DE3537842A1 - Entgasungsanlage zur teilpyrolytischen verbrennung von festbrennstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entgasungsanlage zur teil­ pyrolytischen Verbrennung von Festbrennstoffen, mit einem in der Brennkammer sich befindlichen unterseiti­ gen Rost, einem an die Brennkammer sich anschließenden Flammrohr und einem Füllschacht zum Zuführen des Fest­ brennstoffes.

Eine derartige Entgasungsanlage wird mit dem Flammrohr an be­ stehende Heizkessel oder Wärmetauscher von Heizungs-Warmwas­ ser-Systemen angeschlossen, so daß die aus dem Flammrohr aus­ tretenden Heizgase den Kesselbrennraum oder Wärmetauscher durchströmen. Die Anlage findet in Privathaushalten, Land­ wirtschafts- und Gaststättenbetrieben Verwendung.

Bisher wird das Brennmaterial direkt im Brennraum der Heiz­ kessel verfeuert. Diese Art der Feuerung läßt jedoch eine op­ timale Brennstoffausbeute nicht zu. Die Flammen kühlen sich an den wasserführenden Brennraumwänden rasch ab, so daß sich dort eine den Wärmetauschereffekt mindernde Rußschicht bildet, zum anderen zieht ein Großteil der wertvollen Heizenergie in Form von Rauch- und Schwelgasen ungenutzt durch den Kamin ab.

Zwar kennt man nach dem Stand der Technik Entgasungsanlagen zur teilpyrolytischen Verbrennung von Holzabfällen wie sie in Schreinereien und bei der holzverarbeitenden Industrie anfal­ len und mittels dieser Anlagen kostengünstig verwertet werden können. Hierbei werden die Holzabfälle in sogenannten Hackern zerkleinert. Dieses Material wird gemeinsam mit Säge- und Ho­ belspänen in Bunkern gelagert und von dort mittels einer För­ derschnecke, die mit einer Rückbrandsicherung ausgestattet sein muß, der Entgasungsanlage zugeführt.

Um sich die Vorteile der Brennmaterial-Entgasung, sowie der teilpyrolytischen Verbrennung und die Möglichkeit der selbst­ tätigen Brennstoffzuführung auch zur Verwertung des anfallen­ den Brennholzes aus der Forstwirtschaft nutzbar zu machen, wird dieses Material teilweise unter großem technischen und energieintensivem Aufwand in speziellen Maschinen zu Hack­ schnitzel aufgearbeitet. Dieses lose Material bringt jedoch beim Transport und bei der Lagerung enorme Probleme mit sich. Der hohe Feuchtegehalt Macht, um das Schnitzelgut vor Pilz­ befall und Selbstentzündung zu schützen, ein spezielles Trock­ nen in provisorischen Silos mittels leistungsfähigem Gebläse nötig. Auch benötigen Entgasungsanlagen der eingangs beschrie­ benen Art, mit ihren umfangreichen Bauteilen wie Vorratsbun­ ker, Förderschnecke und Rückbrandsicherung soviel Raum, daß eine Aufstellung vielfach erst nach Umbauarbeiten im Gebäu­ de möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Anlage zur teilpyrolytischen Verbrennung von Festbrennstoff, die sich zum Vorkoppeln an Heizkessel oder Wärmetauscher des Privat­ haushaltes wie für Haushalte der Land- und Gastwirtschaft eignet, kompakt und einfach aufgebaut, sowie leicht zu be­ dienen und zu warten ist und in der vergleichsweise große Stücke an Festbrennstoff selbsttätig nach Wärmebedarf der Anlage geregelt, zugeführt und so mit hohem Wirkungsgrad ver­ feuert werden können.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ange­ gebenen Mittel. Vorteilhaft weitergebildet wird die Er­ findung durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 12.

Es ist eine aus Schamottstein oder sogenannte Feuerbeton gefertigte Brennkammer in einem Stahlblechgehäuse einge­ setzt. Die Brennkammer weist die Form eines rechtecki­ gen Schachtes auf, dessen oberes Ende rechtwinkelig zu den Wänden ausgeführt ist, während das untere Ende bevorzugt in einer Schräge von ca. 30°-40° der Brennkammerwand zulaufen kann, in der die Öffnung zum Flammrohr vorgesehen ist, auch der unterseitig in der Brennkammer sich befindliche Rost, der sich bevorzugt über die gesamte lichte Weite der Brenn­ kammer erstreckt ist in dieser Schräge angeordnet.

Die Brennkammer ist nach Weite und Tiefe geeignet eine An­ zahl größerer Festbrennstoffstücke aufzunehmen. Die Brenn­ kammer sowie das an die Brennkammer anschließende Flammrohr sind zweckmäßigerweise gegen Wärmeabstrahlung an das sie um­ gebende Stahlgehäuse weitgehend isoliert. Auch das Oberteil dieses Gehäuses, das aufklappbar sein kann, nimmt eine Iso­ lierschicht auf, die somit die Abdeckung der Brennkammer darstellt.

In der Brennkammer ist unterseitig ein Rost vorgesehen, der sich über die gesamte lichte Weite der Brennkammer erstreckt und bevorzugt in einem Winkel von ca. 30°-40° der Brenn­ kammerwand zugeneigt, in der auch die Öffnung für das Flamm­ rohr vorgesehen ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an der Unterseite des Rostes ein Schild vorgesehen, der auf parallel zur Schräge des Rostes angeordneten Gleitschie­ nen, über ein Gestänge, das mit einem außenseitig am Gehäuse angeordneten Hebel verbunden, nach oben und unten verschieb­ bar ist.

Unmittelbar vor der Wand der Brennkammer, in der auch die Öffnung des Flammrohres vorgesehen ist, sind zweckmäßiger­ weise Schutzstäbe angeordnet, die die Brennkammerwand vor Beschädigungen durch einfallende Festbrennstoffstücke schüt­ zen. Diese Stäbe sind bevorzugt am Rost befestigt.

Durch die Hand des Flammrohres, unmittelbar an der Anschluß­ stelle zur Brennkammer, sind auf den Rohrumfang verteilt mehrere Lufteinlaßkanäle vorgesehen, durch die Verbrennungs­ luft aus der Luftvorwärmeeinrichtung in das Rohrinnere ge­ fördert werden kann.

Auch in der Hand der Brennkammer, unmittelbar unter der An­ schlußöffnung zum Flammrohr, können mehrere ins Gluttbett gerichtete Lufteinlaßkanäle vorgesehen sein, durch die Ver­ brennungsluft einströmen kann.

Auf dem Gehäuseoberteil ist ein Füllschacht vorgesehen, in dem am oberen und unteren Ende je eine, nach innen schwenk­ bare Verschlußklappe angeordnet ist, die durch die Kraft der an den Klappenachsen montierten Gegengewichte in Stellung -zu- gehalten werden. Zur Betätigung der oberen Verschluß­ klappe ist ein Stellmotor vorgesehen.

Eine mit den Achsen der Verschlußklappen verbundene Steuer­ und Vorspanneinrichtung bewirkt, daß beim Öffnen der oberen Verschlußklappe gleichzeitig die untere Verschlußklappe ver­ riegelt wird, und daß im weiteren Öffnungsverlauf auf die untere Verschlußklappe eine Vorspannung ausgeübt wird, so daß beim Schließen der oberen Verschlußklappe die Verriege­ lung gelöst und die untere Verschlußklappe durch die noch bestehende Vorspannung rasch geöffnet wird.

Für den Fall, daß ein zugeführtes Festbrennstoffstück sich im Schwenkbereich der unteren Verschlußklappe staut, bei­ spielsweise deshalb, weil in der Brennkammer sich noch zu­ viel unverbrannter Festbrennstoff befindet, die Klappe also durch die Kraft des Gegengewichtes nicht geschlossen werden kann, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Verschluß­ klappe über die Schwenkachse ein elektrisches Schaltelement betätigt, das den Kontakt zum Antriebsmotor der Beschickungs­ vorrichtung unterbricht.

Um die Ummantelung des Flammrohres kann in zweckmäßigem Ab­ stand eine weitere Ummantelung vorgesehen sein, so daß Luft, die mittels eines Ventilators in den Mantelzwischenraum ge­ fördert wird, sich an der Flammrohrummantelung erwärmt.

In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann auf der Ummantelung des Flammrohres ein Luftleitblech ange­ ordnet sein, das wendelartig mehrmals um das Flammrohr ge­ führt ist und in seiner Breite an die äußere Ummantelung reicht.

Durch die Erfindung wird mithin eine Entgasungsanlage ein­ fachen Aufbaus vorgeschlagen, die trotz ihres kompakten Auf­ baus große, insbesondere langgestreckte Festbrennstoffstücke aufnehmen kann. Die Länge der Festbrennstoffstücke kann in etwa der lichten Weite der Brennkammer entsprechen. Das In­ nere der Brennkammer ist so gestaltet, daß Festbrennstoff­ stücke auf vorbestimmtem Weg zum unterseitigen Rost gelangen, ohne daß die Brennkammerwände beschädigt werden. Die Anord­ nung des Rostes und die Art der Brennstoffzuführung sind so getroffen, daß neu zugeführte Brennstoffstücke auf dem be­ reits vorhandenen Glutbett zu liegen kommen und so der Ent­ gasungsvorgang schnell aktiviert wird. Die frei werdenden Gase ziehen über das Glutbett, werden dort gezündet und im Flammrohr unter Zuführung von "Sekundärluft" sauber und mit hohem Wirkungsgrad verbrannt.

Die entgasten Brennstoffstücke gleiten auf dem Schräg ange­ ordneten Rost allmählich tiefer, bilden einen Glutstock und werden schließlich zu Asche. Die, durch den an der Rostunter­ seite angeordneten Schild zurückgehaltene Asche, erhält die Glut über einen sehr langen Zeitraum, so daß auch nach lan­ gen Beschickungspausen der Entgasungsvorgang schnell akti­ viert werden kann. Überschüssige Asche kann in bestimmten Zeitabständen durch Verschieben des Schildes in den höher liegenden Teil des Rostes, in den Aschenraum entleert werden.

Die Anordnung der Verschlußklappen und deren Steuerung ge­ währleisten einen sicheren Betrieb und die Wirkung einer wärmeisolierenden Schleuse, so daß kaum Wärme an die Umge­ bung abgegeben wird. Die Erfindung schafft die Möglichkeit gerade durch die kompakte Bauart der Entgasungsanlage, Heiz­ anlagen auch älterer Bauart selbst an räumlich beengten Standplätzen zu modernisieren und deren Schadstoffausstoß auf ein Minimum zu reduzieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert, es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Draufsicht der Entgasungsanlage unter Weglassung der Beschickungsvorrichtung Fig. 2: einen schematischen Vertikalschnitt durch die Ent­ gasungsanlagen der Fig. 1, längs der Linie A-B, sowie einen schematischen unteren Ausschnitt einer Fächertrommel.

Fig. 3: eine schematische Vorderansicht der Verriegelungs­ einrichtung der Verschlußklappe 8.

Fig. 4: eine schematische Vorderansicht der Vorspannein­ richtung der Verschlußklappe 8.

Obwohl Verriegelungs- und Vorspanneinrichtung unmit­ telbar hintereinander angeordnet sind, werden beide Vorrichtungen der besseren Übersichtlichkeit wegen getrennt dargestellt. Es zeigen die starken Linien die Vorrichtungen bei geschlossener oberer Verschluß­ klappe, die schwächeren Linien bei geöffneter oberer Verschlußklappe.

Gemäß Zeichnung Fig. 2 weist das Gehäuse 10 im wesentlichen Quaderform auf. Das Oberteil ist an Scharnieren befestigt und somit aufklappbar; dadurch ist ein problemloses Anhei­ zen der Anlage möglich. In das Gehäuse 10 ist eine Brenn­ kammer 1 so eingesetzt und isoliert, daß eine Wärmeabstrah­ lung nach den Seiten und nach oben so gering wie möglich ge­ halten ist. An die Brennkammer 1 schließt sich das Flamm­ rohr 7 an, das an seinem an die Brennkammer 1 anschließende Ende mehrere auf den Rohrumfang verteilte Lufteinlaßkanäle 16 aufweist. Auch in der Brennkammer 1 können unmittelbar unter der zum Flammrohr 7 führenden Öffnung zumindest zwei Lufteinlaßkanäle 17 angeordnet sein. Ein in der Brennkammer 1 unterseitig angeordnete Rost 2 erstreckt sich über die ge­ samte lichte Weite der Brennkammer und ist in einer Schräge von ca. 30°-40° geneigt. An der Unterseite des Rostes 2 ist ein Schild vorgesehen, der auf parallel mit der Schräge des Rostes 2 angeordneten Gleitschienen mittels der Gestän­ ge 4 über einen außenseitig am Gehäuse 10 befindlichen Hebel (nicht dargestell) nach oben und unten verschiebbar ist. Das Gehäuseoberteil nimmt einen Füllschacht 6 auf, in dem an den Enden nach innen schwenkbare Verschlußklappen 8, 9 angeordnet sind, an deren Schwenkachsen Gegengewichte wir­ ken (nicht dargestellt) und die Verschlußklappen in Stellung -zu- halten. Eine über dem Füllschacht 6 drehbar angeordnete Fächertrommel ist zumindest über einen Teilumfang mit Festbrennstoff bestückt und wird mittels eines Getriebemotors über ein Transmissionsband entsprechend dem Wärmebedarf der Heizan­ lage in Drehung gebracht. (Die Fächertrommel mit Antriebs­ einheit kann sowohl auf dem Gehäuse 10 montiert sein als auch auf einem separaten Unterbau.)

Sobald eines der auf den Umfang der langsam drehenden Fächer­ trommel oder Förderbandeinrichtung angeordnete Radialfach über der Öffnung des Füllschachtes 6 angelangt ist und das im Fach befindliche Festbrennstoffstück auf der Oberseite der Verschlußklappe 9 zu liegen kommt, öffnet ein durch die Fächertrommel gesteuerter Stellmotor diese Verschlußklappe. Schon bei Öffnungsbeginn der Verschlußklappe 9 schwenkt der auf der Achse montierte Zweiarmhebel 12 gemäß Fig. 3 im Gegenuhrzeigersinn soweit, daß eine Klinke 11 durch deren Schwerkraft in Eingriff zu dem auf der Achse der Verschluß­ klappe 8 montierte Hebel 13 kommen kann und so die Verschluß­ klappe 8 verriegelt. Das Brennstoffstück kann also nur bis zur Verschlußklappe 9 gelangen. Beim weiteren Öffnungsver­ lauf der Verschlußklappe 9 schwenkt der Zweiarmhebel 12 ge­ mäß Fig. 4 einen Kniehebel 15 um ca. 5° über seinen Kippunkt, so daß ein daran und am Hebel 13 angelenkter Federzylinder 14 eine Vorspannung auf den Hebel 13 ausübt. Bei Beendigung des Schließvorganges der Verschlußklappe 9 bringt der Zwei­ armhebel 12 die Klinke 11 aus dem Eingriff mit dem Hebel 13, die Verschlußklappe 8 öffnet rasch und das Brennstoffstück fällt in die Brennkammer.

Claims (12)

1. Entgasungsanlage zur teilpyrolytischen Verbrennung von Festbrennstoffen, mit einem in der Brennkammer sich be­ findlichen unterseitigen Rost, einem an die Brennkammer sich anschließenden Flammrohr und einem Füllschacht zum Zuführen des Festbrennstoffes, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der unterseitige Rost (2) bezüg­ lich der Entgasungsanlage von hinten oben nach vorne unten zur Vertikalwand (20) geneigt ist, in der die Verbindungsöffnung zum Flammrohr (7) vorgesehen ist.

2. Entgasungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schräge des Rosts (2) ca. 30 bis 40° zur Horizontalen beträgt.

3. Entgasungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rost (2) sich praktisch über die gesamte lichte Weite bzw. Tiefe der Brennkammer (1) erstreckt.

4. Entgasungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor der Ver­ tikalwand (20) der Brennkammer (1) zumindest zwei im wesent­ lichen senkrechte nach oben gerichtete Schützstäbe (5) vor­ gesehen sind.

5. Entgasungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzstäbe (5) am unteren vorderen Ende des Rosts befestigt sind.

6. Entgasungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß um die Ummantelung des Flammrohres (7) eine weitere Ummantelung in Form einer Luft­ vorwärm-Einrichtung vorgesehen ist, wobei gegebenenfalls mit­ tels eines Ventilators Luft zum Zwecke der Erwärmung in den Mantelzwischenraum gefördert werden kann.

7. Entgasungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den Ummantelungen des Flamm­ rohres (7) ein Luftleitblech wendelartig um das Flammrohr geführt ist.

8. Entgasungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch die innere Umman­ telung des Flammrohrs (7) unmittelbar an der Anschlußstelle zur Brennkammer (1) mehrere auf dem Rohrumfang verteilte Lufteinlaßkanäle (16) verlaufen.

9. Entgasungsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen horizon­ tal durch die Vertikalwand (20) der Brennkammer (1) unmit­ telbar unter der Anschlußstelle zum Flammrohr (7) zumindest zwei Lufteinlaßkanäle (17) verlaufen.

10. Entgasungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen vertikale Füllschacht (6) auf der aufklappbaren Oberseite des Gehäuses (10) vorgesehen ist, wobei der Füllschacht (6) am oberen und am unteren Ende je eine in Querrichtung angelenkte nach innen schwenkbare Verschlußklappe (8, 9) auf­ weist.

11. Entgasungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Öffnungsbeginn der oberen Ver­ schlußklappe (9) ein auf deren Achse montierter Zweiarm­ hebel (12) schwenkt, so daß eine Klinke (11) durch deren Schwerkraft in Eingriff zu dem auf der Achse der unteren Verschlußklappe (8) montierten Hebel (13) bringbar ist, und bei fortschreitendem Öffnen der oberen Verschluß­ klappe (9) der Zweiarmhebel (12) einen Kniehebel (15) um ca. 5° über seinen Kippunkt schwenkt, so daß ein daran angelenkter Federzylinder (14) auf den Hebel (13) eine Vorspannung ausübt, bis beim Schließen der oberen Ver­ schlußklappe (9) der Zweiarmhebel (12) den Hebel (13) durch Schwenken der Klinke (11) entriegelt.

12. Entgasungsanlage nach Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Unterseite des Rosts (2) ein Schild (3) vorgesehen ist, der den Rost teilweise abdeckt und der auf parallel zur Schräge des Rosts angeordneten Gleitschienen mittels Gestänge (4) über einen außenseitig am Gehäuse (10) vorgesehenen Be­ dienungshebel längs der Schräge verschiebbar ist.