DE8809659U1 - Vergaserfeuerung - Google Patents

Description

Dipl.-tng. W. Jackisch
Menzelstr. 40, 7000 Stuttgart 1

Rudi Wittwar -, A 39 032/lia

Schulstr. 22 28.7.1988

7265 Neubulach 5

Beschreibung Vergaserfeuerung

Die Erfindung betrifft eine Vergaserfeuerung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bekannte Vergaserfeuerungen dieser Art, bei denen feste Brennstoffe, wie Kohle oder dergleichen, verbrannt werden, weisen eine Vorfeuerung für den Brennstoff auf, von der das zu verbrennende Rohgas zu einem Brennkopf gelangt, der eine Düse für einen Flammenaustritt aufweist, der im nachgeschalteten Wärmetauscher, wie Kessel oder Luftofen, genutzt werden kann, Bei derartigen Festbettvergaserfeuerungen erfolgt eine unzulängliche Verbrennung der im Rohgas mitgeführten Staubpartikel, so daß die Emissionen von CO und Staub verhältnismäßig hoch sind. Um den für die Verminderung der Umweltbelastung erlassenen Vorschriften (TA-Luft 2/86) zu genügen, muß deshalb oftmals eine zusätzliche

Filteranlage installiert werden, die aufwendig und teuer ist und einer ständigen Wartung bedarf* Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Wirkungsgrad der bekannten Feststoffeuerungen auf Grund der unvollkommenen Rohgasverbrennung relativ niedrig ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vergaserfeuerung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß eine weitgehend vollkommene Verbrennung des Rohgases und dessen Staubanteilen im Brennkopf erzielt wird.

Dief"5 Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Au3fOhrungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:

FIG. 1 eine erfindungsgemäße Vergaserfeuerung in einer Schnittdarstellung und

FIG. 2 einen Brennkopf der Vergaser feuerung &egr;:.&Lgr; FIG. 1 in geschnittener Seitenansicht.

Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße

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Vergasarfeuerung 1 ist für die Verbrennung fester Brennstoffe 2, wie Kohle, Holz, Späne und dergleichen, vorgesehen und weist eine Vorfeuerung 3 für die Primärverbrennung und einen Brennkopf 4 auf, in dem die Sekundärverbrennung erfolgt.

Die Gehäuseteile der Vorfeuerung 3, die aus Seiten-

wänden 5,6, einer Bodenwand 7 und einer Deckwand 8 bestehen können, können zweckmäßig aus einem hoch-

wertigen, hitzebeständigen Keramikwerkstoff herge- |

stellt sein, der Temperaturen bis etwa 1500 ⁰C ■%

und mehr widersteht. Der Brennkopf 4, der ein Düsen- %

rohr 9 besitzt, das mit dem Brennkopf 4 zweckmäßig y

materialeinheitlich einstückig hergestellt sein ■]

kann, kann ebenfalls aus einem hochwertigen hitze- i

beständigen Keramikwerkstoff bestehen, der Temperaturen bis 1500 ⁰C und mehr widersteht. In einer bevorzugten Ausführung können die Gehäuseteile 5,6,7 der Vorfeuerung 3 und der Brennkopf 4 mit dem Düsenrohr 9 aus ein und demselben hitzebeständigen Keramikwerkstoff bestehen, der als einstückiger Keramikblock ausgebildet sein kann, wie dies in der FIG. 1 angedeutet ist. Die Seitenwände 5, 6 und die Bodenwand 7 können bei schlackenden Brennstoffen, wie Kohle, Stroh und dergleichen,doppelwandig und wassergekühlt sein.

Der FIG. 1 ist weiterhin zu entnehmen, daß durch die Wände 5 bis &bgr; der Vorfeuerung 3 ein Füllraum 10 begrenzt 1st, in dem der Brennstoff 2 vorgesehen ist. Die den Füllraum 10 oben abschließende Deckwand 8 kann als separates Teil auf die dem Keramikblock zugehörigen Seitenwände 5,6 aufgelegt sein. Um Wärmeverluste nach außen zu vermeiden, kennen die

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Vorfeuerung 3 und der Brennkopf 4 mit einer hitzebeständigen Isolierschicht 11 umgeben sein, die entsprechend dickwandig ausgebildet und zwischen den
Außenflächen der Keramikteile und einem äußeren Gehäuse 12 vorgesehen ist, das zweckmäßig aus Stahlblech hergestellt sein kann.

Fur die Einbringung des Brennstoffes 2 in den Füllraum 10 kann eine bevorzugt vollautomatisch steuerbare Brennstoffzufuhr 13 vorgesehen sein, die beim
vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel als Schneckenforderer ausgebildet ist, der an der Seltenwand 6 in den Fullraum 10 einmundet. In dem Fullraum 10 kann zweckmäßig in dessen oberen Bereich ein Füllstandsregler 14 angeordnet sein, über den die Brennstoffzufuhr 13 beziehungsweise die Menge des in dem
Fullraum 10 befindlichen Brennstoffes 2 automatisch
geregelt werden kann.Alternativ kann der Brennstoff
auch manuell durch eine entsprechende Füllklappe an
der Seitenwand 6 oder der Deckenwand 8 aufgegeben
werden.

Unter der Bodenwand 7 der Vorfeuerung 3 kann ein Luftverteiler 15 ausgebildet sein, in den eine Luftleitung 16 einmündet. Durch diese Luftleitung 16 wird Primärluft 17 in den Luftverteiler 15 eingeleitet, die Gber eine vorzugsweise in der Luftleitung 16 gelagerte Regelklappe 18 entsprechend dem fur eine optimale Verbrennung beziehungsweise
Vergasung erforderlichen Mengenbedarf dosiert werden
kann. Die Primärluft 17 gelangt durch Luftdüsen 19 die in der Bodenwand 7 ausgebildet sein können, in eine Vergaserzone 20, die über der Bodenwand 7 im unteren Bereich des Füllraumes 10 vorgesehen ist.

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Von der Vergaserzone 20 gelangt das Rohgas 21 in einen Senmelverteiler 22, die zum Brennkopf 4 fuhrt. Darüber hinaus kann ein Sekundärluftverteiler 23 vorgesehen sein, von dem aus Sekundärluft 24 durch in den Sannelverteiler vorzugsweise quer einmündende Düsenoffnungen 25 eingebracht werden kann. Das von der Vergaserzone 20 kommende Rohgas 21 wird dadurch mit der Sekundärluft 24 angereichert, bevor es in den Brennkopf 4 eingetragen wird. Die FIG. 1 zeigt, daß der Sekundärluftverteiler 23 und die Düsenoff nungen 25 wie auch die Sammelleitung 22 innerhalb d<*s Keramikblocks im Bereich der Wand 5 zwischen der Vorfeuerung 10 und dem Brennkopf 4 ausgebildet und integriert sind. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß die Sekundärluft 24 bereits vorgewärmt an das Rohgas 21 gelangt.

Wie auch der FIG. 2 zu entnehmen ist, ist im Brennkopf 4 eine Wirbelkammer 26 vorgesehen, die zweckmäßig als das Düsenrohr 9 umgebender Ringkanal ausgebildet ist. Die ringkanalformige Wirbelkammer 26 besitzt einen kreisringförmigen Querschnitt und ist am Innenkreis von der Wandung des Düsenrohres 9 und am Außenkreis von einer Außenwand 27 des Brennkopfes 4 begrenzt. An der der für den Flammenaustritt 28 vorgesehenen Brennkopfdüse 29 zugewandten Seite ist die Wirbelkammer 26 über einen Wandteil 30 des Brennkopfes 4 geschlossen.

Das Düeenrohr 9 sowie dessen zur Düse 29 führender Strömungskanal 31 und die Wirbelkammer 26 sind zweckmäßig so ausgebildet, daß sie im wesentlichen

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koaxial zur Längsachse 32 des Düsenrohres 9 liegen.
Das Diisenrohr 9 besitzt an dem der Brennkopfdüse 29 gegenüberliegenden Ende eine EintrittsSffnung 33 für das Brenngas 34. Das Düsenrohr 9 und die

Wirbelkammer 26 können in axialer Richtung zweck-

&psgr;. mäßig so ausgebildet sein, daß ihre Länge miiwastens

gleich dem Durchmesser der Wirbelkammer 26 ist, bevorzugt aber etwa zwei- bis fünfmal langer ist als der Durchmesser der Wirbelkammer 26. An dem der
Brennkopfdüse 29 gegenüberliegenden Ende des Brennkopfes 4 weist dieser eine Stirnwand 35 auf, die die Wirbelkammer 26 mitbegrenzt.Das Düsenrohr 9 ist etwas kürzer ausgebildet, so daß zwischen der Stirnwand 35 und der stirnseitigen Eintrittsoffnung 33 des Düsenrohres 9 ein Vorraum 36 gebildet ist. Ober den der Stromungskanal 31 und die Wirbelkammer 36 räumlich verbunden sind.

Die Wirbelkammer 26 besitzt außerdem eine Eingangeoff nung 37 für das von der Vergaserzone 20 herangeführte ut»d mit der Sekundärluft 24 angereicherte Gas. Die Eingangsöffnung 37 befindet sich am Ende des Saeneivnnteilers 22 und kann zweckmäßig an dem
durch den Wandteil 30 verschlossenen Bndbereich der Wirbelkammer 26 ausgebildet sein, so daß zwischen der Eingangsöffnung 37, durch die das zu verbrennende Gas tangential in die Wirbelkammer 26 einströmt, und dem Vorraum 36, von dem das Brenngas durch die Eintrittsoffnung 33 in den Strömungskanal
31 gelangt, ein verhältnismäßig großer Abstand
eine lange Verweilzeit und Intensive Durchmischung
des Gases in der Wirbelkammer 26 besteht«.

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Der in der Festbettvergaserfeuerung mit der Wirbelkammer 26 integrierte Brennkopf 4 befindet sich
zwischen der Primärverbrennung und einem hier nicht
näher dargestellten Wärmetauscher, der ein Kesseloder Luftofen sein kann. Hinter dem Wärmetauscher kann ein Saug-/Zugventilator mit einer Unterdruckregelung vorgesehen sein, der die Gase durch den Dusenwirbelbrennkopf 4 zieht und somit für die erforderlichen Strömungsgeschwindigkeiten und zur
Oberwindung der Strömungswide stände zweckdienlich sein kann.

Die mit der Sekundärluft 24 angereicherten Rohgase 21 werden in der Wirbelkammer 26 in einer Drallbewegung um das Düsenrohr 9 herumgewirbel, wodurch
eine intensive Vermischung der Rohgase mit der
Sekundärluft erzielt wird. Dadurch wird ein sehr guter Ausbrand mit äußerst niedrigen CO-Anteilen erreicht. Durch die axiale Länge der Wirbelkammer 26 kann die Qualiät des Brenngases 34 am Flamraenaustritt 28 in weiten Grenzen eingestellt beziehungsweise vorbestimmt werden. Außerdem wird durch den Drall in der Wirbelkammer 26 eine Zyklonwirkung
erreicht, wobei die aus der Vergaserzone 20 mitgenommenen schweren Staubteilchen an der die Wirbelkammer 26 umgebenden Außenwand 27 abgebremst werden und durch die lange Verweildauer vollkommen ausbrennen. Dadurch kann der Staubgehalt des Reingases gegenüber herkömmlichen Feststoffeuerungen erheblich verringert werden. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung lassen sich Staubanteile von

weniger als 50 mg/m¹ erreichen. Besonders niedrige
Staubrestwerte lassen sich insbesondere bei einer optimalen Auslegung der Länge der Wirbelkammer 26 unter Einbeziehung der Art des Brennstoffes und des Lastzustandes erzielen. Darüber hinaus ermöglicht
das keramische Düsenrohr 9, das sich dauernd im Gühzustand befindet, auch nach einer längeren Schwachlastphase der Feuerung ein stets sicheres Zünden. In dem Düsenrohr 9 und der Brennkopf düse 29 bekommt das Brenngas 34 die nötige Geschwindigkeit, um als
sichtbare, saubere und ausreagierte Flamme am
Flammenaustritt 28 im nachgeschalteten Wärmetauscher
genutzt werden zu können.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß sich mit der vorliegenden Erfindung bei allen Festbettschwachgaserzeugern bei entsprechender Dimensionierung die Emissionen von CO und Staub so weit reduzieren lassen, daß die vorgeschriebenen Werte der TA-Luft 2/86 mühelos unterschritten werden, ohne daß eine Filteranlage oder irgend eine andere Abgasreinigungeanlage nachgeschaltet werden mußte. Ein
weiterer wesentlicher Vorteil hgsteht darin, daß durch die weitgehend vollkommene Verbrennung der Staubpartikel in der Wirbelkammer 26 und durch die Minderung des CO-Gehaltes der Wirkungsgrad der Feststoffeuerung gegenüber herkömmlichen Feuerungsanlagen deutlich besser ist und somit bei gleicher Leistung eine Brennstoffeinsparung erzielt wird.

Claims (15)

I · I · Dipl.-lng. W. Jackisch Menzelstr. 40, 7000 Stuttgart 1 Rudi Wittwar Schulstr. 22 7265 Neubulach 5 A 39 032/lia 28.7.1988 Ansprüche

1. Vergaserfeuerung fur feste Brennstoffe (2) mit einer Vorfeuerung (3) und einem Brennkopf (4) mit einer Düse (29) fur den Flammenaustritt (28) des Gases (21,34), dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkopf
(4) eine das Gas (21) vor der Brennkopf düse (29) mischende Wirbelkammer (26) aufweist.

2. Vergaserfeuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (26) im Brennkopf (4) baueinheitlich integriert ausgebildet ist.

3. Vergaserfeuerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (26)
am Umfang eines im Brennkopf (4) angeordneten Düsenrohres (9) vorgesehen ist.

4. Vergaserfeuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (26) als das Düsenrohr (9) umgebender Ringkanal ausgebildet und von einer Außenwand (27) des Brennkopfes (4) mitbegrenzt
ist.

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5. Vergaser feuerung nach einem der Ansprüche 3 und

&iacgr;&xgr; ' 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr (9) ■- an dem dem Flammenaustritt (28) der Düse (29) gegenv überliegenden Ende für das Gas (21) aus der Wirbelig kammer (26) eine Eintrittsöffnung (33) aufweist.

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6. Vergaserfeuerung nach Anspruch 5, daurch gekenn-

I zeichnet» daß zwischen der Gaseintrittsoffnung (33)

1 des Düsenrohre (9) und einer Stirnwand (35) des

!'· Brennkopfes (4) ein einen Stromungskanal (31) des

£ Düsenrohres (9) und die Wirbelkammer (26) verbin-

I dender Vorraum (36) ausgebildet ist.

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7. Vergaserfeuerung nach einem der Ansprüche 3 bis

&psgr; 6, dadurch gekennzeichnet» daß an einem der Gasein-

p trittsoffnung (33) des Düsenrohres (9) entfernt-

I liegenden Teil der Wirbelkammer (26) eine Eingangs-

I öffnung (37) für das Rohgas (21) vorgesehen ist.

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8. Vergaserfeuerung nach Anspruch 7, dadurch gekenn-

r zeichnet, daß die Eingangsoffnung (37) tangential

in die Wirbelkammer (26) einmündet.

9* Vergaserfeuerung nach einem der Ansprüche 7 und . 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsoffnung

(37) am Ende eines das Rohgas (21) von einer Vergaserzone (20) der Vorfeuerung (3) zur Wirbelkammer (26) führenden Sammelverteiler (22) ausgebildet ist.

10. Vergaserfeuerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, da6 der in einem Füll raum (10) der Vor- ! feuerung (3) vorgesehenen Vergaserzone (20) durch

einen Luftdüsen (19) aufweisenden Luftverteiler (15)

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Primärluft (17) zuführbar ist, die bevorzugt über eine Regelklappe (18) dosierbar ist.

11. Vergaserfeuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10_. dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorfeuerung (3) eine in den Füllraum (10)
einmundende Brennstoffzufuhr (13) und einen Füllstandsregeler (14) für den Brennstoff (2) aufweist.

12. Vergaserfeuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in
dem Sainmelverteiler (22) des Rohgases (21) Sekundärluft (24) zuführende Düsenöffnungen (25) einmünden,
die bevorzugt an einem Sekundärluftverteiler (23)
angeschlossen sind.

13. Vergaserfeuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkopf (4) mit dem Düsenrohr (9) und der Düse (29) und/oder Gehäuseteile (5,6,7,8) der Vorfeuerung
(3) aus hitzebeständigem Keramikwerkstoff hergestellt und bevorzugt als ein Keramikblock ausgebildet sind.

14. Vergaserfeuerung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der SekundärIuftverteiler (23) und/
oder die Düsenöffnungen (25) und die Sammelleitung (22) in dem Keramikblock ausgebildet sind.

15. Vergaserfeuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die

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Vorfeuerung (3) und der Brennkopf (4) von einer hitzebeständigen Isolierung (11) umfaßt sind.