EP0148282A1 - Vorrichtung zum Verbrennen von Feststoffen - Google Patents

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EP0148282A1
EP0148282A1 EP83112641A EP83112641A EP0148282A1 EP 0148282 A1 EP0148282 A1 EP 0148282A1 EP 83112641 A EP83112641 A EP 83112641A EP 83112641 A EP83112641 A EP 83112641A EP 0148282 A1 EP0148282 A1 EP 0148282A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flue gas
boiler
chamber
cylinder
baffle plate
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Withdrawn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
EP83112641A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Butscheck
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.)
Agro Stahlsonderbau und Spezialverpackung GmbH
Original Assignee
Agro Stahlsonderbau und Spezialverpackung 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
Application filed by Agro Stahlsonderbau und Spezialverpackung GmbH filed Critical Agro Stahlsonderbau und Spezialverpackung GmbH
Priority to EP83112641A priority Critical patent/EP0148282A1/de
Priority to DK207884A priority patent/DK207884A/da
Publication of EP0148282A1 publication Critical patent/EP0148282A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B10/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B5/00—Combustion apparatus with arrangements for burning uncombusted material from primary combustion
    • F23B5/04—Combustion apparatus with arrangements for burning uncombusted material from primary combustion in separate combustion chamber; on separate grate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B80/00—Combustion apparatus characterised by means creating a distinct flow path for flue gases or for non-combusted gases given off by the fuel
    • F23B80/04—Combustion apparatus characterised by means creating a distinct flow path for flue gases or for non-combusted gases given off by the fuel by means for guiding the flow of flue gases, e.g. baffles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/14—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion
    • F23G5/16—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion in a separate combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/06—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
    • F24H1/28—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes
    • F24H1/285—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes with the fire tubes arranged alongside the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H2230/00—Solid fuel fired boiler

Definitions

  • the invention relates to a device for burning solid matter according to the preamble of patent claim 1.
  • Combustion devices for solids such as wood, straw, paper and the like are known in different designs.
  • the different versions mostly have in common a boiler that is fed from the front or a side wall and in which the actual combustion of the fuels takes place.
  • Primary air and, depending on the fuel material, secondary air are fed to the boiler via a flap-controlled nozzle.
  • the flue gas discharge from the boiler is connected to a chimney.
  • the combustion in the boiler is only incomplete, the flue gases are still provided with a correspondingly high proportion of pollutants, in particular the flue gases also carry particles.
  • the thermal energy present in the smoke gases is not used, difficulties arise increasingly from the fact that the limit values for the pollutant content in smoke gases have recently been drastically reduced. This usually requires complex filter systems.
  • the object of the invention is to provide a device for burning solids, which is robust and simple in construction and enables a largely pollutant-free discharge of the flue gases into the outside environment.
  • the invention is characterized in that the combustion boiler is followed by an afterburning unit in the flue gas outlet, in which the flue gases discharged from the combustion boiler are deflected several times by baffle plates.
  • the flue gases leaving the boiler in which only incomplete combustion takes place, are subjected to a separate post-combustion, which leads to a substantial reduction in the pollutant content in the flue gases to be removed.
  • the multiple deflection on the one hand there is an intensive flow against the components of the afterburning unit, which are consequently very strongly heated, which favors the afterburning.
  • Another effect of the multiple deflection by baffle plates is that with the impact of the flue gases there is also a separation of the solid particles entrained with the flue gases, which are collected in a separate collecting space, in particular an ash chamber.
  • the supply of secondary air into the afterburning unit also favors the afterburning of the flue gases channeled as a result of the multiple deflections within the afterburning unit and in close flow contact with the components of the afterburning unit.
  • a horizontal arrangement of the boiler and a vertical arrangement of the downstream afterburning unit, which has a flue gas duct, is particularly advantageous also for reasons of space.
  • the flue gas flow which is deflected downward by a baffle plate, is diverted upwards below the flue gas duct and flows upward through the flue gas duct, where it strikes a baffle plate arranged above the outlet opening of the flue gas duct. This causes the flue gas flow to be redirected.
  • the solid particles separated as a result of the impact fall down through the flue gas duct and can be in one below the flue gas duct arranged ash chamber to be collected.
  • the design of the flue gas duct is particularly advantageous, the design of the flue gas duct, the lower section of which at least partially engages in an afterburning cylinder which connects to the flue gas outlet of the boiler.
  • the lower section of the flue gas duct can be used here as a baffle plate for the flue gases flowing into the afterburning cylinder.
  • the converging walls of the flue gas duct also flow within the flue gas duct, that is to say a further impact process.
  • the solid particles entrained in the flue gas flow fall down into the ash chamber.
  • a post-combustion unit is expediently followed by a cooler, since there is a noticeable increase in the temperature of the flue gases within the post-combustion unit.
  • the heat generated in the afterburning unit can be drawn off and used for use via the downstream cooler, which is designed as a heat exchanger.
  • the correspondingly cooled flue gases then leave the housing of the device through an outlet and flow to the chimney. This results in an improved utilization of the fuels with a simultaneous reduction in the emission of pollutants into the outside environment via the chimney.
  • the decisive factor here is the multiple deflection and rebound, which leads to the separation of the solid particles, which can be collected in an ash chamber, and also that the flue gases flow along the heated components of the afterburning unit, which in turn increases the efficiency of the afterburning.
  • the combustion device can be loaded manually or automatically, however, in the case of automatic loading due to the existing auxiliary energy sources, such as electricity, a blower can be used for the primary and secondary air supply, in particular for the secondary air supply into the afterburning unit.
  • Another advantage is the successful constructional combination of the boiler, the afterburner and the cooler, which can be accommodated in the smallest space.
  • the device shown in the figures for burning solids, in particular wood, straw, paper and the like. Like. Includes a housing 1 made of sheet metal, which according to FIGS. 2 to 4, an essentially egg-shaped cross owns cut.
  • the device contains, housed in the housing 1, a boiler 2, an afterburning unit 3 and a cooler 4.
  • the boiler 2, which forms a cylinder with a circular cross section in the embodiment shown, is preferably arranged horizontally and can be supplied with fuel from the front side by means of a pivoting door 5 be loaded. The loading takes place manually in the embodiment shown. However, it can also take place automatically, in which case the fuel is supplied from the side, ie into the peripheral wall of the boiler 2.
  • a flue gas outlet 6 in the rear end chamber 7 of the boiler 2.
  • a grate 8 is arranged on the bottom according to FIG. 3.
  • the grate 8 has a flat grate bottom with support flanges bent downwards and is preferably made of stainless steel.
  • the flue gas discharge 6 formed by a pipe socket in the end wall 7 opens via a flanged pipe section 9 into the afterburning unit 3, which is preferably arranged upright as shown in FIG. 1.
  • the afterburning unit 3 essentially comprises an afterburning cylinder 11 delimiting the afterburning chamber 10 with a tube piece 12 engaging therein, which is part of an upwardly leading and generally designated 13 flue gas duct.
  • the afterburning cylinder 11 has an outer insulation made of suitable insulating material, in particular fireclay or ceramic material, and an inner insert 14, expediently likewise made of fireclay or ceramic material.
  • the insert 14, which delimits the afterburning chamber 10, is formed in one piece with the pipe section 12 in the exemplary embodiment shown.
  • the afterburning chamber 10 is connected to the flue gas outlet 6 via the pipe section 9.
  • the bottom has an annular web 17 which projects radially inwards and delimits an outlet opening 18 to an ash chamber 19 located below.
  • the ring web 17 has a deflecting function for the flue gas stream which is deflected downward by means of the baffle plate 15 and channeled in the flue gas passage 16 and which is finally diverted upward into the pipe section 12, that is to say into the flue gas duct 13.
  • the afterburning unit 3 is supported via the ash chamber 19 at the bottom of the housing 1, with the interposition of a plate 20 which is mounted on rollers that are not visible in detail. This is done to make assembly easier and allows the unit to be wedged by means of screws (not shown).
  • a secondary air supply 21 opens into the post-combustion unit 3, specifically in the ash chamber 19 in the embodiment shown. This results in the air supply required for the post-combustion in the post-combustion unit 3.
  • the pipe section 12 forms part of the smoke channel 13, which continues above the otherwise frustoconical pipe section 12 through a further pipe section 22 with a frustoconical shape but also a frustoconical shape.
  • the pipe section 22 is also made of fireclay or ceramic material and rests with its larger opening on the larger opening of the pipe section 12.
  • the flue gas guide 27 opens into an annular chamber 28 which surrounds the pipe section 22 and is delimited at the top by a wall 29 and at the bottom by a wall 30 and an annular diaphragm 31.
  • the cooling tube bundle 33 passes through a water boiler 34.
  • the water boiler 34 is arranged above the boiler 2, which is otherwise surrounded by a water jacket at 35. This can be seen from the double-wall structure of the boiler 2, which can be seen particularly clearly from FIG. 3.
  • the cooling pipes denoted by 32 open at their end opposite the chamber 28 into a chamber 37 which is separated from the water boiler 34 by an end wall 36 and in which the flue gas flow led through the pipes 32 is deflected upward.
  • a second group of cooling tubes 39 which are arranged above the cooling tubes 32, open into the chamber 37, which is otherwise accessible from the outside via a cover 38. The flue gas flow deflected in the chamber 37 enters these cooling pipes 39 and from there reaches the outlet 40, which is connected to the chimney.
  • the cooling pipes 39 open into a chamber 41 leading to the outlet 40 and the chimney, which is delimited at the bottom by the wall 29 and the baffle 24.
  • a swivel flap 42 which can be seen at the top right in FIG. 1, results in a bypass of the cooler 4 and thus a direct flue gas flow from the annular chamber 28 to the outlet 40 and to the chimney in order to ensure the correct extraction of the flue gases in the heating phase .
  • Fig. 3 shows that the boiler 2 is suitably insulated at 43.
  • the double wall structure which delimits the water jacket 35, is formed by sheet steel cylinders 44, which are arranged at a distance.
  • the water jacket 35 is connected at the top via passage openings 45 to the water boiler 34 of the cooler.
  • the charging door 5 of the boiler 2 is formed by a double wall structure and cooled by water fed into the double wall structure.
  • Fig. 1 shows in a door-side arrangement a flap-provided primary air supply 46 and also a flap-provided secondary air supply 47 for the boiler 2.
  • the secondary air supply at 47 is only used with special fuels, such as straw, where a larger amount of air supplied is required for the combustion process.
  • the air supply to the boiler 2 is controlled by a controller 48 shown in FIG. 2. This is a known component, so that a detailed explanation is not necessary.
  • a cover 49 which can be clearly seen in FIG. 4. It can also be seen from this that the outlet connection 40 is received in a cover 50 from the chamber 41, so that there is also a corresponding access possibility at the top the afterburning unit accommodated in the housing 1 is guaranteed.
  • the device is loaded with fuel via the loading door 5.
  • the boiler 2 is dimensioned large enough so that bales of straw can also be picked up.
  • the fuel is then burned in the boiler 2.
  • the flue gases are removed from the boiler 2 at 6 and fed into the afterburning unit 3.
  • the flue gases passing through the flue gas outlet 6 at about 800 ° C. collide at 15 with the baffle plate formed by the pipe section 12, are deflected there and channeled through the flue gas passage 16 to the bottom of the chamber 10. There the flue gas flow is deflected upwards into the flue gas duct 13.
  • the flap 42 is opened so that the flue gases from the annular chamber 28 go directly to the outlet 40 to the chimney.
  • the valve 42 is closed so that the flow at the baffle plate has a temperature approximately at the level of 1200 0 having flue gases from the annular chamber 28 in the cooling tubes 32 and thus through the kettle 34th
  • the flue gases are cooled.
  • the flue gases After flowing through the cooling tubes 32, the flue gases enter the deflection chamber 37, where they are deflected into the upper group of cooling tubes 39.
  • the flue gases then pass through the water boiler 34 and finally reach the chamber 41, from where they exit into the chimney via the outlet connection 40.
  • the double wall structure of the boiler 2 extends beyond the end wall 7 shown on the right in FIG. 1 to the right end wall of the housing 1 in FIG. 1, where the double wall structure is closed by a cover 51, which ensures access to the afterburning unit 3 .
  • the double wall structure of the boiler 2, which extends beyond the end wall 7, has an opening through which the flue gas duct 13 is guided.

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Verbrennen von Feststoffen, insbesondere Holz, Stroh, Papier u.dgl., mit einem wärmeisolierten Brennkessel (2) mit Primärluftzufuhr (46) und Rauchgasabzug (6) ist zum Zwecke der Intensivierung der Verbrennung dem Brennkessel (2) am Rauchgasabzug (6) eine Nachverbrennungseinheit (3) nachgeschaltet, in welcher die vom Brennkessel abgeführten Rauchgase mehrfach durch Prallplatten (15, 24) umgelenkt werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbrennen von Feststoffen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Verbrennungsvorrichtungen für Feststoffe, wie Holz, Stroh, Papier u.dgl. sind in unterschiedlichen Bauausführungen bekannt. Den unterschiedlichen Ausführungen ist zumeist gemeinsam ein Brennkessel, der von der Stirnseite oder einer Seitenwand her beschickt wird und in dem die eigentliche Verbrennung der Brennstoffe stattfindet. Dem Brennkessel wird über einen klappengesteuerten Stutzen Primärluft und ggf., je nach Brennstoffmaterial, Sekundärluft zugeführt. Der Rauchgasabzug von dem Brennkessel ist an einen Schornstein angeschlossen. Da allerdings die Verbrennung im Brennkessel nur unvollkommen ist, sind die Rauchgase noch mit einem entsprechend hohen Schadstoffanteil versehen, insbesondere führen die Rauchgase noch Partikelchen mit. Abgesehen davon, daß bei einem unmittelbaren Rauchabzug über den Schornstein die in den Rauchgasen vorhandene Wärmeenergie nicht genutzt wird, ergeben sich zunehmend Schwierigkeiten daraus, daß die Grenzwerte für den Schadstoffanteil in Rauchgasen drastisch in der jüngsten Zeit herabgesetzt worden sind. Dies macht zumeist aufwendige Filteranlagen erforderlich.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Verbrennen von Feststoffen zu schaffen, welche robust und einfach aufgebaut ist und eine weitgehend schadstofffreie Ableitung der Rauchgase in die Außenumgebung ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet.
  • Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß dem Brennkessel am Rauchgasabzug eine Nachverbrennungseinheit nachgeschaltet ist, in welcher die vom Brennkessel abgeführten Rauchgase mehrfach durch Prallplatten umgelenkt werden. Dadurch werden die den Brennkessel, in welchem eine nur unvollständige Verbrennung stattfindet, verlassenden Rauchgase einer gesonderten Nachverbrennung unterzogen, was zu einer wesentlichen Reduzierung des Schadstoffgehalts in den abzuführenden Rauchgasen führt. Infolge der mehrfachen Umlenkung kommt es einerseits zu einer intensiven Anströmung der Bauteile der Nachverbrennungseinheit, die infolgedessen sehr stark erhitzt werden, was die Nachverbrennung begünstigt. Ein weiterer Effekt der mehrfachen Umlenkung durch Prallplatten besteht darin, daß mit dem Aufprall der Rauchgase auch eine Abscheidung der mit den Rauchgasen mitgerissenen festen Partikelchen stattfindet, die in einem gesonderten Sammelraum , insbesondere einer Aschekammer aufgesammelt werden.
  • Die Zufuhr von Sekundärluft in die Nachverbrennungseinheit begünstigt ferner die Nachverbrennung der infolge der Mehrfachumlenkungen innerhalb der Nachverbrennungseinheit kanalisiert und in engem Strömungskontakt zu den Bauteilen der Nachverbrennungseinheit geführten Rauchgase.
  • Besonders vorteilhaft auch aus Platzgründen ist eine liegende Anordnung des Brennkessels und eine stehende Anordnung der nachgeschalteten Nachverbrennungseinheit, die einen Rauchgaskanal aufweist. Der durch eine Prallplatte nach unten umgelenkte Rauchgasstrom wird unterhalb des Rauchgaskanals nach oben hin abgeleitet und strömt durch den Rauchgaskanal nach oben, wo er auf eine über der Austrittsöffnung des Rauchgaskanals angeordnete Prallplatte auftrifft. Dadurch erfolgt ein erneutes Umlenken des Rauchgasstroms. Die infolge des Aufpralls abgeschiedenen Festkörperteilchen fallen durch den Rauchgaskanal nach unten und können in einer unterhalb des Rauchgaskanals angeordneten Aschekammer aufgefangen werden.
  • Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Rauchgaskanals, dessen unterer Abschnitt zumindest teilweise in einen Nachverbrennungszylinder eingreift, der am Rauchgasabzug des Brennkessels anschließt. Der untere Abschnitt des Rauchgaskanals kann hierbei als Prallplatte für die in den Nachbrennzylinder einströmenden Rauchgase verwendet werden. Infolge einer speziellen Gestaltung des Rauchgaskanals mit einem unteren divergierenden Abschnitt und einem oberen konvergierenden Abschnitt kommt es auch innerhalb des Rauchgaskanals zu einer Anströmung der konvergierenden Wände des Rauchgaskanals, also zu einem weiteren Prallvorgang. Infolge des Aufpralls im Bereich des Rauchgaskanals fallen die im Rauchgasstrom mitgerissenen Festkörperteilchen nach unten in die Aschekammer.
  • Zweckmäßigerweise ist der Nachverbrennungseinheit ein Kühler nachgeschaltet, da es innerhalb der Nachverbrennungseinheit zu einer merklichen Erhöhung der Temperatur der Rauchgase kommt. Über den nachgeschalteten Kühler, der als Wärmetauscher ausgebildet ist, kann die in der Nachverbrennungseinheit erzeugte Wärme abgenommen und einer Nutzung zugeführt werden. Die entsprechend abgekühlten Rauchgase verlassen dann das Gehäuse der Vorrichtung durch einen Austrittsstutzen und strömen zum Schornstein. Es ergibt sich somit eine verbesserte Ausnutzung der Brennstoffe bei gleichzeitiger Reduzierung des Schadstoffaustrags in die Außenumgebung über den Schornstein. Maßgeblich ist hierbei vor allem die mehrfache Umlenkung und Abprallung, was zu einem Abscheiden der Festkörperteilchen führt, die in einer Aschekammer aufgesammelt werden könnenund ferner, daß die Rauchgase an den erhitzten Bauteilen der Nachverbrennungseinheit entlang strömen, was wiederum den Wirkungsgrad der Nachverbrennung erhöht.
  • In der Aufheizphase ist es zweckmäßig, die Rauchgase über einen klappengesteuerten Bypass am Kühler vorbei unmittelbar zum Schornstein zu führen, um die Abzugsverhältnisse in der Anfangsphase zu verbessern.
  • Die Beschickung der Verbrennungsvorrichtung kann manuell aber auch automatisch erfolgen, wobei im Falle einer automatischen Beschickung infolge der vorhandenen Hilfsenergiequellen, wie etwa Strom, für die Primär- und Sekundärluftzufuhr, insbesondere für die Sekundärluftzufuhr in die Nachverbrennungseinheit ein Gebläse herangezogen werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil besteht in der gelungenen baulichen Zusammenfassung von Brennkessel, Nachverbrenner und Kühler, welche auf kleinstem Raume untergebracht werden können.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen
    • Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung,
    • Fig. 2 eine Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung von vorne,
    • Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 1 sowie
    • Fig. 4 eine Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung von der Rückseite.
  • Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung zum Verbrennen von Feststoffen, insbesondere Holz, Stroh, Papier u. dgl. umfaßt ein Gehäuse 1 aus Blech, welches entsprechend den Fig. 2 bis 4 einen im wesentlichen ei-förmigen Querschnitt besitzt. Die Vorrichtung enthält im Gehäuse 1 untergebracht einen Brennkessel 2, eine Nachverbrennungseinheit 3 sowie einen Kühler 4. Der in der dargestellten Ausführungsform einen Zylinder mit kreisrundem Querschnitt bildende Brennkessel 2 ist bevorzugt liegend angeordnet und kann durch eine mit 5 bezeichnete Schwenktür von der Stirnseite her mit Brennmaterial beschickt werden. Die Beschickung erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform manuell. Sie kann aber auch automatisch erfolgen, wobei dann die Brennstoffzufuhr von der Seite her, also in die Umfangswand des Brennkessels 2 erfolgt. Der Beschickungsseite gegenüberliegend befindet sich ein Rauchgasabzug 6 in der rückseitigen Stirnkammer 7 des Brennkessels 2. Innerhalb des Brennkessels 2 ist entsprechend Fig. 3 am Boden ein Rost 8 angeordnet. Der Rost 8 besitzt einen ebenen Rostboden mit seitlich nach unten abgebogenen Stützflanschen und ist bevorzugt aus Edelstahl hergestellt. Der durch einen Rohrstutzen in der Stirnwand 7 gebildete Rauchgasabzug 6 mündet über ein angeflanschtes Rohrstück 9 in die Nachverbrennungseinheit 3, die entsprechend der Darstellung in Fig. 1 bevorzugt stehend angeordnet ist.
  • Die Nachverbrennungseinheit 3 umfaßt im wesentlichen einen die Nachbrennkammer 10 begrenzenden Nachbrennzylinder 11 mit einem darin eingreifenden Rohrstück 12, welches Teil eines nach oben führenden und allgemein mit 13 bezeichneten Rauchgaskanals ist. Der Nachverbrennungszylinder 11 besitzt eine äußere Isolierung aus geeignetem Isoliermaterial, insbesondere Schamott- oder Keramikmaterial, und einen inneren Einsatz 14, zweckmäßigerweise gleichfalls aus Schamott- oder Keramikmaterial. Der Einsatz 14, der die Nachverbrennungskammer 10 begrenzt, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Rohrstück 12 ausgebildet.
  • Die Nachverbrennungskammer 10 steht mit dem Rauchgasabzug 6 über das Rohrstück 9 in Verbindung. Das Rohrstück 12, welches bei 15 eine nachfolgend noch näher beschriebene erste Prallplatte bildet, begrenzt mit der rauchgasabzugsseitigen Wand der Nachverbrennungskammer 10 einen Rauchgasdurchgang 16, durch den die vom Brennkessel über den Rauchgasabzug 6 strömenden Rauchgase infolge der Ablenkung an der Prallplatte 15 kanalisiert nach unten zum Boden der Nachverbrennungskammer 10 strömen. Der Boden besitzt einen Ringsteg 17, der radial nach innen vorsteht und eine Auslaßöffnung 18 zu einer darunter befindlichen Aschekammer 19 begrenzt. Der Ringsteg 17 besitzt eine Umlenkfunktion für den mittels der Prallplatte 15 nach unten abgelenkten und im Rauchgasdurchlaß 16 kanalisierten Rauchgasstrom, der schließlich nach oben in das Rohrstück 12, also in den Rauchgaskanal 13 umgeleitet wird.
  • Die Nachverbrennungseinheit 3 ist über die Aschekammer 19 am Boden des Gehäuses 1 abgestützt und zwar unter Zwischenschaltung einer Platte 20, die auf im einzelnen nicht ersichtlichen Walzen gelagert ist. Dies erfolgt zum Zwecke der Montageerleichterung und erlaubt eine Verkeilung der Einheit mittels nicht dargestellter Schrauben.
  • In die Nachverbrennungseinheit 3 mündet eine Sekundärluftzufuhr 21 und zwar bei der dargestellten Ausführungsform in die Aschekammer 19. Hierdurch erfolgt die für die Nachverbrennung erforderliche Luftzufuhr in die Nachverbrennungseinheit 3.
  • Wie bereits ausgeführt, bildet das Rohrstück 12 einen Teil des Rauchkanals 13, der sich oberhalb des im übrigen kegelstumpfförmigen Rohrstücks 12 durch ein weiteres Rohrstück 22 mit gleichfalls kegelstumpfförmiger, jedoch umgekehrt kegelstumpfförmiger Gestalt fortsetzt. Das Rohrstück 22 ist gleichfalls aus Schamott- oder Keramikmaterial hergestellt und ruht mit seiner größeren öffnung auf der größeren Öffnung des Rohrstücks 12 auf. Dadurch ergibt sich die recht deutlich aus Fig. 1 ersichtliche besondere Rauchgaskanalausbildung mit einem ersten nach oben divergierenden Abschnitt, gebildet durch das Rohrstück 12, und einem nach oben konvergierenden Abschnitt, gebildet durch das Rohrstück 22.
  • Über dem Auslaßende 23 des Rauchgaskanals 13 befindet sich eine umgekehrt angeordnete Prallschale 24, welche oben die Auslaßöffnung 23 voll überdeckt und mit ihren Seitenwänden bei 25 zusammen mit der entsprechenden Außenwand 26 des Rauchgaskanals 13 eine mit 27 bezeichnete Rauchgasführung begrenzt. Die Rauchgasführung 27 mündet in einer das Rohrstück 22 umgebenden ringförmigen Kammer 28, die oben durch eine Wand 29 und unten durch eine Wand 30 und eine Ringblende 31 begrenzt ist.
  • In die Ringkammer 28 münden eine erste Gruppe 32 von Kühlrohren eines allgemein mit 33 bezeichneten Kühlrohrbündels, welches recht deutlich aus der Schnittdarstellung in Fig. 3 hervorgeht. Das Kühlrohrbündel 33 durchgreift einen Wasserkessel 34. Der Wasserkessel 34 ist über dem Brennkessel 2 angeordnet, der im übrigen bei 35 von einem Wassermantel umgeben ist. Dies wird durch den insbesondere recht deutlich aus Fig. 3 ersichtlichen Doppelwandaufbau des Kessels 2 ersichtlich.
  • Die mit 32 bezeichneten Kühlrohre münden an ihrem der Kammer 28 gegenüberliegenden Ende in eine gegenüber dem Wasserkessel 34 durch eine Stirnwand 36 getrennte Kammer 37, in welcher der durch die Rohre 32 geführte Rauchgasstrom nach oben umgelenkt wird. In die Kammer 37, die im übrigen von außen über einen Deckel 38 zugänglich ist, münden eine zweite Gruppe von Kühlrohren 39, die oberhalb der Kühlrohre 32 angeordnet sind. In diese Kühlrohre 39 tritt der in der Kammer 37 umgelenkte Rauchgasstrom ein und gelangt von dort zum Austritt 40, der mit dem Schornstein in Verbindung gebracht wird.
  • Wie aus Fig. 1 recht deutlich ersichtlich ist, münden die Kühlrohre 39 in einer zum Austritt 40 und zum Schornstein führende Kammer 41, die unten durch die Wand 29 und die Prallschale 24 begrenzt ist.
  • Durch eine Schwenkklappe 42, die in Fig. 1 rechts oben ersichtlich ist, ergibt sich ein Bypass des Kühlers 4 und damit ein direkter Rauchgasstrom aus der Ringkammer 28 zum Austritt 40 und zum Schornstein, um in der Aufheizphase für den richtigen Abzug der Rauchgase zu sorgen.
  • Fig. 3 zeigt, daß der Brennkessel 2 bei 43 geeignet isoliert ist. Der Doppelwandaufbau, der den Wassermantel 35 begrenzt, ist durch Stahlblechzylinder 44 gebildet, die mit Abstand angeordnet sind. Der Wassermantel 35 steht oben über Durchtrittsöffnungen 45 mit dem Wasserkessel 34 des Kühlers in Verbindung. Ferner ist auch die Beschikkungstür 5 des Brennkessels 2 durch einen Doppelwandaufbau gebildet und durch in den Doppelwandaufbau zugeleitetes Wasser gekühlt. Fig. 1 zeigt in türseitiger Anordnung eine mit einer Klappe versehene Primärluftzufuhr 46 und darüber eine gleichfalls mit einer Klappe versehene Sekundärluftzufuhr 47 für den Brennkessel 2. Die Sekundärluftzufuhr bei 47 wird nur verwendet bei speziellen Brennmitteln, wie Stroh, wo eine größere Menge an zugeführter Luft für den Verbrennungsvorgang erforderlich ist. Die Steuerung der Luftzufuhr zum Brennkessel 2 erfolgt durch einen aus Fig. 2 ersichtlichen Regler 48. Es handelt sich hierbei um ein bekanntes Bauteil, so daß sich eine eingehende Erläuterung erübrigt.
  • Die Zugänglichkeit zur Aschekammer 19 ist gewährleistet durch einen Deckel 49, der deutlich aus Fig. 4 ersichtlich ist. Daraus ist auch ersichtlich, daß der Austrittsstutzen 40 aus der Kammer 41 in einem Deckel 50 aufgenommen ist, so daß auch oben eine entsprechende Zugangsmöglichkeit zu der im Gehäuse 1 aufgenommenen Nachverbrennungseinheit gewährleistet ist.
  • Die obige Beschreibung zeigt recht deutlich die platzsparende Anordnung von liegend angeordnetem Brennkessel 2, stehend angeordneter Nachverbrennungseinheit 3 und wiederum liegend angeordnetem Kühler 4, woraus sich die weiter unten noch erläuterten vorteilhaften Strömungswege für das Rauchgas ergeben.
  • Wie bereits ausgeführt, erfolgt die Beschickung der Vorrichtung mit Brennstoff über die Beschickungstür 5. Hierbei ist der Brennkessel 2 ausreichend groß bemessen, so daß auch Ballen aus Stroh aufgenommen werden können. Im Brennkessel 2 erfolgt dann die Verbrennung des Brennstoffs.Die Rauchgase werden bei 6 vom Brennkessel 2 abgeführt und in die Nachverbrennungseinheit 3 zugeführt. Die mit etwa 800 °C den Rauchgasabzug 6 passierenden Rauchgase prallen bei 15 auf die durch das Rohrstück 12 gebildete Prallplatte, werden dort umgelenkt und kanalisiert durch den Rauchgasdurchgang 16 zum Boden der Kammer 10 geführt. Dort wird der Rauchgasstrom nach oben in den Rauchgaskanal 13 umgelenkt. Infolge der über das Rohr 21 zugeführten Sekundärluft findet eine Nachverbrennung statt, die begünstigt wird durch die erhebliche Erhitzung der Elemente der Nachverbrennungseinheit 3 infolge der bei 15 auftreffenden heißen Rauchgase und der längs der Wände der Nachverbrennungskammer 11 und des Rohrstücks 12 geführten Rauchgasströme. Dadurch wird der Nachbrennzylinder glühend heiß. Infolge der Sekundärluftzufuhr in die Nachverbrennungseinheit 3 kommt es zur Nachverbrennung. Die heißen Rauchgase steigen über den Rauchgaskanal 13 nach oben, wobei infolge der Querschnittsgestaltung des Rauchgaskanals 13 wiederum die Rauchgase kanalisiert strömen. Die nach oben geleiteten Rauchgase prallen dann auf den Boden der Prallschale 24. Evtl. noch nicht vollständig verbrannte Partikelchen fallen hierbei durch den Rauchgaskanal 13 nach unten und gelangen in die Aschekammer 19. Oben wird der Rauchgasstrom an der Prallplatte 24 in die Rauchgasführung 27 umgelenkt und gelangt in die Ringkammer 28.
  • In der Aufheizphase ist die Klappe 42 geöffnet, so daß die Rauchgase aus der Ringkammer 28 unmittelbar zum Austritt 40 zum Schornstein gelangen. Nach Beendigung der Aufheizphase wird jedoch die Klappe 42 geschlossen, so daß die an der Prallplatte eine Temperatur etwa in Höhe von 1200 0 aufweisenden Rauchgase aus der Ringkammer 28 in die Kühlrohre 32 und damit durch den Wasserkessel 34 strömen. Dabei werden die Rauchgase gekühlt. Nach Durchströmen der Kühlrohre 32 gelangen die Rauchgase in die Umlenkkammer 37, wo sie in die obere Gruppe von Kühlrohren 39 umgelenkt werden. Die Rauchgase durchlaufen dann wiederum den Wasserkessel 34 und gelangen schließlich in die Kammer 41, von wo sie über den Austrittsstutzen 40 in den Schornstein austreten. Infolge dieser Ineinanderanordnung resultiert auch ein vereinfachter Aufbau der Vorrichtung. So erstreckt sich insbesondere der Doppelwandaufbau des Brennkessels 2 über die in Fig. 1 rechts dargestellte Stirnwand 7 hinaus bis zu der in Fig. 1 rechten Stirnwand des Gehäuses 1, wo der Doppelwandaufbau durch einen Deckel 51 verschlossen ist, der die Zugänglichkeit zur Nachverbrennungseinheit 3 gewährleistet. Der sich über die Stirnwand 7 hinaus erstreckende Doppelwandaufbau des Brennkessels 2 besitzt einen Durchbruch, durch den der Rauchgaskanal 13 geführt ist.
    • Bezugszeichenliste zu A 5139
    • 1 Gehäuse
    • 2 Brennkessel
    • 3 Nachverbrennungseinheit
    • 4 Rauchgaskühler
    • 5 Beschickungstür
    • 6 Rauchgasabzug
    • 7 Stirnwand
    • 8 Rost
    • 9 Rauchgaseinlaß
    • 10 Nachverbrennungskammer
    • 11 Zylinder
    • 12 Rohrstück
    • 13 Rauchgaskanal
    • 14 Einsatz
    • 15 Prallplatte
    • 16 Rauchgasdurchgang
    • 17 Ringsteg
    • 18 Auslaßöffnung
    • 19 Aschekammer
    • 20 Stützplatte
    • 21 Sekundärluftzufuhr
    • 22 Rohrstück
    • 23 Auslaßende
    • 24 Prallplatte
    • 25 Seitenwände
    • 26 Außenwand
    • 27 Rauchgasführung
    • 28 Ringkammer
    • 29 Wand
    • 30 Wand
    • 31 Ringblende
    • 32 Kühlrohre
    • 33 Kühlrohrbündel
    • 34 Wasserkessel
    • 35 Wassermantel
    • 36 Stirnwand
    • 37 Kammer
    • 38 Deckel
    • 39 Kühlrohre
    • 40 Austritt
    • 41 Kammer
    • 42 Sperrklappe
    • 43 Isolierstelle
    • 44 Stahlblechzylinder
    • 45 Durchtrittsöffnungen
    • 46 Primärluftzufuhr
    • 47 Sekundärluftzufuhr
    • 48 Regler
    • 49 Deckel
    • 50 Deckel

Claims (23)

1. Vorrichtung zum Verbrennen von Feststoffen, insbesondere Holz, Stroh, Papier u.dgl., mit einem wärmeisolierten Brennkessel (2) mit Primärluftzufuhr (46) und Rauchgasabzug (6),
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Brennkessel (2) am Rauchgasabzug (6) eine Nachverbrennungseinheit (3) nachgeschaltet ist, in welcher die vom Brennkessel abgeführten Rauchgase mehrfach durch Prallplatten (15, 24) umgelenkt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennkessel (2) liegend angeordnet ist und die Rauchgase in der an der hinteren Brennkesselstirnwand anschließenden und stehend angeordneten Nachverbrennungseinheit (3) mehrfach nach unten abgelenkt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste Prallplatte (15) unmittelbar hinter dem Rauchgasabzug (6) des Brennkessels (2) derart angeordnet ist, daß der Rauchgasstrom nach unten zum Boden der Nachverbrennungseinheit (3) abgelenkt wird, und daß eine zweite Prallplatte (24) hinter einem nach oben führenden Rauchgaskanal (13) der Nachverbrennungseinheit (3) oberhalb der ersten Prallplatte angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nachverbrennungseinheit (3) gebildet ist durch einen am Rauchgasabzug (6) des Brennkessels (2) anschließenden Zylinder, dessen Rauchgaseinlaß (9) durch die erste Prallplatte (15) überdeckt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Prallplatte (15) gebildet ist durch ein in die Zylinderkammer (10) von oben eingreifendes Rohrstück (12), welches Teil des Rauchgaskanals (13) ist und mit der Zylinderwand einen vom Rauchgaseinlaß nach unten zum Boden des Zylinders (11) gerichteten Rauchgasdurchgang (16) begrenzt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohrstück (12) kegelstumpfförmig ausgebildet ist und sich nach unten zu verjüngt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohrstück (12) Teil eines Schamott- oder Keramikeinsatzes des Nachbrennzylinders (11) ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinderboden eine öffnung (18) aufweist, unterhalb der sich eine Aschekammer (19) befindet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinderboden einen die zentral angeordnete öffnung (18) begrenzenden Ringsteg (17) aufweist, der den von der ersten Prallplatte (15) nach unten gerichteten Rauchgasstrom nach oben in den Rauchgaskanal (13) umlenkt.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß oberhalb des vom Nachbrennzylinder (11) nach oben führenden Rauchgaskanals (13) die zweite Prallplatte (24) angeordnet ist, welche die Austrittsöffnung (23) des Rauchgaskanals (13) überdeckt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Prallplatte durch eine umgekehrt angeordnete Prallschale (24) gebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der obere Teil des Rauchgaskanals (13) durch ein kegelstumpfförmiges Rohrstück (22) gebildet ist, welches mit seiner größeren öffnung auf das in den Nachbrennzylinder (11) eingreifende Rohrstück (12) aufgesetzt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenwände (25) der Prallschale mit der Außenwand des oberen Rohrstücks (22) des Rauchgaskanals (13) eine schräg nach unten gerichtete Rauchgasführung (27) begrenzen.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Nachverbrennungseinheit (3) ein Rauchgaskühler (4) nachgeschaltet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rauchgaskühler (4) durch ein in einem Wasserkessel (34) angeordnetes Kühlrohrbündel (33) gebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wasserkessel (34) liegend über dem Brennkessel (2) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil der Kühlrohre (32) an ihrem Rauchgaseintrittsende mit der von der Prallschale (24) begrenzten Rauchgasführung (27) verbunden sind und an ihrem anderen Ende durch eine Stirnwand (36) des Wasserkessels (34) in eine Kammer (37) münden, in welcher der austretende Rauchgasstrom durch eine Wand in die ebenfalls in die Kammer mündenden Eintrittsenden des anderen Teils der Kühlrohre (39) umgelenkt ist, welche den Rauchgasstrom durch den Wasserkessel (34) zum Schornstein führen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Rauchgasstrom aus der Umlenkkammer (37) zum Schornstein führenden Kühlrohre (39) oberhalb der den Rauchgasstrom von der Nachverbrennungseinheit (3) zur Umlenkkammer (37) führenden Kühlrohre (32) angeordnet sind und in eine Kammer (41) oberhalb der Prallschale (24) münden.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, gekennzeichnet
durch einen mit einer Sperrklappe (42) versehenen Bypass zum Kühler (4), der den Austritt des Rauchgaskanals (13) der Nachverbrennungseinheit (3) unmittelbar mit dem Schornstein in der Aufheizphase verbindet.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennkessel (2) von einem Wassermantel (35) umgeben ist, der mit dem über dem Brennkessel (2) angeordneten Wasserkessel (34) verbunden ist.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die stirnseitige Beschickungstür (5) des Brennkessels (2) wassergekühlt und zusätzlich mit einer Sekundärluftzufuhr (47) versehen ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nachverbrennungseinheit (3) auf einer walzengelagerten Stützplatte (20) aufgelagert ist.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Nachverbrennungseinheit (3) eine vorzugsweise in die Aschekammer (19) einmündende Sekundärluftzufuhr (21) vorgesehen ist.
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