DE2820933C2

DE2820933C2 - Feuerung für feste Brennstoffe

Info

Publication number: DE2820933C2
Application number: DE2820933A
Authority: DE
Inventors: Hans 3855 Brienz Grossniklaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-17
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1982-09-16
Also published as: FR2394752B1; CA1076423A; FR2394752A1; IT1159732B; DK149190B; FI781594A; FI60434C; FI60434B; SU818501A3; NO145587C; AT362860B; SE438903B; DK249778A; DD137136A5; NL7805830A; CH622079A5; US4181082A; GB1587049A; NO145587B; NL186108B

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuerung für feste Brennstoffe, insbesondere Holz, mit einer länglichen Brennkammer, die in einem Winkel zur Vertikalen geneigt ist und von der einen Stirnseite mit den Brennstoffen beschickt wird, wobei das andere Ende offen Und der untere Teil der Brennkammerwandung rinnenförmig ist, sowie' mit Durchgängen für Ober- Und Unterluft und Blasluftzufuhrmitteln für die Luftzufuhr als Ober* und Unterwind, Unter der Unterluft, die auch als Primärluft bezeichnet wird, versteht man die zur Verbrennung an und in die festen Brennstoffe geleitete Luft. Die auch als Sekundärluft bezeichnete Oberluft ist die Luft, die zur Verbrennung der bei der Hitzezersetzung der Brennstoffe entstehenden Gase von oben in die Flammen über den Brennstoffen geleitet wird.

Eine Feuerung dieser Art ist aus der US-PS 37 71 471 bekannt. Die bekannte Feuerung besteht aus einer geneigsen, an beiden Stirnseiten offenen, trommeiförmigen Brennkammer, die auf einem Kehrichtwagen montiert ist. Die Brennkammer isi doppelwandig, ihre

to Innenwandung besteht aus einem Gitter, das in Betrieb um seine Längsachse rotiert und du.-ch dessen Öffnungen die durch ein Gebläse in den Ringraum zwischen Außen-und Innenwandung geführte Luft als Ober- und Unterwind in die Brennkammer hinein strömt. Der zu verbrennende Kehricht wird an der oberen Stirnseite in die Brennkammer hineingeschüttet und rutscht durch die geneigte Brennkammer zui unteren Stirnseite. In der Brennkammer sind zwei Brennerdüsen angeordnet, die mit Propan gespeist sind und deren Flammen auf den zu verbrennenden Kehricht gerichtet sind.

Aus der FR-PS 10 33 663 ist eine Feuerung mit doppelwandiger Brennkammer bekannt, deren Innenwandung im Betrieb um eine horizontale Achse rotiert.

Die Brennkammer ist in Richtung auf die eine Stirnseite, an der die Brennstoffe zugeführt werden, konisch verjüngt, so daß die Brennstoffe zur anderen Stirnseite rutschen. Die ditch ein Gebläse erzeugte Blasluft strömt in den Ringraum /wischen Außen- und Innenwandung der Brennkammer und als Ober- und Unterwind durch gleichmäßig über den ganzen Umfang der Innenwanduiig verteilte Düsen

Mit der aus der US-PS 37 71 471 bekannten Feuerung wird jedenfalls keine gleichmäßige Verbrennung der Brennstoffe erreicht, weil diese im Bereich der von den Brennerdüsen erzeugten Flammen außerordentlich rasch, außerhalb dieser Bereiche dagegen nicht oder nur sehr langsam verbrennen V/eil bei den beiden bekannten Feuerungen die Durchlässe gleichmäßig über den ganzen Umfang der Brennkammerwandung verteilt sind und die Brennkammer rotiert, wird die Luft von allen Seiten in die dauernd umgcwäl/ien Brennstoffe geblasen, was eine allmählich fortschreitende, gleichmäßige Verbrennung verunmöglicht irid dazu führt, daß kleine, leichte Brennstoffstucke von den aus der Brennkammer herausströmenden Verbrennungsgasen mitgenommen werden und eine starke Rauchentwicklung auftritt, und daß größere Brennstoffstiicke nicht vollständig verbrennen, weil deren Flammen, wenn sie überhaupt entstel/en. bei der Umwälzung stets wieder ausgelöscht werden. Nachteilig ist weiter, daß Asche in die jeweils an der Unterseite der Brennkammer angeordneten Durchlässe hineinfällt, wobei ein Teil der Durchgänge verstopft wird und Asche in den Ringraum zwischen Außen- und Innenwandung fällt, so daß die Unteriuft nicht mehr einströmen kann. Schließlich ist das Rotieren der Brennkammerinnenwandung ,wfwen dig und bei der Feuerung nach der USPS 37 7 i 471 das fur den Brenner erforderliche Brenngas (Propan) teuer Aus der FRPS 10 75 547 ist ferner eine Feuerung anderer Art mit horizontal angeordneter doppelwand! ger und an den Stirnseiten geschlossener Brennkammer bekannt, deren Außenwandung unten einen Rost hat, durch den die Unterluft einströmt, Und deren Innenwandung über dem Rost offen ist An der einen Stirnseile der Brennkammer ist eine Klappe für die Brennstoffzufuhr Und eine weitere Klappe vorgesehen, durch die Oberluft in die Brennkammer strömt. Die Verbren-

nungsgase strömen unten aus der Brennkammer durch die öffnung der Innenwandung und den Ringraum zwischen den beiden Wänden in ein Ofenrohr. Bei dieser Feuerung sind die Brennstoffe in der Brennkammer wie bei üblichen Zimmeröfen stationär, die Verbrennung der Brennstoffe ist damit lediglich eine Frage der Zeit und das Problem einer gleichmäßigen, allmählichen, vollständigen Verbrennung, das bei Brennkammern auftritt, durch welche die Brennstoffe hindurchgefördert werden, stellt sich dabei nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine allmähliche, gleichmäßige, vollständige und möglichst rauchlose Verbrennung fester Brennstoffe und der bei der Hitzezersetzung der festen Brennstoffe entstehenden Gase zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die untere Stirnseite mit einem Zufuhrkanal für die Brennstoffe verbunden ist, der rinnenförmige, untere Teil der Brennkammerwandung den oberen Teil einer Unterluftkammer begrenzt und mit den Durchgängen für die Unterluft versehen ist, deren in die Brennkammer mündende Austrittsöffnungen in einen, zweckmäßig in Richtung auf die obere, offene Stirnseite dei Brennkammer abnehmenden Abstand von der Unter seite der Brennkammer angeordnet sind, und d:r obere Teil der Brennkammerwandung den unteren Teil einer Oberlfutkammer begrenzt und mit den Durchgängen für die Oberluft versehen ist.

Vorzugsweise ist die Brennkammer in einem Winkel von 50 bis 80^c zur Vertikalen geneigt, wobei die offene Stirnseite am höheren und die mit dem Zuführkanal verbundene Stirnseite am tieferen Ende der Brennkammer liegt. Der Neigungswinkel zur Vertikalen ist in diesem Winkelbere'ch einerseits so groß, daß die Verbrennungsrückstände (Asche. Schlacke) durch die durch den Zufuhrkanal in die Brennkammer geschobenen Brennstoffe in der Brennkammer nach oben geschoben werden und an der offenen Stirnseite aus der Brennkammer herausfallen können und andererseits so klein, daß die in die Brennkammer geschobenen Brennstoffe nicht vor der vollständigen Verbrennung an der offenen Stirnseite aus der Brennkammer herausrollen bzw. herausrutschen kann.

Zweckmäßig ist der untere Teil der Brennkammer durch zwei nach unten konvergierende, eine keilförmige Rinne bildende Seitenwände begrenzt, deren jede aus zwei paralle'en. einander derart über'appenden Platten besteht, daß diese im Überlappungsbereich einen Spalt begrenzen, durch den die IJnterluft aus der Unterluft kammer in die Brennkammer in Richtung au) die Keilscheitelkante der Rirne strömt. Da die beiden, die öffnungen für die Unterluft bildenden Spalte von der Brennkammer nach oben gerichtet sind, können durch sie weder Brennstoffteile noch Verbrennungsrückstände in die Unterluftkammer fallen, was bei je aus einer einzigen Platte besehenden, mit öffnungen versehenen Seitenwänden möglich wäre. Der Abstand, der beiden in die Brennkammer mundenden Spaltöffnungen von der Unterseite der Brennkammer nimmt /weckmäßig in Richtung auf das obere offene Ende der brennkammer ab. Dadurch wird erreicht, daß die Unterluft die Brennstoffe vollständig durehdringt,wobei an der mit dem Zufuhrkanal verbundenen, unteren Stirnseite der* Brennkammer der obere Bereich der Brennstoffe und in Richtung auf die obere, offene Stirnseite allmählich die mittleren und unteren Bereiche der Brennstoffe von der Unterluft durchströmt werden, was zu einer vollständigen Verbrennung der Brennstoffe führt

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Längsschnitt durch eine Feuei ung und
F i g. 2 einen Querschnitt durch die Brennkammer der Feuerung nach der Linie II-II in Fig. 1.

Die Feuerung hat eine längliche, in einem Winkel a = 65° zur Vertikalen geneigte Brennkammer 1 (Fig. 2). Die Brennkammer 1 ist an der unteren

IQ Stirnseite 2 mit einem in Richtung auf die Brennkammer 1 verbreiterten Zufuhrkanal 3 für die Brennstoffe verbunden und an der oberen Stirnseite 4 offen. Die Brennkammer 1 ist von vier Seitenwänden 5, 6, 7, 8 (F i g. 2) umschlossen, und hat im Querschnitt die Form eines auf einer Ecke stehenden Quadrats. Die oberen beiden Seitenwände 5, 6 sind durch ein Winkeleisen gebildet. Über dem Winkeleisen 5, 6 ist ein U-Eisen 9 angeordnet, dessen freie Schenkelenden an die freien Schenkelenden des Winkeleisens 5, € geschweißt sind.

Das Winkeleisen 5,6 und das U-Eisen 9 begrenzen eine Oberluftkammer 10. in die an der in Fig. 1 rechten Stirnseite eine Blasluftzufuhrleitung Γ nündet. Jede der beiden uuiercii SeiiciTwänuC 7, 8 b.s!"ht aus /sei parallelen, einander überlappenden Platten 12, 13 bzw. 14, 15 wobei die unteren Platten 13, 15 die Schenkel eines Winkeleisens bilden. Unter den Seitenwändeii 7, 8 ist ein U Eisen 16 angeordnet, dessen freie Schenkelenden an die oberen Kanten der Platten 12, 14 geschweißt sind. Die Seitenwände 7, 8 und das U-Eisen 16 umschließen eine Unterluftkammer 17. in die an der in F i g. 1 rechten Stirnseite eine Blasluftzjfuhrleitung 18 mündet. Die Seitenwande 5, 6 weisen auf die Achse der Brennkammer 1 gerichteten Löcher 19 für die Oberluft auf. Die Platten \2, 13 bzw. 14, 15 begrenzen im Überlappungsberf ich einen Spalt 20 bzw. 21 (F ι g. 2). durch den die Unterluft aus der Unterluftkammer 17 in die Brennkammer 1 ström', und /war in Richtung auf die Scheitelkante 22 des Winkeleisens 13, 15 Die unteren Kanten 23, 24 der Platten 12, 14 verlaufen schräg, in einem von der Stirnseite 2 zur Stirnseite 4 ab-iehm ?nden Abstand von der Scheitelkante 22 An den Stirnseiten 2, 4 ist je eine, den beiden U-Eisen 9, 16 angepaßte, red.ieckige Platte 25, 26 an die U-Eisen 9, 16. die Seitenwände 5, 6 und die Platten 12, 13, 14, 15 geschweißt, wobei die Platte 25 Öffnungen für den Zufuhrkanal 3 und die Blasluftzufuhrlei'ungen 11,18 und die Platte 26 eine dem Brennkammerquerschnitt entsprechende, quadratische öffnung aufweist. Die beiden Blasluftzufuhrleitungen 11, 18 sind an ein gemeinsames Gebläse 27 angeschlossen und je mit einer Drosselklappe 28, 29 zur Regelung der Gebläseluftzufuhr versehen.

Am iler Brennkammer 1 abgewandten Ende des Zufuhrkanals 3 ist eine Beschickungsvorrichtung 30 anger diet Die in der Zeichnung nicht näher dargestellte Beschickungsvorrichtung 30 hat einen Behälter 31. dessen Vorderwand 12 unten ein? Öffnurg hat. in die eine ringförmige Matrize 33 mit einer konischen öffnung 34 eingesetzt ist. die in den Zufuhrkanal 3 mündet Fm mit dem Zufuhrkanal 3 fluchtender, mittels einer Antriebsvorrichtung im Behälter Jl hin und herbewegter Stöße! 35 erstreckt sich am Ende des Arbeitshubes in die Öffnung 34. Die Beschickungsvorrichtung 30 Und deren Wirkungsweise

sind im Einzelnen in der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 28 11 082 beschrieben. Die Beschickungsvorrichtung 30 und der Zufuhrkanal 3 sind von einem Sockel 36 getragen. Eitle (nicht dargestellte) Regelvorrichtung, die

mittels eines an der offenen Stirnseite 4 der Brennkammer 1 angeordneten Thermoelements 37 die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 1 bestimmt, regelt die Förderleistung der Beschickungsvorrichtung 30 derart, daß die Verbrennungsiemperalur konstant ist.

Zum Löschen eines im Zufuhrkanai 3 entstehenden Brandes ist an eine öffnung an der Oberseite des Zufuhrkanals 3 eine Wasserleitung 38 angeschlossen, die an der Anschlußstelle durch ein mittels eines Thermostaten betätigbaren Ventils 39 abgesperrt ist. Der Thermostat besteht aus einem geschlossenen Wellrohr-Federkörper 40. in dem sich eine leicht siedende Flüssigkeit, z. B. Methanol, befindet, die bei zunehmender Temperatur verdampft und dabei den Federkörper 40 auseinanderdrückt. Dadurch wird das Ventil 39 geöffnet und Wasser strömt aus der Wasserleitung 38 in den Zufuhrkanal 3. wobei der vom Wasser umflossene Federkörper 40 sich zusammenzieht und nach einer gewissen Zeit das Ventil 39 wieder schließt.

An der Sunken·- 4 ist ciiic (Tiicfii dargestellte}, in d;e Brennkammer I gerichtete Zündvorrichtung, beispielsweise ein Ölbrenner. Glühdraht oder Gasbrenner angeordnet, die durch eine, einen Photodetektor oder einen Temperaturfühler aufweisende Steuervorrichtung derart gesteuert ist. daß sie beim Aussetzen des das Brennen bzw. Glühen der Brennstoffe in der Brennkammer 1 anzeigenden Photodetektor- bzw Temperaturfühlersignals zündet und für eine vorbestimmte Zeitdauer eingeschaltet bleibt.

Unter der Stirnseite 4 der Brennkammer 1 ist ein (nicht dargestellter) Schlackenkübel für die durch das vorgeschobenen Brennstoffe aus der Brennkammer 1 ausgestoßene Schlacke bzw. Asche angeordnet. Die Schlacke kann durch einen an der Platte 26 befestigten, an die Unterseite des Winkeleisens !3, 15 anschließenden Schlackenabfluß oder durch eine an der Platte 26 und dem U-Eisen 16 gebildete Schlackenrinne zum Schlackenkübel geführt werden.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Feuerung beschrieben. Die Feuerung kann insbesondere zur Erzeugung der Wärme für eine Zentralheizung verwendet werden, wobei die Brennkammer I unter dem Heizkessel der Zentralheizung angeordnet wird. Beim Einschalten der Feuerung, das durch den Thermostaten des Heizkessels der Zentralheizung erfolgen kann, wird die Beschickungsvorrichtung 30 und das Gebläse 27 sowie — falls der Photodetektor bzw der Temperaturfühler kein das Brennen bzw. Glühen der Brennstoffe in der Brennkammer 1 anzeigendes Signal abgibt — die Zündvorrichtung in Betrieb gesetzt Der hin- und herbewegte Stößel 35 schiebt bei seinem Arbeitshub Brennstoffe aus dem Behälter 31 in den Zufuhrkanai 3, wodurch die im Zufuhrkanal 3 und in der Brennkammer I befindlichen Brennstoffe vorgeschoben werden. Die mittels der Drosselklappe 29 regulierbare, in die Unterluftkammer 17 strömende Gebläseluft wird an den Wänden 7,8 erwärmt und gelangt durch die Spalte 20, 21 in die Brennkammer 1. Dabei durchdringt die Unterluft an der Stirnseite 2 einen oberen Bereich der Brennstoffe und in Richtung auf die Stirnseite 4 allmählich tiefere Bereiche der Brennstoffe was zu einer vollständigen Verbrennung der Brennstoffe führt Die mittels der Drosselklappe 28 regulierbare, in die Oberluftkammer 10 strömende Gebläseluft wird an den Wänden 5,6 erwärmt und gelangt durch die Löcher 19 in die Brennkammer 1. Da die Wände 5, 6 den oberen Teil der Brennkammer 1 begrenzen, werden sie und damit die in die Brennkammer 1 strömende Obeflufl stark erhitzt. Dadurch wird erreicht, daß die Temperatur der Oberluft über der Entzündungstemperatur der bei der Hiizezersetzurig der Brennstoffe entstehenden Gase liegt. Durch die zueinander schräge, nach oben konvergierende Anordnung der Seitenwände 5, 6 wird

erreicht, daß der durch die Löcher der Seitenwand 5 austretende Oberwind den durch die Löcher der Seitenwand 6 austretenden Oberwind kreuzt, so daß eine Verwirbelung und damit eine optimale Durchmischling des heißen Oberwinds mit den tu verbrennen-

den Gasen bewirkt wird, die deren vollständige Verbrennung gewährleistet.

Zeigt das Thermoelement 37 an. daß die gewünschte Verbrennungstemperatur überschritten ist. so wird die Beschickungsvorrichtung 30 durch die Regelvorrich-

ΐΰ iü".g st-geschahe! '~^mrl "«· nach Unterschreiten der gewünschten Verbrennungstemperatur wieder eingeschaltet. Dadurch wird ein konstanter Verbrennungs warmestrom auch bei Verwendung von Brennstoffen mit verschiedenem Heizwert wie Sägemehl, Papier.

Holzstückc. Kohle usw. ermöglicht

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die das Thermoelement 37 aufweisende Regelvorrichtung uurch einen manuell oder mittels eines Thermostaten e' ΛΓ Heizungsanlage betätigbaren Schalter von einer ersten in eine zweite Stellung umschaltbar. In der geschlossenen Stellung des Schalters sind die Beschikkungsvorrichtung 30 und das Gebläse 27 eingeschaltet und die Regelvorrichtung ist in der ersten Stellung. In der offenen Stellung des Schalters sind die Beschikkungsvorrichtung 30 und das Gebläse 27 ausgeschaltet und die Regelvorrichtung ist in der zweiten Stellung.

In der ersten Stellung regelt die Regelvorrichtung die Förderleistung der Beschickungsvorrichtung 30 derart, daß die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 1 eine obere Solltemperatur nicht überschreitet, indem sie bei Überschreiten der Solltemperatur die Beschikkungsvorrichtung 30 kurzzeitig ausschaltet In der zweiten Stellung schaltet die Regelvorrichtung die Beschickungsvorrichtung 30 und das Gebläse 27 wieder ein, falls die Temperatur in der Brennkammer 1 einen unteren Sollwert unterschreitet. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer oder einem vorbestimmten Temperaturanstieg schaltet die Regelvorrichtung darauf die Beschickungsvorrichtung 30 und das Gebläse 27 wieder aus. Die untere Soiltemperatur und die vorbestimmte Zeitdauer bzw. der vorbestimmte Temperaturanstieg sind dabei so gewählt, daß ein Erlöschen des Fei'^rs bzw. der Glut in der Brennkammer 1 verhindert wird. Bei dieser Ausführungsform kann die durch die Steuervorrichtung gesteuerte Zündvorrichtung weggelassen werden, da die Brennstoffe bei der Inbetriebnahme der Anlage z. B. von Hand angezündet werden können und danach ein Erlöschen des Feuers durch die Regelvorrichtung verhindert wird

Anstelle des Thermoelements 37 kann auch ein die bei der Verbrennung entstehende Infrarotstrahlung messender Photodetektor, beispielsweise ein Photowiderstand verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Claims

Patentansprüche:

1. Feuerung für feste Brennstoffe, insbesondere Holz, mil einer länglichen Brennkammer, die in einem Winkel zur Vertikalen geneigt ist, und von der einen Stirnseite mit den Brennstoffen beschickt wird, wobei das andere Ende offen und der untere Teil der Brennkammerwandung rinnenförmig ist, sowie mit Durchgängen für Ober- und Unterluft und Blasluftzufuhrmitteln für die Luftzufuhr als Ober- und Unterwind, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Stirnseite (2) mit einem Zufuhrkanal (3) für die Brennstoffe verbunden ist, der rinnenförmige, untere Teil (7,8) der Brennkammerwandung (5 6, 7, 8) den oberen Teil einer Unterluftkammer (17) begrenzt und mit den Durchgängen (20, 21) für die Unterflut versehen ist, deren in die Brennkammer (1) mündende Austrittsöffnungen (23, 24) in eine, zweckmäßig in Richtung auf die obere, offene Stirnseite (4) der Brennkammer (1) abnehmenden Abstand ^ .<n der Unterseite (22) der Brennkammer (i) angeordnet sind, und der obere Teil (5. 6) der Brennkammerwandung (5, 6, 7, 8) den unteren Teil einer Oberluftkammer (10) begrenzt und mit den Durchgängen (19) für die Oberluft versehen ist.

2. Feuerung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (1) in einem Winkel (a) von 50 bis 80° zur Vertikalen geneigt ist

3. Feuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil der Brennkammerwandung durch zwei nach unten konvergierende, eine ke'^fc>rmige Rinne bildende Seitenwände (7, 8) begrenzt ist.

4 Feuerung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß jede der oexlen, die keilförmige Rinne bildenden Seitenwände (7, 8, aus zwei parallelen, einander derart überlappenden Platten (12—15) besteht, daß diese im Überlappungsbereich einen die Durchgänge für die Uiiterluft bildenden Spalt (20, 21) begrenzen, durch den die Unterluft aus der Unterluftkammer (17) in die Brennkammer (1) in Richtung auf die Keilscheitelkante (22) der Rinne strömt.

5. Feuerung nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Brennkammerwandung durch zwei nach oben konvergierende, die Durchgänge (19) für die Oberluft aufweisende Seitenwände (5, 6) begrenzt ist.

b. Feuerung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge (20, 21) für die Unterluft vom Brennkammerraum (1) nach oben gerichtet sind