DE3017384C2

DE3017384C2 - Strohfeuerungsanlage

Info

Publication number: DE3017384C2
Application number: DE19803017384
Authority: DE
Inventors: Heinrich 3201 Söhlde Bollmann sen.
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-05-07
Filing date: 1980-05-07
Publication date: 1984-10-04
Also published as: DE3017384A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuerungsanlage zur Energiegewinnung aus in Form von Hochdruckballen vorliegendem Stroh mit einem Heizkessel, dessen Brennraum in eine Vor- und in eine Nachbrennzone unterteilt ist und eine in einer Vertikalebene liegende Brennstoffzuführöffnung aufweist Durch die Verknappung und damit einhergehende Preissteigerung bei Heizöl, Gas und Kohle wird die Nutzung des im Str9h befindlichen Energiepotentials insbesondere durch landwirtschaftliche Betriebe immer lohnender. Der untere Heizwert von Stroh bei einem üblichen Feuchtegehalt von 14% beträgt immerhin etwa V₃ desjenigen von leichtem Heizöl. Er liegt damit höher, als bei Torf- und Braunkohle und erreicht nahezu den Wert von Holz. Die Wärmegewinnung aus Stroh ist jedoch bisher durch die mit der Strohverbrennung in Heizungsanlagen verbundenen Schwierigkeiten wirtschaftlich bedeutungslos geblieben.

Besonders problematisch ist nach Strehler und Hofstetter, »Stroh- und Holzöfen«, RKL Kiel, September 1979. der hohe Gehält an flüchtigen Bestandteilen für die Strohverbrennung. Es handelt sicrt um jene Bestandteile, die bei Erwärmung über 300⁰C unter Sauerstoffabschluß freigesetzt werden. Stroh weist mit 65% der lufttrockenen Substanz den absoluten Höchstwert auf, worin auch das größte Problem der Verfeuerung dieses Brennstoffes liegt. Bei einer Ofenkonstruktion, bei der der gesamte eingelagerte Brennstoff in kurzer Zeit, d. h. fast gleichzeitig in Glut kommt, werden nach Übersteigen einer Temperatur von 300⁰C innerhalb weniger Minuten 65% des Brennstoffes in Form von brennbarem Gas freigesetzt. Solche Öfen werden deshalb als Durchbrandöfen bezeichnet. Durch die notwendige Leistungsbegrenzung des Kessels erfolgt entweder eine unvollstandige Verbrennung, verbunden mit einem schlechten Wirkungsgrad und hohen Emissionswerten an Staub, Ruß, Teer, oder der Brennraum kann jeweils nur mit einem geringen Teil seines Fassungsvermögens an Stroh gefüllt werden, das nach dem Durchbrennen der der geforderten Teilleistung entsprechenden geringen Menge sofort ersetzt werden muß. Ein kontinuierlicher Brennvorgang ist dadurch jedoch nicht möglich. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten sind bereits Heizkessel zur Verfeuerung von Stroh entwickelt worden, deren Brennraum in eine Vor- und eine Nachbrennkammer unterteilt ist.

Bei einem Ofen mit einer Vorbrennkammer gibt das eingelagerte Stroh bei Übersteigen der Temperatur von 300⁰C die flüchtigen, brennbaren Bestandteile frei, die daraufhin in der Nachbrennzone unter Zuführung von

Sekundärluft vollständig verbrennen. Das Rauchgas wird dann sich anschließenden Wärmetauschern zugeführt. Hochdruckballen mit einer Dichte von 70—120 kg/m³ haben besonders bei der Wohnhausbeheizung ihren hauptsächlichen Anwendungsbereich. Aus Kostengründen wurde bisher auf eine automatische Beschickung bei kleineren Heizungsanlagen verzichtet. Die Beschickung der Vorbrennkammer mit Ballen erfolgte deshalb je nach Leistungsbedarf alle zwei bis vier Stunden, mit dem Nachteil einer ständig erforderlichen Kontrolle und einer Wärmeerzeugung in Intervallen.

Bekannt ist ferner ein Feuerungskessel für Hochdruckballen (Strehler und Hofstetter, »Stroh- und Holzöfen«, RKL Kiel, September 1979, S. 32), bei dem die Ballen vertikal in der Vorbrennkammer übereinander gestapelt werden. Der unterste Ballen ruht dabei auf einem Rost, dessen Unterseite zunächst abgebrannt wird. Die dabei entstehenden flüchtigen Bestandteile werden horizontal in die neben der Vorbrennzone befindliche Nachbrennzone gezogen und unter Zuführung von Sekundärluft verbrannt. Ein solches System hat den Nachteil, daß der Ofen durch den Bailenvorrat eine erhebliche Höhe hat und der Einsatz eines Geb'äses unumgänglich ist, da die in der Vorbrennzone erzeugten flüchtigen Bestandteile durch ihren Wärmeluftauftrieb nicht in der Lage sind, vollständig ohne einen künstlich erzeugten Zug in die Nachbrennkammer zu strömen. Ferner brennt der unterste Ballen nicht gleichmäßig ab, sondern es bilden sich Hohlräume und Brücken, die zu einem plötzlichen Nachrutschen des sich vertikal erstreckenden Bailenvorrats führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feuerungsanlage der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß ein gleichmäßiges, auch an geringe Leistungen anpaßbares Abbrennen eines Ballens in der Vorbrennzone bei automatischer Beschickung ermöglicht wird.

Die erfindungsgemäße Lösung bezeichnet sich durch eine in die Vorbrennzone reichende horizontale Ballenzuführeinrichtung mit einer im Betrieb kontinuierlich eine Vorschubkraft für die Ballen aufbringende Ballenvorschubeinrichtung, wobei an dem Brennraum zugekehrten Ende der Ballzuführeinrichtung, ein um seine Längsachse drehbares Ballenwiderlager angeordnet ist.

Vorzugsweise besteht das Ballenwiderlager aus einem Stab mit einem eckigen Querschnitt. Er kann sich sowohl vertikal, jedoch besser horizontal in etwa halber Höhe der Baüenzuführeinrichtung erst -ecken.

Die Ballenzuführeinrichtung besteht vorzugsweise aus einem geschlossenen Kanal mit einer verschließbaren Füllöffnung. Die Vorschubeinrichtung kann aus einem gewichtsbelasteten Seilzug mit an beiden Seiten des Kanals entlanggeführten Seilen und einem an der Ballenrückse'te angreifendei. Druckbügel bestehen. Die Zugseile können über im vorderen, d. h. dem Heizkessel zugewandten Bereich der Zuführeinrichtung angeordnete Umlenkrollen geführt sein. Von besonderem Vorteil ist es, eine Umlenkrolle über ein auf der gleichen Achse sitzendes Antriebsrad und eine geeignete Kraftübertragung, beispielsweise durch einen Riemen, ein Seil oder eine Kette, mit dem Ballenwiderlager zu verbinden. Ferner kann auf diese Weise gleichzeitig eine Verbindung mit unterhalb der Vorbrennzone angeordneten Achsenförderschnecken hergestellt werden.

Weitere, die Erfindung vorteilhaft gestaltende Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Stirnseite eines in die Vorbrennzone reichenden Strohballens wird gleichmäßig angebrannt, wobei die Brennfläche nahezu vertikal verbleibt. Die dabei erzeugten fluchtigen Bestandteile können entsprechend der thermischen Auftriebswirkung ohne künstlich erzeugten Zug in die Nachbrennkammer zur weiteren Verbrennung gelangen. Entsprechend dem Abbrand wird der Strohballen durch die Kraft des Seilzugs ständig nachgeschoben und gegen das Ballenwiderlager gedrückt. Die Gefahr einer Brückenbildung durch verbranntes bzw. nicht vollständig verbranntes Stroh im Bereich des stabförmigen Ballenwiderlagers, insbesondere bei dessen drehbarer Ausführung, besteht nicht. Die durch den Ballendruck unmittelbar an den Widerlagerstab gepreßten Stroh- oder Aschenteile werden spätestens nach einer Stabdrehung freigesetzt und können ebenso vollständig verbrennen, wie die benachbarten Strohteile. Die Verbrennungsquaütät ist auch im Teillastbereich so gut, daß die im Bundesemissionsschutzgesetz vorgeschriebenen Werte von maximal 300 mg Feststoff/m³ problemlos unterschritten v-erden. Entsprechend hoch ist der CO> Anteil ist also auch in der warmen Jahreszeit einsetzbar, wenn lediglich Brauchwasser erwärmt werden muß. Die Teillast 'vird allein durch Änderung der Luftzufuhr geregelt, t'ie dadurch bestimmte Brenngeschwindigkeit steuert oen Vorschub und entsprechend die Drehgeschwindigkeit des Widerlagers. Es entfällt dadurch die Notwendigkeit eines Fremdantriebs.

Ohne Verwendung des erfindungsgemäßen Widerlagers wäre die Brenngeschwindigkeit von einem Fremdvorschub abhängig, d. h. ein automatischer Ablauf wäre nur über technisch aufwendige Einrichtungen erreichbar. Der Stab dagegen sorgt automatisch dafür, daß nur so viel an neuem Brennstoff zugeführt wird, wie an der Stirnseite eines Ballens abgebrannt wird. Zusätzlich wird durch das erfindungsgemäße Widerlager eine Sicherung gegen das Übergreifen der Flammen in den Ballenkanal hinein erreicht, da ein erhöhter Abbrand ein erhöhtes Nachschieben zur Folge hätte. Zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen können daher entbehrt werden.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbpispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt und nachstehend erläutert. Im einzelnen zeigt

F i i- · die Seitenansicht einer Feuerungsanlage.

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch den Kessel gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch den Kessel gemäß F ig. 1,

Fig.4 einen Querschnitt durch den Ballenzuführkanal,

Fig. 5 eine verbesserte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes im vertikalen Längsschnitt,

Fig. 6 die Seitenansicht des Heizkessels gemäß Fig. 5,

Fig. 7 einen Horizontalschnitt des Kessels gemäß F i g. 5 und

F-ig.8 einen weiteren Horizcntalschnitt durch den Kessel gemäß F i g. 5

In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche feile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Im einzelnen bedeuten:

1 den Strohballenkanal

2 die Vorbrennzone

3 die Nachbrennzone

4 Auskleidungsrippen in der Nachbrennzone

5 einen in der Ballenvorschubrichtung liegenden Aschenraum

6 die Aschenraumklappe

7 die Auskleidung der Brennräume zur Wärmespei-

cheriing

8 die Wärmedämmschicht
9.7 ein festes Ballenwiderlager
9b ein um seine Längsachse drehbares Ballenwiderla-

ger ">

10 die obere Halterung für das starre Ballenwiderlager

11 die untere Halterung des starren Ballcnwiderlagers

12 den Luftzuführkanal fürdie Primärluft

13 den Zuführkanal für die Sekundärluft m>

14 die Primärluftregelklappe

15 dieSckundärluflregelklappe

16 die Luftströmung in den Primärluftkanal

17 die Luftströmung in den Sekundärluftkanal

18 Rauchgasregelklappe η

19 Rauchgasaustrittsrohr

20 Rauchgasführungsrohr im Wärmetauscher

21 Rauchgasumgehungsrohr

22 den Wärmetauseher

23 die Füllklappe für den Ballenkanal

24 die Zugseile für den Ballenvorschub

25 ein Rückholseil

26 Seilrollen

27 das Zuggewicht

28 Seilumlenkrollen

29 eine Seilzugwinde

30 Arretierungsklinke für die Seilzugwinde

31 dieSirohballen

32 den Schornstein

33 Asche

34 den Ballendruckbügel

35 einen seitlichen Aschenraum

36 eine luftdichte Verschlußklappe für den Aschenraum

37 eine große Aschenförderschnecke J5

38 eine kleine Aschenförderschnecke unterhalb des Feuerungsrostes

39 den Feuerungsrost

40 eine Antriebsscheibe mit Freilauf auf der Achse einer Seilumlenkroile 28

41 einen Treibriemen oder eine Kette

42 eine Antriebsscheibe für das drehbare Ballenwiderlager

43 eine Antriebsscheibe für die kleine Aschenförderschnecke

44 die Antriebsscheibe für die große Aschenförderschnecke

45 eine zusätzliche Handkurbel für die Aschenförderschnecke

46 einen Füllschacht für den Strohballenkanal

47 eine Dichtplatte im Füllschacht

48 eine Dichtplatte im Aschenraum (F i g. 7)

Das Zuggewicht 27 liefert die notwendige Vorschubkraft für den Ballendruckbügel 34. Der vorderste der Strohballen 31 wird dabei gegen das Ballenwiderlager 9a, 9ö geschoben und dadurch in der richtigen Abbrennposition oberhalb des Luftzuführungskanals für die Primärluft gehalten. Die sich bei der Verbrennung in der Vorbrennzone 2 entwickelten flüchtigen, brennbaren eo Bestandteile werden spätestens in der Nachbrennzone 3 unter Zuführung von Sekundärluft durch den Zuführungskanal 13 vollständig verbrannt

Um in der Anfahrphase des Kessels Ablagerungen durch Kondensatentwicklung in den Wärmetauschern zu vermeiden, können die Rauchgase durch eine entsprechende Stellung der Rauchgasregelklappe 18 über die Rauchgasumgehungsleitung 21 direkt in den Schornstein geleitel werden.

Die Abbrenngeschwindigkeit an der Stirnseite eines Ballens regelt gleichzeitig die Geschwindigkeit des Nachschiebens von neuem Brennmaterial. Dadurch kann eine weitgehende Automatisierung ohne großen technischen Aufwand erreicht werden.

7.ur Vermeidung einer Brückenbildung von Asche b/.vv. nicht vollständig verbranntem Stroh besteht die Möglichkeit, das Ballenwiderlager um seine Längsachse drehbar zu gestalten und beispielsweise durch eine Treibriemen- oder 'Kettenverbindung mit einer auf der Achse einer Seilumlenkrolle 28 angeordneten Antriebsscheibe zu verbinden. Diese Antriebsscheibe 40 kann gleichzeitig ein oder zwei Aschenförderschnccken 37 bzw. 38 antreiben. Sie können die entstehende Asche in einen seitlich neben den Brennzonen befindlichen Aschenraum 35 fördern. Dieser ist über eine Verschlußklappe 36 luftdicht nach außen abschließbar, was den Sicherheitsvorschriften entspricht. Ein solcher seitlicher Aschenraum kann so grob dimensioniert werden, daß ei das Aschenvolumen von mehreren Betriebstagen aufnehmen kann. Durch den Betrieb der Aschenförderschnecken wird die Asche gleichzeitig verdichtet, so daC sie erheblich weniger Raum beansprucht als im Momenl ihres Entstehens.

Wie insbesondere den Figuren der Zeichnung zu entnehmen ist. kann ein erfindungsgemäß gestalteter Feuerungskessel unmittelbar einem bereits bestehender Kessel mit Wärmetauscheranlage vorgesetzt werden Dadurch ist eine kostensparende nachträgliche Umrüstung auf eine Wärmegewinnung aus Stroh möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Feuerungsanlage zur Energiegewinnung aus in Form von Hochdruckballen vorliegendem Stroh mit einem Heizkessel, dessen Brennraum in eine Vor- und in eine Nachbrennzone unterteilt ist und einer Vertikalebene liegende Brennstoffzuführöffnung aufweist, gekennzeichnet durch eine in die Vorbrennzone (2) reichende horizontale Ballenzuführeinrichtung mit einer im Betrieb kontinuierlich eine Vorschubkraft für die Ballen aufbringenden Ballenvorschubeinrichtung, wobei an dem dem Brennraum zugekehrten Ende der Ballenzuführeinrichtup.g ein um seine Längsachse drehbares Ballenwiderlager (9a, 9b) angeordnet ist.

2. Feuerungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ballenwiderlager stabförmig gestaltet ist.

3. Feuerungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichDeü, daß das Ballenwiderlager aus mindestens einem horizontal angeordneten Stab (9b) besteht, der sich etwa in halber Höhe der Ballenzuführeinrichtung befindet

4. Feuerungsanlage nach den Ansprüchen 2 und/ oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab bzw. die Stäbe des Widerlagers einen wenigstens dreiekkigen Querschnitt aufweist, bzw. aufweisen.

5. Feuerungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballenzuführeinrichtung aus einem geschlossenen Strohba.-inkanal (1) mit einer verschließbaren Füllöffnung besteht.

6. Feuerungsanlage nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Ballen·.-^schubeinrichtung aus einem gewichtsbelasteten Seilzug (24) mit einem an der Ballenrückseite angreifenden Druckbügel (34) besteht.

7. Feuerungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ballendruckbügel (34) über eine Seilzugwinde (29) rückholbar ist.

8. Feuerungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 6, 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Seilzug aus zwei zu beiden Seiten der Ballen geführten Seilen besteht, die über am vorderen, dem Brennraum zugekehrten Ende der Ballenzuführeinrichtung angeordnete Seilumlenkrollen (28) geführt sind.

9. Feuerungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 —8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehvorrichtung des Ballenwiderlagers (9b) über ein Zugelement (41) mit einer der Seilumlenkrollen (28) verbunden ist.

10. Feuerungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aschenraum (35) seitlich neben der Vorbrennzone (2) angeordnet isl.

11. Feuerungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 — 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorbrennzone wenigstens eine Aschenförderschnecke (37,38) vorgesehen ist.

12. Feuerungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 — 1 i, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nachbrennzone (3) unmittelbar über der Vorbrennzone (2) in einem horizontal durchströmten Raum befindet, dessen Erstreckung in Strömungsrichtung der Brenngase größer ist als seine Höhe.

13. Feuerungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 — 12, gekennzeichnet durch eine zuschaltbare, die Nachbrennzone (3) unmittelbar mit dem Schornstein (32) verbindende Rauchgasumgehungsleitung (21).

14. Feueurngsanlage nach einem oder mehreren der Aiisprüche 1 — 13, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar unterhalb des Ballenwiderlagers ein Feuerungsrost und eine zweite Förderschnecke vorgesehen sind.

15. Feuerungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 — 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsenförderschnecken durch eine der Seilumlenkrollen (28) antreibbar sind.