EP1750071A1 - Kaminofen - Google Patents

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EP1750071A1 EP05107139A EP05107139A EP1750071A1 EP 1750071 A1 EP1750071 A1 EP 1750071A1 EP 05107139 A EP05107139 A EP 05107139A EP 05107139 A EP05107139 A EP 05107139A EP 1750071 A1 EP1750071 A1 EP 1750071A1
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    • F23J15/022—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow
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    • F23B80/04—Combustion apparatus characterised by means creating a distinct flow path for flue gases or for non-combusted gases given off by the fuel by means for guiding the flow of flue gases, e.g. baffles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/06—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
    • F24H3/067—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators using solid fuel

Definitions

  • the present invention relates to a stove, in particular for households, with a combustion chamber, which is connected to an air supply, and at least one of the combustion chamber downstream Schugasum effet.
  • an adsorbing material is provided in the heating gas bypass, by means of which organic particulate matter is adsorbed in the firing phase, which is released and burned in a later firing phase.
  • This ensures that in the Anbrandphase resulting organic particulate matter can be deposited on the adsorbent material, which are then burned in the subsequent firing phase, which ensures a significant reduction in the emission of organic particulate matter.
  • the adsorbing material again absorbs organic particulate matter, which can then be burned again in the next firing phase.
  • the adsorbent material serves as storage for the harmful organic fine dust, which are released in the firing phase, so that they can be burned accordingly.
  • the Schwarzschum a network of fire-resistant material is stretched, on which the adsorbent material is held. Because for effective cleaning, it is advantageous if the combustion gas as long as possible comes into contact with the adsorbent material, which must flow according to the adsorbent material. Through the network can also be the center of a flow channel of the Edelgasum admir be provided with adsorbing material.
  • zeolite, activated carbon or nanoparticles can be used as the adsorbent material, wherein the adsorbent material is coated on a fire-resistant material in the form of lumps, chunks or powder, or a corresponding coating of fire-resistant material is provided.
  • the walls of the Schugasum ein may be at least partially coated with adsorbing nanoparticles, wherein the nanoparticles are preferably sprayed on these walls.
  • This also existing stoves can be retrofitted with adsorbent material to reduce the emission of organic particulate matter at least partially.
  • the adsorbent material may further be arranged in a part of the Schugasum Arthur, in which the combustion air is supplied to the combustion chamber again. Because this in-circulation combustion air can be used particularly well to adsorb particulate matter and release it only at a higher temperature again.
  • a stove 12 comprises a supply of room air 1, which is preheated in channels 2.
  • the preheated room air 1 can then flow out at the top of the stove 12, as indicated by the arrows 3. As a result, part of the resulting heat energy is released directly to the environment.
  • a portion of the preheated room air 1 is supplied according to the channel 4 in the combustion chamber 9.
  • a fuel such as wood, coal or other fuel, which generates combustion gases during combustion, which is guided according to the arrow 6 through a combustion chamber 9 downstream of the fuel gas diverter 10.
  • the Schugasum Koch 10 then flows the combustion air 7, wherein a portion of the combustion air 7 is supplied as a flue gas 8 a chimney, which emits the combustion air to the environment.
  • Another part of the combustion air 7 is fed back to the combustion chamber 9 according to the arrows 5 and can be reused there for combustion.
  • the walls of the Edelgasum ein 10 may be coated with nanoparticles, for example, corresponding nanoparticles can be sprayed.
  • the materials used as nanoparticles have specific powder surfaces, which are usually greater than 200 m 2 / g. Thus, a high surface energy is present, with the nanoparticles can be applied to metal surface.
  • the nanoparticles can also be applied to grids, nets or other fire-resistant materials, which are arranged in the Edelgasumtechnisch 10.
  • all materials which are capable of adsorbing organic particulate matter in the firing and the burn-up phase can be used as adsorption materials.
  • the adsorbed fine dust in the firing phase when the corresponding temperature in the combustion chamber 9 is reached, the adsorbed fine dust is to be released again so that it can then burn and the adsorption material is again free to take up new pollutants.
  • the arrangement of the adsorbent material 11 and the amount depend on the shape of the Edelgasum Arthur 10, which is present on the respective stove 12.
  • the Schugasum Arthur 10 may be provided with a large cross-section by the adsorbent material 11 finely distributed, for example, as wool, arranged so that at low flow velocity, the combustion gases 8 can be cleaned, resulting in a particularly high efficiency.
  • the invention has been described by way of example on a stove 12, which of course may also have a different shape and in which the combustion chamber 9 and the corresponding lines for the room air and the combustion air can be designed differently. Furthermore, it is possible to control the circulation of the air by means of flaps, with the combustion air in particular being able to be redirected as required to the adsorbing material in order to achieve a high degree of purification. Under stove are meant here all fireplaces, where the problem of organic particulate matter by combustion of organic materials occurs.

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Abstract

Ein Kaminofen (12), insbesondere für Haushalte, ist mit einem Feuerraum (9) ausgestattet, der mit einer Luftzufuhr (1) verbunden ist, wobei dem Feuerraum (9) mindestens eine Heizgasumleitung (10) nachgeschaltet ist. In der Heizgasumleitung (10) ist zumindest teilweise ein adsorbierendes Material (11) vorgesehen, mittels dem in der Anbrandphase organischer Feinstaub adsorbiert wird, der in einer späteren Feuerungsphase freigegeben und verbrannt wird. Dadurch kann die Emission des Kaminofens (12) reduziert werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kaminofen, insbesondere für Haushalte, mit einem Feuerraum, der mit einer Luftzufuhr verbunden ist, und mindestens einer dem Feuerraum nachgeschalteten Heizgasumleitung.
  • Es gibt Kaminöfen, die zur Verbrennung von Holz geeignet sind und diverse Heizgasumleitungen nach dem Feuerraum besitzen, damit die Heizgase verwirbelt werden und die festen Bestandteile in den Heizgasen nachverbrannt werden können. Ferner sollen die Heizgase lange im Feuerraum verweilen, damit sie ihre Wärme besser abgeben können. Die Heizgasumleitungen bestehen in der Regel aus Stahl, Vermiculite, Keramik oder Stein. Dadurch kann zwar erreicht werden, dass die Wärmeausnutzung verbessert wird und grobe Partikel nachverbrannt werden können, allerdings sind sie zur Feinstaubreduzierung nicht wirksam. Es haftet kaum Feinstaub an und dieser wird dann durch den Schornsteinzug in die Umwelt abgegeben.
  • Es ist bekannt, dass solche Kaminöfen einen erheblichen Anteil an der Erzeugung von organischen Feinstäuben ausmachen, der insbesondere in der An- und Abbrandphase besteht, wenn das Feuer noch schwelt und nicht die Temperatur während der Feuerungsphase erreicht hat. Der dann entstehende Feinstaub besteht aus unverbrannten Kohlenwasserstoffen, die hochgradig krebserzeugend sind. Während der eigentlichen Feuerungsphase entsteht so gut wie kein organischer Feinstaub, weil er durch die hohen Temperaturen verbrannt wird. Insofern erfüllen die meisten Kaminöfen nicht die Anforderungen an eine schadstoffarme Verbrennung, insbesondere im Hinblick auf Feinstäube mit Partikelgrößen bis zu 10 Mikrometer (PM 10).
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kaminofen zu schaffen, der bei der Verbrennung für eine Reduzierung der Emission von organischem Feinstaub sorgt.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Kaminofen mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist in der Heizgasumleitung zumindest teilweise ein adsorbierendes Material vorgesehen, mittels dem in der Anbrandphase organischer Feinstaub adsorbiert wird, der in einer späteren Feuerungsphase freigegeben und verbrannt wird. Dadurch wird erreicht, dass in der Anbrandphase entstehende organische Feinstäube an dem adsorbierenden Material angelagert werden können, wobei in der anschließenden Feuerungsphase diese dann verbrannt werden, was zu einer erheblichen Reduzierung der Emission organischer Feinstäube sorgt. Wenn die Feuerstätte sich in der Abbrandphase befindet, nimmt das adsorbierende Material wieder organischen Feinstaub auf, der dann in der nächsten Feuerungsphase wieder verbrannt werden kann. Insofern dient das adsorbierende Material als Speicher für die schädlichen organischen Feinstäube, die in der Feuerungsphase abgegeben werden, damit sie entsprechend verbrannt werden können.
  • Vorzugsweise ist in der Heizgasumleitung ein Netz aus feuerresistentem Material gespannt, auf dem das adsorbierende Material gehalten ist. Denn für eine effektive Reinigung ist es vorteilhaft, wenn das Verbrennungsgas möglichst lange in Kontakt mit dem adsorbierenden Material kommt, das entsprechend an dem adsorbierenden Material vorbeiströmen muss. Durch das Netz kann dabei auch die Mitte eines Strömungskanals der Heizgasumleitung mit adsorbierendem Material versehen werden.
  • Als adsorbierendes Material können Brocken aus hochporösem Lapilli (Vulkanasche) eingesetzt werden, die in der Heizgasumleitung oder auf einem dort gespannten Netz geschichtet wird.
  • Zusätzlich oder alternativ kann als adsorbierendes Material Zeolith, Aktivkohle oder Nanopartikel eingesetzt werden, wobei das adsorbierende Material entweder in Form von Klumpen, Brocken oder Pulver auf einem feuerresistenten Material geschichtet ist, oder eine entsprechende Beschichtung von feuerresistentem Material vorgesehen ist. Beispielsweise können die Wände der Heizgasumleitung zumindest teilweise mit adsorbierenden Nanopartikeln beschichtet sein, wobei die Nanopartikel vorzugsweise auf diese Wände aufgesprüht sind. Dadurch können auch bestehende Kaminöfen mit adsorbierendem Material nachgerüstet werden, um die Emission von organischem Feinstaub zumindest teilweise zu reduzieren.
  • Es können auch mehrer unterschiedliche Adsorptionsmaterialien in der Heizgasumleitung eingesetzt werden. Denn die unterschiedlichen Materialien können bei unterschiedlichen Temperaturen wirksam sein, so dass sich die Adsorptionsmaterialien sinnvoll ergänzen können. Hat ein Adsorptionsmaterial gute Adsorptionseigenschaften bei niedrigen Temperaturen, gibt jedoch den Feinstaub zu früh, das heißt, bei zu niedrigen Temperaturen ab, kann ein weiteres adsorbierendes Material nachgeschaltet sein, das dann die Feinstäube bei höheren Temperaturen adsorbiert und wieder frei gibt.
  • Das adsorbierende Material kann ferner in einem Teil der Heizgasumleitung angeordnet sein, bei dem die Verbrennungsluft dem Feuerraum wieder zugeführt wird. Denn diese in einem Kreislauf befindliche Verbrennungsluft kann besonders gut genutzt werden, um entstehende Feinstäube zu adsorbieren und erst bei einer höheren Temperatur wieder freizugeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
    • Figur 1
    eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kaminofens.
  • Ein Kaminofen 12 umfasst eine Zufuhr von Raumluft 1, die in Kanälen 2 vorgewärmt wird. Die vorgewärmte Raumluft 1 kann dann an der Oberseite des Kaminofens 12 ausströmen, wie dies durch die Pfeile 3 angedeutet ist. Dadurch wird ein Teil der entstehenden Wärmeenergie direkt an die Umgebung abgegeben.
  • Ein Teil der vorgewärmten Raumluft 1 wird entsprechend dem Kanal 4 in den Verbrennungsraum 9 zugeführt. Dort ist ein Brennstoff vorhanden, beispielsweise Holz, Kohle oder ein anderes Brennmaterial, das bei der Verbrennung Verbrennungsgase erzeugt, die entsprechend dem Pfeil 6 durch eine dem Feuerraum 9 nachgeschaltete Heizgasumleitung 10 geführt wird. Durch die Heizgasumleitung 10 strömt dann die Verbrennungsluft 7, wobei ein Teil der Verbrennungsluft 7 als Rauchgas 8 einem Schornstein zugeführt wird, der die Verbrennungsluft an die Umgebung abgibt.
  • Ein weiterer Teil der Verbrennungsluft 7 wird entsprechend den Pfeilen 5 wieder dem Feuerraum 9 zugeführt und kann dort erneut zur Verbrennung eingesetzt werden.
  • Zur Reduzierung der Emissionen durch die Verbrennungsgase 8 sind in der Heizgasumleitung 10 Brocken aus adsorbierendem Material 11 vorgesehen. Diese Brocken können auf dem Boden einer Heizgasumleitung 10 abgelegt werden oder aber in Netzen gehalten werden, die in der Heizgasumleitung 10 gespannt sind. Die Brocken können eine hochporöse Struktur aufweisen und aus folgenden Materialien bestehen:
    • hochporöse Lapilli
    • Zeolith
    • Aktivkohle
    • mit Nanopartikeln beschichtet Brocken
  • Ferner kann natürlich auch eine Mischung unterschiedlicher Materialien in der Heizgasumleitung 10 eingesetzt werden. Zudem können die Wände der Heizgasumleitung 10 mit Nanopartikeln beschichtet sein, beispielsweise können entsprechende Nanopartikel aufgesprüht werden. Die als Nanopartikel eingesetzten Materialien besitzen spezifische Pulveroberflächen, die meist größer 200 m2/g sind. Damit ist eine hohe Oberflächenenergie vorhanden, wobei sich die Nanopartikel auf Metalloberfläche applizieren lassen. Die Nanopartikel können zudem auch auf Gitter, Netze oder andere feuerresistente Materialien aufgebracht werden, die in der Heizgasumleitung 10 angeordnet sind.
  • Grundsätzlich können als Adsorptionsmaterialen alle Materialien eingesetzt werden, die in der Lage sind, organischen Feinstaub in der Anbrand- und der Abbrandphase zu adsorbieren. Zudem soll in der Feuerungsphase bei Erreichen der entsprechenden Temperatur in dem Feuerraum 9 der adsorbierte Feinstaub wieder abgegeben werden, damit dieser dann verbrennen kann und das Adsorptionsmaterial wieder frei ist, neue Schadstoffe aufzunehmen.
  • Die Anordnung des adsorbierenden Materials 11 und die Menge hängt von der Form der Heizgasumleitung 10 ab, die an dem jeweiligen Kaminofen 12 vorhanden ist. Zur Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit kann die Heizgasumleitung 10 mit einem großen Querschnitt versehen sein, indem das adsorbierende Material 11 fein verteilt, beispielsweise als Wolle, angeordnet ist, damit bei geringer Strömungsgeschwindigkeit die Verbrennungsgase 8 gereinigt werden können, was zu einer besonders hohen Effektivität führt.
  • Die Erfindung wurde beispielhaft an einem Kaminofen 12 beschrieben, der natürlich auch eine andere Form besitzen kann und bei dem der Feuerraum 9 und die entsprechenden Leitungen für die Raumluft und die Verbrennungsluft anders gestaltet sein können. Ferner ist es möglich, über Klappen die Zirkulation der Luft entsprechend zu steuern, wobei gerade die Verbrennungsluft bei Bedarf auch speziell zu dem adsorbierenden Material umgeleitet werden kann, um einen hohen Reinigungsgrad zu erreichen. Unter Kaminofen sollen hierin alle Feuerstätten verstanden werden, bei denen das Problem von organischem Feinstaub durch Verbrennung organischer Materialien auftritt.

Claims (10)

  1. Kaminofen (12), insbesondere für Haushalte, mit einem Feuerraum (9), der mit einer Luftzufuhr (1) verbunden ist, und mindestens einer dem Feuerraum (9) nachgeschalteten Heizgasumleitung (10), dadurch gekennzeichnet, dass in der Heizgasumleitung (10) zumindest teilweise ein adsorbierendes Material (11) vorgesehen ist, mittels dem in der Anbrandphase organischer Feinstaub adsorbiert wird, der in einer späteren Feuerungsphase freigegeben und verbrannt wird.
  2. Kaminofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Heizgasumleitung (10) ein Netz aus feuerresistentem Material gespannt ist, auf dem das adsorbierende Material gehalten ist.
  3. Kaminofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als adsorbierendes Material (11) hochporöse Lapilli eingesetzt wird.
  4. Kaminofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als adsorbierendes Material (11) ein Zeolith eingesetzt wird.
  5. Kaminofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als adsorbierendes Material (11) Aktivkohle eingesetzt wird.
  6. Kaminofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als adsorbierendes Material (11) Nanopartikel eingesetzt werden, die auf einem feuerbeständigen beschichtet sind.
  7. Kaminofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der Heizgasumleitung (10) zumindest teilweise mit adsorbierenden Nanopartikeln beschichtet sind.
  8. Kaminofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel in der Heizgasumleitung (10) aufgesprüht sind.
  9. Kaminofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere unterschiedliche Adsorptionsmaterialien in der Heizgasumleitung (10) angeordnet sind.
  10. Kaminofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Verbrennungsluft über die Heizgasumleitung (10) dem Feuerraum (9) wieder zugeführt wird und dieser Teil der Heizgasumleitung (10) zumindest teilweise mit einem adsorbierenden Material beschichtet ist.
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