EP1695009B1 - Vergaserheizkessel für feste brennstoffe, insbesondere für strohballen, mit optimierten abgaswerten - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a gasification boilers for the combustion of solid fuels, especially straw bales, for heating and hot water production.
- the invention is characterized by optimum combustion and ash separation. This ensures that the prescribed exhaust gas values are complied with.
- the principle of fuel gasification in a combustion chamber and the post-combustion in a separate combustion chamber has significant advantages for particulate fuels. These are mainly a far-reaching, clean combustion, so low environmental impact and high energy yield.
- the known designs consist of a closed fuel filling chamber with filling door, a lower combustion and gasification zone, a lower grate and combustion nozzle with an underlying or behind the combustion chamber, air ducts, heat exchangers and ash separator.
- One Such boiler for solid combustion is exemplary in the DE OS 34 08 602 and DE PS 37 18 022 described.
- special air and fuel gas ducts have been proposed.
- the hopper has the shape of a double cone with Gasabströmö réelleen and a torch channel in the extension. This is intended to bring about a uniform burnup and simple construction.
- the fuel grain straw bale causes special requirements. There is the problem of uniform gasification which is hampered by charring the outer layers. A high content of unburned small components and a low ash melting point have an unfavorable effect on the exhaust gas values and pollute the heat exchange surfaces ( DE OS 41 34 754 ).
- the object of the invention is to carry out the combustion of small parts as completely as possible and to separate the ash almost completely already before the heat exchangers from the fuel gas.
- the fuel and gasification chamber has recesses laterally adjacent to the centrally located grate and the combustion chamber.
- coarse particles collect, while only the fines with the fuel gas are carried in the combustion chamber.
- the coarse parts can outgas in the wells and do not burden the fuel gas flow. After completion of the combustion, the remaining ash can be removed there.
- a cylindrical combustion chamber designed as an additional structural unit is connected to the outlet of the combustion chamber.
- a cylindrical, ash separator designed as an additional structural unit is connected to the combustion chamber.
- the remaining ash components are removed from the flue gas.
- the subsequently arranged heat exchanger is thus no longer burdened with ash.
- a fuel and gasification chamber 1 and below a lying, cylindrical combustion chamber 3 is arranged.
- a straw bale loading door and two ash removal doors are attached to the front.
- a longitudinal slot in the ground is present, which extends over the entire depth.
- a 2 grate is taken in.
- gas nozzles which open into a combustion chamber 6. This consists of sections of refractory concrete, which are guided in a steel tube.
- the fuel and gasification chamber 1 has parallel to the grate 2 and the combustion chamber 3 recesses 4. These are half-shell-shaped.
- the wall has in each case a door to ash removal in the end.
- the boiler with fuel and gasification chamber 1 and combustion chamber 3 is designed as a structural unit.
- the downstream combustion chamber 5, ash separator 6 and heat exchangers are combined by a frame 10 to form another unit.
- Combustion chamber 5 and ash separator 6 have a vertical, cylindrical housing.
- the walls of the housing are insulated, the top of which are closed by a cup-shaped lid.
- an annular guide plate (8) is mounted so that the outer wall remains an annular opening for the ash precipitate.
- the subsequent heat exchangers are arranged in a vertical flue gas outlet.
- the combustion gases have by a circulating air blower in the fuel and gasification chamber 1 a rotational movement.
- the loose, heavy particles of the combustible material accumulate in the outer, lateral depressions 4 and burn out completely there. Light suspended particles are entrained with the fuel gas stream and completely burned at the latest in the combustion chamber 5.
- the ash separator 6 there is a multiple separation of the ash. When the gas flows in the ash particles are pressed against the inner wall and fall during the deflection by the baffle 8 down. The ash removal takes place through the upper cover 7, 9 and a door in the bottom region of the ash separator 6. The thus purified gas stream is passed through the heat exchanger.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Vergaserheizkessel für die Verbrennung von Festbrennstoffen, speziell Strohballen, für Heizzwecke und Warmwassererzeugung. Die Erfindung zeichnet sich durch eine optimale Verbrennung und Ascheabscheidung aus. Damit werden die vorgeschriebenen Abgaswerte sicher eingehalten.
- Das Prinzip der Brennstoffvergasung in einem Feuerraum und der Nachverbrennung in einem gesonderten Brennraum besitzt für stückige Brennstoffe wesentliche Vorteile. Das sind hauptsächlich eine weitgehende, saubere Verbrennung, damit geringe Umweltbelastung und eine hohe Energieausbeute. Die bekannten Ausführungen bestehen aus einem geschlossenen Brennstofffüllraum mit Fülltür, einer unteren Abbrand- und Vergasungszone, einem unteren Rost und Brenndüse mit einem darunter bzw. dahinterliegendem Brennraum, Luftzuführungen, Wärmetauscher und Ascheabscheider. Ein derartiger Heizkessel für Feststoffverbrennung ist beispielhaft in der
DE OS 34 08 602 DE PS 37 18 022 DE OS 3411822 - In der
DE PS 3617146 DE PS 3718022 - Der Brennstoff Getreidestrohballen bewirkt besondere Anforderungen. Es besteht das Problem einer gleichmäßigen vergasung, die durch Verkohlung der äußeren Schichten behindert wird. Ein hoher Gehalt an unverbrannten Kleinbestandteilen und ein niedriger Ascheschmelzpunkt wirken sich ungünstig auf die Abgaswerte aus und verschmutzen die Wärmetauschflächen (
DE OS 41 34 754 - Aufgabe der Erfindung ist es, die Verbrennung auch von Kleinteilen möglichst vollständig durchzuführen und die Asche annähernd vollständig bereits vor den Wärmetauschern aus dem Brenngas abzutrennen.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
- Gemäß Merkmal eins besitzt der Brennstoff- und Vergasungsraum seitlich neben dem mittig angeordneten Rost und dem Brennraum Vertiefungen. In diesen sammeln sich grobe Teilchen, während nur noch die Feinteile mit dem Brenngas in den Brennraum mitgeführt werden. Die groben Teile können in den Vertiefungen ausgasen und belasten den Brenngastrom nicht. Nach Abschluss der Verbrennung kann die verbleibende Asche dort entnommen werden.
- Entsprechend Merkmal zwei ist an dem Ausgang des Brennraumes eine als zusätzliche Baueinheit ausgebildete, zylinderförmige, Brennkammer angeschlossen. Durch diese Nachbrennkammer wird die Verbrennungszeit erheblich verlängert, wodurch enthaltene Kleinteile und teiloxydierte Gase vollständig verbrennen. Die tangentiale Einleitung des Brenngases wirkt wie ein Zyklon, so dass sich am Boden weitere Asche sammelt. Diese kann durch einen Deckel entnommen werden.
- Nach Merkmal drei ist an der Brennkammer eine als zusätzliche Baueinheit ausgebildeter, zylinderförmiger, Ascheabscheider angeschlossen. In diesem werden die restlichen Aschebestandteile aus dem Rauchgas entfernt. Der nachfolgend angeordnete Wärmetauscher wird somit nicht mehr mit Asche belastet.
- Das Zusammenwirken der drei baulichen Merkmale bewirkt somit eine vollständigere Verbrennung, verbesserte Ascheabscheidung und damit geringere Abgasbelastung. Zusätzlich werden aber auch die Wartung und Lebensdauer des Wärmetauschers verbessert.
- Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
- Nachfolgend wird die Erfindung an einem Beispiel erläutert.
- Die
Figur 1 zeigt einen Vergaserheizkessel in der Vorderansicht im Schnitt, -
Figur 2 die Seitenansicht der gesamten Heizanlage im Schnitt und -
Figur 3 eine Draufsicht der gesamten Heizanlage. - In einem Gehäuse ist ein Brennstoff- und Vergasungsraum 1 und darunter ein liegender, zylinderförmiger Brennraum 3 angeordnet. Eine Fülltür für den Strohballen und zwei Türen für die Ascheentnahme sind auf der Vorderseite befestigt. Am unteren Scheitel des Brennstoff- und Vergasungsraumes 1 ist ein Längsschlitz im Boden vorhanden, der sich über die ganze Tiefe erstreckt. In diesem ist ein Rost 2 eingelassen. Unterhalb des Rostes 2 befinden sich Gasdüsen, die in einem Brennraum 6 münden. Dieser besteht aus Rohrabschnitten aus Feuerbeton, die in einem Stahlrohr geführt sind.
- Der Brennstoff- und Vergasungsraumes 1 besitzt parallel zum Rost 2 und Brennraum 3 Vertiefungen 4. Diese sind halbschalenförmig ausgebildet. Die Wandung besitzt im Endbereich jeweils eine Tür zu Ascheentnahme.
- Der Heizkessel mit Brennstoff- und Vergasungsraumes 1 und Brennraum 3 ist als ein Baueinheit ausgeführt.
- Die nachgeordnete Brennkammer 5, Ascheabscheider 6 und Wärmetauscher werden durch ein Gestell 10 zu einer weitere Baueinheit zusammengefasst.
- Brennkammer 5 und Ascheabscheider 6 besitzen ein senkrecht stehendes, zylinderförmiges Gehäuse. Die Wände der Gehäuse sind isoliert, oben sind diese durch einen schalenförmigen Deckel verschlossen.
- Im Ascheabscheider ist zentrisch im oberen Bereich ein Rohr und unterhalb ein kreisringförmiges Leitblech(8) so angebracht ist, dass zur Außenwandung eine ringförmige Öffnung für den Ascheniederschlag verbleibt.
- Die sich anschließenden Wärmeaustauscher sind in einem senkrechten Rauchgasabzug angeordnet.
- Die Verbrennungsgase besitzen durch ein Umluftgebläse im Brennstoff- und Vergasungsraumes 1 eine Rotationsbewegung. Die losen, schweren Teilchen des Brenngutes sammeln sich in den äußeren, seitlichen Vertiefungen 4 und brennen dort vollständig aus. Leichte Schwebteilchen werden mit dem Brenngastrom mitgerissen und spätestens in der Brennkammer 5 vollständig verbrannt. Im Ascheabscheider 6 erfolgt eine mehrfache Abtrennung der Asche. Bei der Gaseinströmung werden die Ascheteilchen an die Innenwandung gedrückt und fallen bei der Umlenkung durch das Leitblech 8 nach unten. Die Ascheentnahme erfolgt durch die oberen Deckel 7, 9 und eine Tür im Bodenbereich des Ascheabscheiders 6. Der so gereinigte Gasstrom wird über die Wärmetauscher geleitet.
-
- 1
- Brennstoff- und Vergasungsraum
- 2
- Rost
- 3
- Brennraum
- 4
- seitliche Vertiefung
- 5
- Brennkammer
- 6
- Ascheabscheider
- 7
- Deckel Brennkammer
- 8
- Leitblech
- 9
- Deckel Ascheabscheider
- 10
- Gestell
Claims (6)
- Vergaserheizkessel für feste Brennstoffe, insbesondere für Strohballen, mit optimierten Abgaswerten und unterem Abbrand, bestehend aus einem mittels einer Fülltür verschließbaren Brennstoff- und Vergasungsraum (1) mit Luftzuführungen, einem unten angeordneten Rost (2), einem darunterliegenden Brennraum (3), und strömungstechnisch dahinter angeordneten Ascheabscheider (6), Wärmetauschflächen und Gebläse,
dadurch gekennzeichnet, dass• der Brennstoff- und Vergasungsraum(1) seitlich neben dem mittig angeordneten Rost(2) und dem Brennraum(3) Vertiefungen(4) für Aschesammlung besitzt,• an dem Ausgang des Brennraumes(3) eine als zusätzliche Baueinheit ausgebildete, zylinderförmige, Brennkammer(5) angeschlossen ist,• und an der Brennkammer(5) eine als zusätzliche Baueinheit ausgebildeter, zylinderförmiger, Ascheabscheider(6) angeschlossen ist, der mit einem bekannten Wärmetauscher verbunden ist. - Vergaserheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die unteren, seitlichen Vertiefungen(4) des Brennstoff- und Vergasungsraumes (1) halbschalenförmig ausgebildet sind und parallel zum Brennraum 3 verlaufen, und diesen je eine kleine Tür für den Ascheabzug zugeordnet ist. - Vergaserheizkessel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die zylinderförmige Brennkammer(5) unten, tangential mit dem Ausgang des Brennraumes(3) verbunden ist, so dass das Brenngas wirbelförmig in diesem aufsteigt und dass die Brennkammer(5) durch einen Deckel(7) oben verschließbar ist. - Vergaserheizkessel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der zylinderförmige Ascheabscheider(6) oben tangential mit dem Ausgang der Brennkammer(5) verbunden ist und zentrisch ein Abzugrohr mit der Öffnung in etwa halber Höhe angeordnet ist. - Vergaserheizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass unterhalb der Öffnung des Abzugrohres ein kreisringförmiges Leitblech(8) so angebracht ist, dass zur Außenwandung eine ringförmige Öffnung für den Ascheniederschlag verbleibt und dass der Ascheabscheider(6) durch einen Deckel(9) oben verschließbar ist. - Vergaserheizkessel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die zylinderförmige Brennkammer(5), der zylinderförmige Ascheabscheider(6) und der Wärmetauscher in einem Gestell(10) zu einer Baueinheit verbunden sind.
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