EP0202681A2 - Vorrichtung zur Verbrennung und/oder thermischen Zersetzung von Brennmaterial, insbesondere festen Brennstoffen, wie Torf, Kohle, Holz, Stroh oder Müll - Google Patents

Vorrichtung zur Verbrennung und/oder thermischen Zersetzung von Brennmaterial, insbesondere festen Brennstoffen, wie Torf, Kohle, Holz, Stroh oder Müll Download PDF

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EP0202681A2
EP0202681A2 EP86106974A EP86106974A EP0202681A2 EP 0202681 A2 EP0202681 A2 EP 0202681A2 EP 86106974 A EP86106974 A EP 86106974A EP 86106974 A EP86106974 A EP 86106974A EP 0202681 A2 EP0202681 A2 EP 0202681A2
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EP
European Patent Office
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grate
combustion
fuel supply
plug
thermal decomposition
Prior art date
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Withdrawn
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EP86106974A
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English (en)
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EP0202681A3 (de
Inventor
Nils TUNSTRÖMER
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STUBINEN UTVECKLING AB
Original Assignee
STUBINEN UTVECKLING AB
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Publication date
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Publication of EP0202681A3 publication Critical patent/EP0202681A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M11/00—Safety arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B1/00—Combustion apparatus using only lump fuel
    • F23B1/16—Combustion apparatus using only lump fuel the combustion apparatus being modified according to the form of grate or other fuel support
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/002—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor characterised by their grates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H15/00—Cleaning arrangements for grates; Moving fuel along grates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H9/00—Revolving-grates; Rocking or shaking grates

Definitions

  • the invention relates to a device for the combustion and / or thermal decomposition of fuel, in particular solid fuels, such as peat, coal, wood, straw or waste, according to the preamble of patent claim 1.
  • DE-A-116 441 describes a vibrating wicker grate, which is characterized in that fixed tines engage in the grate gaps, which break the slag which is fixed there when the grate moves.
  • the tines only work over a partial area of the basket grate, so that the efficiency of the known construction is accordingly limited.
  • the grate bars warp due to local thermal stresses, with the result that the fixed tines rub against the grate bars and block the grating from swinging in unfavorable cases.
  • the present invention is therefore based on the object of improving a device of the type mentioned in such a way that, on the one hand, clogging of the combustion grate is reliably avoided, and on the other hand the relative movement between the grate and material loosening agent is ensured even with locally extremely different heating of the grate.
  • the invention ensures, on the one hand, that the combustion grate is kept free, depending on the set relative movement between it and the material loosening means, of combustible burning and / or slag or similar material.
  • the danger of one There is no unwanted clogging or sintering of the grate with ash, slag, unburned or partially burned fuels.
  • the degree of combustion or the degree of thermal decomposition can be effectively controlled in accordance with the set clearance of the combustion grate.
  • the extent of the relative movement between the grate and loosening agent determines the combustion-active surface of the grate, which influences the degree of combustion or the degree of thermal decomposition accordingly.
  • the grate bars are arranged or designed so that they do not warp even when the combustion grate heats up extremely locally.
  • the grate bars can expand individually as required due to the heat. They are kept stress-free independently of each other. Accordingly, the relative movement between the combustion grate and material loosening agent is always ensured, even if the material loosening agent without play, i. H. fixed, are stored.
  • the dimensions of the heating system can be considerably reduced by the measures according to the invention, since a significantly smaller combustion grate is required in order to achieve a comparable degree of combustion or degree of thermal decomposition compared to combustion grates of conventional heating systems.
  • This means that the invention is also advantageously suitable for smaller heating units, for example for single or multi-family houses.
  • the invention is particularly effective for burning garbage, such as household waste or the like, materials which are difficult to burn or which can be thermally decomposed.
  • the invention not only keeps the grate free for the purpose of sufficient air supply, but also the Materials deposited on the grate are circulated at the same time and thus fed to more effective combustion.
  • the housing in the form of a sheet metal construction, the housing consists of overlapping sheet metal strips such that they can be moved relative to one another due to thermal expansions. In this respect, too, the demand for tension-free construction has been met.
  • the design of the fuel supply which is to comprise an approximately upright delivery or drop shaft, which can be actuated from the outside by means of a plug which simultaneously controls the combustion is lockable. It is in fact not possible to reliably avoid, especially when burning solid fuels, that a so-called “burn-back" occurs in the area of the fuel supply up to the fuel store if the combustion chamber overheats. The aim of the aforementioned solution is to avoid this danger, d. H. To take precautions to prevent such a burn back.
  • the roughly upright delivery or drop shaft creates an artificial fuel interruption, on the one hand, which would significantly hinder a possible burn-back.
  • the plug is preferably filled with extinguishing water which is emptied after the chute is closed. A possible burn-back in the conveyor section upstream of the combustion site (usually screw conveyor) can thus be effectively extinguished.
  • the movement of the closure plug from a starting position into the chute closing position is expediently temperature-controlled, preferably depending on the temperature prevailing in the region of the fuel conveyor upstream of the combustion site.
  • a conventional temperature sensor is arranged at this point.
  • the stopper which is preferably spherical, hangs on a rope or on a chain that can be released depending on the temperature sensor mentioned, so that the stopper falls into the chute closed position due to its own weight.
  • the lower side of the plug, which is filled with extinguishing water, facing the combustion site or the upstream conveyor preferably has a sealed opening, which melts at an elevated temperature with simultaneous outflow of extinguishing water.
  • Fig. 1 shows a schematic longitudinal section of a device for burning solid fuels, such as peat, coal, wood or the like, preferably also pelletized, with a fuel conveyor 12 and a combustion location 20 arranged in a combustion chamber 36 in the form of a grate 22, the is fed by the fuel conveyor 12.
  • the fuel conveyor 12 is divided into three sections 32, 14 and 24, the first section 32 coming from the fuel store (not shown) being a screw conveyor which rises obliquely upwards, to which an upright conveyor or chute 14 connects, which finally to the third section, namely a horizontal screw conveyor 24 immediately preceding the bar grate 22.
  • the screw conveyor 32, which rises obliquely upwards, and the horizontal screw conveyor 24 directly upstream of the bar grate 22 are each driven by electric motors 38 and 34, respectively.
  • the chute 14 can be closed by a plug 16 designed in the manner of a ball. In a lower closed position, the plug 16 lies tightly against an inner ring seal 18 of the chute 14. This ring seal is imapp above the lower horizontal Conveyor 24 arranged.
  • the plug 16 is in the raised starting position within a branch 15 opening into the chute 14 and is held in this branch by a chain 26 which is operatively connected to a thermocouple 28.
  • the thermocouple 28 is associated with the horizontal screw conveyor 24 and determines whether or not there is "burn back" within this screw conveyor. If the temperature inside the horizontal screw conveyor 24 is too high, the holding chain 26 is released and the plug 16 can fall into the chute 14 thanks to its own weight until it comes into contact with the ring seal 18 above the horizontal screw conveyor 24.
  • the plug 16 On the lower side facing the horizontal screw conveyor 24 or facing away from the connection of the holding chain 26, the plug 16 has a sealed opening 30 which melts at elevated temperature, for example in the closed position, just above the horizontal screw conveyor 24. Extinguishing agent, in particular extinguishing water, filled into the stopper 16 can then flow out through the opening 30 with the stopper. A possible "burn-back" in the horizontal screw conveyor 24 is thereby extinguished.
  • the bar grate 22 is fed with fuel by the horizontal screw conveyor 24.
  • the side of the bar grate 22 opposite the screw conveyor 24 has a continuous end plate 40, around which the flue gases escaping from the combustion grate 22 together with unburned fuel particles must be guided.
  • an annular diaphragm 44 is arranged as the end of the combustion chamber 36, the central opening of which is smaller than the end plate 40, so that from the Combustion chamber 22 emerging and around the end plate 40 flue gases are redirected by the ring diaphragm 44, whereby a longer way is achieved for the combustion of unburned fuel particles that are carried by the flue gases.
  • the flue gas deflection together with unburned fuel particles takes place approximately in the direction of the arrows 46 shown in FIG. 1.
  • the reference number 48 in FIG. 1 also indicates the fuel supply end wall of a boiler (not shown).
  • the bar grate 22 is preferably mounted in an oscillating manner. Furthermore, material loosening agents are assigned to fuel and / or slag, ash or the like. A preferred embodiment in this regard is explained in more detail below with reference to FIG. 2.
  • the construction shown in FIG. 2 for the location of the combustion or thermal decomposition comprises the fuel supply already mentioned in the form of the horizontal screw conveyor 24 and a primary air supply 54 to a basket-shaped or concave curved rod grate 22 with appropriately curved grate bars 56.
  • the location of the combustion of the fuels mentioned is defined by this bar grate 22.
  • the supply 54 for the primary air is arranged on the underside or on the side of the bar grate 22 opposite the fuel supply 24, specifically diametrically to the upright central plane, which is defined by the longitudinal axis of the horizontal screw conveyor 24 or one to be explained in more detail below, the pendulum axis 58 assigned to the grate 22 extends.
  • the bar grate 22 is thus mounted and driven in an oscillating manner about the axis 58.
  • the pendulum movement is indicated in Fig. 1 by arrows 60 and 62.
  • the pendulum axis 58 lies below the fuel supply 24.
  • the pendulum bearings 64, 66 are only indicated in FIG. 2.
  • the pendulum axis 58 is designed in the form of a tube, through which tertiary air can be blown in from above in the direction of the arrow 68 to support the combustion or thermal decomposition.
  • Material loosening means engaging in the grating gaps are assigned to the bar grating 22 in the form of disks 70 protruding between the grating bars 56, each of which is arranged with play on a common support axis 72 which extends approximately perpendicular to the grating bars 56 or approximately parallel to the pendulum axis 58 .
  • the disks 70 are arranged stationary with respect to the oscillating grate 22.
  • the discs 70 prevent the grate 22 from oscillating about the axis 58 from clogging or sintering in of the grate by slag, ash, incombustible materials, only partially burned material, etc.
  • the discs 70 ensure sufficient primary air when the grate 22 is oscillating to the material to be burned on the Grate 22 arrives.
  • the discs 70 cause a certain circulation of the material deposited on the grate 22 when the grate 22 oscillates in the direction of the arrows 60, 62 or the double arrow 74. This will loosen it up.
  • the free surface is increased accordingly and the combustion process is accelerated or improved.
  • the intensity of the combustion or thermal decomposition of the material fed by the horizontal screw conveyor 24 can be controlled by the extent of the oscillating movement of the grate 22. The higher the pendulum frequency and the larger the pendulum amplitude, the more intense the combustion or thermal decomposition and vice versa.
  • tines or the like projecting between the grate bars can also be used.
  • the free ends of the same can be provided with deflecting elements, for example deflecting blades, for improved circulation of the material to be burned when the grate 22 oscillates about the pendulum axis 58.
  • the pendulum axis 58 can be coupled to a pendulum drive, not shown.
  • the grate bars 56 are each supported with play in the direction of their longitudinal extension as well as transversely thereto.
  • the grate bars 56 are connected to each other at their one end, specifically in the embodiment according to FIG. 2 via a bar extending transversely to the grate bars 56 Connecting element in the form of a connecting rod 76.
  • the other ends 78 of the grate rods 56 are free. Accordingly, the grate bars can expand individually. Thermal stresses and the warping of the grate bars 56 caused thereby do not occur.
  • the grate bars 56 can extend more or less independently of one another in the direction of their longitudinal extent.
  • the relative movement between the bar grate and material loosening means 70 is therefore not hindered by the grate bar warping, even if the bar grate 22 is heated extremely differently locally.
  • the connection between the rod 76 and the respectively assigned ends of the grate rods 56 is preferably made by welding.
  • the grate bars 56 can also be designed in the form of thin wires or chains made of high-temperature material, which are then preferably covered with balls, ellipsoids, sleeves or the like made of high-temperature material, in particular ceramic material, in the manner of a pearl necklace. In this embodiment, too, no heat-related tensions can occur which, in cooperation with the material loosening means 70, could hinder a relative movement between the latter and the grate 22.
  • the grate 22 is formed like a basket or shell in FIG. 2, and is concave when viewed from above. A convex curvature seen from above is equally conceivable. Finally, it is possible to form the grate 22 evenly.
  • the grate 22 is designed in the manner of a cylindrical sleeve.
  • the grate can either be driven in one direction or the other, material loosening means of the type described being able to engage in the grate gaps.
  • material loosening means of the type described being able to engage in the grate gaps.
  • a rotational oscillation movement of the grate 22 is also possible in this embodiment.
  • the decisive factor is a relative movement between the rod grate 22 and material loosening means 70.

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Abstract

Vorrichtung zur Verbrennung und/oder thermischen Zersetzung von Brennmaterial, insbesondere festen Brennstoffen, mit einer Brennstoff- (24) sowie gegebenenfalls Luft- bzw. Sauerstoffzufuhr (54) zu einem Rost (22), vorzugsweise Stabrost, umfassenden Verbrennungsort. Zum Zwecke einer verbesserten und steuerbaren Verbrennung bzw. thermischen Zersetzung greifen in die Rostspalte Material- Auflockerungsmittel (Scheiben 70) ein, wobei zwischen diesen und dem Rost (22) eine Relativbewegung herbeigeführt wird. Die Roststäbe (56) sind sowohl in Richtung ihrer Längserstreckung als auch quer dazu spannungsfrei bzw. mit Spiel gelagert. Die Brennstoffzufuhr umfaßt einen aufrechten Förder- bzw. Fallschacht (14), der durch einen von außen her betätigbaren Pfropfen (16) unter Verhinderung eines "Rückbrandes" in der Brennstoffzufuhr verschließbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbrennung und/ oder thermischen Zersetzung von Brennmaterial, insbesondere festen Brennstoffen, wie Torf, Kohle, Holz, Stroh oder Müll, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Bei der Verbrennung und/oder thermischen Zersetzung von festen Brennstoffen auf einem Rost läßt sich nicht vermeiden, daß der Rost sich durch ablagerndes Brenn- und/oder Schlacken-oder dergleichen -Material im Laufe des Betriebes zusetzt, mit der Folge eines zunehmend schlechteren Wirkungsgrades. Dieses Problem ist bei kleineren Kohle- und/oder Holzöfen seit Jahrzehnten bekannt. Zur Aufrechterhaltung der Verbrennung muß daher der Ofenrost von Zeit zu Zeit mittels eines Schürhakens oder dergleichen von sich ablagernden Verbrennungsresten freigemacht werden.
  • Es gibt auch öfen, die zu diesem Zweck mit Rüttelrosten versehen sind. Bei großen Heizanlagen sind diese Maßnahmen jedoch nicht anwendbar. Darüber hinaus sind sie auch nur wenig wirksam.
  • In der DE-A-116 441 ist ein schwingender Korbrost beschrieben, der dadurch gekennzeichnet ist, daß in die Rostspalte feststehende Zinken eingreifen, welche bei der Bewegung des Rostes die sich dort festsetzende Schlacke zerbrechen. Die Zinken wirken jedoch nur über einen Teilbereich des Korbrostes, so daß die Effizienz der bekannten Konstruktion dementsprechend begrenzt ist. Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß sich durch lokale Wärmespannungen die Roststäbe verwerfen mit der Folge, daß die feststehenden Zinken an den Roststäben scheuern und in ungünstigen Fällen ein Pendeln des Rostes blockieren.
  • Ganz ähnlich verhält es sich bei dem Pendelrost nach der WO-A-85 05 434, die auf denselben Erfinder zurückgeht, obwohl dort bereits vorgeschlagen wird, die in die Rostspalte eingreifenden Materialauflockerungsmittel jeweils mit Spiel, d. h. beweglich gegenüber den Roststäben, zu lagern. Dadurch wird ein Blockieren des Pendelrostes durch wärmebedingte Verwerfungen der Roststäbe weitgehend verhindert; nicht vermieden werden kann jedoch ein Scheuern der Materialauflockerngsmittel an den vorbeibewegten Roststäben mit der Folge, daß die Pendelbewegung des Stabrostes ganz erheblich behindert wird. Dementsprechend stark muß der Pendelantrieb bemessen werden. Darüber hinaus wird dadurch der Verschleiß an den Materialauflockerungsmitteln sowie Roststäben ganz erheblich erhöht. In extremen Fällen läßt sich auch bei dieser bereits verbesserten Konstruktion ein Blockieren des Pendelrostes durch die Materialauflockerungsmittel ebenfalls nicht verhindern.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art dahingehend zu verbessern, daß zum einen ein Zusetzen des Verbrennungsrostes sicher vermieden wird, zum anderen die relative Bewegung zwischen Rost und Materialauflockerungsmittel auch bei lokal extrem unterschiedlicher Erwärmung des Rostes gewährleistet bleibt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 sowie hinsichtlich konstruktiver Details durch die Maßnahmen der weiteren Ansprüche gelöst.
  • Durch die Erfindung ist zum einen sichergestellt, daß der Verbrennungsrost abhängig von der eingestellten Relativbewegung zwischen diesem und den Materialauflockerungsmitteln von sich ablagernden Brenn- und/oder Schlacken- oder dergleichen -Material freigehalten wird. Die Gefahr eines unerwünschten Zusetzens oder Zusinterns des Rostes mit Asche, Schlacke, un- oder teilverbrannten Brennstoffen besteht nicht. Gleichzeitig kann der Verbrennungsgrad bzw. der Grad der thermischen Zersetzung entsprechend der eingestellten Freihaltung des Verbrennungsrostes wirkungsvoll gesteuert werden. Das Ausmaß der Relativbewegung zwischen Rost und Auflockerungsmittel bestimmt die verbrennungsaktive Fläche des Verbrennungsrostes, die den Verbrennungsgrad bzw. den Grad der thermischen Zersetzung entsprechend beeinflußt.
  • Die Roststäbe sind so angeordnet bzw. ausgebildet, daß sie sich auch bei lokal extrem unterschiedlicher Erwärmung des Verbrennungsrostes nicht verwerfen. Die Roststäbe können sich wärmebedingt individuell beliebig ausdehnen. Sie sind jeweils unabhängig voneinander spannungsfrei gehalten. Dementsprechend ist die Relativbewegung zwischen Verbrennungsrost und Material- auflockerungsmittel stets sichergestellt, und zwar selbst dann, wenn die Materialauflockerungsmittel ohne Spiel, d. h. feststehend, gelagert sind.
  • Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen läßt sich die Baugröße der Heizanlage erheblich reduzieren, da zur Erzielung eines vergleichbaren Verbrennungsgrades bzw. Grades der thermischen Zersetzung ein wesentlich kleinerer Verbrennungsrost im Vergleich zu Verbrennungsrosten herkömmlicher Heizanlagen erforderlich ist. Dies bedeutet, daß die Erfindung sich auch vorteilhaft für kleinere Heizeinheiten, zum Beispiel für Ein-oder Mehrfamilienhäuser, eignet. Besonders effektiv ist die Erfindung zur Verbrennung von Müll, wie Haushaltsabfall oder dergleichen, schwer verbrennbaren bzw. thermisch zersetzbaren Materialien.
  • Durch die Erfindung wird nicht nur der Rost zum Zwecke der ausreichenden Luftzuführung freigehalten, sondern die sich auf dem Rost ablacernden Materialien werden zugleich umgewälzt und damit einer wirkungsvolleren Verbrennung zugeführt.
  • Für den Fall, daß der Verbrennungsrost von einem Gehäuse in Form einer Blechkonstruktion umgeben ist, besteht das Gehäuse aus sich überlappend angeordneten Blechstreifen derart, daß diese - bedingt durch thermische Dehnungen - relativ zueinander bewegbar sind. Also auch insofern ist die Forderung nach spannungsfreier Konstruktion erfüllt.
  • Von ganz besonderer Bedeutung unter anderem in Kombination mit der Lösung nach den Ansprüchen 1 bis 7 ist die Ausbildung der Brennstoffzufuhr, die einen sich etwa aufrecht erstreckenden Förder- bzw. Fallschacht umfassen soll, der durch einen von außen her betätigbaren Pfropfen unter gleichzeitiger Drosselung der Verbrennung verschließbar ist. Es läßt sich nämlich gerade bei der Verbrennung fester Brennstoffe nicht immer sicher vermeiden, daß bei Überhitzung im Verbrennungsraum ein sogenannter "Rückbrand" im Bereich der Brennstoffzufuhr bis hin zum Brennstofflager entsteht. Ziel der vorgenannten Lösung ist es, diese Gefahr zu vermeiden, d. h. Vorkehrungen zu schaffen, mit denen ein derartiger Rückbrand verhindert werden kann.
  • Durch den sich etwa aufrecht erstreckenden Förder- bzw. Fallschacht wird zum einen eine künstliche Brennstoffunterbrechung geschaffen, durch die ein möglicher Rückbrand ganz erheblich behindert würde. Zum anderen ist es in einfacher Weise möglich, diesen aufrechten Fallschacht durch einen Pfropfen zu verschließen, wodurch der Brennstoff-Nachschub sowie die Luftzufuhr zum Verbrennungsort unterbrochen wird. Damit wird die gesamte Verbrennung erheblich gedrosselt und ein möglicher Rückbrand unterdrückt.
  • Als weitere Maßnahme im Rahmen des gesteckten Zieles ist der Verschlußpfropfen vorzugsweise mit Löschwasser gefüllt, das nach Verschließen des Fallschachtes entleert wird. Damit kann ein möglicher Rückbrand in dem dem Verbrennungsort vorgeordneten Förderabschnitt (meist Schneckenförderer) wirkungsvoll gelöscht werden.
  • Von besonderem Vorteil ist die Maßnahme, wonach der Verschlußpfropfen im Fallschacht in dichtende Anlage an eine Ringdichtung bringbar ist. Damit ist eine Luftzufuhr durch den Förder- bzw. Fallschacht hindurch, also von der Rückseite des Verbrennungsortes her, sicher vermieden.
  • Zweckmäßigerweise ist die Bewegung des Verschlußpfropfens von einer Ausgangsstellung in die Fallschacht-Schließstellung temperaturgesteuert, und zwar vorzugsweise abhängig von der im Bereich des dem Verbrennungsort vorgeordneten Brennstoff-Förderers herrschenden Temperatur. Zu diesem Zweck ist an dieser Stelle ein Temperaturfühler herkömmlicher Art angeordnet.
  • Bei einer besonders einfachen Ausführungsform hängt der Verschlußpfropfen, der vorzugsweise kugelartig ausgebildet ist, an einem Seil oder an einer Kette, das bzw. die in Abhängigkeit des erwähnten Temperaturfühlers freigebbar ist, so daß der Verschlußpfropfen aufgrund seines Eigengewichtes in die Fallschacht-Schließstellung fällt.
  • Die untere, dem Verbrennungsort bzw. dem diesen vorgeordneten Förderer zugewandte Seite des mit Löschwasser gefüllten Verschlußpfropfens weist vorzugsweise eine versiegelte öffnung auf, die bei erhöhter Temperatur schmilzt unter gleichzeitigem Ausfließen von Löschwasser.
  • Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung in schematischem Längsschnitt, und
    • Fig. 2 eine bevorzugte Ausbildung des Verbrennungsrostes, der in Kombination oder auch unabhängig von der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendbar ist, und zwar in perspektivischer Ansicht.
  • Fig. 1 zeigt im schematischen Längsschnitt eine Vorrichtung zum Verbrennen von festen Brennstoffen, wie Torf, Kohle, Holz oder dergleichen, vorzugsweise auch pelletiert, mit einem Brennstoff-Förderer 12 und einem innerhalb einer Verbrennungskammer 36 angeordneten Verbrennungsort 20 in Form eines Stabrostes 22, der vom Brennstoff-Förderer 12 beschickt wird. Der Brennstoff-Förderer 12 ist in drei Abschnitte 32, 14 und 24 unterteilt, wobei der erste, vom nicht dargestellten Brennstofflager kommende Abschnitt 32 ein schräg nach oben ansteigender Schneckenförderer ist, an den sich ein aufrechter Förder- bzw. Fallschacht 14 anschließt, der schließlich an den dritten Abschnitt, nämlich einem dem Stabrost 22 unmittelbar vorgeschalteten horizontalen Schneckenförderer 24 mündet. Der schräg nach oben ansteigende Schneckenförderer 32 sowie der dem Stabrost 22 unmittelbar vorgeschaltete horizontale Schneckenförderer 24 werden jeweils durch Elektromotoren 38 bzw. 34 angetrieben.
  • Der Fallschacht 14 ist durch einen nach Art einer Kugel ausgebildeten Verschlußpfropfen 16 verschließbar. In einer unteren Schließstellung liegt der Verschlußpfropfen 16 dicht an einer innerem Ringdichtung 18 des Fallschachtes 14 an. Diese Ringdichtung ist imapp oberhalb des unteren horizontalen Förderers 24 angeordnet. Der Verschlußpfropfen 16 befindet sich in der angehobenen Ausgangsstellung innerhalb einer in den Fallschacht 14 mündenden Abzweigung 15 und wird in dieser Abzweigung durch eine Kette 26 gehalten, die mit einem Thermoelement 28 wirkverbunden ist. Das Thermoelement 28 ist demHorizontal-Schneckenförderer 24 zugeordnet und stellt fest, ob innerhalb dieses Schneckenförderers ein "Rückbrand" vorhanden ist oder nicht. Bei zu hoher Temperatur innerhalb des Horizontal-Schneckenförderers 24 wird die Haltekette 26 freigegeben und der Verschlußpfropfen 16 kann in den Fallschacht 14 dank seines Eigengewichts fallen, bis er in Anlage an die Ringdichtung 18 oberhalb des Horizontal-Schneckenförderers 24 gelangt.
  • An der unteren, dem Horizontal-Schneckenförderer 24 zugewandten bzw. dem Anschluß der Haltekette 26 abgewandten Seite weist der Verschlußpfropfen 16 eine versiegelte öffnung 30 auf, die bei erhöhter Temperatur, zum Beispiel in der Schließstellung, knapp oberhalb des Horizontal-Schneckenförderers 24 schmilzt. In den Verschlußpfropfen 16 eingefülltes Löschmittel, insbesondere Löschwasser, kann dann durch die öffnung 30 hindurch mit dem Verschlußpfropfen ausfließen. Dadurch wird ein möglicher "Rückbrand" im Horizontal-Schneckenförderer 24 gelöscht.
  • Wie oben bereits ausgeführt, wird durch den Horizontal-Schneckenförderer 24 der Stabrost 22 mit Brennstoff beschickt. Die dem Schneckenförderer 24 gegenüberliegende Seite des Stabrostes 22 weist eine durchgehende Abschlußplatte 40 auf, um die herum aus dem Verbrennungsrost 22 austretende Rauchgase samt unverbrannter Brennstoffpartikel herumgeführt werden müssen. Zwischen dem Stabrost 22 und dem Rauchgasabzug bzw. Rauchgasstutzen 42 ist als Abschluß der Verbrennungskammer 36 noch eine Ringblende 44 angeordnet, deren zentrale Öffnung kleiner ist als die Abschlußplatte 40, so daß die aus dem Verbrennungsraum 22 austretenden und um die ABschlußplatte 40 herumgeführten Rauchgase durch die Ringblende 44 erneut eine Umlenkung erfahren, wodurch insgesamt ein längerer Weg für die Verbrennung von unverbrannten Brennstoffpartikeln, die durch die Rauchgase mitgeführt werden, erzielt wird. Die Rauchgasumlenkung samt unverbrannter Brennstoffpartikel erfolgt etwa in Richtung der in Fig. 1 dargestellten Pfeile 46.
  • In Richtung der Rauchgasströmung wird ferner unmittelbar vor der Ringblende 44 noch Sekundärluft eingeblasen, und zwar radial von außen nach innen, wodurch zum einen die bereits erwähnte Umlenkung der Rauchgase um die Ringblende 44 herum und zum anderen die Verbrennung der von den Rauchgasen mitgeführten unverbrannten Brennstoffpartikeln begünstigt wird. Versuche haben gezeigt, daß sich durch diese Maßnahmen der CO-Gehalt der Rauchgase von 3-4000 ppm auf 170-200 ppm reduzieren läßt bei gleichzeitigem Anstieg des CO 2-Gehaltes von etwa 12 % auf etwa 14 bis 16 %.
  • Mit der Bezugsziffer 48 ist in Fig. 1 noch die brennstoffzufuhrseitige Stirnwand eines im übrigen nicht dargestellten Boilers gekennzeichnet.
  • Der Stabrost 22 ist vorzugsweise pendelnd gelagert. Desweiteren sind in Brennstoff- und/oder Schlacken-, Asche- oder dergleichen -Material-Auflockerungsmittel zugeordnet. Eine diesbezüglich bevorzugte konstruktive Ausführungsform wird nachstehend anhand der Fig. 2 näher erläutert.
  • Im übrigen wird durch die Einblasung der Sekundärluft (siehe Pfeile 50) in den Verbrennungsraum 36 hinter der Abschlußplatte 40 des Stabrostes 22 eine bevorzugte Verbrennungsrichtung zum Rauchgasabzug hin gefördert unter gleichzeitiger Vermeidung eines unerwünschten "Rückbrandes" innerhalb des Honizonosl-Schneckenförderers 24.
  • Die in Fig. 2 dargestellte Konstruktion für den Ort der Verbrennung bzw. thermischen Zersetzung umfaßt die bereits erwähnte Brennstoffzufuhr in Form des Horizontal-Schneckenförderers 24 sowie eine Primärluft-Zufuhr 54 zu einem korbförmigen bzw. von oben gesehen konkav gewölbten Stabrost 22 mit entsprechend gebogenen Roststäben 56. Durch diesen Stabrost 22 wird der Ort der Verbrennung der genannten Brennstoffe definiert. Die Zufuhr 54 für die Primärluft ist an der Unterseite bzw. an der der Brennstoffzufuhr 24 gegenüberliegenden Seite des Stabrostes 22 angeordnet, und zwar diametral zu der aufrechten Mittelebene, die sich durch die Längsachse des Horizontal-Schneckenförderers 24 bzw. einer noch näher zu erläuternden, dem Stabrost 22 zugeordneten Pendelachse 58 erstreckt. Der Stabrost 22 ist also um die Achse 58 pendelnd gelagert und angetrieben. Die Pendelbewegung ist in Fig. 1 durch die Pfeile 60 und 62 angedeutet. Die Pendelachse 58 liegt unterhalb der Brennstoffzufuhr 24. Die Pendellager 64, 66 sind in Fig. 2 nur angedeutet. Die Pendelachse 58 ist in Form eines Rohres ausgebildet, durch das hindurch Tertiärluft in Richtung des Pfeiles 68 zur Unterstützung der Verbrennung bzw. thermischen Zersetzung von oben her eingeblasen werden kann. Dem Stabrost 22 sind in die Rostspalte eingreifende Material-Auflockerungsmittel in Form von zwischen den Roststäben 56 durchragenden Scheiben 70 zugeordnet, die jeweils mit Spiel auf einer gemeinsamen, sich etwa senkrecht zu den Roststäben 56 bzw. etwa parallel zur Pendelachse 58 erstrekkenden Tragachse 72 angeordnet sind. Die Scheiben 70 sind gegenüber dem pendelnd gelagerten Rost 22 ortsfest angeordnet. Die Scheiben 70 verhindern bei pendelndem Antrieb des Rostes 22 um die Achse 58 ein Zusetzen bzw. Zusintern des Rostes durch Schlacke, Asche, unverbrennbaren Materialien, nur teilweise verbranntes Material, etc. Die Scheiben 70 gewährleisten bei pendelndem Antrieb des Rostes 22, das genügend Primärluft zu dem zu verbrennenden Material auf dem Rost 22 gelangt. Darüber hinaus bewirken die Scheiben 70 bei pendelndem Antrieb des Rostes 22 in Richtung der Pfeile 60, 62 bzw. des Doppelpfeiles 74 eine gewisse Umwälzung des sich auf dem Rost 22 ablagernden Materials. Dieses wird dadurch aufgelockert. Die freie Oberfläche wird entsprechend vergrössert und der Verbrennungsvorgang beschleunigt bzw. verbessert. Die Intensität der Verbrennung oder thermischen Zersetzung des durch den Horizontal-Schneckenförderer 24 zugeführten Materials kann durch das Ausmaß der Pendelbewegung des Rostes 22 gesteuert werden. Je höher die Pendelfrequenz und je größer die Pendelamplitude sind, desto intensiver ist die Verbrennung oder thermische Zersetzung und umgekehrt.
  • Statt der Scheiben 70 können auch zwischen den Roststäben hindurchragende Zinken oder dergleichen verwendet werden. Die freien Enden desselben können mit Umlenkelementen, zum Beispiel Umlenkschaufeln, versehen sein zur verbesserten Umwälzung des zu verbrennenden Materials bei pendelndem Antrieb des Rostes 22 um die Pendelachse 58.
  • Grundsätzlich ist es denkbar, den Stabrost 22 innerhalb des Verbrennungsraumes 36 ortsfest anzuordnen und statt dessen die Material-Auflockerungs- und Rostreinigungs-Mittel relativ zum Rost 22 hin- und herzubewegen, und zwar in Richtung der Roststäbe 56.
  • Die Pendelachse 58 ist mit einem nicht dargestellten Pendelantrieb koppelbar.
  • Zur Vermeidung thermisch bedingter Verwerfungen der Roststäbe 56 sind diese so in Richtung ihrer Längserstreckung als auch quer dazu jeweils mit Spiel gelagert. Zu diesem Zweck sind die Roststäbe 56 an ihrem jeweils einen Ende miteinander verbunden, und zwar bei der Ausführungsform nach Fig. 2 über ein sich quer zu den Roststäben 56 erstreckendes Verbindungselement in Form eines Verbindungsstabes 76. Die jeweils anderen Enden 78 der Roststäbe 56 sind frei. Dementsprechend können sich die Roststäbe individuell ausdehnen. Thermische Spannungen und dadurch bedingte Verwerfungen der Roststäbe 56 treten nicht auf. Die Roststäbe 56 können sich unabhängig voneinander in Richtung ihrer Längserstreckung mehr oder weniger weit ausdehnen. Die Relativbewegung zwischen Stabrost und Material-Auflockerungsmittel 70 wird also durch Roststabverwerfungen nicht behindert, und zwar selbst dann nicht, wenn der Stabrost 22 lokal extrem unterschiedlich erwärmt wird. Die Verbindung zwischen dem Stab 76 und den jeweils zugeordneten Enden der Roststäbe 56 erfolgt vorzugsweise durch Schweißung.
  • Die Roststäbe 56 können auch in Form dünner Drähte oder Ketten aus hochwarmfestem Material ausgebildet sein, die dann vorzugsweise mit Kugeln, Ellipsoiden, Hülsen oder dergleichen aus ebenfalls hochwarmfestem Material, insbesondere Keramikmaterial, nach Art einer Perlenkette besetzt sind. Auch bei dieser Ausführungsform können keine wärmebedingten Spannungen auftreten, die in Zusammenwirkung mit den Material-Auflockerungsmitteln 70 eine Relativbewegung zwischen diesen und dem Rost 22 behindern könnten.
  • Der Rost 22 ist in Fig. 2 korb- bzw. schalenartig ausgebildet, und zwar von oben gesehen konkav gewölbt. Genauso gut ist auch eine von oben gesehen konvexe Wölbung denkbar. Schließlich ist es möglich, den Rost 22 eben auszubilden.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Rost 22 nach Art einer zylindrischen Hülse ausgebildet. In diesem Fall kann der Rost entweder in der einen oder anderen Richtung drehangetrieben sein, wobei in die Rostspalte Material-Auflockerungsmittel der beschriebenen Art eingreifen können. Diese sind in Fig. 1 nicht näher dargestellt. Selbstverständlich ist auch bei dieser Ausführungsform eine Dreh-Oszillationsbewegung des Rostes 22 möglich. Entscheidend ist auf jeden Fall eine Relativbewegung zwischen Stabrost 22 und Material- Auflockerungsmittel 70.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Verbrennung und/oder thermischen Zersetzung von Brennmaterial, insbesondere festen Brennstoffen, wie Torf, Kohle, Holz, Stroh oder Müll, mit einer Brennstoff-(24) sowie gegebenenfalls Luft- bzw. Sauerstoff zufuhr (54, 68) zu einem als Verbrennungsort dienenden Stabrost (22), dem in die Rostspalte eingreifende Material-Auflockerungsmittel in Form von vorzugsweise mit Spiel gelagerten Scheiben (70), Zinken oder dergleichen zugeordnet sind, wobei der Stabrost (22) und die diesem zugeordneten Material- Auflockerungsmittel (Scheiben 70) in Richtung der Roststäbe (56) relativ zueinander bewegbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Roststäbe (56) sowohl in Richtung ihrer Längserstreckung als auch quer dazu beweglich ausgebildet, insbesondere mit Spiel und damit spannungsfrei gelagert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Roststäbe (56) an ihren jeweils einen Enden miteinander verbunden sind, insbesondere über ein sich etwa quer zu den Roststäben (56) erstreckendes Verbindungselement (Verbindungsstab 76), während die jeweils anderen Enden (78) frei sind.
3. Vorrichtung nach.Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Roststäbe (56) in Form dünner Drähte oder Ketten aus hochwarmfestem Material ausgebildet sind, die vorzugsweise mit Kugeln, Ellipsoiden, Hülsen oder dergleichen aus ebenfalls hochwarmfestem Material, insbesondere Keramikmaterial, nach Art einer Perlenkette besetzt sind, wobei die freien Enden der Drähte, Ketten, oder dergleichen, jeweils fest eingespannt sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabrost (22) korb- bzw. schalenartig, und zwar von oben gesehen, entweder konkav oder konvex gewölbt oder eben ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Material-Auflockerungsmittel, wie Scheiben (70) oder dergleichen, jeweils mit Spiel auf einer gemeinsamen, sich etwa senkrecht zu den Roststäben (56) erstreckenden Tragachse (72) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität (Frequenz und/oder Amplitude) der relativen Hin- und Herbewegung zwischen Rost (22) und Material-Auflockerungsmittel (Scheiben 70 oder dergleichen) zum Zwecke der Steuerung der Verbrennung und/oder thermischen Zersetzung variierbar ist.
7. Vorrichtung, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, mit einem den Verbrennungsort (Stabrost 22) umgebenden Gehäuse in Form einer sich um den Verbrennungsort herum erstreckenden Blechkonstruktion, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus sich überlappend angeordneten Blechstreifen besteht derart, daß diese - bedingt durch thermische Dehnungen - relativ zueinander bewegbar sind.
8. Vorrichtung, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffzufuhr (24) ein sich etwa aufrecht erstreckender Förder- bzw. Fallschacht (14) vorgeordnet ist, der durch einem von außen her betätigbaren Pfropfen (16) unter gleichzeitiger Drosselung der Verbrennung und gegebenenfalls Verhinderung eines "Rückbrandes" im Bereich der Brennstoffzufuhr (24) verschließbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußpfropfen (16) mit Löschwasser gefüllt ist, das nach Verschließen des Fallschachtes (14) entleerbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich- net, daß der Verschlußpfropfen (16) im Fallschacht (14) in dichtende Anlage an eine Ringdichtung (18) bringbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Verschlußpfropfens (16) von einer angehobenen Ausgangsstellung (A) in die Fallschacht-Schließstellung (B) temperaturgesteuert ist, vorzugsweise abhängig von der im Bereich der Brennstoffzufuhr (Schneckenförderer 24) herrschenden Temperatur.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußpfropfen (16) an einem Seil, einer Kette (26) oder dergleichen gehalten ist, das bzw. die in Abhängigkeit eines Temperaturfüh-lers (28) freigebbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußpfropfen (16) kugelförmig ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die untere, der Brennstoffzufuhr (24) zugewandte Seite des mit Löschwasser gefüllten Verschlußpfropfens (16) eine versiegelte öffnung (30) aufweist, die bei erhöhter Temperatur schmilzt, so daß durch diese öffnung hindurch Löschwasser aus dem Verschlußpfropfen (16) ausfließen kann.
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