DE3117290C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ofen für die Ver­ brennung von festen Brennstoffen, wie beispielsweise Holz, Koks, Kohle etc., mit einer ersten Verbrennungskammer und einer zweiten Verbrennungskammer jeweils mit separater Zu­ fuhr von Verbrennungsluft.

In Hinsicht auf eine zukünftige Energieverknappung und ei­ nes wachsenden Umweltbewußtseins ist es von Interesse für die Verwendung von Waldprodukten als Hausbrennstoff ge­ eignete Öfen zu konstruieren.

Aus der US-PS 41 96 713 ist ein Zweikammer-Ofen der oben ange­ gebenen Art bekannt. Eine erste Kammer ist als Verbren­ nungskammer ausgebildet und steht mit einer auf ihrer Ober­ seite angeordneten zweiten Kammer, der Heizkammer, über einen Durchlaß in Verbindung. Die Heizkammer hat einen An­ schluß an einen Rauchabzug. In der Verbrennungskammer sind regulierbare Zugänge für Primär- und Sekundärlüfte vorgese­ hen, wobei der Zugang für Sekundärluft oberhalb dem für die Primärluft angeordnet ist. Mit diesen beiden Zugängen kann die Verbrennungsgeschwindigkeit des Brennstoffes einge­ stellt werden. Im Gegensatz zu der schnellen Verbrennung durch den alleinigen Zugang von Primärluft bewirkt der al­ leinige Zugang von Sekundärluft eine langsame Verbrennung.

Obgleich die Temperatur in der Verbrennungskammer von der Verbrennungsgeschwindigkeit abhängt, wird diese aber beim Zugang von Primärluft nicht so hoch, als daß sie eine voll­ ständige pyrolytische Verbrennung bewirken könnte. Vielmehr werden nicht endzündbare Gase (pyrolytische Gase) frei und verunreinigen die Umwelt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Ofen zum Verbrennen von festen Brennstoffen zu schaffen, der einen verbesserten Energieumsatz bei gleichzeitig reduzier­ tem Schadstoffausstoß aufweist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beide Verbrennungskam­ mern thermisch isoliert sind, wobei insbesondere die zweite Verbrennungskammer besser als die erste Verbrennungskammer isoliert ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Ofen ist es nun möglich, durch eine Nachverbrennung in der thermisch besser isolierten zweiten Verbrennungskammer eine vollständige Verbrennung des pyrolytischen Gases sicherzustellen. Dadurch wird der Wirkungsgrad hinsichtlich der Energieumwandlung in Wärme wie auch hinsichtlich einer Reduzierung des Schadstoffaus­ stoßes durch den Rauchabzug verbessert.

Weitere vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemäßen Zwei­ kammer-Ofens sind in den Ansprüchen 2 bis 10 angeführt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der einzigen Figur, die eine Ausführungsform der Erfindung in schemati­ scher Darstellung zeigt, beschrieben.

Der als ein Beispiel dargestellte Ofen besteht aus einer Primärkammer 1, in der wenigstens die obere Wand 2 isoliert ist. Es ist jedoch möglich auch die Seitenwände zu isolieren, wenn dies sich als notwendig erweisen sollte, um die Temperatur in der Primärkammer 1 zu erhöhen, wenn eine vorbestimmte Geschwindigkeit der Verbrennung gewünscht wird. Die Verbrennungsluft für die Primärkammer 1 wird durch die Füllöffnung 4 an der Vorderseite des Ofens eingesogen.

Die Verbrennungsgase aus der Primärkammer 1 werden über eine Öffnung 5 an der rückwärtigen Wand 3 in die zweite Kammer 6 geleitet. Diese Sekundärkammer 6 ist als eine Zweistufen-Kammer konstruiert, in der die Verbrennung bei niedrigem Energieverbrauch in der Stufe 1 stattfindet, während die Verbrennung in der Stufe 2 vervollständigt wird, wenn der Energieverbrauch hoch ist. Die Verbrennungs­ luft für die zweite Kammer 6 wird durch eine Füllöffnung 7 an der Vorderseite des Ofens in einen Kanal 8 in der oberen Wand der Primärkammer 1 angesogen. Die Zufuhr der Verbrennungsluft ist so justiert, daß die Primärluft und Sekundärluft gleichzeitig gesteuert wird. Der Kanal 8 ist gegen die Primärkammer 1, wie in der Figur dar­ gestellt, isoliert, und ist jedoch mit einer Wärmeaus­ tauscherfläche 9 in Richtung auf den Ausgang 10 aus der Sekundärkammer 6 versehen. Die Sekundärkammer 6 weist eine gute thermische Isolation auf, so daß ausreichend hohe Temperaturen (750-1000°C) in ihr erzielt werden. Um ein Zünden mit einer vollständigen Verbrennung der Verbrennungsgase in der zweiten Kammer sicherzustellen, d. h. daß die Temperatur höher als die Zündtemperatur für die Gase ist, kann ein Heizelement 12 mit äußerer Energieversorgung verwendet werden. Das Heizelement 12 kann ein elektrisches Heizelement, wie bei der Ausfüh­ rungsform dargestellt, oder ein Ölbrenner, Gasbrenner etc. sein. Das Heizelement kann anstatt in der Sekundär­ kammer 6 zweckmäßigerweise in dem Kanal 8 für die Zu­ fuhr der Sekundärluft angeordnet sein. Wie bereits vor­ stehend erwähnt, kann die Sekundärkammer 6 eine Katalysa­ torfläche, beispielsweise eine Platin- oder Rodium- Legierung, aufweisen, so daß die Zündtemperatur für die Verbrennungsgase herabgesetzt wird. Die Sekundärkammer 6 kann auch mit Platten, Stiften oder ähnlichen Elementen mit einer gewissen thermischen Widerstandskraft versehen sein, so daß das Zünden der Verbrennungsgase leichter als in einer freien Gasatmosphäre erfolgt. Anzumerken ist, daß das Heizelement, der Katalysator oder Stifte oder ähnliche Elemente mit thermischer Widerstandskraft allein oder in Kombination verwendet werden können.

Die heißen Gase aus der Sekundärkammer 6 werden durch den Abführkanal 10 abgeführt, treten an der vorderen Kante der oberen Wand 11 wieder ein und strö­ men durch einen Kanal 13 an der oberen Seite der oberen Wand 11 in den Rauchabzugskanal 14. Vom Ausgang des Abfuhr­ kanals 10 bis zum Rauchabzugskanal 14 verlieren die Verbrennungsgase die größtmögliche Wärmemenge und der Kanal 13 ist daher mit einem Wärmeaustauscher versehen, um die Wärme auf die Umgebung zu übertragen.

Der Rauchabzugskanal 14 kann mit einem Gebläse 15 versehen sein, welches mit elektrischem Strom von einem Thermoelement 16 gespeist sein kann, welches in der heißen Wandoberfläche des Kanals 13 angeordnet ist. Das Thermo­ element 16 wird einen elektrischen Strom erzeugen, der von dem Temperaturunterschied zwischen der heißen Seite der Wand und der Umgebung abhängig ist. Das Gebläse 15 kann durch einen Thermostat gesteuert werden, so daß die Zu­ fuhr von Verbrennungsluft abhängig von einer gewünschten Raumtemperatur erfolgt. Der Start eines kalten Ofens kann mit einer Zusatzbatterie erfolgen, da das Thermo­ element 16 keinen Strom erzeugt oder es kann der natürliche Zug durch den Rauchabzugskanal 14 verwendet werden.

Die Versorgung der Sekundärkammer 6 mit Energie von außen wird nicht immer erforderlich sein. Um die­ se Energieversorgung zu steuern sollten die folgenden Parameter in Betracht gezogen werden:

• a) Die Temperatur in der Sekundärkammer 6. Wenn diese Temperatur unter 800°C abfällt ist eine Versorgung mit Energie von außen erforderlich, wenn von der Primär­ kammer 1 immer noch Verbrennungsgas zuströmt. Dann könnte in der Sekundärkammer 6 ein Temperatursensor vorgesehen sein.
• b) Temperaturanstieg vom Eingang zum Ausgang in der Sekundärverbrennungsstufe. Ein positiver Wert, der nicht infolge von Energiezufuhr auftritt, zeigt an, daß zu verbrennendes Verbrennungsgas immer noch strömt.
• c) Die Temperatur in der Primärkammer 1. Ein unterer Grenz­ wert gibt an, daß der Ofen keinen Brennstoff mehr ent­ hält und daher keine äußere Energiezufuhr benötigt wird.

Durch die Kombination dieser Parameter, beispielsweise in Form von elektrischen Signalen von Thermoelementen, Thermistoren oder ähnlichen Elementen, ist es möglich, eine vollautomatische und vollständige Verbrennung aller nichtentzündbaren Gase zu erzielen.

Claims (11)

1. Ofen für die Verbrennung von festen Brennstoffen, wie beispielsweise Holz, Koks, Kohle etc. mit einer ersten Verbrennungskammer und einer zweiten Verbren­ nungskammer jeweils mit separater Zufuhr von Verbrennungs­ luft, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ver­ brennungskammern (1, 6) thermisch isoliert sind, wobei ins­ besondere die zweite Verbrennungskammer (6) besser als die erste Verbrennungskammer (1) isoliert ist.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die zweite Verbrennungskammer (6) als Zweistu­ fenkammer ausgebildet ist, um den Bereich der Energieum­ wandlung zu vergrößern und eine vollständige Verbrennung zu ermöglichen.

3. Ofen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innerhalb der zweiten Verbrennungskam­ mer (6), zwischen einem Ausgangskanal (10) für die heißen Verbrennungsgase aus der zweiten Verbrennungskammer (6) und einem Eingangskanal (8) für die Zufuhr von Sekundärluft in die zweite Verbrennungskammer (6), ein Wärmeaustauscher (9) angeordnet ist, um die Sekundärluft für die zweite Verbren­ nungskammer (6) vorzuheizen.

4. Ofen nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eingangskanal (8) für die Luftzu­ fuhr zur zweiten Verbrennungskammer (6) in einen Raum (5) zwischen der ersten Verbrennungskammer (1) und der zweiten Verbrennungskammer (6) mündet.

5. Ofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskanal (8) für die Sekundärluft der zweiten Verbrennungskammer (6) innerhalb einer Trennwand (2) zwischen der ersten Verbren­ nungskammer (1) und der zweiten Verbrennungskammer (6) und deren Ausgangskanal (10) angeordnet ist, wobei die Trenn­ wand (2) zum Ausgangskanal (10) hin mit einer Wärmeaustau­ scherfläche versehen ist.

6. Ofen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbrennungskammer (6) oder der Eingangskanal (8) für die Sekundärluft mit einer Heizquelle (12) mit äußerer Ener­ gieversorgung versehen ist.

7. Ofen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbrennungskammer (6) mit einer katalytisch wirkenden Innenfläche aus z. B. einer Platin- oder Rhodiumverbindung versehen ist, um die Zündtemperatur für die Gase in dieser Kammer zu senken.

8. Ofen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbrennungskammer (6) mit Platten, Stiften oder ähnlichen Elementen mit hoher thermischer Widerstandskraft versehen ist, um damit das Zünden der Verbrennungsgase gegenüber dem Zünden in freier Gasatmosphäre zu erleichtern.

9. Ofen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Rauchabzug (14) des Ofens ein Lüfter (15) angeordnet ist, der eine gleichförmige Luftzufuhr in die Verbrennungskam­ mern (1, 6) sicherstellt, wobei der Lüfter (15) durch ein Thermoelement (16), das an einer Wand der Verbrennungskam­ mern oder am Ausgangskanal (10) der zweiten Verbrennungskam­ mer (6) angeordnet ist, angetrieben wird.

10. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die von der Heizquelle (12) zu erzeugende Hitze in Abhängigkeit von zumindest

• a) der Temperatur innerhalb der zweiten Verbrennungskammer (6),
• b) dem Temperaturanstieg in der zweiten Verbrennungskammer (6),
• c) der Temperatur innerhalb der ersten Verbrennungskammer (1)

regelbar ist.