EP0118460A1 - Feuerungsanlage - Google Patents

Feuerungsanlage

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Publication number
EP0118460A1
EP0118460A1 EP19830902231 EP83902231A EP0118460A1 EP 0118460 A1 EP0118460 A1 EP 0118460A1 EP 19830902231 EP19830902231 EP 19830902231 EP 83902231 A EP83902231 A EP 83902231A EP 0118460 A1 EP0118460 A1 EP 0118460A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion
boiler
fluidized bed
section
combustion chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19830902231
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Koch
Wilhelm Bertalan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
'comfort' Heiztechnik & Co Kg GmbH
Original Assignee
'comfort' Heiztechnik & Co Kg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AT286982A external-priority patent/ATA286982A/de
Application filed by 'comfort' Heiztechnik & Co Kg GmbH filed Critical 'comfort' Heiztechnik & Co Kg GmbH
Publication of EP0118460A1 publication Critical patent/EP0118460A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/002—Fluidised bed combustion apparatus for pulverulent solid fuel

Definitions

  • the invention relates to a firing system for solid, in particular granulated fuels, preferably for household purposes, with a fuel supply device, with a firing boiler, in which a combustion chamber for a fluidized bed combustion is arranged, the combustion chamber of which is provided with a carrier plate for the fluidized bed, which is directed upwards into one Clearance and below the support plate merges into a combustion air supply chamber, the furnace having a metallic jacket which is surrounded by a heat insulation layer, with an exhaust gas outlet and preferably with a device for discharging the combustion residues from the furnace, which has a discharge line with a shut-off device.
  • fluidized bed combustion plants are so far only used in the industrial sector with an output of around 500 kW or more.
  • fluidized bed combustion in the 5 - 500 kW power range has a similar one for various reasons, despite the theoretical possibilities with such a combustion system To achieve comfort like with gas and oil firing, no entrance found.
  • a firing system of the type mentioned at the outset can be found, for example, in DE-A-2856870.
  • a furnace with a combustion chamber for the fluidized bed is surrounded by insulation, which delays the cooling of the fluidized bed after the system is switched off.
  • the fine coal used as fuel is supplied by means of a conveying stream which is supplied through a line opening in the middle of the carrier plate.
  • a heat exchanger for dissipating the heat generated is arranged above the fluidized bed in such a way that it does not, or only partially, submerge in the fluidized bed in the idle state, so that unnecessary heat dissipation is also avoided after the combustion system is switched off and the cooling of the fluidized bed is thus delayed again .
  • Screw conveyor in the lower. Area of the fluidized bed is introduced directly and bed material is also discharged from this area.
  • the combustion system is used in particular for the combustion of water-containing waste material or sludge, which is mixed with the hot bed material that has been drawn off before it is fed in, in order to dewater the fuel material. Insulation against excessive heat loss is not provided, since heat is deliberately removed from the boiler for the purpose described.
  • DE-A-2356487 describes a fluidized bed combustion in which the fuel is introduced through the inner tube of a lance into the fluidized bed with the aid of a conveying air flow, the conveying air being used simultaneously as combustion air. Through an outer tube of the lance, a further part of the combustion air is blown into the fluidized bed, which is used to cool the inner tube. Overall, a controlled flow rate of the fuel supply is achieved by a pressure, measuring and control device, which prevents cracking of the fuel in the inner tube.
  • the boiler jacket is divided into three sections which are insulated from one another against direct heat conduction, of which the lower one is assigned to the combustion air supply chamber, the middle one to the combustion chamber and the upper one to the free space.
  • the division of the firing boiler into non-contacting sections interrupts the direct heat conduction between the hottest section of the boiler jacket assigned to the combustion chamber and the two subsequent sections above and below.
  • the cooling process of the resting stratified bed is greatly delayed, so that the slower cooling from the preferred operating temperature of the fluidized bed with coal as fuel of around 850 ° C and the minimum temperature of around 600 ° C necessary for automatic restarting doubles or triples the switching intervals compared to the known combustion plants.
  • the initial heating-up time is greatly shortened by the supply of external energy, thereby saving energy.
  • the grooves are provided in the form of a ring, and the central boiler shell section has approximately the shape of a coil or drum with side flanges.
  • the height of the middle section of the boiler shell is chosen so that it encompasses the thickness of the fluidized bed in the idle state, or only slightly exceeds it, in order to avoid unnecessary heat radiation surfaces in the idle state of the fluidized bed and on the other hand to ensure that in the operating state when the fluidized bed is expanded direct heat transfer to the upper section of the boiler shell can take place.
  • the thermal insulation layer of the boiler shell is divided into three sections which are placed one on top of the other, the central insulation layer section projecting beyond the central boiler jacket section on both sides and the preferably provided grooves being formed in pairs in its two end regions.
  • the subdivision of the heat insulation layer enables maintenance and repairs of the firing system in a simple manner, since this enables access to the combustion chamber without any particular difficulties.
  • the middle insulation layer section is formed at least in two parts, the parting planes running vertically, the middle insulation layer section for cylindrical firing boilers can consist of two half-shells which can be pivoted relative to one another about a vertical axis. After both half-shells have been swung out, thereby releasing the bent end regions of the middle boiler shell section, the latter can be removed as a whole.
  • the fuel supply device extends into the combustion chamber in the upper boiler jacket section, and is at least inside, preferably also outside of the combustion chamber, surrounded by an essentially cylindrical cooling jacket which is sealed off from the combustion chamber and through which a coolant, for example water, flows, whereby A particularly advantageous embodiment is obtained when the fuel supply device extends to approximately the middle of the combustion chamber and the cooling jacket passes through the combustion chamber, with an ejection opening for the solid fuel approximately in the center thereof.
  • the particular advantage of this embodiment is that the cooling of the fuel supply device prevents the disadvantageous swelling of the fuel during transport and thus reduces or blocks the delivery.
  • the above-described version enables a particularly long service life, as well as the introduction of the solid fuel centrally into the combustion chamber, which is particularly important solid fuels that are difficult to control, where rapid mixing and precise allocation are required. In the performance range cited above, this is of fundamental importance for optimal combustion, taking into account the surface-mass ratio.
  • the fuel supply device with the cooling jacket is arranged in the lower end region of the upper boiler jacket section, and is at least partially, preferably entirely, embedded in the expansion zone of the fluidized bed.
  • the underside of the fuel supply device in order not to hinder the disassembly of the central part of the boiler, as described above, that is to say the removal or pivoting up of the central insulating layer section, the underside of the fuel supply device also lies above the central insulating layer section, which projects above the central boiler jacket section.
  • the cooling jacket In the idle state of the fluidized bed, the cooling jacket is not only not washed around by this, but also dissipates less heat from the boiler jacket, since it enters the combustion chamber in the upper boiler jacket section, which is thermally insulated from the central boiler jacket section. Accordingly, it can also be used in the operating state for the primary heat dissipation of the heating system from the fluidized bed.
  • the sensible combination of cooling the fuel supply device and heat removal from the fluidized bed with a coolant circuit results in a compact component, which is an essential prerequisite for the value for money and thus competitiveness of such a system.
  • the inlet of the cooling jacket for the coolant is arranged on one side of the combustion chamber and the outlet for the coolant is arranged on the opposite side of the combustion chamber.
  • the outlet of the coolant is preferably connected to a secondary heat exchanger of the heating system, which is preferably arranged above the free space in the flow path of the exhaust gases from the combustion system.
  • the cooling jacket and the secondary heat exchanger are preferably connected in series.
  • Solid fuels as is well known, have various levels of ash that are widely dispersed.
  • some of the combustion residues are discharged with the exhaust gases, but a small part of the combustion residues remain in the fluidized bed, which means that the volume of the fluidized bed increases continuously with increasing combustion time. This causes the pressure required to supply the combustion air to rise continuously.
  • the shut-off device of the discharge line for example a butterfly valve or a gate valve, can preferably be actuated by means of a pressure switch which is controlled by the pressure of the combustion air leading to the combustion chamber.
  • the pressure switch is connected with a pressure line to the combustion air supply chamber below the carrier plate of the fluidized bed.
  • the shut-off device With increasing combustion residues in the fluidized bed, the shut-off device is opened via the pressure switch by the pressure required for fluidization when a limit value dependent on the height of the expansion zone is exceeded. The discharge of the combustion residues is therefore controlled depending on the pressure behavior in the combustion chamber.
  • combustion residues can also be formed which have a slightly higher specific weight. These combustion residues are not washed to the surface in the expanded fluidized bed, but remain in the lower layers. If the proportion of these heavier combustion residues is above average, it can also be provided in one embodiment that a discharge line for discharging the combustion residues opens into the combustion chamber in the central boiler section immediately above the carrier plate of the fluidized bed, the shut-off element in the same way due to the increasing combustion air pressure is opened. It is of course possible to provide the discharge device with both discharge lines, so that the lighter, more often removed portions through the discharge line opening into the upper boiler shell section and through the discharge into the middle boiler shell the heavier, rarer parts to be removed. The discharge line for the heavier parts is provided so that it can be removed easily so as not to unduly hinder the expansion of the combustion chamber.
  • the carbon monoxide content of the flue gases in this operating state is 300 mg and their carbon content is 500 mg per kg of fuel.
  • the hot body leads to a reduction in the carbon monoxide content to 200 mg and the carbon content to 400 mg per kg of fuel due to the independent afterburning.
  • the radiation absorption capacity of the body should come as close as possible to a so-called "black body". It preferably has a surface enlarged through passage openings, for example by being formed by a plurality of tubes, plates or honeycombs. It can also consist of a porous, heat-storing, ceramic mass based on silicates, silica-aluminates and / or aluminates, such as chamotte, sillimanite, mullite and or or, preferably sintered, alumina (Al 2 O 3 ), or of magnesium and / or chromium oxide or a silicon carbide.
  • the effect of the body can of course be determined by a
  • Coating or impregnation with a catalytically active oxidic material in particular with at least one oxide of thorium and / or rare earths, preferably yttrium or cerium, and / or at least one mixed oxide of the metals mentioned with aluminum or chromium, which oxides can advantageously be mixed with at least one promoter metal, such as in particular Ag, Cu, Ru and / or Pd.
  • a catalytically active oxidic material in particular with at least one oxide of thorium and / or rare earths, preferably yttrium or cerium, and / or at least one mixed oxide of the metals mentioned with aluminum or chromium, which oxides can advantageously be mixed with at least one promoter metal, such as in particular Ag, Cu, Ru and / or Pd.
  • Particularly good combustion conditions can be achieved if in the upper boiler shell section assigned to the body and preferably also above the inner surface of the boiler shell section with catalytically active oxidic material, in particular with at least one oxide of thorium and / or rare earths, preferably yttrium or cerium, and or or at least one mixed oxide of the metals mentioned are coated and / or impregnated, preferably spray-coated, with aluminum and / or chromium, which oxides are preferably coated with at least one promoter metal, such as in particular Ag, Cu, Ru and or Pd.
  • catalytically active oxidic material in particular with at least one oxide of thorium and / or rare earths, preferably yttrium or cerium, and or or at least one mixed oxide of the metals mentioned are coated and / or impregnated, preferably spray-coated, with aluminum and / or chromium, which oxides are preferably coated with at least one promoter metal, such as in particular Ag, Cu, Ru
  • the catalytically active material is in particular a mixed oxide of thorium and / or the rare earths with aluminum and / or chromium, the content of thorium and / or rare earth oxides being 2-4% by weight, in particular 3 -12% by weight, preferably 5-10% by weight, in each case calculated as oxide, and the content of promoter metals preferably contained, such as in particular Ag, Cu, Ru and or or Pd 0.02-3% by weight, in particular 0.1-1.0% by weight, based on thorium and / or rare earth oxides.
  • the secondary heat exchanger of the heating system is arranged above the body in the afterburning zone of the carbon monoxide, that is to say in the area in which the greatest possible heat emission of the afterburning flue gases can be achieved.
  • FIG. 1 shows a schematic partial longitudinal section through a furnace according to the invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal section like FIG. 1 through the first part of the combustion chamber
  • FIG. 3 shows a section along the line III-III in FIG. 2
  • 4 shows a section along the line IV-IV in FIG. 2nd
  • the firing system shown in the drawing and suitable for increasing the cost of solid fuels, in particular comminuted or granulated coal, has a fuel feed device 27 and a firing boiler 1 with a combustion chamber 2.
  • the combustion chamber 2 is divided into a combustion air supply chamber 6, a combustion chamber 3 arranged above it with a fluidized bed 19 and a free space 5 from which an exhaust pipe 42 leads away.
  • the fuel supply device conveys a screw conveyor 28, fuel from a storage container into the combustion chamber 2.
  • the combustion chamber 3 comprises a support plate 4, which is provided with numerous openings, the so-called nozzle plate, above which the fluidized bed 19 is supplied with air from the combustion air supply chamber 6 by means of a fan (not shown) is in limbo.
  • An electrical heater 44 for igniting the furnace is arranged below the carrier plate 4.
  • the expanded fluidized bed extends the free space 5, the height of which is preferably approximately 5 to 20 times the height of the fluidized bed 19 and through which the combustion chamber in the
  • a body 40 is arranged inside the free space 5, of the body 40 formed during the combustion process Gases and exhaust gases flow around or through.
  • the body 17 is held in place by a support structure 43 made of heat-resistant and scale-resistant material.
  • a wide variety of heat-resistant materials come into consideration as the material for the body 17. Preference is given to those which come close to the properties of a "black body", that is to say bodies made of dark, preferably “ceramic” materials in the broadest sense.
  • the preferred materials here are - but not completely - heat-resistant materials based on silicates, silicon aluminates, aluminates such as in particular chamotte, sillimanite, mullite, alumina (Al 2 O 3 ) or the like. called, but also magnesia stones, especially chrome magnesia stones, can be used.
  • the body 40 can also be made of pipes made of a scale-resistant, heat-resistant metal such as stainless steel, etc. The meaning of the body 40 is explained in more detail below.
  • a secondary heat exchanger 34 is provided in the system shown, through which the exhaust gases flow or flow, the heat of the exhaust gases being passed to a heating medium, e.g. Water or steam, or the like for a heating system. is given.
  • a heating medium e.g. Water or steam, or the like for a heating system.
  • the screw conveyor 28 which is driven by an electric motor, extends into the middle of the combustion chamber 2, wherein it is surrounded by a cooling jacket 29, which surrounds it beginning outside the boiler 1 and completely penetrates the combustion chamber 2.
  • the cooling jacket 29 is designed as a double-walled tube forms and is flowed through by cooling water, which is fed through an inlet 31 to the cooling jacket 29 and exits the cooling jacket 29 through an outlet 32 on the opposite side of the boiler 1.
  • the cooling jacket 29 has an ejection opening 30 approximately in the middle of the combustion chamber 2, through which the fuel supplied by the screw conveyor 28 enters the combustion chamber 2.
  • the cooling jacket 29 simultaneously forms a primary heat exchanger, the outlet 32 of which is connected via a line 33 directly to the secondary heat exchanger 34, so that both heat exchangers are connected in series.
  • the fluidized bed is formed from an inert, granular material, for example bauxite, quartz sand, or the ash of the fuel, it lies well on the carrier plate 4 without air throughput and the surface 20 of the fluidized bed 19 lies below the cooling jacket 29.
  • Air supplied from the combustion air supply chamber clas fluidized bed 19 expands up through the expansion zone 22 until the cooling jacket 29 is completely embedded in the fluidized bed.
  • the surface 21 of the expanded fluidized bed is therefore above the cooling jacket 29, which can dissipate combustion heat by direct heat conduction. If the combustion air is switched off, the fluidized bed collapses again, the surface 20 of the fluidized bed coming to rest below the cooling jacket, thus avoiding direct heat dissipation.
  • Fig. 2 shows the immediate combustion area of the boiler 1 in detail.
  • the metallic shell of the firing boiler 1 is composed of three sections 8, 9, 10 and is surrounded overall by a heat insulation layer 11. As shown, this is preferably also divided into three sections 12, 13, 14. Of the three boiler jacket sections, the lower 8 encloses the combustion air supply chamber 6, which receives the heater 44, the middle 9 the combustion chamber 3 and the upper 10 the free space 5.
  • the three boiler jacket sections 8, 9, 10 are spaced from one another, so that a direct heat conduction from the fluidized bed 19 receiving middle boiler shell section 9 is prevented in the other two sections 8,10.
  • the upper end region 17 of the middle boiler shell section 9 lies slightly above the surface 20 of the fluidized bed 19 in the idle state.
  • the heat insulation layer 11 has two pairs of grooves 15, in which seals 18 are preferably inserted. In each of these grooves 15, bevelled end regions 16, 17 of the boiler shell sections 8, 9, 10 engage.
  • the middle shell section 9 is therefore folded at both end regions 16, 17, the folds being inserted into a groove 15 of the two pairs of grooves.
  • the lower boiler shell section 8 is folded only in its upper end region 17, which lies in the lower groove 15 of the lower pair of grooves.
  • the upper shell section 10 is folded in its lower end region 16, which engages in the upper groove 15 of the upper pair of grooves.
  • the firing boiler 1 and the heat insulation layer 11 are in particular cylindrical, as shown in FIG. 3 shows in section. Since it will occasionally be cheap or necessary to subject the firing boiler 1, in particular the central boiler shell section 9 receiving the fluidized bed 19, to maintenance or cleaning, the heat insulation layer 11 can, as mentioned, also be divided into three sections 12, 13, 14 , with each section 12, 13, 14 essentially one.
  • the middle insulation layer section 13 projects beyond the middle boiler shell section 9 on both sides and is provided in each projecting end region 23, 24 with a pair of the grooves 15 which are spaced apart from one another. Furthermore, the middle insulation layer section 13 is formed in two parts, ie it consists of two pivotable about a vertical axis 16
  • Half shells 25 which are held together by connecting devices, not shown. After loosening the connection devices, at least one half-shell 25 can be opened, so that the central boiler shell section 9 with the support plate 4 is easily accessible. After removal of the central boiler jacket section 9, the heater 44 in the lower boiler jacket section 8 and the ejection opening 30 of the fuel supply device 27 are also accessible.
  • the upper end area 24 of the middle insulating layer section 13 ends below the cooling jacket 29 of the fuel supply device, ie the overlap of the upper end area 24 over the lower end area 16 of the upper boiler jacket section 10 is kept as low as possible .
  • the protrusion of the lower end region 23 of the middle insulating layer section 13 over the The middle shell section 9, however, can be chosen arbitrarily, and in order to achieve a better fit, stepped end faces can be seen between the two end regions 23, 24 in particular there.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through 90 through the lower part of the furnace 1. Details of a discharge device 35 for the combustion residues are shown here. With increasing burning time, the fluidized bed expands over the surface 21 due to an increasing ash content, for example with a larger proportion of heavy ash. Since this interferes with the optimal combustion conditions, the combustion residues are removed via at least one discharge line 36 which, in particular, as shown in solid lines in FIG. 4, opens into the combustion chamber in the lower end region 23 of the upper insulation layer section 14.
  • a shut-off device 37 e.g. a butterfly valve or a gate valve, which can be actuated by means of a pressure switch 38.
  • the pressure switch 38 can e.g. be a pressure-controlled solenoid valve and is connected via a pressure line 39 to the combustion air supply chamber 6 below the carrier plate 4 for the fluidized bed 19.
  • the pressure required to keep the fluidized bed 19 in suspension increases, ie the air pressure in the combustion air supply chamber 6 increases.
  • This increase in pressure is used to trigger the pressure switch 38 which, when configured as a solenoid valve, opens the shut-off device 37 via electrical lines 46, whereupon the ashes pass through the discharge line 36 runs into an ash collector 45.
  • the pressure switch 38 which, when configured as a solenoid valve, opens the shut-off device 37 via electrical lines 46, whereupon the ashes pass through the discharge line 36 runs into an ash collector 45.
  • the air pressure required to keep the fluidized bed 19 in suspension drops and the shut-off device 37 is closed again.
  • Discharge device 35 ' open directly above the carrier plate 4 into the combustion chamber 3, which also has a shut-off organ 37, and can be controlled by means of the same pressure switch 38.
  • the pressure switch 38 can also be designed in two stages, i.e. that the shut-off device 37 of the discharge device 35 'only opens at a higher pressure in the combustion air supply chamber 6, which occurs without exceeding the surface 21 of the expanded fluidized bed 19 due to a high proportion of heavy combustion residues not reaching the upper discharge device 35. These then also get into the ash collector 45.
  • the discharge device 35 ' can advantageously be easily dismantled in order not to make the opening of the middle insulation layer section 13 particularly difficult.
  • the fluidized bed 19 During operation of the furnace at temperatures of the fluidized bed 19 extends from about 750 ° -900 ° C. the fluidized bed 19 up to the surface 21 and encloses the cooling jacket 29, via which approximately half of the heat generated can be dissipated. There is direct contact with the upper boiler jacket section 10, which heats up in its entire height by direct heat conduction. When the furnace is switched off, the fluidized bed 19 sinks to the surface 20 and, as mentioned, emerges from the upper boiler jacket section 10. Due to the heat insulation layer 11, the spacing of the boiler shell sections 8,9,10 and. the exit of the cooling jacket 29 from the fluidized bed 19, the cooling time to that temperature of about 600 ° C, which is required for the automatic ignition of the fuel with new Licher fuel supply, is significantly extended.
  • the above-mentioned body 40 inserted in the upper region of the free space 5 leads to better utilization of the exhaust gas heat. Its radiation absorption capacity, which is as high as possible, allows the body 40 to reach a temperature of approximately 50 ° C. below that of the fluidized bed 19, so that it lies between 700 ° and 850 ° C.
  • the immediate surrounding or surface area 40 therefore has at least that temperature of 700 ° C. at which the automatic combustion of carbon monoxide to carbon dioxide, that is to say without catalytic measures, begins.
  • the waiter Secondary heat exchanger 34 (FIG. 1) arranged half of the body 40 is therefore flowed through by much hotter, since newly heated, exhaust gases, so that an increased heat exchange can take place in this afterburning zone 41. After all, one delivers m 3
  • Carbon monoxide when burned to carbon dioxide has an amount of heat of about 12.7 kJ.
  • the carbon monoxide content of the flue gases can be reduced by about 1/3.
  • a reduction in the carbon monoxide content of the flue gases escaping through the exhaust gas line 42 can be achieved if the body 40 and also the wall parts of the upper boiler shell section 10 surrounding the installation area of the body 40 and the afterburning zone 41 are provided with a catalytic coating or impregnation.
  • the effectiveness that can be achieved with a combustion plant designed according to the invention in the completion of the combustion of the gases and / or exhaust gases from the fluidized bed combustion is demonstrated using the following example:
  • Solid fuels in comminuted and / or compressed form are all coal, peat, wood pellets and straw, in particular granulated coal with a grain size of about 1 to 25 mm, preferably about 3 to 10 mm.
  • the firing system according to the invention is primarily for boiler and / or heating systems, e.g. Central or multi-storey heating in one and two-family houses, with outputs in the range of about 5 to 500 kW, preferably 10 to 25 kW, applicable.
  • Cooling jacket with respect to the support plate of the fluidized bed are arranged obliquely and the position of the outlet opening in the combustion chamber can be varied.
  • the formation of the body which enables the afterburning of the carbon monoxide without a catalytic effect is also advantageous and usable without restriction to fluidized bed firing in other firing systems, in particular in underfeed firing with combustion retorts.

Landscapes

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Description

Feuerungsanlage
Die Erfindung betrifft eine Feuerungsanlage für feste, insbesondere granulierte Brennstoffe, vorzugsweise für Haushaltszwecke, mit einer Brennstoffzuführeinrichtung, mit einem Feuerungskessel, in dem ein Brennraum für eine Wirbelschichtfeuerung angeordnet ist, dessen Brennkammer mit einer Trägerplatte für das Wirbelschichtbett versehen ist, der nach oben in einen Freiraum und unterhalb der Trägerplatte in eine Verbrennungsluftzuführkammer übergeht, wobei der Feuerungskessel einen metallischen Mantel aufweist, der von einer Wärmeisolationsschicht umgeben ist, mit einem Abgasabzug und vorzugsweise mit einer Einrichtung zum Austragen der Verbrennungsrückstände aus der Feuerungsanlage, die eine Austragsleitung mit einem Absperrorgan aufweist.
Bei mit festen Brennstoffen betriebenen Wirbelschichtfeuerungen kleiner Leistung, vorzugsweise im Bereich zwischen 5 und 500 kW, insbesondere 10-50 kW, ist eine Regelung der Leistungsabgabe dadurch erschwert, daß wegen des ungünstigen Oberflächen-Massenverhältnisses ein schnelleres Unter- bzw. Überschreiten des zulässigen Temperaturbereiches auftritt.
Die Konsequenz davon ist, daß schon bei relativ geringem Absinken der Zuteilungsrate des Brennstoffes ein Unterschreiten der Zündtemperatur und damit ein Verlöschen der Feuerung eintritt und somit ein Wiederanfahren erst durch langdauernde und fremdenergie-erfordernde Anfahrvorgänge ermöglicht wird.
Bei der Ein- und Ausregelung des Brenners ist ein Wiederanfahren, bedingt durch die rasche Abkühlung, ohne Fremdenergie schon nach kurzer Zeit unmöglich.
Solche Wirbelschicht-Feuerungsanlagen sind bisher nur im industriellen Bereich ab etwa 500 kW Leistung eingesetzt. Auf dem Haushaltssektor, wo effiziente halb- und vollautomatische Öl- und Gasfeuerungsan-lagen, die großen Komfort bieten, den Markt beherrschen, hat aus verschiedenen Gründen die Wirbelschichtfeuerung im Leistungsbereich von 5 - 500 kW, trotz der theoretischen Möglichkeiten mit einer solchen Feuerungsanlage einen ähnlichen Komfort zu erreichen wie bei Gas- und Ölfeuerungen, noch keinen Eingang gefunden.
Um den Ersatz von Heizöl und Erdgas, der insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen gefordert wird, zu ermöglichen, ist die Entwicklung einer effizienten, mit ähnlichem Wirkungsgrad und Komfort arbeitenden Feuerungsanlage für Kohle bzw. andere feste Brennstoffe, besonders wünschenswert. Verstärkt wird der Wunsch für eine derartige Anlage auch dadurch, daß Feinkohle mit üblichen Rostfeuerungen nicht verarbeitet werden kann.
Eine Feuerungsanlage der eingangs genannten Art ist beispielsweise der DE-A-2856870 zu entnehmen. Ein Feuerungskessel mit einer Brennkammer für das Wirbelschichtbett ist mit Isolierung umgeben, die das Abkühlen des Wirbelschichtbettes nach Ausschalten der Anlage verzögert. Die Zuführung der als Brennstoff verwendeten Feinkohle erfolgt mittels eines Förder-stromes, der durch eine in der Mitte der Trägerplatte mündende Leitung zugeführt wird. Ein Wärmetauscher zur Abführung der erzeugten Wärme ist oberhalb des Wirbelschichtbettes so angeordnet, daß er im Ruhezustand des Wirbelschichtbettes nicht oder nur zum Teil in dieses eintaucht, sodaß nach Ausschalten der Feuerungsanlage auch dadurch eine unnötige Wärmeableitung vermieden wird und so die Abkühlung des Wirbelschichtbettes wieder verzögert wird. Ein gegebenenfalls absperrbarer Überlauf für die Verbrennungsrückstände und Teile des Bettmaterials ist am oberen Rand der Expansions zone ausgebildet, um die Betthöhe zu begrenzen. Trotz dieser Maßnahme ist ein Wärmeverlust während der Still- standszeiten unvermeidlich. Ein Teil der Wärme geht durch Wärmestrahlung in den Freiraum, ein weiterer Teil durch Wärmeleitung über die Wände des Heizkessels verloren.
Aus der DE-A-2935520 ist eine Wirbelschichtfeuerung bekannt, bei der das Brennmaterial mit Hilfe einer
Förderschnecke in den unteren. Bereich des Wirbelschichtbettes direkt eingebracht wird und aus diesem Bereich auch Bettmaterial ausgetragen wird. Die Feuerungsanlage dient insbesondere zur Verbrennung von wasser- hältigem Abfallmaterial oder Schlamm, der vor der Zuführung mit dem abgezogenen, heißen Bettmaterial vermischt wird, um das Brennmaterial zu entwässern. Eine Isolierung gegen einen zu hohen Wärmeverlust ist dabei nicht vorgesehen, da ja bewußt Wärme aus dem Feuerungskessel für den beschriebenen Zweck abgeführt wird.
Die DE-A-2356487 beschreibt eine Wirbelschichtfeuerung, bei der das Brennmaterial durch das Innenrohr einer Lanze mit Hilfe eines Förderluftstromes in das Wirbelschichtbett eingebracht wird, wobei die Förderluft gleichzeitig als Verbrennungsluft eingesetzt wird. Durch ein Außenrohr der Lanze wird ein weiterer Teil der Verbrennungsluft in das Wirbelschichtbett eingeblasen, die zur Kühlung des Innenrohres verwendet wird. Ins-gesamt wird dabei durch eine Druck-,Meß- und Regeleinrichtung eine gesteuerte Strömungsgeschwindigkeit der BrennstoffZuführung erzielt, die ein Verkracken des Brennstoffes im Innenrohr unterbindet. Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Feuerungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine weitere Verzögerung der Abkühlung des im Ruhezustand befindlichen Wirbelschichtbettes erzielt wird, und die Zeiträume für ein selbsttätiges Wiederanfahren der Feuerungsanlage ohne Zufuhr von Fremdenergie vergrößert werden, was insbesondere in den Übergangszeiten zur kalten Jahreszeit, von Bedeutung ist.
Erfindungsgemäß wird dies nun dadurch gelöst, daß der Kesselmantel in drei untereinander, gegen direkte Wärmeleitung isolierte Abschnitte unterteilt ist, von denen der untere der Verbrennungsluftzuführkammer, der mittlere der Brennkammer und der obere dem Freiraum zugeordnet ist.
Die Aufteilung des Feuerungskessels in einander nicht berührende Abschnitte unterbricht die direkte Wärmeleitung zwischen dem der Brennkammer zugeordneten, heißesten Abschnitt des Kesselmantels und den beiden anschließenden darüber und darunter liegenden Abschnitten. Der AbkühlungsVorgang des ruhenden Schichtbettes wird dadurch stark verzögert, sodaß die verlangsamte Abkühlung von der bevorzugten Betriebstemperatur des Wirbelschichtbettes mit Kohle als Brennstoff von etwa 850ºC und der für das selbsttäige Wiederanfahren notwendigen Mindesttemperatur von etwa 600°C die Schaltintervalle gegenüber den bekannten Feuerungsanlagen verdoppelt bis verdreifacht. Weiters wird dank der unterbrochenen direkten Wärmeleitung im Kesselmantel, die erstmalige Anheizzeit durch Zuführung von Fremdenergie stark verkürzt und damit Energie eingespart.
In einer bevorzugten Ausführung ist dabei vorgeshen, daß in der Innenfläche der Wärmeisolationsschicht zwei Paare von voneinander distanzierten Nuten ausgebildet sind, in die jeweils Abkantungen benachbarter Endbereiche der drei Kesselmantelabschnitte eingesetzt sind. Auf diese Weise wird eine für die thermische Isolation notwendige Distanz zwischen den Kesselmantelabschnitten in einfacher Weise festgelegt, wofür keine eigenen Abstandhalter od.dgl. erforderlich werden. Wenn die Wirbelschichtfeuerungsanlagen mit rundem Querschnitt ausgeführt werden, sind die Nuten ringförmig vorgesehen, und der mittlere Kesselmantelabschnitt weist etwa die Form einer Spule oder Trommel mit Seitenflanschen auf. Die Höhe des mittleren Kesselmantelabschnittes ist dabei so gewählt, daß er die Dicke des Wirbelschicht bettes im Ruhezustand umfaßt, bzw. sie nur geringfügig überragt, um einerseits unnötige Wärmeabstrahlungs- flächen im Ruhezustand des Wirbelschichtbettes zu vermeiden und andererseits sicherzustellen, daß im Betriebszustand bei expandiertem Wirbelschichtbett eine direkte Wärmeübertragung auf den oberen Kesselmantelabschnitt stattfinden kann.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, daß die Wärmeisolationsschicht des Kesselmaritels in drei auf einandergesetzte Abschnitte unterteilt ist, wobei der mittlere Isolationsschichtabschnitt den mittleren Kesselmantelabschnitt beidseitig überragt und die bevorzugt vorgesehenen Nuten paarweise in seinen beiden Endbereichen ausgebildet sind. Die Unterteilung der Wärmeisolationsschicht ermöglicht in einfacher Weise Wartung und Reparaturen der Feuerungsanlage, da damit der Zutritt zur Brennkammer ohne besondere Schwierigkeiten möglich ist. Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß der mittlere Isolationsschichtabschnitt zumindest zweiteilig ausgebildet ist, wobei die Trennebenen vertikal verlaufen, wobei der mittlere Isolationsschichtabschnitt für zylindrische Feuerungskessel aus zvei Halbschalen bestehen kann, die um eine vertikale Achse gegeneinander schwenkbar sind.Nach Ausschwenken beider Halbschalen, wodurch die abgekanteten Endbereiche des mittleren Kesselmantelabschnittes freigegeben werden, kann dieserals Ganzes herausgenommen werden.
Für die Zuführung des Brennstoffes kann beispielsweise eine bekannte Förderschnecke verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführung erstreckt sich die Brennstoffzuführeinrichtung im oberen Kesselmantelabschnitt in den Brennraum, und ist zumindest innerhalb,vorzugsweise auch außerhalb des Brennraumes von einem gegenüber dem Brennraum abgeschlossenen, im wesentlichen zylindrischen Kühlmantel umgeben, der von einem Kühlmittel, beispielsweise Wasser, durchströmt ist, wobei sich eine besonders vorteilhafte Ausbildung dann ergibt, wenn, die Brennstoffzuführeinrichtung sich bis etwa in die Mitte des Brennraumes erstreckt und der Kühlmantel den Brennraum durchsetzt, wobei er etwa in dessen Mitte eine Auswurfs öffnung für den festen Brennstoff aufweist.
Der besondere Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß durch die Kühlung der Brennstoffzuführeinrichtung verhindert wird, daß das nachteilige Aufblähen des Brennstoffes während des Transportes eintritt und so die Förderung vermindert bzw. blockiert wird.
Die vorbeschriebene Ausführung ermöglicht auf Grund ihrer Kompaktheit und der Fähigkeit im Temperaturbereich zwischen 600ºC und 1000°C zu arbeiten, eine besonders lange Standzeit, sowie das Einbringen des festen Brennstoffes zentral in den Brennraum, was insbesonders bei schwierig zu beherrschenden festen Brennstoffen, wo es auf ein rasches Durchmischen und präzises Zuteilen ankommt, erforderlich ist. Dies ist im oben zitierten Leistungsbereich unter Berücksichtigung des Oberflächen- Masseverhältnisses für eine optimale Verbrennung von grundlegender Bedeutung.
In einer weiteren Ausführung ist nun bevorzugt vorgesehen, daß die Brennstoffzuführeinrichtung mit dem Kühlmantel im unteren Endbereich des oberen Kesselmantelabschnittes angeordnet ist, und zumindest teilweise, vorzugsweise zur Gänze, in der Expansionszone der Wirbelschicht eingebettet ist. Dabei liegt, um die zuvor beschriebene Zerlegung des mittleren Teiles des Feuerungskessels, also die Abnahme oder Aufschwenkung des mittleren Isolier schichtabschnittes nicht zu behindern, die Unterseite der Brennstoffzuführeinrichtung auch oberhalb des mittleren Isolierschichtabschnittes, der den mittleren Kesselmantelabschnitt nach oben überragt. Der Kühlmantel wird nun im Ruhezustand des Wirbelschichtbettes nicht nur von diesem nicht umspült, sondern führt auch aus dem Kesselmantel weniger Wärme ab, da er ja im oberen gegenüber dem mittleren Kesselmantelabschnitt thermisch isolierten Kesselmantelabschnitt in den Brennraum eintritt. Demnach kann er im Betriebszustand gleichzeitig auch zur Primärwärmeabführung der Heizanlage aus dem Wirbelschichtbett eingesetzt werden.
Die sinnvolle Kombination von Kühlung der Brennstoffzuführeinrichtung und Wärmeabfuhr aus dem Wirbelschichtbett mit einem Kühlmittelkreislauf ergibt einen kompakten Bauteil, was eine wesentliche Voraussetzung für die Preiswürdigkeit und damit Konkurrenzfähigkeit einer derartigen Anlage ist. Hiezu ist in einer weiteren Ausführung vorgesehen, daß der Einlaß des Kühlmantels für das Kühlmittel auf der einen Seite des Brennraumes und der Auslaß für das Kühlmittel auf der gegenüberliegenden Seite des Brennraumes angeordnet ist. Der Auslaß des Kühlmittels ist dabei vorzugsweise mit einem Sekundärwärmetauscher der Heizanlage verbunden, der vorzugsweise oberhalb des Freiraumes im Strömungsweg der Abgase der Feuerungsanlage angeordnet ist. Der Kühlmantel und der Sekundärwärmetauscher sind dabei bevorzugt in Reihe geschaltet.
Feste Brennstoffe haben, wie allgemein bekannt, verschiedene Aschegehalte, die breit streuen. Bei der Wirbelschichtverbrennung wird ein Teil der Verbrennungsrückstände zwar mit den Abgasen ausgetragen,ein kleiner Teil der Verbrennungsrückstände verbleibt jedoch im Wirbelschichtbett, wodurch sich das Volumen des Wirbelschichtbettes mit steigender Brenndauer laufend erhöht. Dies bewirkt, daß der für die Zufuhr der Verbrennungsluft benötigte Druck laufend steigt. Um einen
Betrieb unter vorgegebenen Bedingungen und bei gegebener Auslegung des Gebläses zu erreichen, ist es notwendig, daß die Höhe der Wirbelschicht in etwa konstant bleibt, d.h.daß die überschüssigen Verbrennungsrückstände entfernt werden. Wie bereits erwähnt, erfolgt dies bei der Feuerungsanlage der eingangs genannten DE-A-2856870 durch einen absperrbaren Überlauf am oberen Rand der Expansionszone. Um nun wiederum einerseits im Ruhezustand des Wirbelschichtbettes eine unnötige Wärmeabführung über die Einrichtung zur Austragung der Verbrennungsrückstände zu vermeiden und andererseits die Demontage des mittleren Abschnittes der Feuerungsanlage nicht zu behindern, ist weiters vorgesehen, daß eine Austragsleitung zum Austragen der Verbrennungsrückstände im unteren Endbereich des oberen Kesselmantel- abschnittes mündet.
Das Absperrorgan der Austragungsleitung, beispielsweise eine Absperrklappe oder ein Absperrschieber, ist dabei bevorzugt mittels eines Druckschalters betätigbar, der vom Druck der dem Brennraum zύgeführten Verbrennungsluft gesteuert ist. Der Druckschalter ist zu diesem Zweck mit einer Druckleitung an die Verbrennungsluftzuführkammer unterhalb der Trägerplatte des Wirbelschichtbettes angeschlossen. Mit Zunahme der Ver brennungsrückstände im Wirbelschichtbett wird durch den für die Fluidisierung notwendigen Druck bei Überschreitung eines von der Höhe der Expansionszone abhängigen Grenzwertes das Absperrorgan über den Druckschalter geöffnet. Der Abfluß der Verbrennungsrückstände wird daher in Abhängigkeit vom Druckverhalten im Brennraum gesteuert.
Je nach Art des zu verfeuernden Brennstoffes können auch Verbrennungsrückstände gebildet werden, die ein etwas höheres spezifisches Gewicht aufweisen. Diese Verbrennungs rückstände werden im expandierten Wirbelschichtbert nicht an die Oberfläche gespült, sondern verbleiben in unteren Schichten. Ist der Anteil dieser schwereren Verbrennungsrückstände überdurchschnittlich groß, so können in einer Ausführung auch vorgesehen sein, daß eine Austragsleitung zum Austragen der Verbrennungsrückstände im mittleren Kesselabschnitt unmittelbar oberhalb der Trägerplatte des Wirbelschichtbettes in die Brennkammer mündet, wobei das Absperrorgan in gleicher Weise durch den steigenden Verbrennungsluft- druck geöffnet wird. Dabei ist es selbstverständlich möglich, die Austragseinrichtung mit beiden Austragungsleitungen zu versehen, sodaß durch die in den oberen Kesselmantelabschnitt mündende Austragungsleitung die leichteren, öfters zu entfernenden Anteile und durch die in den mittleren Kesselmantel abschnitt mündende die schwereren, seltener zu entfernenden Anteile abgezogen werden. Die Austragungsleitung für die schwereren Anteile ist dabei leicht abnehmbar vorgesehen, um den Ausbau der Brennkammer nicht übermäßig zu behindern.
Bei bekannten Feuerungsanlagen mit Wirbelschichtbett, die im Rauchgasabzug eine Wärmetauscheinrichtung und schließlich einen Staubabscheider umfassen, hat es sich gezeigt, daß es insbesondere im Leistungsbereich von bis zu etwa 1000 kW, insbesondere von 5 bis 500 kW, vorzugsweise von 7 bis 100 kW, bei Arbeitstemperaturen von 600 bis 1000°C, vorzugsweise 750 bis 950ºC und geringen Luftüberschußzahlen vonλ = 1,0 - 2,0, schwierig, oft sogar unmöglich ist, einen hohen Ausbrand insbesonders im Hinblick auf den Gehalt der Rauchgase an unverbrannten Anteilen zu erreichen.
Dadurch entstehen nicht nur Verluste an Energie und somit ein schlechterer Wirkungsgrad bzw. ein größerer Bauaufwand, um bestehende Vorschriften hinsichtlich Emissionen einzuhalten, sondern es fällt auch ein mengenmäßig höherer, kohlenstoffhaltiger Aschenanteil an.
Es wurde nun gefunden, daß ein hoher Ausbrand und damit Wirkungsgrad auch bei Heiz-, Kessel- und Feuerungs-Anlagen erreicht werden kann, deren Leistung nicht im großindustriellen Bereich liegt, wenn in dem dem Freiraum zugeordneten oberen Kesselmantelabschnitt ein Körper eingesetzt ist, dessen Abstand zur Oberfläche des expandierenden Wirbelschichtbettes höchstens so groß ist, daß im Einsatzbereich des Körpers durch die Abgabe der vom Wirbelschichtbett aufgenommenen Wärmestrahlung eine die zumindest teilweise selbständige Verbrennung des in den Abgasen enthaltenen Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid bewirkende Umgebungstemperatur herrscht. Ein derartiger Körper kann auf eine etwa 50ºC unter der Arbeitstemperatur liegenden Temperatur durch die ihn umströmenden Rauchgase, also beim bevorzugten
Temperaturbereich zwischen 750º und 900ºC, auf 700º -
850°C gebracht werden. Der genannte Temperaturbereich liegt oberhalb jener Grenze, die unverbrannte Anteile von
Kohlenmonoxid einer selbsttätigen Nachverbrennung unterwirft, das von etwa 700ºC an zu Kohlendioxid ohne zusätzliche Maßnahmen verbrennt.
Bei einer Betriebstemperatur von etwa 850°C, bei der noch keine Schlackenbildung erfolgt, wird dieser Körper daher auf etwa 800°C erhitzt, wenn in der Feuerungsanlage 2,5 kg granulierte Steinkohle mit einer Luftüberschußzahl von λ = 1,25 verbrannt werden, wobei der Brennraum im Bereich der Brennkammer einen Druchmesser von 180 mm aufweist und im Freiraum, in dem der Körper angeordnet ist, auf einen Durchmesser von 350 mm sich erweitert. Der Kohlenmonoxidgehalt der Rauchgase beträgt in diesem Betriebszustand 300 mg und deren Kohlenstoffgehalt 500 mg pro kg Brennstoff. Der heiße Körper führt dabei durch die selbständige Nachverbrennung zu einer Reduzierung des Kohlenmonxid-gehaltes auf 200 mg und des Kohlenstoffgehaltes auf 400 mg pro kg Brennstoff.
Der Körper soll in seinem Strahlungsabsorptionsvermögen einem sogenannten "schwarzen Körper" möglichst nahe kommen. Er weist vorzugsweise eine durch Durchtrittsöffnungen vergrößerte Oberfläche auf, indem er beispielsweise durch mehrere Rohre, Platten oder Waben gebildet ist. Er kann weiters auch aus einer porösen, wärmespeichernden, keramischen Masse auf Basis von Silikaten, Silica-Aluminaten und bzw. oder Aluminaten, wie beispielsweise Schamotte, Sillimanit, Mullit und bzw. oder, vorzugsweise gesinterter, Tonerde (Al2O3), oder von Magnesium- und bzw. oder Chromoxid oder eines Siliciumcarbids bestehen. Die Wirkung des Körpers kann selbstverständlich noch durch eine
Beschichtung oder Imprägnierung mit einem katalytisch wirksamen oxidischen Material, insbesondere mit mindestens einem Oxid des Thoriums und bzw. oder der Seltenen Erden, vorzugsweise des Yttriums oder Cers, und bzw. oder mindestens einem Misch-Oxid der genannten Metalle mit Aluminium oder Chrom versehen sein, welche Oxide vorteilhafterweise mit mindestens einem Promoter-Metall, wie insbesondere Ag, Cu, Ru und bzw. oder Pd, versetzt sein können.
Besonders gute Verbrennungsbedirigungen lassen sich erreichen,wenn in dem dem Körper zugeordneten oberen Kesselmantelabschnitt und vorzugsweise auch darüber die Innenfläche des Kesselmantelabschnittes mit katalytisch wirksamem oxidischem Material, insbesondere mit mindestens einem Oxid des Thoriums und bzw. oder der Seltenen Erden, vorzugsweise des Yttriums oder Cers, und bzw. oder mindestens einem Misch-Oxid der genannten Metalle mit Aluminium und bzw. oder Chrom beschichtet und bzw. oder imprägniert, vorzugsweise spritzbeschichtet sind, welche Oxide vorzugsweise mit mindestens einem Promoter-Metall, wie insbesondere Ag, Cu, Ru und bzw. oder Pd, versetzt sind.
Das katalytisch wirksame Material ist insbesondere ein Misch-Oxid des Thoriums und bzw. oder der Seltenen Erden mit Aluminium und bzw. oder Chrom, wobei der Gehalt an Thorium und bzw. oder Seltene Erden-Oxide 2-4θ Gew.-%, insbesondere 3-12 Gew.-%, vorzugsweise 5-10 Gew.-%, jeweils als Oxid berechnet, und der Gehalt an vorzugsweise enthaltenen Promoter-Metallen, wie insbesondere Ag, Cu, Ru und bzw. oder Pd 0,02-3 Gew.-%, insbesondere 0,1-1,0 Gew.-%, bezogen auf Thorium- und bzw. oder Seltene Erden-Oxide, betragen.
Infolge der sich in dauernder Bewegung und Veränderung befindlichen Wirbelschicht im expandierten Zustand in der Brennzone und der unmittelbar sich daran anschließenden mit dem Körper ausgestatteten Nachverbrennun zone,findet keine wirkliche Trennung von eigentlicher Verbrennungszone und Nachverbrennungszone statt, sondern ein teilweises Über- und Ineinandergreifen bzw. Überlappen dieser beiden Zonen, wodurch, wie sich gezeigt hat, eine Art gegenseitiger synergistischer Optimierung der in den beiden etwa integral ineinander übergehenden Zonen stattfindenden verschiedenen Verbrennungs- und Nachverbrennungsvorgänge erreicht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist schließlich vorgesehen, daß oberhalb des Körpers in der Nachverbrennungszone des Kohlenmonoxids der Sekundärwärmetauscher der Heizanlage angeordnet ist, also in jenem Bereich, in dem die größtmögliche Wärmeabgabe der nachverbrennenden Rauchgase erzielbar ist.
Nachstehend wird nun die Erfindung anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein. Es zeigen: die Fig. 1 einen schematischen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Feuerungsanlage, die Fig. 2 einen Längsschnitt gleich Fig. 1 durch den ersten Teil des Brennraumes, die Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig.2, und die Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 2.
Die in der Zeichnung dargestellte, zur Verteuerung von festen Brennstoffen, insbesondere zerkleinerter bzw. granulierter Kohle geeignete Feuerungsanlage weist eine Brennstoffzuführeinrichtung 27 und einen Feuerungskessel 1 mit einem Brennraum 2 auf. Der Brennraum 2 unterteilt sich in eine Verbrennungsluftzuführkammer 6, eine darüber angeordneten Brennkammer 3 mit einem Wirbelschichtbett 19 und einen Freiraum 5, von dem ein Abgasrohr 42 wegführt. Die Brennstoffzuführeinrichtung fördert eine Förderschnecke 28, Brennstoff aus einem Vorratsbehälter in den Brennraum 2. Die Brennkammer 3 umfaßt eine mit zahlreichen Durchbrechungen versehene Trägerplatte 4, die sogenannte Düsenplatte, oberhalb der das Wirbelschichtbett 19 durch die mittels eines nicht dargestellten Gebläses aus der Verbrennungsluftzuführkammer 6 zugeführte Luft in Schwebe gehalten ist. Unterhalb der Trägerplatte 4 ist eine elektrische Heizung 44 zur Zündung der Feuerungsanlage angeordnet.
Oberhalb der expandierten Wirbelschicht erstreckt sich der Freiraum 5, dessen Höhe vorzugsweise etwa das 5- bis 20-fache der Höhe des Wirbelschichtbettes 19 beträgt und durch den die bei der Verbrennung in der
Brennkammer 3 gebildeten Gase nach oben strömen. Im
Inneren des Freiraumes 5 ist ein Körper 40 angeordnet, der von den während des Verbrennungsvorganges gebildeten Gasen und Abgasen umströmt bzw. durchströmt wird. Der Körper 17 wird durch eine aus warmfestem und zunderbeständigen Material bestehende Tragkonstruktion 43 in seiner Lage gehalten.
Als Werkstoff für den Körper 17 kommen die verschiedensten hitzebeständigen Werkstoffe in Betracht. Bevorzugt sind solche, welche den Eigenschaften eines "schwarzen Körpers" nahekommen, also im landläufigen Sinne Körper aus dunklen, bevorzugt "keramischen" Massen im weitesten Sinne. Als bevorzugte Werkstoffe seien hier - allerdings nicht vollständig - hitzbeständige Materialien auf Basis von Silikaten, Siliko-Aluminaten, Aluminaten wie insbesondere Schamotte, Sillimanit, Mullit, Tonerde (Al2O3) od.dgl. genannt, es können aber auch Magnesiasteine, insbesondere Chrom-Magnesiasteine, Verwendung finden. Der Körper 40 kann jedoch auch aus Rohren aus einem zunderbeständigen, hitzefesten Metall, wie Edelstahl usw. bestehen. Die Bedeutung des Körpers 40 wird weiter unten näher erläutert.
In Strömungsrichtung der Abgase nach dem Körper 40 ist bei der gezeigten Anlage ein Sekundärwärmetauscher 34 vorgesehen, der von den Abgasen durchströmt bzw. umströmt wird, wobei die Wärme der Abgase an ein Heiz-medium, z.B. Wasser oder Dampf, für eine Heizanlage od.dgl. gegeben wird.
Die von einem Elektromotor angetriebene Förderschnecke 28 erstreckt sich bis in die Mitte des Brennraumes 2, wobei sie von einem Kühlmantel 29 umgeben ist, der sie außerhalb des Feuerungskessels 1 beginnend umschließt und den Brennraum 2 vollständig durchsetzt. Der Kühlmantel 29 ist als doppelwandiges Rohr ausge bildet und wird von Kühlwasser durchströmt, das durch einen Einlaß 31 dem Kühlmantel 29 zugeführt wird und durch einen Auslaß 32 an der gegenüberliegenden Seite des Feuerungskessels 1 aus dem Kühlmantel 29 austritt. Der Kühlmantel 29 weist etwa in der Mitte des Brennraumes 2 eine Auswurföffnung 30 auf, durch die der von der Förderschnecke 28 zugeführte Brennstoff in den Brennraum 2 gelangt.
Der Kühlmantel 29 bildet gleichzeitig einen Primärwärmetauscher, dessen Auslaß 32 über, eine Leitung 33. direkt mit dem Sekundärwärmetauscher 34 verbunden ist, so daß beide Wärmetauscher in Reihe geschaltet sind.
Das Wirbelschichtbett wird von einem inerten, körnigen Material, z.B. Bauxit, Quarzsand, oder der Asche des Brennstoffes gebildet, es liegt ohne Luftdurchsatz satt auf der Trägerplatte 4 auf und die Oberfläche 20 des Wirbelschichtbettes 19 liegt unterhalb des Kühlmantels 29. Bei Überschreiten eines Schwellwertes an aus der Verbrennungsluftzuführkammer zugeführter Luft expandiert clas Wirbelschichtbett 19 durch die Expansionszone 22 nach oben, bis der Kühlmantel 29 zur Gänze in die Wirbelschicht eingebettet ist. Die Oberfläche 21 der expandierten Wirbelschicht liegt daher oberhalb des Kühlmantels 29, der durch direkte Wärmeleitung Verbrennungs-wärme abführen kann. Wird die Verbrennungsluft abgeschaltet, sinkt die Wirbelschicht wieder zusammen, wobei die Oberfläche 20 des Wirbelschichtbettes wieder unterhalb des Kühlmantels zu liegen kommt, und so die direkte Wärmeabführung vermieden wird. Dadurch wird die Aus-kühlzeit bis auf jene Mindesttemperatur von etwa 600ºC, bei der die selbsttätige Entzündung beim Wiedereinschalten erreicht wird, wesentlich verlängert. Fig. 2 zeigt den unmittelbaren Verbrennungsbereich des Feuerungskessels 1 im Detail. Der metallische Mantel des Feuerungskessels 1 setzt sich dabei aus drei Abschnitten 8,9,10 zusammen, und ist insgesamt mit einer Wärmeisolationsschicht 11 umgeben. Diese ist bevorzugt, wie dargestellt, ebenfalls in drei Abschnitte 12,13,14 unterteilt. Von den drei Kessel mantelabschnitten umschließt der untere 8 die Ver brennungsluftzuführkammer 6, die die Heizung 44 auf- nimmt, der mittlere 9 die Brennkammer 3 und der obere 10 den Freiraum 5. Die drei Kesselmantelabschnitte 8,9,10 sind dabei voneinander distanziert, sodaß eine direkte Wärmeleitung aus dem das Wirbelschichtbett 19 aufnehmenden, mittleren Kesselmantel abschnitt 9 in die beiden anderen Abschnitte 8,10 unterbunden ist. Der obere Endbereich 17 des mittleren Kesselmantelabschnittes 9 liegt dabei geringfügig oberhalb der Oberfläche 20 des Wirbelschichtbettes 19 im Ruhezustand. Zur Lagefixierung und gleichzeitiger Distanzierung der drei Kesselmantelabschnitte 8,9,10 weist die Wärmeisolationsschicht 11 zwei Paare von Nuten 15 auf, in die bevorzugt Dichtungen 18 eingelegt sind. In diese Nuten 15 greifen jeweils abgekantete Endbereiche 16,17 der Kesselmantelab schnitte 8,9,10 ein. Der mittlere Kesselmantelabschnitt 9 ist daher an beiden Endbereichen 16,17 abgekantet, wobei die Abkantungen in eine Nut 15 der beiden Nutenpaare eingesetzt sind. Der untere Kesselmantelabschnitt 8 ist nur in seinem oberen Endbereich 17 abgekantet, der in der unteren Nut 15 des unteren Nutenpaares liegt. Der obere Kesselmantelabschnitt 10 ist hingegen in seinem unteren Endbereich 16 abgekantet, der in die obere Nut 15 des oberen Nutenpaares eingreift.
Der Feuerungskessel 1 und die Wärmeisolationsschicht 11 sind insbesondere zylindrisch ausgebildet, wie Fig. 3 im Schnitt zeigt. Da es gelegentlich günstig bzw. notwendig sein wird, den Feuerungskessel 1 , insbesondere den das Wirbelschichtbett 19 aufnehmenden mittleren Kesselmantelabschnitt 9, einer Wartung oder Reinigung zu unterziehen,, kann, wie erwähnt, auch die Wärmeisolationsschicht 11 in drei Abschnitte 12,13,14 unterteilt, wobei jeder Abschnitt 12,13,14 im wesentlichen einen. Kesselmantelabschnitt 8,9,10 umhüllt.Dabei überragt der mittlere Isolationsschichtabschnitt 13 beidseitig den mittleren Kesselmantelabschnitt 9 und ist in jedem überstehenden Endbereich 23,24 mit einem Paar der erwähnten,voneinander distanzierten Nuten 15 versehen. Weiters ist der mittlere Isolationsschichtabschnitt 13 zweiteilig ausgebildet, d.h. er besteht aus zwei um eine vertikale Achse 16 schwenkbaren
Halbschalen 25, die durch nicht näher gezeigte Verbindungseinrichtungen aneinander gehalten werden. Nach Lösen der Verbindungseinrichtungen kann zumindest eine Halbschale 25 geöffnet werden, sodaß der mittlere Kesselmantelabschnitt 9 mit der Trägerplatte 4 problemlos entnehmbar zugänglich ist. Nach Entnahme des mittleren Kesselmantelabschnittes 9 ist weiters auch die Heizung 44 im unteren Kesselmantelabschnitt 8 und die Auswurföffnung 30 der Brennstoffzuführeinrichtung 27 zugänglich.
Um den Ausbau des mittleren Kesselmantelabschnittes 9 nicht unnötig zu erschweren, endet der obere Endbereich 24 des mittleren Isolierschichtabschnittes 13 unterhalb des Kühlmantels 29 der Brennstoffzuführeinrichtung, d.h. der Übergriff des oberen Endbereiches 24 über den unteren Endbereich 16 des oberen Kesselmantelabschnittes 10 wird so gering als möglich gehalten. Der überstand des unteren Endbereiches 23 des mittleren Isolierschichtabschnittes 13 über den mittleren Kesselmantelabschnitt 9 kann hingegen beliebig gewählt sein, und zur Erzielung eines besseren Paßsitzes können insbesondere dort abgestufte Stirnflächen zwischen den beiden Endbereichen 23,24 vörge sehen werden.
In Fig. 4 ist ein um 90 gedrehter Längsschnitt durch den unteren Teil des Feuerungskessels 1 gezeigt. Hier sind Details einer Austragseinrichtung 35 für die Verbrennungsrückstände gezeigt. Mit zunehmender Brenn dauer expandiert das Wirbelschichtbett über die Oberfläche 21 auf Grund eines steigenden Aschengehaltes, beispielsweise bei einem größeren Anteil an schwerer Asche. Da dies die optimalen Verbrennungsbedingungen stört, werden die Verbrennungsrückstände über zu mindest eine Austragsleitung 36 entfernt, die insbesondere , wie in Fig. 4 mit ausgezogenen Linien dargestellt, im unteren Endbereich 23 des oberen Isolationsschichtabschnittes 14 in den Brennraum mündet. In der Austragsleitung 36 ist ein Absperr organ 37, z.B. eine Absperrklappe oder ein Absperrschieber, angeordnet, das mittels eines Druckschalters 38 betätigbar ist. Der Druckschalter 38 kann z.B. ein druckgesteuertes Magnetventil sein und ist über eine Druckleitung 39 mit dem Verbrennungsluftzuführkammer 6 unterhalb der Trägerplatte 4 für das Wirbelschichtbett 19 verbunden.
Wenn sich nach längerer Brenndauer eine entsprechende Menge Asche angesammelt hat, steigt der Druck, der notwendig ist, um das Wirbelschichtbett 19 in Schwebe zu halten, d.h. der Luftdruck im Verbrennungsluftzuführkammer 6 steigt an. Dieser Druckanstieg wird benützt, um den Druckschalter 38 auszulösen, der bei Ausbildung als Magnetventil über elektrische Leitungen 46 das Absperrorgan 37 öffnet, worauf die Asche durch die Austragsleitung 36 in einen Aschesammler 45 abläuft. Durch das Ablaufen der Asche sinkt der Luftdruck, der notwendig ist, um das Wirbelschichtbett 19 in Schwebe zu halten, und das Absperrorgan 37 wird wieder geschlossen.
Mit Hilfe dieser Austragseinrichtung 35 werden vor allem Anteile leichterer Asche an der Oberfläche 21 des expandierten Wirbelschichtbettes 19 abgeschöpft. Durch den Eintritt in den Brennraum des mittleren Isolationsschichtabschnittes 13,kann die vorstehend beschriebene Zerlegung der Brennkammer 3 ohne Behinderungen ermöglicht werden.
Gegebenenfalls kann bei Verwendung von Brennstoffen, die einen höheren Anteil an gröberen Verbrrennungs-rückständen liefern, auch die strichliert gezeigte
Austragseinrichtung 35' unmittelbar oberhalb der Trägerplatte 4 in die Brennkammer 3 münden, die ebenfalls ein Absperr organ 37 aufweist, und mittels desselben Druckschalters 38 gesteuert werden kann. Der Druckschalter 38 kann dabei auch zweistufig ausgebildet sein, d.h. daß das Absperrorgan 37 der Austragseinrichtung 35' erst bei einem höheren Druck in der Verbrennungsluftzuführkammer 6 öffnet, der ohne Überschreitung der Oberfläche 21 des expandierten Wirbelschichtbettes 19 auf Grund eines hohen Anteiles an schweren, nicht bis zur oberen Austragseinrichtung 35 gelangenden Verbrennungsrückständen entsteht. Diese gelangen dann ebenfalls in den Aschesammler 45. Die Austragseinrichtung 35' ist dabei vorteilhaft leicht zerlegbar, um die Öffnung des mittleren Isolationsschichtabschnittes 13 nicht sonderlich zu erschweren.
Im Betrieb der Feuerungsanlage bei Temperaturen des Wirbelschichtbettes 19 von etwa 750°-900°C erstreckt sich das Wirbelschichtbett 19 bis an die Oberfläche 21 und umschließt den Kühlmantel 29, über den etwa die Hälfte der entstehenden Wärme abgeführt werden kann. Dabei besteht ein direkter Kontakt mit dem oberen Kesselmantelabschnitt 10, der sich durch direkte Wärmeleitung in seiner gesamten Höhe erwärmt. Beim Abschalten der Feuerung sinkt das Wirbelschichtbett 19 bis an die Oberfläche 20 und tritt, wie erwähnt, aus dem oberen Kesselmantelabschnitt 10 dabei aus. Durch die Wärme isolationsschicht 11, die Distanzierung der Kesselmantelabschnitte 8,9,10 und. den Austritt des Kühlmantels 29 aus dem Wirbelschichtbett 19 wird die Abkühlzeit auf jene Temperatur von etwa 600ºC, die zur selbsttätigen Entzündung des Brennstoffes bei neuer licher Brennstoffzufuhr erforderlich ist, wesentlich verlängert. Diese beträgt bis zum Dreifachen der Abkühlzeit auf die noch ausreichende Entzündungstemperatur bei der bekannten Wirbelschichtfeuerung, sodaß die Wiedereinschaltintervalle vor allem in den Übergangs zeiten zur kalten Jahreszeit wesentlich vergrößert sind, und auch eine raschere Aufheizung zu Beginn der Feuerung über die Heizung hin erreicht wird. Dadurch lassen sich beträchtliche Brennstoff- und Energieeinsparungen erzielen.
Weiters führt der oben erwähnte, in den oberen Bereich des Freiraumes 5 eingesetzte Körper 40 zu einer besseren Ausnutzung der Abgaswärme. Sein möglichst hohes Strahlungsabsorptionsvermögen läßt eine Temperatur des Körpers 40 von etwa 50°C unter der des Wirbelschichtbettes 19 erzielen, sodaß sie zwischen 700° und 850°C liegt. Der unmittelbare Umgebungs- bzw. Oberflächenbereich 40 weist daher zumindest jene Temperatur von 700°C auf, bei der die selbsttätige, d.h. ohne katalytische Maßnahmen erfolgende Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid einsetzt. Der ober halb des Körpers 40 angeordnete Sekundärwärmetauscher 34 (Fig. 1 ) wird daher von wesentlich heißeren, da neuerlich aufgeheizten Abgasen durchströmt, sodaß in dieser Nachverbrennungszone 41 ein erhöhter Wärmetausch stattfinden kann. Immerhin liefert ein m3
Kohlenmonoxid bei der Verbrennung zu Kohlendioxid eine Wärmemenge von etwa 12,7 kJ. Der Kohlenmonoxidgehalt der Rauchgase kann dadurch etwa um 1/3 gesenkt werden.
Wie bereits erwähnt, kann gegebenenfalls eine weitere. Absenkung des Kohlenmonoxidgehaltes der durch die Abgasleitung 42 austretenden Rauchgase erzielt werden, wenn der Körper 40 und auch die den Einbaubereich des Körpers 40 und die Nachverbrennungszone 41 um-hüllenden Wandungsteile des oberen Kesselmantelabschnittes 10 mit einer katalytischen Beschichtung oder Imprägnierung versehen sind. Die mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Feuerungsanlage erreichbare Effektivität bei der Vervollständigung der Verbrennung der Gase und bzw. oder Abgase aus der Wirbelschicht-Verbrennung wird anhand des folgenden Beispieles aufgezeigt:
Beispiel:
Eine Anlage zur Verteuerung von 2,5 kg/h Steinkohle entsprechend einer Wärmeleitung von 63000 kj/h besitzt einen Brennraum mit einem Durchmesser von 180 mm, dessen Freiraum einen solchen von 350 mm aufweist. Sie wird bei einer Betriebstemperatur von 900°C mit einer Luftüberschußzahl vonλ = 1.25 betrieben. In diesem Betriebszustand beträgt der CO-Gehalt der Rauchgase 300 mg und der Kohlenstoffgehalt 500 mg pro kg Brennstoff. Durch den Körper 40 ohne gesonderte katalytisch wirksame Beschichtung wird ein CO-Gehalt der Rauchgase von 200 mg/kg und ein Kohlenstoffge halt von 400 mg/kg Brennstoff erreicht. Wird der Körper mit der katalytisch wirksamen oxidischen Imprägnierung oder Beschichtung eingesetzt und hat auch die Innenfläche des oberen Kesselmantelabschnittes eine solche, so läßt sich der CO-Gehalt auf 100 mg/kg und der Kohlenstoffgehalt auf bloß 200 mg/kg Brennstoff herabdrücken.
Als feste Brennstoffe in zerkleinerter und bzw. oder -gepreßter Form kommen vor .allem Kohle, Torf, Holzpellets und Stroh, insbesondere granulierte Kohle mit einer Korngröße von etwa 1 bis 25 mm, vorzugsweise etwa 3 bis 10 mm, in Betracht.
Die erfindungsgemäße Feuerungsanlage ist vor allem für Kessel- und/oder Heizungsanlagen, z.B. Zentral- oder Etagenheizungen in Ein- und Zweifamilienhäusern, mit Leistungen im Bereich von etwa 5 bis 500 kW, vorzugsweise 10 bis 25 kW, anwendbar.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Varianten möglich. So können z.B. der Linearförderer und der
Kühlmantel in bezug auf die Trägerplatte der Wirbelschicht schräg verlaufend angeordnet werden und es kann die Lage der Austrittsöffnung im Brennraum variiert werden.
Weiters ist selbstverständlich auch eine andere Art der Brennstoffzuführung oder eine Art der Ascheaustragung denkbar, wobei letztere bei sehr leichten Verbrennungsrückständen gegebenenfalls überhaupt entfallen kann. Ebenso können die verschiedenen Aus-bildungen der Brennstoffzuführeinrichtung und der Ascheaustrageinrichtungen auch ohne die die direkte Wärmeleitung unterbrechende Kesselmantelaufteilung in Wirbelschichtfeuerungsanlagen eingesetzt werden. Weiters kann der Kühlmantel der bloßen Kühlung der Brennstoffzuführeinrichtung dienen und ein gesonderter Primärwärmetauscher vorgesehen sein.
Die Ausbildung des die Nachverbrennung des Kohlenmonoxids ohne katalytische Wirkung ermöglichenden Körpers ist weiters auch ohne Beschränkung auf Wirbelschichtfeuerungen bei anderen Feuerungsanlagen, insbesondere bei Unterschubfeuerungen mit Verbrennungsretorten vorteilhaft und einsetzbar.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Feuerungsanlage für feste, insbesondere granulierte Brennstoffe, vorzugsweise für Haushaltszwecke, mit einer Brennstoffzuführeinrichtung, mit einem Feuerungs kessel, in dem ein Brennraum für eine Wirbelschichtfeuerung angeordnet ist, dessen Brennkammer mit einer Trägerplatte für das Wirbelschichtbett versehen ist, der.nach obenin einen Freiraum und unterhalb der Trägerplatte in eine Verbrennungsluftzuführkammer übergeht, wobei der Feuerungskessel einen metallischen Mantel aufweist, der von einer Wärmeisolationsschicht umgeben ist, mit einem Abgasabzug und vorzugsweise mit einer Einrichtung zum Austragen der Verbrennungsrückstände aus der Feuerungsanlage, die eine Aus tragsleitung mit einem Absperrorgan aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kesselmantel ( 7 ) in drei untereinander gegen direkte Wämeleitung isolierte Abschnitte (8,9,10) unterteilt ist, von denen der untere (8 ) der Verbrennungsluftzuführkammer ( 6 ) , der mittlere (9) der Brennkammer ( 3 ) und der obere (10) dem Freiräum (5) zugeordnet ist.
2. Feuerungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenfläche der Wärmeisolations schicht (11) zwei Paare von voneinander distanzierten Nuten (15) ausgebildet sind, in die jeweils Abkantungen benachbarter Endbereiche ( 16, 17) der drei Kesselmantelabschnitte ( 8, 9, 10) eingesetzt sind.
3. Feuerungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Nuten (15) die Abkantungen der Endbereiche ( 16, 17) umfassende Dichtungen (18) eingesetzt sind.
4. Feuerungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere, vorzugsweise mit einer Abkantung versehene Endbereich (17) des mittleren Kesselmantelabschnittes (9) die Ober- fläche (20) des ruhenden Wirbelschichtbettes (19) überragt, das im expandierten Zustand in den unteren Endbereich (16) des oberen Kesselmantelabschnittes (10) ragt.
5. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurph gekennzeichnet, daß die Wärmeisolationsschicht (11) des Kesselmantels (7) in drei aufeinandergesetzte Abschnitte (12,13,14) unterteilt ist, wobei der mittlere Isolationsschichtabschnitt (13) den mittleren Kesselmantelabschnitt (9) beidseitig überragt und die bevorzugt vorgesehenen Nuten (15) paarweise in seinen beiden Endbereichen (23,24) ausgebildet sind.
6. Feuerungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Isolationsschichtabschnitt (13) zumindest zweiteilig ausgebildet ist, wobei die Trennebenen vertikal verlaufen.
7. Feuerungsanlage nach Anspruch 6, mit einem zylindrischen Feuerungskessel, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Isolationsschichtabschnitt (13) aus zwei Halbschalen (25) gebildet ist, die um eine vertikale Achse (26) gegeneinander verschwenkbar sind.
8. Feuerungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im oberen Kesselmantelabschnitt (10) die Brennstoffzuführeinrichtung (27), insbesondere eine Förderschnecke (28) in den Brennraum (2) erstreckt und zumindest innerhalb, vorzugsweise auch außerhalb des Brennraumes (2) von einem gegenüber dem Brennraum (2) abgeschlossenen, im wesentlichen zylindrischen Kühlmantel (29) umgeben ist, der von einem Kühlmittel, z.B. Wasser, durchströmt ist.
9. Feuerungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Brennstoffzuführeinrichtung (27) sich bis etwa in die Mitte des Brennraumes (2) erstreckt und der Kühlmantel (29) den Brennraum (2) durchsetzt, wobei er etwa in dessen Mitte eine Auswurfsöffnung (30) für den festen Brennstoff aufweist.
10. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzuführeinrichtung (27) mit dem Kühlmantel (29) im unteren Endbereich (16) des oberen Kesselmantelabschnittes (10) angeordnet ist, und zumindest teilweise, vorzugsweise zur Gänze, in der Expansionszone (22) der Wirbelschicht (19) eingebettet ist.
11. Feuerungsanlange nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (31 ) des Kühlmantels (29) für das Kühlmittel auf der einen Seite des Brennraumes (2) und der Auslaß (32) für das Kühlmittel auf der gegenüberliegenden Seite des Brennraumes (2) angeordnet ist.
12. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmantel (29) einen Primärwärmetauscher einer Heizanlage bildet, und mit einer Leitung (33) mit einem Sekundärwärmetauscher (34) der Heizanlage verbunden ist, der vorzugsweise im Strömungsweg der Abgase der Feuerungs anlage angeordnet ist.
13.. Feuerungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der als Primärwannetauscher dienende Kühlmantel (29) und der Sekundärwärmetauscher (34) in Reihe geschaltet sind.
14. Feuerungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Austragsleitung (36) zum Austragen der Verbrennungsrückstände im unteren Endbereich (16) des oberen Kesselmantelabschnittes (10) mündet.
15. Feuerungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Austragsleitung (36) zum Austragen der Verbrennungsrückstände im mittleren Kesselabschnitt (9) unmittelbar oberhalb der Trägerplatte (4) des Wirbelschichtbettes (19) in die Brennkammer (3) mündet.
16. Feuerungsanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (37) der Austragsleitung (36) mittels eines Druckschalters (38) betätigbar ist, der vom Druck der dem Brennraum (2) zugeführten Verbrennungsluft gesteuert ist, wobei der Druckschalter (38) mit einer Druckleitung (39) an die Verbrennungsluftzuführkammer (6) unterhalb der Trägex-platte (4) des Wirbelschichtbettes (19) angeschlossen ist.
17. Feuerungsanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekenn zeichnet, daß in dem dem Freiraum (5) zugeordneten oberen Kesselmantelabschnitt (10) ein Körper (40) eingesetzt ist, dessen Abstand zur Oberfläche (21) des expandierten Wirbelschichtbettes (19) höchstens so groß ist, daß im Einsatzbereich des Körpers (40) durch die Abgabe der vom Wirbelschichtbett (19) auf genommenen Wärmestrahlung eine die zumindest teilweise selbständige Verbrennung des in den Abgasen enthaltenen Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid bewirkende Umgebungstemperatur herrscht.
18. Feuerungsanlage nach Anspruch 12 und 17 , dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Körpers (40) in der Nachverbrennungszone (41) des Kohlenmonoxids der Sekundärwärmetauscher (34) der Heizanlage angeordnet ist.
19. Feuerungsanlage nach Anspiuch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (4θ) eine durch Durchtrittsöffnungen vergrößerte Oberfläche aufweist.
2θ. Feuerungsanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (40) aus einem porösen, wärmespeichernden Material besteht.
21. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (40) mit katalytisch wirksamen Materialien beschichtet oder imprägniert ist.
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Inventor name: BERTALAN, WILHELM