EP0231424B1 - Warmluftofen für feste Brennstoffe - Google Patents

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EP0231424B1
EP0231424B1 EP86107551A EP86107551A EP0231424B1 EP 0231424 B1 EP0231424 B1 EP 0231424B1 EP 86107551 A EP86107551 A EP 86107551A EP 86107551 A EP86107551 A EP 86107551A EP 0231424 B1 EP0231424 B1 EP 0231424B1
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EP
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combustion chamber
hot
pipe
air furnace
end wall
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EP86107551A
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English (en)
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Erhard Knöfler
Karl-Heinz Schrader
Werner Ullmer
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Energetec Gesellschaft fur Energietechnik Mbh
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Energetec Gesellschaft fur Energietechnik Mbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B7/00—Stoves, ranges or flue-gas ducts, with additional provisions for convection heating 
    • F24B7/04—Stoves, ranges or flue-gas ducts, with additional provisions for convection heating  with internal air ducts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B5/00—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges
    • F24B5/02—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves
    • F24B5/021—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves combustion-air circulation
    • F24B5/025—Supply of secondary air for completing combustion of fuel

Definitions

  • the invention relates to a warm air furnace for solid fuels of the type specified in the preamble of claim 1.
  • Such warm air ovens are known from DE-A 29 17 125. They have an adjustable opening in the area of the fire door for the admission of primary combustion air, which pulls with the flue gases through the combustion chamber under deflection through a plate forming the deflection device to the front over the top of the deflection plate and back to the flue gas exhaust.
  • a sufficiently long flue gas duct is thus available within the combustion chamber, but it has been shown that the combustion process can be improved by feeding in secondary combustion air, the efficiency of the furnace can thus be increased and the exhaust gases can be relieved of soot components.
  • Warm air ovens of the generic type are, however, subject to special laws as convection ovens, in which the flue gas guidance must be coordinated with the heat removal through the convection air flowing through the pipe bends of the combustion chamber jacket.
  • a heating furnace with secondary air supply which has a baffle within the combustion chamber and a pipe crossing the upper part of the combustion chamber above it, which forms the nozzle assembly for the secondary air to be introduced into a mixing zone of the combustion chamber.
  • This short pipe has side openings on the outside of the furnace through which the secondary air is sucked in relatively cold.
  • the feeding of cold secondary air hinders the post-combustion of the flue gases, which is disadvantageous for a reduction in the emission values of the furnace. It is therefore the object of the invention to improve a warm air oven of the generic type in that secondary combustion air is introduced at a suitable point and preheated into the flue gas duct in order to ensure optimal combustion with a high energy yield.
  • the particular advantage of a warm air furnace for solid fuels according to the invention is that the nozzles introducing the secondary air are arranged in the flue gas duct where, on the one hand, the combustion process already suffers from a lack of oxygen and, on the other hand, the combustion process as far as possible within the coating area of the pipe bends forming the combustion chamber jacket before the smoke extraction is completed that the additional heat yield from the pipe bends can be removed via the convection air flowing therein and also the secondary air is taken as preheated air from the inside of the pipe bends.
  • the 1 shows a central combustion chamber 1, which is essentially surrounded by a hollow cylinder, the axis of which is horizontal.
  • the jacket of the combustion chamber 1 is partially formed by pipe bends 2, which lie congruently one behind the other in the axial direction of the furnace and loop around the combustion chamber 1 alternately from the right and from the left over half the circumference from bottom to top or vice versa.
  • the distance between the pipe bends 2 on the side opposite a pipe bend 2 is closed by interposed wall sections 7, which are curved in the same way as the pipe bends 2.
  • extensions 4 with air inlet openings 5 are connected tangentially to the tube bends 2 on both sides, and accordingly to this there are extensions 3, each with an air outlet opening at the end, projecting laterally upwards at the upper ends of the tube bends 6.
  • the front boundary of the combustion chamber 1 forms an end wall 8 with a fire door 9, into which an adjustable inlet 10 for primary combustion air is inserted.
  • the rear end of the combustion chamber 1 is formed by a rear end wall 11 opposite the front end wall 8, which has a flue gas outlet 12 on its upper side.
  • a deflection device 13 in the form of a plate is attached to the inside of the rear end wall 11, which connects tightly on both sides to the pipe bends 2 and the intermediate walls 7. It does not reach all the way up to the front end wall 8 in order to form with its exposed front edge 15 a transfer opening 16 for the flue and combustion gases, which thus deflects forward again below the deflection plate 13 from the rear region of the combustion chamber 1 and then passed over the top of the baffle plate 13 to the flue gas outlet 12.
  • a deflector web 14 sits on the front edge 15 of the deflection plate 13, which protrudes upwards and is concavely curved on its side facing the front end wall 8 of the combustion chamber 1. He runs on the one hand Front edge 15 of the deflection plate 13 tangentially in the horizontal direction and with its exposed upper edge approximately tangentially in the vertical direction.
  • FIG. 1 further shows, pipe sections 17, which each have an outlet nozzle 18, extend from inlet openings 19 in the front combustion chamber end wall 8 to the area above the deflection plate 13.
  • secondary combustion air is introduced into that area above the deflection plate 13 in which a swirl of the combustion and flue gases forms on the front edge 15 of the deflection plate 13 due to the deflector web 14.
  • the supply of secondary air can be controlled by rotary valve 20 at the inlet openings 19 in the combustion chamber end wall 8.
  • FIG. 2 An essential embodiment for the secondary air introduction is shown in FIG. 2.
  • the nozzles 18 for the introduction of the secondary air are arranged directly in front of the front edge 15 of the deflection plate 13, which are directed backwards towards the flue gas outlet 12.
  • the nozzles are located here on pipe sections 21, which are inserted into the lateral pipe bends 2, in order to extract convection air heated from there as secondary air.
  • the pipe sections 21 have angled inlet ends 22 which each have a downwardly directed inlet opening 23.
  • the pipe sections 21 each form a nozzle assembly 24, which can have a plurality of nozzles 18 or nozzle openings.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Warmluftofen für feste Brennstoffe der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.
  • Solche Warmluftöfen sind durch die DE-A 29 17 125 bekannt. Sie besitzen im Bereich der Feuertür eine verstellbare Öffnung zum Einlaß von primärer Verbrennungsluft, die mit den Rauchgasen durch die Brennkammer hindurch unter Umlenkung durch eine die Umlenkvorrichtung bildende Platte nach vorne hin über die Oberseite der Umlenkplatte nach hinten weg zum Rauchgasabzug zieht. Zwar steht somit innerhalb der Brennkammer eine ausreichend lange Rauchgasführung zur Verfügung, dennoch hat sich gezeigt, daß durch Einspeisung von sekundärer Verbrennungsluft der Verbrennungsvorgang verbessert, der Wirkungsgrad des Ofens somit gesteigert und die Abgase von Rußanteilen entlastet werden können.
  • Es ist zwar an sich bekannt, bei Öfen für feste Brennstoffe durch Sekundärlufteinleitung den Verbrennungsvorgang zu optimieren. Warmluftöfen der gattungsgemäßen Art sind jedoch als Konvektionsöfen besonderen Gesetzen unterworfen, bei denen die Rauchgasführung auf den Wärmeentzug durch die durch die Rohrbögen des Brennkammermantels hindurchströmende Konvektionsluft abgestimmt sein muß.
  • Aus der DE-A1 31 40 498 ist ferner ein Heizofen mit Sekundärluftzufuhr bekannt, der innerhalb der Brennkammer ein Umlenkblech und eine darüber den oberen Teil der Brennkammer durchquerende Rohrleitung hat, die den Düsenstock für die in eine Mischzone der Brennkammer einzuleitende Sekundärluft bildet. Diese kurze Rohrleitung hat seitlich außen am Ofen Einlaßöffnungen, über welche die Sekundärluft relativ kalt angesaugt wird. Die Einspeisung kalter Sekundärluft behindert jedoch die Nachverbrennung der Rauchgase, was für eine Herabsetzung der Emissionswerte des Ofens nachteilig ist. Es liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Warmluftofen der gattungsgemäßen Art dadurch zu verbessern, daß sekundäre Verbrennungsluft an einer geeigneten Stelle sowie vorgewärmt in die Rauchgasführung eingeleitet wird, um eine optimale Verbrennung mit hoher Energieausbeute sicherzustellen.
  • Der besondere Vorteil eines erfindungsgemäßen Warmluftofens für feste Brennstoffe liegt darin, daß die die Sekundärluft einleitenden Düsen dort in der Rauchgasführung angeordnet sind, wo einerseits der Verbrennungsvorgang bereits an Sauerstoffmangel leidet und andererseits noch innerhalb des Bestreichungsbereichs der den Brennkammermantel bildenden Rohrbögen vor dem Rauchabzug der Verbrennungsvorgang soweit abgeschlossen ist, daß die zusätzliche Wärmeausbeute von den Rohrbögen über die darin strömende Konvektionsluft abgenommen werden kann und ferner die Sekundärluft als vorgewärmte Luft aus dem Innern der Rohrbögen entnommen wird.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • Fig. 1 eine perspektivische, aufgeschnittene Darstellung eines Warmluftofens .mit Sekundärluft einspeisenden Düsen, nach dem Stand der Technik.
    • Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch einen ähnlich der Fig. 1 aufgebauten Ofen, jedoch mit einem erfindungsgemäß geänderten Düsenstock für die Sekundärluftdüsen.
  • In der Gesamtdarstellung eines Warmluftofens nach Fig. 1 erkennt man eine zentrale Brennkammer 1, die im wesentlichen von einem Hohlzylinder umgeben wird, dessen Achse horizontal liegt. Der Mantel der Brennkammer 1 wird teilweise durch Rohrbögen 2 gebildet, die in Axialrichtung des Ofens deckungsgleich hintereinander liegen und die Brennkammer 1 abwechselnd von der rechten und von der linken Seite her jeweils über den halben Umfang von unten nach oben bzw. umgekehrt umschlingen. Der Abstand zwischen den Rohrbögen 2 auf der jeweils einem Rohrbogen 2 gegenüberliegenden Seite wird durch zwischengesetzte Wandabschnitte 7 geschlossen, die in gleicher Weise wie die Rohrbögen 2 gekrümmt sind. Schräg nach unten mit einem geringen Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen schließen an die Rohrbögen 2 zu beiden Seiten tangential fortgeführte Verlängerungen 4 mit Lufteinlaßöffnungen 5 an, und entsprechend dazu finden sich an den Oberenden der Rohrbögen 2 seitlich nach oben schräg vorstehende Verlängerungen 3 mit je einer endseitigen Luftaustrittsöffnung 6. Beim Betrieb des Ofens strömt aufgrund von Konvektion innerhalb der Rohrbögen 2 Luft, die an den unteren Eintrittsöffnungen 5 kalt eintritt und an den oberen Austrittsöffnungen 6 erwärmt austritt. Die vordere Begrenzung der Brennkammer 1 bildet eine Stirnwand 8 mit einer Feuertür 9, in die ein verstellbarer Einlaß 10 für primäre Verbrennungsluft eingesetzt ist.
  • Der rückwärtige Abschluß der Brennkammer 1 wird durch eine der vorderen Stirnwand 8 gegenüberliegende hintere Stirnwand 11 gebildet, die an ihrer Oberseite einen Rauchgasabzug 12 hat. Darunter ist an die Innenseite der hinteren Stirnwand 11 eine Umlenkvorrichtung 13 in Gestalt einer Platte angesetzt, die beidseits an die Rohrbögen 2 und die Zwischenwandungen 7 dicht anschließt. Sie reicht nach vorne nicht ganz bis an die vordere Stirnwand 8 heran, um mit ihrer freiliegenden Vorderkante 15 eine Überleitungsöffnung 16 für die Rauch- und Verbrennungsgase zu bilden, die somit unterhalb der Umlenkplatte 13 aus dem rückwärtigen Bereich der Brennkammer 1 wieder nach vorne hin umgelenkt und dann über die Oberseite der Umlenkplatte 13 hinweg zum Rauchgasabzug 12 hingeleitet werden. Um eine gute Verwirbelung der Rauch- und Verbrennungsgase zu erreichen, sitzt an der Vorderkante 15 der Umlenkplatte 13 ein Abweisersteg 14, der nach oben vorsteht und an seiner zur vorderen Stirnwand 8 der Brennkammer 1 hin gelegenen Seite konkav gewölbt ist. Er läuft einerseits an der Vorderkante 15 der Umlenkplatte 13 tangential in die Horizontalrichtung und mit seiner freiliegenden Oberkante etwa tangential in die Vertikalrichtung aus.
  • Wie die Fig. 1 weiter zeigt, erstrecken sich von Einlaßöffnungen 19 in der vorderen Brennkammerstirnwand 8 bis in den Bereich oberhalb der Umlenkplatte 13 Rohrstücke 17, die am Ende je eine Auslaßdüse 18 haben. Durch diese Rohrstücke 17 wird sekundäre Verbrennungsluft in denjenigen Bereich oberhalb der Umlenkplatte 13 eingeleitet, in dem sich aufgrund des Abweiserstegs 14 an der Vorderkante 15 der Umlenkplatte 13 ein Wirbel der Verbrennungs- und Rauchgase bildet. Die Zufuhr der Sekundärluft ist durch Drehschieber 20 an den Einlaßöffnungen 19 in der Brennkammerstirnwand 8 steuerbar.
  • Eine wesentliche Ausführung für die Sekundärlufteinleitung zeigt Fig. 2. Hier sind die Düsen 18 für die Einleitung der Sekundärluft unmittelbar vor der Vorderkante 15 der Umlenkplatte 13 angeordnet, die nach rückwärts zum Rauchgasabzug 12 hin gerichtet sind. Allerdings sitzen die Düsen hier an Rohrabschnitten 21, die in die seitlichen Rohrbögen 2 eingeführt sind, um von dort erwärmte Konvektionsluft als Sekundärluft zu entnehmen. Innerhalb der Rohrbögen 2 besitzen die Rohrabschnitte 21 nach unten abgewinkelte Einlaßenden 22, die eine nach unten gerichtete Einlaßöffnung 23 jeweils haben. Mit den vorkragenden Innenabschnitten bilden die Rohrabschnitte 21 jeweils einen Düsenstock 24, der mehrere Düsen 18 oder Düsenöffnungen haben kann.

Claims (7)

1. Warmluftofen für feste Brennstoffe mit einer im wesentlichen zylindrischen, liegend angeordneten Brennkammer (1), deren Mantel zum Teil durch in Umfangsrichtung verlaufende sowie deckungsgleich hintereinander angeordnete Rohrbögen (2) gebildet wird, die oben und unten außenseitig überstehen und an ihren Ober- und Unterenden offen sind, und die Brennkammer (1) ferner an ihrer vorderen Stirnwand (8) eine Feuertür sowie (9) im oberen Bereich ihrer rückwärtigen Stirnwand (2) einen Rauchgasabzug (12) hat und eine Umlenkvorrichtung (13) aufweist, die sich von der rückwärtigen Brennkammerstirnwand (11) bis in den vorderen Brennkammerbereich hinein erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder oberhalb der Umlenkvorrichtung (13) Sekundärluft einleitende Düsen (18) angeordnet sind, welche an Rohrabschnitten (21) angeordnet sind, die mit ihren Einlaßenden (22) in zwei der beidseits der Brennkammer (1) angeordneten Rohrbögen (2) eingeführt sind.
2. Warmluftofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßenden (22) der Rohrabschnitte (21) innerhalb der Rohrbögen (2) nach unten abgewinkelt sind und eine nach unten liegende Einlaßöffnung (23) haben.
3. Warmluftofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (17) bzw. die Rohrabschnitte (21) je einen Düsenstock (24) mit mehreren Düsen (18) bilden, der im wesentlichen horizontal in einer Querebene der Brennkammer (1) vor der Umlenkvorrichtung (13) angeordnet ist.
4. Warmluftofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der Düsen (18) in Richtung zum Rauchgasabzug (12) hin angeordnet sind.
5. Warmluftofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung (13) eine sich an den Brennkammermantel anschließende, sich bis in den vorderen Brennkammerbereich erstreckende und mit ihrer Vorderkante (15) eine Rauchgasüberleitungsöffnung (6) begrenzende Platte ist.
6. Warmluftofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an oder nahe der Vorderkante (15) sowie parallel dazu an der Umlenkplatte (13) ein nach oben vorstehender Abweisersteg (14) angeordnet ist.
7. Warmluftofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abweisersteg (14) an seiner zur Überleitungsöffnung (16) hin liegenden Vorderseite konkav gewölbt ist.
EP86107551A 1986-01-25 1986-06-03 Warmluftofen für feste Brennstoffe Expired - Lifetime EP0231424B1 (de)

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