DE8328491U1 - Vorrichtung zum Verbrennen von biologischen Brennstoffen - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Dipl.-Oek "' " Niemann.weg

JAN G. TÖNNIES ?l?°^Ll

Rechts- und Patentanwalt Telefon043I/84075

An das

Deutsche Patentamt

Zweibrücken-str. 12

München 2

G 83 28 491 .5 R 5007 Kiel, den

thermoGas - Reaktoren Vertriebsgesellschaft mbH,
Stromer Landstraße 15, 2800 Bremen

Vorrichtung zum Verbrennen von
biologischen Brennstoffen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbrennen von biologischen Brennstoffen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Um unzulässig hohe Emission von Schmutz- und Schadstoffen in den Abgasen zu verhindern, werden biologische Brennstoffe nicht direkt verbrannt. Vielmehr wird bei den bekannten Verfahren zuerst in herkömmlichen Gasgeneratoren eine Vergasung des biologischen Brennstoffes vorgenommen. Das auf diese Weise gewonnene Gas wird dann in einer eigenen Brennkammer verbrannt und z.B.

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zum Beheizen von Gebäuden etc. eingesetzt. Bei der bekannten Vergasung wird eine möglichst gleichbleibende Brennstoffschüttung aufrechterhalten, und es wird · Frischluft von unten in die Brennstoffschüttung dosiert I so eingeblasen/ daß nur Schwelgase und keine Frischluft mehr aus der Oberfläche der Brennstoffschüttung austritt, d.h. daß die Oberfläche der Brennstoffschüttung relativ kalt und ohne Glut bleibt. Auf diese Weise wird zwar eine unerwünschte und unzulässige Aufwirbelung von Brennstoff-Teilchen verhindert, die zu einer unzulässigen Rauchbildung führen würde. Nachteilig ist daher jedoch, daß der Brennstoff insbesondere im oberen Bereich der Schüttung nicht ausreichend vergast wird, eo daß der Heizwert des Brennstoffes nicht voll ausgebeutet wird. Außerdem enthält das Suf diese Weise erzeugte Gas noch Bestandteile, die sich bei der anschließenden Verbrennung der Gase in einem Heizkessel od. dgl. nur unvollkommen verbrennen lassen und insbesondere bei hohem Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffes zu unerwünschter Rauchentwicklung führt. Darüber hinaus ist es nachteilig, daß sich biologische Brennstoffe in den | Gasgeneratoren bekannter Art nur dann mit der erforder- | liehen Ausbeute vergasen lassen, wenn der Feuchtig- | keitsgehalt der Brennstoffe 40% nicht überschreitet. f Bei höherem Feuchtigkeitsgehalt tritt wegen der geringen Temperatur im oberen Bereich der Brennstoffschüttung die Vergasung nur sehr unvollkommen ein. Eine Er- -höhung des Druckes der Primärluft ist bei diesen feuch- | ten Brennstoffen jedoch auch nicht möglich, da dadurch | eine unzulässige Aufwirbelung von Brennstoffteilchen j| entstehen würde. i

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß

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Dipl.-Ing. Dipl.-Oik. " " NUnunniweg

JAN G. TÖNNIES - 3 - ²S⁰JKJlLl

Recht»· und Patentanwalt

biologische Brennstoffe mit hoher Ausbeute ihres Heizwertes selbst bei hohem Feuchtigkeitsgehalt so vergast und verbrannt werden, daß die Umweltbelastung, insbesondere Rauchentwicklungen, Abgasentwicklung, unter den zugelassenen Worten bleibt.

Erfindungsgeraäß wird diese Aufgabe gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale, die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert wird. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Vorrichtung mit separater Brennkammer und angeschlossenem Vorratsbehälter; und

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch einen Teil der Vergasungskammer,

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen wassergekühlten Materialverteiler.

Die Figuren 1 und 2 zeigen Querschnitte der Vorrichtung zum Verbrennen von biologischen Brennstoffen, wie z.B. Sägespäne, Hobelspäne, Hackschnitzel, Stroh, Torf, Laub, Viehdung, Hausmull enthalten können.

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Gin schamottiertes Gehäuse 2 enthält eine Vergaeungskammer 4, die einen Brennstoffeinla 8 aufweist. Von einem Vorratsbehälter 30 wird biologischer Brennstoff mittels einer Förderschnecke 32 durch den Brennstoff-Einlae θ auf einen schräg abwärts geneigten Rost 10 gefördert, der am unteren Ende in einen Ascheauslaß 14 fibergeht* Im AscheauslaB 14 ist quer zur Förderrichtung des Brennstoffs eine AsGhe-Austragsehnecke 15 vorgesehen, weiche in vorgebbaren Intervallen die Asche seitlich aus dem Gehäuse 2 austrägt· Auf der Gasseite der Vergasungskammer 4 ist ein Gasauslaß 7 vorgesehen, der mittels eines Flammrohres 24 in eine Brennkammer 6 mündet, welche Wärmeaustauseheinrichtungen 26 2.B. einer Warmwasserheizung etc* enthält und einen Abgas-Auslaß 27 besitzt, der zur Erzeugung des erforderlichen Zuges entweder an einen Schornstein ausreichender Höhe oder an ein Kamingebläse 28 angeschlossen ist.

Hie insbesondere Figur 2 entnehmbar ist, enthält der Rost 10 mehrere Stufen 11, deren Höhe und Länge so bemessen ist, daß sich das Profil der Brennstoffschuttung 5 im wesentlichen so ausbildet, daß am unteren Ende des Rosts 10 der Brennstoff vollständig in Asche umgewandelt ist. Ober der Brennstoffschuttung 5 sind Sensoren 9 angebracht, welche an den Antrieb der Förderschnecke 32 Steuersignale abgeben, wenn die Brennstoffschuttung ein vorgegebenes Profil erreicht hat. Der Rost 10 ist in der dargestellten Ausführungsform in verschiedene Abschnitte 19a, 10b, 10c unterteilt. Diese Abschnitte 10a, 10b, 10c sind voneinander mittels Luftleitbleche 20 getrennt. Vor jedem der Abschnitte 10a, 10b, 10c befindet sich eine Luftklappe 22, die von außen vom Benutzer verstellbar ist. Vor den Luftklappen

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22 liegt ©in Primärluft-Einlaß 18, der durch ein Gebläse (nicht dargestellt) Primat luft in den Raum 12 unterhalb des Rostes 10 hinsichtlich Menge und Druck dosiert einbläst.

Auf der Gasseite der Vergasungekammer 4 befindet sich ein Sekundärluft-Einlaß 15, der mit einem Dosierventil versehen ist, welches vom Benutzer von außen eingestellt werden kann. Das Abgasgebläse 26 saugt durch die Brennkammer 6 und das Flammrohr 24 hindurch aus dem SekundMrluft-Einlaß 15 Sekundärluft über die Brennstoff schüttung 5, so daß der obere Bereich der Brennstoff schüttung 5 glüht und ein Glutbett bildet. Der in diesem Bereich befindliche Brennstoff wird durch den Sauerstoff der zugeführten Sekundärluft in diesem Glutbett vollständig vergast, die Teerbestandteile des aus dem unteren Bereich der Schüttung stammenden Gases werden gekrackt. Ein Teil des Gases wird dabei ebenfalls schon entzündet. Das teilweise entzündete Gas wird durch das Flammrohr 24 in die Brennkammer 6 gezogen und dort vollständig verbrannt. Die Menge der zugeführten Sekundärluft wird so bemessen, daß das Glutbett etwa eine Temperatur von 900 bis 1200 ° besitzt. Die Dosierung der Primärluft wird so bemessen, daß der Sauerstoff der Primärluft beim Durchtritt durch die Brev»nstoffschüttung vollständig abgebaut wird.

Die Dosierung der Primärluft und der Sekundärluft sowie die Zufuhr des Brennstoffs erfolgen automatisch in Abhängigkeit von der Zusammensetzung, dem Feuchtigkeitsgrad und weiteren Parametern des Brennstoffes sowie z.B. in Abhängigkeit von gewünschten Raumtemperaturen, welche den Warmwasserkreislauf einer Heizung steuern, der in der Brennkammer 6 aufgeheizt wird.

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DipK-lng. Dipl.-Oek. " Nienunnsweg

JAN G. TÖNNIES - 6 - ²^OO KIEL

Rechts- und Patentanwalt Telefon0431/84075

Figur 3 zeigt in einem der Figur 2 entsprechenden Querschnitt der Vergasungskammer eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung, die sich insbesondere zum Verbrennen von Stroh eignet. Um eine Verschlackung bei der Vergasung von Stroh zuverlässig zu verhindern, sind in vorgegebenem Abstand über dem Rost mehrere Materialverteiler 40 vorgesehen, die aus jeweils einer drehbar gelagerten Welle 42 bestehen, welche mit Verteilerelementen 44 besetzt sind. Als Verteilerelemente sind radial auswärts gerichtete Zinken 44 oder Bleche vorgesehen. Die Materialverteiler 40 reißen die Schüttung auf ΐ dem Rost 10 ständig auf und verhindern dadurch ein & Zusammenbacken der Asche zu Schlacke. Die Materialver- | teiler lassen sich entweder intervallartig in bestimm- | ten Zeitabständen antreiben. Alternativ werden die Ma- g terialverteiler 40 bei Betrieb der Anlage ständig ange- £ trieben. Auf diese Heise wird eine Schlackenbildung des Strohs, die den Luftstrom durch das vergasende Material | rasch zum Stillstand bringt, zuverlässig verhindert. ".

Um den Mantel 2 und gegebenenfalls auch den Treppenrost daran zu hindern, eine vorgegebene Temperatur (z.B. 90° C) zu überschreiten, läßt sich erfindungsgemäß der Treppenrost und/oder der Mantel 2 mit einer Wasserkühlung versehen, die an den Heißwasserkreislauf des Kessele angeschlossen ist.

Zusätzlich oder alternativ lassen sich weitere Materialverteiler 40 im Bereich des Brennstoff-Einlasses in vorgegebenem Abstand über der Brennstoff-Schüttung so anbringen, daß diese Verteiler, die ebenfalls eine mit Zinken oder Ansätzen versehene drehbare Helle enthalten, bei ihrer Rotation den zugeführten Brennstoff

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Dipl.-lng, Dipl.-Oek.

JAN G. TÖNNIES

Rechts· und Patentanwalt

Niemanntweg 133 2300 KIEL 1 Telefon 0431/84075

gleichmässig In den Raum werfen und verteilen. Dadurch IaBt sich eine höhere Heizleistung erreichen.

Die Materialverteiler und auch die Asche-Austragschnekke 15 werden bevorzugt ebenfalls an das Wasserkuhlsystem angeschlossen und gekühlt. Wie insbesondere der Fig. 4 entnehmbar ist, bestehen derartige gekühlte Materialverteiler bevorzugt aus einer hohlen Welle 42., von der Zinken 44 oder Ansätze radial auswärts abstehen. Durch die hohle Welle 42 wird Wasser des Kuhlsystems hindurch geleitet, wobei stromaufwärts vor dem Innenraum 48 der Ansätze 44 Leitelemente 46 schräg in den Innenraum 48 gerichtet sind und Wasser in die Innenräume 48 der Ansätze 44 hineinströmen lassen, um auch eine wirksame Kühlung dieser Ansätze 44 zu gewährleisten. Die Kühlung der Materialverteiler 40 verhindert wirksam das Ansetzen von Schlacke insbesondere bei der Vergasung von Stroh an den materialverteilern. Ohne eine wirksame Kühlung der materialverteiler besteht die Gefahr, daß Schlacke-Oberzüge die Materialverteiler mit zunehmender Betriebsdauer an ihrem Betrieb hindern und sich gegenseitig blockieren können. Auch die Kühlung der Schnecke 15 hat zum Ziel, eine Verschlackung der Asche-Austragschnecke zuverlässig zu verhindern.

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Claims (3)

Dipl,-Ing. Dipl.-Oek. " " NfaMBMWtf I» JAN G. TÖNNIES - 1 - 2300 KIEL Rechts- und Patentanwalt Telefon 0431/8 W75 ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Verbrennen von biologischen Brennstoffen, mit einer Vergasungskammer, einem von einem Brennstoff-Einlaß schräg abwärts geneigten Rost, einem Ascheauslaß am unteren Ende des Rosts, einem Gasauslaß, der in eine Brennkammer führt, mindestens einem Primärluft-Einlaß unter dem Rost und einem Sekundärluft-Einlaß zwischen der Brennstoffschicht und dem Gasauslaß, •gekennzeichnet durch einen oder mehrere oberhalb des Restes (10) auf der Hohe der glühenden Brennstoffschicht quer zu der von dem Brennstoffauslaß (8) zu dem Ascheauslas (!4) verlaufenden Forderrichtung des Brennstoffs angeordnete, mit nach außen weisenden Brechnokken (44) besetzte, als wasserdurchstromte Hohlwelle (42) ausgeschaltete Glutrührer (40).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechnocken (44) mit mit der Hohlwelle (42) kommunizierenden Hohlräumen (48) versehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (42) der Glutrührer (40) mit auf der Höhe der Brechnocken (44) angeordneten schräg zu ihrer Längsachse ausgerichteten Leitelementen (46) zum Einleiten des Wasserstromes in den Hohlraum (48) der Brechnocken (44) versehen sind.

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