DE3409292A1

DE3409292A1 - Feststoffvergasungsheizkessel

Info

Publication number: DE3409292A1
Application number: DE19843409292
Authority: DE
Inventors: Manfred 4440 Rheine Köpke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-14
Filing date: 1984-03-14
Publication date: 1985-09-26
Also published as: WO1985004236A1; DE3560603D1; EP0155607A1; ATE29574T1; EP0155607B1; DE3409292C2

Description

Köpke, Manfred, Sa I zbergener Str. 93, 4440 Rheine 1 "Feststoffvergasungsheizkesset"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fest stoffvergasungshei zkessel mit einem Füllschacht und einem oberhalb eines Rostes angeordneten Vergasungsraum sowie auf ein Verfahren zum Betreiben eines solchen FeststoffvergasungsheizkesseIs.

Es ist bekannt, brennbare Abfälle in einem Verbrennungsofen zu trocknen und zu entgasen und die bei der Vergasung der Abfälle entstehenden Brenngase IQ aus dem Ofen abzuziehen und über eine Reinigungsanlage zu reinigen und dann einer Verbrennung zuzuführen.

Solche großtechnischen Anlagen haben den Nachteil, daß sie nur für großtechnische Industriebetriebe oder Abfa 11verwertungsanlagen sinnvo 11 sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Feststoff vergasungshei zkesse I zu schaffen, der für Kleinbetriebe und Haushaltungen einsetzbar ist und mit dem unmittelbar Wärme erzeugt werden kann, so daß beispielsweise in kleinen Industriebetrieben, landwirtschaftlichen Unternehmungen, Gärtnereien und Haushaltungen od. dgl. nicht nur die Beseitigung des Abfalls sinnvoll durchgeführt werden kann, sondern gleichzeitig mit den gewonnenen Energien auch eine Beheizung der Betriebsanlagen möglich ist.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des

1. · ν -■ -

H a u ρ t a η s ρ r u c h e s g e L ö Sit.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüche n erläutert.
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Hit dem erfindungsgemäßen Feststoffvergasungsheizkessel können KohLe₇ Torf und sonstige brennbare Stoffe verarbeitet werden und gleichzeitig Müll oder sonstige Reststoffe verbrannt werden- Diese unterschiedlichen Heizstoffe können gleichzeitig vergast und verbrannt werden und können unsortiert in den Ofen eingefül It werden. Das gewonnene Brenngas ist von hoher Brennqualität und hat je nach vergasten Stoffen keinen oder nur einen geringen Anfall von ölen oder Teeren in den Abgasen. Durch die Vergasung der unterschiedlichen Brennstoffe und das darauf folgende Verbrennen des entstandenen Gases erfolgt ein Ausbrand der Werkstoffe bis zu 99 %. Hierdurch wird eine besonders hohe Energiegewinnung erreicht. Außerdem fällt nur in außergewöhnlich geringem Maße Asche an, wobei es sich um eine ungeschmolzene sterile Asche in mehligem Zustand handelt. Die Asche kann aus dem Ofen sofort einem entsprechenden Sammelbehälter zugeführt werden.

Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Einrichtung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in 3o

Fig. 1 schematisch den erfindungsgemäßen

Feststoffvergasungsheizkessel, in Fig. 2 eine Schnittzeichnung durch einen

erfindungsgemäßen Kessel und in Fig. 3 eine Schnittzeichnung in Längs-

achse des Flammrohres gesehen.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Füllschacht eines Feststoff vergasungsheizkesseIs bezeichnet. An diesen Füllschacht schließt sich nach unten ein Reaktionsbzw. Vergasungsraum 2 an, der durch einen Schwenkrost 3 nach unten hin begrenzt ist. Unterhalb des Schwenkrostes 3 ist eine Brennkammer 4 angeordnet, die nach unten hin durch einen Ascheabzug 5 abgegrenzt ist.

Innerhalb der Brennkammer 4 ist ein Flammrohr 6 vorgesehen, dessen Gaseintritt 7 außermittig zur Brennkammer 4 angeordnet ist, so daß die durch den Schwenkrost 3 nach unten hin austretenden Brenngase gezwungen sind, außermittig in das Flammrohr einzutreten, wobei sie dabei an einem innerhalb eines Rohrstutzens 8 angeordneten Stützbrenner 9 vorbeifließen müssen, der zur Zündung der im Flamm- rohr 6 zu verbrennenden Gase bestimmt ist.

Der Rohrstutzen 8 wird nach außen hin durch eine Explosionsklappe 1o mit Zugbegrenzer abgeschlossen.

Bei 11 ist ein Gebläse dargestellt, das über Luftleitungen 12 in den unteren Bereich der Brennkammer 4 mündet, über eine weitere Luftleitung 14 in den Schwenkrost 3 führt und über eine dritte Luftleitung 15 in den oberen Bereich des Reaktions- räume.s 2 mündet, und zwar unterhalb des Füllschachtes,und an diesen drei Bereichen zur Zuführung von sauerstoffreieher Frischluft sorgt.

Bei 16 ist ein Druckausgleichsrohr dargestellt, das aus dem Füllschacht bis in den Reaktionsraum 2

führt und über eine By-pass Leitung 16a in die¹ Brennkammer 4.

Oberhalb des Schwenkrostes 3 mündet in den Reaktions· raum 2 ein Zündbrenner 17, der ebenfalls in einem entsprechenden Rohrstutzen 18 angeordnet ist.

Aus der Darstellung in Fig. 3 ist erkennbar, daß der Schwenkrost 3 eine Breite aufweist, die größer als die lichte Breite des Reaktionsraumes 2 ist. Hierbei reicht der Schwenkrost über die ganze Länge des Heizkessels und besitzt in den Bereichen, in dem er unterhalb der vorkragenden Wandteile 19 und 2o des Reaktionsraumes 2 liegt, über die Schwenkrost ebene nach oben vorstehende Aufkantungen 21 auf, die verhindern, daß unvergastes Brenngut aus der Reaktionskammer 2 in den Brennraum 4 gelangen kann.

Die Wandung des Fest stoffvergasungsheizkesseIs kann einen Wärmetauscher 22 aufnehmen, beispielsweise den Wärmetauscher einer Warmwasserheizung.

Der vorbeschriebene Fest stoffvergasungsheizkesse I arbeitet in der Brennkammer 4 und im Flammrohr 6 mit einem Unterdruck, der bis zum Füllschacht 1 reicht. Je nach der Art der vergasten Feststoffe und je nach Gasentwicklung nimmt der Unterdruck im Füllschacht 1 und im Reaktionsraum 2 ab und kann bis zum Nullpunkt kommen, je nachdem wie die Druckrege lan lage eingestellt ist.

Der natürliche Kaminzug oder ein eingebauter, in der Zeichnung nicht dargestellter Rauchgasventilator sorgen für den Unterdruck im Feststoffvergasungsheizkessel. Dieser Unterdruck wird bei Inbetriebnahme

des KesseLs durch eine Druckrege Lan Lage gewährleistet, so daß kein überdruck durch zuviel produziertes Gas entstehen kann. Die Druckregelanlage steuert die Luftzufuhr zum Heizkessel. Entsteht ein größerer Gasanfall im Reaktionsraum 2 und im Füllschacht 1, wodurch der Unterdruck abnehmen würde, wird die Luftzufuhr sofort gemindert oder ganz geschlossen. Dies kann über eine gesonderte RegelanLage erfolgen oder durch entsprechende Steuerung des Gebläses 11.

Das vom Füllschacht 1 in den Reaktionsraum 2 bzw. in die Brennkammer 4 führende Druckausgleichsrohr 16 kann innerhalb oder außerhalb des Kessels angeordnet sein und sorgt für einen stets gleichbleibenden Druck innerhalb des Kessels.

Das Flammrohr 6 ist,wie bereits vorbeschrieben,so angeordnet, daß der Gaseintritt 7 bewirkt, daß die nach unten durch den Schwenkrost 3 austretenden Gase einen weiteren Weg zum Auslaß durchlaufen müssen und somit an dem Stützbrenner 9 vorbeigeführt werden. Hierdurch werden die Gase im Brennraum 4 verbrannt und im Flammrohr 6 restlos ausgebrannt.

An das Flammrohr 6 kann sich zusätzlich ein Wärmetauscher anschließen, so daß die im Flammrohr 6 ausgebrannten Gase, die eine Temperatur zwischen 5oo und 8oo C aufweisen können, im Wärmetauscher gekühlt werden können und dann mit einer niedrigen Abgastemperatur von ca, 1oo° durch den Kamin abgeführt werden.

Das Flammrohr 6 selbst ist aus einem hitzebestän-

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digem Werkstoff, beispielsweise Edelstahl oder einer Quarzschmelze, wobei dieser Werkstoff rotglühend wird und somit für eine bessere Verbrennung im Flammrohr 6 und in der Brennkammer 4 sorgt. Die Form des Flammrohres 6 ist unerheblich. Die Anordnung einer Explosionsklappe 1o mit Zugbegrenzer hat die Aufgabe, daß bei Verpuffungen innerhalb des Kessels, diese sofort ausgeglichen werden können. Der Zugbegrenzer schließt sich, sobald das Gebläse 11 in Betrieb ist. Wenn sich das Gebläse 11 ausstellt oder die Luftzufuhr ganz oder teilweise geschlossen ist, tritt der Zugbegrenzer 1o in Betrieb und regelt den Luftzug im Brennrohr, so daß der Fest stoffvergasungsheizkesseI im Reaktionsraum 2 und in der Brennkammer 4 nicht auskühlt.

Der Antrieb des Schwenk rost es 3 erfolgt mit einer Schubsicherung, die die Aufgabe hat, die Kraft des Motors aufzufangen, wenn Materialien im Reaktionsraum 2 sich verklemmen oder verkanten, so daß sich der Schwenkrost 3 nicht frei bewegen kann.

Der Betrieb des FeststoffVergasungskessels ist wie folgt:

Der FeststoffvergasungsheizkesseI kann mit Reststoffen aller Art, wie Holz, Papier, Gummi, Leder, Kunststoffe usw., aber auch mit Steinkohle, Braunkohle und Torf betrieben werden. Der Einfüllung der Brennmaterialien in den Füllschacht 1 ist vorzugsweise eine Zerkleinerungsvorrichtung vorgeschaltet, beispielsweise ein Rotationsschneidbrecher.

Die Einfüllung der so vorbereiteten Brennmaterialien

erfolgt in den Füllschacht 1. Im Reaktionsraum 2 werden diese Stoffe über den Schwenkrost 3 gezündet und bis zu 1ooo C beheizt, wodurch die Vergasung entsteht und sich ein Brenngas entwickelt, welches von hoher Brenngasqualität ist und je nach verbrannten Reststoffen kein oder nur kaum Anfall von -UV-en und Teeren hat. Dieses Brenngas wird durch einen Unterdruck in der unteren Brennkammer 4 nach unten gesaugt, über den Zündbrenner 17 gezündet und dann in der Brennkammer 4 und im Flammrohr 6 weiter verbrannt.

Die ausgebrannten Abgase weisen eine Temperatur zwischen 5oo und 8oo C auf und können dann durch einen Wärmetauscher zur Gewinnung der Restenergie geführt und durch den Kamin abgeführt werden, wobei dann eine Abgastemperatur im Kamin von etwa 1oo° C herrscht.

Grundsätzlich sei darauf hingewiesen, daß die Feststoffe auch mit brennbaren Flüssigkeiten versetzt werden können, wobei mit den erfindungsgemaßen Kesseln z.B. das problemlose Verbrennen von Altöl mögli ch ist.

Claims

PATENTANWALT ~" * ** pcWfac hp s«9 ."υ- 4400 MÜNSTER 12.03.84 niDI Itvli- U Γ UARRPl O / O Λ O Γ» -> AM KANONENQRABEN 11 · TELEFON (0251) 43911 DIPL.-INQ. H.-Q. HABBEL 3409292 telex 89*897 ».«««<! MEINE AKTE: | (bitte angeben) K35/9743 X/Sc Köpke, Hanfred, SaLzbergener Str. 93, 444o Rheine 1 "Feststoffvergasungsheizkessel"Patentansprüche:

1. Feststoffvergasungsheizkessel mit einem Füllschacht und einem oberhalb eines Rostes angeordneten Vergasungsraum, dadurch ge kennzei chnet, daß unterhalb des den Vergasungs- oder Reaktionsraum (2) nach unten begrenzenden Rostes (3) eine Brennkammer (4) angeordnet ist, die mit einem Flammrohr (6) ausgerüstet ist.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß das Flammrohr (6) mit einem Stützbrenner (9) ausgerüstet ist, der innerhalb eines Rohrstutzens (8) liegt, der

zur Außenseite hin mit einer Explosionsklappe do) mit Zugbegrenzer ausgerüstet ist.

3. Heizkessel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzei chnet, daß der den Reaktionsraum (2) von der Brennkammer (4) trennende Rost

(3) als Schwenkrost ausgebildet ist.

4. Heizkessel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sauerstoffzufuhr über ein außerhalb des Heizkessels angeordnetes Gebläse (11), das Luftleitungen (12, 14, 15) beschickt, die im unteren Bereich unterhalb des Flammrohres C6.) der Brennkammer (4) in das Innere des mit Luft

austrittsöffnungen versehenen Schwenkrostes (3) und in den oberen Bereich des Reaktionsraumes (2) münden.

5. Heizkessel nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkrost (3) über die ganze Länge des Heizkessels reicht und eine Breite aufweist, die größer als die lichte Breite des Reaktionsraumes (2)

i s t ( F i g . 3 ) .

6. Heizkessel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zei chnet, daß der Schwenkrost (3) in dem

Bereich, in dem er unterhalb der vorkragenden Wandteile (19, 2o) des Reaktionsraumes (2) liegt, über die Schwenkrostebene nach oben hochtragende Aufkantungen

(21) aufweisen.

7. Heizkessel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkrost (3) Durch- lasse für den Aschedurchfall und den Gas-

- 3 -durchfluß aufweist.

8. Heizkessel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Gaseintritt (7)

in das Flammrohr (6) außermittig zum Brennraum (4) im Bereich der Wandung des Heizkessels angeordnet ist, in der der Stützbrenner (9) vorgesehen ist. 1o

9. Heizkessel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei chnet, daß das Flammrohr (6) aus einem hitzebeständigen, bei Verbrennung der Gase rotglühend werdenden Werkstoff

besteht.

10. Heizkessel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzei chnet, daß die motorische An

triebsvorrichtung für den Schwenkrost (3) mit einer Schubsicherung ausgerüstet ist.

11. Heizkessel nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Druckausgleichsrohr (16) zur Verbindung des Füllschachtes (1), d.h. also des obersten Teiles des Heizkessels, mit dem unteren Bereich des Reaktions

raumes (2) .

12. Heizkessel nach Anspruch 11, dadurch gekennzei chnet, daß das Druckausgleichsrohr (16) eine By-pass Leitung (16a) zur

- 4 -Verbindung zum Brennraum (4) aufweist.

13. Heizkessel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzei chnet, daß die Wandung des Heiz

kessels durch einen Wärmetauscher (22) gebiIdet ist.

14. Heizkessel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn-

zei chnet, daß die Rauchgasleitung in einen nachgeschalteten Wärmetauscher geleitet wi rd.

15. Verfahren zum Betreiben eines Feststoffvergasungsheizkessels mit einem durch einen Rost von einer Brennkammer getrennten Reaktionsraum, dadurch gekennze i chnet, daß der Fest stoffvergasungs- heizkessel derart mit Unterdruck be

trieben wird, daß im unteren Bereich der Brennkammer ein niedrigerer Druck als im oberen Bereich des Heizkessels, d.h. der Reaktionskammer oder des Füllschach tes herrscht.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck im Feststoff vergasungsheizkesseI durch den-

Kaminzug erreicht wirdi. . ...

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennze i c hnet, daß der Unterdruck im Feststoff vergasungshei zkesse I durch einen ein- gebauten Rauchgasventilator erzeugt wird.