DE4138656C2 - Verbrennungsofen - Google Patents
VerbrennungsofenInfo
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
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- F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
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- F23G5/16—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion in a separate combustion chamber
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Description
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsofen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist sehr schwierig, Müll und Abfälle, wie Pappkartons, ge
mähtes Gras oder Kunststoffteile, rauchfrei zu verbrennen. Bei
herkömmlichen Verbrennungsöfen wird versucht, eine rauchfreie
Verbrennung zu erzielen, indem ein Gebläse zur zwangsweisen
Zufuhr von Luft an der Brennkammer angebracht ist oder indem
ein zusätzlicher Ölbrenner vorhanden ist, der Verbrennungsgas
hoher Temperatur in einen Fuchs eines Abzugsrohrs einbläst,
um eine Nachverbrennung des Rauches zu bewirken.
Solange die Temperatur in der Brennkammer noch nicht hoch
genug ist, d. h. während der gesamten, möglicherweise relativ
langen Anheizphase, ist ein rauchfreies Verbrennen jedoch
nicht möglich. Insbesondere beim Verbrennen von Kunststoffen,
zu deren Verbrennung eine hohe Luftmenge erforderlich ist,
dauert es sehr lange, bis eine rauchfreie Verbrennung stattfindet.
Bei herkömmlichen Verbrennungsöfen mit einem Luftgebläse oder
einem zusätzlichen Brenner tritt außerdem das Problem auf,
daß dafür ein elektrischer Anschluß benötigt wird, so daß
solche Verbrennungsöfen nur dort eingesetzt werden können, wo
ein Stromanschluß vorhanden ist. Zusätzliche Gebläse oder
Brenner führen auch zu einem komplizierteren Aufbau von Ver
brennungsöfen und erhöhen sowohl deren Anschaffungs- wie auch
deren Betriebskosten, abgesehen davon, daß ihre Lebensdauer
aufgrund der elektrischen Teile vermindert ist.
Aus der DE-PS 4 88 293 ist ein Verbrennungsofen gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Bei dem dort beschriebenen
Verbrennungsofen wird ein aus feuerfester und wärmespeichernder
Masse bestehender Rohrkörper in die Brennkammer eingesetzt, der
unten offen ist, dessen Umfangswand jedoch keine Öffnungen
aufweist. In dem Rohrkörper, der die Brennkammer in eine
Hauptbrennkammer und eine Sekundärkammer unterteilt, sind
Querrippen zur Ablenkung der Brenngase angeordnet. Die letzt
genannte Maßnahme soll eine vollständigere Verbrennung der
Brenn- bzw. Rauchgase bewirken.
Aus der DE 40 12 363 A1 ist ein Verbrennungsofen
bekannt, bei dem eine plattenförmige Abtrennung zwischen einer
Haupt- und einer Sekundärbrennkammer mit
Löchern versehen ist, wodurch die Verbrennung
gefördert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungs
ofen zu schaffen, der Stoffe der genannten Art ohne Verbrauch
oder Zufuhr zusätzlicher Energie, von einer Anheizphase abge
sehen, völlig rauchfrei verbrennt. Der Verbrennungsofen soll
nach dem Anzünden bis zum Ende des Verbrennungsvorgangs keine
weitere Bedienung mehr benötigen. Weiterhin soll die Menge an
Verbrennungsrückständen vermindert sein, so daß eine Reini
gung des Abzugsrohres und das Herausnehmen von Asche nicht
mehr so häufig erfolgen muß wie bei herkömmlichen Verbren
nungsöfen, wodurch der Verbrennungsofen einfacher zu warten
ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verbrennungsofen
gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Zur Abtrennung der Auslaßöffnung von der Luftzufuhröffnung
hängt die verbrennungsfördernde Platte von der Oberseite der
Brennkammer herab und teilt sie in die Hauptbrennkammer auf
der Seite der Luftzufuhröffnung und die Sekundärbrennkammer
auf der Seite der Auslaßöffnung für die Verbrennungsgase. Die
verbrennungsfördernde Platte reicht nicht bis zum Boden der
Brennkammer und weist vorzugsweise eine Vielzahl durch sie
hindurchgehender Löcher auf.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verbrennungsofens
werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform im Längsschnitt,
Fig. 2 den Querschnitt X-X in Fig. 1,
Fig. 3 die Ausführungsform aus Fig. 1 in perspektivischer
Darstellung von schräg oben gesehen,
Fig. 4 die Teilansicht eines Längsschnitts durch eine
weitere Ausführungsform,
Fig. 5 eine Darstellung, aus der Temperaturmeßpunkte einer
Versuchsanordnung zur Überprüfung der Wirksamkeit
einer verbrennungsfördernden Platte hervorgehen,
Fig. 6 ein Diagramm, aus dem die Temperaturverteilung im
Verbrennungsofen in Abhängigkeit der Zeit zu ersehen
ist,
Fig. 7 ein Diagramm ähnlich Fig. 6, wobei jedoch ohne die
verbrennungsfördernde Platte gemessen wurde.
In Fig. 1 ist ein Verbrennungsofen dargestellt, der besonders
zur Verbrennung unterschiedlichster Abfälle geeignet ist. Er
weist eine kastenförmige Brennkammer 10 auf, die durch ein
galvanisiertes Blech 1 gebildet ist, dessen Innenseite mit
einem feuerbeständigen Material 2 bedeckt ist. Etwa eine
Hälfte der Oberseite der Brennkammer 10 wird von einer Klappe
20 eingenommen, die um ein Scharnier 40 nach oben aufgeklappt
werden kann, um einen Einlaß 12 zur Befüllung der Brennkammer
mit Abfall zu öffnen, der gleichzeitig auch als Luftzufuhr
öffnung dient. An einem Seitenrand 21 (sh. auch Fig. 3) der
Klappe 20 ist ein Handgriff 44 sowie ein Gegengewicht 46 an
gebracht, um ein Öffnen und Schließen der Klappe 20 zu er
leichtern.
In der anderen Hälfte der Brennkammeroberseite, die ein
stückig mit dem Verbrennungsofen verbunden ist, befindet sich
eine Auslaßöffnung 14 an einer vom Einlaß 12 am weitesten
entfernten Stelle. In die Auslaßöffnung 14 ist ein Abzugsrohr
42 eingelassen.
Zwischen dem Einlaß 12 und der Auslaßöffnung 14 hängt von der
Oberseite der Brennkammer eine verbrennungsfördernde Platte
30 herab, zwischen deren unterem Rand 32 und dem Boden der
Brennkammer ein Spalt 15 der Breite L freigelassen ist. Die
Breite L des Spaltes 15 beträgt vorzugsweise 1/3 bis 1/4 der
Höhe h der Brennkammer 10. Die Platte 30 teilt die Brennkam
mer 10 in eine Hauptbrennkammer 10a und eine Sekundärbrenn
kammer 10b und weist eine Vielzahl von sich durch sie er
streckenden Löchern 36 auf, so daß die Hauptbrennkammer 10a,
die mit der Umgebung über den Einlaß 12 in Verbindung steht,
auch in Verbindung mit der Sekundärbrennkammer 10b steht, die
wiederum über die Auslaßöffnung 14 mit der Umgebung verbunden
ist.
In der in Fig. 1 linken Seitenwand der Hauptbrennkammer 10a
ist eine Ascheentleerungsöffnung 18 angeordnet.
Im folgenden wird die Funktionsweise des beschriebenen Ver
brennungsofens erläutert. Durch den Einlaß 12 werden Abfälle
in die Hauptbrennkammer 10a gegeben und dann der obere Teil
der Abfälle angezündet. Dabei kann Luft zugeführt werden, in
dem die Klappe 20 in etwas geöffneter Stellung gehalten wird.
Zur Vereinfachung der Handhabung ist an einem Seitenrand 22
die Klappe 20 eine Ausnehmung 23 ausgebildet, in der ein
polygonales Stützteil 25 drehbar mittels eines Stiftes 24 ge
lagert ist. Über das Stützteil 25 wird das Gewicht der Klappe
20 auf einer Umrandung 13 des Einlasses 12 abgestützt. Indem
das Stützteil 25 um den Stift 24 gedreht wird, ist es auf
grund auf seiner polygonalen Form möglich, die Klappe 20 mehr
oder weniger weit offenzuhalten und so die Luftzufuhr zu
steuern (siehe Fig. 3).
Nach dem Anzünden der Abfälle und Einstellen einer geeigneten
Luftzufuhrmenge mittels der Klappe 20 wird eine Rauchbildung
sehr schnell (üblicherweise nach 1 bis 2 Minuten) unterdrückt
und eine rauchfreie Verbrennung erreicht. Wenn nach dem An
zünden die normale Brenntemperatur erreicht worden ist,
strömt der größere Teil der Verbrennungsgase aus der Haupt
brennkammer 10a durch den Spalt 15 unterhalb der verbren
nungsfördernden Platte 30 in die Sekundärbrennkammer 10b.
Währenddessen ist die verbrennungsfördernde Platte 30 rot
glühend geworden, so daß der Sekundärbrennkammer 10b durch
die in der Platte 30 ausgebildeten Löcher 36 Luft mit hoher
Temperatur zugeführt wird und es in der Sekundärkammer zu
einer vollständigen Verbrennung kommt.
Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die ver
brennungsfördernde Platte eben. In Fig. 4 ist eine abgewan
delte Ausführungsform dargestellt, bei der eine verbrennungs
fördernde Platte 50 gekrümmt ist und Löcher 52 aufweist. Bei
der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist eine Auslaßöffnung 54 in
einer Seitenwand 58 einer Sekundärbrennkammer 56 angeordnet.
In Fig. 4 ist die Klappe mit dem Bezugszeichen 60, der Boden
der Brennkammer mit 62 und eine Hauptbrennkammer mit 55 be
zeichnet.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen hat die
Brennkammer die Form eines rechteckigen Kastens, sie kann je
doch auch zylindrisch oder von anderer Gestalt sein. Ebenso
können die Brennkammerwände doppelwandig ausgebildet sein,
wobei auch die Innenseite der Brennkammer aus Metall besteht.
Durch den zwischen den beiden Wänden der Brennkammer ausge
bildeten Raum kann Wasser geleitet werden, so daß der Ver
brennungsofen auch als Heißwasserboiler dienen kann.
Die Klappe braucht nicht schwenkbar ausgeführt zu sein, son
dern kann beispielsweise durch Verschieben entlang der Um
randung des Einlasses geöffnet und geschlossen werden.
Der Durchmesser der in der verbrennungsfördernden Platte aus
gebildeten Löcher beträgt zur Erzielung der besten Verbren
nung zwischen 10 und 25 mm. Die beste Wirkung hat die ver
brennungsfördernde Platte, wenn die Fläche aller Löcher zwi
schen 10 und 25% der Gesamtfläche der Platte beträgt und die
Löcher mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind.
Das Volumen der Sekundärbrennkammer liegt bevorzugt bei 1/3
bis 1/5 des Volumens der Hauptbrennkammer.
Mit einem Verbrennungsofen von 300 l Volumen gemäß Fig. 1,
der eine verbrennungsfördernde Platte an einer in Fig. 5
durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Stelle aufwies,
und einem weiteren Verbrennungsofen gleicher Größe und Aus
führung, jedoch ohne eine verbrennungsfördernde Platte, wur
den Vergleichsversuche durchgeführt. Jeweils 10 kg Pappkar
tonmaterial wurden in die Verbrennungsöfen gegeben, angezün
det und dann die Temperatur an Meßpunkten A-E in Abhängig
keit der Zeit gemessen (siehe Fig. 5). Der Lochanteil der aus
Gußeisen bestehenden verbrennungsfördernden Platte betrug
16%.
Die Ergebnisse der Vergleichsversuche sind in den Fig. 6
und 7 wiedergegeben. Aus den gezeigten Diagrammen ist er
sichtlich, daß mit der verbrennungsfördernden Platte ein
langsam ablaufender Verbrennungsvorgang und die Aufrecht
erhaltung hoher Temperaturen über einen langen Zeitraum be
wirkt wird (siehe Fig. 6), wodurch den Verbrennungsgasen ge
nügend Luft zugeführt werden kann und bis zur Verbrennung des
eingesetzten Materials zu weißer Asche fast kein Rauch aus
dem Abzugsrohr austritt.
Ohne verbrennungsfördernde Platte begann der Verbrennungs
vorgang trotz Luftzufuhr von oben sehr schnell und es trat
eine Zeitlang Rauch aus dem Abzugsrohr aus. Danach ging die
Temperatur im Verbrennungsofen sehr schnell zurück und es
blieb schwarze Kohle als Verbrennungsrückstand übrig.
Es konnte also gezeigt werden, daß beim erfindungsgemäßen
Verbrennungsofen die Verbrennung an der Oberseite von in die
Hauptbrennkammer geworfenen Abfällen beginnt und nach unten
fortschreitet, so daß selbst in der Anheizphase nach dem An
zünden extrem wenig Rauch erzeugt wird und bei fortschreiten
der Verbrennung die verbrennungsfördernde Platte einen zu
schnellen Verbrennungsvorgang verhindert und hohe Tempera
turen in der Hauptbrennkammer aufrechterhält. Dabei wird die
verbrennungsfördernde Platte mit fortschreitender Verbrennung
rotglühend und dient als Verbrennungskatalysator, wobei sie
gleichzeitig auch eine hohe Temperatur in der Sekundärbrenn
kammer aufrechterhält und dieser Luft mit hoher Temperatur
zuführt, so daß in der engen Sekundärbrennkammer, ohne die
Temperatur in ihr herabzusetzen, genügend gleichmäßig ver
teilte Luft vorhanden ist und die Verbrennungsgase vollstän
dig verbrannt durch die Auslaßöffnung ausgestoßen werden.
Aufgrund der vollständigen Verbrennung verbleiben in dem er
findungsgemäßen Verbrennungsofen verglichen mit herkömmlichen
Verbrennungsöfen praktisch keine schwarzen unverbrannten Rückstände
in der Asche und die Aschemenge ist sehr gering. Eine Reinigung des
Abzugsrohres ist kaum mehr nötig, während bei herkömmlichen
Verbrennungsöfen die Abzugsrohre alle vier bis sechs Wochen
gereinigt werden müssen. Der erfindungsgemäße Verbrennungs
ofen stellt somit verglichen mit herkömmlichen Verbrennungs
öfen nur sehr geringe Wartungsansprüche.
Claims (5)
1. Verbrennungsofen mit einer Brennkammer (10), die eine
Luftzufuhröffnung und eine Brennstoffzufuhröffnung
in der Brennkammeroberseite und eine in
der Oberseite oder einer Seitenwand der Brennkammer entfernt
von der Luftzufuhröffnung angeordnete, an ein Abzugsrohr
(42) angeschlossene Auslaßöffnung (14; 54) aufweist, und mit
einer von der Brennkammeroberseite in die Brennkammer (10)
herabhängenden Platte (30; 50), die die Luftzufuhr
öffnung (12) von der Auslaßöffnung (14; 54) trennt und die
Brennkammer (10) in eine Hauptbrennkammer (10a; 55) mit der
Luftzufuhröffnung und eine Sekundärbrennkammer (10b; 56)
mit der Auslaßöffnung (14; 54) unterteilt, wobei die Haupt- und
Sekundärbrennkammer untereinander durch einen Spalt (15) in
Verbindung stehen, der zwischen dem unteren Rand (32) der
Platte (30; 50) und dem Boden (16; 62) der Brennkammer (10)
ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß Luft- und Brennstoffzufuhröffnung als mit einer verstellbaren Klappe (20) versehener Einlaß (12) ausgebildet sind, wobei der Einlaß (12) die einzige Luftzufuhröffnung darstellt und
daß die Platte mit Löchern (36; 52) versehen ist, die eine weitere Verbindung zwischen Haupt- und Sekundär brennkammer herstellen.
daß Luft- und Brennstoffzufuhröffnung als mit einer verstellbaren Klappe (20) versehener Einlaß (12) ausgebildet sind, wobei der Einlaß (12) die einzige Luftzufuhröffnung darstellt und
daß die Platte mit Löchern (36; 52) versehen ist, die eine weitere Verbindung zwischen Haupt- und Sekundär brennkammer herstellen.
2. Verbrennungsofen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Platte
(50) gekrümmt ist und die Auslaßöffnung (14; 54) umgibt.
3. Verbrennungsofen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der in der Platte (30;
50) ausgebildeten Löcher (36; 52) zusammen 10 bis 25% der
Gesamtfläche der Platte beträgt.
4. Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Platte
(30; 50) aus bis zur Rotglut erhitzbarem Metall oder aus
Keramik besteht.
5. Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (L) des
Spaltes (15) ein Drittel bis ein Viertel der
Höhe (h) der Brennkammer (10) beträgt.
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