DE2821767A1

DE2821767A1 - Ofen fuer feste abfallbrennstoffe

Info

Publication number: DE2821767A1
Application number: DE19782821767
Authority: DE
Inventors: Josef Probsteder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-05-18
Filing date: 1978-05-18
Publication date: 1979-11-22
Also published as: CA1097142A; FR2426211A1; GB2021256A; US4281603A; GB2021256B

Description

PATEN TAiV Ψ A LTE
DIPL.-ING. H. VuN SCHUMANN DIPL-ING. W. D. OEDEKOVEN 2821767

DeuUche Bank AG München 8000 Mündien 22, Widenmayerstraße S

Konto Nr. 4155255 Telegrammadresse: Protector Mündien

Postscheckkonto: München 2196 93-803 Telefon 089-221273

18. Mai 1978 6/Ha

Josef Probsteder, 8399 Euhstorf

Ofen für feste Abfallbrennstoffe

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ofen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Stroh hat einen Heizwert von etwa 14.000 kJAg, d. h. ein kg Stroh entspricht dem Energiewert von 0,36 1 Heizöl. Ein Großrundballen Stroh von etwa 500 kg ersetzt somit etwa 180 1 Heizöl. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich bei Abfallholz, beispielsweise Eeisig. In Zeiten ständig wachsender Energieknappheit gewinnt deshalb die Verwertung derartiger Abfälle zur Energieerzeugung zunehmend an Bedeutung.

Gerade in land- und forstwirtschaftlichen Betrieben stehen diese Abfälle jedoch reichlich zur Verfügung. Nennenswerte Transportkosten fallen damit nicht an. Andererseits besteht in landwirtschaftlichen Betrieben ein beträchtlicher Wärme verbrauch. Insbesondere zur Getreide-, Mais-und Grünfuttertrocknung, aber auch zur Beheizung von großen Räumen, wie Stallungen, sind erhebliche Wärmemengen erforderlich. Das Bedürfnis nach für land-

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und forstwirtschaftliche Abfälle geeignete öfen ist also hier besonders groß.

Ein Ofen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 ist bereits bekannt (deutsche Auslegeschrift 27 21 2I3.I-I3). Dabei ist ein Zylinder vorgesehen, dessen oberer Teil den Füllschacht für den Abfallbrennstoff und dessen unterer Teil den Brennraum bildet. Am Boden des Zylinders ist die Nachverbrennungskammer angeordnet. Der Brennstoff, und zwar werden bevorzugt Strohgroßrundballen verwendet, sinkt nach Inbrandsetzung in den Brennraum ab, worauf ein neuer Strohgroßrundballen oben in den Füllschacht gegeben werden kann. Nachteilig bei diesem Ofen ist, daß bei kontinuierlichem Betrieb das Nachfüllen von Zeit zu Zeit von einer Bedienungsperson besorgt werden muß.

Auch ist ein vollautomatisch arbeitender Ofen für Abfallbrennstoffe bekannt, bei dem ein separater Brennstoffvorrat sbehälter vorgesehen ist, an dessen Austrittsöffnung eine Förderschnecke angeordnet ist, die den Brennstoff in eine leitung transportiert, die zum Brennraum führt und in diesen von oben einmündet (deutsches Gebrauchsmuster 66 00 441). Der Transport des Brennstoffes in der Leitung erfolgt dabei durch pneumatische Druckluftbeförderung, wobei die zum Transport vorgesehene Luft gleichzeitig als Verbrennungsluft dient. Eine Nachverbrennung, durch die einerseits der Brennstoff optimal ausgenutzt wird und die andererseits zu Kohlendioxyd und Wasser als für die Umwelt unschädlichen Verbrennungsgasen führt, ist allerdings nicht vorgesehen.

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-y-6.

Eine Nachverbrennung setzt voraus, daß der Brennstoff in. einem Brennraum zunächst unter Teilverbrennung verschwelt wird. Dies ist jedoch ausgeschlossen, wenn, wie bei einer Druckluftförderung erforderlich, dem Brennraum ein viel zu großer Luftüberschuß zugeführt wird.

Durch die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, soll die Aufgabe gelöst werden, den Ofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, daß er praktisch vollautomatisch betrieben werden kann.

Der getrennt von dem Brennraum angeordnete Brennstoffvorratsbehälter kann ein genügend großes Aufnahmevermögen für einen Brennstoffverbrauch des Ofens von mehreren Stunden oder gar Tagen aufweisen. Durch die in der Leitung angeordnete und dieselbe im wesentlichen verschließende Fördereinrichtung ist erreicht, daß die Verbrennungserstluft nur über die dafür vorgesehene Vorrichtung in einer eine Teilverbrennung gewährleistenden Menge dem Brennraum, also der Schwel- und Teilverbrennungszone, zugeführt wird.

Gleichzeitig wird dadurch die für einen vollautomatisehen Betrieb unerläßliche Betriebssicherheit des Ofens geschaffen, da ein Übergreifen der Verbrennung von dem Brennraum in die Leitung mangels Sauerstoff in der Leitung verhindert ist.

Dem gleichen Zweck dient das Einmünden der Leitung von unten in den Brennraum. Neben Sauerstoff ist nämlich für eine Verbrennung eine bestimmte Entzündungstemperatur erforderlich. Durch das Einmünden der Leitung von unten in den Brennraum ist aber ein Eindringen heißer Gase

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vom Brennraum in die Leitung wenn nicht gar ausgeschlossen, so jedenfalls doch so erschwert, daß eine Erhitzung des Brennstoffes in der Leitung auf Entzündungstemperatur verhindert ist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigen:

!"ig. 1 eine Seitenansicht des Ofens mit weggebrochenen Teilen, wobei ein hin- und herbeweglicher Kolben als Brennstoffördereinrichtung vorgesehen ist;

Mg. 2 einen Schnitt durch den Ofen entlang der linie I - I nach Hg. 1; und

Mg. 3 eine Seitenansicht des Ofens mit teilweise weggebrochenen Teilen, wobei eine Förderschnecke als Brennstoffördereinrichtung vorgesehen ist.

Der in den !Figuren dargestellte Ofen weist einen Vorratsbehälter 1 auf, der über eine Rohrleitung 2 mit einem Brennraum 3 verbunden ist, der in einem durch einen Dekkel 4 verschlossenen Zylinder 5 angeordnet ist, so daß zwischen der Seitenwandung 6 und dem Boden 7 des Brennraumes 3 sowie der Seitenwandung und dem Boden des Zylinders ein Baum zur Isolation gebildet wird.

Eine als Rohr ausgebildete Nachverbrennungskammer 8 erstreckt sich über dem Boden 7 durch den Brennraum 3· Die Hälfte des Bodens 7* in der die Rohrleitung 2 über eine rechteckige Öffnung 9 einmündet, verläuft schräg nach unten zur Mitte des Bodens 7 hin. Über dem Boden 7 befindet

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sich in der Seitenwandung 6 des Brennraumes 3 nahe der öffnung 9 eine nicht dargestellte Ofentür.

Dem Brennraum 3 wird durch Öffnungen 10 in seiner Seitenwandung 6 Verbrennungserstluft zugeführt. Dazu sind die öffnungen 10 mit einer Eingleitung 11 verbunden, die außen am Zylinder 4 angeordnet ist. Weiterhin gelangt Verbrennungserstluft über mehrere sich durch den Boden 7 des Brennraumes 3 erstreckende Leitungen 12 in den Brennraum 3· Die Leitungen 12 sind mit Verteilerköpfen 13 versehen, die zwischen der Öffnung 9 und der Nachverbrennungskammer 8 angeordnet sind. Die Eingleitung 11 und die Leitungen 12 sind an eine nicht dargestellte Druckluftquelle, wie einen Kompressor, angeschlossen.

Die im Brennraum 3 erzeugten Schwelgase gelangen über Rohrstutzen 14, deren öffnungen auf der der öffnung 9 abgewandten Seite der Nachverbrennungskammer 8 vorgesehen sind, in die Nachverbrennungskammer 8. Die zur Verbrennung der Schwelgase erforderliche Verbrennungszweitluft wird über eine Leitung 1J? an einer Stirnseite der Nachverbrennungskammer 8 in dieselbe eingespeist, und zwar gegebenenfalls mit Hilfe der erwähnten Druckluftquelle. An dieser Stirnseite ist außerdem ein Stutzen 16 vorgesehen, der zur Reinigung der Nachverbrennungskammer 8 oder als Schauloch dient.

Auf der anderen Stirnseite ist an der Nachverbrennungskammer 8 ein Absaugrohr 17 angeschlossen, das in einen Wärmeaustauscher 18 führt. Die so abgekühlten Verbrennungsgase werden durch einen nicht dargestellten Ventilator abgesaugt.

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Der in Hg. 1 und 2 dargestellte Ofen dient insbesondere zur Verbrennung von Strohgroßrundballen. Zu diesem Zweck endet der Vorratsbehälter 1 unten mit seiner Austrittsöffnung 19 über einer sog. Heißkette 20, die als endloses umlaufendes, außen mit Reißzähnen versehenes Band ausgebildet ist. Durch die Eeißkette 20 werden die Strohgroßrundballen wieder in loses Stroh übergeführt und zu einem Trichter 21 oberhalb einem Einlaß 22 in die Rohrleitung 2 befördert.

In dem Einlaß 22 ist in der Rohrleitung 2 ein Kolben 23 in Längsrichtung der Rohrleitung 2 hin- und herbeweglich geführt. Der Kolben 23 ist durch einen Zylinder gebildet, der durch einen an der Außenseite nach innen gewölbten Boden verschlossen ist. Die Länge des Zylinders bzw. des Kolbens 23 ist größer als die Länge des Einlasses 22 in Längsrichtung der Rohrleitung 2. Über eine Halterung 24 ist der Kolben 23 an der Kolbenstange 25 eines hydraulischen Arbeitszylinders 26 befestigt.

In der in 3?ig. 1 gezeigten einen Endstellung des Kolbens 23 links vom Einlaß 22, die durch ausgezogene Linien wiedergegeben ist, also in den Arbeitszylinder 26 eingefahrener Kolbenstange 25, kann damit von dem Vorratsbehälter 1 über die Reißkette 20, den Trichter 21 und den Einlaß 22 Brennstoff in die Rohrleitung 2 gelangen. Beim Ausfahren der Kolbenstange 25 aus dem Arbeitszylinder 26 wird dann dieser Brennstoff durch den Kolben 23 in die Rohrleitung 2 auf den Brennraum 3 zu gedrückt, bis der Kolben seine andere Endstellung rechts vom Einlaß 22 erreicht hat, die durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Da der Außenumfang des Kolbens 23 dem Innenumfang der Rohrleitung 2 zumindest in deren Abschnitt 27 entspricht, wird dadurch gleichzeitig jedwede ins Gewicht fallende Zufuhr von Luft vom Einlaß 22 über die Rohrleitung 2

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in den Brenn raum 3 unterbunden.

An den dem Einlaß 22 benachbarten Abschnitt 27 der Rohrleitung 2, der gerade ausgebildet ist, schließt sich ein knieförmig nach oben gebogener Abschnitt 28 an, der an der öffnung 9 im Boden 7 des Brennraumes 3 endet. Der Abschnitt 28 der Rohrleitung 2 erweitert sich zur öffnung 9 im Boden des Brennraumes 3 hin, wie besonders deutlich aus Fig. 2 ersichtlich. Einem Verstopfen der Rohrleitung 2 in dem von dem Kolben 23 nicht mehr erreichbaren Abschnitt 28 wird auf diese Weise vorgebeugt.

Der in Fig. 3 gezeigte Ofen unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß statt dem Kolben 23 nebst Arbeitszylinder 26 eine Förderschnecke 29 vorgesehen ist, die sich vom Einlaß 22 in die Rohrleitung 2 hinein erstreckt, ferner die Reißkette 22 fehlt und stattdessen die Austrittsöffnung 19 des Vorratsbehälters 1 unmittelbar über dem Einlaß 22 angeordnet ist. Langfaserige Brennstoffe, wie loses Stroh, sind mit einer Förderschnecke kaum zu transportieren. Im Gegensatz zu dem Ofen nach Fig. 1 und 2 ist der Ofen nach Fig. 3 daher nur für kleinstückige Abfallbrennstoffe, wie Hobelspäne, Sägemehl, Rinde, Maisspindeln oder zerkleinertes Stroh, gedacht.

Die Förderschnecke 29 wird durch einen Elektromotor 30 angetrieben. Sie reicht fast bis zum knieförmigen Abschnitt 28 der Rohrleitung 2 und ist wegen ihrer großen Länge, die erforderlich ist, um jedwede Luftzufuhr durch die Rohrleitung 2 zum Brennraum 3 zu unterbinden, auf nicht dargestellten Metalleisten gelagert, die an der Innenwand des Abschnittes 27 der Rohrleitung 2 befestigt sind und sich in deren Längsrichtung erstrecken.

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Zwischen Nachverbrennungskammer 8 und Wärmeaustauscher 18 ist am Absaugrohr 17 ein Temperaturfühler 31 angeordnet, der bei Erreichen einer vorgegebenen Mindesttemperatur der Verbrennungsgase über nicht dargestellte Einrichtungen den Arbeitszylinder 26 des Kolbens 23 sowie den Motor zum Antrieb der Reißkette 20 bzw. den Elektromotor 30 der Förderschnecke 29 in Gang setzt.

Weiterhin ist eine nur in Pig. 3 gezeigte, jedoch ebenso beim Ofen nach Fig. 1 und 2 vorsehbare Löschmittelleitung 32 an die Rohrleitung 2 angeschlossen. Die Löschmittelleitung 32 ist normalerweise durch ein Ventil 33 verschlossen. Das Ventil 33 steht mit einem Temperaturfühler 34 an der Rohrleitung 2 in Verbindung. Falls durch irgendwelche Betriebsstörungen die Verbrennung vom Brennraum 3 in die Rohrleitung 2 übergreifen sollte, wird das Ventil 33 über den Temperaturfühler 34- geöffnet und damit ein Brand in der Rohrleitung 2 gelöscht, bevor er sich gegebenenfalls zum Vorratsbehälter 1 fortpflanzen kann.

Im Betrieb arbeitet der Ofen folgendermaßen, wobei der Einfachheit halber nur auf den Ofen nach Fig. 1 und 2 Bezug genommen wird.

In den Vorratsbehälter 1 wird die für die gewünschte Betriebszeit erforderliche Brennstoffmenge gegeben, also beispielsweise die erforderliche Anzahl von Strohgroßrundballen. Alsdann wird die Reißkette 20 in Gang gesetzt, ferner der Arbeitszylinder 26. Das über den Trichter 21 und den Einlaß 22 in die Rohrleitung 2 fallende lose Brenngut, also beispielsweise Stroh, wird damit bei Bewegung des Kolbens 23 auf den Brennraum zu um ein dem Hub des Kolbens 23 entsprechendes Stück nach

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rechts geschoben. Bei Bewegung des Kolbens 23 vom Brennraum 3 weg in seine Endstellung links vom Einlaß 22 wird derselbe freigegeben, also weiteres loses Brenngut der Rohrleitung 2 über den Trichter 21 zugeführt. Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 23 erfolgt solange, bis der Brennraum 3 mit Brenngut beschickt ist.

Nach Inbrandsetzen des Brenngutes im Brennraum 3 wird über die Öffnungen 9 sowie die Leitungen 12 dem Brennraum 3 Verbrennungserstluft und über die Leitung 15 der Nachverbrennungskammer 8 Verbrennungszweitluft zugeführt. Auch wird der Ventilator, der dem Wärmeaustauscher 18 nachgeschaltet ist, eingeschaltet.

Im Brennraum 3 bildet sich dann in Höhe der Öffnungen 10 und der Verteilerköpfe 13 eine Schwel- bzw. Teilverbrennung sz one aus, wobei aus dem Brenngut brennbare Gase, wie Holzessig oder Ehenole, ausgetrieben werden. Durch den Sog des dem Wärmeaustauscher 18 nachgeschalteten Ventilators werden diese unvollständig verbrannten Gase über die Rohrstutzen 14 in die Nachverbrennungskammer 8 gesaugt, um vollständig zu verbrennen, also in Kohlendioxyd und Wasser übergeführt zu werden. Die Wärme der vollständig verbrannten Gase wird dann über den Wärmeaustauscher 18 dem Verbraueher zugeführt.

Sobald die Temperatur der Verbrennungsgase im Absaugrohr 17 einen bestimmten Mindestwert erreicht hat, kann der weitere Betrieb des Ofens automatisch erfolgen, wobei bei Absinken der Temperatur auf diesen Mindestwert dies der Temperaturfühler 3"! meldet, worauf die Reißkette 20 und der Kolben 23 mittels des

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Arbeitszylinders 26 in Gang gesetzt werden und damit weiteres Brenngut in den Brennraum 3 geschoben wird.

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Claims

Ansprüche

Ofen für feste Abfallbrennstoffe mit einem Brennstoffvorratsbehälter, einem Brennraum, einer Nachverbrennungskammer, einer Vorrichtung zur Zufuhr von Verbrennungserstluft in den Brennraum zur Verschwelung des Brennstoffes unter teilweiser Verbrennung, einer Vorrichtung zur Zufuhr von Verbrennungszweitluft in die Nachverbrennungskammer und einer an der Nachverbrennungskammer angeschlossenen Vorrichtung zur Absaugung der vollständig verbrannten Gase, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffvorratsbehälter (1) über eine Leitung (2) mit einer Brenn- stoffördereinrichtung (23» 29) an den Brennraum (3) angeschlossen ist, die Brennstoffördereinrichtung (23> 29) eine Zufuhr von Luft durch die Leitung (2) zum Brennraum (3) im wesentlichen unterbindet und die Leitung (2) in den Brennraum (3) von unten einmündet.
2. Ofen nach Anspruch 1, insbesondere für langfaserige Abfallbrennstoffe, wie Stroh, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Einlaß (22) für den von dem Vorratsbehälter (1) kommenden Brennstoff in die Leitung (2) in Längsrichtung derselben ein hin- und herbeweglicher Kolben (23) vorgesehen ist, der in seiner dem Brennraum (3) benachbarten Endstellung die Lei tung (2) zwischen dem Einlaß (22) und dem Brennraum (3) verschließt.
3. Ofen nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Kolben (23) als Hohlzylinder mit einer Länge ausgebildet ist, die mindestens dem Abstand zwischen der dem Brennraum (3)

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"benachbarten Endstellung und dem dem Brennraum (3) abgewandten Ende des Einlasses (22) entspricht.
4-, Ofen nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (23) von einem hydraulischen Arbeitszylinder (26) betätigt wird.
5. Ofen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, insbesondere für zu Ballen gepreßte langfaserige Abfallbrenastoffe, wie Strohballen, dadurch gekennzeichn β t, daß zur Auflösung der Ballen zwischen der Austrittsöffnung (19) des Vorratsbehälters (1) und dem Einlaß (22) in die Leitung (2) eine Eeißkette (20) vorgesehen ist.
6. Ofen nach Anspruch 1, insbesondere für kleinetükkige Abfallbrennstoffe, wie Hobelspäne, Binde, zerkleinertes Stroh oder Maisspindeln, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (2) eine Förderschnecke (29) vorgesehen ist, die sich in Längsrichtung der Leitung (2) vom Einlaß (22) in die Leitung (2) hinein erstreckt.
7- Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung der Förderschnecke (29) in der Leitung (2) an der^brmenwand sich in Längsrichtung erstreckende Leisten vorgesehen sind.
8. Ofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an durch die Fördereinrichtung bzw. den hin- und herbeweglichen Kolben (23) bzw. die Förderschnecke (29) in den Brennraum (3) gefördertem Brennstoff über einen Temperaturfühler (31) geregelt wird, der die Temperatur der voll-

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ständig verbrannten Gase mißt und den Antrieb der Fördereinrichtung bzw. des Kolbens (23) bzw. der Förderschnecke (29) entsprechend steuert.
9· Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Brennraum (3) benachbarte Abschnitt (28) der Leitung (2) sich zum Brennraum (3) hin erweitert.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Leitung (2) eine Löschmittelleitung (32) mit einem Ventil (33) angeschlossen ist, das über einen zwischen Brennraum (3) und Löschmittelleitung (32) an der Leitung (2) angeordneten Temperaturfühler betätigbar ist.

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