EP0871839B1 - Verbrennungsofen mit sekundärluftführung, insbesondere unterbrand-heizkessel - Google Patents

Verbrennungsofen mit sekundärluftführung, insbesondere unterbrand-heizkessel Download PDF

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EP0871839B1
EP0871839B1 EP96900081A EP96900081A EP0871839B1 EP 0871839 B1 EP0871839 B1 EP 0871839B1 EP 96900081 A EP96900081 A EP 96900081A EP 96900081 A EP96900081 A EP 96900081A EP 0871839 B1 EP0871839 B1 EP 0871839B1
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EP
European Patent Office
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chamber
combustion furnace
air
furnace according
grate
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EP96900081A
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EP0871839A1 (de
Inventor
Karl Ackermann
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B5/00—Combustion apparatus with arrangements for burning uncombusted material from primary combustion
    • F23B5/04—Combustion apparatus with arrangements for burning uncombusted material from primary combustion in separate combustion chamber; on separate grate
    • 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 

Definitions

  • the invention relates to an incinerator for combustion Solid fuels, especially under-fire boilers, with a filling shaft and a downstream rear Afterburning chamber, which at its filling shaft side, in lower flue gas inlet Has secondary air supply openings.
  • an oven is already known from document DE-U-9 418 396.
  • An improvement in fuel efficiency will according to DE-PS 35 24 962 also achieved in that at one Incinerator of the type mentioned the flue gases subtracted from a filling shaft and in one rear afterburning chamber to be burned completely before the flue gas for example to a flue gas chamber or reaches the rear flue gas flues of a boiler.
  • the afterburner is designed as a so-called circulation chamber and has a lower tangential to the circulation chamber opening wall, which is in close proximity to the filling shaft Has secondary air supply openings to the Enrich post-combustion flue gas with warmed fresh air.
  • the secondary air supply openings are one Standing grate upstream, which is the solid fuel in the entrance area retains to the afterburner and it points the as Circulation chamber designed afterburning chamber on the outlet side at least one pre or after glow head.
  • the standing grate extends essentially perpendicular to lower horizontal filling chute grate down to the Entrance area to the afterburning chamber, namely via the entire width of the filling shaft. It preferably owns Vertical slots through which additional flue gas components be fed to the entrance of the afterburning chamber.
  • the standing grate comprises in particular spaced apart Air guide hooks, which are located on the filling shaft side of the Rust are arranged in particular in the vertical direction.
  • the air guide hooks are expediently separate components, which is hooked into the standing grate at the desired location can be.
  • the air guide hooks are designed that on the one hand the secondary air supply openings protect it in a way that it doesn't can clog up by fuel so that the inflow of secondary air in a controlled manner constant cross section. Beyond that the air guide hooks the vertical slots of the standing grate upstream, so that these slots are not fueled can clog.
  • the air guide hooks according to the invention become an afterburner in the entrance area optimal flow conditions, especially strong turbulence the fuel gases.
  • the Air guide hook dimensioned and positioned on the standing grate become. It is also advantageous that the air guide hooks which wear parts are easy to replace can. They are primarily made of refractory concrete or comparable material.
  • the invention further extends the combustion chamber technology improved by setting up a third-party air supply (Tertiary air). Via holes in a post-combustion chamber wall, which is preferably a perforated plate, the third air Fuel gases added. Possibly still existing at this point unburned fuel gases are therefore another Times supplied with preheated air so that ignition is possible becomes.
  • a third-party air supply Tertiary air
  • the combustion chamber technology is also improved by the invention through a special design of an afterburning chamber in the form of a circulation chamber, which has a top provides tangential oblique section.
  • the sloping section shows at the lower and / or at the upper end After glow heads on and it's the circulation chamber out
  • Both chamber halves can be detached from the oven or Boiler body attached, especially via hooks.
  • the Chamber halves are preferably made of refractory, refractory Concrete or the like and have a high stability.
  • the specific shape of the aforementioned circulation chamber is the result of empirical experiments.
  • the advantage of the above training is that both Mixing as well as the residence time of the gases and a extensive oxidation of the existing combustion gases guaranteed are.
  • the downstream pre and post glow heads enable at the exit of the circulation chamber the additional temperature increase the residual oxidation of the oxygen atoms still present.
  • the levels within the Ensure circulation chamber with pre and post glow head about the oxidation of carbon also that the intermediate reactions combustion like the heterogeneous water gas reaction with its subsequent reaction of hydrogenating gasification as well the back reaction (“Boudouard effect") for the most part can be compensated.
  • an optimization of the combustion conditions in the afterburner is also achieved in that the afterburning chamber, which is designed as a swirl chamber, additional upper Eddy stones on the right and left on the vertical wall side has a constriction and thus a repeated swirl to reach the flow.
  • the invention enables a boiler to be operated with fuels of classes 6 and 7 with very high CO 2 and very low CO values, well below the Federal Emission Control Ordinance.
  • the incinerator 1 illustrated in Fig. 1 is a Boiler with rear flue gas flues 22 and front a vertically extending hopper 2, the Solid fuels, especially with residual wood, chips or the like, can be filled from above.
  • the afterburner 3 is in the form of a circulation chamber 22, 8, for example, formed and has in Area of their entrance secondary air supply openings 4.
  • the horizontal manhole grate 6 In addition to the horizontal manhole grate 6 is another Grate provided in the form of a standing grate 5, which is in extends in the vertical direction across the entire width of the boiler, and that from the manhole grate 6 to the level of Entrance to the afterburning chamber 3, where there are also the secondary air supply openings 4 are in close proximity.
  • the standing grate 5 is made of identical plates constructed, which form slots at the same distance from each other are interconnected.
  • the air guide hooks 8 each have an upper hook section 9 with an upper head-like projection 12 and a lateral support section 10, both sections 9, 10 form-fitting with corresponding sections of the standing grate 5 can intervene, as is the case in particular 2 and 3 can be seen.
  • Each air guide hook 8 can therefore be viewed from above on the side of the feed chute Standing grate hooked in and at the bottom in an associated one Vertical slot 7 of the standing grate 5 are supported, wherein the side support portion 10 has a front nose 23 has, which protrudes into the associated vertical section.
  • the air guide hooks 8 are in front of each vertical slot 7 of the standing grate 5 or with less fine residual wood at every second vertical slot 7 or third, etc., each depending on how great is the risk that the vertical slots 7 can clog through the residual wood.
  • each air guide hook 8 due to its height and width also ensures that the secondary air supply openings 4 be kept free of residual wood, which is in the filling shaft 2 is arranged.
  • the air guide hooks 8 operate during operation like glow heads and bring the fuel gas directly after the ember stick for ignition.
  • the fuel gas can be used without any problems through vertical slots 7, bulges 11 and between the upper protrusions 12 into the entrance of the afterburner 3 get from different directions, see above that a strong swirl already at the entrance to the afterburner 3 is given.
  • the strong swirl continues supported by the essentially perpendicular feed Secondary air through the supply openings 4, which not due to fuel from the filling shaft can clog.
  • the tangential wall section 14 as a circulation chamber trained afterburning chamber 3 is, for example, according to Art 4 and 5 constructed as a perforated plate and has a Row of tertiary air supply openings 13, which parallel to the row of upstream secondary air supply openings 4 runs.
  • the perforated plate is also out fireproof concrete, fireclay or the like. trained as well the entire circulation chamber par excellence.
  • the facility the third air supply (tertiary air) provides an additional one Admixing air in the combustion chamber at one point which could possibly still exist unburned fuel gases. These unburned fuel gases are still there preheated air and well mixed and burned.
  • the circulation chamber 22 consists of a front half of the chamber 23 made of fireclay or the like and an associated rear chamber half 24 of the same material. Both Chamber halves 23 and 24 are via boiler-attached hooks 27 can be hooked into the boiler body in such a way that a central "swirl chamber" is created, in which underside the gases can flow in tangentially to the rear half of the chamber.
  • a tangential inclined section becomes on the top 28 of a circulation chamber 22, which essentially parallel to the lower tangential wall section 14 runs and an S-shaped flow in Edge area of the circulation chamber allowed.
  • the upper sloping section 28 is delimited at the ends by a glow head: integrated on the underside of a pre-glow head 26 Training with the rear chamber half 26 and top by an after-glow head 25 in integrated training with the front half of the chamber 23. Before and after glow head are - based on the direction of flow in Sloping section 28 - offset opposite.
  • the standing grate 8 is tangential Wall section 14 formed in one piece.
  • the air guide hooks 8 are directly in the area of the secondary feed openings 4 hung.
  • the swirling in a circulation chamber Afterburning chamber 3 is made up of two whirlstones 15 and 16 optimized, which at the upper outlet of the afterburning chamber 3 1 are provided.
  • the two whirlstones 15, 16 are attached on the left and right wall side according to Fig. 1, a constriction of the flue gas outlet and thus one to achieve another swirling of the flow.
  • the two vortex stones 15 and 16 of FIG. 1 are larger Detail shown in Figs. 6 and 7 and are in essentially the same, but mirror images of each other. Both pegs 15, 16 have two lower slopes Support surfaces 17, with the central portion 24 accordingly the shape of the vortex chamber is bent to attach to this to form a closed vertebra at the top.
  • Both pegs 15, 16 also have a vertical outer surface 18, which in the inserted state of the pegs in the combustion chamber close to the associated inner wall of the Incinerator.
  • Both pegs 15, 16 finally have an incline Inner wall 19 on, in the inserted state of the pegs an expansion in the afterburner 3 after constriction get the outlet of the afterburning chamber 3.
  • the right whirling stone 16 which in greater detail 7 has an upper central Recess 21, which tapers downward is and parallel to the longitudinal extent of the standing grate 5 or the axis of the vortex chamber extends in slightly sloping down towards the exit the afterburning chamber 3.
  • the central recess 21 is for an external viewing hole advantageous.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsofen für zu verbrennende Festbrennstoffe, insbesondere Unterbrand-Heizkessel, mit einem Füllschacht und einer nachgeordneten hinteren Nachbrennkammer, welche an ihrem füllschachtseitigen, im unteren Füllschachtbereich gelegenen Rauchgas-Eingang Sekundärluft-Zuführungsöffnungen aufweist. Ein solcher Ofen ist aus Dokument DE-U-9 418 396 schon bekannt.
Es ist bereits bekannt, Verbrennungssysteme zu verwenden, bei denen die bei der Verbrennung von Festbrennstoffen entstehenden Rauchgase zusätzlich verbrannt werden, um einen höheren Wirkungsgrad der Brennstoffe zu erzielen. Dies wird einerseits dadurch erreicht, daß die beim Anheizen des Ofens entstehenden Schwelgase zusammen mit überschüssiger Luft aus dem Füllschacht abgesaugt und mit Frischluftgemisch dem Glutbett zur Nachverbrennung zugeführt werden. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Füllschacht und dem Isoliermantel des Ofens ein Kanal vorgesehen, der im Bereich seiner Sohle mit einer regulierbaren Frischluftzufuhr in Verbindung steht. Diese Maßnahme reicht für sich allein noch nicht aus, um praktisch alle unverbrannten Anteile der Rauchgase von der Rauchgaskammer und den Rauchgaszügen beispielsweise eines Wärmetauschers fernzuhalten.
Eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Brennstoffe wird gemäß DE-PS 35 24 962 auch dadurch erreicht, daß bei einem Verbrennungsofen der eingangs genannten Art die Rauchgase an unterer Stelle aus einem Füllschacht abgezogen und in einer hinteren Nachbrennkammer vollständig verbrannt werden, bevor das Rauchgas beispielsweise zu einer Rauchgaskammer oder zu hinteren Rauchgaszügen eines Heizkessels gelangt. Die Nachbrennkammer ist hierbei als sog. Zirkulationskammer ausgebildet und besitzt eine untere tangential in die Zirkulationskammer einmündende Wand, welche in nächster Nähe zum Füllschacht Sekundärluft-Zuführungsöffnungen aufweist, um das nachzuverbrennende Rauchgas mit angewärmter Frischluft anzureichern.
Es hat sich gezeigt, daß durch den Glutstock ungünstige Strömungsverhältnisse entstehen und es beim Eintritt in den freien Kanal zur Nachbrennkammer zu einer laminaren Schichtung der Strömung kommen kann, was sich ungünstig auf die Vermischung der Rauchgase auswirkt. Die Folge ist eine Unregelmäßigkeit der Verbrennung. Auch kann es passieren, daß die Sekundärluft-Zuführungsöffnungen durch nachschiebenden Brennstoff aus dem Füllschacht im Querschnitt eingeengt oder einzelne Öffnungen vollständig verstopft werden, was mit einer Verschlechterung des Wirkungsgrades einhergeht.
Aufbauend auf dem vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen Verbrennungsofen für zu verbrennende Festbrennstoffe der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher einfach aufgebaut ist und einen sehr hohen Wirkungsgrad der Brennstoffe durch Verbrennung praktisch sämtlicher Brennstoff- bzw. Rauchgasbestandteile erzielt.
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 10.
Insbesondere ist den Sekundärluft-Zuführungsöffnungen ein Stehrost vorgeordnet, welcher den Festbrennstoff im Eingangsbereich zur Nachbrennkammer zurückhält, und es weist die als Zirkulationskammer ausgebildete Nachbrennkammer ausgangsseitig zumindest einen Vor- oder Nachglühkopf auf.
Der Stehrost erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zum unteren horizontalen Füllschachtrost bis hin in den Eingangsbereich zur Nachbrennkammer, und zwar über die gesamte Breite des Füllschachtes. Er besitzt vorzugsweise Vertikalschlitze, durch welche zusätzliche Rauchgasanteile dem Eingang der Nachverbrennungskammer zugeführt werden.
Der Stehrost umfaßt insbesondere voneinander beabstandete Luftführungshaken, welche auf der Füllschachtseite des Rostes insbesondere in vertikaler Richtung angeordnet sind. Die Luftführungshaken sind zweckmäßigerweise separate Bauteile, welche in den Stehrost an gewünschter Stelle eingehängt werden können. Die Luftführungshaken sind so ausgebildet, daß sie einerseits die nachgeordneten Sekundärluft-Zuführungsöffnungen in einer Weise schützen, daß diese nicht durch nachschiebenden Brennstoff verstopfen können, so daß das Einströmen der Sekundärluft in kontrollierter Weise bei gleichbleibendem Querschnitt erfolgt. Darüber hinaus sind die Luftführungshaken den Vertikalschlitzen des Stehrostes vorgeordnet, so daß auch diese Schlitze nicht durch Brennstoff verstopfen können. Durch die erfindungsgemäßen Luftführungshaken werden im Eingangsbereich zur Nachbrennkammer optimale Strömungsverhältnisse, insbesondere eine starke Verwirbelung der Brenngase, geschaffen. Dadurch können sich die Brenngase mit der Sekundärluft sehr gut vermischen und die unverbrannten Anteile in der Nachbrennkammer praktisch vollständig nachverbrannt werden. Es hat sich gezeigt, daß die Konstruktion der Luftführungshaken die Verbrennungswerte der Feuerung nachweislich verbessern. Die Haken sind im Schnittpunkt von Glutstock, Sekundärlufteintritt und Nachbrennkammer angebracht. Die starke Zirkulation sorgt dafür, daß keine "strähnige" Strömung in Richtung Nachbrennkammer erfolgt. Bei kurzflammigen und sehr schwierig zu verbrennenden Festbrennstoffen wird durch die Luftführungshaken sehr frühzeitig die Verbrennung eingeleitet. Die wie Glühköpfe arbeitenden Luftführungshaken bringen das Brenngas schon unmittelbar nach dem Glutstock zur Zündung. Damit tragen die Luftführungshaken zur Optimierung der Gemischaufbereitung bei. Durch die Luftführungshaken können selbst schwierige Brennstoffe, z.B. Restholz in Form feingeschnittener Späne, optimal verbrannt werden, ohne daß diese in den Eingang der Nachbrennkammer gelangen. Je nach Brennstoffart können die Luftführungshaken dimensioniert und am Stehrost positioniert werden. Von Vorteil ist ferner, daß die Luftführungshaken, welche Verschleißteile sind, leicht ausgewechselt werden können. Sie sind vornehmlich aus Feuerbeton oder aus vergleichbarem Material.
Durch die Erfindung wird ferner die Brennkammertechnik weiter verbessert durch die Einrichtung einer Drittluftzugabe (Tertiärluft). Über Bohrungen in einer Nachbrennkammerwand, welche vorzugsweise eine Lochplatte ist, wird Drittluft den Brenngasen beigemischt. Eventuell an dieser Stelle noch vorhandene unverbrannte Brenngase werden mithin ein weiteres Mal mit vorgewärmter Luft versorgt, so daß eine Zündung möglich wird.
Durch die Erfindung wird die Brennkammertechnik auch verbessert durch eine besondere Ausgestaltung einer Nachbrennkammer in Form einer Zirkulationskammer, welche oberseitig einen tangentialen Schrägabschnitt vorsieht. Der Schrägabschnitt weist am unteren und/oder am oberen Ende Vor- bzw. Nach-Glühköpfe auf, und es ist die Zirkalationskammer aus Gründen eines einfachen Aufbaus und einer vereinfachten Wartung bevorzugt aus zwei Teilen aufgebaut: einer vorderen Kammerhälfte im Bereich des Füllschachtes und einer hinteren Kammerhälfte. Beide Kammerhälften sind lösbar am Ofen- bzw. Kesselkörper befestigt, insbesondere über Einhänghaken. Die Kammerhälften bestehen bevorzugt aus Schamott, feuerfestem Beton oder dergleichen und besitzen eine hohe Standfestigkeit. Die spezifische Form der vorgenannten Zirkulationskammer ist Resultat empirischer Versuche. Ein Vollverwirbelung der Brenngase findet nur im Bereich des Wirbelzentrums der Zirkulationskammer statt. Im Randbereich des "Wirbels" reißt die Strömung im Eingangsbereich des oberen tangentialen Schrägabschnitts der Zirkulationskammer ab und gelangt ohne 360°-Verwirbelung direkt in den Schrägabschnitt. Eine derartige Kammerdurchströmung im Randbereich der Kammer ist als im wesentlichen S-förmig zu bezeichnen.
Von Vorteil der vorgenannten Ausbildung ist, daß sowohl die Durchmischung als auch die Verweilzeit der Gase und eine weitgehende Oxidation der vorhandenen Verbrennungsgase gewährleistet sind. Die nachgeschalteten Vor- und Nach-Glühköpfe am Ausgang der Zirkulationskammer ermöglichen durch die zusätzliche Temperaturerhöhung die Restoxidation der noch vorhandenen Sauerstoffatome. Die Stufen innerhalb der Zirkulationskammer mit Vor- und Nach-Glühkopf gewährleisten über die Oxidation des Kohlenstoffes auch, daß die Zwischenreaktionen der Verbrennung wie die heterogene Wassergas-Reaktion mit ihrer Folgereaktion der hydrierenden Vergasung sowie die Rückreaktion ("Boudouard-Effekt") zum größten Teil kompensiert werden können.
Eine Optimierung der Brennverhältnisse in der Nachbrennkammer wird zusätzlich dadurch erreicht, daß die Nachbrennkammer, die als Wirbelkammer ausgebildet ist, zusätzlich obere Wirbelsteine rechts und links an der vertikalen Wandseite besitzt, um eine Einschnürung und somit eine nochmalige Verwirbelung der Strömung zu erreichen.
Durch die Erfindung ist ein Betreiben eines Heizkessels mit Brennstoffen der Klassen 6 und 7 mit sehr hohen CO2 und sehr niedrigen CO-Werten weit unter der Bundesimmissionsschutzverordnung möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1
eine aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Heizkessels mit der Erfindung,
Fig. 2
einen in einem Stehrost eingehängten Luftführungshaken,
Fig. 3
den Luftführungshaken gemäß Fig. 2 in einer Stirnansicht,
Fig. 4
eine Lochplatte für Tertiärluft,
Fig. 5
einen Querschnitt durch die Lochplatte gemäß Fig.4 längs der Linie A-A, und
Fig. 6 und 7
linken bzw. rechten Wirbelstein der Nachbrennkammer in einer Seitenansicht, Stirnansicht und in Draufsicht, und
Fig. 8
einen Vertikalschnitt durch einen Heizkessel im Bereich einer Zirkulationskammer in besonderer Ausgestaltung.
Der in Fig. 1 veranschaulichte Verbrennungsofen 1 ist ein Heizkessel mit hinteren Rauchgaszügen 22 und besitzt vorne einen vertikal sich erstreckenden Füllschacht 2, der mit Festbrennstoffen, insbesondere mit Restholz, Späne od.dgl., von oben befüllt werden kann. Hinter dem Füllschacht 2 befindet sich nach einer Zwischenwand eine Nachbrennkammer 3, welche einen unteren Durchgang zum Füllschacht 2 und einen oberen Ausgang zu den Rauchgaszügen 22 aufweist. Die Nachbrennkammer 3 ist in Form einer Zirkulationskammer 22, beispielsweise gemäß Fig. 8, ausgebildet und besitzt im Bereich ihres Einganges Sekundärluft-Zuführungsöffnungen 4.
Neben dem horizontalen Füllschachtrost 6 ist ein weiterer Rost in Form eines Stehrostes 5 vorgesehen, welcher sich in vertikaler Richtung über die gesamte Heizkesselbreite erstreckt, und zwar vom Füllschachtrost 6 bis in die Höhe des Eingangs zur Nachbrennkammer 3, wo sich auch die Sekundärluft-Zuführungsöffnungen 4 in dichter Nachbarschaft befinden.
Der Stehrost 5 ist aus gleich ausgebildeten Einzelplatten aufgebaut, welche voneinander in gleichem Abstand schlitzausbildend miteinander verbunden sind.
In den Stehrost 5 sind in vertikaler Richtung voneinander beabstandete Luftführungshaken 2 eingehängt, wie dies insbesondere in Fig. 2 gezeigt ist.
Die Luftführungshaken 8 besitzen jeweils einen oberen Hakenabschnitt 9 mit einem oberen kopfartigen Vorsprung 12 und einen seitlichen Abstützungsabschnitt 10, wobei beide Abschnitte 9, 10 formschlüssig mit entsprechenden Abschnitten des Stehrostes 5 eingreifen können, wie dies insbesondere aus den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist. Jeder Luftführungshaken 8 kann mithin von oben auf der Füllschachtseite in den Stehrost eingehängt und unten seitlich in einem zugehörigen Vertikalschlitz 7 des Stehrosts 5 abgestützt werden, wobei der seitliche Abstützungsabschnitt 10 eine vordere Nase 23 besitzt, die in den zugehörigen Vertikalschnitt hineinragt.
Zwischen oberem Hakenabschnitt 9 und unterem seitlichen Abstützungsabschnitt 10 weist der Luftführungshaken 8 eine seitliche Ausbuchtung 11 auf, die für eine zusätzliche Verwirbelung der Rauchgase im Betrieb eines Verbrennungsofens 1 sorgt.
Die Luftführungshaken 8 werden vor jedem Vertikalschlitz 7 des Stehrosts 5 eingehängt oder bei weniger feinem Restholz bei jedem zweiten Vertikalschlitz 7 oder dritten, etc., je nachdem, wie groß die Gefahr ist, daß die Vertikalschlitze 7 durch das Restholz verstopfen können.
Der obere Vorsprung 12 eines jeden Luftführungshakens 8 sorgt durch seine Höhe und Breitenerstreckung auch dafür, daß die dahintergelegenen Sekundärluft-Zuführungsöffnungen 4 frei von Restholz gehalten werden, welches im Füllschacht 2 angeordnet ist. Im Betrieb arbeiten die Luftführungshaken 8 wie Glühköpfe und bringen das Brenngas schon unmittelbar nach dem Glutstock zur Zündung. Das Brenngas kann anstandslos durch Vertikalschlitze 7, Ausbuchtungen 11 und zwischen den oberen Vorsprüngen 12 in den Eingang der Nachbrennkammer 3 gelangen, und zwar aus unterschiedlichen Richtungen, so daß eine starke Verwirbelung schon am Eingang der Nachbrennkammer 3 gegeben ist. Die starke Verwirbelung wird weiter unterstützt durch die im wesentlichen senkrecht hierzu zugeführte Sekundärluft durch die Zuführungsöffnungen 4, welche nicht durch nachschiebenden Brennstoff aus dem Füllschacht verstopfen können.
Der tangentiale Wandabschnitt 14 der als Zirkulationskammer ausgebildeten Nachbrennkammer 3 ist beispielsweise nach Art der Fig. 4 und 5 als Lochplatte aufgebaut und weist eine Reihe von Tertiärluft-Zuführungsöffnungen 13 auf, welche parallel zu der Reihe der vorgelagerten Sekundärluft-Zuführungsöffnungen 4 verläuft. Die Lochplatte ist ebenfalls aus feuerfestem Beton, Schamott od.dgl. ausgebildet, wie auch die gesamte Zirkulationskammer schlechthin. Die Einrichtung der Drittluftzugabe (Tertiärluft) besorgt ein zusätzliches Beimischen von Luft in der Brennkammer an einer Stelle, an der eventuell noch unverbrannte Brenngase existieren könnten. Diese unverbrannten Brenngase werden dort noch mit vorgewärmter Luft versorgt und dabei gut vermischt und restverbrannt.
Eine besonders gute Durchmischung der Gase und eine hohe Verweilzeit der Gase und eine Restoxidation noch vorhandener Sauerstoffatome ergibt sich bei einer Ausgestaltung einer Nachbrennkammer in Form einer Zirkulationskammer 22 nach Fig. 8.
Die Zirkulationskammer 22 besteht aus einer vorderen Kammerhälfte 23 aus Schamott oder dergleichen und einer zugehörigen hinteren Kammerhälfte 24 aus gleichem Material. Beide Kammerhälften 23 und 24 sind über kesselbefestigte Einhänghaken 27 dergestalt in den Heizkesselkörper einhängbar, daß eine zentrale "Wirbelkammer" entsteht, in welche unterseitig die Gase tangential zur hinteren Kammerhälfte einströmen können. Darüberhinaus wird oberseitig ein tangentialer Schrägabschnitt 28 einer Zirkulationskammer 22 ausgebildet, welcher im wesentlichen parallel zum unteren tangentialen Wandabschnitt 14 verläuft und eine S-förmige Durchströmung im Randbereich der Zirkulationskammer erlaubt. Der obere Schrägabschnitt 28 wird endseitig von jeweils einem Glühkopf begrenzt: unterseitig von einem Vor-Glühkopf 26 in integrierter Ausbildung mit der hinteren Kammerhälfte 26 und oberseitig von einem Nach-Glühkopf 25 in integrierter Ausbildung mit der vorderen Kammerhälfte 23. Vor- und Nach-Glühkopf liegen sich also - bezogen auf die Durchströmungsrichtung im Schrägabschnitt 28 - versetzt gegenüber.
In der Anordnung nach Fig. 8 ist der Stehrost 8 mit dem tangentialen Wandabschnitt 14 einstückig ausgebildet. Die Luftführungshaken 8 sind unmittelbar im Bereich der Sekundär-Zuführungsöffnungen 4 eingehängt.
Die Verwirbelung in einer als Zirkulationskammer ausgebildeten Nachbrennkammer 3 wird durch zwei Wirbelsteine 15 und 16 optimiert, welche am oberen Ausgang der Nachbrennkammer 3 gemäß Fig. 1 vorgesehen sind. Die beiden Wirbelsteine 15, 16 werden gemäß Fig.1 links und rechts wandseitig angebracht, um eine Einschnürung des Rauchgasausgangs und somit eine nochmalige Verwirbelung der Strömung zu erreichen.
Die beiden Wirbelsteine 15 und 16 der Fig. 1 sind in größerer Einzelheit in den Fig. 6 und 7 dargestellt und sind im wesentlichen gleich, jedoch spiegelbildlich zueinander ausgebildet. Beide Wirbelsteine 15, 16 weisen zwei untere schräge Auflageflächen 17 auf, wobei der Mittelabschnitt 24 entsprechend der Form der Wirbelkammer gebogen ist, um an dieser oberen Stelle einen geschlossen Wirbel auszubilden.
Beide Wirbelsteine 15, 16 weisen ferner eine vertikale Außenfläche 18 auf, welche im eingesetzten Zustand der Wirbelsteine in der Brennkammer dicht an der zugehörigen Innenwand des Verbrennungsofens anliegen.
Beide Wirbelsteine 15, 16 weisen schließlich eine schräge Innenwand 19 auf, die im eingesetzten Zustand der Wirbelsteine in der Nachbrennkammer 3 nach der Einschnürung eine Erweiterung des Ausgangs der Nachbrennkammer 3 besorgen.
Einer der beiden Wirbelsteine, im Ausführungsbeispiel der Fig.1 der rechte Wirbelstein 16, welcher in größerer Einzelheit in der Fig. 7 gezeigt ist, weist eine obere zentrale Aussparung 21 auf, welche nach unten verjüngt ausgebildet ist und parallel zur Längserstreckung des Stehrostes 5 bzw. der Achse der Wirbelkammer sich erstreckt, und zwar in geringfügiger Schräglage nach unten in Richtung des Ausgangs der Nachbrennkammer 3.
Die zentrale Aussparung 21 ist für ein externes Schauloch vorteilhaft.

Claims (10)

  1. Verbrennungsofen für zu verbrennende Festbrennstoffe, mit einem vorderen Füllschacht (2) und einer nachgeordneten, hinteren, als Zirkulationskammer ausgebildeten Nachbrennkammer, welche an ihrem füllschachtseitigen, im unteren Füllschachtbereich gelegenen Rauchgas-Eingang Sekundärluft-Zuführungsöffnungen (4) aufweist, denen ein den Festbrennstoff zurückhaltender Stehrost (5) vorgeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die als Zirkulationskammer (22) ausgebildete Nachbrennkammer ausgangsseitig einen tangentialen Schrägabschnitt (28) besitzt, welcher mit zumindest einem Glühkopf (25 bzw. 26), vorzugsweise mit einem Vor-Glühkopf (26) und einem Nach-Glühkopf (25), ausgebildet ist.
  2. Verbrennungsofen nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stehrost (5) weitere Glühköpfe besitzt und am unteren Wandabschnitt des Füllschachts (2) angeordnet ist, welcher zwischen Nachbrennkammer-Eingang und Füllschachtrost (6) gelegen ist, wobei der Stehrost (5) Vertikalschlitze (7) aufweist aus im wesentlichen gleichen, voneinander beabstandeten Vertikalplatten aufgebaut ist, und auf der Füllschachtseite voneinander beabstandete Luftführungshaken (8) besitzt, welche die weiteren Glühköpfe sind.
  3. Verbrennungsofen nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Luftführungshaken (8) separate Teile sind, welche am Stehrost (5) einhängbar und im wesentlichen in vertikaler Anordnung am Stehrost positionierbar sind, wobei die Luftführungshaken (8) gleich aufgebaut sind.
  4. Verbrennungsofen nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Luftführungshaken (8) einen oberen Hakenabschnitt (9) und einen unteren seitlichen Abstützungsabschnitt (10) besitzen, wobei zumindest der obere Hakenabschnitt formschlüssig mit einem entsprechenden Stehrostabschnitt in Eingriff bringbar ist, zwischen oberem Hakenabschnitt (9) und unterem Abstützungsabschnitt (10) eine Ausbuchtung (11) ausgebildet ist, die Luftführungshaken (8) obere Vorsprünge (12) besitzen, welche den Rauchgaseingang zur Nachbrennkammer (3) hin örtlich verengen, und die seitlich voneinander beabstandeten oberen Vorsprünge (12) sich praktisch über die gesamte Höhe des Rauchgaseingangs erstrecken.
  5. Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Luftführungshaken (8) und/oder der Stehrost aus Schamott oder hochfeuerfestem Beton gebildet sind.
  6. Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zirkulationskammer (22) eine vordere Kammerhälfte (23) und eine hintere Kammerhälfte (24) aufweist, wobei die hintere Kammerhälfte (24) im Bereich des unteren Endes des Schrägabschnitts (28) einen hinteren Vor-Glühkopf (26) und die vordere Kammerhälfte (23) im Bereich des oberen Endes des Schrägabschnitts (28) einen vorderen Nach-Glühkopf (25) besitzt, und die vordere und die hintere Kammerhälfte (23, 24) lösbar am Ofen- bzw. Kesselkörper befestigbar sind, insbesondere in Einhänghaken (27) des Ofen- bzw. Kesselkörpers eingehängt werden können.
  7. Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die als Zirkulationskammer ausgebildete Nachbrennkammer (3) ausgangsseitig zwei Wirbelsteine (15, 16) aufweist, welche im seitlichen Wandbereich ausgangsseitig geschlossene Wirbelabschnitte und einen zentralen eingeschränkten Rauchgasauslaß ausbilden.
  8. Verbrennungsofen nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wirbelsteine (15, 16) aus Schamott oder aus hochfeuerfestem Beton ausgebildet sind.
  9. Verbrennungsofen nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wirbelsteine (15, 16) schräge untere Auflageflächen (17), sowie eine vertikale Außenfläche (18) und eine schräge Innenfläche (19), wobei die untere Dicke (D) der Wirbelsteine (15, 16) größer als die obere Dicke (d) ist, und ferner eine obere Horizontalfläche (20) besitzen, welche eine zentrale Aussparung (21) aufweist.
  10. Verbrennungsofen nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die zentrale Aussparung (21) nach unten konisch verjüngt ausgebildet ist und in Richtung des eingeschränkten Rauchgasanschlusses schräg nach unten verläuft.
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