DE3402787A1 - Heizkessel fuer manuelle und/oder automatische beschickung von festen brennstoffen sowie regeleinrichtung zur regelung der heizleistung des heizkessels - Google Patents

Heizkessel fuer manuelle und/oder automatische beschickung von festen brennstoffen sowie regeleinrichtung zur regelung der heizleistung des heizkessels

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Description

  • Heizkessel für manuelle und/oder automatische
  • Beschickung von festen Brennstoffen sowie Regeleinrichtung zur Regelung der Heizleistung des Heizkessels.
  • Die Erfindung betrifft einen Heizkessel für manuelle und/oder automatische Beschickung von festen Brennstoffen über eine Füllvorrichtung in einen Füllraum sowie eine Regeleinrichtung zur Regelung der Heizleistung des Heizkessels.
  • Es sind Heizkessel für feste Brennstoffe mit unterem Abbrand und manueller oder automatischer Beschickung bekannt.
  • Als Brennstoffe kommen größere stückige Abfälle sowie Abfälle aus der Holzbearbeitung und Holzverarbeitung, wie Späne, Sägemehl, Hackschnitzel usw. in Betracht.
  • Außerdem sind Heizkessel bekannt, die mit Unterschubfeuerungsaggregaten arbeiten und sogenannte Feuermulden oder Essen aufweisen. Bei diesen Heizkesseln ist bei manueller Zugabe von größeren stückigen Abfällen keine den heutigen Anforderungen entsprechende Verbrennung erzielbar.
  • Es sind ferner sogenannte Vorfeuerungsaggregate (auch Voröfen oder Vergaseraggregate genannt) bekannt, die Kesseln vorgeschaltet werden. Solche Anlagen sind ebenfalls nicht für größere stückige Abfälle geeignet; sie sind außerdem teuer und benötigen relativ viel Platz.
  • Die bekannten Heizkessel verwenden steuerbare Verbrennungsluftklappen zur Regelung der Feuerung. Mit diesen ist aber keine zufriedenstellende Steuerung der Heizleistung möglich. Eine Abstimmung zwischen Primärverbrennungsluft und Sekundärverbrennungsluft ist nicht ausreichend möglich.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Heizkessel anzugeben, der sowohl größere stückige Brennstoffe als auch pneumatisch oder mittels Schnecke transportierbare feste Brennstoffe gleichzeitig oder getrennt verbrennt.
  • Ferner soll der Heizkessel so ausgebildet sein, daß die Kessel leistung in Abhängigkeit von der Wärmeabnahme besser regelbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Eine Regelvorrichtung zur Regelung der Kesselleistung ist im Anspruch lo angegeben.
  • Durch die Erfindung wird ein neuartiger Heizkessel geschaffen, in dem zusammenwirkend und einander ergänzend, getrennt ein Brennbereich mit unterem Abbrand und ein Brennbereich mit Unterschubfeuerung integriert ausgebildet sind.
  • Durch Schaffung einer gemeinsamen Hochtemperaturzone ist sichergestellt, daß für beide Feuerungsarten optimale Bedingungen für die Nachverbrennung der Schweigase vorliegen, die ebenfalls in einer für beide Brennbereiche gemeinsamen Nachbrennzone stattfindet, wobei die beiden Feuerungen auch alternativ betrieben werden können. Der erfindungsgemäße Heizkessel benötigt durch die kompakte Bauweise gegenüber Kesseln mit separater Stückholzkammer bzw. Vcröfen und dergl.
  • relativ wenig Platz und ermöglicht eine Reduzierung der Herstelungskosten. Weiter gewährleistet er eine wesentlich bessere Nutzung der anfallenden festen Brennstoffe, weil gröberes stückiges Brenngut, das beispielsweise bei der Holzbearbeitung und Holzverarbeitung anfällt, zur automatischen Beschickung über Unterschubaggregate, Voröfen und dercl. nicht mehr aufbereitet zu werden braucht. Dieses stückige Brenngut kann unmittelbar in den Brennbereich mit dem unteren Abbrand gegeben werden.
  • Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.
  • Eine Vorrichtung zur Regelung der Kesselleistung des erfindungsgemäßen Heizkessels ist im Anspruch lo angegeben und eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung dieser Regeleinrichtung im Anspruch 11. Der vorgesehene, in der Drehzahl regelbare Rauchgasventilator sorgt für den jeweils erforderlichen Unterdruck für die Zuführung der Primär-und Sekundärverbrennungsluft. Er ist durch Erfassung und Uberwachung der Kesselvorlauftemperatur und/oder der Rauchgastemperatur in Abhängigkeit von der Wärme abnahme und somit von der Kesselleistung steuerbar. Bei der erfindungsgemäßen Regelung wird unter Berücksichtigung des jeweiligen Brennstoffes eine Grundeinstellung sowohl für die Primärverbrennungsluft als auch für die Sekundärverbrennungsluft vorgenommen. In Abhängigkeit von der Wärmeabnahme und der somit erforderlichen Kesselleistung wird die Drehzahl des Rauchgasventilators entweder erniedrigt oder erhöht, wodurch die gesamte Verbrennungsluftmenge unter Beibehaltung des eingestellten Verhältnisses zwischen Primärluftmenge und Sekundärluftmenge an die jeweilige erforderliche Kesselleistung anpaßbar ist. Insbesondere bei der manuellen Beschickung bringt eine derartige Regelung bzw. Steuerung gegenüber den bisherigen Heizsystemen Vorteile der Verbrennungsqualität sowohl im Vollast- als auch im Teillastbetrieb des Heizkessels.
  • Die Regelung kann noch weiter verbessert werden durch Steuerung auch der Einschubschnecke im Sinne des Anspruchs 12.
  • Der erfindungsgemäße Heizkessel mit der Regeleinrichtung ist nicht nur bei Warmwasser-, Heißwasser- und Dampfkesseln einsetzbar, sondern genau so gut bei festbrennstoffbefeuerten Lufterhitzern.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert werden.
  • Es zeigt Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Heizkessel mit Heizleistungs-Regeleinrichtung und Fig. 2 schematisch einen zum Schnitt nach Fig. 2 senkrechten Schnitt durch den erfindungsgemäßen Heizkessel.
  • Die Zeichnung zeigt einen Heizkessel 2 mit einem Gehäuse 4 und einem Füllraum 6, der einen ersten Brennbereich 8 für größere stückige Brennstoffe und einen zweiten Brennbereich 12 für Unterschubfeuerung mit festen Brennstoffen aufweist. Der erste Brennbereich 8 arbeitet mit unterem Abbrand.
  • Die stückigen Brennstoffe sind dem ersten Brennbereich über einen Fülltrichter 16 zuführbar, der einen Drehschieber 17 aufweist für Sekundärluft, die zusammen mit Schwelgas über einen Schwelgas- und Sekundärluftkanal 60 einer Hochtemperaturzone 14 zuführbar ist. Der Schwelgas- und Sekundärluftkanal 60 weist eine im oberen Bereich 64 des Brennbereichs 8 befindliche Eintrittsöffnung 62 und eine in der Hochtemperaturzone 14 mündende Austrittsöffnung 66 auf.
  • Der zweite Brennbereich 12 weist die Form einer Feuermulde 18 auf. Dieser zweite Brennbereich 12 ist mit Unterschubfeuerung für feste Brennstoffe ausgestattet. Die Beschickung erfolgt über eine halb- oder vollautomatisch arbeitende Zuführeinrichtung 20, die eine Einschubschnecke 22 aufweist. Dieser Einschubschnecke 22 sind eine Schleuse 24 und ein Füllschacht 26 mit Niveauüberwachung 28 vorgeschaltet.
  • Die Feuermulde 18 ist aus Schamott gefertigt und weist bei der dargestellten Ausführungsform etwa die Form einer Wanne auf. Es können aber auch andere Formen und andere Materialien für die Feuermulde vorgesehen werden.
  • Die Hochtemperaturzöne 14 ist sowohl dem ersten Brennbereich 8 als auch dem zweiten Brennbereich 12 zugeordnet.
  • Der Schwelgas- und Sekundärluftkanal 60 ist Teil einer Wand bzw. Wassertasche 34, in der zusätzlich eine Umlenktasche 19 ausgebildet ist und die den ersten Brennbereich 8 von einer Nachbrennzone 38 trennt, die sowohl dem ersten Brennbereich 8 als auch dem zweiten Brennbereich 12 zugeordnet ist.
  • Der Nachbrennzone 38 schließt sich ein im Kessel integrierter Rauchgasentstauber 40 mit Wärmeaustauscher 42 an.
  • An den Rauchgasentstauber 40 schließt sich ein Rohrstück 23 mit Drosselklappe 25 und einem Rauchgasventilator 68 an.
  • Dem Vergasungsbereich 50 des ersten Brennbereichs 8 wird Primärluft über eine Verbrennungsluftklappe 27 zugeführt.
  • Die Feuermulde 18 ist im hinteren Teil des Heizkessels unterhalb der Hochtemperaturzone 14 und unterhalb des Niveaus des Bodens 32 des ersten Brennbereichs 8 angeordnet.
  • Der zweite Brennbereich 12 bzw. die Feuermulde 18 erhält Primärverbrennungsluft über einen Primärluftkanal 54 und über Primärluftöffnungen 52, die in den Seitenwänden 29 und 41 der Feuermulde 18 ausgebildet sind.
  • Es ist eine für beide Brennbereiche 8 ur,d 12 gemeinsame Sekundärluftzufuhr vorgesehen, insbesonaere für die Verbrennung der der Hochtemperaturzone zugeführten Schwelgase.
  • Die Sekundärverbrennungsluft wird über einen Sekundärluftkanal 58, der vom Primärluftkanal 54 abzweigt, und über Sekundärluftöffnungen 56 zugeführt. Der bzw. die Sekundärluftkanäle und die Sekundärluftöffnungen sind in einer Schamottierung 31 ausgebildet, die im Bereich der Rückwand des Heizkessels vorgesehen ist. Das Bauteil 31 kann auch aus einem anderen geeigneten Material als Schamott bestehen.
  • Der im Boden 32 des ersten Brennbereichs 8 angeordnete Rost 30 ist teilweise als wasserführender Rost 33 und als Schieberost 35 ausgebildet. Uber dem Rost 30 befindet sich üblicherweise ein Ascheraum 37.
  • Unterhalb der Feuermulde 18 ist zur Entfernung der Asche aus dem zweiten Brennbereich 12 eine Ascheentsorgungsschnecke 39 angeordnet. Es können andere Einrichtungen zur Ascheentsorgung vorgesehen werden.
  • Zwischen dem ersten Brennbereich und dem zweiten Brennbereich bzw. der Feuermulde 18 ist eine Trennwand 44 etwa in Verlängerung der inneren Seitenwand 29 der Feuermulde 18 vorgesehen. Diese Trennwand 44 weist nur eine geringe Höhe auf und ist entweder als aufrechte Wand 46 oder als zur Feuermulde 18 hin geneigte Wand ausgebildet. Die Trennwand 44 soll verhindern, daß größeres stückiges Brenngut aus den ersten Brennbereich 8 in die Feuermulde 18 gelangt.
  • Der Rauchgasventilator 68 wird von einem Motor 69 angetrieben. Die Drehzahl des Motors 69 und damit die Drehzahl des Rauchgasventilators ist durch eine Auswerte- und Steuereinrichtung 74 regelbar in Abhängigkeit von der Kesselvorlauftemperatur, die mit Hilfe eines Temperatursensors 70 gemessen wird, und/oder in Abhängigkeit von der Rauchgastemperatur, die mit Hilfe eines Temperatursensors im Rohrstück 23 gemessen wird. In Abhängigkeit von diesen gemessenen Temperaturen oder in Abhängigkeit von einer dieser Temperaturen erzeugt die Auswerte- und Steuereinrichtung 74 auf der Basis einer brennstoffabhängigen Grundeinstellung für Primärluft- und Sekundärluftzufuhr Regelsignale, die über eine Leitung 75 dem Motor 69 zugeführt werden zur Regelung der Drehzahl des Rauchgasventilators. Hierdurch ist es möglich, die Kesselleistung in Abhängigkeit von der Wärmeabnahme optimal zu regeln.
  • Die üblicherweise vorgesehene und bekannte Steuerung der Unterschubfeuerung in dem zweiten Brennbereich 12 bzw.
  • in der Feuermulde 18 kann noch optimiert werden durch Steuerung des Antriebsmotors 76 der Einschubschnecke 22 ebenfalls in Abhängigkeit von den gemessenen Kesselvorlauftemperaturen und/oder den gemessenen Rauchgastemperaturen. Die entsprechenden Regelsignale, die in derAuswerte- und Steuereinrichtung 74 erzeugt werden, werden dem Motor 76 über eine Leitung 77 zugeführt.
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Claims (12)

  1. Ansprüche 1. Heizkessel für manuelle und/oder automatische Beschickung von festen Brennstoffen über eine Füllvorrichtung in einen Füllraum, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllraum (6) einen ersten Brennbereich (8) mit unterem Abbrand (10) für größere stückige Brennstoffe und einen zweiten Brennbereich (12) für Unterschubfeuerung mit festen Brennstoffen aufweist und eine für beide Brennbereiche gemeinsame Hochte..1peraturzone (14).
  2. 2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 der erste Brennbereich (8) über einen Fülltrichter (16) tXit den stückigen Brennstoffen manuell beschickbar ist.
  3. 3. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Brennbereich (12) als Feuermulde (18) ausgebildet ist, die über eine halb- oder vollautomatisch arbeitende Zuführeinrichtung (2o) mit festen Brennstoffen beschickbar ist.
  4. 4. Heizkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (20) eine Einschubschnecke (22) aufweist, der eine Schleuse (24) und ein Füllschacht (26) rit ,; xeauiberwachung (28) vorgeschaltet sind.
  5. 5. Heizkessel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Brennbereich (8) durch eine mit Abstand von dem mit einem Rost (30) ausgestatteten Brennbereichboden (32) angeordnete Wand bzw. Wassertasche (34) von der Nachbrennzone (38) getrennt ist, die in einen Rauchgasentstauber (40) mit integriertem Wärmeaustauscher (42) mündet und an die Hochtemperaturzone (14) anschließt, unterhalb der der zweite Brennbereich (12) bzw. die Feuermulde (18) angeordnet ist und in deren Bereich die Wand bzw. die Wassertasche (34) endet.
  6. 6. Heizkessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Brennbereich (12) bzw. die Feuermulde (18) unterhalb des Niveaus des Bodens (32) des ersten Brennbereichs (8) angeordnet ist.
  7. 7. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Brennbereich (8) und dem zweiten Brennbereich (12) bzw. der Feuermulde (18) eine mit Ab~stand vor der Wand bzw. Wassertasche (34) endende, auf dem Boden (32) des ersten Brenbereichs (8) angeordnete Trennwand (44) in Form einer aufrechten oder einer zur Feuermulde (18) hin geneigten Wand (46 bzw. 48) vorgesehen ist.
  8. 8. Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft in an sich bekannter Weise in Form von Primärluft dem Vergasungsbereich (50) des ersten Brennbereichs (8) über das Rost (30) und der Feuermulde (18) über seitliche Primärluftöffnungen (52) zuführbar ist, die von einem die Feuermulde (18) wenigstens teilweise umschließenden Primärluftkanal (54) abzweigen, und daß beidenBrennbereichen (8, 12) Sekundärluftöffnungen (56) gemeinsam zugeordnet sind, die im wesentlichen in die Hochtemperaturzone (14) münden und in einem Sekundärluftkanal (58) ausgebildet sind, der von dem Primärluftkanal (54) abzweigt.
  9. 9. Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein rcegas- und Sekundärluftkanal (60) vorgesehen ist, der dem ersten Brennbereich (8) zugeordnet ist, dessen Eintrittsöffnung (62) im oberen Bereich (64) des ersten Brennbereichs (8) angeordnet ist und dessen Austrittsöffnung (66) ìn der für beide Brennbereiche (8, 12) gemeinsamen Hochtemperaturzone (14) mündet.
  10. lo. Regeleinrichtung zur Regelung der Heizleistung des Heizkessels nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen an den Rauchgaskanal (36) oder den Rauchgasentstauber (40) angeschlossenen, den erforderlichen Unterdruck für die 'Jerbrennungsluftzufuhr erzeugenden Rauchgasventilator (68), dessen Drehzahl in Abhängigkeit von der Kesselvorlauftemperatur und/oder der Rauchgastemperatur regelbar ist zur Regelung der Primär- und Sekundärverbrennungsluftmengen, derart, daß oberhalb und unterhalb vorbestimmbarer TemzeraLuren die Drehzahl reduziert oder erhöht wird.
  11. 11. Regeleinrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Kesselvorlauftemperatur und die Rauchgastemperatur mit hilfe von Temperatursensoren (70, 72) abgetastet werden, deren Signale einer Auswerte- und Steuereinrichtung (74) zugeführt werden, deren Ausgangssignale den Rauchgasventilator (68) steuern auf der Basis einer für unterschiedliche Brennstoffe unterschiedlichen Grundeinstellung der Primär-und Sekundärluftmenge , deren Verhältnis gleich bleibt.
  12. 12. Regeleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daR die Auswerte- und Steuereinrichtung (74) zusätzlich den Antriebsmotor (76) der Einschubschnecke (22) der zweiten BrennkawjrCr (12) bzw. der Feuermulde (18) in Abhängigkeit von der Resselvorlauftemperatur und/oder der Rauchgastemperatur steuert, derart, daß oberhalb und unterhalb vorbestimmbarer Temperaturen die Drehzahl des Antriebsmotors reduziert oder erhöht wird.
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