DE3502308C2

DE3502308C2 -

Info

Publication number: DE3502308C2
Application number: DE3502308A
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(Grad.) Kramer; Tim Dipl.-Ing. Lohrmann; Joachim Dipl.-Ing. 1000 Berlin De Rott
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-01-19
Filing date: 1985-01-21
Publication date: 1990-01-25
Also published as: DE3502308A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsvorrichtung zur Ge winnung von Heizwärme, mit einem Verbrennungsraum zur Ver brennung des Brennstoffes und einem Wärmetauscher zur Über tragung der Heizwärme auf ein Wärmeübertragungsmedium, vor zugsweise Wasser, zur Weiterleitung der Wärme zu Heiz körpern.

Verbrennungsöfen werden bisher ausschließlich zur Gewinnung von Heizwärme eingesetzt, welche für einen Heizungs-Kreis lauf oder eine Warmwasserversorgung benutzt wird. Eine Stromerzeugung wurde bisher mit diesen Einrichtungen nicht verbunden.

Aus der DE-OS 31 51 960 ist es bekannt, eine regenerative Wärmepumpe durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen zu betreiben. Aus der DE-OS 29 27 196 ist es bekannt, einen Verbrennungsmotor zur Stromerzeugung und zu Heizzwecken einsetzt. Die Nachteile dieser Anordnungen liegen in der höheren Umweltbelastung durch die Verbrennungsgase der Mo toren gegenüber der kontinuierlichen Verbrennung in Ver brennungsöfen. Schließlich ist es aus der DE-OS 26 01 396 bekannt, die Abwärme eines Dieselmotors zur Beheizung von Gebäuden zu benutzen.

Aufgabe der Erfindung ist, die Ausnutzung der Primärenergie zu verbessern und den Strombedarf aus den Elektrizitätswer ken, insbesondere in Spitzenlastzeiten, zu reduzieren.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwi schen dem Verbrennungsraum und dem Wärmetauscher ein Pri märwärmetauscher angeordnet ist und der Primärwärmetauscher einen heißen Kopf eines Stirling-Motors umgibt. Durch diese Maßnahmen wird ein Stirling-Motor, der mit einem Generator mechanisch verbunden ist, während des Heizvorganges mit Hilfe des aufgenommenen Heizenergie-Anteils in Drehung ver setzt, um so elektrische Energie zu erzeugen. Diese wird am Erzeugungsort verbraucht oder in das öffentliche Elektrizi tätsnetz eingespeist.

Bei einer anderen Lösung der gestellten Aufgabe ist es erfindungsgemäß vorge sehen, daß der heiße Kopf des Stirling-Motors direkt in den Verbrennungsraum des Verbrennungsofens hineinragt.

Eine weitere Alternative der Verbrennungsvor richtung zur Gewinnung von Heizwärme, mit einem Verbren nungsraum zur Verbrennung des Brennstoffs und einem Wärme tauscher zur Übertragung der Heizwärme auf ein Wärmeüber tragungsmedium, vorzugsweise Wasser, zur Weiterleitung der Wärme zu Heizkörpern sieht erfindungsgemäß vor, daß eine Zuführung von Wär me zum heißen Kopf eines Stirling-Motors über in den Ver brennungsraum, hineinragende Wärmeleitrohre vorgesehen ist.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vor gesehen, daß zur Überbrückung der Stillstandzeiten des Ver brennungssystems im Primärwärmetauscher ein Wärmespeicher angeordnet ist.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorge sehen, daß der Heizbrenner mit dem Stirling-Motor, dem Ge nerator, der Fördereinrichtung für Brennstoff und dem Ver brennungsluftgebläse eine Baueinheit bildet.

Der wichtigste Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die thermodynamisch mit hohem Wirkungsgrad nutzbare große Tem peraturdifferenz zwischen der Verbrennungstemperatur und der für die Heizungsanlage gewünschten niedrigen Vorlauf temperatur zur Erzeugung hochwertiger elektrischer Energie verwendet wird. Dadurch wird die verlustreiche Erzeugung elektrischer Energie in zentralen Kraftwerken und deren nicht verlustlose Weiterleitung reduziert. Auch die Verwen dung der Abwärme der Kraftwerke zur Fernheizung ist mit großen Energieverlusten verbunden und nur in beschränktem Umfang sinnvoll.

Die dezentral erzeugte Kilowattstunde erfordert gegenüber der zentral erzeugten Kilowattstunde etwa 60% weniger Pri märenergie. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht da rin, daß beliebige Verbrennungsöfen mit Stirling-Motoren ausgerüstet werden können und daß auch ein nachträglicher Einbau möglich ist.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar gestellt und werden nachfolgend näher beschrieben;

Es zeigt

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Wärme-Strom-Kopplung mit Stirling-Motor, der durch einen Primärwärme tauscher mit Wärmespeicher an den Verbrennungsofen angeschlossen ist;

Fig. 2 den schematischen Aufbau der Wärme-Strom-Kopplung mit Stirling-Motor, der mit seinem heißen Kopf direkt in den Verbrennungsraum hineinragt;

Fig. 3 den schematischen Aufbau der Wärme-Strom-Kopplung mit Stirling-Motor, der über in den Verbrennungs raum hineinragende Wärmeleitrohre an den Verbren nungsofen angeschlossen ist;

Fig. 4 den schematischen Aufbau einer Wärme-Strom-Kopplung mit Stirling-Motor, bei der der Stirling-Motor mit dem Heizbrenner, dem Generator, der Förder einrichtung für Brennstoff und dem Verbrennungs luftgebläse eine Baueinheit bildet.

In Fig. 1 strömen die Verbrennungsgase 12 eines beliebigen Verbrennungsofens 10 für beliebige Brennstoffe 11 durch einen Primärwärmetauscher 2. Dieser besitzt einen gut wärme leitenden Wärmespeicher 2 a. In diesen Wärmespeicher 2 a ragt der heiße Kopf 4 eines Stirling-Motors 5 hinein. An den Stirling-Motor 5 ist ein Generator 9 zur Stromerzeugung mechanisch angekoppelt. Es können auch Arbeitsmaschinen oder Ventilatoren einer Warmluftheizung direkt von dem Stirling-Motor 5 angetrieben werden.

Nach dem Verlassen des Primärwärmetauschers 2 durchströmen die Verbrennungsgase 12 einen Wärmetauscher 3 für die Hei zungsanlage, in dem ein Wärmeübertragungsmedium, vorzugs weise Wasser, zur Weiterleitung der Wärme zu dezentralen Heizkörpern 13 fließt.

Das rückfließende Wärmeübertragungsmedium durchströmt den Wärmetauscher 14 zur Kühlung des kalten Teiles des Stirling-Motors 5.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführung ragt der heiße Kopf 4 des Stirling-Motors 5 direkt in den Verbren nungsraum 1 des Verbrennungsofens 10 hinein.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung übertragen Wärmeleitrohre 7 die Wärme aus dem Verbrennungsraum 1 des Verbrennungsofens 10 über einen Primärwärmetauscher 2 auf den heißen Kopf 4 des Stirling-Motors 5.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführung bildet der Stirling-Motor 5 mit dem Heizbrenner 8, dem Generator 9, der Fördereinrichtung für Brennstoff 15 und dem Verbren nungsluftgebläse 16 eine Baueinheit.

Claims

1. Verbrennungsvorrichtung zur Gewinnung von Heizwärme, mit einem Verbrennungsraum zur Verbrennung des Brennstoffes und einem Wärmetauscher zur Übertragung der Heizwärme auf ein Wärmeübertragungsmedium, vorzugsweise Wasser, zur Weiter leitung der Wärme zu Heizkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verbrennungsraum (1) und dem Wärmetauscher (3) ein Primärwärmetauscher (2) angeordnet ist und der Pri märwärmetauscher (2) einen heißen Kopf (4) eines Stirling- Motors (5) umgibt.

2. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Primärwärmetauscher (2) direkt mit dem Verbrennungsraum (1) verbunden ist.

3. Verbrennungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß der Primärwärmetauscher (2) mit einem Rauchgasabzug (6) des Verbrennungsraums (1) verbunden ist.

4. Verbrennungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß der Rauchgasabzug (6) durch den Primärwärmetauscher (2) hindurchgeführt ist.

5. Verbrennungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß zur Überbrückung der Stillstand zeiten des Verbrennungssystem im Primärwärmetauscher (2) ein Wärmespeicher (2 a) angeordnet ist.

6. Verbrennungsvorrichtung zur Gewinnung von Heizwärme, mit einem Verbrennungsraum zur Verbrennung des Brennstoffes und einem Wärmetauscher zur Übertragung der Heizwärme auf ein Wärmeübertragungsmediun, vorzugsweise Wasser, zur Weiter leitung der Wärme zu Heizkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Kopf (4) eines Stirling-Motors (5) direkt in den Verbrennungsraum (1) hineinragt.

7. Verbrennungsvorrichtung zur Gewinnung von Heizwärme, mit einem Verbrennungsraum zur Verbrennung des Brennstoffs und einem Wärmetauscher zur Übertragung der Heizwärme auf ein Wärmeübertragungsmedium, vorzugsweise Wasser, zur Weiter leitung der Wärme zu Heizkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführung von Wärme zum heißen Kopf (4) eines Stirling-Motors (5) über in den Verbrennungsraum (1) hin einragende Wärmeleitrohre (7) vorgesehen ist.

8. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Stirling-Motor (5) mit einem Heizbrenner (8), einem Generator (9), einer Fördereinrichtung für Brenn stoff (15) und einem Verbrennungsluftgebläse (16) eine Bau einheit bildet.

9. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Generator (9) als Anlasser-Motor verwend bar ist.