DE3705153C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Feuerungsöfen zur Verbrennung von festen Brennstoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere auf vorgefertigte Heizeinsätze zum Einbau in Kachelöfen, jedoch auch auf Zimmeröfen und auf Öfen für wesentlich größere Feuerungen.

Insbesondere Kachelofeneinsätze weisen im allgemeinen ein aus mehreren Teilen zusammengesetztes Gußeisengehäuse, das oben durch eine Haube abgeschlossen ist, eine Schamotteauskleidung an den Seitenwänden bis zur Haube, einen Brenngutrost, einen Aschenkasten, eine Feuerungstüre und eine Aschentüre mit integrierten Verbrennungsluft-Stellorganen oder zusätzlichen Verbrennungs-Aufgabeorten auf. Als Brennstoffe kommen üblicherweise Scheitholz, Braunkohlenbriketts und in Verbindung mit diesen beiden Brennstoffen auch Steinkohlenbriketts zur Verwendung.

Feuerungsöfen der voranstehend beschriebenen Art werden überwiegend ohne feuerungstechnisch wirksame Einbauten ausgeführt. Zum Schutz der Seitenwände und zur Wärmespeicherung besteht zwischen dem Gußgehäuse und dem Brenngutraum eine Schamotteausmauerung. Diese Art der Konstruktion wird den Anforderungen des Umweltschutzes und der Forderung nach gutem Wirkungsgrad nicht gerecht. Zur Vermeidung extremer Emissionen wird in den Betriebsanleitungen der Hersteller eine Begrenzung der Brennstoffaufgabe empfohlen. Die Einhaltung durch die Betreiber ist jedoch fraglich. Feste, gasreiche Brennstoffe wie Holz, Braunkohle und auch Steinkohle weisen bei diskontinuierlicher Aufgabe von Hand einen charakteristischen Abbrandverlauf auf. Nach dem Auflegen, in der Ausgasungsphase, werden die flüchtigen Bestandteile des Brennstoffs rasch ausgetrieben. Es fallen große Massen brennbarer Gase an. Ist die Ausgasungsphase abgeschlossen, so schließt sich die Ausbrandphase an, in der der weitere Abbrand nur noch langsam vor sich geht. Der Rauchgasmassenstrom ist gering.

Die bekannten Konstruktionen im Kachelofeneinsatzbau gehen auf die Erfordernisse zu wenig ein. Der Schwerpunkt wird auf die Unterluftversorgung gelegt, mit unzureichender Mischung der Reaktionspartner Verbrennungsluft und Brenngas, was in der Ausgasungsphase eine Verlagerung der Verbrennung aus dem Heizeinsatz heraus in nachfolgende, kalte Bereiche bis ins Rauchgasrohr bewirkt, mit der Folge hoher Schadstoffemissionen. Die unverbrannten Rauchgasbestandteile finden weder ausreichend Sauerstoff noch Kontaktflächen mit Zündtemperatur. Sie verlassen unverbrannt den Kamin.

Die Gußhaube, die während des Feuerungslaufs als Kaltstelle wirkt, bewirkt durch die frühe Abkühlung der Reaktionspartner eine Erhöhung der Schadstoffemission in beiden Abbrandphasen. Besonders ungünstig sind die Verhältnisse bei aufgesetzten Warmwasserregistern, die an Stelle der Gußhaube montiert sind.

Bisher wurde die Heizeinsatzentwicklung weitgehend ohne wissenschaftliche Unterstützung betrieben. Der Schadstoffauswurf von Hausbrand-Einzelfeuerstätten wird erst seit wenigen Jahren genauer untersucht. Die Untersuchungen haben gezeigt, daß auf diesem Gebiet Handlungsbedarf besteht. Als Charakteristikum des Schadstoffemissionswerts kann der CO-Anteil im Rauchgas angegeben werden. Die Geräte, die den Stand der Technik repräsentieren, liegen im CO-Wert zwischen 500 und 20 000 ppm, bezogen auf etwa 7% O₂, je nach Fabrikat und Betriebsart. Die Staub- und Rußaustragung steigt nicht selten über 1000 mg pro m³ Rauchgas an.

Der Stand der Technik wird in der Literatur nur sehr allgemein beschrieben. Da die Leistungs- und Emissionswerte, so gemessen, durch die Hersteller keine Veröffentlichung finden, sind die Unterlagen schwer zugänglich. Die vorliegenden Aussagen zum Stand der Technik basieren auf eigenen Meßwerten, Erfahrungsaustausch mit Fachleuten und Herstellern und auf dem Bericht des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung in Braunschweig "Untersuchungen zur Emission von Kleinverbrennungsanlagen bei der Verbrennung von Holz, Torf und pflanzlichen Reststoffen" (R. Marutzky/E. Schriever 1984), sowie Prospektunterlagen der Hersteller. Zum Bericht des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung wird auch auf den zusammenfassenden Bericht in "Staub-Reinhaltung der Luft" 43 (1983), Nr. 2, Seite 62 bis 65 (WKI-Mitteilung 354/1983) hingewiesen. In letzterer Veröffentlichung ist in Bild 3 auch ein Feuerungsofen der allgemeinen Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 gezeigt, hinsichtlich vergleichbarer Konstruktionen wird auch hingewiesen auf "Holz- Zentralblatt" 1984, Nr. 115 und 117, Seiten 1693, 1694, 1713, 1714, sowie auf die GB-A-21 07 045. Aus diesen Veröffentlichungen sind Feuerungsöfen mit sich nach oben verengendem Feuerraum und mit Maßnahmen zur Zuführung von Nachverbrennungsluft bekannt. Diese Nachverbrennungsluft, auch Oberluft genannt, dient der Verbrennung der noch unverbrannten aufgestiegenen Schwelgase. Bei vielen Konstruktionen wird sie aus dem Raum unter dem Verbrennungsrost heraufgeführt (Buch "Berechnung von Kachelöfen und -herden" von Paul Henoch, Halle/Saale 1949). Wie Meßergebnisse zeigen, genügen die bekannten Maßnahmen jedoch noch nicht für eine Optimierung der Verbrennung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Brennwirkungsgrad zu erhöhen und damit einerseits die Schadstoffemission und andererseits den Brennstoffverbrauch zu vermindern.

Dies wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung erreicht. Die erfinderischen Maßnahmen ergeben insgesamt ein Optimierungskonzept, durch Anwendung nur eines Teils der Maßnahmen ist bereits eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen Feuerungsöfen erreichbar. Die Einteilung des Brennraums und die getrennt steuerbaren Zugaben der Verbrennungsluft ergeben in den verschiedenen Abbrandphasen optimierte Bedingungen für eine vollständige Verbrennung, und zwar unter Vermeidung von kalten Kontaktstellen, und aufgrund der durch die Querschnittsverengung sich ergebenden Reflexions- und Prallflächen eine hohe Temperaturkonzentration, so daß die Temperatur stets bequem über der Zündtemperatur sämtlicher brennbarer Bestandteile des Brennstoffs liegt. Der Luftüberschuß soll klein gehalten werden. Durch die Anwendung der Erfindung wird die Abbrandzeit, beim Stand der Technik für große Brennstoffüllungen in der Größenordnung von ein bis zwei Stunden bei Holzfeuerung, erheblich, nämlich bis vier Stunden verlängert werden, wobei die CO-Emission nur in der Größenordnung von 50 bis 2000 ppm und die Staubaustragung unter 100 mg pro m³ Rauchgas liegt. Diese Werte können für Holzbrennstoffe erreicht werden. Die Erfindung ermöglicht eine genaue Anpassung der Verbrennungsluft an den Feuerungslauf, und zwar von Hand, über eine Stellmechanik oder über eine selbsttätige Steuerung oder Regelung.

Die Lufteinzugsdüsen können an sich um den Umfang verteilt sein, bei Öfen mit rechteckigem Grundriß ist es jedoch zweckmäßig, sie an einer Seitenwand zu sammeln, so daß sie leichter durch ein gemeinsames Stellorgan steuerbar sind. Nach Anspruch 2 befindet sich an der Seitenwand, an der die zweiten Lufteinzugsdüsen sitzen, auch die verengte Kontaktstelle, die den Feuerraum mit dem Nachverbrennungsraum verbindet, so daß mit breitfächernden Lufteinzugsdüsen eine gute Vermischung der heißen aus der Kontaktstelle aufsteigenden Gase mit der Verbrennungsluft erfolgt und der Nachverbrennungsraum als Ausbrandwirbelkammer wirkt. Die vor- und teilausgebrannten Rauchgase gelangen durch die nach Anspruch 11 vorhandenen Leitstege, die Tragflügelprofil aufweisen können und als heiße Kontaktfläche im Flammenbereich hängen, in den vorzugsweise durch eine Keramikfaserauskleidung isolierten Nachverbrennungsraum, wo sie nochmal mit Verbrennungsluft durchmischt und verwirbelt und hierdurch vollkommen ausgebrannt werden. Erst hier ist die Verbrennung abgeschlossen, und die Rauchgase verlassen den Brennraum vorzugsweise über den Rohrstutzen nach Anspruch 13.

Die Maßnahme nach Anspruch 6, also das Vorsehen einer an sich bekannten Unterluftöffnung, ergibt eine bevorzugte Möglichkeit der Luftzufuhr in der anfänglichen Ausgasungsphase. Nach deren Abschluß wird die Unterluft jedoch geschlossen und die Verbrennung erfolgt mit der durch die ersten Lufteinzugsdüsen angesaugten Luft, die von oben her in das glühende Brenngut eindringt.

Die Maßnahmen nach den Ansprüchen 7 bis 10 betreffen die Anwendung der Erfindung auf einen Feuerungsofen mit Rost und Aschenraum. Die Bemessung nach Anspruch 8 bewirkt, daß die unbrennbaren Brenngutreste auch ohne Schüren und Schütteln durch den Rost fallen und ggf., wenn sie noch brennbares Material enthalten, auf einem unten schon angesammelten Aschenbett fertig verbrennen. Nach Anspruch 9 gibt es nur noch minimale nicht von Verbrennungsluft erreichbare Auflageflächen des Brennguts und die Maßnahme nach Anspruch 10 bewirkt eine gleichmäßige Luftversorgung für alle Teile des Brenngutraums. Nach Anspruch 15 wird die nicht belüftete Fläche des Brennguts noch weiter verkleinert. Anspruch 16 gibt eine für die Funktion der Reflexions- und Prallfläche besonders geeignete Bemessung an.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Feuerungsofen;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine im Vergleich zu Fig. 1 etwas abgewandelte Ausführungsform des Feuerungsofens;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Feuerungsofen nach Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine weiterhin abgewandelte Ausführungsform des Feuerungsofens;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Feuerungsofen nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Vorderansicht des Feuerungsofens nach Fig. 4.

Bei sämtlichen dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um Kachelofeneinsätze für Rostverbrennung. Sie bestehen jeweils aus einem Gehäuse (1) aus Gußeisen, das eine lange Lebensdauer verspricht, mit einer oberen Abschlußhaube (2). Das Innere des Gehäuses (1) ist eingeteilt, von unten nach oben aufgezählt, in einen Aschenraum (3), einen Brenngutraum (4), einen Feuerraum (5), eine Kontaktstelle (6), in der die aufsteigenden brennbaren Gase mit sehr heißen Körpern in Verbindung kommen, und einen Nachverbrennungsraum (7).

Der Aschenraum (3), in dem sich ein Aschenkasten (11) befindet, ist vom Brenngutraum (4) durch einen Rost (12) getrennt. Der Brenngutraum (4), in dem das Brenngut aufgelegt und entzündet wird und verbrennt, geht, solange der Ofen nicht beheizt ist, ohne sichtbaren Übergang in den Feuerraum (5) über, welcher seinerseits oben durch eine schräge Trennplatte (13) und die Kontaktstelle (6) begrenzt ist. Der Nachverbrennungsraum (7) befindet sich oberhalb der Trennplatte (13) und der Kontaktstelle (7) und wird an seiner Oberseite durch die Haube (2) begrenzt.

Das Gehäuse (1) des Ofens ist innen mit einer Auskleidung (14) versehen, und zwar im Bereich des Brenngutraums (4) und des Feuerraums (5) mit Schamotte und im Bereich des Nachverbrennungsraums (7) mit Hochtemperatur-Keramikfaser. Der Ofen ist im wesentlichen quaderförmig und weist eine Vorderwand (15) und eine Rückwand (16) auf. In der Vorderwand (15) befindet sich im Bereich des Brenngutraums (4) und seines Übergangs zum Feuerraum (5) eine Feuerungstüre (17), und befindet sich weiterhin im Bereich des Aschenraums (3) eine Aschentüre (18). Die im Gehäuseinneren den Feuerraum (5) vom Nachverbrennungsraum (7) trennende Trennplatte (13) reicht im Gehäuseinneren von Seitenwand zu Seitenwand. Von ihrem einen Ende, das an der Vorderwand (15) etwa im Bereich unmittelbar über der Feuerungstüre (17) liegt, steigt sie in Richtung auf die Rückwand (16) zu in einem Winkel von 27° an und endet in einem Abstand von der Rückwand, der der Tiefenabmessung der Kontaktstelle (6) entspricht. In der Kontaktstelle (6) verlaufen von Seitenwand zu Seitenwand etwa parallele Kontaktelemente (23) aus leichten Keramikbauteilen mit rauher Oberfläche, die tropfen- oder tragflügelartiges Profil aufweisen und zwischen sich parallele vertikale Spalten (24) freilassen und die gleichzeitig sowohl als heiße Kontaktkörper, die die Reaktion der vorbeiströmenden Gase mit dem dazwischengemischten Sauerstoff fördern, als auch als Leitstege, die dem Gasstrom eine in sämtlichen Spalten (24) gleiche Bewegungsrichtung mitteilen, wirken.

In der Rückwand (16) des Ofens befinden sich verschiedene Verbrennungsluftaufgaben, nämlich eine Unterluftöffnung (28), die durch eine Klappe (29) geschlossen bzw. in verschiedene Stellungen geöffnet werden kann, erste Lufteinzugsdüsen (30), die außen durch eine Klappe (31) geschlossen bzw. in verschiedene Öffnungsstellungen geöffnet werden können, und zweite Lufteinzugsdüsen (32), die durch eine Klappe (33) geschlossen bzw. in verschiedene Öffnungsstellungen geöffnet werden können. Die Unterluftöffnung (28) ist in der üblichen Weise als querverlaufender Schlitz ausgebildet. Die ersten Lufteinzugsdüsen (30), beispielsweise vier an der Zahl, liegen nebeneinander auf gleicher Höhe, nämlich knapp über dem unteren Ende der Trennplatte (13) diesem gegenüberliegend, und in gleichen Abständen über die Breite der Rückwand (16) verteilt. Die Klappe (31) ist für alle ersten Lufteinzugsdüsen (30) gleichzeitig da, indem sie sich über eine entsprechende Breite der Rückwand (16) erstreckt. Die ersten Lufteinzugsdüsen (30) bestehen aus verhältnismäßig langen Rohrstücken, die die Luft in scharfem Strahl in den Raumbereich oberhalb des Brenngutraums (4), also in den Feuerraum (5) einblasen, wo der Luftstrahl mehr oder weniger gebündelt bis in den Bereich der schrägen Trennplatte (13) strömt und dann, soweit er dort noch vorhanden ist, nach unten in den Brenngutraum abgelenkt wird. Von den zweiten Lufteinzugsdüsen (32) sind beispielsweise zehn oder zwölf vorhanden, die ebenfalls in gleichmäßigen Abständen über die Breite der Rückwand (16) verteilt in einer Reihe mit gleicher Höhe die Rückwand durchsetzen. Sie bestehen aus verhältnismäßig kurzen Rohrstücken, so daß der eingesaugte Luftstrahl breit streut und verwirbelt wird und sich mit dem Rauchgasstrom, der durch die tragflügelartigen Kontaktelemente (23) eine einheitliche, zur Einströmrichtung der Verbrennungsluft rechtwinklige Richtung erhalten hat, lebhaft durchmischt.

Im Aschenraum (3) sind die Seitenflächen und die Oberseite des Aschenkastens so gestaltet, daß die einströmende Unterluft sich unter dem Rost (12) sehr gleichmäßig verteilt und im Strömen überall mit gleichem Druck an der Rostunterseite anliegt, so daß im Brenngutraum tote Winkel vermieden sind.

Die Haube (2) weist einen Rauchgasrohranschluß (36) auf, an dem das übliche Ofenrohr befestigt wird. Im Inneren der Haube (2) liegt dem Rauchgasrohranschluß (36) ein Rohrstutzen (37) gegenüber, der aus dem Auskleidungsmaterial besteht und zylinderförmig so weit in den Nachverbrennungsraum (7) nach unten vorsteht, daß das Rauchgas den Nachverbrennungsraum (7) erst nach zweimaliger Umlenkung verlassen kann.

Für die Feuerung mit Scheitholz und Braunkohlenbriketts, bei einer Nenndauerleistung von 11 kW, erweist sich die folgende Geometrie als vorteilhaft:

Die Außenmaße:
Höhe= 1000 mm, Breite=  400 mm, Tiefe=  600 mm.

Praktische Verhältniszahlen:
Brenngutraum (4) : Feuerraum (5) = 2 : 1
Feuerraum (5) : Nachverbrennungsraum (7) = 1 : 1
Freier Feuerraumquerschnitt : Freiem Kontaktstellenquerschnitt 8 : 1 bis 11 : 1

An der Kontaktstelle (6):
Kleinste Spaltweite : größte Spaltweite = 1 : 3
Kleinste Spaltweite : Kontaktelementdicke = 1 : 2
Kontaktelementdicke : Kontaktelementlänge = 1 : 3 bis 1 : 4

Weitere Maßangaben:
Der Rost (12): Rostfläche = 800 cm²
Freier Rostspalt = 14 . . . 17 mm.
Der Rostspalt ist zum Aschenkasten hin vergrößert.
Die Unterluftöffnung (28): Querschnitt 100 bis 150 cm²
Die ersten Lufteinzugsdüsen (30): Querschnitt je 1,3 cm²
Die zweiten Lufteinzugsdüsen (32): Querschnitt je 1,3 cm²

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird ein Feuerungslauf beschrieben.

Auf dem Rost (12) liegt eine Grundglut von 5 cm Höhe und durch die Feuerungstüre (17) wird frisches Brenngut in den Brenngutraum (4) nachgelegt. Während es Füllvorgangs ist die Klappe (29) der Unterluftöffnung (28) voll geöffnet, die Klappen (31) und (33) der Lufteinzugsdüsen bleiben geschlossen. Der hohe Unterluftanteil bringt die Grundglut zum heftigen Glühen und das Brenngut wird rasch entfacht. Dem Fortschritt des Entfachens entsprechend, werden die Klappen (31) und (33) geöffnet und wird die Klappe (29) für die Unterluft geschlossen. Der Startvorgang ist beendet.

Nach dem Start brennt der aufgegebene Brennstoff über die Ausgasungsphase bei guter Verbrennungsluftversorgung heftig, wobei die brennbaren Anteile im Rauchgas weitgehend reagieren können. Der Verbrennungsvorgang wird im Ofeneinsatz abgeschlossen und setzt sich nicht bis ins an den Rohranschluß (36) anschließende Rohr hinein fort. In der Ausgasungsphase stützt die als Flügelluft bezeichnete, durch die ersten Lufteinzugsdüsen (30) in Form scharfer Strahlen in den Feuerraum (5) zwischen dem Brenngutraum (4) und der Kontaktstelle (6) eindringende Verbrennungsluft die Ausgasung und den Abbrand des Brennstoffs, und mischt Verbrennungsluft in den Feuerraum. Die eingemischte Luft reagiert im Feuerraum (5) oder an der Kontaktstelle (6) mit brennbaren Rauchgasbestandteilen. In der Kontaktstelle (6) kommt der Rauchgasstrom mit den erhitzten Kontaktelementen (23) in Berührung, die katalysatorartig wirken, und wird für die Durchmischung mit der als Kopfluft bezeichneten, durch die zweiten Lufteinzugsdüsen (32) einströmende Verbrennungsluft vorbereitet. Die Anordnung der streuenden zweiten Lufteinzugsdüsen (32), mit ihrer kurzen Wurfweite, unmittelbar nach der Kontaktstelle (6) bewirkt eine gute Durchmischung der Reaktionspartner. Die Verwirbelung der Gase im Nachverbrennungsraum und die zweimalige Umkehr des Rauchgasstromes unterstützen den Ausbrandvorgang. An der Innenwand der Haube, am wärmedämmenden Material, finden die Reaktionspartner Reaktionstemperatur vor.

Ist die Ausgasungsphase abgeschlossen, so geht der Rauchgasstrom aus dem Brenngutraum (4) rasch zurück und auch die Rauchgastemperatur am Rauchgasrohranschluß (36) sinkt ab. Die Kopfluft wird nun zurückgenommen und geschlossen, sie wird nicht mehr gebraucht. Die Flügelluft bleibt noch solange geöffnet, bis die sich an die Ausgasungsphase anschließende Ausbrandphase weitgehend abgeschlossen ist. Sie wird dem Ausbrandablauf gemäß geschlossen. Während der Ausbrandphase glüht das Brenngut im Brenngutraum (4) heftig. Durch die Verengung und die Kontaktstelle (6) wird Strahlungsenergie aufgenommen und reflektiert. Die vorhandenen Kohlenmonoxidanteile finden Reaktionspartner durch die Flügelluft und die Wandtemperaturen und liegen temperaturmäßig über dem Zündtemperaturniveau der Reaktionspartner, besonders in der Kontaktstelle (6).

Im relativ kleinen Hauptbrennraum, nämlich dem Brenngutraum (4) und dem Feuerraum (5), werden durch die Trennplatte (13), die als Reflexions- und Prallkörper wirkt, sehr hohe Verbrennungstemperaturen erreicht, die auch noch bei sich verkleinerndem Glutbett im Brenngutraum nicht unter die notwendige Zündtemperatur für die optimale Verbrennung sinkt. Im Brenngutraum (4), Feuerraum (5), der Kontaktstelle (6) und dem Nachverbrennungsraum (7) befinden sich keine kalten Stellen, die den Gasstrom oder das Brenngut abkühlen würden. Dabei verhindert der durch die Trennplatte (13) verkleinerte Innenraum des Gehäuses, daß zuviel Brennstoff eingelegt wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen anhand eines etwas abgewandelten Modells, nämlich eines Zargen- Kachelofeneinsatzes, bei dem die Feuerungstüre (17) und die Aschentüre (18) an eine Kachelofenwand durchsetzenden Zargen (41) bzw. (42) sitzen, im übrigen die Konstruktion in etwas größerem Detail.

Die Stäbe des selbstentaschenden Rostes (12) tragen etwa rundkegelförmige Noppen (43), auf denen das Brenngut mehr oder weniger in Punktauflage aufliegt, so daß fast dessen gesamte Unterfläche für die durch die Unterluftöffnung (28) hereinströmende Luft zugänglich ist.

Die zweiteilig aufgebaute Trennplatte (13) liegt auf an den Seitenwänden sitzenden Auflagen (44) herausnehmbar auf. Im Zwickel zwischen der Trennplatte (13) und der Vorderwand (15) bildet sich eine Staubfalle (45), die durch Herausheben der Trennplatte (13) geleert wird. Die Auskleidung der Haube besteht aus Kalziumsilikat- Fasermaterial und die Materialien und Oberflächenstrukturen sind allgemein so gehalten, daß sie den jeweiligen thermischen Anforderungen gerecht werden. An der Außenseite weist das Gehäuse Wärmeabgaberippen (46) auf.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine wiederum abgewandelte Ausführungsform eines Kachelofeneinsatzes, bei der jedoch, wie die Zeichnung zeigt, zahlreiche konstruktive Einzelheiten der Ausführung nach den Fig. 2 und 3 entsprechen. Der Kachelofeneinsatz weist eine doppelte Vorderwand auf, mit einer Gehäusevorderwand (15′), die im wesentlichen der Vorderwand (15) der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 3 entspricht, und einer zusätzlichen Frontplatte (51), die im Abstand einiger Zentimeter vor der Vorderwand (15′) montiert ist, wodurch ein Zwischenraum (52) gebildet ist. Die Vorderwand (15′) und die Frontplatte (51) werden von einer Feuerungstüre (17′) und einer Aschentüre (18′) durchsetzt, die aus mehreren zusammenhängenden Platten bestehen. Der Zwischenraum (52) zwischen der Vorderwand (15′) und der Frontplatte (51) ist durch Zwischenstege (53), die zugleich der Halterung der Frontplatte (53) dienen, in mehrere strömungstechnisch getrennte Raumbereiche geteilt.

Bei dieser Ausführungsform sitzen die Unterluftöffnung (28′) in der Aschentüre (18′) und die ersten Lufteinzugsdüsen (30′) in der Feuerungstüre (17′). Die zweiten Lufteinzugsdüsen (32′) sitzen im Bereich der Haube (2) in der Vorderwand (15′), und zwar in zwei übereinanderliegenden Reihen. Die Trennwand (13) steigt von hinten nach vorne an.

Die Unterluft gelangt zur Unterluftöffnung (28′) über eine Klappe (29′), die an der Frontplatte (51) sitzt und in den Zwischenraum (52) hinein zu öffnen ist. Die durch die Lufteinzugsdüse (30′) fließende Flügelluft gelangt an einer Klappe (31′) vorbei, die in einen dem Zwischenraum (52) entsprechenden Raum innerhalb der Feuerungstüre (17′) zu öffnen ist, und wird bei ihrem Strom von der Klappe (31′) zur Lufteinzugsdüse (30′) in diesen Räumen bereits vorgewärmt. Entsprechendes gilt für eine Klappe (33′), die den durch die zweiten Lufteinzugsdüsen (32′) fließenden Kopfluftstrom steuert. Sie sitzt am entsprechenden Raumbereich des Zwischenraums (52) an dem von den Düsen (32′) abgewandten Ende, so daß die Luft in diesem Zwischenraumbereich noch vorgewärmt werden kann. Die Klappen (29′), (31′) und (33′) sind bei dieser Ausführung mit Hilfe von gelenkig daran angebrachten Zahnstäben (54) jeweils in einer gewählten Öffnungsstellung arretierbar und können manuell entsprechend dem Feuerungsverlauf zu dessen Optimierung nachverstellt werden.

Anstelle der Handverstellung der Klappen ist auch eine automatische Verstellung entsprechend dem Fortschritt des Feuerungsvorgangs möglich. Als Meßgröße, die die momentane Klappeneinstellung bestimmt, ist insbesondere die Rauchgastemperatur im an den Rauchgasrohranschluß (36) anschließenden Rohr geeignet.

In der Außenwand der Aschentüre (18′) befinden sich, über die Breite verteilt, mehrere schlitzförmige Öffnungen (55), in der Außenplatte der Feuerungstür (17′) befinden sich in gleicher Weise verteilte schlitzförmige Öffnungen (56) und in der Frontplatte (51) am obersten Zwischenraumbereich befinden sich wiederum entsprechend verteilte schlitzförmige Öffnungen (57). An den Innenseiten dieser Öffnungen greifen die jeweiligen Klappen an, in deren Mitte die Zahnstäbe (54) gelenkig befestigt sind, die wiederum jeweilige Löcher (58) der betreffenden Platte durchsetzen und in deren Ränder einhängbar sind.

An der Rückwand des Brenngutraums (4) sind in der Schamotteauskleidung vertikale Nuten (59) sichtbar, zwischen denen das feste Wandmaterial als vertikale Rippen steht. In der Zeichnung nicht sichtbar, befinden sich vorteilhafterweise auch in den Seitenwänden solche Nuten. Wie schon die Noppen (43), dienen auch die Nuten (59) der Verkleinerung der nicht unmittelbar von der strömenden Luft berührten Brenngut-Oberfläche.

Die Erfindung wurde anhand bevorzugter und speziell optimierter Ausführungsbeispiele beschrieben, sie kann jedoch, ggf. unter leichter Verminderung des angestrebten Effekts, mehrfach abgewandelt werden. Beispielsweise sind statt quaderförmigen auch tonnenförmige, also runde Gehäuse möglich, bei denen die Lufteinzugsdüsen über den ganzen Umfang oder einen Teil des Umfangs verteilt sind. Sofern die Grundrißfläche des Feuerungsofens ausreichend groß ist, könnte die Kontaktstelle auch, statt an eine Gehäusewand anzuschließen, gegen die Gehäusemitte zu verschoben sein und von zwei Tennplatten, die dachartig herankommen, oder durch den oberen Rand einer kegelstumpfförmigen Trennplattenanordnung seitlich begrenzt sein. Die zweiten Lufteinzugsdüsen müßten dann entsprechend dimensioniert sein, um sich mit dem aus der Kontaktstelle aufsteigenden Gasstrom in der gewünschten Weise zu durchmischen.

Insbesondere, wenn eine rostlose Feuerung vorgesehen ist, könnte es erwägenswert sein, die Unterluftöffnung wegzulassen. Die Feuerung müßte dann sowohl in der Ausgasungsphase als auch in der Ausbrandphase im Brenngutraum ausschließlich durch die durch die ersten Lufteinzugsdüsen einströmende Flügelluft gespeist werden. Hierdurch wird die Startphase zwar etwas verzögert und mit weniger gleichmäßigem Brand ablaufen, durch die beschriebenen Maßnahmen ergeben sich aber trotzdem, insbesondere in der nachfolgenden Ausbrandphase, sehr vorteilhafte Wirkungen.

Claims (17)

1. Feuerungsofen zur Verbrennung von festen Brennstoffen, mit einem Gehäuse (1), das mit Ausnahme einer getrennten oder gemeinsamen Feuerungs- (17) und Aschentüre (18) im unteren Gehäusebereich, eines Rauchgasabzugs (36) im oberen Gehäusebereich und Lufteinzugsdüsen (28, 30, 32) in der Gehäusewand geschlossen ist und in seinem Inneren im unteren Teil einen Brenngutraum (4), darüber in fließendem Übergang einen Feuerraum (5), dessen freier Querschnitt vom Brenngutraum (4) weg nach oben hin verjüngt ist und als dessen oberes Ende eine Kontaktstelle (6), über die der Weg vom Brenngutraum (4) zum Rauchgasabzug (36) führt, und wiederum über dieser einen Nachverbrennungsraum (7) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß

• - im Bereich des Feuerraums (5) zwischen dem Brenngutraum (4) und der Kontaktstelle (6) auf wenigstens einer der Gehäuseseiten erste Lufteinzugsdüsen (30), die jeweils einen gebündelten Luftstrahl in das Gehäuse (1) einlassen und von außen drosselbar und sperrbar sind (durch 31), im wesentlichen über die Breite des Feuerraums (5) verteilt sitzen,
• - im Bereich des Nachverbrennungsraums (7) unmittelbar über der Kontaktstelle (6) zweite Lufteinzugsdüsen (32), die jeweils einen verwirbelnden Luftstrahl in das Gehäuse (1) einlassen und von außen drosselbar und sperrbar sind (durch 33), im wesentlichen über die Breite der Kontaktstelle (6) verteilt sitzen.

2. Feuerungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Feuerraums (5) von einer Gehäuseseite zur anderen zum verengten Querschnitt der Kontaktstelle (6) zu verjüngt und die zweiten Lufteinzugsdüsen (32) an der an die Kontaktstelle (6) angrenzenden Gehäuseseite angeordnet sind.

3. Feuerungsofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Lufteinzugsdüsen (30), über die Breite des Feuerungsraums (5) verteilt, als Reihe an der an die Kontaktstelle (6) angrenzenden Gehäuseseite angeordnet sind.

4. Feuerungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Lufteinzugsdüsen (30, 30′) aus längeren und die zweiten Lufteinzugsdüsen (32, 32′) aus kürzeren die Gehäusewand (15, 16) durchsetzenden Rohrstücken bestehen und durch außen angeordnete Klappen (31, 31′, 33, 33′) drosselbar und verschließbar sind.

5. Feuerungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im oder unter dem Bereich des Brenngutraums (4) noch eine große von außen drosselbare und verschließbare Unterluftöffnung (28) vorhanden ist.

6. Feuerungsofen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Klappen (31, 33) der Lufteinzugsdüsen (30, 32) und ggf. an einer Klappe (29) der Unterluftöffnung (28) eine Steuerung angreift, die die Klappenöffnungen nach dem Zeitablauf und/oder nach der Temperatur im Bereich des Rauchgasabzugs (36) steuert.

7. Feuerungsofen nach Anspruch 5 oder dem auf Anspruch 5 rückbezogenen Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Rost (12), über dem der Brenngutraum (4) liegt und unter dem ein Aschenraum (3) liegt, aufweist und die Unterluftöffnung (28) in den Aschenraum (3) mündet.

8. Feuerungsofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (12) aus Roststäben mit einem gegenseitigen Abstand von 14 bis 18 mm besteht.

9. Feuerungsofen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß vom Rost (12) nach oben Noppen (43) abstehen, auf denen das Brenngut in Punktauflage auflegbar ist.

10. Feuerungsofen nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Volumen des Aschenraums (3) zur gleichmäßigen Luftdruckverteilung sich von der Unterluftöffnung (28) weg vergrößert.

11. Feuerungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstelle (6) durch Kontaktelemente (23) in Form von Leitstegen, die durch den verengten Querschnitt verlaufen, in eine Anzahl von Spaltöffnungen (24) unterteilt ist.

12. Feuerungsofen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) ein Gußgehäuse mit Schamotteauskleidung (14) ist, die leitstegförmigen Kontaktelemente (23) aus leichten, feuerfesten Keramikbauteilen mit rauher Oberfläche bestehen und der Nachverbrennungsraum (7) durch eine aufgesetzte Gehäusehaube (2) aus feuerfestem wärmedämmendem Material abgedeckt ist.

13. Feuerungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß vom Rauchgasabzug (36) in den Nachverbrennungsraum (7) ein Rohrstutzen (37) vorsteht und in der Draufsicht der verengte Querschnitt der Kontaktstelle (6) und der Querschnitt des Rohrstutzens (37) sich nicht überdecken.

14. Feuerungsofen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Rohrstutzens (37) im Bereich einer die Querschnittsverengung bewirkenden schräg aufsteigenden Trennplatte (13), die zwischen dem Feuerraum (5) und dem Nachverbrennungsraum (7) liegt, auf dem Niveau oder unterhalb des Niveaus des oberen Rands der Kontaktstelle (6) liegt.

15. Feuerungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (14) des Gehäuses (1) im Bereich des Brenngutraums (4) an den nach innen gerichteten Wandflächen vertikale Nuten (59) aufweist, zwischen denen aufwärtsverlaufende vorstehende Rippen liegen.

16. Feuerungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt des Feuerraums (5) durch eine Trennwand (13) verjüngt ist, die über einen Großteil ihrer Fläche gegen eine Horizontalebene in einem Winkel von 20° bis 35°, vorzugsweise von 25° bis 30° geneigt ist.

17. Verfahren zum Betrieb des Feuerungsofens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Feuerungslaufs die Lufteinzugsdüsen und ggf. die Unterluftöffnung nach dem jeweiligen örtlichen Sauerstoffbedürfnis im Feuerungsofen geschlossen oder teilweise oder voll geöffnet hält.