EP0213512A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von staubförmigem Brennstoff in einer Kesselanlage - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von staubförmigem Brennstoff in einer Kesselanlage Download PDF

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EP0213512A2
EP0213512A2 EP86111302A EP86111302A EP0213512A2 EP 0213512 A2 EP0213512 A2 EP 0213512A2 EP 86111302 A EP86111302 A EP 86111302A EP 86111302 A EP86111302 A EP 86111302A EP 0213512 A2 EP0213512 A2 EP 0213512A2
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EP
European Patent Office
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combustion chamber
air
combustion
pipe
dust
Prior art date
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Withdrawn
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EP86111302A
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English (en)
French (fr)
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EP0213512A3 (de
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Annegret Rieger
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP0213512A2 publication Critical patent/EP0213512A2/de
Publication of EP0213512A3 publication Critical patent/EP0213512A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 
    • 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
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • 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 
    • F23C3/00—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/006—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion
    • F23C3/008—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion for pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F23K3/02—Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast

Definitions

  • the invention relates to a method for the combustion of dusty fuel in a boiler system, in which the fuel is supplied to a combustion chamber by means of a primary air stream, where it is kept moving in turbulence and burned with the combustion chamber supplied secondary air and in which the heat generated via the expanding Air and / or the flame impact is fed to a heat exchanger.
  • the invention is therefore based on the object on the one hand to increase the economy for the operator of such a boiler system and on the other hand to ensure complete combustion of the fuel, which automatically reduces or eliminates the environmental impact.
  • the heating material such as chips, wood waste or the like
  • the heating material is fed to a mill, ground to dust and temporarily stored in a storage container.
  • the material is conveyed evenly into a chute by a dosing screw in the storage container.
  • a transport fan sucks in the material and then blows it tangentially into a preheated combustion chamber, which can be referred to as a turbulence combustion chamber. Due to the tangential injection, the air-dust mixture is brought into turbulence and ignited inside the combustion chamber, which has to be heated beforehand. This can be done either by a base fire or by inserting a burner, which is removed before the actual combustion.
  • a baffle edge at the end of the combustion chamber ensures that the material remains in the combustion chamber longer than without it, so that total combustion can be achieved.
  • a negative pressure can be achieved in the combustion chamber in order to draw secondary air axially into the combustion chamber through a supply air pipe at the head of the combustion chamber. whereby smokeless combustion is achieved.
  • the device according to the invention can be easily integrated into an existing system.
  • the combustion chamber according to the invention can be connected at the end face to an expansion space of the heat exchanger, preferably arranged outside the heat exchanger or boiler, but there is also the possibility of arranging the combustion chamber within the boiler area.
  • the device is preferably installed in a building, the device consisting of two parts, namely a loading device 1 and the actual boiler system 2.
  • the removal of chips is carried out from any silo 10, which in the present case can be a building space, via a conveyor device, preferably a screw 11.
  • a conveyor device preferably a screw 11.
  • the wood waste or wood chips and the like are. filled and remain here as a supply.
  • the conveying device 11 is connected to a protective cap 111 so that the fuel does not fall directly into the lower space. The more or less evenly occurring fuel can also be shredded in this area.
  • the fuel is, as it is delivered by the conveying device 11 via the protective device 111, a down pipe 12 or a chute, a pouring device or the like. brought and from here into a mill 13.
  • the chips or other wood waste are crushed so finely that wood dust arises, which is collected in a storage container 14.
  • a dosing device 15 is assigned to this storage container 14 in its lower region, which in the embodiment shown is again designed as a controlled screw conveyor.
  • a chute 16 is provided, into which the fuel ground into dust is fed.
  • the chute 16 is preferably open in the upper region, so that the dust-air mixture falling down can be sucked off through an intake pipe 17 of a transport fan.
  • the transport fan 18 in turn is provided with a feed pipe 19 on its pressure side, in the area of which a fire protection flap 119 is provided in front of the transport fan 18.
  • the boiler system 2 has a furnace 20, the internal structure of which will be described later. It has a combustion chamber 220 in its interior, into which the feed pipe 19 opens tangentially.
  • the furnace 20 is shown lying, but it can also be vertical or at an angle to the vertical. His position is in relation to the prior art furnace - totally indifferent.
  • the furnace 20 is arranged upstream of the boiler 21 in the exemplary embodiment shown in FIG connected is.
  • the furnace 20 is provided with a supply air pipe 25.
  • This supply air pipe 25 has a larger cross section than the feed pipe 19, for example in a ratio of 4: 1.
  • the supply air pipe receives the suction pressure via the smoke draft fan 23.
  • a negative pressure is achieved, so that secondary air flows axially into the combustion chamber through the supply air pipe 25 at the head of the combustion chamber 220 220 is sucked in, which results in smokeless combustion.
  • the building itself is identified by 3 in the drawing and the chimney by 30.
  • the doors 31, 32 give access to rooms 33 and 34, which can be separated from one another by an intermediate wall 35.
  • FIG. 3 it can be seen that the combustion chamber 220 is connected to the heat exchanger or boiler 21 via a pipe socket 26.
  • an expansion space In the interior of the boiler there is an expansion space, neither shown in FIG. 1 nor in FIG. 2, into which the flames strike, but into which fuel, smoke or soot should under no circumstances be carried. 3 and 8, an expansion space 27 is shown.
  • the motor 118 for the transport fan 18 can also be seen in FIG. 2 and the arrangement of the parts can be seen from above.
  • Fig. 3 a front view is shown again, in which it is better to see the furnace 20 from the side with its internal combustion chamber 220, the flames then striking the heat exchanger or boiler 21 via the pipe socket 26, specifically in the Area of expansion space 27.
  • the fan 18 with a container 218 can be seen in the smoke exhaust.
  • the suction effect of the flue gas fan releases fly ash, which can enter the chimney with the flue gases. Flue gas dedusting has the task of separating this fly ash from the gases. In the drawing you can see the container where the burnt ash is collected. It can also be seen in FIG. 3 that the mouth 219 of the feed pipe 19 opens tangentially into the tubular combustion chamber 220.
  • the formation of a furnace 20 can be seen well in FIGS. 4, 5 and 6.
  • the combustion chamber 220 is encased by the burner tube 320 formed from refractory concrete block.
  • the burner tube can be round or, as can be seen in FIG. 7, polygonal. It does not necessarily have to be an equiangular polygon. Otherwise, the polygonal training is only approximately from the pentagon upwards so as not to impede the turbulence inside the combustion chamber 220.
  • An insulating stone 420 also lies as a jacket over the burner tube 320 made of refractory concrete block, and a layer of mineral wool 520 can be placed over it, which in turn carries a jacket, preferably a steel jacket 620.
  • the radially guided supply air pipe 25 opens, namely radially into an axially guided center pipe 28 located on the head side of the combustion chamber 220, which in turn can be closed by a cover 29 and lies in front of the combustion chamber 220, which adjoins the same axis.
  • the end walls are designed in accordance with the burner jacket with refractory concrete block 320 ', insulating block 920 and possibly mineral wool jacket and the like.
  • the mouth 219 of the feed pipe 19 lies in relation to the supply air pipe 25 in such a way that the supply air pipe 25 is arranged on the combustion chamber 220 before the mouth 219 of the dust-air mixture feed pipe 19.
  • the sucked-in air thus automatically takes the dust-air mixture into the interior of the combustion chamber 220 and brings it to full combustion, the tangential feed achieving rotational turbulence during the combustion, which moves towards the outlet.
  • the combustion chamber 220 To start the fire at all, the combustion chamber 220 must first be heated.
  • combustion chamber 220 is connected at the end face to the expansion space 27 of the heat exchanger and that the output end wall 720 of the combustion chamber 220 forms a preferably ring-like baffle and retention surface 820 for the combustion material.
  • the associated edge of the baffle and retention surface 820 to the pipe socket 26 practically forms a separating edge for the dust-air mixture in relation to the resulting flames.
  • FIGS. 5 and 6 show sections of an embodiment of the fig. 4th
  • FIG. 7 shows a polygonal cross-section which should be at least pentagonal and, if possible, should be designed as a uniform square to the cross-section.
  • the uniform polygon like the round tube, favors the formation of eddies in the combustion process and thus the better turbulence inside the combustion chamber 220.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment in which the boiler 21 accommodates the furnace 20 inside.
  • the design of the heat exchanger 321 in the boiler 21 can be chosen as desired.
  • both the furnace 20 and the expansion chamber 27 are placed directly behind one another, and both parts are encased by the heat exchanger or by parts of the heat exchanger 321 In the head area of the furnace 20, in which the supply air pipe 25 lies radially to the pipe 28, instead of heat insulation of the heat exchangers, the casing of the pipe 28.
  • the combustion chamber 220 is again surrounded by the burner pipe 320. No insulation is provided in the burner area either, so that the The combustion chamber 220 also has a baffle and retention surface 820, which leaves the combustion material in the turbulence inside the combustion chamber 220 as far as possible this embodiment as well as the other embodiments.
  • air-heat flues 221 In the interior of the boiler 21, air-heat flues 221 must be provided, which in this exemplary embodiment are pulled back and forth in the axial direction of the boiler, in order to transfer the heat to the water-carrying parts of the heat exchanger 321 in the interior of the boiler 21 to deliver.
  • a separating wall not shown, separating the pipes can be provided in the center.
  • the chimney 221 runs down first, then over the entire length of the device, then comes into turning chambers 221, so that the chimneys then lead in the upper region from the head area of the combustion chamber 220 to the suction pipe 123, where it connects to the chimney.
  • the supply air is also sucked in via the supply air pipe 25 via this air-heat smoke guide in order to achieve the negative pressure again in the interior of the combustion chamber 220 and especially getting oxygen in the burning area.
  • This also results in total combustion with a flame temperature of more than 1200 to 1500 ° C, with a high C0 2 value being achieved in the exhaust gases on the inside, which is an indicator of perfect and good, above all, complete combustion.
  • the boiler can again be provided with a layer of mineral wool 520 as insulation and a sheet metal jacket 620 on the outside.
  • Boiler flow 321 'and boiler return 321 are provided, as usual, to feed the water-carrying parts of the heat exchanger 321 through the boiler flow with fresh water and to supply the heated water to the consumer.
  • the pipes can be arranged along the entire length, but also pipe bundles etc. It is essential that the high combustion temperature is also controlled in such a way that the furnace itself and the expansion chamber, which is also very hot leads to considerably larger water capacities than the smoke flues, so a thick casing, which preferably completely encloses both the pipe 28, the combustion chamber 220 and the expansion space 27, is extremely advantageous.
  • the tube 28, the combustion chamber 220 and the expansion space 27 are coaxial and are encased in a tube-like manner by a water-carrying part of the heat exchanger 321.
  • the axis of the combustion chamber 220 or the common axis with the expansion space 27 can lie horizontally, but also be arranged in any angular position to the horizontal. It is essential that the furnace 20 with its combustion chamber 220, which serves as a turbulence chamber, is under the uniform supply of fresh air, which promotes combustion.
  • the tangential feed of the injection pipe 219 can be in the upper area of the combustion chamber, but also in the lower area. Because the combustion takes place in one revolution, that is to say in a rotational turbulence, the combustion will always be able to be initiated with a tangential feed. For this purpose, however, the injection pipe 219 must be in the entrance area or head area of the combustion chamber.
  • the idea of the invention can be varied in many ways, not only with regard to the design and the position of the furnace in or outside of a boiler or a heat exchanger, other comminution devices for the fuel can be provided, others Metering devices as a screw, although this has advantages, also, as already mentioned, any heat exchanger can sheath the furnace and / or the expansion chamber.

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Beschickung und Verbrennung von Holzabfällen od. dgl. in einer Kesselanlage.
Mit der Erfindung soll ein Ofen geschaffen werden, der entweder einem Kessel, einem Wärmetauscher od. dgl. vorgesetzt oder in einen Kessel integriert wird, wobei die Brennkammer des Ofens eine Turbulenzverbrennung erzielen soll mit Temperaturen mehr als 1200 bis 1500 °C. Dies wird dadurch erreich, daß ein Staub-Luft-Gemisch tangential in den Brennerraum eingeblasen wird, hier in Turbulenz gerät, wobei anschließend die erhitzte Luft in einen Expansionsraum des Kessels geführt wird. Der Brennstoff, beispielsweise Holzspäne, wird in einer Mühle zu Staub zermalen und in einem Vorratsbehälter zwischengelagert. Durch eine im Vorratsbehälter befindliche Dosierschnecke wird das Material gleichmäßig in einen Fallschacht befördert und von dort durch einen Transportventilator tangential in die vorgeheitzte Turbulenzbrennkammer eingebracht Am vorgeheizten Feuerbetonstein entzündet sich das Staub-Luft- Gemisch und durch zugeführte Sekundärluft ist eine totale Verbrennung ermöglicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von staubförmigem Brennstoff in einer Kesselanlage, bei dem der Brennstoff mittels eines Primärluftstromes einer Brennkammer zugeführt wird, wo er in rund geführter Turbulenz bewegt gehalten und mit der Brennkammer zugeführter Sekundärluft verbrannt und bei dem die erzeugte Wärme über die expandierende Luft und/oder den Flammeneinschlag einem Wärmetauscher zugeführt wird.
  • Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind an sich bekannt. Bei diesen bekannten Kesselanlagen werden beispielsweise Holzspäne verbrannt, wobei aber immer zu wenig Sauerstoff in die Brennkammer gelangt, wodurch in den bisherigen Anlage der Brennstoff nicht vollkommen verbrannt wird. Bei unvollkommener Verbrennung kommt es vor, daß die Holzspäne angebrannt in die Rauchabzüge des Wärmetauschers oder nicht vollverbrannt in die Ascheneimer der Entstaubungsanlagen gelangen, so daß der Brennstoff nicht voll ausgenutzt wird und damit die Wirtschaftlichkeit für den Betreiber derartiger Kesselanlagen nicht gegeben ist. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der vorbekannten Vorrichtungen besteht darin, daß unnötige Ablagerungen von Ruß in den Rauch ziehen,verursacht durch mangelhafte Verbrennung, so daß auch durch den Ruß der Wirkungsgrad der Kesselanlage vermindert wird.
  • Außerdem wird die Umwelt durch die vorbekannten Kesselanlagen erheblich belastet, und zwar durch Staub, Ruß und dunkle Rauchabgase, die in die Luft gelangen. Wie bekannt, nützen dabei hochgezogene Schornsteine nichts, da die Menge der Schadstoffe sich dadurch nur über eine größere Fläche verteilt; und die Umwelt belastet.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einerseits die Wirtschaftlichkeit für den Betreiber einer derartigen Kesselanlage zu erhöhen und andererseits eine vollständige Verbrennung des Brennstoffes zu gewährleisten, wodurch sich automatisch die Umweltbelastung verringert bzw. eliminiert.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 und im Kennzeichen des Anspruches 4 aufgeführten Merkmale gelöst.
  • Mit dem Verfahren nach der Erfindung ist es nun möglich, eine totale Verbrennung mit Flammentemperaturen vonz.B. über 1200° C bis 1500° C zu erzielen, wobei diese Wärme voll ausgenutzt werden kann. Die Züge im Wärmetauscher bleiben sauber und somit bleibt der Wirkungsgrad des Kessels konstant. Ferner besteht ein Vorteil darin, daß mit der Vorrichtung und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verpuffungsfrei und vollkommen sicher gearbeitet werden kann, so daß die Vorrichtung auch nachts bedienungs- und aufsichtsfrei gefahren werden kann. Außerdem besteht ein Vorteil darin, daß bestimmte Holzindustriezweige, wie Spanplattenwerke oder auch die Möbelindustrie, ihre Abfälle dank der hohen Temperaturen verbrennen können und somit eine große Menge Energie, wie Öl, einsparen können. Der Abtransport auf Mülldeponien der bislang nicht verbrennbaren Holzreste bleibt erspart.
  • Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen eines Verfahrens nach Anspruch 1 bzw. einer Vorrichtung nach Anspruch 4 sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert die Verbrennung hervorragend und die Wirkung ist optimal.
  • Durch eine Späneaustragung in einem Silo wird das Heizmaterial, wie Späne, Holzabfälle od.dgl., einer Mühle zugeführt, zu Staub zermahlen und in einem Vorratsbehälter zwischengelagert.. Durch eine im Vorratsbehälter befindliche Dosierschnecke wird das Material gleichmäßig in einen fallschacht befördert.
  • Von dort saugt ein Transportventilator das Material an und bläst es dann tangential erfindungsgemäß in eine vorgeheizte Brennkammer, die als Turbulenz-Brennkammer bezeichnet werden kann. Bedingt durch die tangentiale Einblasung wird das Luft-Staubgemisch in Turbulenz gebracht und im Inneren der Brennkammer gezündet, die vorher beheizt werden muß. Das kann entweder durch ein Grundfeuer geschehen oder durch das Einbringen eines Brenners, der vor der eigentlichen Verbrennung herausgenommen wird.
  • Durch eine Prallkante am Ende der Brennkammer erreicht man, daß das Material länger in der Brennkammer verweilt, als ohne dieselbe, wodurch eine totale Verbrennung erzielbar ist.
  • Bedingt durch die Anordnung eines Rauchzugventilators, vorzugsweise hinter einer Entstaubungsanlage und hinter dem Wärmetauscher, kann man in der Brennkammer einen Unterdruck erzielen, um durch ein Zuluftrohr am Kopf der Brennkammer axial Sekundärluft in die Brennkammer einzusaugen, wodurch eine rauchlose Verbrennung erzielt wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ohne weiteres in ein bestehendes System integriert werden. Dabei kann die erfindungsgemäße Brennkammer endseitig stirnseitig mit einem Expansionsraum des Wärmetauschers verbunden sein, und zwar vorzugsweise außerhalb des Wärmetauschers oder Kessels angeordnet, aber es besteht auch die Möglichkeit, die Brennkammer innerhalb des Kesselbereiches anzuordnen.
  • Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen eines Verfahrens nach Anspruch 1 und einer Vorrichtung nach Anspruch 4 sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
  • Weitere Kennzeichen und Merkmale ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen, die anhand der Fig. 1 bis 8 erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1 die Gesamtvorrichtung in Seitenansicht in einem Gebäude angeordnet, das geschnitten ist,
    • Fig. 2 die Vorrichtung in Draufsicht,
    • Fig. 3 die Vorrichtung in Vorderansicht,
    • Fig. 4 den Brenner mit Brennkammer in Seitenansicht im Schnitt,
    • Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V - V der Fig. 4,
    • Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI - VI der Fig. 4,
    • Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Brenner beim anderen Ausführungsbeispiel,
    • Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Querschnitt.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Vorrichtung vorzugsweise in einem Gebäude installiert, wobei die Vorrichtung aus zwei Teilen besteht, und zwar einer Beschickungsvorrichtung 1 und der eigentlichen Kesselanlage 2.
  • Aus einem beliebigen Silo 10, was im vorliegenden Fall ein Gebäuderaum sein kann, wird über eine Fördervorrichtung, vorzugsweise eine Schnecke 11, die Späneaustragung vorgenommen. In den Innenraum des Silos 10 werden also die Holzabfälle bzw. Holzspäne u.dgl. eingefüllt und bleiben hier als Vorrat liegen. Die fördervorrichtung 11 ist mit einer Schutzkappe 111 verbunden, damit das Brennmaterial nicht direkt durchfällt in den unteren Raum. Die mehr oder weniger gleichmäßig anfallenden Brennmaterialien können in diesem Bereich außerdem noch zerkleinert werden.
  • Das Brennmaterial wird also, wie es durch die Fördervorrichtung 11 über die Schutzvorrichtung 111 angeliefert wird, einem Fallrohr 12 oder einer Rutsche, einer Schüttvorrichtung od.dgl. zugebracht und gelangt von hier in eine Mühle 13. In der Mühle 13 werden die Späne oder andere Holzabfälle so fein zerkleinert, daß Holzstaub entsteht, der in einem Vorratsbehälter 14 gesammelt wird. Diesem Vorratsbehälter 14 ist in seinem unteren Bereich eine Dosiervorrichtung 15 zugeordnet, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel wiederum als kontrolliert laufende Förderschnecke ausgebildet ist. Dem Austragsende dieser Dosiervorrichtung zugeordnet, ist ein Fallschacht 16 vorgesehen, in den der zu Staub zermahlene Brennstoff zugebracht wird. Der Fallschacht 16 ist vorzugsweise im oberen Bereich offen ausgebildet, so daß das abwärtsfallende Staub-Luftgemisch durch ein Ansaugrohr 17 eines Transportventilators abgesaugt werden kann. Der Transportventilator 18 seinerseits ist mit einem Beschickungsrohr 19 auf seiner Druckseite versehen, in dessen Bereich eine feuerschutzklappe 119 vor dem Transportventilator 18 vorgesehen ist.
  • Die Kesselanlage 2 weist einen Ofen 20 auf, dessen innere Struktur später beschrieben wird. Er hat in seinem Inneren eine Brennkammer 220, in die das Beschickungsrohr 19 tangential mündet. Der Ofen 20 ist liegend dargestellt, er kann aber auch vertikal stehen oder im Winkel zur Vertikalen. Seine Stellung ist im Verhältnis zu vorbekannten Ofen - völlig gleichgültig. Der Ofen 20 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dem Kessel 21 vorgeordnet, der seinerseits mit einem Rauchabzugsrohr 22 versehen ist, das seinerseits wiederum über einen Rauchzugventilator 23 und dessen Saugrohr 123 und Druckrohr 223 mit einem Schornstein- oder Kaminzug 24 in einem Schornstein 30 verbunden ist.
  • Weiterhin ist ersichtlich, daß der Ofen 20 mit einem Zuluftrohr 25 versehen ist. Dieses Zuluftrohr 25 hat einen größeren Querschnitt als das Beschickungsrohr 19, beispielsweise im Verhältnis 4:1. Den Saugdruck erhält das Zuluftrohr über den Rauchzugventilator 23. Somit erzielt man, bedingt durch hinter der Entstaubungsanlage und dem Wärmetauscher geschalteten Rauchzugventilator 23 in der Brennkammer 220 des Ofens 20einen Unterdruck, so daß durch das Zuluftrohr 25 am Kopf der Brennkammer 220 axial Sekundärluft in die Brennkammer 220 angesaugt wird, wodurch eine rauchlose Verbrennung erfolgt.
  • Das Gebäude selbst ist mit 3 in der Zeichnung bezeichnet und der Schornstein mit 30. Die Türen 31, 32 geben Zutritt zu den Räumen 33 und 34, die voneinander durch eine Zwischenwand 35 getrennt sein können.
  • In den weiteren Figuren sind gleiche oder äquivalente Teile mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen versehen, so daß auf wiederholende Beschreibung verzichtet wird.
  • Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Brennkammer 220 über einen Rohrstutzen 26 mit dem Wärmetauscher oder Kessel 21 verbunden ist. Im Inneren des Kessels ist ein weder in Fig. 1 noch in Fig. 2 dargestellter Expansionsraum vorhanden, in den die Flammen einschlagen, in den aber unter keinen Umständen Brennmaterial, Rauch oder Ruß hineingetragen werden sollen. In Fig. 3 und 8 ist jeweils ein Expansionsraum 27 dargestellt.
  • Ferner ist in Fig. 2 der Motor 118 für den Transportventilator 18 zu sehen und die Anordnung der Teile von oben gesehen.
  • In Fig. 3 ist noch einmal eine Vorderansicht gezeigt, bei der man dann besser den - Ofen 20 von der Seite sieht mit seiner inneren Brennkammer 220, wobei über den Rohrstutzen 26 dann die Flammen in den Wärmetauscher oder Kessel 21 schlagen, und zwar in den Bereich des Expansionsraumes 27.
  • Im Rauchabzug ist der.Ventilator 18 mit einem Behälter 218 zu sehen. Bei der Verbrennung wird durch die Saugwirkung des Rauchgasventilators Flugasche frei, die mit den Rauchgasen in den Kamin gelangen. Die Rauchgasentstaubung hat die Aufgabe, diese Flugasche von den Gasen zu trennen. Auf der Zeichnung sieht man den Behälter, wo die verbrannte Asche gesammelt wird. Ferner ist in Fig. 3 ersichtlich, daß die Mündung 219 des Beschickungsrohres 19 tangential in der rohrartigen Brennkammer 220 mündet.
  • Die Ausbildung eines Ofens 20 ist gut in den Fig. 4, 5 und 6 ersichtlich. Die Brennkammer 220 wird vom aus Feuerbetonstein gebildeten Brennerrohr 320 ummantelt. Das Brennerrohr kann rund sein oder, wie in Fig. 7 ersichtlich, polygon. Dabei muß es sich nicht unbedingt um ein gleichwinkliges Vieleck handeln. Im übrigen ist die Vieleckausbildung nur etwa vom Fünfeck aufwärts geeignet, um die Turbulenz im Inneren der Brennkammer 220 nicht zu behindern. über das Brennerrohr 320 aus Feuerbetonstein legt sich ein Isolierstein 420 ebenfalls als Mantel und darüber kann eine Schicht Mineralwolle 520 gelegt werden, die ihrerseits einen Mantel, vorzugsweise einen Stahlmantel 620, trägt.
  • Am Kopf des Ofens 20 mündet das radial geführte Zuluftrohr 25, und zwar radial in ein kopfseitig der Brennkammer 220 liegendes, axial geführtes Mittenrohr 28, das seinerseits durch einen Deckel 29 schließbar ist und vor der Brennkammer 220 liegt, die sich gleichachsig anschließt. Die Stirnwände sind entsprechend dem Brennermantel ausgebildet mit Feuerbetonstein 320', Isolierstein 920 und evtl. Mineralwollmantel u.dgl.
  • Die Mündung 219 des Beschickungsrohres 19 liegt derart zum Zuluftrohr 25, daß das Zuluftrohr 25 noch vor der Mündung 219 des Staub-Luftgemisch-Beschickungsrohres 19 an der Brennkammer 220 angeordnet ist. Damit nimmt die angesaugte Luft automatisch das Staub-Luftgemisch in das Innere der Brennkammer 220 und bringt dieses voll zu Verbrennung, wobei die tangentiale Zuführung eine Drehungsturbulenz während der Verbrennung erzielt, die sich zum Ausgang gerichtet bewegt.
  • Um das Feuer überhaupt in Gang zu bringen, muß die Brennkammer 220 zunächst aufgeheizt werden.
  • Dies kann dadurch geschehen, daß durch den Deckel 29 hindurch irgendein Gasbrenner oder ein anderer Brenner erst eingeführt wird, um das Brennerrohr 320, insbesondere die Feuerbetonsteine voll aufzuheizen. Nach dieser Initialzündung oder nach Legung eines Grundfeuers auch durch einfache Entzündung, z.B. von Holz, Kohle oder einem anderen Werkstoff, kann erst nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gearbeitet werden, damit das zugeführte Staub-Luftgemisch sich automatisch im Inneren der Brennkammer 220 entzündet.
  • Ganz wesentlich ist, daß die Brennkammer 220 endseitig stirnseitig mit dem Expansionsraum 27 des Wärmetauschers verbunden ist und die Ausgangsstirnwand 720 der Brennkammer 220 eine vorzugsweise ringartige Prall- und Rückhaltefläche 820 für das Verbrennungsmaterial bildet. Die zugehörige Kante der Prall- und Rückhaltefläche 820 zu dem Rohrstutzen 26 bildet praktisch eine Abscheidekante für das Staub-Luftgemisch im Verhältnis zu den entstandenen Flammen.
  • In den Fig. 5, 6, 7 sind Querschnitte durch den Ofen 20 gezeigt, und zwar zeigen die Fig. 5 und 6 Schnitte eines Ausführungsbeispieles der fig. 4.
  • Fig. 5 ist somit am Kopf oder am Eingang des Ofens geschnitten. Hier ist die Sthrnflächanisolierung 920 ersichtlich, die relativ breit gehalten ist, um die Wärme in der Brennkammer 220 zu halten und nicht nach außen abströmen zu lassen. Dieser Stirnflächenisolierung 920 liegt, das Rohr 28 umfassend, noch eine Feuerbetonsteinschicht 320' vor (s.Fig.4). Der rohrartige feuerbetonstein 320 wird bis zum ZUlaufrohr 25 gezogen und ist von einem über den Ofen -. gezogenen Isolierstein 420 ummantelt. Fig. 5 zeigt somit den Kopf-oder Eingangsbereich des Ofens 20, fig. 6 einen Schnitt im Bereich des Beschickungsrohres 19. In der Fig. 6 ist besonders die tangentiale Zuführung bzw. Ansetzung des Beschickungsrohres 19 zu sehen, dessen Mündung 219 exakt die Tangente zum Brennerrohr 320, und zwar seiner Innenmantelfläche bildet
  • Fig. 4, 5, 6 zeigt jeweils einen runden Querschnitt des Brennerrohres 320. Fig. 7 zeigt einen polygonen Querschnitt, der mindestens fünfeckig sein sollte und nach Möglichkeit als gleichmäßiges VIeleck zum Querschnitt ausgebildet sein sollte. Das gleichmäßige Vieleck begünstigt, ähnlich wie das runde Rohr, die Wirbelbildung des Verbrennungsvorganges und damit die bessere Turbulenz im Inneren der Brennkammer 220.
  • In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der Kessel 21 den Ofen 20 im Inneren aufnimmt. Dabei kann die"Ausbi1dung des Wärmetauschers 321 im Kessel 21 beliebig gewählt werden. Sowohl der .Ofen 20 als auch die Expansionskammer 27 ist bei diesem Ausführungsbeispiel direkt hintereinandergelegt, und beide Teile werden vom Wärmetauscher bzw. von Teilen des Wärmetauschers 321 ummantelt. Dabei kann auch im Kopfbereich des Ofens 20, in dem das Zuluftrohr 25 radial zum Rohr 28 liegt, statt einer Wärmeisolierung der Wärmetauscher die Ummantelung des Rohres 28 vornehmen. Die Brennkammer 220 wird wieder vom Brennerrohr 320 umgeben. Es wird auch im Brennerbereich keine Isolierung vorgesehen, damit die hier abschließende Wärme auch direkt dem Wärmetauscher zugute kommt. Die Brennkammer 220 weist auch hierbei eine Prall- und Rückhaltefläche 820 auf, die so weit wie möglich das Verbrennungsgut in der Turbulenz im Inneren der Brennkammer 220 beläßt. Die tangentiale Zuführung des Staub-Luftgemisches erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel genauso wie bei den anderen Ausführungsbeispielen.
  • Im Inneren des Kessels 21 müssen Luft-Wärme-Rauchzüge 221 vorgesehen werden, die bei diesem Ausführungsbeispiel in axialer Richtung des Kessels hin und her bzw. hin und zurück gezogen sind, um die Wärme an die wasserführenden Teile des Wärmetauschers 321 im Inneren des Kessels 21 abzugeben. Mittig kann eine die Rohre trennenden, nicht dargestellte Scheidewand vorgesehen sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel läuft der Rauchzug 221 zunächst nach unten, dann über die gesamte Länge der Vorrichtung, kommt dann in Wendekammern 221, so daß die Rauchzüge dann im oberen Bereich vom Kopfbereich Brennkammer 220 bis zum Saugrohr 123 führen, wo es zum Kaminanschluß geht. über diese Luft-Wärme-Rauchführung wird auch die Zuluft über das Zuluftrohr 25 angesaugt, um den Unterdruck wieder im Inneren der Brennkammer 220 zu erzielen und vor allem Sauerstoff in dem Brennbereich zu bekommen. Auch dadurch erfolgt die totale Verbrennung mit einer Flammentemperatur von mehr als 1200 bis 1500°C, wobei im Inneren eine hoher C02-Wert in den Abgasen erzielt wird, der Indikator für eine einwandfreie und gute, vor allem vollständige Verbrennung ist. Der Kessel kann außen wieder mit einer Schicht Mineralwolle 520 als Isolierung und einem Blechmantel 620 versehen sein. Kesselvorlauf 321' und Kesselrücklauf 321" sind wie üblich vorgesehen, um die wasserführenden Teile des Wärmetauschers 321 durch den Kesselvorlauf mit Frischwasser zu beschicken und das erwärmte Wasser dem Verbraucher zuzuführen. Wie bereits schon gesagt, kann jeder beliebige Wärmetauscher, der den Ofen 20 und/oder die Expansionskammer ummantelt, vorgesehen werden. Es können über die Gesamtlänge gezogene Rohre angeordnet sein, aber auch Rohrbündel u.dgl. Wesentlich ist, daß die hohe Verbrennungstemperatur auch derart geführt wird, daß dem Ofen selbst und dem Expansionsraum, der auch sehr starke Hitze führt, erheblich größere Wasserkapazitäten zur Verfügung stehen als den Rauchzügen. Daher ist eine dicke Ummantelung, die sowohl vorzugsweise das Rohr 28,die Brennkammer 220 und den Expansionsraum 27 vollständig in sich einschließt, außerordentlich vorteilhaft.
  • Zu diesem Zweck ist es auch vorteilhaft, wenn das Rohr 28, die Brennkammer 220 und der Expansionsraum 27 gleichachsig liegen und von einem wasserführenden Teil des Wärmetauschers 321 rohrartig ummantelt sind.Die Achse der Brennkammer 220bzw. auch die gemeinsame Achse mit dem Expansionsraum 27 kann horizontal liegen, aber auch in jeder beliebigen Winkellage zur Horizontalen angeordnet sein. Wesentlich ist, daß der Ofen 20 mit seiner Brennkammer 220, die als Turbulenzraum dient, unter der gleichmäßigen Zuführung von Frischluft steht, die die Verbrennung begünstigt.
  • Die tangentiale Zuführung des Einblasrohres 219 kann im oberen Bereich der Brennkammerliegen, aber auch im unteren Bereich. Dadurch, daß die Verbrennung in einer Umdrehung erfolgt, also in einer Drehturbulenz, wird sich die Verbrennung immer bei tangentialer Zuführung einleiten lassen. Dazu muß allerdings das Einblasrohr 219 im Eingangsbereich oder Kopfbereich- der Brennkammer liegen.
  • Wie schon aus den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen ersichtlich, läßt sich der Gedanke der Erfindung vielfach variieren, nicht nur in bezug auf die Ausgestaltung und die Lage des Ofens in oder außerhalb eines Kessels bzw. eines Wärmetauschers, es können andere Zerkleinerungsvorrichtungen für das Brennmaterial vorgesehen werden, andere Dosiervorrichtungen als eine Schnecke, obwohl diese Vorteile hat, auch kann, wie bereits erwähnt, jeder beliebige Wärmetauscher den Ofen und/oder die Expansionskammer ummanteln.
  • Die geoffenbarten Merkmale, einzeln und in Kombination, werden, soweit sie gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (13)

1. Verfahren zur Verbrennung von staubförmigem Brennstoff in einer Kesselanlage, bei dem der Brennstoff mittels eines Primärluftstromes einer Brennkammer zugeführt wird, wo er in rund geführter Turbulenz bewegt gehalten und mit der Brennkammer zugeführter Sekundärluft verbrannt und bei dem die erzeugte Wärme über die expandierende Luft und/oder den Flammeneinschlag einem Wärmetauscher zugeführt wird, dadurch gekennzeich- net , daß die Sekundärluft in einem einzigen Strom an einer Stirnseite der Brennkammer koaxial zu dieser zugeführt wird, daß der Brennstoff, beispielsweise zerkleinerte Holzabfälle in Form eines Staub-Luft-Gemisches nahe der Stirnwand mit der Sekundärluftzufuhr in einer zur Brennkammerachse senkrechten Ebene tangential an die Brennkammer eingeführt wird und daß das Staub-Luft-Gemisch im Brennraüm die rund geführte Turbulenz um den koaxial zur Brennkammer zugeführten Sekundärluftstrom erzeugt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Staub-Luft-Verhältnis derart eingestellt wird, daß die Verbrennung bei Temperaturen von ca. 1 200 ° bis 1 500 ° C bei Luftüberschuß erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer zum Anfahren auf eine so hohe Temperatur vorgeheizt wird, daß sich das Staub-Luft-Gemisch nach seiner tangentialen Einbringung in Turbulenz in der Brennkammer entzündet.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, mit einer als ein im wesentlichen geschlossener, rohrförmiger Raum ausgebildeten Brennkammer, die endseitig einem Wärmetauscher bzw. Kessel zugeordnet und/oder mit Ummantelung in diesem ' integriert ist, wobei die Brennkammer waagerecht liegend angeordnet ist, ferner mit einer Bestückungsvorrichtung für den Brennstoff und mit Luftzuführungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (220) in ihrem Kopfbereich in einer zur Brennkammerachse senkrechten Ebene mit einem tangential bzw. etwa tangential in die Brennkammer (220) mündenden Beschickungsrohr (19) fir die Zuführung eines Gemisches aus Primärluft und zerkleinerten Holzabfällen zur rund geführten Turbulenzverbrennung versehen ist und daß zur Zufuhr von Sekundärluft ?in Mittenrohr (28) verbunden mit einem Zuluftrohr (25), koaxial zur Brennkammer an deren Kopf angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaß der Brennkammer (220) eine ringartige Prall- und Rückhaltefläche (820) für das Verbrennungsmaterial ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch4, dadurch gekennze:chnet, daß das Zuluftrohr (25) radial in das Mittenrohr (28) mündet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuluftrohr (25) im Bereich einer Stiunwandisolierung (920) oder Wasserisolierung der Brennkammer (220) liegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittsverhältnis zwischen dem Beschickungsrohr (19) und dem Zuluftrohr (25) etwa dem Verhältnis 1:4 entspricht.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Saugzugventilator (23) versehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Rauchgasentstaubung (218) versehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsvorrichtung mit einem Transportventilator (18) versehen ist, dessen Saugrohr (17) das Staub-Luft- Gemisch ansaugt und dessen Druckrohr als tangential mündendes Beschickungsrohr (19) mit der Brennkammer (220) verbunden ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Brennkammer (220) und koaxial zu dieser eine Expansionskammer (27) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer(220) und/oder das Mittenrohr (28) und/oder die Expansionskammer (27) von einem wasserführenden Teil des Wärmetauschers (321) rohrartig ummantelt sind.
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