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Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen von Strohrundballen
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in Heizkesseln Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Verbrennen von Strohrundballen in Heizkesseln.
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In landwirtschaftlichen Betrieben steht Stroh in ausreichender Menge
zumeist in Form von Preßballen zur Verfügung, das neben den bisherigen Verwertungsrichtungen,
wie Strohdüngung, Einstreu und Fütterung, zur Energieerzeugung, insbesondere Wärmeerzeugung,
eingesetzt werden kann. Von Hochdruckpressen erzeugte Ballen, insbesondere Strohrundballen,
bereiten jedoch Schwierigkeiten bei der Verbrennung. Mit den bisher bekannten Verfahren
und Vorrichtungen wird ein fortschreitender Verbrennungsvorgang von einer Stirnseite
her durchgeführt. Dabei ist ein gleichmäßiges An- und Abbrennen der Stirnseite des
Strohrundballens kaum möglich, da die Stirnseite eines Strohrundballens einen relativ
großen Durchmesser aufweist. Daraus ergibt sich ein ungleichmäßiger Verbrennungsablauf,
so daß sich Hohlräume und Brücken an der Stirnseite des Strohrundballens bilden
können, die zu einem Nachrutschen des sich vertikal erstreckenden Strohvorrates
führen, was eine unvollständige Verbrennung des Strohes ver-
bunden
mit hohen Emissionswerten an Staub, Ruß und Teer zur Folge hat. Auch zur besseren
Verbrennung eingesetzte Gebläse können hier keine Abhilfe schaffen, weshalb vor
der Verbrennung der Strohrundballen auch aufgelöst, das aufgelöste Stroh gehäckselt
oder gemahlen und dann den Brennkammern von Heizkesseln zugeführt wird. Das ist
jedoch aufwendig, da zum Auflösen und Zerkleinern zusätzliche Vorrichtungen und
Transportmittel zur Verfügung gestellt werden müssen. Außerdem verbrennt das Aufgelöste
und Zerkleinerte Stroh relativ schnell, woraus sich eine geringe Energieausbeute
ergibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem die Verbrennung
von Strohrundballen verbessert und eine optimale Energieausnutzung ermöglicht wird
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß in jedem Strohrundballen
koaxial zur Mittelachse eine Durchgangsöffnung eingeschnitten wird, daß der Strohrundballen
mit lotrecht stehender Mittelachse in die Brennkammer des Heizkessels eingesetzt
wird, und daß die Durchgangsöffnung im unteren Endbereich unter Luftzufuhr und mittels
einer Zündflamme entzündet wird.
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Bei einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entzündeten Strohrundballen
wird die Durchgangsöffnung schnell und über die gesamte Länge fortschreitend vollständig
entzündet. Das wird dadurch erreicht, daß entsprechend der thermischen Auftriebswirkung
die Flamme in der Durchgangsöffnung praktisch
gerichtet aufsteigt
und so die im Gegensatz zu der großen Stirnfläche relativ kleine Strohfläche der
Durchgangsbohrung von innen her schnell in Brand setzt. Damit wird ein kontinuierlicher
und gleichmäßiger Verbrennungsvorgang, der vom Kern des Strohballens radial nach
außen hin fortschreitet, erreicht. Die Gefahr einer Hohlraumbildung und ein plötzliches
Nachrutschen des sich vertikal und radial erstreckenden Strohvorrates besteht nicht,
da das Stroh des Strohrundballens hoch verdichtet ist, und das Stroh in der ganzen
Höhe der Durchgangsöffnung abbrennt.
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Der Verbrennungsvorgang kann durch Regulierung der Luftzufuhr in
einem weiten Bereich zwischen hoher und niedriger Wärmeabgabe bzw. langsamer oder
schneller Verbrennung gesteuert werden. Dabei kann die Regelung z. B. in vorteilhafter
Weise so erfolgen, daß der Strohrundballen mit einer langen Heizphase wie ein Brikett
verglimmt, was noch durch die hohe Verdichtung des Strohes begünstigt wird, oder
mit einer kurzen Heizphase unter hoher Wärmeabgabe abbrennt. Daraus ergibt sich
der Vorteil, daß Strohrundballen nicht wie bisher nur für größere Wärmeverbraucher
wie Trocknungsanlagen, Brennereien, Gemeinschaftsheizanlagen oder dergleichen eingesetzt
werden können, sondern auch zur Wohnhausbeheizung und Brauchwassererwärmung genutzt
werden können. Dazu kann die Regulierung des Verbrennungsvorgangs in Intervallen
je nach Wärmebedarf über geeignete Steuereinrichtungen erfolgen, die die Luftzufuhr
begrenzen, so daß in allen Bedarfsfällen eine optimale Energieausnutzung
gewährleistet
ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
zeichnet sich aus durch einen den Strohrundballen aufnehmenden, zylindrischen Brennbehälter,
dessen oberes Ende offen ist und dessen unteres Ende in einem mit der Durchgangsöffnung
korrespondierenden Bereich eine Luftzuführungsöffnung aufweist. Diese Ausbildung
hat den Vorteil, daß der oben offene Behälter die beim Verbrennungsvorgang des Strohrundballens
erzeugte und nach oben abstrahlende Wärmeenergie frei passieren läßt, so daß nachgeordnete
Wärmetauscher eines Heizkessels optimal aufgeheizt werden. Das wird noch durch die
im unteren Ende des Brennbehälters angeordnete Luftzuführungsöffnung begünstigt,
wodurch ein natürlicher, den thermodynamischen Gesetzen entsprechenden "Zug" entsteht.
Ein weiterer Vorteil des Einsetzens des Strohrundballens in einen Behälter besteht
darin, daß der Behälter das Abbrennen des Strohrundballens, insbesondere an dessen
unterer Stirnseite, aber auch an dessen Umfangsfläche, verhindert, damit das Abbrennen
allein von der Durchgangsöffnung her erfolgt. Der Brennbehälter dient auch zur Aufnahme
der Asche des abbrennenden Strohrundballens. Der Brennbehälter kann von oben oder
durch eine als Tür ausgebildete Wandung mit dem Strohrundballen befüllt werden.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der mit
dem Strohrundballen befüllte Brennbehälter in den Heizkessel einsetzbar ist, und
daß der Heizkessel in einem mit der Luftzuführungsöffnung korrespondierenden Bereich
eine
Luftzuführung hat. Daraus ergibt sich zunächst der Vorteil,
daß der Heizkessel schnell und mühelos mit Strohrundballen beschickt und nachbeschickt
werden kann, weil das Eingeben und Auswechseln der Brennbehälter einfach ist. Mit
dieser Ausbildung wird weiterhin die Luftzuführung zur Durchgangsöffnung des Strohrundballens
verbessert. Die Durchgangsöffnung des Strohrundballens, die Luftzuführungsöffnung
des Brennbehälters und die Luftzuführung des Heizkessels liegen bei der Verbrennung
übereinander, so daß eine einfache Luftführung und ein natürlicher, optimaler Zug
zum Verbrennen des Strohrundballens erreicht wird.
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Für eine gute Luftführung zum Strohrundballen ist weiterhin vorgesehen,
daß die Luftzuführung einen Luftschacht aufweist, der vorzugsweise mit Luftabsperrelementen
ausgerüstet ist. In den Luftschacht kann Außenluft und/oder Umluft eingeleitet werden.
Zur Regulierung der benötigten Luftmenge sind Luftabsperrelemente, wie Klappen,
Schieber oder dergleichen vorgesehen. Im Luftschacht können weiterhin Luftleitbleche
zur besseren Luftführung angeordnet sein.
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Um eine hohe Luftzufuhr für den Verbrennungsvorgang zu erreichen,
sieht eine Weiterbildung vor, daß der Luftschacht mit einem Gebläse verbunden ist.
Mit dem Gebläse, z.B. einem elektrisch betriebenen Mehrstufengebläse, kann nochmals
eine Regulierung der den Verbrennungsablauf bestimmenden Luftmenge vorgenommen werden.
Außerdem kann die Luft mit einer optimalen Geschwindigkeit dem Strohrundballen zugeführt
werden.
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Um die Luftführung zur Durchgangsöffnung noch weiter zu
verbessern
sieht eine Weiterbildung vor, daß das Gebläse ein Luftrohr aufweist, dessen freies
Ende zur Durchgangsöffnung geführt ist. Das hat den Vorteil, aaß ein gerichteter
Luftstrahl in aie Durchgangsöffnung eingeleitet werden kann. Das Luftaustrittsende
des Luftrohres kann dabei so ausgebildet sein, daß die Gebläseluft entlang der Strohfläche
der Durchgangsöffnung vorbeistreichen kann. Das kann z.B. über eine mit senkrechten
Austrittsöffnungen versehene Kreisscheibe erfolgen, wodurch der Verbrennungsablauf
wesentlich verbessert werden kann.
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Zur besseren Verteilung der zugeführten Luft in der Durchgangsöffnung
ist nach einer anderen Weiterbildung vorgesehen, daß im Brennbehälter über der Luftzuführungsöffnung
ein in die Durchgangsöffnung des Strohrundballens hineinragendes Luftverteilungsorgan
mit Luftaustritten angeorndet ist. Mit dieser Ausbildung wird erreicht, daß die
zuzuführende Luft direkt zu ihren Einsatzorten geführt wird, so daß über die Länge
der Durchgangs öffnung immer genügend Luft-Sauerstoff zur Verfügung steht und der
Verbrennungsvorgang optimal ablaufen kann.
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Eine bevorzugte Ausbildung eines Luftverteilungsorgans zeichnet sich
dadurch aus, daß das Luftverteilungsorgan als kegelförmiges Hohlprofil ausgebildet
is, das in seiner Mantelfläche verteilt angeordnete Luftaustritts-Öffnungen aufweist.
Die Luftaustritts-Öffnungen können mit je einem von einem Gebläse beaufschlagten
Luftrohr verbunden sein, so daß
auch die zur Verbrennung benötigte
Luft in entferntere Bereiche, der sich beim Verbrennungsvorgang erweiternden Durchgangsöffnung,
gelangen kann. Selbstverständlich wird auch hier eine Luftmengenregulierung vorgenommen.
Bei dieser Ausführung des Brennbehälters wird der Strohrundballen immer von ob in
den Brennbehälter eingesetzt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische
Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig.
1 einen mit einem Strohrundballen gefüllten Brennbehälter, eingesetzt in die Brennkammer
eines Heizkessels, in einem lotrechten Schnitt, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung
gemäß Figur 1, in einem waagerechten Schnitt, Fig. 3 eine Teilansicht des Brennbehälters
mit einem Luftverteilungsorgan im lotrechten Schnitt und Fig. 4 eine lotrecht geschnittene
Darstellung des unteren Bereichs des Heizkessels ähnlich Figur 1 mit einigen Weiterbildungen.
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In Fig. 1 ist der Heizkessel 1 selbst nur schematisch dargestellt.
Er ist zylindrisch ausgebildet, und seine Wandungen 2 weisen eine Isolierschicht
3 auf. Weiterhin hat der Heizkessel zwischen den Wandungen 2 und seiner Brennkammer
4 einen wasserführenden Bereich 5. In die Brennkammer 4 des Heizkessels 1 ist ein
zylindrischer Brennbehälter 6, der mit
einem Strohrundballen 7
gefüllt ist, eingesetzt. Das obere Ende des Brennbehälters ist offen und dient zum
Befüllen des Brennbehälters mit einem Strohrundballen. Der Strohrundballen 7 hat
koaxial zur Mittelachse 8 eine in den Strohrundballen eingeschnittene Durchgangsöffnung
9. Er ist mit lotrecht stehender Mittelachse in den Brennbehälters 6 eingesetzt.
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Das untere Ende des Brennbehälters hat in einem mit der Durchgangsöffnung
9 des StrohrundballIis 7 korrespondierenden Bereich eine Luftzuführungsöffnung 10.
Der Heizkessel hat ebenfalls in einem mit der Durchgangsöffnung und mit der Luftzuführungsöffnung
korrespondierenden Bereich eine Luftzuführung 11. Die Luftzuführung weist einen
Luftschacht 12 auf, der mit hier nicht dargestellten, zur Luftmengenregulierung
dienenden Luftabsperrelelementen ausgerüstet ist. Somit kann die für eine Verbrennung
des Strohrundballens 7 benötigte Luft durch den Heizkessel und den Brennbehälter
in die Durchgangsöffnung 9 des Strohrundballens unter Ausnutzung der thermodynamischen
Gesetze eingeleitet werden. Der Strohrundballen wird mit einer zum unteren Endbereich
der Durchgangsöffnung geführten Zündflamme 13 entzündet. Dadurch wird die Durchgangsöffnung
9 in ihrer gesamten Höhe fortschreitend entzündet und der Strohrundballen 7 brennt
je nach Menge der zugeführten Luft schnell oder langsam von innen radial nach außen
hin ab. Die dabei nach oben in die Brennkammer 4 des Heizkessels 1 hochsteigende
Wärmeenergie wird in der Brennkammer durch ein Umwälzschild 14 verteilt und heizt
somit die Brennkammer 4 sowie den wasserführenden Bereich 5 des Heizkessels 1 auf.
Hier sind für den Heizkessel andere konstruktive Lösungen
möglich.
Zum Einsetzen des mit einem Strohrundballen 7 gefüllten Brennbehälters 6 hat der
Heizkessel 1 wasserführende und isolierte Türen 15. Die Türen stehen über eine Wasser-Überlaufverbindung
16 mit dem wasserführenden Bereich 5 des Heizkessels 1 in Verbindung (Fig. 2).
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Zu Verbesserung der Luftverteilung und somit auch des Verbrennungsvorgangs
des Strohrundballens 7 hat der Brennbehälter 6 über der Luftzuführungsöffnung 10
ein in die Durchgangsöffnung 9 des Strohrundballens 7 hineinragendes Luftverteilungsorgan
17 (Fig. 3). Das Luftverteilungsorgan ist hier als ein kegelförmiges Hohlprofil
ausgebildet und hat in seiner Mantelfläche verteilt angeordnete Luftaustritts-Öffnungen
18. Auf diese Weise kann die zur Verbrennung benötigte Luft direkt zu ihrem Einsatzort
geführt werden, so daß eine optimale Verbrennung des Strohrundballens 7 von innen
her möglich ist. damit die Luftzuführung noch verbessert wird, ist wie in Fig. 4
dargestellt, in dem Luftschacht 12 ein Luftrohr 19 angeordnet, das mit einem nicht
dargestellten Gebläse beaufschlagt und dessen freies Ende zur Durchgangsöffnung
9 geführt ist.