DE2648732C2 - Verfahren zur Regelung des Abbrandes fester Brennstoffe in einem Füllschachtverbrennungsofen und Vorrichtung zu dessen Durchführung - Google Patents

Description

befindliche Brennmaterial in glühenden Zustand versetzt, mit den gleichen nachteiligen Folgen, wie sie vorstehend bereits im Zusammenhang anderer bekannter Ofenkonstruktion erläutert wurden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine regelbare Verbrennung der Festbrennstoffe bei hohem Wirkungsgrad, d.h. bei sparsamem Verbrauch und geringer Umweltbelastung zu ermöglichen und eine Anpassung an die jeweiligen im Verbrennungsofen vorliegenden Druckverhähnisse zm schaffen, unter Vermeidung mehrerer voneinander abhängiger Regelungseinrichtungen und zusätzlicher Energiequellen.

Ferner soll ein Füllschachtverbrennungsofen, der für die Durchführung des Verfahrens geeignet ist, angegeben werden, der insbesondere die vorstehend genannten Nachteile der bekannten Verbrennungsanlagen nicht aufweist.

Eriindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß das Absaugen der durch den Kanal fließenden Schwelgasluftmischung bei geöffneter zusätzlicher Frischluftzufuhr mit Injektorwirkung erfolgt.

Durch das erfindungsgemäße Absaugen der Schwelgasluftmischung vom Füllschachtraum durch Frischluftzufuhr mit Injektorwirkung verhindert man den Aufbau eines Staudruckes im Füllschacht und erhält auf einfachste Weise eine Anpassung an die im Ofen jeweils herrschenden Druckverhähnisse. Es wird somit ein kontrollierbarer Abbrand gewährleistet. Auch liefert die Verbrennungsanlage für an sich problematische Brennstoffe, wie es beispielsweise Hausratsmüll, Lederabfälle, komprimierte Strohabfälle sowie auch Sägespäne darstellen, eine einwandfreie Funktion. Es hat sich gezeigt, daß es nicht zu einer Ausbreitung der Glut bis an die Oberfläche des Füllschachtes kommt, so daß ein Zuwachsen des Brennausganges sicher vermieden wird. Die Verbrennung erfolgt praktisch vollständig rauchlos. Der Kohlenmonoxidgehalt der Abgase liegt unterhalb des noch zulässigen Ausmaßes. Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Füllschachtverbrennungsofen für feste Brennstoffe mit einem Füllschacht, wobei innerhalb des Ofenmantels mindestens ein durch eine Wandung vom Füllschacht getrennter Kanal angeordnet ist, dessen unteres und oberes Ende mit dem Füllschacht in Verbindung steht, und Luftzutrittsöffnungen sowohl oberhalb des Schwelbereiches als auch im Bereich des Kanals vorgesehen sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kanäle eine Verengung aufweisen, die in Verbindung mit der an der Kanalwandung vorgesehenen eine Injektorwirkung erzeugenden regelbaren Frischluftzufuhrsteht.

Infolge der erfindungsgemäß vorgesehenen Verengung des oder der Kanäle, die mit der eine Injektorwirkung erzeugenden, regelbaren, an der Kanalwandung vorgesehenen Primärluftzuführung in Verbindung steht, wird verhindert, daß sich im oberen Füllschachtbereich ein Staudruck aufbaut. Hierdurch ist auf einfachstem Wege eine zuverlässige und automatische Steuerung des Abbrandes geschaffen, ohne auf eine komplizierte Koordination mehrerer Regeleinrichtungen und andere Energieträger angewiesen zu sein. Ferner gelingt es, in Verbindung mit der regelbaren Luftzuführung, eine Injektorwirkung auf das über den oberen Durchlaß zuströmende Schwelgas-Luftgemisch auszuüben und eine Fallströmung im Kanal aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus wird durch die genannte Verengung des Kansles der Strömungsquerschnitt vermindert, so daß eine Steigströmung durch den Kanal nach oben erschwert bzw. verhindert wirr!.

Gemäß einer vorzugsweisen Ausbildung der Erfindung ist die Verengung durch eine Abschirmung ausgebildet, die von der Kanalwandung ausgehend frei nach unten ragt und den Kanalquerschnitt im Bereich unterhalb der Primärluftzuführung verkleinert.

Hierdurch wird der sich im Rostbereich aufbauende Wärmestau daran gehindert, durch den Kanal nach oben zu gelangen und dem Fallstrom der Schwelgasluftmischung entgegen zu wirken.

Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausbildung der Erfindung ist die Sekundärluftzuführung als eine ι 5 konstante oder regelbare Öffnung ausgebildet, die durch ein vom unteren Öffnungsrand ausgehendes, nach oben ansteigendes, frei im Abstand von der Sekundärluftzuführung endigendes Leitblech abgedeckt ist.

Durch eine solche Konstruktion der Sekundärluftzuführung wird ein Austreten der im Füllschacht vorhandenem Schwelgase durch die Sekundärluftzuführungsöffnung erschwert, da die Sekundärluft von unten nach oben längs des Leitbleches den Schwelgasen entgegen strömt.

Die erwünschte Fallströmung im Kanal wird durch eine vorzugsweise Ausbildung der zwischen dem Füllschacht und dem oder den Kanälen vorgesehenen Wandung als Wassermantel unterstützt.

Die Primärluftzuführung kann auch im oberen Bereich des Kanales angeordnet und mit einer den Kanal in zwei Strömungskanäle aufteilenden Leitwand

versehen sein, die den in den Füllschacht führenden oberen Durchlaß abdeckt. Fertigungstechnisch ist es jedoch vorteilhafter die Primärluftzuführung mit der Abschirmung im Bereich oberhalb des im unteren Bereich des Fülischachtes befindlichen Durchlasses anzuordnen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann in dem Brennausgang zwischen dem Füllschacht und der diesem nachgcschalteten Kammer ein Brenner für flüssigen Brennstoff, z. B. ein ölbrenner münden. Durch diese Maßnahme kann der Heizkessel auch nach der Art eines ölbrenners betrieben werden. Man bedarf daher zu seiner Verwendung nicht ausschließlich festen Brennstoffes oder festen Mülls. Wird der erfindungsgemäße Verbrennungsofen zum Verfeuern von minderwertigem Brennstoff oder von Müll eingesetzt, so kann der Brenner zusätzlich in Betrieb genommen werden, um die Verbrennung zu fördern, etwa nach Art eines so Nachbrenners. Der Brenner kann jedoch auch zur Inbetriebnahme des Heizkessels, insbesondere bei schwer entzündbaren Stoffen, eingesetzt werden.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. Hierin zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Füllschachtverbrennungsofens,

Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Linie H-II in Fig. 1,

Fig.3 einen Längsschnitt durch die zweite Ausführungsform, und

Fig.4 einen Teilschnitt längs der Linie IV-IV in F ι g. 3.

In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit übereinstimmenden Bezugsziffern bezeichnet. Sie sind daher im Zusammenhang mit der Beschreibung der einzelnen Figuren nicht wiederholt erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 der Füllschacht des Füllschachtverbrennungsofens bezeichnet, der durch eine Wand 13 von einer dem Füllschacht im Sinne des Zuges der Abgase nachgeschalteten Brennkammer 2 getrennt ist. Das Befüllen der Verbrennungsanlagc erfolgt über eine Tür 14, die sich an der Oberseite der Anlage befindet. Diese Tür 14 weist eine steuerbare Öffnung 3 auf, über welche der obere Bereich des Füllschachtes 1 mit Luft versorgt werden kann. Hierbei ist die öffnung 3 durch ein von der öffnung ausgehendes nach oben ansteigendes, frei im Abstand von der öffnung endigendes Leitblech 22 abgedeckt. Durch diese Maßnahme wird eine wirksame Sperre gegen ein Entweichen von Schwelgasen aus dem Füllschacht 1 durch die öffnung 3 vermieden. Das Leitblech 22 steigt nach oben an, so daß die Luftzufuhr zu dem Füllschacht 1 über das freie Ende des Leitbleches 22 erfolgt, dessen anderes Ende mit dem Deckel 14 im Bereich der öffnung 3 verbunden ist. Dabei entsteht zwischen dem Leitblech und dem Deckel 14 eine Steigströmung der durch die öffnung 3 zugeführten Luft. Das Schwelgas kann gegen diese Luftströmung nicht zur öffnung 3 gelangen.

Die Brennkammer 2 ist über einen oberhalb eines Rostes 6 befindlichen Brennausgang 7 mit dem Füllschacht verbunden. Der Brennausgang 7 ist hierbei von einem insbesondere stehenden Rost 11 gebildet, der in Fig.3 im Detail ersichtlich ist. Dieser Rost kann beispielsweise aus Schamotte- oder Metallstäben 15 gebildet sein. Diese Stäbe erstrecken sich jedoch nicht über die ganze öffnung, die dadurch entsteht, daß die Trennwand 13 in einem Abstand vom Rost 6 endet, sondern sie verlaufen vielmehr ausgehend vom Niveau des Rostes 6 nach oben und andererseits unter Belassung eines Schlitzes 16 vom Ende der Trennwand 13 nach unten.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform mündet in den Brennausgang 7 ein Brenner 25 für flüssigen Brennstoff, z. B. ein ölbrenner. Die Achse 26 des Brenners liegt in einer im wesentlichen parallel zum Rost 6 verlaufenden Ebene, wobei der Brenner 25 in eine Seitenwand des Ofens eingesetzt ist.

Zwischen dem Füllschacht 1 und dem Ofenmantel ist mindestens ein Kanal 9 angeordnet Im dargestellten Ausführungsbeispie! liegt dieser Kanal 9 an der Vorderseite der Verbrennungsanlagc Es ist jedoch auch möglich, diesen Kanal entweder ausschließlich oder auch zusätzlich hinter einer oder hinter beiden Seitenflächen des Verbrennungsofens anzuordnen. Das untere Ende des Kanals 9 ist mit dem Füllschacht 1 über einen unteren Durchlaß 20 oberhalb des Rostes 6 verbunden. Der Kanal 9 steht oben über einen Durchlaß 5 ebenfalls mit dem Füllschacht 1 in Verbindung. Ober den Durchlaß 5 werden dem Kanal 9 die sich oberhalb des im Füllschacht befindlichen Materials bildenden Schwelgase, vermischt mit Luft, die über die öffnung 3 in den Füllschacht 1 gelangt, zugeführt. Der Kanal 9 ist zusätzlich noch mit Luft über eine Einlaßöffnung 4 versorgbar. Die Einlaßöffnung 4 ist hierbei durch eine Klappe 17 steuerbar. Bei dem in den Fig. 1 und 2 ■3 dargestellten Ausführungsbespiel befindet sich die Einlaßöffnung 4 im Bereich des vom Rost 6 abliegenden Endes des Kanals 9 und bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich des dem Rost 6 benachbarten Endes des Kanals 9. Die Einlaßöffnung 4

ίο liegt im Mantel 21 des Ofens. Aus dem Kanal 9 kommendes Gas-Luftgemisch kann auch über den Aschenraum 23 von unten her durch den Rost 6 dem Füllschacht 1 zugeführt werden. Vor der Einlaßöffnung 4 ist eine Leitwand 12 vorgesehen, die den Kanal 9 in zwei Teilkanäle 18,19 teilt. Durch den Kanal 18, der dem Füllschacht 1 näher liegt als der Kanal 19, wird dem Kanal 9 über den Durchlaß 5 mit Luft vermischtes Schwelgas zugeführt, während über den Teilkanal 19 reine Luft in den Kanal 9 gelangt.

Um nun eine Injektorwirkung zu erzielen, durch welche die Abfuhr der sich oberhalb des Schwelbereiches im Füllschacht 1 befindlichen Gase aus dem Füllschacht 1 verbessert werden kann, ist zwischen der Leitwand 12 und der füllschachtseitigen Wand 10 des Kanals 9 eine Verengung im Bereich des freien Endes der Leitwand 12 vorgesehen. Die Verengung ist gebildet durch eine Schirmwand 29, die von der Füllschachtwandung 10 ausgehend, frei nach unten ragt und den Kanalquerschnitt im Bereich unterhalb der Frischluftzu-

führung 4 verringert. Durch diese Verengung übt die an der Verengung vorbeiströmende, über den Teilkanal 19 einströmende Frischluft einen Sog auf die im Füllschacht 1 bzw. im Durchlaß 5 befindlichen Gase aus. Die Leitwand 12 und die Lufteinlaßöffnung 4 sind bei der Ausführung gemäß den Fig. 1 und 2 im Bereich des oberen, dem Durchlaß 5 benachbarten Endes des Kanales 9 angeordnet und im Falle der Ausführungsvariante nach F i g. 3 im Bereich des unteren Endes. Sie könnten jedoch auch bei dieser Ausführungsform so angeordnet sein, wie dies in F i g. 1 dargestellt ist, wo dann die öffnung 4 ungefähr in gleicher Höhe wie der Durchlaß 5 liegen würde. Aus fertigungstechnischen Gründen wird aber der in Fig.3 dargestellten A üordnung der Vorzug gegeben.

Die Begrenzungswand 10 des Füllschachtes 1 kann mit Wasser gefüllt sein, um die Fallströmung im Kanal 9 zu begünstigen. Die Begrenzungswand 13 des Füilschachtes,die zwischen Füllschacht 1 und Brennkammer 2 liegt, kann ebenfalls mit Wasser gefüllt seia Die

Brennkammer 2 kann, wie in strichpunktierten Linien dargestellt ist, Wärmetauscherflächen 27, z. B. Rohrschlangen, enthalten, mit welchen z. B. Wasser, das für eine Zentralheizung benützi wird, erhitzt werden ksnn. Auch in den Rauchgasabzug 8 können, wie ebenfalls strichpunktiert dargestellt ist Wärmeaustauscher 28 eingebaut sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung des Abbrandes fester Brennstoffe in einem Füllschachtverbrennungsofen, bei dem die im Füllschaclitraum gebildeten Schwelgase zusammen mit einem oberhalb des Schwelbereiches zugeführten Frischluftstrom über mindestens einen zwischen Füllschacht und einer Ofenwandung vorgesehenen, mit zusätzlicher, regelbarer Frischluftzufuhr versehenen Kanal, als Fallströmung abgesaugt und im unteren Bereich des Füllschachtes in das Glutbett des Füllschachtraumes zurückgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugen der durch den Kanal fließenden Schwelgasluftmischung bei geöffneter zusätzlicher Frischluftzufuhr imt Injektorwirkung erfolgt

2. Füllschachtverbrennungsofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch t für feste Brennstoffe mit einem Füllschacht, wobei innerhalb des Ofenmantels mindestens ein durch eine Wandung vom Füllschacht getrennter Kanal angeordnet ist, dessen unteres und oberes Ende mit dem Füllschacht in Verbindung steht und Luftzutrittsöffnungen sowohl oberhalb des Schwelbereiches als auch im Bereich des Kanals vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kanäle (9) eine Verengung (29) aufweisen, die in Verbindung mit der an der Kanalwandung vorgesehenen, eine Injektorwirkung erzeugenden, regelbaren Frischluftzufuhr (4) steht.

3. Füllschachtverbrennungsofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung durch eine Abschirmung (29) ausgebildet ist, die von der Kanalwandung ausgehend, frei nach unten ragt und den Kanalquerschnitt im Bereich unterhalb der Primärluftzuführung (4) verkleinert.

4. Füllschachtverbrennungsofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluftzuführung eine konstante oder regelbare Öffnung (3) ist, die durch ein vom unteren Öffnungsrand ausgehendes, nach oben ansteigendes, frei im Abstand von der Sekundärluftzuführung (3) endigendes Leitblech (22) abgedeckt ist.

5. Füllschachtverbrennungsofen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Füllschacht (1) und dem oder den Kanälen (9) vorgesehene Wandung (10, 13) als Wassermantel ausgebildet ist.

6. Füllschachtverbrennungsofen nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Brennausgang (7) zwischen dem Füllschacht (1) und einer diesem nachgeschalteten Kammer (2) ein Brenner (25) für flüssigen Brennstoff, z. B. ein ölbrenner, mündet.

7. Füllschachtverbrennungsofen nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluftzuführung (4) im oberen Bereich des Kanales (9) angeordnet ist und mit einer den Kanal (9) in zwei Strömungskanäle aufteilenden Leitwand (12) versehen ist, die den in den Füllschacht (1) führenden oberen Durchlaß (5) abdeckt.

8. Füllschachtverbrennungsofen nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluftzuführung (4) mit der Abschirmung (29) im Bereich des im unteren Bereich des Füllschachtes befindlichen Durchlasses (20,23) angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Abbrandes fester Brennstoffe in einem Füllschachtverbrennungsofen, bei dem die im Füllschachtraum gebildeten Schwelgase zusammen mit einem oberhalb des Schwelbereiches zugeführten Frischluftstrom über mindestens einen zwischen Füllschacht und einer Ofenwandung vorgesehenen, mit zusätzlicher, regelbarer Frischluftzufuhr versehenen Kanal, als Fallstromung abgesaugt und im unteren Bereich des Füllschachtes in to das Glutbett des Füllschachtraumes zurückgeführt werden.

Bei einem bekannten Füllschachtverbrennungsofen (Schalen) werden die im oberen Bereich des Füllschachtes befindlichen Schwelgase zusammen mit zugeführter Frischluft, welche durch die am oberen Füllschachtende angebrachte Frischluftklappe strömt, durch einen Kanal mit Hilfe eines Saugzugventilators nach unterhalb des Ofenrostes abgeleitet und dem Glutbett zur Verbrennung zugeführt. Im Kanal kann dem Schwelgasluftgemisch durch eine regelbare öffnung in der Kanalwandung nochmals Frischluft zugeführt werden.

Bei dieser Ofenkonstruktion wird die gesamte zur

Verbrennung erforderliche Luft von oben, nämlich durch die im oberen Ofenbereich vorgesehene Frischluftklappe zugeführt. Ihre Geschwindigkeit und damit ihre Dosierung wird allein durch den Saugzugventilator geregelt. Diese Regelung ist aber problematisch. Ist nämlich der vom Ventilator ausgeübte Sog zu stark, dann wird das Feuer im Füllschacht hochgezogen und das Glutbett steigt in unerwünschtem Maße hoch, daß sogar Flammen in den Kanal überschlagen und in diesen

hineingezogen werden können. Ist aber der Sog des Gebläses zu gering, so kommt es im Füllschacht oberhalb der Brennstoffüllung zu einem Stau der Schwelgase, was dann eine Verpuffung und ggf. sogar eine Explosion auslösen kann.

Die Verwendung eines Saugventilators stellt darüber

hinaus nicht nur einen zusätzlichen Kostenaufwand für den Ofenbau dar, sondern bedingt auch eine Abhängigkeit von der elektrischen Energie. Wird beispielsweise der Strom abgeschaltet, so bleibt zur Steuerung des Abbrandes allein die Regelung der Frischluftzufuhr durch die in der Kanalwandung vorgesehene, regelbare

öffnung, fällt aber der Strom unerwartet aus, so ändern sich die Brennverhältnisse, die auf den Betrieb des Ventilators, d. h. auf dessen Saugleistung abgestimmt waren. Das heißt mit anderen Worten, die Regelung der Brennverhältnisse ist bei dem bekannten Ofen sowohl von der Abstimmung mehrerer voneinander abhängiger Regelvorrichtungen als auch von einer weiteren Energiequelle abhängig.

Bei einem anderen Füllschachtverbrennungsofen wird die Frischluft zwar ebenfalls durch eine Frischluftzuführungsklappe von oben zugeführt, doch hier wird der Frischluftstrom durch den im Füllschacht befindlichen Brennstoff hindurchgedrückt und der Brennstoff in glühenden Zustand versetzt, so daß das Glutnest die gesamte Höhe des im Füllschacht befindlichen Brennmaterials erfaßt. Hierzu benötigt man aber soviel Frischluft, wie in der Regel nicht zugeführt werden kann. Die Folge ist dann eine unzureichende Verbrennung mit der Bildung nicht ausnützbarer Schwelgase.

Auch wenn wie bei einem ebenfalls vorbekannten Füllschachtverbrennungsofen ein mit Luft beaufschlagter Kanal über mehrere öffnungen mit dem Füllschacht in Verbindung steht, um dem darin befindlichen Brennmaterial in verschiedenen Höhenlagen Luft zuzuführen, wird ebenfalls das gesamte im Füllschacht