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Heizkessel für feste, insbesondere großvolumige Brennstoffe,
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wie Stroh, Torf, Holz oder dgl.
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Die Erfindung betrifft einen Heizkessel für feste, insbesondere großvolumige
Brennstoffe, wie Stroh, Torf, Holz oder dgl., welcher als doppelwandiger, zwischen
den Wandungen vom Heizwasser durchströmbarer und von außen wärmeisolierter Zylinder
mit einstellbaren Zuströmöffnungen für einen Teil der Verbrennungsluft den Brennstoff-
und Feuerungsraum umschließt und mit einer etwa den vollen Querschnitt des Feuerungsraumes
freilegenden Tür ausgerüstet sowie auf einem geschlossenen kastenförmigen Unterbau
angeordnet ist, der weitere einstellbare Zuströmöffnungen für die Verbrennungsluft
aufweist und über Durchtrittsöffnungen oder -spalte mit dem Feuerungsraum in Verbindung
steht.
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Es sind Heizungskessel der vorgenannten Art bekannte die insbesondere
in landwirtschaftlichen Betrieben für die Verbrennung von Stroh vorgesehen sind
und bei denen der Kessel in liegender Anordnung auf einem Unterbau angeordnet ist
und bei
dem eine der Stirnwand als Tür ausgebildet ist, um den gesamten
Querschnitt des Feuerungsraumes mit Strohballen, z.B.
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Wickelballen oder auch in Form viereckig gepreßter Ballen, zu beschicken.
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Auf der der Tür gegenüberliegenden Stirnwand ist der Rauchabzug vorgesehen,
wobei dieser über eine Vorkammer mit einem Leitblech mit einem im Scheitel des liegenden
Kessels vorgesehenen Abzugskanal für die Rauchgase verbunden ist. Die Verbrennung
des in den Feuerungsraum eingebrachten Gutes, insbesondere des Strohes, erfolgt
dabei durch die Entfachung einer Glut im unteren Scheitel des liegenden Kessels,
beispielsweise mit Hilfe eines nur vorübergehend einschaltbaren Brenners.
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Nach einer gewissen Glutbildung wird die Verbrennungsluft teils durch
die der Tür abgewandte Stirnwand, teils durch den kastenförmigen Unterbau und die
Durchtrittsöffnungen oder -spalte dem Feuerungsraum zugeführt, so daß das Stroh
in dem Feuerungsraum dosiert verbrennt. Dabei läßt sich eine dosierte Verbrennung
durch die Zuführung der Verbrennungsluft in dem jeweils gewünschten Maße steuern,
so daß beispielsweise mit einem oder zwei Ballen Stroh eine Glut im Kessel aufrechterhalten
werden kann, die ausreicht, um z.B. für mittlere landl wirtschaftliche Betriebe
das gesamte Brauchwasser eines Tages zu erwärmen bzw. um bei entsprechend höherer
Zufuhr des Brennmaterials auch die Heizungsanlage für die Wohn- und Betriebsräume
zu versorgen.
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Die vorgenannten Öfen haben sich bereits in der Praxis bewährt und
können auch in Verbindung mit anderen, beispielsweise öl-oder gasbeheizten Anlagen
gekoppelt werden.
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Bei den bekannten Ausführungen der Kessel erfolgt die Verbrennung
des Gutes jeweils ausschließlich in dem von dem Kessel umschlossenen Raum, und zwar
in dem Bereich, in dem sich die Glut bildet bzw. in dem die Glut aufrechterhalten
wird.
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Es ist dies im allgemeinen der Bereich des unteren Scheitels des Kessels,
dem die Verbrennungsluft durch den kastenförmigen Unterbau in überwiegendem Maße
zugeleitet wird. Die Rauchgase werden bei der bekannten Ausführung durch einen etwa
bis in die Nähe der von der Tür gebildeten Stirnwand reichenden und zu dieser Wand
hin offenen Kanal abgeführt und in eine an der von der Tür abgekehrten Stirnwand
angeordneten Beruhigungs-und Umlenkkammer überführt, von der sie dem Rauchabzugstutzen
bzw. dem angeschlossenen Kamin zugeleitet werden.
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Die bekannten Öfen können entweder durch unmittelbaren Anschluß an
einen entsprechend hohen Schornstein oder aber mit Hilfe eines an dem Rauchgbzugstutzen
angeordneten Sauggebläses betrieben werden. Diese Öfen neigen, insbesondere bei
gedrosselter Zufuhr der Verbrennungsluft und bei geringer Wärmeabnahme, zur Rauchbildung,
weil im Verbrennungsraum das dort vorhandene Brenngut, insbesondere Stroh, bei der
Glutbildung mehr oder weniger glimmt und die dabei entstehenden Rauchgase bei ihrer
Uberführung in den im Scheitelbereich des Kessels
vorgesehenen Rauchgaskanal
abkühlen und von dort in den Schornstein überführt werden.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen Heizungskessel der einleitend
genannten Art so auszubilden, daß günstigere Verbrennungsbedingungen und hierdurch
eine bessere Ausnutzung der in den benutzten Brennstoffen vorhandenen Wärmeenergie
erzielt wird. Ferner soll erreicht werden, daß der Ofen einfacher regel- bzw. steuerbar
ist.
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Zur Lösung vorstehender Aufgabe kennzeichnet sich der genannte Heizungskessel
dadurch, daß der kastenförmige Unterbau oder im Bereich zwischen dem Unterbau und
dem Feuerungsraum wenigstens ein keramisches oder metallisches, auf Glühtemperatur
erhitzbares Einbauteil und in der Kastenwandung ein Rauchgasabsaugstutzen sowie
ein Druckgebläse vorgesehen sind, und daß längs des unteren Scheitelraumes im Kessel
Düsenrohre mit in Richtung zur Mitte des Feuerungsraumes weisenden Düsenöffnungen
angeordnet und mit einem Drucklufterzeuger verbunden sind.
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Durch die neue Ausbildung des Ofens wird ein sog. Unterbrand erreicht,
d.h. es wird ausschließlich im Bereich des unteren Scheitels des Kessels die Glut
erzeugt, wobei die Rauchgase im Gegensatz zu den bisher bekannten Ausführungen der
Kessel nicht im Bereich des oberen Scheitels, sondern nunmehr durch den kastenförmigen
Unterbau abgezogen werden, so daß also die Rauchgase von dem Kessel in den kastenförmigen
Unterbau gelangen.
Durch den dort vorhandenen, auf Glühtemperatur
erhitzten Einbauteil erfolgt eine Nachverbrennung der Rauchgase, so daß bei gleichzeitiger
Erhöhung der Energieausbeute des festen Brennstoffes eine Verminderung des Ruß-
und Schwebstoffanteiles der abzuführenden Rauchgase und damit eine geringere Umweltbelastung
erreicht wird.
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Durch den Abzug der Rauchgase durch den kastenförmigen Unterbau wird
trotz der Zufuhr von Verbrennungsluft in diesem Unterbau ein höherer Unterdruck
erzeugt als im Kessel, wodurch die Rauchgase veranlaßt werden5 in den kastenförmigen
Unterbau zu strötnen, während jedoch die Verbrennung der Brennstoffe selbst im Kessel
stattfindet, da durch die genannten Düsenrohre im unteren Scheitelraum des Kessels
infolge der zugeführten Verbrennungsluft die Bildung der Glut des verwendeten Brennstoffes
in diesem Bereich des Kessels aufrechterhalten wird.
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Zweckmäßig ist es, wenn als auf Glühtemperatur erhitzbare Einbauteile
von dem Feuerungsraum bis in den Unterbau ragende Roststäbe vorgesehen sind. Diese
Roststäbe, welche bevorzugt aus keramischen Werkstoffen bestehen, führen bei entsprechender
Erhitzung auf die Glühtemperatur zu der Nachverbrennung der durch die Rost stäbe
in den kastenförmigen Unterbau gelangenden Gase, wenn nur dafür gesorgt wird, daß
die Rost stäbe auf Glühtemperatur gehalten bzw. bei Unterbrechung des Heizvorganges
wieder auf die Glühtemperatur gebracht werden.
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Statt der genannten bis in den Unterbau ragenden Roststäbe kann als
auf Glühtemperatur erhitzbares Einbauteil auch ein gegenüber der Kesselwandung geneigt
verlaufendes Lochblech vorgesehen sein. Auch dieses Lochblech führt zu dem gleichen
Ergebnis, wie es im Zusammenhang mit den Roststäben beschrieben ist.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das als auf Glühtemperatur
erhitzbare Einbauteil ein längs des Kessels verlaufendes und unten mit einem Längsschlitz
versehenes Rohr, welches das Absaugrohr bildet und mit dem Rauchgasabsaugstutzen
verbunden und anderendig an das DruckgeblSse angeschlossen ist.
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Diese Ausführungsform ist deshalb besonders zweckmäßig, weil die Nachverbrennung
in dem nahezu geschlossenen Rohr stattfindet, durch welches jedoch infolge der Anordnung
des unteren Spaltes die bei der Nachverbrennung entstehenden oder verbleibenden
festen Rückstände nach unten aus dem Rohr ausfallen können und in den kastenförmigen
Unterbau auf dessen Boden gelangen, von dem sie von Zeit zu Zeit entfernt werden
können.
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Dabei dient das Einbauteil gleichzeitig als Absaugrohr, an welches
über eine weitere Zwischenleitung ein Sauggebläse angeschlossen werden kann. Die
Nachverbrennung findet bei der genannten Ausführung in dem Absaugrohr statt, so
daß dieses infolge dieser Nachverbrennung auf Glühtemperatur gehalten wird, wenn
der Kessel in Betrieb ist und wenn dem Kessel eine
entsprechende
Wärmemenge entnommen wird. Die durch die Nachverbrennung entstehende Wärme wird
teils als Strahlungs-, teils als Konvektionswärme wieder dem Kessel zugeführt, so
daß eine erhöhte Ausnutzung des festen Brennstoffes und durch die vollständige Verbrennung
eine Verringerung der Umweltbelastung durch die Abgase des Kessels erreicht werden.
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Erfahrungen haben gezeigt, daß die Verbrennung fester Brennstoffe,
insbesondere von Stroh, wesentlich verbessert wird, wenn die dem Brenngut zugeführte
Verbrennungsluft vorgewärmt ist. Um dies bei der neuen Ausführung des Kessels zu
erreichen, ist weiterhin vorgesehen, daß auch die Stirnwandungen des Kessels und
der kastenförmige Unterbau doppelwandig ausgebildet und die Zuströmöffnungen für
die Verbrennungsluft in diesen Wandungen so angeordnet sind, daß die Verbrennungsluft
längs der Spalträume zwischen den genannten Wandungen geführt wird.
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Auf diese Weise erfolgt eine Vorwärmung der Verbrennungsluft und
gleichzeitig eine Kühlung der Außenwandungen, soweit diese mit der Verbrennungsluft
in Berührung kommen. Hierdurch ergibt sich eine zusätzliche Energieausbeute des
verwendeten festen Brennstoffes.
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Zum Betreiben des Kessels sieht die Erfindung vor, daß zur Erzielung
des bereits genannten Unterbrandes im Feuerungsraum in diesem ein merkbar geringerer
Unterdruck als in dem vom kastenförmigen Unterbau umschlossenen Raum erzeugt und
mittels der Düsenrohre etwa nur 20% der jeweils zugeführten Gesamtmenge
der
Verbrennungsluft zugeführt wird. Bei dieser Betriebsweise wird der bereits eingangs
genannte höhere Unterdruck in dem kastenförmigen Unterbau erzeugt, wobei trotzdem
im Feuerungsraum durch die dosierte Zuführung der Verbrennungsluft in der Größenordnung
von etwa nur 20% der jeweils zulreführten Gesamtmenge der Verbrennungsluft die Glutbildung
und Aufrechterhaltung im Feuerungsraum gewährleistet wird.
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Die Zeichnung gibt in schematischer Darstellung einige Ausführungsbeispiele
der Erfindung wieder.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Mittellängsschnitt durch einen Heizungskessel
in liegender Anordnung, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig.1,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsforin eines liegenden Heizkessels
nach der Erfindung, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig.3,
Fig. 5 eine dritte Ausführungsform des Kessels nach der Erfindung in liegender Anordnung
und Fig. 6 einen Schnitt entlang der Schnittlinie VI-VI in Fig.5.
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Bei den in den Figuren wiedergegebenen Darstellungen ist der eigentliche
Kessel jeweils mit 1 bezeichnet und liegend angeordnet, wobei er sich auf einem
insgesamt mit 2 bezeichneten kastenförmigen Unterbau abstützt.
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Der Kessel 1 ist in den Ausführungsbeispielen als liegender Zylinder
vorgesehen und weist eine Außenwandung la sowie eine Innenwandung lb auf. Zwischen
beiden Wandungen ist ein Spaltraum lc erkennbar, welcher für die Aufnahme des Heizmediums
dient, das durch eine in den Zeichnungen nicht wiedergegebene Zu- und Abführungsleitung
entweder einem Wärmetauscher oder unmittelbar den Heizkörpern einer Heizungsanlage
zugeführt wird.
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Die Außenwandung la des Kessels ist dabei im Bereich außerhalb des
kastenförmigen Unterbaues 2 mit einer äußeren Isolierung 3 versehen, um die Wärmeabstrahlung
auf einem möglichst geringen Wert zu halten. Der Kessel 1 umschließt einen Brennstoff-
und Feuerungsraum 4, welcher zu den Stirnseiten hin durch eine mit dem zylindrischen
Kessel durch Schrauben verbundene Stirnwandung 5 auf der einen Seite und durch eine
dieser Wandung gegenüberliegende Tür 6 verschlossen ist. Die Tür 6 bildet dabei
die gesamte Stirnwandung des Kessels 1, so daß durch ihre Öffnung der gesamte Querschnitt
des Feuerungs- und Brennraumes 4 freigelegt wird, um beispielsweise in den Brennstoff-
und Feuerungsraum 4 ganze Wicke lb allen von Stroh oder andere großvolumige Brennstoffe,
wie Torf oder Holz, z.B. in Form verpreßten Reisigs oder dgl., einzubringen.
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Sowohl in der Tür 6 als auch in der gegenüberliegenden Stirnwandung
5 sind Eintrittsstutzen 7 und 8 für die Zuführung eines Teils der Verbrennungsluft
vorgesehen, welche in Richtung der
wiedergegebenen Pfeile durch
diese Stutzen und zwischen den Doppelwandungen der Tür 6 bzw. der Stirnwand 5 über
die Austrittsstutzen 9 bzw. 10 in den Brennstoff- bzw. Feuerungsraum gelangt.
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Auch der kastenförmige Unterbau 2 ist, wie die Fig. 2 und 5 erkennen
lassen, doppelwdndig ausgeführt und weist Zuströmöffnungen bzw. Zuströmstutzen 11
und 12 auf, durch die ebenfalls Verbrennungsluft in Richtung der eingeæeichneten
Pfeile zu den Ausströmstutzen 13 und 14 und von dort in das Innere des kastenförmigen
Unterbaues gelangt.
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In den Stutzen 7 und 8 bzw. 11 und 12 sind jeweils regelbare Drosselklappen
15 vorgesehen, um die Zuführung der Verbrennungsluft entsprechend den jeweils geforderten
Bedingungen dosieren zu können.
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Im unteren Scheitelraum des Kessels 1 sind bei allen Ausfhrungsbeispielen
Düsenrohre 22 vorgesehen, welche sich unmittelbar längs der Innenwandung erstrecken,
und aus denen Verbrennungsluft in den Feuerungsraum 4 eingetragen wird.
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Die Düsenrohre 22 sind angeschlossen an ein Gebläse 23 und dienen
zur Zuführung eines Teiles der Verbrennungsluft zu der im unteren Scheitelbereich
des Kessels entstehenden Glutzone.
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Der kastenförmige Unterbau 2 ist an seinem einen Ende mit einem Rauchgasabsaugstutzen
19 ausgerüstet, der entweder unmittelbar oder über ein Sauggebläse an einen Schornstein
angeschlossen ist, während auf der gegenüberliegenden Seite ein Gebläse 17 mit einem
in den Innenraum des Unterbaues 2 ragenden Stutzen 17a vorgesehen ist. Ferner sind
in den Wangen des kastenförmigen Unterbaues 2 weitere Einströmstutzen 24 vorgesehen,
welche eine Zuführung von weiterer Brennungsluft durch den doppelwandigen Unterbau
2 und gegenüberliegende Ausströmstutzen 25 in das Innere des kastenförmigen Unterbaues
2 ermöglichen.
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Im Falle der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 ist zwischen dem Kessel
1 und dem kastenförmigen Unterbau 2 eine Anordnung von Roststäben 16 vorgesehen,
welche sich von dem Kessel 1 bis in den Unterbau 2 erstrecken, und die vorzugsweise
als keramische Teile ausgeführt sind. Die sich im Unterbau 2 ausbildende Luftströmung
verläuft im wesentlichen unmittelbar unterhalb der Rost stäbe 16, so daß die bei
entsprechender Drucksteuerung aus dem Kessel 1 in den kastenförmigen Unterbau 2
gelangenden Rauchgase im Bereich der Rost stäbe 16 nachverbrennen und auf diese
Weise zu einer Erhitzung der Roststäube auf Glühtemperatur führen. Trotzdem bleibt
die Glutbildung in dem unteren Scheitelbereich des Kessels durch die dort aus dem
Düsenrohr 22 und durch die oberen Eintrittsstutzen 9 und 10 in den Stirnwandungen
des Behälters eintretende
Verbrennungsluft erhalten. Der Kessel
arbeitet demgemäß mit einem Unterbrand, wobei sich als zweckmäßig erwiesen hat,
mittels der Düsenrohre 22 nur etwa 20 % der jeweils benötigten Verbrennungsluft
zuzuführen, damit eine Nachverbrennung der Rauchgase im Bereich des Rostes 16 erreicht
wird.
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Im Inneren des kastenförmigen Unterbaues 2 erfolgt gleichzeitig eine
Beruhigung der in diesen Raum gelangenden Rauchgase, so daß Schwebstoffe und Ascheteile
in diesem Raum zur Absetzung auf den Boden gelangen und nicht durch den Rauchgasabführungsstutzen
19 in den Schornstein gelangen.
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Die Darstellung des Kessels nach den Fig. 3 und 4 entspricht im wesentlichen
der Ausführung, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Es ist lediglich statt
der Rostanordnung 16 bei der Ausführung nach den Fig. 3 und 4 ein Lochblech 24 vorgesehen,
welches in einer kastenförmigen Umschließung 24a als Bodenteil angeordnet ist. Oberhalb
des Lochbleches befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel ein Rost aus flachen
Roststäben 25, welcher verhindert, daß durch die im unteren Scheitelbereich des
Kessels vorgesehene Ausnehmung größerstückiges Brenngut in die kastenförmige Umschließung
24a gelangen.
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Die Nachverbrennung der Rauchgase erfolgt bei diesem AusfUhrungsbeispiel
sowohl oberhalb als auch unterhalb des Lochbleches 24, so daß dieses Lochblech auf
Glühtemperatur gebracht wird und hierdurch für eine laufende Nachverbrennung der
durch das Lochblech hindurchtretenden Rauchgase sorgt und damit zu dem gleichen
Effekt führt5 wie er bereits einleitend und in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben
ist l Der Kessel nach den Fig. 5 und 6 entspricht in seinem Aufbau im wesentlichen
derjenigen Anordnung, wie sie bereits in Verbindung mit den vorher genannten Figuren
beschrieben wurde.
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Bei diesem Kessel ist wiederum im unteren Scheitelbereich ein Stabrost
25 vorgesehen, der etwa der Kontur des Kessels folgend angeordnet ist. Unterhalb
dieses Rostes befindet sich ein längs des Kessels verlaufendes Rohr 26, welches
einen unteren Längsschlitz 27 aufweist und gleichzeitig das Absaugrohr für die Rauchgase
bildet, das mit dem Rauchgasabführungsstutzen 19 und dem sich ggf. daran anschließenden
Sauggebläse in Verbindung steht.
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Die dem Absaugstutzen 19 gegenüberliegende offene Stirnseite des Rohres
26 liegt dem Austrittsstutzen 17a des Gebläses 17 gegenüber, so daß in dem Rohr
26 eine in Längsrichtung verlaufende Strömung erzeugt wird. Durch die bereits genannte
Einstellung
des höheren Unterdruckes in dem kastenförmigen Unterbau 2 werden durch den unteren
Schlitz 27 des Rohres 26 die Rauchgase, welche aus dem Kessel 1 in den Unterbau
2 strömen, eingeführt, wobei wiederum in dem kastenförmigen Unterbau eine Beruhigung
dieser Rauchgase eintritt. Durch die Umlenkung der Rauchgasströmung in den Spalt
27 wird das Abscheiden der Ascheteilchen oder der von den Rauchgasen mitgeführten
Feststoffteile zusätzlich begünstigt. In dem Rohr 26 ist eine Abscheidung der genannten
Teilchen deshalb nicht mbglich, weil diese durch den Spalt 27 wieder aus dem Rohr
herausfallen.
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Wie bei den beschriebenen Ausführungsformen erfolgt auch bei der Ausbildung
des Kessels nach den Fig. 5 und 6 eine Nachverbrennung der Rauchgase in dem von
dem Unterbau umschlossenen Raum bzw. im wesentlichen in dem Rohr 26, so daß dieses
auf Glühtemperatur gehalten wird.
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Statt der in den Figuren dargestellten und vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen können die Kessel auch so ausgebildet sein, daß sie auf einer
Stirnseite stehend auf einem kastenförmigen Unterbau angeordnet sind, wobei dann
die Rost- oder Lochblechanordnung in der dem kastenförmigen Unterbau zugekehrten
Stirnwand vorgesehen sein muß, während sich oberhalb dieser Stirnwand die Glut bildet.
Die Zuführung der
Verbrennungsluft erfolgt dabei analog den beschriebenen
Ausfilhrungsbeispielen, wobei man auch bei der senkrechten Anordnung des Kessels
dafür sorgen muß, daß zur Erzielung günstiger Verbrennungsverhältnisse und einer
vollen Ausnutzung des Brenngut die Verbrennungsluft sowohl in den Brennstoff-und
Feuerungsraum, als auch in den kastenförmigen Unterbau nach entsprechender Vorwärmung
eingeleitet wird unter Aufrechterhaltung der genannten Unterdruckverhältnisse, wie
dies iw Zusammenhang mit den beschriebenen Beispielen im einzelnen ausl:eiührt worden
ist.