DE202008000034U1

DE202008000034U1 - Heizkessel für Bio-Festbrennstoffe

Info

Publication number: DE202008000034U1
Application number: DE200820000034
Authority: DE
Original assignee: DOERL BERND; Dorl Bernd
Current assignee: DOERL BERND; Dorl Bernd
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2018-04-09

Abstract

Heizkessel, insbesondere für Bio-Festbrennstoffe, bestehend aus einem Gehäuse (1) mit einem oberen, eine regelbare Primärluftzufuhr (9) aufweisenden Brennstoff-Füllraum (3) mit einer ersten Vergasungs- und Brennzone, unter der, durch einen Zwischenboden abgeteilt, ein von außen zugänglicher Aschfallsammelraum (13) angeordnet ist, wobei unter dem Zwischenboden eine mit regelbarer Sekundärluftzufuhr (12) versehene und über dem Aschfallsammelraum (13) angeordnete zweite Brennzone (15) angeordnet ist, unter der sich ein wassergekühlter Rost (14) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenboden aus einem keilförmigen Schamottekörper (10) gebildet wird, der oben von einer wassergefüllten Zwischenwand (6a) ausgehend eine nach vorn und unten abfallende Auflagefläche aufweist, und dessen Unterseite parallel oder zumindest überwiegend parallel zum darunter angeordneten wassergekühlten Rost (14) verläuft, dass hinter der wassergefüllten Zwischenwand (6a) eine zweite wassergefüllte Zwischenwand (6b) parallel zu dieser angeordnet ist und dass zwischen beiden wassergefüllten Zwischenwänden (6a/b) eine zumindest teilweise mit Schamotte ausgekleidete dritte, sich senkrecht erstreckende Nachbrennzone (17) angeordnet ist, zu der...

Description

Technisches Umfeld
Die Erfindung betrifft einen Heizkessel für Bio-Festbrennstoffe, insbesondere für Holz, entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und ist geeignet, den Wirkungsgrad von Heizkesseln, in denen Holz oder ähnliche Brennstoffe mit langer Flammenausbildung verbrannt werden, zu verbessern. Gleichzeitig wird durch die Erfindung die Bildung von Ruß und anderen Feinstaubpartikeln wesentlich eingeschränkt.
Holz und andere Bio-Festbrennstoffe gasen bei der Erhitzung sehr stark aus und bilden damit eine lange Flamme. Bei ungenügender Sauerstoffzufuhr oder starker Abkühlung der Flamme kommt es dabei vielfach zur Rußbildung. Eine Erhöhung der Luftzufuhr über den Brennraum führt dazu, dass der Glutanteil des Brennstoffes noch stärker erhitzt wird, wodurch die Ausgasung der noch nicht durchgekohlten Anteile noch mehr verstärkt wird.
Aus diesem Grunde wurde in der als gattungsbildend anzusehenden DE 10 2006 009 335 A1 bereits ein Heizkessel, insbesondere für Bio-Festbrennstoffe vorgeschlagen. Dieser Heizkessel besteht aus einem Gehäuse mit einem oberen, eine Primärluftzufuhr aufweisenden Brennstoff-Füllraum, unter dem, durch einen Zwischenboden abgeteilt, ein von außen zugänglicher Aschfallsammelraum mit Rauchgasabzug angeordnet ist. Im Zwischenboden ist eine mit Sekundärluftzuführung versehene und zum Aschfallsammelraum führende Vergasungs- und Brennzone angeordnet. Nach der Erfindung ist die im Zwischenboden befindliche Vergasungs- und Brennzone in Form eines füllraumseitig mit einem Rost abgedeckten, zentrisch im Zwischenboden angeordneten Fallstromschachtes ausgebildet, dessen Wandung die Sekundärluftzuführung enthält. Von dessen unterem Ende aus geht ein im wesentlichen quer zur Achse des Fallstromschachtes orientierter, in den Asch fallsammelraum ausmündender Ausbrandkanal ab.
Eine derartige Sekundärluftzuführung ist teilweise auch bei üblichen Heizkesseln zu finden, bei denen eine Luftklappe in der Klappe für die Ascheentnahme eingebaut ist.
Indem durch diese Luftklappe zusätzliche Luft eingeleitet wird, die nicht durch das Glutbett streicht, kann der Wirkungsgrad des Kessels beachtlich verbessert werden. Sobald sich ein solcher Kessel jedoch seiner Leistungsgrenze nähert, ist eine unvollständige Verbrennung, die mit einer Rußbildung und somit einem Feinstaubausstoß einhergeht unvermeidbar.
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Heizkessel für Bio-Festbrennstoffe, insbesondere für Holz, vorzuschlagen, der auch bei Erreichung seiner Leistungsgrenze eine vollständige Verbrennung erlaubt und somit einen optimalen Wirkungsgrad hat.
Technische Lösung
Erfindungsgemäß wird ein solcher Heizkessel realisiert, indem entsprechend den Merkmalen des Hauptanspruches eine Nachbrennzone eingefügt wird, in der über eine gesonderte Luftzuführung erwärmte Frischluft zugemischt werden kann. Eine Strahlplatte (16), die einen Teil des wassergekühlten Rosts (14) überdeckt, verhindert, dass die Flamme bis zum Erreichen der Nachbrennzone (17) durch direkte Wärmeabgabe an diesen Rost (14) so weit abgekühlt wird, dass die Gase nicht mehr mit dem Sauerstoff aus der über die Tertiärluftzufuhr (7, 18) eingeleiteten Luft reagieren können.
Ein erfindungsgemäßer Heizkessel, insbesondere für Holz und andere Bio-Festbrennstoffe, besteht aus einem Gehäuse (1), das einen wassergefüllten Mantel (2) umschließt. In einem oberen Brennstoff-Füllraum (3) mit regelbarer Primärluftzufuhr (9) befindet sich eine erste Vergasungs- und Brennzone.
Unter dieser ist, durch einen Zwischenboden und einen wassergekühlten Rost (14) abgeteilt, ein von außen zugänglicher Aschfallsammelraum (13) angeordnet.
Unter dem Zwischenboden und über einem wassergekühlten Rost (14) befindet sich eine mit regelbarer Sekundärluftzufuhr (12) versehene zweite Brennzone (15).
Der Zwischenboden wird aus einem keilförmigen Schamottekörper (10) gebildet, der oben von einer wassergefüllten Zwischenwand (6a) ausgehend eine nach vorn und unten abfallende Auflagefläche aufweist.
Hinter der wassergefüllten Zwischenwand (6a) ist eine zweite wassergefüllte Zwischenwand (6b) parallel zu dieser angeordnet. Der Zwischenraum zwischen beiden wassergefüllten Zwischenwänden (6a/b) ist teilweise mit Schamotte ausgekleidet und bildet eine sich senkrecht erstreckende Nachbrennzone (17).
Um eine zu starke Abkühlung der Flamme in der zweiten Brennzone (15) zu verhindern, wird unter dem Schamottekörper (10) und über dem wassergekühlten Rost (14) eine Strahlplatte (16) aus hochwarmfesten Edelstahl oder ähnlich hitzebeständigem Material angelegt, durch die nur ein Teil der Energie als Wärmestrahlung an die Rohre des Rosts (14) abgegeben wird.
Wie vielfach bei Heizkesseln üblich, sind die Primärluftzufuhr (9) und Sekundärluftzufuhr (12) als regelbare Klappen in die Brennstoffzuführklappe (8) und die Ascheaustragstür (12) integriert.
Die Tertiärluftzufuhr (7, 18) besteht aus einem oder mehreren Führungskanälen (7) und einer oder mehreren Einströmöffnungen (18).
Ein Führungskanal (7) kann einen rechteckigen Querschnitt aufweisen oder aus einer Anzahl von Röhren (7) bestehen, von einer Öffnung in der Rückwand ausgehen und sich bis in die Nähe der Einströmöffnungen (18) erstrecken.
Diese Einströmöffnungen (18) sind als Schlitz oder kreisförmige Bohrungen in den Schamotteplatten ausgebildet, welche die Nachbrennzone (17) auskleiden. Sie werden vorteilhaft in der Nähe des Übergangs von der zweiten Brennzone (15) zur Nachbrennzone (17) angeordnet.
Wenn dieser Heizkessel mit einem Naturzug arbeitet, ist es sinnvoll, im Schornsteinanschluss (5) eine Einrichtung zur Regulierung des Schornsteinzuges, insbesondere eine einstellbare Drosselklappe (4), einzubauen.
Um die Befestigung des Schamottekörpers (10) vor zu großer Erhitzung zu schützen, schlägt die Erfindung letztlich vor, die zweite Brennzone (15) nach oben durch eine unterhalb des Schamottekörpers (10) angeordnete Schamotteplatte (11) zu begrenzen.
Kurze Beschreibung von Zeichnungen
Die Erfindung soll im Folgenden anhand der Zeichnung 1 durch ein Ausführungsbeispiel erläutert werden. Dabei zeigt
1 einen senkrechten Querschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Heizkessel.
Die beste Art und Weise, die Erfindung auszunutzen
Ein erfindungsgemäßer Heizkessel, insbesondere für Holz und andere Bio-Festbrennstoffe, besteht aus einem Gehäuse 1, das einen wassergefüllten Mantel 2 umschließt.
In einen oberen Brennstoff-Füllraum 3 mit einer regelbaren Primärluftzufuhr 9 werden die stückigen Brennstoffe eingefüllt und in der ersten Vergasungs- und Brennzone verbrannt.
Dabei liegen die Brennstoffe auf einem Zwischenboden in Form eines keilförmigen Schamottekörpers 10 auf, der oben von einer wassergefüllten Zwischenwand 6a ausgehend eine nach vorn und unten abfallende Auf lagefläche aufweist.
Die Asche fällt anschließend durch einen wassergekühlten Rost 14 in einen von außen zugänglicher Aschfallsammelraum 13.
Unter dem Zwischenboden und über dem wassergekühlten Rost 14 befindet sich eine mit regelbarer Sekundärluftzufuhr 12 versehene zweite Brennzone 15.
Hinter der wassergefüllten Zwischenwand 6a ist parallel zu dieser eine zweite wassergefüllte Zwischenwand 6b angeordnet. Der Zwischenraum zwischen beiden wassergefüllten Zwischenwänden 6a/b ist bis zur halben Höhe mit Schamotte ausgekleidet und bildet die dritte, sich senkrecht erstreckende Brennzone 17.
Um eine zu starke Abkühlung der Flamme in der zweiten Brennzone 15 zu verhindern, wird unter dem Schamottekörper 10 und über dem wassergekühlten Rost 14 eine Strahlplatte 16 aus hochwarmfestem Edelstahl oder ähnlich hitzebeständigem Material befestigt, die sich durch die Flamme auf annähernd Flammtemperatur erhitzt und einen Teil der aufgenommenen Energie als Wärmestrahlung an die Rohre des Rosts 14 abgibt.
Die Primärluftzufuhr 9 und Sekundärluftzufuhr 12 sind als regelbare Klappen in die Brennstoffzuführklappe 8 und die Ascheaustragstür 12 integriert.
Die Tertiärluftzufuhr besteht aus mehreren rohrförmigen Führungskanälen 7 und einer schlitzförmigen Einströmöffnung 18 in der waggerechten Schamotteplatte, welche die Unterseite der Nachbrennzone 17 bildet.
Um die Auflage des Schamottekörpers 10 vor Überhitzung zu schützen, wird die zweite Brennzone 15 nach oben durch eine Schamotteplatte 11 begrenzt. In einem so ausgestalteten Heizkessel werden in der Nachbrennzone 17 Temperaturen über 1000°C erreicht, wodurch die Rußbildung vollständig unterbunden werden kann.

1: Gehäuse
2: Mantel
3: Brennstoff-Füllraum
4: Drosselklappe
5: Schornsteinanschluss
6b: Zwischenwand
6a: Zwischenwand
7: Tertiärluftzufuhr
8: Brennstoffzuführklappe
9: Primärluftzufuhr
10: Schamottekörper
11: Schamotteplatte
12: Sekundärluftzufuhr
13: Aschfallsammelraum
14: Rost
15: Sekundäre Brennzone
16: Strahlplatte
17: Nachbrennzone
18: Einströmöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006009335 A1 [0003]

Claims

Heizkessel, insbesondere für Bio-Festbrennstoffe, bestehend aus einem Gehäuse (1) mit einem oberen, eine regelbare Primärluftzufuhr (9) aufweisenden Brennstoff-Füllraum (3) mit einer ersten Vergasungs- und Brennzone, unter der, durch einen Zwischenboden abgeteilt, ein von außen zugänglicher Aschfallsammelraum (13) angeordnet ist, wobei unter dem Zwischenboden eine mit regelbarer Sekundärluftzufuhr (12) versehene und über dem Aschfallsammelraum (13) angeordnete zweite Brennzone (15) angeordnet ist, unter der sich ein wassergekühlter Rost (14) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenboden aus einem keilförmigen Schamottekörper (10) gebildet wird, der oben von einer wassergefüllten Zwischenwand (6a) ausgehend eine nach vorn und unten abfallende Auflagefläche aufweist, und dessen Unterseite parallel oder zumindest überwiegend parallel zum darunter angeordneten wassergekühlten Rost (14) verläuft, dass hinter der wassergefüllten Zwischenwand (6a) eine zweite wassergefüllte Zwischenwand (6b) parallel zu dieser angeordnet ist und dass zwischen beiden wassergefüllten Zwischenwänden (6a/b) eine zumindest teilweise mit Schamotte ausgekleidete dritte, sich senkrecht erstreckende Nachbrennzone (17) angeordnet ist, zu der eine regelbare Tertiärluftzufuhr (7, 18) führt, dass weiterhin unter dem Schamottekörper (10) und über dem wassergekühlter Rost (14) eine Strahlplatte (16) aus hochwarmfesten Edelstahl oder ähnlich hitzebeständigem Material befestigt ist.
Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) einen wassergefüllten Mantel (2) umschließt.
Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärluftzufuhr (9) und Sekundärluftzufuhr (12) als regelbare Klappen in die Brennstoffzuführklappe (8) und die Ascheaustragstür (12) integriert sind.
Heizkessel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tertiärluftzufuhr (7, 18) aus einem oder mehreren Führungskanälen (7) und einer oder mehreren ström-Einöffnungen (18) besteht.
Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein flacher Führungskanal (7) mit rechteckigem Querschnitt von der Rückwand, diese durchdringend, bis in die Nähe der Einströmöffnungen (18) erstreckt.
Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Anzahl röhrenförmiger Führungskanäle (7) von der Rückwand, diese durchdringend, bis in die Nähe der Einströmöffnungen (18) erstreckt.
Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnungen (18) als Schlitz oder kreisförmige Bohrungen in den Schamotteplatten ausgebildet sind, die die Nachbrennzone (17) auskleiden und sich in der Nähe des Übergangs von der zweiten Brennzone (15) zur Nachbrennzone (17) befinden.
Heizkessel nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schornsteinanschluss (5) eine Einrichtung zur Regulierung des Schornsteinzuges, insbesondere eine einstellbare Drosselklappe (4) eingebaut ist.
Heizkessel nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Brennzone (15) nach oben durch eine unterhalb des Schamottekörpers (10) angeordnete Schamotteplatte (11) begrenzt ist.