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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren für die Zersetzung einer Verbrennungsablagerungsschicht, wie
beispielsweise Ruß und/oder
Teerablagerungen, welche Resultat einer Verbrennung sind.
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Bei
jeder Vorrichtung, die in Berührung
mit Feuer und/oder Rauch kommt, wie beispielsweise eine Heizvorrichtung
(ein Herd, ein Ofen, ...), deren Verbrennungsvorrichtung und die
Rauchabzüge
(z.B. Kamine), besteht das Problem, dass im Laufe der Zeit an den
Wänden,
die in Kontakt mit dem Feuer oder dem Rauch kommen, eine Ablagerungsschicht gebildet
wird. Diese Ablagerungsschicht, die in dieser Patentanmeldung als
Verbrennungsablagerungsschicht bezeichnet wird, wird allmählich dicker.
Die Zusammensetzung der Verbrennungsablagerungsschicht hängt von
der Art des Brennstoffes ab. Als Folge der Verbrennung von festen
Brennstoffen, wie zum Beispiel Kohle oder Holz, besteht diese Schicht grundsätzlich aus
einer Kombination aus Rußpartikeln,
Asche und Teer.
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Diese
Verbrennungsablagerungsschicht umfasst brennbare Komponenten und
kann im Verlauf der Verwendung der Vorrichtung oder der Anlage spontan
zu brennen beginnen. Dieses Feuer kann gefährlich sein und Schäden verursachen.
So genannte Kaminbrände
entstehen durch die Entzündung
der an den Kaminwänden
abgelagerten Verbrennungsablagerungsschicht.
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An
den Wänden
von Rauchabzügen,
wie beispielsweise unter anderem Kamine, führt diese Schicht ferner auch
zu einer Verkleinerung des Durchlassabschnitts des Abzugs, was dazu
führt, dass
der Rauchabzug weniger effizient erfolgt.
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Um
solche Nachteile zu vermeiden, müssen die
Anlage und sicherlich deren Rauchabzüge regelmäßig gereinigt werden. Darüber hinaus
ist es ein Ziel, die zuvor genannte Verbrennungsablagerungsschicht
zumindest teilweise zu entfernen. Diese Reinigung kann erfolgen,
indem die Schicht manuell mit einer harten Bürste oder mechanisch mit einem
anderen Werkzeug entfernt wird. Diese Methode wird beim bekannten
herkömmlichen
Kaminkehren angewendet. Hierbei handelt es sich jedoch um eine mühsame und
zeitaufwändige
Arbeit, für
welche ein gewisses Fachwissen erforderlich ist. Ferner wird die Ablagerungsschicht
nicht immer erfolgreich in ausreichendem Maß verringert, sodass auch nach
dem Reinigen ein gewisses Entzündungsrisiko
und ein verringerter Rauchdurchlassabschnitt weiter bestehen.
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Es
existieren auch chemische Produkte zum Erzielen der oben beschriebenen
Reinigung. Ein bekanntes Produkt wird von der deutschen Firma „Boomex" vermarktet. Das
Produkt umfasst (die angegebenen Prozente sind Gewichtsprozente)
2% bis 4% Kupferchlorid, ungefähr
15% Ethylenglycol und ungefähr
70% Polyethylenglycol und ist in flüssiger Form erhältlich.
Ein weiteres bekanntes Produkt wird in Pulverform vertrieben und
umfasst Ammoniumchlorid (< 90%),
Kupfersulphat (< 10%)
und Zinkchlorid (< 10%).
Dieses Produkt ist auch in Tablettenform erhältlich und umfasst dann unter
anderem Kupfer(II)chlorid, Ammoniumchlorid und Zinkstearate.
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Diese
Produkttypen müssen
während
der Verwendung der Anlage oder der Vorrichtung in die Feuerungsanlage
eingeführt
werden, um zu ermöglichen,
dass deren wirksame Komponenten in Berührung mit der Verbrennungsablagerungsschicht
kommen. Auf diese Weise gelangen diese wirksamen Komponenten mit
den Abgasen auch in die Rauchabzüge,
wo sie in Berührung
mit der Verbrennungsablagerungsschicht an den Wänden des Abzugs kommen. Diese
chemischen Produkte sind in der Lage, diese Ablagerungsschicht zu
zersetzen, insbesondere Ruß-
und/oder Teerpartikel, oder deren Kohäsion zu schwächen, wenigstens
derart, dass sie einfacher und vollständiger als zuvor auf mechanische
Weise entfernt werden können
oder sich von selbst von der Wand lösen.
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Ein
Nachteil der beschriebenen Methode der Verwendung dieser Produkte
besteht darin, dass diese Verwendung eher zeitaufwändig und
nicht ohne Risiko ist. Die Produkte gelten als eher gefährliche chemische
Produkte. So ist für
die zuvor genannten Produkte in den beiliegenden Sicherheitshinweisen aufgeführt, dass
jeglicher Kontakt mit Haut und Augen zu vermeiden ist. Es ist auch
eher gefährlich, eine
bestimmte Menge eines gefährlichen
chemischen Produkts in ein Feuer zu geben.
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Es
existiert ein festes brennbares Element, in welchem ein Produkt
zum Zersetzen einer Verbrennungsablagerungsschicht enthalten ist.
Dieses feste brennbare Element ist in dem französischen Patent mit der Nr.
FR-A-2 749 855 beschrieben
und umfasst drei verschiedene Inhaltsstoffe, nämlich einen festen, Zellulose
enthaltenden Brennstoff, wie beispielsweise Holzabfälle, ein
chemisches und/oder katalytisches Produkt zum Zersetzen von Ruß- und/oder Teerablagerungen
und ein hinzugefügtes
Bindemittel, wie beispielsweise Paraffin. Das Bindemittel wird verwendet,
um aus der Mischung aus festen Brennstoffpartikeln und dem chemischen
Produkt ein gebundenes Aggregat zu machen. Dies erfolgt beispielsweise
durch Pressen der Mischung in eine Form.
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FR-A-7564851 beschreibt
einen Feueranzünder,
umfassend ein brennbares Element, welches einen Innenraum umfasst,
welcher eine Quelle eines naszierenden Sauerstoffes umfasst (typischerweise ein
Dioxid oder ein anderes starkes Oxidationsmittel), der Ablagerungen,
wie beispielsweise Ruß,
zersetzen kann.
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Dieses
Element kann in der Anlage oder der Vorrichtung vor dem Anzünden der
Feuerungsanlage platziert werden. Bei der Verbrennung des Elements wird
das darin enthaltene chemische Produkt nach und nach freigesetzt,
ohne dass zusätzliche
Vorgänge
erforderlich sind. Die schwierige, gefährliche und zeitaufwändige Handhabung
des Produkts wird auf diese Weise in der Tat vermieden; dieses Element hat
jedoch den großen
Nachteil, dass das Rohmaterial teuer ist und die Produktionskosten
für die
Herstellung eher hoch sind. Ein weiterer Nachteil ist darin begründet, dass
die Produktion dieses Elements nur möglich ist, wenn der feste Brennstoff
in „kleinen
Partikeln" mit dem
chemischen Produkt und dem Bindemittel gemischt wird. Große Einheiten
eines bestimmten Brennstoffs, z.B. Holzscheite, müssen erst
zu einer Menge kleiner Partikel verkleinert werden, bevor sie für die Produktion
dieser Elemente verwendet werden können. Dieser zusätzliche
Vorgang erhöht die
Produktionskosten weiter.
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FR-2 564 851 offenbart einen
Feueranzünder
mit einem inneren Hohlraum und einem Element darin, das Mangandioxid
und Kupferoxid als Quelle naszierenden Sauerstoffs enthält. Dieses
Produkt wird nur als verbesserter Feueranzünder verwendet.
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Ziel
dieser Erfindung ist es, eine einfache und wirksame Methode zum
Zersetzen einer Verbrennungsablagerungsschicht ohne die Nachteile der
bekannten Methoden vorzusehen, wobei ein Element verwendet wird,
das preiswerter ist als die bekannten Produkte und welches insbesondere
mit niedrigen Kosten für
Rohmaterial und Herstellung produziert werden kann, auch wenn man
von relativ großen
Einheiten eines bestimmten Brennstoffs ausgeht.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, sieht diese Erfindung die Verwendung eines
festen brennbaren Elements vor, umfassend einen inneren Raum, in welchem
ein Produkt zum Zersetzen einer Verbrennungsablagerungsschicht in
dem inneren Raum vorgesehen ist, für die Zersetzung einer Verbrennungsablagerungsschicht.
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Im
Rahmen dieser Erfindung und insbesondere in dieser Beschreibung
und in den beiliegenden Ansprüchen
wird der Begriff „innerer
Raum" im Sinne einer Öffnung,
Aussparung, eines Durchlasses, Kanals oder Hohlraums in dem Material
des brennbaren Elements gebraucht, die wenigstens teilweise von diesem
Material umgeben ist. Dies bedeutet, dass ein solcher innerer Raum
offen oder geschlossen sein kann und dass das vollständige Abgeschlossensein
von einem solchen Raum daher nicht als ein Merkmal zu verstehen
ist, durch welches dieser Raum in dem in dieser Patentanmeldung
geltenden Sinn nicht als ein innerer Raum zu verstehen ist. So sind
unter anderem eine Bohrung oder ein Kanal in dem Element, von dem
die Zugangsöffnungen
nicht abgeschlossen sind, als ein innerer hohler Raum zu verstehen.
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Unter
einer Verbrennungsablagerungsschicht ist in dieser Beschreibung
und in den Ansprüchen
dieser Patentanmeldung jegliche Ablagerungsschicht zu verstehen,
die als ein Ergebnis des Kontakts mit Rauch und/oder Feuer entstanden
ist, und insbesondere eine Ablagerungsschicht, die Rußpartikel
und/oder Asche und/oder Teer enthält. Unter einem Produkt zum
Zersetzen einer solchen Verbrennungsablagerungsschicht ist jedes
Produkt zu verstehen, das eine solche Ablagerungsschicht (unabhängig von
deren Zusammensetzung) teilweise oder vollständig zersetzen kann oder den
Zusammenhalt einer solchen Ablagerungsschicht verringern kann oder
eine solche Zersetzung oder die Verringerung des Zusammenhalts fördern kann.
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Werden
für die
Herstellung eines Elements, wie in dieser Erfindung verwendet, kleine
Partikel eines festen Brennstoffes verwendet, so ist es nicht mehr
notwendig, ein Bindemittel zu der Kombination aus festen Brennstoffpartikeln
und dem Produkt zum Zersetzen einer Verbrennungsablagerungsschicht hinzuzugeben.
Viele brennbare Produkte können
unter großem
Druck ohne Hinzugabe eines Bindemittels komprimiert werden bis sie
ein zusammenhaltendes Aggregat bilden. Bei brennbaren Partikeln pflanzlicher
Herkunft (wie unter anderem Holzabfälle oder Sägespäne) sorgt eine natürliche Komponente (Lignin)
beispielsweise für
den erforderlichen Zusammenhalt der verschiedenen Partikel. Das
Offenhalten eines inneren Raums im Verlauf der Komprimierung erzeugt
keine zusätzlichen
Kosten für
Rohmaterial oder Produktionskosten. Auch nach der Komprimierung
kann ein solcher innerer Raum mit sehr geringen zusätzlichen
Produktionskosten gebildet werden (z.B. durch Bohren einer Öffnung).
Schließlich
muss nur noch das Produkt in diesem inneren Raum vorgesehen werden.
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Für die Produktion
eines brennbaren Elements, wie es in dieser Erfindung verwendet
wird, können
auch relativ große
Einheiten eines festen Brennstoffes verwendet werden, ohne dass
diese erst zu geringeren Partikeln verringert werden müssten. Es
ist in der Tat ausreichend, einen inneren Raum in diesen großen Einheiten
vorzusehen, z. B. durch Bohren und Einführen der zuvor genannten Produkte.
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Da
kein Bindemittel erforderlich ist, ergeben sich Einsparungen bei
den Rohmaterialkosten. Da die Verarbeitung des Bindemittels und
das Bilden der Mischung der Komponenten (gemäß den aus
FR 2 749 855 bekannten Produktionsmethoden)
wegfallen und durch die einfache Einführung eines Produkts in den
zu diesem Zweck vorgesehenen inneren Raum ersetzt werden, ist dieses
Herstellungsverfahren auch wesentlich einfacher und billiger. Da
man von relativ großen
Einheiten eines festen Brennstoffs, wie beispielsweise Holzscheite
oder Holzstrünke
ausgeht, ist die Herstellungsmethode sehr viel günstiger als die bestehende
Herstellungsmethode. Der natürliche
Zusammenhalt des Elements kann dann beibehalten werden. Dies führt dazu,
dass ein brennbares Element zu einem deutlich geringeren Preis als
die bekannten Brennstoffelemente hergestellt werden kann.
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Vorzugsweise
hat das Element einen natürlichen
Zusammenhalt oder es wird durch die Komprimierung einer Menge loser
Partikel eines oder mehrerer brennbarer Materialien ohne Zusatz
eines Bindemittels zu einem zusammenhaltenden Aggregat komprimiert,
während
in dem Element ein innerer Raum vorgesehen ist, in welchem das zuvor
genannte Produkt angeordnet ist. Es können daher die natürlichen
Eigenschaften und Komponenten des brennbaren Materials genutzt werden,
um ein zusammenhaltendes Aggregat zu bilden. Im Fall von brennbaren
Materialien pflanzlichen Ursprungs sorgt das Lignin für die Bindung.
Es muss also kein Bindemittel mehr hinzugefügt werden. Als Brennmaterial
sind alle brennbaren Produkte geeignet; Abfallprodukte oder Reststoffe
aus anderen Produktionsprozessen werden bevorzugt, da sie in der
Regel eher kostengünstig
sind. Die zuvor genannten losen Partikel können sehr klein sein, wie beispielsweise
im Falle der Sägespäne, können jedoch
auch mehrere Zentimeter lang sein, wenn beispielsweise brennbare
Fasern oder Pflanzenteile verwendet werden.
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Es
ist auch möglich,
das Element nicht durch die Komprimierung loser Partikel eines brennbaren Materials
herzustellen, sondern ein Element mit natürlichem Zusammenhalt zu wählen. Einen
natürlichen
Zusammenhalt findet man beispielsweise bei einem Holzscheit oder
einem Holzstumpf im Gegensatz zu einer komprimierten Menge Holzabfälle oder Sägespäne, bei
welchen der Zusammenhalt durch technische Mittel (eine Presse) erzielt
wird. Bei einem solchen Element mit einem natürlichen Zusammenhalt muss dann
nur ein innerer Raum geschaffen werden (beispielsweise durch Bohren
einer Öffnung) und
das Produkt muss nachfolgend in diesem Raum platziert werden. Die Öffnung kann
nach dem Einführen
des Produkts wieder geschlossen werden (beispielsweise mittels eines
Korkens oder mittels Dichtungsstopfen), um zu verhindern, dass das
Produkt hinaus fällt.
Dies ist jedoch nicht absolut erforderlich.
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Es
können
auch andere Maßnahmen
ergriffen werden, um zu verhindern, dass das Produkt aus dem inneren
Raum wieder hinaus fällt.
So kann das Produkt in einem Gehäuse
oder Behälter
vorgesehen sein, der in den inneren Raum passt, wodurch das Gehäuse oder
der Behälter
in diesem Raum verkeilt werden können
(z.B. weil sie komprimierbar sind) oder auf andere Weise befestigt
werden können
(z.B. mittels eines Klebstoffs). Das Produkt könnte auch in eine feste Form
gebracht werden (mit oder ohne Hinzugabe eines zusätzlichen
Trägermaterials),
wodurch diese feste Form in dem inneren Raum befestigt werden könnte.
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Das
Gehäuse,
der Behälter,
das mögliche Trägermaterial
und die möglichen
Dichtungsstopfen sind vorzugsweise aus Produkten hergestellt, die
gut brennen und deren Verbrennung nicht zur Bildung von Stoffen
führt,
die gesundheitsschädlich
oder umweltschädlich
sind.
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Die
brennbaren Materialien sind vorzugsweise hauptsächlich pflanzlichen Ursprungs.
Diese Materialien finden sich häufig
als Abfallmaterialien, unter anderem aus der Landwirtschaft, der
Nahrungsmittelindustrie und der holzverarbeitenden Industrie und sind
im Allgemeinen eher billig. Ferner haben die meisten pflanzlichen
Materialien den Vorteil, dass sie zu einem zusammenhaltenden Aggregat
komprimiert werden können,
ohne dass Bindemittel hinzugefügt werden.
Brennbare Materialien, die nicht pflanzlichen Ursprungs sind, wie
beispielsweise andere fossile Brennstoffe (Kohle) können verwendet
werden.
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Das
zuvor genannte Produkt kann in dem inneren Raum in Pulverform oder
als Flüssigkeit
oder als eine oder mehrere feste Einheiten (z.B. Tabletten) vorliegen.
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Das
Element hat vorzugsweise eine längliche
Form, die bezüglich
der Mittelachse symmetrisch ist und erstreckt sich in Längsrichtung,
während
der innere Raum entlang der zuvor genannten Mittelachse verläuft.
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Der
innere Raum kann abgeschlossen werden, nachdem das oben genannte
Produkt darin platziert worden ist, und es kann entweder ein Element gebildet
werden, indem eine Menge loser Partikel eines oder mehrerer brennbarer
Materialien ohne Hinzufügen
eines Bindemittels komprimiert werden bis sie ein zusammenhaltendes
Aggregat bilden oder es kann ein Element mit natürlichem Zusammenhalt verwendet
werden.
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Wird
die Pressform während
der Komprimierung erhitzt, so liegt der zusätzliche Vorteil vor, dass die
Kohärenz
der Partikel vergrößert wird,
da an den Seitenflächen
des Elements, die in Berührung
mit den erhitzten Pressformwänden
kommen, eine harte Kruste gebildet wird. Dies ist insbesondere dann
so, wenn die komprimierten Partikel Cellulose enthalten.
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Es
ist ferner besonders kostengünstig,
wenn während
der Komprimierung ein Durchlass durch das Element freigelassen wird.
Dieser Durchlass kann dann als der oben genannte innere Raum dienen. Dies
spart einen Verarbeitungsschritt und verringert folglich die Produktionskosten.
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Für das Produkt
zum Zersetzen einer Verbrennungsablagerungsschicht kann jedes für diesen Zweck
bekannte Produkt verwendet werden und unter anderem alle Produkte,
die in
FR 2 749 855 genannt
sind.
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Nachfolgend
werden eine mögliche
Ausführungsform
und eine Methode zum Herstellen eines Elements zum erfindungsgemäßen Gebrauch
detailliert beschrieben, um die Merkmale der Erfindung zu erläutern und
zu erklären.
Diese Beschreibung ist daher in keiner Weise als eine Einschränkung des Schutzumfangs
der in den Ansprüchen
beschriebenen Erfindung zu verstehen. In dieser Beschreibung wird
auf die beiliegende 1 Bezug genommen, in welcher
eine bevorzugten Ausführungsform
eines brennbaren Elements gemäß dieser
Erfindung perspektivisch dargestellt ist.
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Holzsägespäne (vorzugsweise
staubfrei) werden in einen kontinuierlichen Zufuhrstrom eines Förderbandsystems
durch eine Trockenanlage gegeben bis die Sägespäne zu einem Feuchtigkeitsgrad von
2% bis 8% getrocknet sind.
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Die
getrockneten Sägespäne werden
anschließend
zu einer Reihe von Pressvorrichtungen befördert. Jede Pressvorrichtung
umfasst einen offenen Presskanal mit einem achteckigen Querschnitt. Von
dem offenen Eingang des Kanals zu seinem offenen Ausgang nehmen
die Quermaße
nach und nach ab. Es ist offensichtlich, dass dieser Presskanal jede
mögliche
Querschnittsform, wie beispielsweise dreieckig, viereckig, rechteckig,
sechseckig oder rund aufweisen kann.
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Jede
Pressvorrichtung umfasst ferner eine Heizvorrichtung, mit welcher
die Wände
des Presskanals auf eine Temperatur von 100°C bis 200°C erhitzt werden können.
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Schließlich ist
jede Pressvorrichtung mit einer Pressschraube versehen, die eine
Mittelwelle umfasst, mit der eine Wand verbunden ist, die sich in radialer
Richtung erstreckt und schraubenförmig um die Mittelwelle verläuft (nachfolgend
schraubenförmige
Wand genannt).
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Der
vordere Teil der Pressschraube weist vorne an der Verlängerung
der Mittelachse einen überstehenden
Schenkel auf. Die Sägespäne fallen aus
dem Einfülltrichter
in die Räume
zwischen aufeinander folgenden schraubenförmigen Wandteilen des hinteren
Teils der Pressschraube und werden durch die kontinuierliche Rotation
dieser Pressschraube – nach
dem Prinzip der Archimedes-Schraube – nach vorne gebracht und in
den Presskanal gepresst. Auf diese Weise bringt die Pressschraube
kontinuierlich Sägespäne zu dem Presskanal
und presst die Sägespäne in den
Kanal zu dem Ausgang des Kanals. Durch diesen Druck und durch die
allmähliche
Verengung des Presskanals werden die Sägespäne komprimiert. Im Verlauf des
Pressens werden die Wände
des Presskanals auf einer Temperatur von ungefähr 180°C gehalten.
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Am
Ausgang des Presskanals bilden die Sägespäne ein zusammenhaltendes Aggregat.
Die Kohärenz
wird einerseits durch „Lignin" erreicht, das im Holz
enthalten ist und während
des Herstellungsprozesses freigesetzt wird, und andererseits dadurch, dass
der Kontakt mit den erhitzten Presskanalwänden eine harte Kruste an der
Oberfläche
der Seitenwände
des komprimierten Aggregats bildet. Durch den Raum, den der vorne überstehende
Schenkel der Pressschraube in dem Presskanal einnimmt wird das Aggregat
mit einem zentralen Durchlass gebildet, der sich entlang der Längsachse
erstreckt.
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Solange
die Pressanlage arbeitet und mit Sägespänen versorgt wird, nimmt die
Länge dieses Aggregats
zu.
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Um
Blöcke
zu erhalten, die leicht zu handhaben sind, wird das Aggregat durch
eine automatische Sägevorrichtung
in Stücke
mit einer Länge
von ± 20 bis
30 cm und einem Gewicht von 800 g bis 1000 g gesägt.
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So
erhält
man längliche
Elemente (1) mit dem Erscheinungsbild eines Holzscheits
mit achteckigem Querschnitt mit einem zentralen Durchlass (2),
der grundsätzlich
zylindrisch ist, und mit einer dunkelbraunen harten Kruste an der
Oberfläche
der Seitenwände
(3). An den Stirnseiten (4) jedes Elements (1)
ist die körnige
Struktur deutlich zu sehen, in welcher die komprimierten Holzpartikel
mehr oder weniger klar unterschieden werden können.
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Nach
dem Pressen und Sägen
der Elemente (1) lässt
man die Elemente abkühlen.
Nachfolgend wird eine genau bestimmte Menge eines pulverartigen
chemischen Produkts in den zentralen Durchlass jedes Elements eingeführt. Für ein Element,
das ohne das Produkt ungefähr
1000 g wiegt, sind ungefähr
150 g des Produkts vorgesehen. Schließlich werden die zwei Öffnungen
des Durchlasses (2) jedes Elements (1) mittels
Korken oder Stopfen aus brennbarem Material oder mit anderen Dichtungsmitteln verschlossen.
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Es
ist offensichtlich, dass andere Herstellungsmethoden, durch welche
lose Partikel eines oder mehrerer brennbarer Materialien zu einem
zusammenhaltenden Aggregat komprimiert werden können, auch angewendet werden
können.
Eine solche andere Methode ist beispielsweise die Kompression in
einer geschlossenen Form.
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Wirksame
Produkte zum Zersetzen einer Verbrennungsablagerungsschicht sind
unter anderem Produkte, die ein Ammoniumsalz und/oder Phosphorsäure oder
Phosphorpentoxid enthalten. Eine Mischung aus einem Ammoniumsalz
und Phosphorpentoxid ist bevorzugt. Das zuvor genannte Ammoniumsalz
ist beispielsweise Ammoniumsulphat.