertiary air or recirculated combustion gases into the combustion chamber 12. This pipe 71 has supply openings 70 directed obliquely downwards and/or outwards through which the tertiary air or the recirculated combustion gases are guided into the combustion chamber 12. When combustion gases are used as vortex generators, an additional cooling effect can be achieved due to the carbon dioxide contained in them, which lowers the combustion chamber temperature as required, if this is desired.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist die Verwirbelungsvorrichtung aus einer von oben in den Brennraum ragenden Verwirbelungsfläche 81 gebildet, wobei vorzugsweise die Verwirbelungsfläche 81 aus der Mantelfläche eines, vorzugsweise aus feuerfestem Beton gebildeten, Kegels 80 besteht. Grundsätzlich können verschiedenste Verwirbelungsflächen z.B. aus Blech oder anderen feuerfesten Materialien vorgesehen sejn, welche die aus den Luftzufuhrdüsen 110' stammende Strömung in den im zentralen Bereich des Brennraumes sich ausbildenden strömungsarmen Raum umlenkt.In the embodiment according to Fig. 9, the swirling device is formed from a swirling surface 81 protruding from above into the combustion chamber, wherein the swirling surface 81 preferably consists of the outer surface of a cone 80, preferably made of refractory concrete. In principle, a wide variety of swirling surfaces can be provided, e.g. made of sheet metal or other refractory materials, which divert the flow originating from the air supply nozzles 110' into the low-flow space forming in the central region of the combustion chamber.
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