EP0320924A2 - Heizkessel mit einem Brenner für feste Brennstoffe - Google Patents

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EP0320924A2 EP88120937A EP88120937A EP0320924A2 EP 0320924 A2 EP0320924 A2 EP 0320924A2 EP 88120937 A EP88120937 A EP 88120937A EP 88120937 A EP88120937 A EP 88120937A EP 0320924 A2 EP0320924 A2 EP 0320924A2
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    • F24H9/001—Guiding means
    • F24H9/0026—Guiding means in combustion gas channels

Definitions

  • the invention relates to a boiler with a burner for solid fuels, consisting of a filling shaft, a fuel gas and combustion air guide frame, a burn-through grate and an adjoining cyclone combustion chamber and an exhaust gas duct.
  • boilers of this type place high demands on the form of fuel and, on the other hand, they can only be used economically to a limited extent.
  • combustion air supply which is unfavorable for combustion, poorly designed combustion chambers or unfavorable aerodynamic conditions in the combustion chambers.
  • the object of the present invention is to design a boiler and in particular a burner for solid fuels of the type defined in the introduction such that the heating value of solid fuels can be used with a high degree of efficiency and with respect for the environment in spite of low manufacturing outlay.
  • combustion chamber designed as a cyclone combustion chamber, in which the gases rotate in the direction of an outlet opening rotating about the longitudinal axis of the chamber, these gases can burn out completely with a long dwell time and thorough mixing. These burned-out and hot gases leave the outlet opening and enter a laterally arranged exhaust gas guide chamber. It is essential that even such small-sized fuels as briquettes or coarse wood chips can or can be used with such a burner design. For assembly and repair purposes, it is important that the burner can be installed in the boiler and replaced if necessary, without the use of special tools and binders such as mortar.
  • the boiler itself can be made of either steel or cast iron, with a large filling shaft being possible without any problems.
  • the combustion chamber in which a comparatively long residence time of the combustion gases can be guaranteed at a flame speed that is not too high and therefore not at too high temperatures, is isolated from the water-carrying parts of the boiler and the firing grate by a brick lining.
  • the lateral flue gas routing enables long paths and large heating surfaces to be realized, it being possible to increase the resistance of the flue gas path by extending baffles that are easily accessible from the front of the boiler via corresponding openings, or to reduce them by shortening the plates.
  • the arrangement of all operating and maintenance openings on the front of the boiler makes it easier Cleaning and operation, the heating surfaces in particular being easily accessible for cleaning.
  • a fuel gas and combustion air guide frame 1 with a primary air duct 2 with longitudinally adjacent outlet openings 8, a secondary air duct 3 arranged underneath with nozzle-shaped outlet openings 6, which open out on both sides of a burn-through grate 4 which runs out from the top of a cyclone combustion chamber 6 refractory material is arranged, which has an outlet opening 7.
  • This outlet opening 7 is preferably provided at the end of the combustion chamber 5 opposite the fuel gas supply.
  • the burn-through grate 4 is held removably in the combustion air guide frame 1 and, as FIG. 2 shows, has a plurality of grate bars or webs lying next to one another.
  • the width of the burn-through grate 4 preferably corresponds to approximately half the combustion chamber width, and this burn-through grate extends in the longitudinal direction of the combustion chamber over a third to over half the combustion chamber length.
  • this information is not restrictive.
  • the sectional view according to FIG. 3 shows that the primary air duct 2 and the secondary air duct 3 extend essentially over the entire length of the combustion chamber, the outlet openings 8 of the primary air duct 2 preferably being arranged uniformly distributed over its length.
  • Fig. 4 shows a variant of the burner according to Fig. 1, in which case the secondary air duct 3 has an approximately rectangular shape throughout and the burn-through grate 4 is held in a recess of the secondary air duct 3, the outlet openings 6 being formed in the walls of this recess.
  • FIG. 5 shows an overall perspective view of the boiler according to the invention using a burner as shown schematically in FIG. 1.
  • FIG. 6 again shows the boiler according to FIG. 5, but the side wall is cut open in such a way that the exhaust gas guide chamber 10 arranged on the side is visible in detail.
  • the plates 11 causing the deflection of the exhaust gases are arranged at least essentially horizontally and are easily accessible via openings provided on the end face.
  • the resistance of the exhaust gas path can be increased by lengthening the deflection plates 11 or reduced by shortening these plates. All heating surfaces are well original for cleaning. It can also be seen in the diagrams according to FIGS. 5 and 6 that the combustion chamber is well insulated from the water-carrying parts of the boiler and also from the combustion air guide frame by the lining.

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Abstract

Heizkessel wobei der Brenner einen Brenngas- und Verbrennungsluftführungsrahmen (1) umfaßt und der Primärluftkanal (2) und der davon getrennte Sekundärluftkanal (3) in diesem Rahmen ausgebildet sind. Von dem Rahmen wird ferner ein Durchbrandrost (4) gehalten, an den sich eine Zyklonbrennkammer (5) anschließt. Im Bereich des Übergangs von Durchbrandrost zur Brennkammer ist eine insbesondere düsenförmige Einspeisung (6) von Sekundärluft vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Heizkessel mit einem Brenner für feste Brennstoffe, bestehend aus einem Füllschacht, einem Brenngas- und Verbrennungsluftführungsrahmen, einem Durchbrandrost und einer daran anschließenden Zyklonbrenn­kammer sowie einer Abgasführung.
  • Heizkessel dieser Art stellen einerseits hohe Ansprüche an die Brennstofform und können die Brennstoffe andererseits nur bedingt wirtschaftlich nutzen.
  • Ursache für die allgemein schlechte Brennstoffausnutzung sind die für die Verbrennung ungünstigen Verbrennungsluft­zuführungen, schlecht gestaltete Feuerräume oder ungünstige aerodynamische Gegebenheiten in den Feuerräumen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Heizkessel und insbesondere einen Brenner für feste Brennstoffe der ein­gangs definierten Art so auszubilden, daß trotz geringen fer­tigungstechnischen Aufwands der Heizwert von festen Brenn­stoffen mit hohem Wirkungsgrad und unter Schonung der Umwelt genutzt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kenn­zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Erreicht wird durch diese Ausgestaltung, daß den Brennstof­fen über Öffnungen im Primärluftkanal gezielt und an mehre­ren Stellen die für die Primärverbrennung notwendige Verbren­nungsluft zugeführt wird, daß die entstehenden Brenngase über den Durchbrandrost in die bodenseitig gelegene Zyklon­brennkammer geleitet und daß diesen Brenngasen während des Durchtritts durch den Durchbrandrost oder unmittelbar nach dem Austreten aus dem Durchbrandrost Sekundärverbrennungs­ luft aus dem Sekundärluftkanal zugemischt wird, und zwar vorzugsweise über düsenförmige Öffnungen.
  • In der als Zyklonbrennkammer ausgebildeten Brennkammer, in der die Gase um die Kammerlängsachse rotierend sich in Rich­tung einer Auslaßöffnung bewegen, können diese Gase bei lan­ger Verweilzeit und guter Durchmischung vollkommen ausbren­nen. Diese ausgebrandten und heißen Gase verlassen die Aus­laßöffnung und treten in eine seitlich angeordnete Abgasfüh­rungskammer ein.
    Von wesentlicher Bedeutung ist, daß mit einer derartigen Brennergestaltung auch kleinstückige Brennstoffe wie Bri­ketts oder grobes Hackgut verwendet werden können bzw. wer­den kann. Für die Montage und für Reparaturzwecke ist es von Bedeutung, daß der Brenner ohne Zuhilfenahme von besonderen Werkzeugen und Bindemitteln wie Mörtel in den Kessel einge­baut und gegebenenfalls auch ausgewechselt werden kann.
  • Der Kessel selbst kann sowohl in Stahl als auch in Gußkon­struktion ausgeführt werden, wobei ein großer Füllschacht problemfrei realisierbar ist. Die Brennkammer, in der eine vergleichsweise große Verweilzeit der Brenngase bei nicht zu großer Flammengeschwindigkeit und daher auch nicht zu hohen Temperaturen gewährleistet werden kann, ist zu den wasserfüh­renden Teilen des Kessels und zum Brennrost hin durch eine Ausmauerung isoliert.
  • Durch die seitliche Abgasführung können lange Wege und große Heizflächen realisiert werden, wobei es möglich ist, den Wi­derstand des Abgasweges durch Verlängern von von der Vorder­seite des Kessels her leicht über entsprechende Öffnungen zugängliche Umlenkbleche zu vergrößern oder durch Kürzen der Bleche zu verkleinern. Die Anordnung aller Bedienungs- und Wartungsöffnungen an der Frontseite des Kessels erleichtert Reinigung und Bedienung, wobei insbesondere die Heizflächen zur Reinigung gut zugänglich sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert; in der Zeichnung zeigt:
    • Fig. 1 eine schematische Schnittzeichnung einer Aus­führungsform eines Brenners für einen Heiz­kessel nach der Erfindung,
    • Fig. 2 einen Längsschnitt entsprechend der Linie A-A in Fig. 1,
    • Fig. 3 einen Längsschnitt entsprechend der Linie B-B nach Fig. 1,
    • Fig. 4 eine schematische Teildarstellung einer Aus­führungsvariante des Brenners nach Fig. 1,
    • Fig. 5 eine perspektivische, teilweise aufgebrochen gezeigte Darstellung eines Heizkessels mit einem Brenner nach Fig. 1, und
    • Fig. 6 eine weitere perspektivische Darstellung des Kessels nach Fig. 5 zur Erläuterung der Rauchgasführung.
  • Der Brenner nach Fig. 1 umfaßt einen Brenngas- und Verbren­nungsluftführungsrahmen 1 mit einem Primärluftkanal 2 mit in Längsrichtung nebeneinander liegenden Auslaßöffnungen 8, einen darunter angeordneten Sekundärluftkanal 3 mit düsenför­migen Auslaßöffnungen 6, die beiderseits eines Durchbrand­rostes 4 münden, der an der Oberseite einer Zyklonbrennkam­mer 6 aus feuerfestem Material angeordnet ist, welche eine Auslaßöffnung 7 besitzt.
  • Diese Auslaßöffnung 7 ist vorzugsweise an dem der Brenngaszu­führung gegenüberliegenden Ende der Brennkammer 5 vorgese­hen.
  • Der Durchbrandrost 4 ist im Verbrennungsluftführungsrahmen 1 herausnehmbar gehalten und besitzt - wie Fig. 2 zeigt - meh­rere nebeneinanderliegende Roststäbe oder -stege. Die Breite des Durchbrandrostes 4 entspricht vorzugsweise etwa der hal­ben Brennkammerbreite, und in Längsrichtung der Brennkammer erstreckt sich dieser Durchbrandrost über ein Drittel bis über die Hälfte der Brennkammerlänge. Diese Angaben sind aber nicht einschränkend.
  • Die Schnittansicht nach Fig. 3 zeigt, daß sich der Primär­luftkanal 2 und der Sekundärluftkanal 3 im wesentlichen über die gesamte Brennkammerlänge erstrecken, wobei die Auslaßöff­nungen 8 des Primärluftkanals 2 vorzugsweise gleichmäßig über dessen Länge verteilt angeordnet sind.
  • Fig. 4 zeigt eine Variante des Brenners nach Fig. 1, wobei in diesem Falle der Sekundärluftkanal 3 durchgehend etwa rechteckförmige Form besitzt und der Durchbrandrost 4 in einer Ausnehmung des Sekundärluftkanals 3 gehaltert ist, wo­bei in den Wandungen dieser Ausnehmung die Auslaßöffnungen 6 ausgebildet sind. Es ergibt sich somit einerseits eine Ver­einfachung des Brenneraufbaus und andererseits eine beson­ders intensive Durchmischung der Brenngase mit der Sekundär­luft, wobei die Funktion dieser Anordnung noch dadurch ver­bessert wird, daß die brennkammerseitige Ausmauerung im Be­reich des Durchbrandrostes 4 düsenförmig gestaltet ist und somit eine Verbesserung der angestrebten Düsenwirkung er­zielt wird.
  • Fig. 5 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht des Heizkes­sels nach der Erfindung unter Verwendung eines Brenners wie er schematisiert in Fig. 1 gezeigt ist.
  • Dabei ist vor allem zu sehen, daß die Primärlauft und die Se­kundärluft in die entsprechenden Kanäle 2 und 3 rückseitig, d.h. an dem vom Durchbrandrost 4 entfernten Ende eingespeist wird. Zu erkennen ist auch, daß der Füllschacht 9, der sich oberhalb des Verbrennungsluftführungsrahmens 1 befindet, großvolumig ausgebildet werden kann und über eine stirnsei­tige Beschickungstür bequem zugänglich ist.
  • Fig. 6 zeigt wiederum den Kessel nach Fig. 5, wobei jedoch die Seitenwand so aufgeschnitten ist, daß die seitlich ange­ordnete Abgasführungskammer 10 im einzelnen sichtbar ist.
  • Die die Umlenkung der Abgase bewirkenden Bleche 11 sind da­bei zumindest im wesentlichen horizontal angeordnet und über stirnseitig vorgesehene Öffnungen gut zugänglich. Der Wider­stand des Abgasweges kann durch Verlängern der Umlenkbleche 11 vergrößert oder durch Kürzen dieser Bleche verkleinert werden. Alle Heizflüchen sind zur Reinigung gut zugünglich. Zu erkennen ist in den Dartsellungen nach den Fig. 5 und 6 auch, daß die Brennkammer zu den wasserführenden Teilen des Kessels und auch zum Verbrennungsluftführungsrahmen hin durch die Ausmauerung gut isoliert ist.

Claims (10)

1. Heizkessel mit einem Brenner für feste Brennstoffe, be­stehend aus einem Füllschacht, einem Brenngas- und Ver­brennungsluftführungsrahmen, einem Durchbrandrost und einer daran anschließenden Zyklonbrennkammer sowie einer Abgasführung,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brenngas- und Verbrennungsluftführungsrahmen (1) einen Primärluftkanal (2) und einen davon getrennten Se­kundärluftkanal (3) aufweist, von diesem Rahmen ein Durchbrandrost (4) gehalten wird und sich an den Brenn­gas- und Verbrennungsluftführungsrahmen (1) eine als Zyklonbrennkammer ausgebildete Brennkammer (5) an­schließt.
2. Heizkessel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Festbrennstoffen die Primärverbrennungsluft über mehrere Öffnungen (8) aus dem Primärluftkanal (2) in Brandrichtung gesehen vor dem Durchbrandrost (4) zuge­führt und die Sekundärverbrennungsluft im Bereich des Durchbrandrostes (4) oder unmittelbar nach dem Durch­brandrost (4) aus dem Sekundärluftkanal (3) insbesondere über düsenförmige Öffnungen (6) den Brenngasen zugeführt wird.
3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchbrandrost (4) im Brenngas- und Verbrennungs­luftführungsrahmen auf der dem Primärluftkanal (2) gegen­überliegenden Seite außermittig im Rahmen angeordnet ist und gleichzeitig die Brenngas-Einlaßöffnung für die Brennkammer (5) bildet.
4. Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auslaßöffnung (7) der Brennkammer (5) in Kammer­längsrichtung versetzt zur Brenngas-Einlaßöffnung ange­ordnet ist.
5. Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich sowohl der Primärluftkanal (2) als auch der Se­kundärluftkanal (3) im wesentlichen über die Brennkammer­länge erstrecken und jeweils an dem vom Durchbrandrost (4) entfernten Ende gespeist sind.
6. Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sekundärluftkanal (3) im Querschnitt zumindest im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet und der Durch­brandrost (4) mit aufliegenden Rändern in einer Ausneh­mung dieses Kanals gehaltert ist, wobei der Sekundärluft­kanal (3) im Bereich der Ausnehmung Sekundärluft-Durch­trittsöffnungen (6) besitzt.
7. Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausmauerung der Brennkammer (5) unterhalb des Durchbrandrostes (4) eine düsenartige Verengung für die Brenngase bildet.
8. Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abgase durch eine seitlich angeordnete, sich über die Höhe von Brennkammer (5) und Füllschacht (9) er­streckende Kammer (10) geführt sind und in dieser Kammer mittels Blechen mehrmals umgelenkt werden.
9. Heizkessel nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Widerstand des Abgasweges durch Veränderung der Länge der insbesondere im wesentlichen horizontal angeordneten Umlenkbleche (11) erhöht oder erniedrigt werden kann.
10. Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sämtliche Beschickungs- und Wartungsöffnungen stirn­seitig angeordnet sind.
EP88120937A 1987-12-16 1988-12-14 Heizkessel mit einem Brenner für feste Brennstoffe Withdrawn EP0320924A3 (de)

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DE19873742578 DE3742578A1 (de) 1987-12-16 1987-12-16 Brenner fuer feste brennstoffe
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EP0320924A3 EP0320924A3 (de) 1989-11-23

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