DE3935846C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ofen für Festbrennstoffe, insbesondere Holz, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein in der deutschen Gebrauchsmusterschrift 86 30 875 beschriebener Ofen dieser Art hat einen Brenner mit einer axialen Durchbrechung, die sich zur Brennkammer hin erweitert, um die Verbrennungsgase abzubremsen und ihre vollständige Oxidation zu fördern. Der feststoffbefeuerte Ofen ist für hohe Leistungen geeignet und wohl auch bis zum Glimmbrand herabregelbar, doch hält er dann nur noch einen Bereitschaftsbetrieb aufrecht. Der Heizkessel kann einen waagerecht angeordneten Brennerstein mit rechteckiger Einsatzmulde aufweisen, die zur Bildung eines Sekundärluftkanals eine Auflagekante und Abstandshalter hat. Ein zentrischer Ringspalt umgibt einen Kegelstumpf, unter dessen Fußfläche sich ein als Wirbelbrennkammer wirkender Freiraum befindet. Zur Vergasung von Holz benutzt man einen Unterbrand, dessen Schwelgase unter Zusatz von Sekundärluft direkt in der Brenner-Ringdüse verbrannt werden. Bereits weit oberhalb der Brennzone, hinter einem Gebläseanschluß, erfolgt die Luftstromteilung. Die hohe Geschwindigkeit des Gebläsestroms reißt entstehende Flugasche mit. Über längere Zeit wird daher kaum Asche angesammelt, doch ist eine gewissen Umweltbelastung unvermeidlich. Weil die durch den Kaminzug erzeugte Luftströmung schon am Anfang in zwei Teilströme geteilt wird, ist ein kontinuierlicher Dauerbrand geringer Leistung nicht möglich. Vielmehr kommt es durch die Anordnung der Ringdüse zu einem mehr oder weniger gesteuerten Impulsbrand, der in der Pausenzeit über das Abgasrohr jeweils einen starken Schwelgas-Ausstoß hervorruft. Die Durchschnitts-Emission kann daher bei Niedrigleistung die zulässigenWerte deutlich überschreiten.

Ein vergleichbarer Ofen ist Gegenstand der deutschen Gebrauchsmusterschrift 79 19 301, wonach ein zur wahlweisen Beheizung auch mit Flüssigbrennstoffen geeigneter Brenner vorgesehen ist. Die Brennkammer des Ofens hat Rauchgaszüge als Wärmetauscher und Kanalsystem. Ein Durchlaß zu einem Füllschacht ist von einer Zündschleuse überbrückt, die eine mit den Kanälen verbundene Nachbrennkammer enthält. Letztere wird von einer waffelartigen Lochzellen-Anordnung gebildet, die baulich recht aufwendig ist und über längere Zeiten kaum einen störungsfreien Betrieb ermöglicht. Bei steigender Heizgasführung werden die Rauchgase der ersten Verbrennung - die einen relativ geringen CO₂-Anteil haben - auf dem weiteren Weg mit Sekundärluft nachverbrannt, die vorgeheizt oder kalt sein kann. Die Besonderheit dieses Ofens ist die in bzw. über dem Brennraum liegende Nachbrennkammer. Ein Reduktionsbereich ist nicht erkennbar, weil die Brenngase aus dem ersten Brand ohne Glutberührung über die Nachschalt-Heizflächen abströmen, um die entstandene Wärme dort abzugeben.

In der DS-PS 26 48 732 ist ein Ofen mit einem Füllschacht beschrieben, der innerhalb des Ofenmantels durch eine Wandung von wenigstens einem Kanal getrennt ist, in welchem eine Verengung als Frischluftdüse wirkt. Die im Füllschachtraum gebildeten Schwelgase werden so mit zusätzlicher Frischluft vermischt und in Form einer Fallströmung über den unteren Füllschachtbereich in das Glutbett zurückgeführt. Dies erlaubt eine rasche Verdünnung der Schwelgase und eine entsprechend schnelle Verbrennung. Für einen Dauerbrandofen ist es jedoch erwünscht, wenn die Reduktion langsam vor sich geht, um eine stetige Erzeugung mäßiger Heizleistung zu erreichen.

Zur Vergasung fester Brennstoffe sieht die EP-A2-02 51 269 einen bewegbaren Feuerrost und eine Brennkammer mit einem Flammrohr sowie einen Anschluß für Sekundärluft vor. Innerhalb des Ofens werden getrennte Frischluftströme vorgewärmt, wenn auch vielleicht zu langsam. Es ergibt sich ein Hochleistungsofen mit sog. Gleichstrom-Vergasung, bei der Luft durch die Glutzone gezogen wird, was zu rascher Verbrennung führt.

Die vorgenannten Öfen oder Heizkessel basieren letztlich auf dem Imbert-Gasgenerator und erzeugen in relativ kurzer Brenndauer jeweils hohe Leistungen. Weil sie aber mit großen Unterbrechnungen brennen, kommt es beim Schwelbrand zu reichlicher Bildung von Kohlenmonoxid, was besondere Sicherheitsvorkehrungen bedingt. Überdies werden die angesammelten pyrolytischen Schwelgasprodukte über ein Gebläse mit kurzem, intensivem Brennausstoß durch den Rauchabzug ausgeblasen. Der Wechsel zum Pausenglimmbrand erfolgt z. B. bei 60°C Kesseltemperatur und niedrigen Außentemperaturen sehr oft, so daß selbst bei durchgehendem Brand der Mittelwert der Emission hoch ist und die Umwelt entsprechend stark belastet wird. Außerdem kann der Gebläsebetrieb einen großen Staubaustrag bewirken, so daß keine gute Ascheentsorgung gewährleistet ist.

Aus alledem resultiert ein Bedürfnis nach Abhilfe. Ein wichtiges Ziel der Erfindung ist es, einen Ofen der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ein gleichmäßiger Brand gerade auch bei geringer Leistung möglich ist, und zwar mit guter Regulierbarkeit und ohne daß eine Versottung des Kamins hervorgerufen oder unterstützt würde. Selbst bei starker Luftdrosselung und einsetzendem Schwelbrand soll eine optimale Verbrennung sichergestellt werden. Ferner wird angestrebt, daß die Vergasungs- und Verbrennungsvorgänge auch bei niedrigem Kaminzug ohne Gebläse stattfinden können.

Ein Grundgedanke der Erfindung ist im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 28.

Wesentliche Vorteile der Erfindung beruhen darauf, daß insbesondere beim Sparbrand mit geringer Leistung während der Erstverbrennung zwar eine steigende Flamme, jedoch eine fallende Abgasführung vorhanden ist. Bei der Nachverbrennung mit vorgewärmter Sekundärluft wird ein verhältnismäßig hoher CO-Gehalt der im Fallstrom weitergehenden Rauchgase ausgenutzt. Beim Flammbrand oder im weiteren Verlauf auch beim Glutbrand reagiert der Wasserdampf aus der natürlichen Feuchtigkeit selbst lufttrockenen Holzes mit zunächst entstehendem Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid, dessen Nachverbrennung auch bei Sparbrand einen hohen Ofen-Wirkungsgrad liefert. Nach Glutbildung kommt dann die volle Leistung eines Querstrom-Vergaserbrandes zum Tragen. Für diese Gasführung liefert der Stand der Technik kein Vorbild.

Konstruktiv sieht die Erfindung einen Dauerbrandofen vor, dessen Feuerungsträger eine Bodenplatte ist, die im unteren Teil des nach außen luftdicht abgeschlossenen Brennraums frei liegt. Sekundär-Zuluftkanäle, zwischen denen ein Ringspalt eine Strömungsverbindung bildet, reichen über die gesamte Unterseite der Bodenplatte. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Dauerbrand niedrigster Leistung und optimaler Ausnutzung der Schwelgase, deren CO₂-Gehalt über der Holzkohlenglut reduziert wird, und zwar bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit der Brenngase. Die anschließende Nachverbrennung gewährleistet die optimale Brennstoffausnutzung, und das langsam ausströmende Abgas verhindert einen Feinascheflug.

In unmittelbarer Nähe der Bodenplatte angeordnete Luftzufuhr- Öffnungen befinden sich zweckmäßig teils oberhalb und teils unterhalb der Platte. Infolgedessen werden Schwelgase durch die Glut- bzw. Reduktionszone gezogen, während die Sekundärluft frisch und vorgeheizt von unten über einen Ringspalt zugeführt wird, der mit dem Ascheraum in Verbindung steht. Eine weitere Selbstregulierung des Brandverhaltens erfolgt, indem die Abgase gegenüber der Mündung des Primär-Zuluftkanals im Ringspalt zwischen Ober- und Unterkante der Bodenplatte austreten. Dank dieser Anordnung entsteht an der Bodenplatte eine Oberströmung und gleichzeitig eine Unterströmung. Die Sekundärluft wird an der Unterseite der Bodenplatte zugeführt und beeinflußt im Bereich des Ringspaltes die Oberströmung auch bei schwankenden Druckverhältnissen. Entlang der Glutzone und durch sie hindurch strömen Schwelgase sehr langsam. Das ermöglicht selbst unter ungünstigen Bedingungen über dem Glutbett eine genügende Verweildauer der beim ersten Vergasungsbrand entstehenden, stehenden, kohlendioxidhaltigen Gase zur Reaktion mit dem Wasserdampf des Brennmaterials, z. B. luftfeuchten Holzes. Wegen der auf der Bodenplatte stets gleichmäßig erneuerbaren frischen Asche und ihrer katalytischen Wirkung spalten sich die Schwel­ gase durch Reduktion und reagieren mit dem Wasserdampf, um an oder spätestens hinter der Abgasöffnung in der Brennkammer rest­ los auszubrennen, und zwar bei niedrigem CO-Gehalt des Gas­ gemisches. Dabei kann sich die Luftfeuchtigkeit und die natür­ liche Holzfeuchtigkeit nicht nachteilig, sondern nur vorteilhaft auf die Verbrennung auswirken. Dank der geringen Strömung im gesamten System wird die sonst übliche Flugasche- bzw. Staub­ emission erfindungsgemäß weitestgehend vermieden. Auch bei niedrigem Kaminzug von z. B. nur 5 hPa (=5 mbar) wird ohne Fremdgebläse ein pausenfreier Brand mit geringer Leistung erzielbar.

Ausgestaltungen des Luftführungssystems und der Ringspalt-Anord­ nung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7. Bewegliche Boden­ platten-Konstruktionen sind in den Ansprüchen 8 bis 10 ange­ geben. Vorteilhafte Reaktionssysteme und apparative Anordnungen sowie sicherheitstechnisch und bedienungsmäßig günstige Ausbil­ dungen der Steuerung werden in den Ansprüchen 11 bis 21 präzisiert. Mehrfach-Anordnungen sind in den Ansprüchen 22 bis 28 umschrieben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Seiten-Schnittansicht eines er­ findungsgemäßen Ofens,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Ofens von Fig. 1 quer zu deren Ebene in Richtung zu den Lufteinlässen hin,

Fig. 3 eine Schnittansicht in Gegenrichtung zu Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht des Ofens von Fig. 1 bis 3 in Rich­ tung zu einer Bodenplatte hin,

Fig. 5 eine auseinandergezogene Vorderansicht einer Steuerungs-Anordnung bei einem abgewandelten Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 6 eine Teil-Schnittansicht des unteren Bereichs einer anderen Ofen-Bauform mit einer zweistufigen Boden­ platte,

Fig. 7 eine Teil-Schnittansicht ähnlich Fig. 6, jedoch mit einer zusätzlichen Zwischenplatte,

Fig. 8 eine Teil-Schnittansicht ähnlich Fig. 6, jedoch mit einer höhenverstellbaren Bodenplatte,

Fig. 9 eine Teil-Schnittansicht ähnlich Fig. 6, jedoch mit einer in der Bodenplatte angeordneten Nachbrenn­ kammer,

Fig. 10a und 10b je eine Teil-Schnittansicht von Bodenplatten-Anord­ nungen mit vergrößertem Brennraum und einstellbarem Ringspalt,

Fig. 11 eine Teil-Schnittansicht des mittleren Bereichs einer weiteren Ofen-Bauform mit drei Bodenplatten und

Fig. 12a und 12b je eine Schnittzeichnung in der Draufsicht bzw. Vorderansicht noch einer anderen Ofen-Bauform mit einer Bodenplatten-Batterie.

In der Zeichnung sind die Bezugszahlen allgemein durch eine einfache Linie mit dem betreffenden Element verbunden; in Aus­ nahmefällen zeigt ein Doppelpfeil das zugeordnete Element. Einfache Pfeile bezeichnen stets Gas-Strömungsrichtungen.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bis 4 ist ein Dauerbrandofen mit einem Gehäuse 10 vorgesehen, das auf einem Sockel 12 steht und eine Vorderwand 14, Seitenwände 15/15′ sowie eine Rückwand 16 hat. Eine Einlaßplatte 17 befindet sich oberhalb einer Deckplatte 18. Ein Abschlußboden 19 begrenzt das Gehäuse 10 unten.

Im Inneren des Gehäuses 10 befindet sich ein Brennraum 20, der mit Auskleidungen 22 sowie mit einer Beschickungsöffnung 24 versehen ist, die mittels eines Verschlusses 25 luftdicht ab­ geschlossen werden kann.

Die Einlaßplatte 17 befindet sich vor Zuluftkanälen, von denen ein Primär-Zuluftkanal 38 einen Einlaß 28 sowie eine zusätz­ liche Anzündöffnung 26 hat, die mit einem Verschluß 27 ver­ schließbar ist. Einlässe 29, 29′ sind den Sekundär-Zuluft­ kanälen 39, 39′ zugeordnet.

Unterhalb des Brennraums 20 befindet sich ein Ascheraum 30, der in einer Aschewanne 31 einen Ascheschieber 32 enthält. Zwischen dem Brennraum 20 und dem Ascheraum 30 ist eine rundum freiliegende Bodenplatte 40 angeordnet, so daß ein umlaufender Ringspalt 42 zur Brennraum-Auskleidung 22 hin gebildet ist (Fig. 4). Dieser Ringspalt 42 stellt eine Strömungsverbindung zwischen dem Brennraum 20 und dem Ascheraum 30 her. In letzterem befinden sich die Mündungen 49, 49′ der Sekundär-Zu­ luftkanäle 39, 39′.

Ein weiter unten noch näher erläuterter Abgaskanal 34 führt an der Rückwand 16 des Gehäuses 10 nach oben und endet in einem Auslaß 36. Neben den Seitenwänden 15, 15′ sind parallel dazu Führungsplatten 50 angeordnet, die unten und oben offene Konvektionsschächte 52, 52′ bilden.

Zum Betrieb wird der kastenförmige Brennraum 20 zumindest an­ fänglich mit lufttrockenem Holz möglichst dicht vollge­ schichtet und dieses mit einem Anzünder durch die Öffnung 26 in Brand gesetzt. Bei voller Luftzufuhr entsteht ein normaler Flammenbrand, den man nach Bildung der ersten Holzkohlenglut stark drosselt. Dies geschieht durch eine in bzw. an der Ein­ laßplatte 17 beweglich angebrachte Schieberblende 67. Eine mittlere Steueröffnung 68 für die Primärluft bleibt zu Beginn ganz geöffnet; sie wird nach der Glutbildung bis auf einen kleinen Restdurchlaß geschlossen (vergl. Fig. 5). Über den gemeinsamen Schieber 67 werden die beiden Zweitluftöffnungen 29/69 und 29′/69′ gleichzeitig geöffnet.

Im oberen Teil von Fig. 2 ist die Anordnung des Steuer­ schiebers 17/67 allgemein veranschaulicht; weitere Einzel­ heiten sind aus Fig. 5 ersichtlich. Man erkennt, daß die Ab­ stimmung des Verhältnisses von Primär- zu Sekundärluft brenn­ stoffspezifisch durch die Gestaltung der Schieberblende 67 vorgegeben ist. Ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit rautenförmiger Primär-Steueröffnung 68 zeigt Fig. 5 im unteren Teil, und zwar in derselben räumlichen Zuordnung wie die oben dargestellte Ausführungsform, nämlich fluchtend mit dem Primärlufteinlaß 28 in der feststehenden Einlaßplatte 17 (Mitte in Fig. 5) .

Wie erwähnt, ist die Bodenplatte 40 im Brennraum 20 frei­ liegend angeordnet und über den Ringspalt 42 mit dem Aschen­ raum 30 strömungsverbunden. Dies gestattet eine fortlaufende Ascheentsorgung, weil stets nur ein Teil der Asche abrieselt, so daß ein gleichbleibendes Aschebett auf der Bodenplatte 40 gehalten wird. Eine zweite, wichtigere Funktion des Ring­ spaltes 42 ist die Selbstregulierung des Brandverhaltens zwischen Primär- und Sekundärluft.

Man ersieht aus Fig. 1 bis 4, daß die Abgase aus dem Brennraum 20 in eine Nachbrennkammer 46 gelangen und sodann den Brenn­ raum 20 in dem Abgaskanal 34 umspülen, der an der Vorderwand 14 mittig nach oben, dann beiderseits nach unten, weiter unter dem Aschenraum 30 und schließlich an der Rückwand 16 entlang nach oben führt. Die Zuluftkanäle sowohl für die Primärluft (38) als auch für die Sekundärluft (39, 39′) werden durch den Abluftkanal 34 vorgewärmt und kühlen somit die heißen Abgase herunter.

Unter der sehr heißen Bodenplatte 40 und dem gleichfalls heißen Ascheraum 30 wird die Sekundärluft jedoch stark er­ hitzt; sie kann daher auf einem sehr kurzen Weg, vor und in dem Abgasübergang 44, sofort mit den Brenngasen reagieren.

Die Primär-Zuluftmündung 48 liegt oberhalb der Bodenplatte 40 und teilt den Luftstrom an dem umlaufenden Ringspalt 42 in je eine Ober- und Unterströmung. Die Oberkante des Abgasüber­ ganges 44 schließt etwa bündig mit der Oberkante der Boden­ platte 40 ab. An deren Unterseite beeinflußt die Sekundärluft mithin auch die Strömung auf der Oberseite der Bodenplatte 40. Ist also z. B. die Sekundärluft stärker eingestellt, so sinkt der Primärluft-Anteil; und umgekehrt. Dieser Vorgang läuft nach einer Grundeinstellung am Schieber 17/67 selbsttätig als Feinregulierung weiter, indem sich die Glutzone entlang des Ringspaltes 42 entsprechend verschiebt.

Aus Fig. 2 und 3 sieht man den Verlauf des Abgaskanals 34 unterhalb der Aschewanne 31 im Ascheraum 30. Rückseitig liegen zwischen dem Abgaskanal 34 und der Brennraum-Auskleidung 22 die Zuluftkanäle 38, 39, 39′, die von beiden Seiten her Wärme aufnehmen können. Die im Abgaskanal vorn hoch, seitlich herunter, unten zurück und hinten wieder hoch strömenden Ab­ gase heizen also die Zuluft vor und geben zugleich Heizwärme an die Raumluft ab. Letztere wird durch die Führungsplatten 50 in den Konvektionsschächten 52, 52′ an den Seiten des Ofens hochgeführt.

Fig. 2 zeigt den Brennraum 20, gesehen in Richtung der Primär- Luftzufuhr 28/38. Man erkennt, daß die Bodenplatte 40 nach oben hohl gestaltet ist. Sie kann je nach Bedarf auch mehr­ lagig und/oder höhenbeweglich ausgebildet sein, vergl. Fig. 6 bis 9.

Im Beispiel der Fig. 6 ist ein Ausschnitt aus einem Ofen dar­ gestellt, der ein zylindrisches Gehäuse 10 mit zylindrischer Innenauskleidung 22 für den ebenfalls zylindrischen Brennraum 20 haben kann. Der Primär-Zuluftkanal 38 endet zentrisch in der Bodenplatte 40, die mit einer zweiten oder Zwischenplatte 60 versehen ist, so daß sich zwischen dieser und der Boden­ platte 40 selbst ein Reaktionsspalt 64 befindet. Zusätzlich können Gasdurchlässe 62 in den Platten 40, 60 vorhanden sein. Die Mündung des Primär-Zuluftkanals 38 ist von einer Ver­ teilerkappe 57 mit Radialauslässen 58 abgeschlossen. Unter­ halb der Bodenplatte 40 bildet der Primär-Zuluftkanal 38 ein Knie, das von einem Stutzen 59 des Sekundär-Zuluftkanals 39 umgeben ist. Die Platten 40, 60 können am Reaktionsspalt kata­ lytisch beschichtet sein, sofern nicht eine dreistufige Aus­ führung (Fig. 7) mit einer oberen Platte 60 sowie einer zwischen ihr und der Bodenplatte 40 befindlichen weiteren Platte vorgesehen ist, die als Lochblech 72, Siebgewebe, Keramik o. dgl. ausgebildet sein kann.

In Fig. 8 ist wiederum ein allgemein zylindrischer Dauerbrand­ ofen dargestellt, der innerhalb einer zylindrischen Ausklei­ dung 22 eine höhenverstellbare Bodenplatte 40 aufweist. Diese ruht auf einem Träger 55, der mittels einer Hubstange 56 von unten (alternativ mittels einer Zugstange 56′ von oben) ein­ stellbar angehoben werden kann. Die Stangen 56, 56′ sind an ihrer Durchführung durch das Gehäuse 10 abgedichtet. - Ober­ halb der Bodenplatte 40 kann auf gleicher Höhe mit der Vertei­ lerkappe 57 ein Spanngitter 70 vorgesehen sein, das zugleich ein Begrenzer für die Höhenbewegung der Anordnung 40/55/57 ist. Man erkennt, daß letztere gegenüber der in Fig. 8 ge­ zeichneten Stellung auch absenkbar ist, also näher an den zentrischen Zuluftstutzen 59 heran. Auch das ermöglicht eine entsprechende Einstellung des Ringspaltes 42.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 9 ist ebenfalls eine zentrische Sekundärluftzufuhr 39/59 vorgesehen, doch hat die Bodenplatte 40 einen zentrisch angeordneten Übergang 44 mit der Nachbrenn­ kammer 46. In dieser kann sich ein großflächiger Durchlaß­ körper 65 zur katalytischen Unterstützung der Nachverbrennung befinden. Ein Spanngitter 71 hält den Durchlaßkörper 65 lage­ fest. Bei der gezeichneten Bauform ist die Bodenplatte 40 wiederum zweistufig ausgebildet, wobei die obere Platte 60 ge­ schlossen und die Gasströmung in dem Reaktionsspalt 64 zu dem Abgasübergang 44 hin geführt ist. Der Abgaskanal 34 bewirkt die Umströmung des ganzen Ofen-Inneren.

Anzumerken ist, daß auch bei den Ausführungsformen nach Fig. 6 bis 9 eine kastenförmige Gestaltung statt der gezeichneten Zylinderbauform möglich ist. Ferner ist die Erfindung nicht auf bestimmte Durchlaßkörper 65 beschränkt; einsetzbar sind vielmehr die verschiedensten Katalysatoren in Form von Gittern, Körnern, Raschig-Ringen u. dgl. beispielsweise unter Verwendung von Chromnickel (NiCr), Platin, Keramik usw.

Die Gestaltungen von Fig. 10a und 10b lassen Aschekanten 74 erkennen, die den Vorteil einer spontanen Zündbegünstigung für Schwel- und Holzgase bieten, welche eine hohe Zündtemperatur verlangen. Die einspringenden Abgasöffnungen bzw. -übergänge 44 schaffen zugleich eine Vergrößerung von Brennraum 20 und Ascheraum 30, so daß bei gleicher Leistung mehr Brennstoff­ vorrat verarbeitet werden kann. Die Anordnung von Fig. 10b er­ laubt es, die Bodenplatte 40 um eine Achse 54 zu schwenken, so daß sich der Ringspalt 42 gegenüber den Abgasübergängen 44 brennstoffspezifisch in gewünschter Weise einstellen läßt.

Bei der in Fig. 11 teilweise und schematisiert dargestellten Bauform sind im Brennraum 20 unterhalb einer gemeinsamen, breiten Primärluftzufuhr 38 drei Bodenplatten 40, 40′, 40′′ zu­ einander versetzt vorhanden. Die Anordnung ist so getroffen, daß unter und zwischen den zwei äußeren Bodenplatten 40′, 40′′ mittig die dritte Bodenplatte 40 sitzt, wobei jede Bodenplatte von einem Ringspalt 42 umgeben ist und die mittlere Boden­ platte 40 eine darunterliegende Sekundärluftzufuhr 39 auf­ weist. Den drei Bodenplatten 40, 40′, 40′′ ist vorzugsweise nur eine relativ kleine Nachbrennkammer 46 zugeordnet. Der Brenn­ raum 20 dieses Ofens ist breiter als bei den zuvor beschrie­ benen Ausführungsformen. Dank dieser Ausdehnung kann die Strö­ mung der Reduktionsgase an der Glut bei kleinster Leistung wesentlich verlangsamt werden. Dadurch können Gasgemische mit hohem CO-Gehalt optimal verbrennen; die langsame Strömung ge­ stattet eine Brandführung mit geringstem Sauerstoff-Überschuß, so daß nur minimale NO_x-Anteile auftreten können. Die Band­ breite für die unterschiedlichsten Brennstoffe wird ebenfalls verbessert.

In Fig. 12a und 12b ist, wiederum teilweise und schematisiert, eine Bauform eines Ofens gezeichnet, der eine Batterie von z. B. vier Bodenplatten 40, 40′, 40′′, 40′′ hat. Diese sind länglich ausgebildet, beispielsweise im wesentlichen recht­ eckig; sie sind ferner parallel nebeneinander angeordnet, durch Zwischenwände 76 voneinander getrennt und jeweils von einem Ringspalt 42 umgeben. Die Zwischenwände 76 reichen nach oben bis zu den Eintrittsöffnungen der Primär-Zuluftkanäle 38 und haben innere Primärluft-Zusatzkanäle 78, welche die Ver­ brennung des auf den Bodenplatten befindlichen Heizmaterials unterstützen. Jede der Bodenplatten 40, 40′ usw. hat einen eigenen, namentlich zentrisch angeordneten Sekundär-Zuluft­ kanal 39. Primärseitig können (nicht dargestellte) Zusatzgas­ düsen vorgesehen sein, um den Ausbrand durch Zufuhr von weiterem Brenngasgemisch zu fördern, was vor allem bei zu großer Feuchtigkeit des Heizmaterials oder bei geringem Gehalt an brennbaren Anteilen zweckmäßig ist. Die von den Zwischen­ wänden 76 gebildeten Einzelkammern schaffen den nötigen Ver­ brennungshohlraum auch für sperrige Füllungen, z. B. mit Müll.

Ofeneinheiten vom Typ der Fig. 12a und 12b können für Müllver­ brennungs-Großanlagen eingesetzt werden. Durch Schrägstellung des gesamten Batteriesystems, wobei die Nachbrennkammer 46 nach oben zu liegen kommt, ist eine fortlaufende Schlackenab­ fuhr besser möglich. Das Räumen der Bodenplattenbereiche wird noch durch Schlackenbrecher 80 unterstützt, die bevorzugt beiderseits jeder Bodenplatte angeordnet und mechanisch beweg­ bar sind, beispielsweise über ein gemeinsames (nicht gezeich­ netes) Gestänge.

Man erkennt, daß in den Rahmen der Erfindung Dauerbrandöfen verschiedenster Formen fallen können. Bevorzugt befindet sich der Brennraum 20 zentral in einem kastenförmigen, beispiels­ weise quadratischen oder rechteckigen Gehäuse 10. In diesem Falle wird die Primärluft vorzugsweise an bzw. in den Ecken der Brennkammer 20 zugeführt. Auch bei solcher Gestaltung wird die Sekundärluft unterhalb der Bodenplatte 40 so stark vorge­ wärmt, daß eine spontane Reaktion mit dem erzeugten Gas mög­ lich ist. Wie erläutert, sind aber auch zylindrische Bau­ formen möglich und erfindungsgemäß vorgesehen.

Ein im Brennraum 20 angeordnetes Spanngitter 70, das bei­ spielsweise in Fig. 8 eingezeichnet und auch bei anderen Bau­ formen verwendbar ist, erlaubt eine Beschickung mit feineren Brennstoffen wie Schnitzelspänen und sogar Sägemehl.

Hervorzuheben ist, daß sich der erfindungsgemäße Ofen für ver­ schiedenste Festbrennstoffe eignet. Er erlaubt die Holzver­ brennung, die Kohleverbrennung und ebenso eine Mischver­ brennung von Kohle und Holz. Dank bestmöglicher Brennwertaus­ nutzung erreicht man einen sparsamen Betrieb mit verhältnis­ mäßig sauberen, umweltschonenden Abgasen. Die Vorteile eines Querstrom- und eines Gleichstrom-Vergasers sind kombiniert vorhanden. Das Wärmetausch-System kann auch in Form eines Plattenheizkörpers gestaltet oder mit einem solchen versehen werden. So lassen sich die Konvektionsschächte 52, 52′ oben und unten verschließen, wodurch eine Luftisolierung gebildet ist, die einen Anschluß des Ofens an eine Zentralheizungs­ anlage ohne thermische Beeinträchtigung erlaubt.

Bezugszeichenliste

10 Gehäuse
12 Sockel
14 Vorderseite
15, 15′ Seitenwände
16 Rückwand
17 Einlaßplatte
18 Deckplatte
19 Abschlußboden
20 Brennraum
22 Auskleidung(en)
24 Beschickungsöffnung
25 Verschluß (für 24)
26 Anzündöffnung
27 Verschluß (für 26)
28, 29 Zuluft-Einlässe
30 Ascheraum
31 Aschewanne
32 Ascheschieber
34 Abgaskanal
36 Abgasauslaß
38 Primär-Zuluftkanäle
39, 39′ Sekundär-Zuluftkanäle
40, 40′, 40′′ . . . Bodenplatte
42 Ringspalt
44 Übergang
46 Nachbrennkammer
48 Mündung (von 38)
49 Mündung (von 39)
50 Führungsplatten
52, 52′ Konvektionsschächte
54 Achse
55 Träger
56, 56′ Stange
57 Verteilerkappe
58 Radialauslässe
59 Stutzen
60 Zwischenplatte
62 Gasdurchlässe
64 Reaktionsspalt
65 Durchlaßkörper
67 Schieberblende
68, 69, 69′ Steueröffnungen
70, 71 Spanngitter
72 Lochblech
73 Schauglas
74 Aschekante
76 Batterie-Zwischenwände
78 Primärluft-Zusatzkanäle
80 Schlackenbrecher

Claims (28)

1. Ofen für Festbrennstoffe insbesondere Holz, mit einem Gehäuse (10), das Öffnungen (36, 28, 29, 24) für Zuluft- sowie Abgaskanäle und für die Brennstoffbeschickung hat, mit einem Brennraum (20) und einem darin befindlichen Feuerungs­ träger, unter welchem ein Ascheraum (30) mit Ascheschieber (32) angeordnet ist und welcher eine mit Gasdurchlässen (62) versehene Bodenplatte (40) aufweist, die über einen Ringspalt (42) Strömungsverbindungen zwischen Brenn- und Ascheraum (20 bzw. 30) herstellt, wobei der Abgaskanal (34) den Brennraum (20) sowie den Ascheraum (30) zumindest teil­ weise umgibt und wobei ein Primär-Zuluftkanal (38) im Bereich der Bodenplatte (40) mündet oder letztere durchsetzt und wenigstens ein Sekundär-Zuluftkanal (39, 39′) an der Bodenplatte (40) endet, dadurch gekennzeich­ net, daß der bzw. jeder Sekundär-Zuluftkanal (39, 39′) bis über die gesamte Unterseite der Bodenplatte (40) reicht und daß der Ringspalt (42) eine Strömungsverbindung von dem Primär- zu dem bzw. jedem Sekundär-Zuluftkanal (38; 39, 39′) bildet.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Höhe des Ringspaltes (42) an diesen eine Nachbrenn­ kammer (46) anschließt oder in die Bodenplatte (40) ragt.

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mündung (48) des Primär-Zuluft­ kanals (38) schräg auf die Bodenplatte (40) zu gerichtet ist.

4. Ofen nach einem der Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaskankal (34) und die Zuluftkanäle (38; 39, 39′) ein Gegenstrom-Wärmetausch­ system bilden, indem die Zuluftkanäle (38; 39, 39′) zwischen dem Brennraum (20) und dem Abgaskanal (34) angeordnet sind.

5. Ofen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abgaskanal (34) von der Nachbrennkammer (46) aus zur Beschickungsöffnung (24) hin ansteigt, von dort unter den Ascheraum (30) führt und an den Zuluftkanälen (38; 39, 39′) entlang zum Abgasauslaß (36) aufsteigt.

6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (10) an zumindest zwei Seitenflächen (15, 15′) Führungsplatten (50) aufweist, die unten und oben offene Raumluft-Konvektionsschächte (52, 52′) nach außen begrenzen.

7. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberseite der Bodenplatte (40) konkav ist und ihr Außenrand am Ringspalt (42) eine Anschekante (74) bildet.

8. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bodenplatte (40) verstellbar, insbesondere höhen- und/oder winkelverstellbar ist.

9. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (40) um eine sie quer haltende oder durchsetzende Achse (54) schwenkbar ist.

10. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (40) mittig auf einem Träger (55) ruht, der z. B. mittels wenigstens einer Stange (56, 56′) anheb- und absenkbar ist.

11. Ofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Primär-Zuluftkanal (38) in einer Verteilerkappe (57) mit auswärts gerichteten, namentlich radialen Auslässen (58) endet.

12. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Primär-Zuluftkanal (38) die Bodenplatte (40) zentrisch durchsetzt und unterhalb dieser von einem Sekundärluftstutzen (59) umschlossen ist.

13. Ofen wenigstens nach den Ansprüchen 2 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbrennkammer (46) zentrisch in die Bodenplatte (40) eingelassen und letztere zwei- oder mehrstufig, d. h. als Doppel- oder Mehrfachplatte mit dazwischen befindlichem Reaktionsspalt (64) ausgebildet ist.

14. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bodenplatte (40) zu­ mindest teilweise katalytisch beschichtet und/oder mit einer Zwischenplatte (60) versehen ist.

15. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gasdurchlässe (62) in der Bodenplatte (40) in einer Richtung quer oder senkrecht zur Unterseite verlaufen.

16. Ofen nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in oder an der Nach­ brennkammer (46) ein hochtemperaturfester Durchlaßkörper (65) mit großer Oberfläche und geringem Strömungswiderstand angeordnet ist, beispielsweise ein Flugascheträger, eine Katalysator-Kolonne mit Raschig-Ringen o. dgl.

17. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (28, 29) der Primär- und Sekundär-Zuluftkanäle (38; 39, 39′) oberhalb des Gehäuses (10) liegen und daß dem Primär-Zuluft­ einlaß (28) eine Anzündöffnung (26) nebengeordnet ist.

18. Ofen wenigstens nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einlaßöffnungen (28, 29) bündig liegen und ihnen eine gemeinsame Schieberblende (67) vor­ geordnet ist.

19. Ofen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberblende (67) insbesondere drei Steueröffnun­ gen (68, 69, 69′) aufweist, von denen vorzugsweise die äußeren (69, 69′) gleiche Größe und Gestalt wie die zugeord­ neten Zuluftkanal-Einlaßöffnungen (39, 39′) haben.

20. Ofen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Steueröffnung (68) in bezug auf die Zulufteinlässe (38; 39, 39′) gegenüber den äußeren Steuer­ öffnungen (69, 69′) abstandsversetzt und/oder größen- oder formverschieden ist.

21. Ofen nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bodenplatte (40) und/oder der Nachbrennkammer (46) zumindest ein Spanngitter (70, 71), Lochblech (72) u. dgl. über- oder nachgeordnet ist.

22. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Feuerungsträger zwei oder mehr Bodenplatten (40, 40′, 40′′ usw.) zueinander versetzt so angeordnet sind, daß dazwischen und zu den benachbarten Brennkammer-Wandungen (22) hin umlaufende Ringspalte (42) vorhanden sind.

23. Ofen nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich­ net, daß eine gemeinsame Primärluftzufuhr (38) und/oder eine gemeinsame Sekundärluftzufuhr (39) vorgesehen ist.

24. Ofen nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß unter und zwischen zwei äußeren Bodenplatten (40′, 40′′) eine mittlere Bodenplatte (40) ange­ ordnet ist, unter der sich ein Sekundär-Zuluftkanal (39) befindet.

25. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Anzahl von durch Zwischenwände (76) getrennten Bodenplatten (40, 40′, 40′′ usw.) mit Ringspalten (42) batterieartig nebeneinander ange­ ordnet sind.

26. Ofen nach Anspruch 25, dadurch gekennzeich­ net, daß in bzw. neben den Zwischenwänden (76) Primär­ luft-Zusatzkanäle (78) vorhanden sind.

27. Ofen nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zwischenwände (76) nach oben bis zu Primär-Zuluftkanälen (38) reichen und daß jeder Boden­ platte (40, 40′, 40′′ usw.) ein Sekundär-Zuluftkanal (39) zugeordnet ist.

28. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an oder neben der bzw. jeder Bodenplatte (40, 40′, 40′′ usw.) ein mechanisch bewegbarer Schlackenbrecher (80) vorhanden ist.