EP0409790A1 - Combustion installation - Google Patents

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EP0409790A1
EP0409790A1 EP90810544A EP90810544A EP0409790A1 EP 0409790 A1 EP0409790 A1 EP 0409790A1 EP 90810544 A EP90810544 A EP 90810544A EP 90810544 A EP90810544 A EP 90810544A EP 0409790 A1 EP0409790 A1 EP 0409790A1
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EP
European Patent Office
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boiler
combustion
chamber
combustion air
control circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP90810544A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Willi Hager
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0409790A1 publication Critical patent/EP0409790A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B10/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers
    • F23B10/02—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers including separate secondary combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B50/00—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone
    • F23B50/02—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone the fuel forming a column, stack or thick layer with the combustion zone at its bottom
    • F23B50/06—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone the fuel forming a column, stack or thick layer with the combustion zone at its bottom the flue gases being removed downwards through one or more openings in the fuel-supporting surface
    • 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
    • F23L1/00—Passages or apertures for delivering primary air for combustion 
    • 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
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F23N5/006—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23N2225/08—Measuring temperature
    • F23N2225/10—Measuring temperature stack temperature
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    • F23N2233/06—Ventilators at the air intake
    • F23N2233/08—Ventilators at the air intake with variable speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/02—Air or combustion gas valves or dampers
    • F23N2235/04—Air or combustion gas valves or dampers in stacks
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    • F23N2235/06—Air or combustion gas valves or dampers at the air intake
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2237/00—Controlling
    • F23N2237/06—Controlling two predeterming temperatures, e.g. day-night

Definitions

  • the present invention relates to a furnace with a boiler in which at least one chamber for combusting fuel is designed, with at least one device for feeding combustion air into the boiler, with a device for removing flue gases from the boiler, with at least one heat exchanger, which is connected between the discharge device and the combustion chamber and with a device for controlling the course of fuel burnup.
  • Such fuels include logs, for example. Openers in which logs are burned are filled with wood and you then wait until the respective fill is almost burned. Then the furnace is filled again. After the wood has been filled into the furnace, the temperature of the exhaust gas, which results from the combustion of the quantity of wood filled, is relatively low. The temperature of this exhaust gas then slowly rises. When all the wood glows, the exhaust gas temperature is at its highest and after When the amount of wood burns up, the exhaust gas temperature drops relatively quickly. This is repeated after each filling of the combustion device with the fuel.
  • the exhaust gas also has different compositions. At certain temperatures, the exhaust gas contains substances that pollute the environment or can even damage it.
  • the object of the present invention is to eliminate the disadvantages mentioned of the known combustion plants.
  • the combustion system shown schematically in FIG. 1 comprises a boiler 1 for the combustion of fuel.
  • wood is the most suitable fuel. It can be logs or else shredded pieces of wood, which can be fed to the boiler 1 to a certain extent continuously. Under certain circumstances, the fuel can also be heating gas.
  • the boiler 1 will be an atmospheric gas boiler.
  • the boiler 1 is a wooden boiler, advantageously a log boiler.
  • the boiler 1 can be constructed in such a way that it is suitable for the lower burning of wood.
  • a device 2 for feeding combustion air is connected upstream of the boiler 1.
  • This feed device 2 is designed such that it enables the combustion air to be supplied to the boiler 1 in a controlled manner.
  • a device 3 is connected to the outlet section of the boiler 1, which enables smoke gases to be removed from the boiler 1.
  • the present combustion device or firing system further comprises a device 5, which makes it possible to influence or regulate the course of the fuel combustion in the boiler 1.
  • This device 5 contains at least one control circuit A or B.
  • the respective control circuit A or B includes a measuring device 6 or 26, a controller 7 or 27 and an actuating device 8 or 18, these elements of the respective control circuit A or B are connected to one another in a manner known per se.
  • the boiler 1 contains only one combustion or gasification chamber 10, which is connected to the flue gas outlet device 3 via a heat exchanger 9.
  • the feed device 2 is assigned to the combustion chamber 10.
  • the heat exchanger 9 contains a side wall 33 which faces the interior of the boiler 1 and in which an opening 29 for the entry of the flue gases from the combustion chamber 10 into the heat exchanger 9 is made.
  • At this inlet opening 29 there is a flow channel 31 in the interior of the heat exchanger 9, where the actual heat exchange between the flue gases and the water supplied to the heat exchanger 9 takes place.
  • the flow channel 31 ends with an outlet opening 34, to which the exhaust or outlet device 3 of the present system is connected.
  • the outlet device 3 comprises a channel 12 through which the flue gases can escape from the boiler 1.
  • the channel 12 can be a chimney draft or a pipe which connects the boiler 1 to the chimney draft.
  • the measuring device 6 of the first control circuit A of the control device 5 is attached to the flue gas outlet 12.
  • This measuring device 6 contains a sensor 13 which responds to the temperature of the flue gases in the smoke exhaust duct 12.
  • the sensor 13 is coupled to a suitable transducer 14, the output of which is connected to one of the inputs of the controller 7 of this control circuit A.
  • the device 2 for the supply of combustion air contains a means 4, by means of which the flow of combustion air through the boiler 1 can be controlled.
  • This means 4 comprises a fan 15, which is connected via a feed channel 16 to an inlet opening of the combustion chamber 10.
  • a throttle valve 17 which represents the actuator of the actuating device 8 of the first control circuit 8.
  • the position of the throttle 17 can be changed by a motor 18, which represents the actuator of the actuating device 8.
  • the amount of combustion air supplied to the boiler 1 can however, can also be changed in such a way that the speed of the fan 15 is changed by the controller 7 in accordance with the respective situation in the boiler 1.
  • the throttle valve 17 is omitted (not shown in FIG. 1) and the output of the controller 7 is designed to influence the drive of the fan 15.
  • Such a boiler 1 comprises the gasification chamber 10 already mentioned as well as a burnout chamber 20 for wood gas which is connected downstream thereof.
  • the flow connection between these chambers 10 and 20 is indicated by an opening 21 which is implemented in the wall 22 separating these chambers 10 and 20.
  • the inner side wall 33 of the heat exchanger 9 is assigned to the burnout chamber 20.
  • the gasification chamber 10 is the one described above Feeder 2 equipped for combustion air.
  • the burnout chamber 20 is equipped with its own supply device 11 for the combustion air and with its own control circuit B of the control device 5.
  • One of the inputs of the controller 27 of this second control circuit B is connected to a measuring device 26, which is assigned to the outlet section of the furnace.
  • This measuring device 26 contains an oxygen probe 23 which is coupled to a measuring transducer 24 and whose output is connected to one of the inputs of the controller 27.
  • the oxygen probe 23 is located in the exhaust duct 12 (not shown), and it can be arranged in the vicinity of the thermometer 13.
  • the second device 11 for supplying combustion air to the burnout chamber 20 contains a means 19 by means of which the flow of combustion air through the burnout chamber 2 can be controlled.
  • This means 19 comprises a blower 15, which is connected via a feed channel 16 to an inlet opening of the burnout chamber 20.
  • a throttle valve 17 which represents the actuator of the actuating device 28 of this control circuit B.
  • the position of the throttle 17 can be changed by a motor 18, which represents the actuator of the actuating device 28.
  • the amount of combustion air supplied to the burnout chamber 20 can also be changed in such a way that the speed of the fan 15 is changed by the controller 27 in accordance with the respective situation in the burnout chamber 20.
  • the throttle valve 17 is thus eliminated (not shown in FIG. 1) and the output of the controller 27 is designed to influence the drive of the fan 15.
  • the oxygen probe 23 could be damaged if it is arranged in the exhaust duct 1.
  • a bypass channel 30 is provided, which runs parallel to the flow channel 31 in the heat exchanger 9.
  • a further opening 32 is embodied in the side wall 33 of the boiler 1, which represents the inlet opening of the bypass channel 30.
  • the bypass channel 30 also has an outer mouth 37, where it ends and where it meets the outlet mouth 34 of the flow channel 31 in the heat exchanger 9.
  • the extraction duct 12 of the discharge device 3 connects to this branching point 34, 37 of the ducts 30 and 31.
  • a changeover flap 35 is provided, which in the area where the flow channel 31 merges with the bypass channel 30 is arranged.
  • This changeover flap 35 which is adjustable between two end positions, is articulated at this branching point 34, 37 in such a way that it can either close the outlet opening 34 of the flow channel 31 or the outlet opening 37 of the bypass channel 30.
  • the changeover flap 35 is advantageously pivotally articulated at that point of the branching 34, 37 between the channels 30 and 31 that lies at the confluence of the walls of these channels 30 and 31.
  • the pivoting range of the flap 35 is about 90 degrees and when it is in its end positions, it closes either the outer mouth 37 of the bypass channel 30 or the outer mouth 34 of the flow channel 31.
  • the flue gases from the burnout chamber 20 then flow accordingly through either Heat exchanger 9 or through the bypass duct 30.
  • the flow channel 31 has an end section 36 which is connected upstream of the outlet opening 34 of this channel 31.
  • This end section 36 is designed as an elbow which consists of two tube pieces 361 and 362 which are practically at right angles to one another.
  • the free end of the horizontal pipe section 362 is assigned to the housing of the heat exchanger 9, while the vertical pipe section 361 ends in the outlet opening 34 of the flow channel 31.
  • the oxygen probe 23 is located in that section 361 of the elbow 36 which is in the outlet opening 34 of the through Run channel 31 ends.
  • the oxygen probe 23 can also be arranged at another point on the flow channel 31, for example also in the horizontal blank 362.
  • thermometer 13 is located in that section of the execution device 3 through which flue gases can flow regardless of the position of the changeover flap 35.
  • the thermometer 13 is therefore housed in the culvert 12.
  • the changeover flap 35 is in its horizontal position (FIG. 1), so that the flow channel 31 is closed and the flue gases can only flow through the bypass channel 30. In this way, the flue gases go directly into the smoke exhaust duct 12. Since no flue gases flow through the heat exchanger 9, the oxygen probe 23 is protected against the harmful effects of the flue gases and the second control circuit B is ineffective. Only after the operating conditions in the boiler 1 have stabilized to such an extent that there is no longer any danger to the oxygen probe 23 is the switchover flap 35 moved to its vertical position (not shown). The flue gases now flow through the heat exchanger 9 and thus also past the oxygen probe 23.
  • the control circuit B can supply combustion air for burnout Regulate chamber 20 according to the given specifications.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the present furnace, in which one of the control loops B described above is used.
  • the boiler 1 is advantageously an atmospheric gas boiler, which can enable condensation heat to be used.
  • the boiler 1 has a housing 40 and at least one gas burner 41 is arranged in the lower section of this housing 40.
  • the connection of this burner 41 to a gas line is only indicated schematically in FIG. 2.
  • an opening 42 is made in one of the walls 43 of the boiler housing 40, through which combustion air can get into the boiler 1.
  • a connecting piece 45 Connected to the outside of said housing wall 43 is a connecting piece 45, which ends at one end in the housing opening 42 and thus opens into the interior of the boiler housing 40.
  • This nozzle 43 can be designed as a piece of pipe.
  • the heat exchanger 9 which is known a and which is therefore only indicated by the relevant reference number.
  • the smoke exhaust duct 12 with its inner end section adjoins this upper housing section, specifically to one of the side walls 47 of the boiler housing 40.
  • This side wall 47 can advantageously counteract that side wall 43 of the boiler housing 40 lie in which the opening 42 is designed for the supply of combustion air.
  • the other end part of the smoke exhaust duct 12 is connected to a chimney flue 46 of a type generally known in gas boilers.
  • the control loop used in the present case corresponds to the second control loop B already described.
  • the oxygen probe 23 is located in the smoke exhaust duct 12 and is connected to the controller 27 via the transducer 24.
  • the means 19 for supplying combustion air comprises the throttle valve 17 already described, which is sub-wired in the pipe socket 45. The position of the throttle 17 can be adjusted with the aid of the motor 18, the motor 18 being controllable by the controller 27.
  • the gas boilers known to date are mostly reliant on the natural draft. However, such fireplaces are mostly operated with too much excess air, which significantly reduces the efficiency of the boiler.
  • the boiler 1 (FIG. 2) is equipped with the control circuit B described.
  • the oxygen probe 23 can determine the residual oxygen content in the flue gases. If this excess exceeds a predetermined optimal value, the throttle valve 17 is adjusted so that less combustion air is supplied to the boiler 1 and vice versa.
  • Fig. 5 shows another embodiment of the furnace with a gas boiler. This design is very similar to the combustion system according to FIG. 2 and therefore the same reference numbers apply to the same components of the system.
  • the system according to FIG. 5 differs from the system according to FIG. 2 primarily in that the throttle valve 17 is located in the exhaust duct 12.
  • An insert 44 is interposed in the discharge duct 12, in which the throttle 17 is pivotally mounted.
  • the oxygen probe 23 is advantageously located in front of the throttle valve 17.
  • the inlet opening 42 for the combustion air is designed as a series of slots which is made in the lower region of the boiler housing 40.
  • a furnace is shown in a vertical section, which is constructed according to the scheme of FIG. 1.
  • the walls of the boiler housing 40 are, as is common, lined with insulating material.
  • the gasification chamber 10 be can be found in the upper area of the boiler housing 40 and the burnout chamber 20 lies below it.
  • Heat exchangers 9 are provided, in which water can be heated.
  • the wall 22, which separates these two chambers 10 and 20 from one another, runs horizontally in this boiler 1. At least part of this partition 22 is designed as a grate 48 on which glowing fuel, in particular wood, can rest.
  • the opening 21 in the partition 22 of the boiler 1 according to FIG. 1 indicates the grate 48.
  • the means 4 for the supply of combustion air is designed so that it can supply the two chambers 10 and 20 with combustion air.
  • the means 19 is also designed so that the amount of supply air for the respective chamber 10 or 20 can be set individually.
  • the feed means 4 merely has a single blower 15 which opens into an equalizing chamber 49.
  • This compensation chamber 49 is followed by supply channels 161 and 162 for the combustion air at one end, in each of which a throttle valve 17 of the control circuits A and B is accommodated.
  • the distributor 50 is fastened in one of the side walls 51 of the boiler 1.
  • the distributor 50 is ver shown larger in Fig. 4. From FIG. 4 it can be seen, among other things, that the insert 50 is inserted in an opening 39 in the boiler side wall 51 from the inside of the boiler 1, so that most of the distributor 50 is in the boiler 1 and the opening 39 from the inside concealed here.
  • a seal 52 is inserted, which seals the joint between the boiler opening 39 and the edge of the housing 55 of the distributor 50.
  • the distributor 50 has prechambers 53 and 54, the first feed line 161 being connected to the first prechamber 53 and the second feed line 162 being connected to the second prechamber 54.
  • the antechambers 53 and 54 are separated from one another in the interior of the distributor housing 55 by means of an intermediate wall 56.
  • the outside of the outer wall 57 of the housing 55 is provided with a layer 58 made of a heat-insulating material.
  • the inner wall 6u of the housing 55 which faces the interior of the boiler 1, is designed as a double wall, which represents a section of one of the heat exchangers 9.
  • the intermediate wall 56 in the distributor 50 lies at the level of the partition 22 in the boiler 1 or higher than the partition 22.
  • the first antechamber 53, which lies above the intermediate wall 56, is therefore practically completely in the region of the gasification chamber 10.
  • the first antechamber 53 is provided with an outlet orifice 61 through which combustion air can enter the gasification chamber 10.
  • This outlet mouth 61 is located in the upper wall 65 of this prechamber 53.
  • the second prechamber 54 is also provided with an outlet mouth 62 through which combustion air can reach the burnout chamber 20.
  • This outlet opening 62 is located in the lower wall 66 of this pre-chamber 62.
  • the distributor 50 has a channel 63 in the region of the second pre-chamber 54, which passes through the double wall 60 of the distributor housing 50 and which adjoins an air channel 64 in the partition 22 of the boiler 1.
  • This air duct 64 extends practically parallel to the larger surfaces of the partition wall 22 and extends to the grate 48. With the aid of the ducts 63 and 64, air is supplied from the second antechamber 54 to the grate 48 in the partition wall 22.
  • the flow channel 31 indicated, which passes through the rear wall 59 of the boiler housing 40.
  • the intermediate piece 36 is fastened, in which the flow channel 31 continues up to its outlet mouth 34 on the discharge channel 12.
  • the intermediate piece 36 is designed as a straight tube or hollow piece, the mouths of which form a right angle between them and which is assigned to the outside 9 of the rear wall 59.
  • the changeover flap 35 already described is located in the region of the outlet mouth 34 of the channel 31.
  • a part 69 of one of the heat exchangers 9 is likewise embedded in the rear wall 59.
  • This heat exchanger part 69 is designed as a double wall, which is arranged in the region of the partition wall 22 for the same reason as the heat exchanger part 60.
  • the intermediate piece 36 rests on the outside of this intermediate wall 69, so that water in the heat exchanger 69 can also remove heat from the flue gases in the intermediate piece 36.
  • the bypass duct 30 In the upper region of the rear wall 59 of the boiler housing 40, the bypass duct 30 already mentioned is designed with its inlet opening 32 and with its outlet opening 37. This time, however, the bypass duct 30 is implemented in that area of the rear wall 59 of the boiler 1 which is assigned to the gasification chamber 10. It follows that the bypass channel 30 can also be assigned to the gasification chamber 10. In such a case the inlet opening 32 of the same lies in the upper section of the wall 59 of the gasification chamber 10. The outlet channel 37 is connected to the outlet opening 37 of the bypass duct 30. In Fig. 3 the switching flap 35 is shown in its vertical position.
  • thermometer 13 which is one of the components of the first control circuit A, is located in the flue gas outlet 12, as has already been described.
  • pieces of wood 70 are introduced into the gasification chamber 10 through a fill opening which can be closed by a door 71 and are ignited.
  • the switch flap 35 is in its horizontal position (FIG. 1) and the throttle valve 17 in the first channel 161 for the supply of primary air is closed. Consequently, the combustion air can only flow through the second feed channel 162 and it enters the burnout chamber 20. Since the flow channel 31 is closed by means of the changeover flap 35, this air can only pass through the grate 48, through the wood charge 70 in the gasification chamber 10, through the Bypass channel 30 and the lying flap 35 in front at get into the culvert 12. This supports the start-up of the boiler 1 and the oxygen probe 23 is outside the range of the flue gases.
  • the throttle 17 in the first feed channel 161 is opened and the switching flap 35 is brought into the vertical position shown in FIG. 3.
  • the throttle 17 in the first feed channel 161 is opened so far that an air overpressure arises in the gasification chamber 10.
  • the combustion air flows from the gasification chamber 10 through the grate 48 into the burnout chamber 20 and from there through the flow channels 31 and 36 into the smoke vent 12.
  • the oxygen probe 23 now emits a usable signal and the control circuits A and B can start to function, to regulate the operation of the boiler 1 in the manner already described.
  • the primary air supply through the duct 161 into the gasification chamber 10 is regulated as a function of the exhaust gas temperature, a constant, well-burning flame of sufficient temperature is created in the afterburning zone 20 and, thanks to the regulation, it can also be maintained.
  • the chemical turnover and the firing performance are kept constant and they can be kept at an optimal level.
  • the secondary air is automatically regulated through the second feed channel 162 into the burnout chamber 20 as a function of the excess of oxygen in the flue gases. This makes it possible to adjust the composition of the flue gases so that they contain as little pollutants as possible.
  • the afterburning zone 20 is not water-cooled, so that the flame temperature can become sufficiently high.
  • the excess of oxygen differs depending on the boiler design. Setpoint specifications are selected and set in accordance with the boiler design and the oxygen excess can thus be kept constant.
  • the electronic control and regulation enables the boiler to start as quickly as possible and the optimum operating temperature to be reached as quickly as possible in order to keep the pollutant emissions low at the start.
  • the changeover flap 35 By moving the changeover flap 35, the residual oxygen probe 23 in the exhaust gas is protected from the exhaust gas shock that partially burns out when the boiler is started. It is also conceivable that the oxygen probe 23 is also located in the exhaust duct 12, but that it is temporarily covered with a cover (not shown) during the start of the boiler.
  • the primary and secondary air can be supplied in a controlled manner during normal operation of the boiler.
  • Log burning is a batch process and this is characterized by the fact that in different operating phases the oxygen requirement to achieve an optimal boiler efficiency and to achieve the best emission values is different.
  • the condition can also be signaled if additional fuel has to be added to the log boiler. Any automatically undesired bridging in the gasification zone 10 can be disturbed by automatically initiated stoking.
  • the present regulation can also be applied to boilers in which shredded pieces of wood, e.g. Wood chips to be burned.
  • optimal firing results can be achieved by keeping the firing output, which is proportional to the firing temperature, constant at a suitable level by regulating the fuel supply (not shown) and the primary air supply to the gasification chamber 10.
  • the secondary air supply is regulated according to the excess of oxygen in the exhaust gases.
  • the actual combustion output value is determined by the temperature measurement in the exhaust gas stream 12 and by the controller 7, which can be a PI controller with a slow response, to a boiler specific setpoint value.
  • the control value for log boilers is the primary air supply through duct 161. For wood boilers that are fed with chopped wood, the primary air supply and the fuel input are the control values.
  • the oxygen probe 23 is to be installed as close as possible to the boiler outlet of the flue gases in order to ensure very little time delays. A high exhaust gas velocity should prevail at the installation site in order to ensure a short reaction time of the probe 23.
  • the oxygen surpluses can be kept to a minimum when regulating the furnace, because the control circuit B constantly pays attention to a minimal oxygen surplus. It is therefore unnecessary to provide safety supplements for all the unpredictability of the subsequent operation of the furnace.
  • control loop B alone can be used with the oxygen probe 23 on a boiler, so that control loop A need not be used.

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Abstract

The installation contains a boiler (1) for combustion of fuel, devices (2; 11) for feeding combustion air into the boiler, a device (3) for carrying off flue gases from the boiler and circuits (A, B) for influencing the course of fuel consumption. The boiler (1) comprises a chamber (10) for gasification of wood and a further chamber (20) for combustion of the wood gas, each of these chambers being equipped with an individual air inlet device (2; 11). The air inlet devices comprise means (4, 7, 8, 17, 18, 19, 27, 28) for control of the quantity of combustion air. The control means (4, 7, 8, 17, 18) which is connected upstream of the gasification chamber (10) can be regulated depending upon the output signal of a thermometer (13). The control means (19, 27, 28) which is connected upstream of the combustion chamber (20) can be regulated depending upon the output signal of an oxygen probe (23). The thermometer and the oxygen probe are accommodated in the carry-off device (3). The chemical conversion or the combustion capacity are kept constant and they can be kept at an optimum level. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feuerungsanlage mit einem Kessel, in welchem zumindest eine Kammer zur Verbrennung von Brennstoff ausgeführt ist, mit zumindest einer Vorrichtung zur Einspeisung von Verbrennungsluft in den Kessel, mit einer Vorrichtung zur Abführung von Rauchgasen aus dem Kessel, mit zumindest einem Wärmetauscher, welcher zwischen der Abführvor­richtung und der Verbrennungskammer geschaltet ist und mit einer Vorrichtung zur Regelung des Verlaufes von Brennstoff­abbrand.The present invention relates to a furnace with a boiler in which at least one chamber for combusting fuel is designed, with at least one device for feeding combustion air into the boiler, with a device for removing flue gases from the boiler, with at least one heat exchanger, which is connected between the discharge device and the combustion chamber and with a device for controlling the course of fuel burnup.

Es gibt Brennstoffe, welche in groben Stücken vorliegen und welche sich daher nicht kontinuierlich verbrennen lassen. Zu solchen Brennstoffen gehört beispielsweise Stückholz. Oefen, in welchen Stückholz verbrannt wird, werden jeweils mit Holz ge­füllt und man wartet dann ab, bis die jeweilige Füllung beinahe verbrannt ist. Dann erfolgt erst eine weitere Füllung des Ofens. Nach dem Einfüllen von Holz in den Ofen ist die Tem­peratur des Abgases, welches sich aus der Verbrennung der ein­gefüllten Holzmenge ergibt, verhältnismässig niedrig. Die Tem­peratur dieses Abgases steigt dann langsam an. Wenn alles Holz glüht, dann ist die Abgastemperatur am höchsten und nach dem Verglühen der Holzmenge sinkt die Abgastemperatur verhältnis­mässig rasch ab. Dies wiederholt sich nach jeder Füllung der Verbrennungseinrichtung mit dem Brennstoff.There are fuels which are in large pieces and which therefore cannot be burned continuously. Such fuels include logs, for example. Openers in which logs are burned are filled with wood and you then wait until the respective fill is almost burned. Then the furnace is filled again. After the wood has been filled into the furnace, the temperature of the exhaust gas, which results from the combustion of the quantity of wood filled, is relatively low. The temperature of this exhaust gas then slowly rises. When all the wood glows, the exhaust gas temperature is at its highest and after When the amount of wood burns up, the exhaust gas temperature drops relatively quickly. This is repeated after each filling of the combustion device with the fuel.

Zwischen zwei Nachfüllungen von Holz ändert sich jedoch nicht nur die Temperatur von Abgas sondern auch die Feuerungsleistung des Kessels. Dies ist eine unerwünschte Erscheinung.Between two refills of wood, however, not only the temperature of the flue gas changes, but also the combustion performance of the boiler. This is an undesirable phenomenon.

Bei unterschiedlichen Temperaturen weist das Abgas ausserdem unterschiedliche Zusammensetzungen auf. Bei bestimmten Tempe­raturen enthält das Abgas Stoffe, welche die Umwelt belasten oder diese sogar schädigen können.At different temperatures, the exhaust gas also has different compositions. At certain temperatures, the exhaust gas contains substances that pollute the environment or can even damage it.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die genannten Nach­teile der bekannten Feuerungsanlagen zu beseitigen.The object of the present invention is to eliminate the disadvantages mentioned of the known combustion plants.

Diese Aufgabe wird bei der Anlage der eingangs genannten Gat­tung erfindungsgemäss so gelöst, wie dies im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert ist.This object is achieved according to the invention in the installation of the type mentioned at the outset, as defined in the characterizing part of claim 1.

Nachstehend werden Ausführunsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

  • Fig. 1 schematisch die vorliegende Feuerungsanlage,
  • Fig. 2 schematisch eine weitere Art der vorliegenden Anlage
  • Fig. 3 in einem vertikalen Schnitt eine konkrete Ausführung der Verbrennungseinrichtung gemäss Fig. 1,
  • Fig. 4 vergrössert einen Ausschnitt aus Fig. 3 und
  • Fig. 5 schematisch eine Abwandlung der Anlage nach Fig. 2.
Embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. It shows:
  • 1 schematically, the present furnace,
  • Fig. 2 schematically shows another type of the present system
  • Fig. 3 in a vertical section a concrete version of the 1,
  • Fig. 4 enlarges a section of Fig. 3 and
  • 5 schematically shows a modification of the system according to FIG. 2.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Feuerungsanlage umfasst einen Kessel 1 zur Verbrennung von Brennstoff. Als Brennstoff kommt im vorliegenden Fall vor allem Holz in Frage. Es kann sich um Stückholz oder aber auch um zerkleinerte Holzstücke handeln, welche bis zu einem gewissen Grad dem Kessel 1 konti­nuierlich zugeführt werden können. Beim Brennstoff kann es sich unter Umständen jedoch auch um Heizgas handeln. In einem sol­chen Fall wird der Kessel 1 ein atmosphärischer Gaskessel sein. In den übrigen hier behandelten Fällen ist der Kessel 1 ein Holzkessel, vorteilhaft ein Stückholzkessel. Der Kessel 1 kann so konstruiert sein, dass er zum unteren Abbrand von Holz ge­eignet ist.The combustion system shown schematically in FIG. 1 comprises a boiler 1 for the combustion of fuel. In the present case, wood is the most suitable fuel. It can be logs or else shredded pieces of wood, which can be fed to the boiler 1 to a certain extent continuously. Under certain circumstances, the fuel can also be heating gas. In such a case, the boiler 1 will be an atmospheric gas boiler. In the other cases dealt with here, the boiler 1 is a wooden boiler, advantageously a log boiler. The boiler 1 can be constructed in such a way that it is suitable for the lower burning of wood.

Dem Kessel 1 ist eine Vorrichtung 2 zur Einspeisung von Ver­brennungsluft vorgeschaltet. Diese Einspeisungsvorrichtung 2 ist derart ausgeführt, dass sie es ermöglicht, dem Kessel 1 die Verbrennungsluft in geregelter Weise zuzuführen. An den Aus­lassabschnitt des Kessels 1 ist eine Vorrichtung 3 angeschlos­sen, welche die Abführung von Rauchgasen aus dem Kessel 1 er­möglicht.A device 2 for feeding combustion air is connected upstream of the boiler 1. This feed device 2 is designed such that it enables the combustion air to be supplied to the boiler 1 in a controlled manner. A device 3 is connected to the outlet section of the boiler 1, which enables smoke gases to be removed from the boiler 1.

Die vorliegende Verbrennungseinrichtung bzw. Feuerungsanlage umfasst ferner eine Vorrichtung 5, welche es ermöglicht, den Verlauf des Brennstoffabbrandes im Kessel 1 zu beeinflussen bzw. zu regeln. Diese Vorrichtung 5 enhält zumindest einen Re­gelkreis A bzw. auch B. Zum jeweiligen Regelkreis A bzw. B ge­hört eine Messeinrichtung 6 bzw. 26, ein Regler 7 bzw. 27 und eine Stelleinrichtung 8 bzw. 18, wobei diese Glieder des jewei­ligen Regelkreises A bzw. B untereinander in an sich bekannter Weise verbunden sind.The present combustion device or firing system further comprises a device 5, which makes it possible to influence or regulate the course of the fuel combustion in the boiler 1. This device 5 contains at least one control circuit A or B. The respective control circuit A or B includes a measuring device 6 or 26, a controller 7 or 27 and an actuating device 8 or 18, these elements of the respective control circuit A or B are connected to one another in a manner known per se.

Bei der einfachsten Ausführung der vorliegenden Feuerungsanlage enthält der Kessel 1 nur eine Verbrennungs- bzw. Vergasungskam­mer 10, welche über einen Wärmetauscher 9 an die Rauchgas-Aus­lassvorrichtung 3 angeschlossen ist. Der Verbrennungskammer 10 ist die Einspeisungsvorrichtung 2 zugeordnet. Der Wärmetauchser 9 enthält eine Seitenwand 33, welche dem Inneren des Kessels 1 zugewandt ist und in welcher eine Mündung 29 für den Eintritt der Rauchgase aus der Verbrennungskammer 10 in den Wärmetau­scher 9 ausgeführt ist. An diese Eintrittsöffnung 29 schliesst sich ein Durchlaufkanal 31 im Inneren des Wärmetauschers 9 an, wo der eigentliche Austauch der Wärme zwischen den Rauchgasen und dem dem Wärmetauscher 9 zugeführten Wasser erfolgt. Der Durchlaufkanal 31 endet mit einer Austrittsöffnung 34, an die sich die Abzugs- bzw. Auslassvorrichtung 3 der vorliegenden Anlage anschliesst.In the simplest version of the present firing system, the boiler 1 contains only one combustion or gasification chamber 10, which is connected to the flue gas outlet device 3 via a heat exchanger 9. The feed device 2 is assigned to the combustion chamber 10. The heat exchanger 9 contains a side wall 33 which faces the interior of the boiler 1 and in which an opening 29 for the entry of the flue gases from the combustion chamber 10 into the heat exchanger 9 is made. At this inlet opening 29 there is a flow channel 31 in the interior of the heat exchanger 9, where the actual heat exchange between the flue gases and the water supplied to the heat exchanger 9 takes place. The flow channel 31 ends with an outlet opening 34, to which the exhaust or outlet device 3 of the present system is connected.

Die Auslassvorrichtung 3 umfasst einen Kanal 12, durch welchen die Rauchgase aus dem Kessel 1 entweichen können. Der Kanal 12 kann ein Kaminzug oder ein Rohr sein, welches den Kessel 1 mit dem Kaminzug verbindet. Am Rauchgasabzug 12 ist die Messein­richtung 6 des ersten Regelkreises A der Regelvorrichtung 5 angebracht. Diese Messeinrichtung 6 enthält einen Fühler 13, welcher auf die Temperatur der Rauchgase im Rauchabzugskanal 12 anspricht. Der Fühler 13 ist mit einem geeigneten Messwandler 14 gekoppelt, dessen Ausgang an einen der Eingänge des Reglers 7 dieses Regelkreises A angeschlossen ist.The outlet device 3 comprises a channel 12 through which the flue gases can escape from the boiler 1. The channel 12 can be a chimney draft or a pipe which connects the boiler 1 to the chimney draft. The measuring device 6 of the first control circuit A of the control device 5 is attached to the flue gas outlet 12. This measuring device 6 contains a sensor 13 which responds to the temperature of the flue gases in the smoke exhaust duct 12. The sensor 13 is coupled to a suitable transducer 14, the output of which is connected to one of the inputs of the controller 7 of this control circuit A.

Die Vorrichtung 2 für die Zuführung von Verbrennungsluft ent­hält ein Mittel 4, mit dessen Hilfe der Durchfluss von Verbren­nungsluft durch den Kessel 1 gesteuert werden kann. Dieses Mit­tel 4 umfasst ein Gebläse 15, welches über einen Zuführkanal 16 an eine Einlassöffnung der Verbrennungskammer 10 angeschlossen ist. Im Zuführkanal 16 befindet sich, gemäss dem in Fig. 1 dar­gestellten Beispiel, eine Drosselklappe 17, welche das Stell­glied der Stelleinrichtung 8 des ersten Regelkreises 8 dar­stellt. Die Stellung der Drossel 17 ist durch einen Motor 18 veränderbar, welcher den Stellantrieb der Stelleinrichtung 8 darstellt.The device 2 for the supply of combustion air contains a means 4, by means of which the flow of combustion air through the boiler 1 can be controlled. This means 4 comprises a fan 15, which is connected via a feed channel 16 to an inlet opening of the combustion chamber 10. In the feed channel 16 there is, according to the example shown in FIG. 1, a throttle valve 17, which represents the actuator of the actuating device 8 of the first control circuit 8. The position of the throttle 17 can be changed by a motor 18, which represents the actuator of the actuating device 8.

Die Menge der dem Kessel 1 zugeführten Verbrennungsluft kann jedoch auch in der Weise geändert werden, dass die Drehzahl des Gebläses 15 durch den Regler 7 entsprechend der jeweiligen Si­tuation im Kessel 1 geändert wird. Bei einem solchen Mittel 4 fällt die Drosselklappe 17 weg (in Fig. 1 nicht dargestellt) und der Ausgang des Reglers 7 ist zur Beeinflussung des Antrie­bes des Gebläses 15 ausgebildet.The amount of combustion air supplied to the boiler 1 can however, can also be changed in such a way that the speed of the fan 15 is changed by the controller 7 in accordance with the respective situation in the boiler 1. With such a means 4, the throttle valve 17 is omitted (not shown in FIG. 1) and the output of the controller 7 is designed to influence the drive of the fan 15.

Wenn zu viel Luft einem bisher bekannten und ungeregelten Kes­sel zugeführt wird, dann erhöht man zwar die Leistung der Feuerungsanlage zugleich wird der Betrieb dieser Anlage jedoch unwirtschaftlich, weil ein Teil der durch die Verbrennung von Brennstoff erzeugten Wärme zur Erwärmung der zugeführten Luft aufgewendet werden muss. Wenn zu viel Verbrennungsluft zuge­führt wird, dann hat dies auch zur Folge, dass die Temperatur von Rauchgasen sinkt. Wenn zu wenig Luft einem bisher bekannten und ungeregelten Kessel zugeführt wird, dann nimmt die Leistung der Feuerungsanlage ab und der Betrieb dieser Anlage wird aus einem anderen Grund unwirtschaftlich. Dies deswegen, weil es verhältnismässig lange dauert, bis die Brennstoffüllung im Kes­sel verbrannt wird, was die an sich bekannten und unvermeidba­ren Wärmeverluste der Feuerungsanlage erhöht. Zudem entweicht unverbranntes Holzgas aus der Anlage, was neben einer Ver­schlechterung des Wirkungsgrades noch eine Belastung der Umwelt durch zum Teil giftige Stoffe zur Folge hat.If too much air is supplied to a previously known and uncontrolled boiler, the output of the combustion system is increased, but at the same time the operation of this system becomes uneconomical because part of the heat generated by the combustion of fuel has to be used to heat the air supplied. If too much combustion air is supplied, the result is that the temperature of the flue gases drops. If too little air is supplied to a previously known and uncontrolled boiler, the performance of the combustion system decreases and the operation of this system becomes uneconomical for another reason. This is because it takes a relatively long time for the fuel filling to be burned in the boiler, which increases the known and unavoidable heat losses of the combustion system. In addition, unburned wood gas escapes from the plant, which, in addition to a deterioration in efficiency, also places a burden on the environment due to partially toxic substances.

Um die Leistung der Feuerungsanlage zu optimalisieren, sollte es einen Mittelwert der Temperatur der Rauchgase geben, bei dem der Wirkungsgrad der Anlage optimal ist und dieser Mittelwert sollte während der Verbrennung einer Charge von Brennstoff so lange wie möglich eingehalten werden. Dies geschieht mit Hilfe des beschriebenen Regelkreises, welcher die Menge der Verbren­nungsluft so regelt, dass die optimale Temperatur der Rauchgase während eines Verbrennungsvorganges so lange wie möglich auf­rechterhalten wird und welcher ausserdem jenen Zeitpunkt an­zeigt, in dem eine weitere Beschickung des Kessels mit Brenn­stoff zu erfolgen hat.In order to optimize the performance of the furnace, there should be an average temperature of the flue gases at which the efficiency of the system is optimal and this average should be kept as long as possible during the combustion of a batch of fuel. This is done with the help of the control loop described, which regulates the amount of combustion air so that the optimal temperature of the flue gases is maintained as long as possible during a combustion process and which also indicates the point in time at which the boiler must be further charged with fuel .

Bessere Resultate kann man erreichen, wenn man das Prinzip der vorliegenden Regelung an einer Anlage anwendet, deren Kessel 1 getrennte Kammer zur Erzeugung von Holzgas und zur Verbrennung von Holzgas aufweist (Fig. 1). Ein solcher Kessel 1 umfasst die bereits erwähnte Vergasungskammer 10 sowie eine dieser nachge­schaltete Ausbrandkammer 20 für Holzgas auf. Die strömungsmäs­sige Verbindung zwischen diesen Kammern 10 und 20 ist durch eine Oeffnung 21 angedeutet, welche in der diese Kammern 10 und 20 voneinander trennenden Wand 22 ausgeführt ist. Die innere Seitenwand 33 des Wärmetauschers 9 ist der Ausbrandkammer 20 zugeordnet.Better results can be achieved if the principle of the present regulation is applied to a system whose boiler has 1 separate chamber for the production of wood gas and for the combustion of wood gas (FIG. 1). Such a boiler 1 comprises the gasification chamber 10 already mentioned as well as a burnout chamber 20 for wood gas which is connected downstream thereof. The flow connection between these chambers 10 and 20 is indicated by an opening 21 which is implemented in the wall 22 separating these chambers 10 and 20. The inner side wall 33 of the heat exchanger 9 is assigned to the burnout chamber 20.

Die Vergasungskammer 10 ist mit der vorstehend beschriebenen Zuführvorrichtung 2 für Verbrennungsluft ausgerüstet. Die Aus­brandkammer 20 ist mit einer eigenen Zuführvorrichtung 11 für die Verbrennungsluft und mit einem eigenen Regelkreis B der Re­gelvorrichtung 5 ausgerüstet. Einer der Eingänge des Reglers 27 dieses zweiten Regelkreises B ist an eine Messeinrichtung 26 angeschlossen, welche dem Auslassabschnitt der Feuerungsanlage zugeordnet ist. Diese Messeinrichtung 26 enthält eine Sauer­stoffsonde 23, die mit einem Messwandler 24 gekoppelt ist und deren Ausgang an einen der Eingänge des Reglers 27 angeschlos­sen ist. Bei einer einfacheren Ausführung dieser Anlage befin­det sich die Saurstoffsonde 23 im Abzugskanal 12 (nicht darge­stellt), wobei sie in der Nähe des Thermometers 13 angeordnet sein kann.The gasification chamber 10 is the one described above Feeder 2 equipped for combustion air. The burnout chamber 20 is equipped with its own supply device 11 for the combustion air and with its own control circuit B of the control device 5. One of the inputs of the controller 27 of this second control circuit B is connected to a measuring device 26, which is assigned to the outlet section of the furnace. This measuring device 26 contains an oxygen probe 23 which is coupled to a measuring transducer 24 and whose output is connected to one of the inputs of the controller 27. In a simpler version of this system, the oxygen probe 23 is located in the exhaust duct 12 (not shown), and it can be arranged in the vicinity of the thermometer 13.

Die zweite Vorrichtung 11 für die Zuführung von Verbrennungs­luft zur Ausbrandkammer 20 enthält ein Mittel 19, mit dessen Hilfe der Durchfluss von Verbrennungsluft durch die Ausbrand­kammer 2 gesteuert werden kann. Dieses Mittel 19 umfasst ein Gebläse 15, welches über einen Zuführkanal 16 an eine Einlass­öffnung der Ausbrandkammer 20 angeschlossen ist. Im Zuführkanal 16 befindet sich, gemäss dem dargestellten Ausführungsfall, eine Drosselklappe 17, welche das Stellglied der Stelleinrich­tung 28 dieses Regelkreises B darstellt. Die Stellung der Dros­sel 17 kann durch einen Motor 18 geändert werden, welcher den Stellantrieb der Stelleinrichtung 28 darstellt.The second device 11 for supplying combustion air to the burnout chamber 20 contains a means 19 by means of which the flow of combustion air through the burnout chamber 2 can be controlled. This means 19 comprises a blower 15, which is connected via a feed channel 16 to an inlet opening of the burnout chamber 20. In the feed channel 16 there is, according to the illustrated embodiment, a throttle valve 17 which represents the actuator of the actuating device 28 of this control circuit B. The position of the throttle 17 can be changed by a motor 18, which represents the actuator of the actuating device 28.

Die Menge der der Ausbrandkammer 20 zugeführten Verbrennungs­luft kann jedoch auch in der Weise geändert werden, dass die Drehzahl des Gebläses 15 durch den Regler 27 entsprechend der jeweiligen Situation in der Ausbrandkammer 20 geändert wird. Bei diesem Zuführmittel 19 fällt die Drosselklappe 17 somit weg (in Fig. 1 nicht dargestellt) und der Ausgang des Reglers 27 ist zur Beeinflussung des Antriebes des Gebläses 15 ausgebil­det.However, the amount of combustion air supplied to the burnout chamber 20 can also be changed in such a way that the speed of the fan 15 is changed by the controller 27 in accordance with the respective situation in the burnout chamber 20. With this feed means 19, the throttle valve 17 is thus eliminated (not shown in FIG. 1) and the output of the controller 27 is designed to influence the drive of the fan 15.

Vor allem während der Anfahrtsphase der Feuerungsanlage könnte die Sauerstoffsonde 23 Schaden nehmen, wenn sie im Abzugskanal 1 angeordnet ist. Um eine Beschädigung der Sauerstoffsonde 23 zu verhinder, ist ein Bypasskanal 30 vorgesehen, welcher zum Durchlaufkanal 31 im Wärmetauscher 9 parallel verläuft. In der Seitenwand 33 des Kessels 1 ist eine weitere Oeffnung 32 aus­geführt, welche die Eintrittsmündung des Bypasskanals 30 dar­stellt. Der Bypasskanal 30 weist ferner eine äussere Mündung 37 auf, wo er endet und wo er sich mit der Austrittsmündung 34 des Durchlaufkanals 31 im Wärmetauscher 9 trifft. An diese Verzwei­gungsstelle 34, 37 der Kanäle 30 und 31 schliesst sich der Ab­zugskanal 12 der Abführvorrichtung 3 an.Especially during the start-up phase of the furnace, the oxygen probe 23 could be damaged if it is arranged in the exhaust duct 1. In order to prevent damage to the oxygen probe 23, a bypass channel 30 is provided, which runs parallel to the flow channel 31 in the heat exchanger 9. A further opening 32 is embodied in the side wall 33 of the boiler 1, which represents the inlet opening of the bypass channel 30. The bypass channel 30 also has an outer mouth 37, where it ends and where it meets the outlet mouth 34 of the flow channel 31 in the heat exchanger 9. The extraction duct 12 of the discharge device 3 connects to this branching point 34, 37 of the ducts 30 and 31.

Es ist eine Umschaltklappe 35 vorgesehen, welche im Bereich des Zusammenlaufes des Durchlaufkanals 31 mit dem Bypasskanal 30 angeordnet ist. Diese zwischen zwei Endstellungen verstellbare Umschaltklappe 35 ist an dieser Verzweigungsstelle 34, 37 so angelenkt, dass sie entweder die Austrittsöffnung 34 des Durch­laufkanals 31 oder die Austrittsöffnung 37 des Bypasskanals 30 schliessen kann. Die Umschaltklappe 35 ist vorteilhaft an jener Stelle der Verzweigung 34, 37 zwischen den Kanälen 30 und 31 schwenkbar angelenkt, die am Zusammenlauf der Wände dieser Ka­näle 30 und 31 liegt. Der Schwenkbereich der Klappe 35 liegt bei etwa 90 Grad und wenn sie in ihren Endstellungen ist, dann verschliesst sie entweder die äussere Mündung 37 des Bypasska­nals 30 oder die äussere Mündung 34 des Durchlaufkanals 31. Die Rauchgase aus der Ausbrandkammer 20 strömen dann dementspre­chend entweder durch den Wärmetauscher 9 oder durch den Bypass­kanal 30.A changeover flap 35 is provided, which in the area where the flow channel 31 merges with the bypass channel 30 is arranged. This changeover flap 35, which is adjustable between two end positions, is articulated at this branching point 34, 37 in such a way that it can either close the outlet opening 34 of the flow channel 31 or the outlet opening 37 of the bypass channel 30. The changeover flap 35 is advantageously pivotally articulated at that point of the branching 34, 37 between the channels 30 and 31 that lies at the confluence of the walls of these channels 30 and 31. The pivoting range of the flap 35 is about 90 degrees and when it is in its end positions, it closes either the outer mouth 37 of the bypass channel 30 or the outer mouth 34 of the flow channel 31. The flue gases from the burnout chamber 20 then flow accordingly through either Heat exchanger 9 or through the bypass duct 30.

Der Durchlaufkanal 31 weist einen Endabschnitt 36 auf, welcher der Austritsöffnung 34 dieses Kanals 31 vorgeschaltet ist. Die­ser Endabschnitt 36 ist als ein Kniestück ausgeführt, welches aus zwei praktisch rechtwinklig zueinander stehenden Rohr­stücken 361 und 362 besteht. Das freie Ende des horizontalen Rohrstückes 362 ist dem Gehäuse des Wärmetauschers 9 zugeord­net, während das vertikale Rohrstück 361 in der Austrittsöff­nung 34 des Durchlaufkanals 31 endet. Im dargestellten Fall be­findet sich die Sauerstoffsonde 23 in jenem Abschnitt 361 des Kniestückes 36, welches in der Austrittsöffnung 34 des Durch­ laufkanals 31 endet. Es versteht sich jedoch, dass die Sauer­stoffsonde 23 auch an einer anderen Stelle des Druchlaufkanals 31 angeordnet sein kann, beispielsweise auch im horizontalen Rohstück 362.The flow channel 31 has an end section 36 which is connected upstream of the outlet opening 34 of this channel 31. This end section 36 is designed as an elbow which consists of two tube pieces 361 and 362 which are practically at right angles to one another. The free end of the horizontal pipe section 362 is assigned to the housing of the heat exchanger 9, while the vertical pipe section 361 ends in the outlet opening 34 of the flow channel 31. In the illustrated case, the oxygen probe 23 is located in that section 361 of the elbow 36 which is in the outlet opening 34 of the through Run channel 31 ends. However, it goes without saying that the oxygen probe 23 can also be arranged at another point on the flow channel 31, for example also in the horizontal blank 362.

Das Thermometer 13 befindet sich bei dieser Ausführung der vor­liegenden Anlage in jenem Abschnitt der Ausführvorrichtung 3, durch welchen Rauchgase unabhängig von der Stellung der Um­schaltklappe 35 strömen können. Das Thermometer 13 ist daher im Abzugskanal 12 untergebracht.In this embodiment of the present system, the thermometer 13 is located in that section of the execution device 3 through which flue gases can flow regardless of the position of the changeover flap 35. The thermometer 13 is therefore housed in the culvert 12.

Während der Anfahrtsphase der Feuerungsanlage ist die Umschalt­klappe 35 in ihrer horizontalen Stellung (Fig. 1), so dass der Durchlaufkanal 31 geschlossen ist und die Rauchgase nur durch den Bypasskanal 30 strömen können. Auf diesem Weg gelangen die Rauchgase direkt in den Rauchabzugskanal 12. Da keine Rauchgase durch den Wärmetauscher 9 strömen, ist die Sauerstoffsonde 23 vor schädlichen Auswirkungen der Rauchgase geschützt und der zweite Regelkreis B ist unwirksam. Erst nachdem sich die Be­triebsbedingungen im Kessel 1 dermassen stabilisiert haben, dass es keine Gefahr mehr für die Sauerstoffsonde 23 gibt, wird die Umschaltklappe 35 in ihre vertikale Stellung (nicht darge­stellt) verlegt. Die Rauchgase strömen nun durch den Wärmetau­scher 9 und somit auch an der Sauerstoffsonde 23 vorbei. Der Regelkreis B kann die Zufuhr von Verbrennungsluft zur Ausbrand­ kammer 20 entsprechend gegebenen Vorgaben regeln.During the start-up phase of the furnace, the changeover flap 35 is in its horizontal position (FIG. 1), so that the flow channel 31 is closed and the flue gases can only flow through the bypass channel 30. In this way, the flue gases go directly into the smoke exhaust duct 12. Since no flue gases flow through the heat exchanger 9, the oxygen probe 23 is protected against the harmful effects of the flue gases and the second control circuit B is ineffective. Only after the operating conditions in the boiler 1 have stabilized to such an extent that there is no longer any danger to the oxygen probe 23 is the switchover flap 35 moved to its vertical position (not shown). The flue gases now flow through the heat exchanger 9 and thus also past the oxygen probe 23. The control circuit B can supply combustion air for burnout Regulate chamber 20 according to the given specifications.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung der vorliegenden Feue­rungsanlage, bei der einer der vorstehend beschriebenen Regel­kreise B angewendet ist. Der Kessel 1 ist bei dieser Anlage vorteilhaft ein atmosphärischer Gaskessel, welcher eine Konden­sationswärmenutzung ermöglichen kann. Der Kessel 1 weist ein Gehäuse 40 auf und im unteren Abschnitt dieses Gehäuses 40 ist zumindest ein Gasbrenner 41 angeordnet. Der Anschluss dieses Brenners 41 an eine Gasleitung ist in Fig. 2 nur schematisch angedeutet. Etwa auf der Höhe des Brenners 41 ist eine Oeffnung 42 in einer der Wände 43 des Kesselgehäuses 40 ausgeführt, durch welche Verbrennungsluft in den Kessel 1 gelangen kann. An die Aussenseite der genannten Gehäusewand 43 schliesst sich ein Stutzen 45 an, welcher einerends in der Gehäuseöffnung 42 endet und sich somit in das Innere des Kesselgehäuses 40 öffnet. Die­ser Stutzen 43 kann als ein Rohrstück ausgeführt sein.Fig. 2 shows a further embodiment of the present furnace, in which one of the control loops B described above is used. In this system, the boiler 1 is advantageously an atmospheric gas boiler, which can enable condensation heat to be used. The boiler 1 has a housing 40 and at least one gas burner 41 is arranged in the lower section of this housing 40. The connection of this burner 41 to a gas line is only indicated schematically in FIG. 2. Approximately at the level of the burner 41, an opening 42 is made in one of the walls 43 of the boiler housing 40, through which combustion air can get into the boiler 1. Connected to the outside of said housing wall 43 is a connecting piece 45, which ends at one end in the housing opening 42 and thus opens into the interior of the boiler housing 40. This nozzle 43 can be designed as a piece of pipe.

Im oberen Bereich des Kesselgehäuses 40 befindet sich der Wär­metauscher 9, welcher a sich bekannt ist und welcher deshalb nur durch die betreffende Bezugsziffer angedeutet ist. An die­sen oberen Gehäuseabschnitt schliesst sich der Rauchabzugskanal 12 mit seiner inneren Endpartie an, und zwar an eine der Sei­tenwände 47 des Kesselgehäuses 40. Diese Seitenwand 47 kann vorteilhaft jener Seitenwand 43 des Kesselgehäuses 40 gegen­ überliegen, in der die Oeffnung 42 für die Zuführung von Ver­brennungsluft ausgeführt ist. Die andere Endpartie des Rauchab­zugskanals 12 ist an einen Kaminzug 46 einer bei Gaskesseln allgemein bekannten Art angeschlossen.In the upper area of the boiler housing 40 is the heat exchanger 9, which is known a and which is therefore only indicated by the relevant reference number. The smoke exhaust duct 12 with its inner end section adjoins this upper housing section, specifically to one of the side walls 47 of the boiler housing 40. This side wall 47 can advantageously counteract that side wall 43 of the boiler housing 40 lie in which the opening 42 is designed for the supply of combustion air. The other end part of the smoke exhaust duct 12 is connected to a chimney flue 46 of a type generally known in gas boilers.

Der im vorliegenden Fall angewendete Regelkreis entspricht dem bereits beschriebenen zweiten Regelkreis B. Die Sauerstoffsonde 23 befindet sich im Rauchabzugskanal 12 und sie ist über den Messwandler 24 an den Regler 27 angeschlossen. Das Mittel 19 zur Zuführung von Verbrennungsluft umfasst die bereits be­schriebene Drosselklappe 17, welche im Rohrstutzen 45 unterge­braht ist. Die Stellung der Drossel 17 lässt sich mit Hilfe des Motors 18 verstellen, wobei der Motor 18 durch den Regler 27 steuerbar ist.The control loop used in the present case corresponds to the second control loop B already described. The oxygen probe 23 is located in the smoke exhaust duct 12 and is connected to the controller 27 via the transducer 24. The means 19 for supplying combustion air comprises the throttle valve 17 already described, which is sub-wired in the pipe socket 45. The position of the throttle 17 can be adjusted with the aid of the motor 18, the motor 18 being controllable by the controller 27.

Bei der Zuführung von Verbrennungsluft werden die bisher be­kannten Gaskessel meist auf den Naturzug angewiesen. Solche Feuerstätten werden jedoch meistens mit allzuviel Luftüber­schuss betrieben, was den Wirkungsgrad des Kessels deutlich senkt. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist der Kessel 1 (Fig. 2) mit dem beschriebenen Regelkreis B ausgerüstet. Die Sauerstoffsonde 23 kann den Restsauerstoffgehalt in den Rauch­gasen ermitteln. Wenn dieser Ueberschuss einen vorgegebenen optimalen Wert übersteigt, dann wird die Drosselklappe 17 so verstellt, dass dem Kessel 1 weniger Verbrennungsluft zugeführt wird, und umgekehrt.When supplying combustion air, the gas boilers known to date are mostly reliant on the natural draft. However, such fireplaces are mostly operated with too much excess air, which significantly reduces the efficiency of the boiler. In order to eliminate this disadvantage, the boiler 1 (FIG. 2) is equipped with the control circuit B described. The oxygen probe 23 can determine the residual oxygen content in the flue gases. If this excess exceeds a predetermined optimal value, the throttle valve 17 is adjusted so that less combustion air is supplied to the boiler 1 and vice versa.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführung der Feuerungsanlage mit einem Gaskessel. Diese Ausführung ist der Feuerungsanlage ge­mäss Fig. 2 sehr ähnlich und deswegen gelten gleiche Bezugs­ziffern für dieselben Bestandteile der Anlage. Die Anlage ge­mäss Fig. 5 unterscheidet sich von der Anlage gemäss Fig. 2 vor allem darin, dass die Drosselklappe 17 sich im Abzugskanal 12 befindet. Im Abzugskanal 12 ist ein Einsatzstück 44 zwischen­geschaltet, in dem die Drossel 17 schwenkbar gelagert ist. Vor­teilhaft befindet sich die Sauerstoffsonde 23 strömungsmässig vor der Drosselklappe 17. Die Eintritsöffnung 42 für die Ver­brennungsluft ist im vorliegenden Fall als eine Reihe von Schlitzen ausgeführt, welche im unteren Bereich des Kesselge­häuses 40 ausgeführt ist. Für den Druchfluss der Verbrennungs­luft ist es im wesentlichen unerheblich, ob die Drossellung der Verbrennungsluft im Bereich des Einlasses 42 oder im Ab­zugskanal 12 erfolgt. Unter bestimmten Umständen kann jedoch die Ausführung gemäss Fig. 2 und unter anderen Umständen kann die Ausführung gemäss Fig. 5 als vorteilhafter erscheinen.Fig. 5 shows another embodiment of the furnace with a gas boiler. This design is very similar to the combustion system according to FIG. 2 and therefore the same reference numbers apply to the same components of the system. The system according to FIG. 5 differs from the system according to FIG. 2 primarily in that the throttle valve 17 is located in the exhaust duct 12. An insert 44 is interposed in the discharge duct 12, in which the throttle 17 is pivotally mounted. In terms of flow, the oxygen probe 23 is advantageously located in front of the throttle valve 17. In the present case, the inlet opening 42 for the combustion air is designed as a series of slots which is made in the lower region of the boiler housing 40. For the throughflow of the combustion air, it is essentially irrelevant whether the throttling of the combustion air takes place in the area of the inlet 42 or in the exhaust duct 12. In certain circumstances, however, the embodiment according to FIG. 2 and in other circumstances the embodiment according to FIG. 5 may appear to be more advantageous.

In Fig. 3 ist eine Feuerungsanlage in einem vertikalen Schnitt dargestellt, welche nach dem Schema gemäss Fig. 1 aufgebaut ist. Die Wände des Kesselgehäuses 40 sind, wie dies üblich ist, mit Isoliermaterial ausgekleidet. Die Vergasungskammer 10 be­ findet sich im oberen Bereich des Kesselgehäuses 40 und die Ausbrandkammer 20 liegt darunter. Es sind Wärmetauscher 9 vor­gesehen, in welchen Wasser erwärmt werden kann. Die Wand 22, welche diese zwei Kammern 10 und 20 voneinander trennt, ver­läuft bei diesem Kessel 1 horizontal. Zumindest ein Teil dieser Trennwand 22 ist als ein Rost 48 ausgeführt, auf dem glühendes Brennmaterial, insbesondere Holz, ruhen kann. Die Oeffnung 21 in der Trennwand 22 des Kessels 1 gemäss Fig. 1 deutet den Rost 48 an.In Fig. 3, a furnace is shown in a vertical section, which is constructed according to the scheme of FIG. 1. The walls of the boiler housing 40 are, as is common, lined with insulating material. The gasification chamber 10 be can be found in the upper area of the boiler housing 40 and the burnout chamber 20 lies below it. Heat exchangers 9 are provided, in which water can be heated. The wall 22, which separates these two chambers 10 and 20 from one another, runs horizontally in this boiler 1. At least part of this partition 22 is designed as a grate 48 on which glowing fuel, in particular wood, can rest. The opening 21 in the partition 22 of the boiler 1 according to FIG. 1 indicates the grate 48.

Das Mittel 4 für die Zuführung von Verbrennungsluft ist so aus­geführt, dass es die beiden Kammern 10 und 20 mit Verbrennungs­luft versorgen kann. Das Mittel 19 ist zugleich jedoch auch so ausgeführt, dass die Menge der Zuluft für die jeweilige Kammer 10 bzw. 20 individuell eingestellt weden kann. Das Zuführmittel 4 weist bloss ein einziges Gebläse 15 auf, welches in eine Aus­gleichskammer 49 mündet. An diese Ausgleichskammer 49 schlies­sen sich Zuführkanäle 161 und 162 für die Verbrennungsluft einerends an, in welchen je eine Drosselklappe 17 der Regel­kreise A und B untergebracht ist.The means 4 for the supply of combustion air is designed so that it can supply the two chambers 10 and 20 with combustion air. However, the means 19 is also designed so that the amount of supply air for the respective chamber 10 or 20 can be set individually. The feed means 4 merely has a single blower 15 which opens into an equalizing chamber 49. This compensation chamber 49 is followed by supply channels 161 and 162 for the combustion air at one end, in each of which a throttle valve 17 of the control circuits A and B is accommodated.

Die anderen Enden der Zuführkanäle 161 und 162 münden in ein Verteilstück 50, welches als ein Einsatz im Kesselgehäuse 40 ausgeführt ist. Das Verteilstück 50 ist in einer der Seiten­wände 51 des Kessels 1 befestigt. Das Verteilstück 50 ist ver­ grössert in Fig. 4 dargestellt. Aus Fig. 4 ist unter anderen ersichtlich, dass das Einsatzstück 50 in einer Oeffnung 39 in der Kesselseitenwand 51 von der Innenseite des Kessels 1 her eingesetzt ist, so dass der grösste Teil des Verteilstückes 50 sich im Kessel 1 befindet und die Oeffnung 39 von innen her verdeckt. Zwischen der äusseren Randpartie des Verteilstück-­Gehäuses 55 und dem Rand der Oeffnung 39 in der Kesselwand 51 ist eine Dichtung 52 eingesetzt, welche die Fuge zwischen der Kesselöffnung 39 und dem Rand des Gehäuses 55 des Verteil­stückes 50 abdichtet.The other ends of the feed channels 161 and 162 open into a distributor 50, which is designed as an insert in the boiler housing 40. The distributor 50 is fastened in one of the side walls 51 of the boiler 1. The distributor 50 is ver shown larger in Fig. 4. From FIG. 4 it can be seen, among other things, that the insert 50 is inserted in an opening 39 in the boiler side wall 51 from the inside of the boiler 1, so that most of the distributor 50 is in the boiler 1 and the opening 39 from the inside concealed here. Between the outer edge portion of the distributor housing 55 and the edge of the opening 39 in the boiler wall 51, a seal 52 is inserted, which seals the joint between the boiler opening 39 and the edge of the housing 55 of the distributor 50.

Das Verteilstück 50 weist Vorkammern 53 und 54 auf, wobei an die erste Vorkammer 53 die erste Zuführleitung 161 und an die zweite Vorkammer 54 die zweite Zuführleitung 162 angeschlossen ist. Die Vorkammern 53 und 54 sind im Inneren des Verteilstück-­Gehäuses 55 mit Hilfe einer Zwischenwand 56 voneinander ge­trennt. Die Aussenseite der Aussenwand 57 des Gehäuses 55 ist mit einer Schicht 58 aus einem wärmeisolierenden Material ver­sehen. Die Innenwand 6ü des Gehäuses 55, welche dem Inneren des Kessels 1 zugewandt ist, ist als eine Doppelwand ausgeführt, welche einen Abschnitt eines der Wärmetauscher 9 darstellt. Man bringt einen der Wärmetauscher 9 an dieser Stelle deswegen an, weil das glühende Brennmaterial während des Betriebes der An­lage hier Wärme ans Wasser am schnellsten abgeben kann.The distributor 50 has prechambers 53 and 54, the first feed line 161 being connected to the first prechamber 53 and the second feed line 162 being connected to the second prechamber 54. The antechambers 53 and 54 are separated from one another in the interior of the distributor housing 55 by means of an intermediate wall 56. The outside of the outer wall 57 of the housing 55 is provided with a layer 58 made of a heat-insulating material. The inner wall 6u of the housing 55, which faces the interior of the boiler 1, is designed as a double wall, which represents a section of one of the heat exchangers 9. One attaches one of the heat exchangers 9 at this point because the glowing fuel can give off heat to the water most quickly during the operation of the system.

Die Zwischenwand 56 im Verteilstück 50 liegt auf der Höhe der Trennwand 22 im Kessel 1 oder höher als die Trennwand 22. Die erste Vorkammer 53, die über der Zwischenwand 56 liegt, befin­det sich somit praktisch vollständig im Bereich der Vergasungs­kammer 10. Der grösste Teil der zweiten Vorkammer 54 befindet sich dagegen im Bereich der Ausbrandkammer 20.The intermediate wall 56 in the distributor 50 lies at the level of the partition 22 in the boiler 1 or higher than the partition 22. The first antechamber 53, which lies above the intermediate wall 56, is therefore practically completely in the region of the gasification chamber 10. Most of the second prechamber 54, on the other hand, is located in the area of the burnout chamber 20.

Die erste Vorkammer 53 ist mit einer Austrittsmündung 61 ver­sehen, durch welche Verbrennungsluft in die Vergasungskammer 10 gelangen kann. Diese Austrittsmündung 61 befindet sich in der Oberwand 65 dieser Vorkammer 53. Die zweite Vorkammer 54 ist ebenfalls mit einer Austrittsmündung 62 versehen, durch welche Verbrennungsluft in die Ausbrandkammer 20 gelangen kann. Diese Austrittsöffnung 62 befindet sich in der Unterwand 66 dieser Vorkammer 62. Das Verteilstück 50 weist im Bereich der zweiten Vorkammer 54 einen Kanal 63 auf, welcher durch die Doppelwand 60 des Verteilstück-Gehäuses 50 hindurchgeht und welcher sich an einen Luftkanal 64 in der Trennwand 22 des Kessels 1 an­schliesst. Dieser Luftkanal 64 erstreckt sich praktisch paral­lel zu den grösseren Oberflächen der Trennwand 22 und er reicht bis zum Rost 48. Mit Hilfe der Kanäle 63 und 64 wird Luft aus der zweiten Vorkammer 54 zum Rost 48 in der Trennwand 22 zu­geführt.The first antechamber 53 is provided with an outlet orifice 61 through which combustion air can enter the gasification chamber 10. This outlet mouth 61 is located in the upper wall 65 of this prechamber 53. The second prechamber 54 is also provided with an outlet mouth 62 through which combustion air can reach the burnout chamber 20. This outlet opening 62 is located in the lower wall 66 of this pre-chamber 62. The distributor 50 has a channel 63 in the region of the second pre-chamber 54, which passes through the double wall 60 of the distributor housing 50 and which adjoins an air channel 64 in the partition 22 of the boiler 1. This air duct 64 extends practically parallel to the larger surfaces of the partition wall 22 and extends to the grate 48. With the aid of the ducts 63 and 64, air is supplied from the second antechamber 54 to the grate 48 in the partition wall 22.

Im unteren Bereich der Ausbrandkammer 20 ist der Durchlaufkanal 31 angedeutet, welcher durch die Hinterwand 59 des Kesselgehäu­ses 40 hindurchgeht. An der Aussenseite der Kesselhinterwand 59 ist das Zwischenstück 36 befestigt, in dem sich der Durchlauf­kanal 31 bis zu seiner Austrittsmündung 34 am Abzugskanal 12 fortsetzt. Das Zwischenstück 36 ist im vorliegenden Fall als ein gerades Rohr- bzw. Hohlstück ausgeführt, dessen Mündungen einen rechten Winkel zwischen sich schliessen und welches der Aussenseite 9 der Hinterwand 59 zugeordnet ist. Im Bereich der Austrittsmündung 34 des Kanals 31 befindet sich die bereits beschriebene Umschaltklappe 35. In der Hinterwand 59 ist eben­falls ein Teil 69 eines der Wärmetauscher 9 eingelassen. Dieser Wärmetauscherteil 69 ist als eine Doppelwand ausgeführt, welche aus gleichem Grund wie der Wärmetauscherteil 60 im Bereich der Trennwand 22 angeordnet ist. An der Aussenseite dieser Zwi­schenwand 69 liegt das Zwischenstück 36 an, so dass Wasser im Wärmetauscher 69 Wärme auch den Rauchgasen im Zwischenstück 36 entnehmen kann.In the lower area of the burnout chamber 20 is the flow channel 31 indicated, which passes through the rear wall 59 of the boiler housing 40. On the outside of the boiler rear wall 59, the intermediate piece 36 is fastened, in which the flow channel 31 continues up to its outlet mouth 34 on the discharge channel 12. In the present case, the intermediate piece 36 is designed as a straight tube or hollow piece, the mouths of which form a right angle between them and which is assigned to the outside 9 of the rear wall 59. The changeover flap 35 already described is located in the region of the outlet mouth 34 of the channel 31. A part 69 of one of the heat exchangers 9 is likewise embedded in the rear wall 59. This heat exchanger part 69 is designed as a double wall, which is arranged in the region of the partition wall 22 for the same reason as the heat exchanger part 60. The intermediate piece 36 rests on the outside of this intermediate wall 69, so that water in the heat exchanger 69 can also remove heat from the flue gases in the intermediate piece 36.

Im oberen Bereich der Hinterwand 59 des Kesselgehäuses 40 ist der bereits erwähnte Bypasskanal 30 mit seiner Eintrittsöffnung 32 und mit seiner Austrittsöffnung 37 ausgeführt. Der Bypass­kanal 30 ist diesmal allerdings in jenem Bereich der Hinterwand 59 des Kessels 1 ausgeführt, welcher der Vergasungskammer 10 zugeordnet ist. Daraus folgt, dass der Bypasskanal 30 auch der Vergasungskammer 10 zugeordnet sein kann. In einem solchen Fall liegt die Eintrittsöffnung 32 desselben im oberen Abschnitt der Wand 59 der Vergasungskammer 10. An die Austrittsöffnung 37 des Bypasskanals 30 schliesst sich der Abzugskanal 12. In diesem Bereich, wo die Oeffnungen 34 und 37 nahe aneinander liegen, ist die Umschaltklappe 35 schwenkbar gelagert. In Fig. 3 ist die Umschalktklappe 35 in ihrer vertikalen Stellung darge­stellt.In the upper region of the rear wall 59 of the boiler housing 40, the bypass duct 30 already mentioned is designed with its inlet opening 32 and with its outlet opening 37. This time, however, the bypass duct 30 is implemented in that area of the rear wall 59 of the boiler 1 which is assigned to the gasification chamber 10. It follows that the bypass channel 30 can also be assigned to the gasification chamber 10. In such a case the inlet opening 32 of the same lies in the upper section of the wall 59 of the gasification chamber 10. The outlet channel 37 is connected to the outlet opening 37 of the bypass duct 30. In Fig. 3 the switching flap 35 is shown in its vertical position.

Das Thermometer 13, welches einen der Bestandteile des ersten Regelkreises A darstellt, befindet sich im Rauchgasabzug 12, wie dies bereits beschrieben worden ist. Die Sauerstoffsonde 23, welche zum zweiten Regelkreis B gehört, befindet sich im Zwischenstück 36.The thermometer 13, which is one of the components of the first control circuit A, is located in the flue gas outlet 12, as has already been described. The oxygen probe 23, which belongs to the second control circuit B, is located in the intermediate piece 36.

Zum Einheizen werden Holzstücke 70 durch eine mittels einer Tür 71 verschliessbare Einfüllöffnung in die Vergasungskammer 10 eingebracht und angezündet. Dabei befindet sich die Umschalt­klappe 35 in ihrer horizontalen Stellung (Fig. 1) und die Dros­selklappe 17 im ersten Kanal 161 für die Zufuhr von Primärluft ist geschlossen. Folglich kann die Verbrennungsluft nur durch den zweiten Zuführkanal 162 strömen und sie gelangt in die Aus­brandkammer 20. Da der Durchlaufkanal 31 mittels der Umschalt­klappe 35 geschlossen ist, kann diese Luft nur durch den Rost 48, durch die Holzladung 70 in der Vergasungskammer 10, durch den Bypasskanal 30 und an der liegenden Umschaltklappe 35 vor­ bei in den Abzugskanal 12 gelangen. Dies unterstützt das An­fahren des Kessels 1 und die Sauerstoffsonde 23 liegt ausser­halb der Reichweite der Rauchgase.For heating, pieces of wood 70 are introduced into the gasification chamber 10 through a fill opening which can be closed by a door 71 and are ignited. The switch flap 35 is in its horizontal position (FIG. 1) and the throttle valve 17 in the first channel 161 for the supply of primary air is closed. Consequently, the combustion air can only flow through the second feed channel 162 and it enters the burnout chamber 20. Since the flow channel 31 is closed by means of the changeover flap 35, this air can only pass through the grate 48, through the wood charge 70 in the gasification chamber 10, through the Bypass channel 30 and the lying flap 35 in front at get into the culvert 12. This supports the start-up of the boiler 1 and the oxygen probe 23 is outside the range of the flue gases.

Wenn es in der Vergasungskammer 10 genug glühendes Brennmate­rial 70 gibt, dann wird die Drossel 17 im ersten Zuführkanal 161 geöffnet und die Umschaltklappe 35 wird in die in Fig. 3 gezeigte vertikale Stellung gebracht. Die Drossel 17 im ersten Zuführkanal 161 wird so weit geöffnet, dass in der Vergasungs­kammer 10 ein Luftüberdruck entsteht. Dann strömt die Verbren­nungsluft von der Vergasungskammer 10 durch den Rost 48 in die Ausbrandkammer 20 und von dort durch den Durchlaufkanal 31 und 36 in den Rauchabzug 12. Die Sauerstoffsonde 23 gibt jetzt ein verwendbares Signal ab und die Regelkreise A und B können be­ginnen zu funktionieren, um den Betrieb des Kessels 1 in der bereits beschriebenen Weise zu regeln.If there is enough glowing fuel 70 in the gasification chamber 10, the throttle 17 in the first feed channel 161 is opened and the switching flap 35 is brought into the vertical position shown in FIG. 3. The throttle 17 in the first feed channel 161 is opened so far that an air overpressure arises in the gasification chamber 10. Then the combustion air flows from the gasification chamber 10 through the grate 48 into the burnout chamber 20 and from there through the flow channels 31 and 36 into the smoke vent 12. The oxygen probe 23 now emits a usable signal and the control circuits A and B can start to function, to regulate the operation of the boiler 1 in the manner already described.

Da die Primärluftzufuhr durch den Kanal 161 in die Vergasungs­kammer 10 in Abhängigkeit von der Abgastemperatur geregelt wird, entsteht eine konstante, gut ausbrennende Flamme von ausreichender Temperatur in der Nachverbrennungszone 20 und sie kann, dank der Regelung, auch gehalten werden. Der chemische Umsatz bzw. die Feuerungsleistung werden dadurch konstant ge­halten und sie können auf einem optimalen Niveau gehalten wer­den.Since the primary air supply through the duct 161 into the gasification chamber 10 is regulated as a function of the exhaust gas temperature, a constant, well-burning flame of sufficient temperature is created in the afterburning zone 20 and, thanks to the regulation, it can also be maintained. The chemical turnover and the firing performance are kept constant and they can be kept at an optimal level.

Die Sekundärluft wird durch den zweiten Zuführkanal 162 in die Ausbrandkammer 20 in Abhängigkeit vom Sauerstoffüberschuss in den Rauchgasen automatisch geregelt. Dies ermöglicht, die Zu­sammensetzung der Rauchgase so einzustellen, dass diese mög­lichst wenig Schadstoffe enthalten. Die Nachverbrennungszone 20 ist nicht wassergekühlt, so dass die Flammentemperatur ausrei­chend hoch werden kann. Der Sauerstoffüberschuss ist je nach der Kesselkonstruktion unterschiedlich. Entsprechend der Kes­selkonstruktion werden Sollwertvorgaben gewählt und eingestellt und dadurch kann der Sauerstoffüberschuss konstant gehalten werden.The secondary air is automatically regulated through the second feed channel 162 into the burnout chamber 20 as a function of the excess of oxygen in the flue gases. This makes it possible to adjust the composition of the flue gases so that they contain as little pollutants as possible. The afterburning zone 20 is not water-cooled, so that the flame temperature can become sufficiently high. The excess of oxygen differs depending on the boiler design. Setpoint specifications are selected and set in accordance with the boiler design and the oxygen excess can thus be kept constant.

Die elektronische Steuerung und Regelung ermöglicht einen schnellstmöglichen Start des Kessels und schnellstmögliche Er­reichung der optimalen Betriebstemperatur, um den Schadstoff­auswurf beim Start klein zu halten. Durch das Verlegen der Um­schaltklappe 35 wird die Restsauerstoffsonde 23 im Abgas vor dem beim Kesselstart entstehenden, teilweise unvollständig aus­gebrannten Abgasstoss geschützt. Denkbar ist es auch, dass die Sauerstoffsonde 23 sich zwar im Abzugskanal 12 ebenfalls be­finden, dass sie während des Startes des Kessels jedoch vorü­bergehend mit Hilfe eines Deckels (nicht dargestellt) abgedeckt wird.The electronic control and regulation enables the boiler to start as quickly as possible and the optimum operating temperature to be reached as quickly as possible in order to keep the pollutant emissions low at the start. By moving the changeover flap 35, the residual oxygen probe 23 in the exhaust gas is protected from the exhaust gas shock that partially burns out when the boiler is started. It is also conceivable that the oxygen probe 23 is also located in the exhaust duct 12, but that it is temporarily covered with a cover (not shown) during the start of the boiler.

Die Primär- und Sekundärluft kann in geregelter Weise während des Normalbetriebes des Kessels zugeführt werden. Stückholz­verbrennung ist ein Chargenprozess und dieser ist dadurch ge­kennzeichnet, dass in verschiedenen Betriebsphasen der Sauer­stoffbedarf zur Erzielung eines optimalen Kesselwirkungsgrades und zur Erreichung der besten Emissionswerte unterschiedlich ist. Es kann auch jener Zustand signalisiert werden, wenn im Stückholzkessel zusätzlicher Brenstoff nachgelegt werden muss. Durch automatisch eingeleitetes Schüren kann eine allfällige und unerwünschte Brückenbildung in der Vergasungszone 10 ge­stört werden.The primary and secondary air can be supplied in a controlled manner during normal operation of the boiler. Log burning is a batch process and this is characterized by the fact that in different operating phases the oxygen requirement to achieve an optimal boiler efficiency and to achieve the best emission values is different. The condition can also be signaled if additional fuel has to be added to the log boiler. Any automatically undesired bridging in the gasification zone 10 can be disturbed by automatically initiated stoking.

Die vorliegende Regelung kann auch an Kesseln angewendet wer­den, in welchen zerkleinerte Holzstücke, wie z.B. Holzschnit­zel, verbrannt werden. Hier können optimale Feuerungsergebnisse erreicht werden, indem die Feuerungsleistung, welche zur Feue­rungstemperatur proportional ist, durch Regelung der Brenn­stoffzufuhr (nicht dargestellt) und der Primärluftzufuhr zur Vergasungskammer 10 auf geeigneter Höhe konstant gehalten wird. Die Sekundärluftzufuhr wird dabei nach dem Sauerstoffüberschuss in den Abgasen geregelt.The present regulation can also be applied to boilers in which shredded pieces of wood, e.g. Wood chips to be burned. Here, optimal firing results can be achieved by keeping the firing output, which is proportional to the firing temperature, constant at a suitable level by regulating the fuel supply (not shown) and the primary air supply to the gasification chamber 10. The secondary air supply is regulated according to the excess of oxygen in the exhaust gases.

Der Feuerungsleistungs-Istwert wird durch die Temperaturmessung im Abgasstrom 12 ermittelt und durch den Regler 7, welcher ein PI-Regler mit langsamer Reaktion sein kann, auf einen kessel­ spezifisch eingestellten Sollwert gebracht. Stellgrösse ist bei Stückholz-Kesseln die Primärluftzufuhr durch den Kanal 161. Bei Holzkesseln, welche mit gehacktem Holz beschickt werden, gelten die Primärluftzufuhr und der Brennstoffeintrag als die Stell­grössen.The actual combustion output value is determined by the temperature measurement in the exhaust gas stream 12 and by the controller 7, which can be a PI controller with a slow response, to a boiler specific setpoint value. The control value for log boilers is the primary air supply through duct 161. For wood boilers that are fed with chopped wood, the primary air supply and the fuel input are the control values.

Die Sauerstoffsonde 23 ist möglichst nahe am Kesselaustritt der Rauchgase anzubringen, um sehr geringe Zeitverzögerungen si­cherzustellen. Am Einbauort soll eine hohe Abgasgeschwindigkeit herrschen, um eine kurze Reaktionszeit der Sonde 23 zu gewähr­leisten. Die Sauerstoffüberschüsse können bei der Einregulie­rung der Feuerung knapp gehalten werden, weil der Regelkreis B dauernd auf einen minimalen Sauerstoffüberschuss achtet. Deswe­gen ist es unnötig, Sicherheitszuschläge für alle Unwägbarkei­ten des späteren Betriebes der Feuerungsanlage vorzusehen.The oxygen probe 23 is to be installed as close as possible to the boiler outlet of the flue gases in order to ensure very little time delays. A high exhaust gas velocity should prevail at the installation site in order to ensure a short reaction time of the probe 23. The oxygen surpluses can be kept to a minimum when regulating the furnace, because the control circuit B constantly pays attention to a minimal oxygen surplus. It is therefore unnecessary to provide safety supplements for all the unpredictability of the subsequent operation of the furnace.

Es versteht sich, dass allein der Regelkreis B mit der Sauer­stoffsonde 23 an einem Kessel angewendet werden kann, so dass vom Regelkreis A kein Gebrauch dabei gemacht werden muss.It goes without saying that control loop B alone can be used with the oxygen probe 23 on a boiler, so that control loop A need not be used.

Claims (8)

1. Feuerungsanlage
-mit einem Kessel (1), in welchem zumindest eine Kammer (10) zur Verbrennung von Brennstoff ausgeführt ist,
-mit zumindest einer Vorrichtung (2) zur Einspeisung von Ver­brennungsluft in den Kessel,
-mit einer Vorrichtung (3) zur Abführung von Rauchgasen aus dem Kessel,
-mit zumindest einem Wärmetauscher (9), welcher zwischen der Abführvorrichtung (3) und der Verbrennungskammer (10) geschal­tet ist und
-mit einer Vorrichtung (5) zur Regelung des Verlaufes von Brennstoffabbrand,
dadurch gekennzeichnet,
-dass zumindest ein Mittel (4) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Menge der dem Kessel zugeführten Verbrennungsluft gesteuert werden kann,
-dass die Regelvorrichtung (5) zumindest einen Regelkreis (A) enthält,
-dass dieser Regelkreis (A) einen Fühler (13) umfasst, welcher im Bereich der Abführvorrichtung (3) angeordnet ist, und
-dass der Signalausgang des Fühlers (13) an einen der Eingänge eines Reglers (7) im Regelkreis (A) angeschlossen ist, welcher den Zustand des Steuerungsmittels (4) bestimmt.1. Firing system
with a boiler (1) in which at least one chamber (10) is designed for the combustion of fuel,
with at least one device (2) for feeding combustion air into the boiler,
with a device (3) for removing smoke gases from the boiler,
-with at least one heat exchanger (9) which is connected between the discharge device (3) and the combustion chamber (10) and
with a device (5) for regulating the course of fuel burnup,
characterized,
that at least one means (4) is provided, by means of which the amount of combustion air supplied to the boiler can be controlled,
that the control device (5) contains at least one control circuit (A),
- That this control circuit (A) comprises a sensor (13) which is arranged in the area of the discharge device (3), and
-that the signal output of the sensor (13) is connected to one of the inputs of a controller (7) in the control circuit (A), which determines the state of the control means (4). 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführvorrichtung (3) an die Verbrennungskammer (10) ange­schlossen ist und dass der Fühler ein Thermometer (13) ist.2. Installation according to claim 1, characterized in that the discharge device (3) is connected to the combustion chamber (10) and that the sensor is a thermometer (13). 3. Anlage nach Anspruch 1, bei welcher eine Ausbrandkammer (20) zwischen der Verbrennungskammer (10) und der Abführvorrichtung (3) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Mittel (19) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Menge der der Ausbrand­kammer (20) zugeführten Verbrennungsluft geändert werden kann, dass die Regelvorrichtung (5) zumindest einen zweiten Regel­kreis (B) enthält, welcher einen weiteren Fühler, vorteilhaft eine Sauerstoffsonde (23), umfasst, dass dieser Fühler (23) sich ebenfalls im Bereich der Abführvorrichtung (3) befindet und dass der Signalausgang des zweiten Fühlers (23) an einen der Eingänge eines Reglers (27) im zweiten Regelkreis (B) an­geschlossen ist, welcher den Zustand des zweiten Steuerungs­mittels (19) bestimmt.3. Installation according to claim 1, in which a burnout chamber (20) between the combustion chamber (10) and the discharge device (3), characterized in that a second means (19) is provided, by means of which the amount of the burnout chamber ( 20) combustion air supplied can be changed so that the control device (5) contains at least one second control circuit (B) which comprises a further sensor, advantageously an oxygen probe (23), that this sensor (23) is also located in the area of the discharge device ( 3) and that the signal output of the second sensor (23) is connected to one of the inputs of a controller (27) in the second control circuit (B) which determines the state of the second control means (19). 4. Anlage nach den Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4 bzw. 19) zur Steuerung des Durchflusses von Verbrennungsluft sich im Bereich der Luft-Einspeisungsvorrich­tung (2 bzw. 11) oder im Bereich der Abführvorrichtung (3) befindet.4. Plant according to claims 1 or 3, characterized in that the means (4 or 19) for controlling the flow of combustion air is in the area of the air feed device (2 or 11) or in the area of the discharge device (3) . 5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel (4 bzw. 19) zumindest ein Gebläse (15) enthält und dass die Drehzahl dieses Gebläses in der Abhängigkeit von einem Signal regelbar ist, welches die erforderliche Menge von Verbrennungsluft anzeigt.5. Plant according to claim 4, characterized in that the control means (4 or 19) contains at least one blower (15) and that the speed of this blower can be regulated in dependence on a signal which indicates the required amount of combustion air. 6. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel (4 bzw. 19) neben zumindest einem Gebläse (15) zumindest eine Drossel (17) aufweist, dass diese Drossel zwi­schen dem Gebläse (15) und der Eintrittsöffnung am Kessel (1) liegt, und dass die Stellung dieser Drossel in Abhängigkeit von der erforderlichen Menge von Verbrennungsluft regelbar ist.6. System according to claim 4, characterized in that the control means (4 or 19) in addition to at least one blower (15) has at least one throttle (17), that this throttle between the blower (15) and the inlet opening on the boiler (1 ) lies, and that the position of this throttle is adjustable depending on the amount of combustion air required. 7. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bypasskanal (30) vorgesehen ist, welcher zum Durchlasskanal (31) im Wärmetauscher (9) parallel liegt, dass das eine Ende (32) des Bypasskanals (30) in den Kessel (1) mündet, dass das andere Ende (37) dieses Kanals (30) in die Abgas-Ausführvor­richtung (3) mündet, dass in diesem Bereich der Anlage auch die Austrittsmündung (34) des Durchlaufkanals (31) liegt, dass eine Umschaltklappe (35) vorgesehen ist, welche im Bereich des Zu­sammenlaufes des Durchlaufkanals (31) mit dem Bypasskanal (30) derart angeordnet ist, dass sie den Durchgang der Abgase ent­weder durch den Bypasskanal (30) oder durch den Durchlasskanal (31) zur der Ausführvorrichtung (3) erlaubt und dass die Sauer­stoffsonde (23) im Druchlasskanal (31) und das Thermometer (13) in der Ausführvorrichtung (3) angeordnet ist.7. Plant according to claim 3, characterized in that a bypass channel (30) is provided which is parallel to the passage channel (31) in the heat exchanger (9), that one end (32) of the bypass channel (30) in the boiler (1 ) that the other end (37) of this channel (30) opens into the exhaust gas discharge device (3), that the outlet mouth (34) of the flow channel (31) also lies in this area of the system, that a switching flap (35) is provided, which is arranged in the region of the confluence of the flow channel (31) with the bypass channel (30) in such a way that the passage of the exhaust gases either through the bypass channel (30) or through the flow channel (31) to the execution device (3) and that the oxygen probe (23) in the passage channel (31) and the thermometer (13) is arranged in the execution device (3). 8. Feuerungsanlage
-mit einem Kessel (1), in dem zumindest eine Kammer zur Ver­brennung von Brennstoff ausgeführt ist,
-mit zumindest einer Vorrichtung (11) zur Einspeisung von Ver­brennungsluft in den Kessel,
-mit einer Vorrichtung (3) zur Abführung von Rauchgasen aus dem Kessel,
-mit zumindest einem Wärmetauscher, welcher zwischen der Ab­führvorrichtung (3) und der Verbrennungskammer im Kessel ge­schaltet ist und
-mit einer Vorrichtung zur Regelung des Verlaufes von Brenn­stoffabbrand,
dadurch gekennzeichnet,
-dass zumindest ein Mittel (19) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Menge der dem Kessel zugeführten Verbrennungsluft gesteuert werden kann,
-dass die Regelvorrichtung zumindest einen Regelkreis (B) enthält,
-dass dieser Regelkreis (B) eine Sauerstoffsonde (23) umfasst, welche im Bereich der Abführvorrichtung (3) angeordnet ist,
-dass der Signalausgang der Sonde (23) an einen der Eingänge eines Reglers (27) im Regelkreis (B) angeschlossen ist, welcher den Zustand des Steuerungsmittels (19) bestimmt und
-dass das Stellglied (17) des Steuerungsmittels (19) sich ent­weder im Bereich einer Lufteinlasspartie (42) des Kessels (1) oder im Bereich der Abführvorrichtung (3) befindet.8. Firing system
-with a boiler (1) in which at least one chamber for burning fuel is designed,
with at least one device (11) for feeding combustion air into the boiler,
with a device (3) for removing smoke gases from the boiler,
-with at least one heat exchanger which is connected between the discharge device (3) and the combustion chamber in the boiler and
with a device for regulating the course of fuel burnup,
characterized,
that at least one means (19) is provided, by means of which the amount of combustion air supplied to the boiler can be controlled,
that the control device contains at least one control circuit (B),
that this control circuit (B) comprises an oxygen probe (23) which is arranged in the area of the discharge device (3),
-that the signal output of the probe (23) to one of the inputs a controller (27) is connected in the control circuit (B), which determines the state of the control means (19) and
- That the actuator (17) of the control means (19) is located either in the area of an air inlet section (42) of the boiler (1) or in the area of the discharge device (3).
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