DE60222887T2 - SOLID FUEL COMBUSTION PROCESSES AND HEATING BOILERS - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method to improve the air distribution in a heating boiler combustion furnace. In the upper part of combustion chamber (1) there is a hole, where there is an air feeding tube (2) able to slide freely up and down with an air distributor (3) on the end, installed. The air distributor (3) is hollow and is of disc shape on the upper zone of which there is the tip (18) and on the lower zone of which there is a cone head (19). On the peripheral zone of the disc, on the tip (18), at the narrow end of the head (19) and its sided there are holes (3a, 19a, 19b, 18a), with help of which the air is distributed in the focus of combustion. The air distributor (3) learns on the upper part of fuel charge and gets down when fuel is burning.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Heiztechnik und bezieht sich auf ein Verfahren zur Zuführung und Verteilung von Luft in eine Verbrennungskammer und einen Kessel für die Zentralheizung. Der Kessel sorgt auch für Heißwasser für häusliche Zwecke.The The present invention relates to the field of heating technology and relates focus on a method of delivery and distribution of air into a combustion chamber and a boiler for the Central heating. The boiler also provides hot water for domestic use.

Es ist eine Verbrennungsanlage mit einem mehrteiligen Aufbau bekannt, die eine Luftleitung zum Zuführen von Verbrennungsluft in einen Ofen aufweist. Die Luftleitung besteht aus einer geraden Leitung, die sich am Endteil verjüngt und durch einen Stöpsel verschlossen ist. Die Luftleitung ist auch in einen Ofen durch ein Loch eingefügt, das auf einer oberen Ofenwand gebildet ist. Die Luft wird der Luftleitung mittels eines Gebläses zugeführt. Die Verbrennungsluft strömt durch die Luftleitungslöcher und verbrennt Brennstoff, in diesem Fall Müll (s. das Patent EP 0 636 840 A1 ).There is known a combustor with a multi-part structure having an air duct for supplying combustion air into an oven. The air line consists of a straight line, which tapers at the end part and is closed by a plug. The air duct is also inserted into an oven through a hole formed on an upper furnace wall. The air is supplied to the air line by means of a blower. The combustion air flows through the air line holes and burns fuel, in this case waste (see the patent EP 0 636 840 A1 ).

Dieses Verfahren und diese Verbrennungsvorrichtung zur Luftzuführung und -verteilung in die Verbrennungskammer sind für eine sichere und intensive Müllverbrennung geeignet, aber sie sind nicht für eine langdauernde, wirtschaftliche Brennstoffverbrennung wirksam.This Method and this combustion device for air supply and Distribution in the combustion chamber are safe and intensive Waste incineration suitable, but they are not for a long-lasting, economical fuel combustion effective.

Es ist eine Verbrennungsvorrichtung zur Verbrennung von körnigem, pelletförmigem- oder ähnlichem, festem Heizbrennstoff mit einer Muffel bekannt, in der fester Brennstoff angezündet und verbrannt wird. In der Muffel ist eine periphere, elektrische Zündvorrichtung vorhanden, die eine sich selbst unterhaltende Verbrennung des festen Brennstoffs an der obersten Brennstofffläche einleitet. Die Verbrennungsluft wird der Muffel zentral zugeführt und radial nach außen zur Verbrennung des festen Brennstoffs gleichmäßig über die oberste Brennstofffläche geschickt.It is a combustion device for burning granular, pelletförmigem- or similar, solid fuel with a muffle known in the solid fuel set on fire and burned. In the muffle is a peripheral, electrical detonator present, which is a self-sustaining combustion of the solid Fuel at the top fuel surface initiates. The combustion air the muffle is fed centrally and radially outward to burn the solid fuel evenly over the uppermost fuel surface sent.

Der Aufbau dieser Verbrennungsvorrichtung ist komplex und für die Verbrennung von Feuerholz ungeeignet.Of the Construction of this combustion device is complex and for the combustion unfit for firewood.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Zuführung und Verteilung von Luft in eine Verbrennungskammer zu schaffen, das eine Vereinfachung des Aufbaus von Heizkesseln erlaubt.The The object of the present invention is a method to the feeder and to distribute air into a combustion chamber, which allows a simplification of the construction of boilers.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Heizkessel eine Verbrennungskammer mit einer Doppelwand, die einen mit zu erhitzendem Wasser gefüllten Behälter bildet, mit einer Rauchausgangsöffnung, einer Brennstoffladevorrichtung, Ascheentfernungsöffnungen, mit Türen, einem Wassereingang und einem Wasserausgang aufweist, wobei diese Verbrennungskammer vertikal eingebaut ist und die Form eines runden oder vieleckigen Zylinders aufweist, an dessen oberen Ende ein Loch mit einem Luftzufuhrrohr vorgesehen ist, und dass der Heizkessel dadurch gekennzeichnet ist, dass das Luftzufuhrrohr derart ausgebildet ist, dass es mit einem Luftverteiler am Ende des Luftzufuhrrohrs, das auf einer Brennstoffoberfläche in der Verbrennungskammer ruht, frei auf- und niedergleitet, dass der Luftverteiler hohl ausgebildet ist und die Form einer Scheibe aufweist, auf deren oberer Zone ein Oberteil zur Verbindung mit dem Luftzufuhrrohr und auf deren unterer Zone ein konischer Kopf am Verteilerumfang vorgesehen ist, während am oberen Ende, am engen Ende des konischen Kopfs und an den Seiten der Scheibe Löcher vorhanden sind, die mit dem Innenraum des Luftverteilers. in Verbindung stehen.These Task is solved by that the boiler is a combustion chamber with a double wall, which forms a container filled with water to be heated, with a smoke outlet opening, a fuel loader, ash removal ports, with doors, a water inlet and a water outlet, this being Combustion chamber is installed vertically and the shape of a round or polygonal cylinder, at its upper end a hole provided with an air supply pipe, and that the boiler characterized in that the air supply pipe is formed is that with an air distributor at the end of the air supply pipe, that on a fuel surface rests in the combustion chamber, free up and down, that the air distributor is hollow and the shape of a disc has on its upper zone an upper part for connection with the air supply pipe and on its lower zone a conical head is provided at the distributor circumference, while at the upper end, at the narrow end the conical head and holes at the sides of the disc are with the interior of the air manifold. keep in touch.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Luftverteilung zu schaffen.A Another object of the invention is a method for air distribution to accomplish.

Diese weitere Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Verbrennungskammer Luft mittels eines Luftzufuhrrohrs von oben zugeführt wird und dass das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Luftzufuhrrohr am Ende einen Luftverteiler aufweist, der auf der Brennstoffoberfläche ruht und der sich ferner nach unten bewegt, wenn das Brennstoffvolumen in der Verbrennungskammer abnimmt, wobei die Luft folgendermaßen verteilt wird: 40–60% werden der Verbrennungszone, 10–30% werden den Rändern der Verbrennungszone und 20–40% werden dem Raum über der Verbrennungszone zugeführt.These Another object is achieved in that the combustion chamber air by means of an air supply pipe from above supplied is and that the method is characterized in that the air supply pipe at the end has an air distributor, which rests on the fuel surface and which also moves down when the fuel volume decreases in the combustion chamber, with the air distributed as follows will: 40-60% become the combustion zone, 10-30% be the edges the combustion zone and 20-40% become over the space supplied to the combustion zone.

Um die oben genannten Aufgaben leichter zu lösen, werden einige der wesentlichen Merkmale des Heizkessels folgendermaßen erläutert:

  • – die Scheibenfläche des Luftverteilers beträgt 0,3–0,5 der Querschnittsfläche der Verbrennungskammer;
  • – das Luftzufuhrrohr weist einen Teleskopaufbau auf, der bestrebt ist, seine Länge zu vermindern (ein Rohr mit einem geringeren Durchmesser wird in ein anderes Rohr gesteckt und kann in diesem Rohr frei gleiten).
In order to more easily solve the above objects, some of the essential features of the boiler are explained as follows:
  • The disc area of the air distributor is 0.3-0.5 of the cross-sectional area of the combustion chamber;
  • - The air supply pipe has a telescopic structure, which tends to reduce its length (a pipe with a smaller diameter is inserted into another pipe and can slide freely in this tube).

Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

Der Sinn der Erfindung kann aus der folgenden, ausführlichen Beschreibung besser verstanden werden, die sich auf die Zeichnung bezieht, in der ein Längsschnitt eines Heizkessels gezeigt ist.Of the The spirit of the invention may be better understood from the following detailed description to be understood, which refers to the drawing, in which a longitudinal section a boiler is shown.

Der Heizkessel besteht aus folgenden Hauptteilen: einer Verbrennungskammer 1, einem Luftzufuhrrohr 2, einem Luftverteiler 3, einem Deckel 4, einem mit diesem Deckel verbunden Luftübertragungszylinder 5, einem Schutzgehäuse 6 und einem Wärmeisoliermantel 7.The boiler consists of the following main parts: a combustion chamber 1 , an air supply pipe 2 , an air distributor 3 a lid 4 , an air transfer cylinder connected to this cover 5 , a protective housing 6 and one Wärmeisoliermantel 7 ,

Die Verbrennungskammer 1 besitzt die Form eines vertikalen Zylinders und weist eine Doppelwand, d. h. eine Innenwand 8 und eine Außenwand 9, auf. Der durch diese Doppelwand gebildete Behälter ist mit Wasser 10 gefüllt. Im oberen Teil der Verbrennungskammer 1 befinden sich eine Rauchausgangsöffnung 11 und eine Brennstoffladeöffnung 12. Im unteren Teil der Verbrennungskammer 1 ist eine Ascheentfernungsöffnung 13 vorhanden. Die Brennstoffladeöffnung 12 und die Ascheentfernungsöffnung 13 weisen eine Tür 14 bzw. 15 auf. Der obere Teil der Verbrennungskammer 1 ist mit einem Deckel 4 abgedeckt, und ein Luftübertragungszylinder 5 befindet sich innen im oberen Teil der Verbrennungskammer 1. Zwischen dem Luftübertragungszylinder 5 und der Innenwand 8 der Verbrennungskammer 1 befindet sich ein Zwischenraum 16, wobei der Rauch längs der Innenwand 8 gerichtet wird. Der Boden des Luftübertragungszylinders 5 trägt eine Zwischenwand, die den Rauchweg bis zur Rauchausgangsöffnung 11 verlängert. Im Deckel 4 befindet sich eine Lufteingangsöffnung 17.The combustion chamber 1 has the shape of a vertical cylinder and has a double wall, ie an inner wall 8th and an outer wall 9 , on. The container formed by this double wall is filled with water 10 filled. In the upper part of the combustion chamber 1 There is a smoke outlet opening 11 and a fuel loading port 12 , In the lower part of the combustion chamber 1 is an ash removal opening 13 available. The fuel loading port 12 and the ash removal opening 13 have a door 14 respectively. 15 on. The upper part of the combustion chamber 1 is with a lid 4 covered, and an air transfer cylinder 5 is inside the upper part of the combustion chamber 1 , Between the air transfer cylinder 5 and the inner wall 8th the combustion chamber 1 there is a gap 16 , with the smoke along the inner wall 8th is directed. The bottom of the air transfer cylinder 5 carries an intermediate wall, which the smoke path to the smoke exit opening 11 extended. In the lid 4 there is an air inlet opening 17 ,

Das Luftzufuhrrohr 2 besitzt einen Teleskopaufbau, der bestrebt ist, seine Länge zu vermindern (ein Rohr mit geringerem Durchmesser steckt in einem anderen Rohr größeren Durchmessers und kann in diesem letzten Rohr frei gleiten). Das Luftzufuhrrohr 2 wird in das Innere der Verbrennungskammer 1 über ein Loch im Boden des Luftübertragungszylinders gesteckt.The air supply pipe 2 has a telescopic structure that strives to reduce its length (a smaller diameter pipe is in another larger diameter pipe and can slide freely in this last pipe). The air supply pipe 2 gets into the interior of the combustion chamber 1 stuck over a hole in the bottom of the air transfer cylinder.

Der Luftverteiler 3 ist hohl und scheibenförmig ausgebildet. Oben auf dem Luftverteiler 3 befindet sich ein Oberteil 18, und unten am Luftverteiler 3 befindet sich ein konischer Kopf 19. Am Umfang des Luftverteilers 3, auf dem Oberteil 18 und am engen Ende und den Seiten des konischen Kopfs 19 befinden sich jeweils Löcher 3a bzw. 18a bzw. 19a bzw. 19b, die mit dem Innenraum des Luftverteilers in Verbindung stehen.The air distributor 3 is hollow and disc-shaped. On top of the air distributor 3 there is a top 18 , and at the bottom of the air distributor 3 there is a conical head 19 , At the circumference of the air distributor 3 , on the top 18 and at the narrow end and the sides of the conical head 19 are each holes 3a respectively. 18a respectively. 19a respectively. 19b , which communicate with the interior of the air distributor.

Der Luftverteiler 3 ist mit dem Innenluftzufuhrrohr 2a über das Oberteil 18 verbunden. Am Innenluftzufuhrrohr 2a ist ein dünnes Seil 20 befestigt, das nach außen aus dem Heizkessel durch den Deckel 4 und über Seilrollen 21 und 22 geführt ist.The air distributor 3 is with the inside air supply pipe 2a over the top 18 connected. At the inner air supply pipe 2a is a thin rope 20 attached to the outside of the boiler through the lid 4 and about pulleys 21 and 22 is guided.

Ein Ventil 23 ist in der Öffnung eines Lufteingangs 17 angeordnet. Der Heizkessel ist auf einem Fundament 24 befestigt, das aus Ziegeln oder feuerfestem Beton besteht.A valve 23 is in the opening of an air inlet 17 arranged. The boiler is on a foundation 24 fixed, which consists of bricks or fireproof concrete.

Die Zeichnung zeigt keinen Wassereingang und Wasserausgang.The Drawing shows no water inlet and water outlet.

Beschreibung der ArbeitsweiseDescription of the operation

Die Vorbereitung des Heizkessels für die Verbrennung verläuft folgendermaßen. Wenn das Seil 20 gezogen wird, wird der Luftverteiler 3 mit dem Luftzufuhrrohr 2 zum Boden des Luftübertragungszylinders 5 gezogen (angehoben). Die Tür 14 wird geöffnet, und durch die Brennstoffladeöffnung 12 wird Brennstoff in die Verbrennungskammer 1 bis zu dessen Oberteil gefördert; auf dieses Oberteil wird Anzündholz gelegt; wenn das Seil 20 losgelassen wird, ruht der Luftverteiler 3 auf dem Anzündholz und auf dem oberen Teil des Brennstoffs.The preparation of the boiler for combustion proceeds as follows. If the rope 20 is pulled, the air distributor 3 with the air supply pipe 2 to the bottom of the air transfer cylinder 5 pulled (raised). The door 14 is opened, and through the fuel charging port 12 gets fuel into the combustion chamber 1 promoted to the top; Kindling wood is placed on this shell; if the rope 20 is released, the air distributor rests 3 on a kindling and on the top part of fuel.

Der Heizkessel arbeitet folgendermaßen.Of the Boiler works as follows.

Wenn die Tür 14 und das Ventil 23 geöffnet werden, wird das Anzündholz durch die Brennstoffladeöffnung 12 angezündet, und die Tür 14 wird geschlossen. Während der Verbrennung des Brennstoffs wird dessen Volumen in der Verbrennungskammer 1 vermindert, und die Vebrennungszone sinkt (gleitet) nach unten ab. Weil der Luftverteiler 3 auf dem brennenden Brennstoff ruht, bewegt er sich ebenfalls bis zum Boden der Verbrennungskammer 1, bis der Brennstoff vollständig aufgebraucht ist. Während der Verbrennung des Brennstoffs wird die erzeugte Wärme auf das Wasser 10 durch die Wand 8 übertragen.If the door 14 and the valve 23 The kindling wood is opened by the fuel charging port 12 lit, and the door 14 will be closed. During combustion of the fuel, its volume in the combustion chamber 1 diminished, and the Vebrennungszone sinks (slides) down. Because the air distributor 3 resting on the burning fuel, it also moves to the bottom of the combustion chamber 1 until the fuel is completely used up. During combustion of the fuel, the generated heat is transferred to the water 10 through the wall 8th transfer.

Die Verbrennung erfolgt folgendermaßen.The Combustion takes place as follows.

Die Luft strömt durch die Luftzufuhröffnung 17, den Luftübertragungszylinder 5, das Luftzufuhrrohr 2 und den Luftverteiler 3 in die Verbrennungskammer 1. Die Luft wird mit Hilfe des Luftverteilers 3 derart verteilt, dass ein Teil der Luft durch die Löcher 19a und 19b in die Verbrennungszone direkt, ein zweiter Luftteil durch das Loch 3a in die Ränder der Verbrennungszone und ein dritter Luftteil durch das Loch 18a über dem Luftverteiler 3 zugeführt wird. Die der Verbrennungszone durch den konischen Kopf 19 (Löcher 19a und 19b) zugeführte Luft wird zur CO-Erzeugung verwendet; die durch das Loch 3a zugeführte Luft wird teilweise zur CO-Erzeugung und teilweise zur CO-Verbrennung verwendet, und die durch das Loch 18a zugeführte Luft wird für die CO-Verbrennung verwendet.The air flows through the air supply opening 17 , the air transfer cylinder 5 , the air supply pipe 2 and the air distributor 3 into the combustion chamber 1 , The air is using the air distributor 3 so distributed that part of the air through the holes 19a and 19b into the combustion zone directly, a second air part through the hole 3a into the edges of the combustion zone and a third part of air through the hole 18a above the air distributor 3 is supplied. The combustion zone through the conical head 19 (holes 19a and 19b ) supplied air is used for CO generation; through the hole 3a supplied air is partly used for CO production and partly for CO combustion, and through the hole 18a supplied air is used for CO combustion.

Die der Verbrennungskammer 1 zugeführte Luft wird folgendermaßen verteilt: 40–60% werden der Verbrennungszone, 10–30% werden den Rändern der Verbrennungszone und 20–40% werden dem Raum über der Verbrennungszone zugeführt.The combustion chamber 1 supplied air is distributed as follows: 40-60% is sent to the combustion zone, 10-30% to the edges of the combustion zone and 20-40% to the space above the combustion zone.

Die Vorteile des beschriebenen Verfahrens zur Zuführung und Verteilung von Luft bestehen darin, dass während der Grundzeit der Verbrennung der Heizkessel unter optimalen Bedingungen arbeitet, d. h., dass nur der obere Teil des Brennstoffs intensiv verbrennt und dass das freigesetzte, brennbare Gas nicht abkühlt, nicht den gesamten Brennstoff in der Verbrennungskammer erhitzt und wirksam verbrennt.The advantages of the described process for the supply and distribution of air are that during the basic time of combustion the boiler operates under optimal conditions, ie that only the upper part of the fuel is intense burns and that the released combustible gas does not cool, does not heat all the fuel in the combustion chamber and effectively burns.

Der Heizkessel verbrennt Feuerholz und andere hölzerne Abfälle, beispielsweise Sägemehl.Of the Boiler burns firewood and other wood waste, such as sawdust.

Die Leistung des Heizkessels hängt von der Fläche des Querschnitts der Verbrennungskammer, von der Verbrennungszeit und der Höhe der Verbrennungskammer ab. Die Stärke der Brennstoffverbrennung kann manuell oder mit einer automatischen Überwachung eines Zugmessers durch Öffnen oder Schließen des Ventils 23 festgestellt werden.The capacity of the boiler depends on the area of the cross section of the combustion chamber, the combustion time and the height of the combustion chamber. The strength of fuel combustion can be achieved manually or with automatic monitoring of a draw gauge by opening or closing the valve 23 be determined.

Das oben beschriebene Verfahren zur Zuführung und Verteilung von Luft in einer Verbrennungskammer kann bei Heizanlagen mit verschiedenen Leistungen angewendet werden.The Method for supplying and distributing air described above in a combustion chamber can be used in heating systems with different Services are applied.

Claims (4)

Heizkessel mit einer Verbrennungskammer (1), die eine Doppelwand (8, 9) aufweist, die einen mit zu erhitzendem Wasser gefüllten Behälter bildet, und ferner eine Rauchausgangsöffnung (11), eine Brennstoffladevorrichtung (12), Ascheentfernungsöffnungen (13) mit Türen, einen Wassereingang und einen Wasserausgang aufweist, wobei diese Verbrennungskammer vertikal eingebaut ist und die Form eines runden oder vieleckigen Zylinders aufweist, an dessen oberen Ende ein Loch (17) mit einem Luftzufuhrrohr (16) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftzufuhrrohr (16) derart ausgebildet ist, dass es mit einem Luftverteiler (3) am Ende des genannten Rohrs (16), das auf einer Brennstoffoberfläche in der Verbrennungskammer ruht, frei auf- und niedergleitet, dass der Luftverteiler (3) hohl ausgebildet ist und die Form einer Scheibe aufweist, auf deren oberer Zone ein Oberteil (18) zur Verbindung mit dem Luftzufuhrrohr (16) und auf deren unterer Zone ein konischer Kopf (19) am Verteilerumfang vorgesehen ist, während am oberen Ende, am engen Ende des konischen Kopfs und an den Seiten der Scheibe Löcher (3a, 18a, 19a, 19b) vorhanden sind, die mit dem Innenraum des Luftverteilers (16) in Verbindung stehen.Boiler with a combustion chamber ( 1 ), which is a double wall ( 8th . 9 ), which forms a container filled with water to be heated container, and also a smoke outlet opening ( 11 ), a fuel charging device ( 12 ), Ash removal openings ( 13 ) with doors, a water inlet and a water outlet, said combustion chamber being vertically installed and having the shape of a round or polygonal cylinder, at the upper end of which a hole ( 17 ) with an air supply pipe ( 16 ), characterized in that the air supply pipe ( 16 ) is designed such that it is connected to an air distributor ( 3 ) at the end of said tube ( 16 ), which rests on a fuel surface in the combustion chamber, freely up and down, that the air distributor ( 3 ) is hollow and has the shape of a disc, on whose upper zone an upper part ( 18 ) for connection to the air supply pipe ( 16 ) and on its lower zone a conical head ( 19 ) is provided at the manifold periphery, while at the upper end, at the narrow end of the conical head and at the sides of the disk holes ( 3a . 18a . 19a . 19b ), which communicate with the interior of the air distributor ( 16 ) keep in touch. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenfläche des Luftverteilers 0,3–0,5 der Querschnittsfläche der Verbrennungskammer aufweist.Boiler according to claim 1, characterized in that the disk surface of the air distributor 0.3-0.5 the cross-sectional area the combustion chamber has. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftzufuhrrohr (16) einen Teleskopaufbau aufweist.Boiler according to claim 1, characterized in that the air supply pipe ( 16 ) has a telescopic construction. Verfahren zur Zuführung und Verteilung von Luft in der Verbrennungskammer eines Heizkessels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Luft mittels eines Luftzufuhrrohrs von oben in die Verbrennungskammer zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftzufuhrrohr am Ende einen Luftverteiler aufweist, der auf der Brennstoffoberfläche ruht, der sich ferner nach unten bewegt, wenn das Brennstoffvolumen in der Verbrennungskammer abnimmt, wobei die Luft folgendermaßen verteilt wird: 40–60% werden der Verbrennungszone, 10–30% werden den Rändern der Verbrennungszone und 20–40% werden dem Raum über der Verbrennungszone zugeführt.Method of feeding and distribution of air in the combustion chamber of a boiler according to a the claims 1 to 3, wherein the air by means of an air supply pipe from the top in fed to the combustion chamber is characterized in that the air supply pipe at the end of a Air distributor, which rests on the fuel surface, the further moves down when the fuel volume in the Combustion chamber decreases, with the air distributed as follows will be: 40-60% the combustion zone, 10-30% be the edges the combustion zone and 20-40% become over the space supplied to the combustion zone.
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