EP3301359B1 - Kremationsofen mit verbesserter aufheizung und verbrennung und verfahren - Google Patents

Kremationsofen mit verbesserter aufheizung und verbrennung und verfahren Download PDF

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EP3301359B1
EP3301359B1 EP17405017.9A EP17405017A EP3301359B1 EP 3301359 B1 EP3301359 B1 EP 3301359B1 EP 17405017 A EP17405017 A EP 17405017A EP 3301359 B1 EP3301359 B1 EP 3301359B1
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EP
European Patent Office
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combustion chamber
fan
gas
section
air
Prior art date
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EP3301359A3 (de
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Friedrich Schütz
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Buerge-Fischer AG
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Buerge-Fischer AG
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Publication date
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    • F23G2206/10—Waste heat recuperation reintroducing the heat in the same process, e.g. for predrying
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    • F23G2207/40—Supplementary heat supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/508—Providing additional energy for combustion, e.g. by using supplementary heating

Definitions

  • the invention relates to devices and methods for cremating organic bodies, in particular to cremation ovens such as those used for cremating corpses.
  • Cremation ovens with electric or gas-powered heating are known from the prior art. It is common practice to preheat such cremation ovens prior to the actual cremation.
  • a furnace is known with a main combustion chamber formed in the furnace vault and a post-combustion chamber, the electrical heating elements being arranged in heating channels provided for this purpose in the supporting structure of the furnace vault.
  • a device for cremation with a cremation chamber in which the cremation chamber is heated from the outside with the help of an electrically or natural gas operated heating device and where oxygen in high concentration is fed separately into the cremation chamber and afterburning as fresh gas.
  • the cremation chamber is preheated before loading.
  • an electrical resistance heater inserted into the fireclay outside the cremation chamber can only heat the interior of the post-combustion ducts up to approx. 700 ° C due to the temperature drop in the fireclay without the heating units aging excessively.
  • an ignition temperature of 700 ° C must first be restored using electrical heating energy alone.
  • Another disadvantage here is that a surface temperature of the fireclay lining of the process chamber, in particular on the inner surface of the afterburning channels, of ideally over 800 ° C. cannot be achieved. In order to be able to reach this surface temperature, the heating elements would have to be located directly in the process chamber and would be directly touched by the fire during the process, which would greatly reduce the service life.
  • helical heating rods are inserted into elongated holes in the fireclay or into special shaped bricks. Defects in the heating coil can occur during operation. In the event of breakage or decay, arcs occur, the high temperature of which can lead to the heating coil sticking to the firebrick lining and no longer being exchangeable. If several heating elements have failed and can no longer be exchanged, the furnace or part of it usually has to be demolished and expensive to rebuild or brick up.
  • an incineration plant is known in which burners are installed for heating a muffle and for afterburning the exhaust gases.
  • a recuperator is provided for cooling the exhaust gas and preheating the combustion air.
  • the EP 0890 788 A1 shows the features of the preamble of claim 1.
  • a crematorium furnace is known in which, in order to generate the desired temperatures for the combustion in the main combustion chamber, recuperatively heated combustion air is fed into heated combustion channels by means of a fan and from there via distribution channels and slot nozzles under pressure into the combustion zones.
  • Another disadvantage is the increased heat loss during the heating phase, which often takes a long time, since the hottest point is inside the heat-storing lining and not on its surface on the process chamber side.
  • it is also undesirable for heating elements inserted in the lining to heat up due to the process heat and thereby reach temperatures which have a negative effect on the service life. Heating elements are wearing parts. Replacing defective heating elements requires the furnace to cool down, which in turn results in an interruption of operations for several days.
  • Heating elements can be exposed due to the progressive erosion of the inner wall of the furnace. Then there is an increased risk of electric shock for the operating personnel.
  • the relatively high electrical conductivity of the fireclay does not allow personal protection by means of residual current circuit breakers.
  • expensive shaped bricks in a fire-proof design are required.
  • the gas-heated cremation ovens known from the prior art have high heat losses through the continuously discharged heating exhaust gases or the safety-related forced ventilation and these cannot be heated up or kept ready as a closed system. For this reason, the economical operation of gas-fired ovens requires continuous heating with high performance in a short time.
  • systems that can be heated as a closed system allow discontinuous heating with variable and also with comparatively low powers, which can be adapted to the currently available range of services of the network operator and / or from self-sufficient sources such as hydropower stations, wind generators or photovoltaics.
  • Corresponding cremation systems with priority switching can be found in the utility model DE 20 2015 105 885 U1 known.
  • the invention is therefore based on the object of overcoming the disadvantages known from the prior art and of providing a device or a method which allows the cremation of organic bodies safely, completely, environmentally friendly and economically.
  • the invention relates to a device for cremating organic bodies with improved heating.
  • the inventive device in a first embodiment includes a Combustion chamber formed from at least one material with heat-storing properties, the combustion chamber having at least a first and a second section or zone.
  • the first section of the combustion chamber also called the main combustion chamber, is used to accommodate the organic body, in particular corpses in combustible coffins, body parts or animal carcasses in suitable packaging.
  • the organic bodies are burned substoichiometrically in the first section of the combustion chamber, the air required for this being supplied via at least one supply air inlet which is provided on the first section of the combustion chamber.
  • embers fall through a grate, which limits their size, into an ash channel or ash burn-out area, where they are completely mineralized with the regulated addition of fresh air (as required), heated fresh air (ash plate air).
  • fresh air fresh air
  • heated fresh air ash plate air
  • the resulting carbonization gases flow into the second section or zone, also called the post-combustion chamber, and are completely burned there with additional air being supplied.
  • the exhaust gases leave the device via a furnace outlet, which is provided on or after the second section of the combustion chamber.
  • the incineration is usually carried out in batches and is completed when a batch is completely cremated.
  • the device Before each loading of a batch, at least before a first batch or after interruptions in operation, the device must be heated to the correct operating parameters. The temperature of the inner surface of the lining of the combustion chamber must be high enough so that the carbonization in the first section of the combustion chamber starts quickly and the gas and air mixture in the second section of the combustion chamber ignites safely and burns with low emissions.
  • the lining material for example fireclay
  • the lining material is dimensioned in such a way that sufficient thermal energy can be stored so that the operating temperature, in particular the temperature of the inner surface, is kept in the intended range after charging.
  • the device further has at least one heating element and a first fan.
  • the device has a gas-carrying connection arranged outside the combustion chamber, which is connectable or connected at a first end to the first section of the combustion chamber and at a second end to the second section of the combustion chamber and wherein the first fan and the at least one heating element in the gas-carrying connection are arranged.
  • the pull side of the first fan forms the first end of the gas-carrying connection or points towards it, and the pressure side of the first fan points towards the second end of the gas-carrying connection. This ensures that the heated gas stream first flows into the second section of the combustion chamber, where the high temperature required for carbonisation gas ignition must be reached. This is at least 650 ° C - 800 ° C, preferably 750 ° C - 850 ° C, even more preferably 850 ° C - 900 ° C.
  • the at least one heating element is preferably arranged in the gas-carrying connection between the first fan and the second end of the gas-carrying connection. This reduces the thermal load on the components of the first fan and the heated circulation air can flow into the combustion chamber via the shortest possible route.
  • the gas-carrying connection has thermal insulation and a scooping part, for example a rotor of the first fan, is provided inside and a mounting of the first fan is provided outside the thermal insulation.
  • the bearings and shaft of the fan can also be provided with cooling, in particular drive shafts cooled by compressed air are used.
  • At least the scooping part of the first fan is made of a highly heat-resistant material and in particular has metal, a superalloy or ceramic, preferably titanium or a titanium alloy or a nickel-based superalloy.
  • metal a superalloy or ceramic, preferably titanium or a titanium alloy or a nickel-based superalloy.
  • a titanium-stabilized chromium-nickel steel with molybdenum is advantageously used.
  • the at least one heating element is operated with electric current and has, in particular, heating wires or coils made of an iron-chromium-aluminum alloy.
  • heating elements which are operated by a gaseous, liquid or solid fuel can also be provided. Such heating elements preferably give off the thermal energy indirectly to the circulating air flow.
  • the device according to the invention can have a second fan which can convey fresh air through a supply air inlet into the first section of the combustion chamber.
  • This fresh air also called primary air
  • feeds the main combustion which is preferably conducted in the sub-stoichiometric range.
  • the main combustion is regulated via the speed of the second fan and / or via a flap or slide in the supply air inlet that can be proportionally adjusted, for example by means of an actuator. This flap or slide can seal off the supply air inlet tightly during the heating phase or after cremation.
  • a flap or an adjustable slide can be provided on the device according to the invention, which makes the first end of the gas-carrying connection connectable, in particular to the first section of the combustion chamber.
  • the air flow in the gas-carrying connection is varied via the speed of the first fan and / or via the flap or slide, which can be proportionally adjusted for example by means of an actuator, in front of or at the first end of the gas-carrying connection.
  • This flap or slide can seal off the connection of the gas-carrying connection to the combustion chamber during an incineration phase or after an incineration.
  • a second flap or a second adjustable slide can be provided, which makes the first end of the gas-carrying connection or the pull side of the first fan connectable to a further opening in the combustion chamber, in particular on the furnace outlet side.
  • the air flow in the gas-carrying connection is varied via the speed of the first fan and / or via the second flap or slide, which can be proportionally adjusted, for example by means of an actuator.
  • the flap or slide which makes the first end of the gas-carrying connection connectable to, in particular, the first section of the combustion chamber, the circulating air flow heated by the heating element can be guided variably through the second section or the first section or through both sections at the same time.
  • This second flap or slide can seal off the connection of the gas-carrying connection to the further opening of the combustion chamber, in particular located on the furnace outlet side, during an incineration phase or after an incineration.
  • the invention relates to a device for cremating organic bodies with improved and optimized heating Afterburning.
  • the device according to the invention can have a third fan which can convey fresh air through a supply air inlet into the second section or an afterburning zone of the combustion chamber.
  • This fresh air also called secondary air, feeds the afterburning, which is preferably conducted in the overstoichiometric range.
  • the afterburning is regulated via the speed of the third fan and / or via a flap or slide valve, which can be proportionally adjusted, for example, by means of an actuator, at the supply air inlet in the second section of the combustion chamber.
  • This flap or slide can tightly seal off the supply air inlet into the second section or the post-combustion zone of the combustion chamber during a heating phase or after an incineration.
  • a third flap or a third adjustable slide can be provided in addition or as an alternative to the described secondary air supply, which makes the first end of the gas-carrying connection or the pull side of the first fan connectable to a fresh air inlet.
  • secondary air can be blown with the first fan through the second end of the gas-carrying connection into the second section or the post-combustion zone of the combustion chamber during an incineration phase.
  • the secondary air can advantageously be additionally heated by the heating element if necessary in order to keep the afterburning in the desired range in terms of combustion technology by supplying energy or, for example, to briefly trigger a new ignition, which minimizes pollutant emissions even in the event of extraordinary combustion events.
  • This third flap or slide which makes the first end of the gas-carrying connection or the pull side of the first fan connectable to a fresh air inlet, can seal off the fresh air inlet tightly during a heating phase or after cremation.
  • a device according to the invention on the combustion chamber can also provide several, in particular parallel, gas-carrying connections with the stated units. This also allows the implementation according to the invention in two or more train devices.
  • further sections or zones of the device in particular the three zones in which the process phases main combustion, mineralization and post-combustion take place, can each be equipped with a hot air blower, each having a fan and a heating element, so that the Circulation operation and / or during the cremation process using hot air to bring in additional energy if required.
  • the gas-carrying connection can be provided three or more times or branch into three or more connections, each of which contains a hot air blower as well as slides or flaps.
  • Dedusting means for example ceramic or electrostatic filters, cyclone separators, baffles can be provided in the gas-carrying connections so that the proper function of the device, in particular the fans and heating elements, is not disturbed by deposits of dust and ash.
  • the advantage of a method carried out in this way is the fact that the air for heating can be circulated in a device which is tightly sealed from the outside, whereby the heat losses remain low with appropriate thermal insulation. This also allows an interruption or variation of the circulation and / or a timing / control of the heating in order to use the currently available range of services of the network operator and / or from self-sufficient sources such as hydropower stations, wind generators or photovoltaics.
  • the hot air can be circulated through the gas-carrying connection and through the combustion chamber during a part of the preheating phase through a first section of the combustion chamber and during another part of the preheating phase through a second section of the combustion chamber.
  • the first section of the combustion chamber can first be heated to the desired operating temperature and immediately before the cremation or charging in the second section of the combustion chamber, the surface can be heated to the required ignition temperature.
  • the gas temperature of the hot air can be increased by reducing the volume flow of the circulation while maintaining the same heating power.
  • the circulation of the hot air through the gas-carrying connection and through the combustion chamber can take place at least during part of the preheating phase simultaneously through a first section or zone of the combustion chamber and through a second section or zone of the combustion chamber.
  • This step is advantageously carried out in that the same units which are used for circulating and heating heating air during the preheating phase heat the fresh air in the cremation phase and blow it into one or more sections or zones of the combustion chamber.
  • the mineralization can advantageously be promoted by blowing fresh air heated by the heater into the zone of the ash plate.
  • the main combustion can advantageously be ignited, kept going, accelerated or ignited again by blowing fresh air heated by the heater into the main combustion chamber.
  • the method according to the invention can advantageously be carried out by means of a device according to the invention, but is expressly not limited to such a device.
  • a device according to the invention for example, through a suitable fluidic arrangement and thermal dimensioning of a combustion chamber, a gas-carrying connection outside the combustion chamber and heating by convection, automatic circulation can be achieved, which brings the combustion chamber to a specified temperature and realizes or enables the method steps according to the invention. Convection takes the place of the fan.
  • a device according to the invention can also be implemented by retrofitting or converting existing cremation ovens.
  • the circulation heating according to the invention can completely replace or also support or supplement an existing conventional heating system.
  • the positions of the flaps or slides, the speed of the fans and the power of the heating elements for the heating phase and the cremation phase are advantageously controlled in a programmed manner.
  • Various sensors, in particular for temperature, lambda value and other flue gas parameters and suitable control programs, enable improved process control.
  • Fig. 1 shows schematically in longitudinal section a cremation furnace 100 as is known from the prior art.
  • the furnace body is provided with insulation 109 and forms a main combustion chamber 101 and an afterburning chamber 102 through a lining 110.
  • electrical heating rods 103 are installed at several points, which heat the lining 110 from the inside and bring the combustion chambers 101, 102 to an operating temperature .
  • a charge 107 can be introduced into the main combustion chamber 101 via the loading door 108, as a result of which the main combustion begins, which is supplied with air via the main combustion fan 104.
  • Post-combustion is achieved by blowing in further air with the post-combustion fan 105 in the post-combustion chamber 102.
  • the combustion gases leave the cremation furnace 100 via the furnace outlet 106.
  • FIG. 2 shows schematically in longitudinal section a cremation furnace 1 in a first possible embodiment of the present invention.
  • a combustion chamber has a first section 2 and a second section 3.
  • the combustion chamber with its sections is formed by a brickwork or lining 23 with heat-storing properties, for example from a fireclay.
  • a supply air inlet 4 is provided on the first section 2 of the combustion chamber, into which process air, in particular main combustion air, can be blown in by a second fan 17 and / or shut off via a fifth slide 25.
  • a loading door 22 is also provided on or in front of the first section 2.
  • An afterburning air inlet 27 is provided on the second section 3 of the combustion chamber, into which process air, in particular afterburning air, can be blown in by a third fan 16 and / or shut off via a slide 26.
  • a furnace outlet 5 is also provided, which can be adjusted and / or shut off tightly via a furnace outlet flap or slide 21. Combustion gases can flow from the first section 2 of the combustion chamber into the second section 3 of the combustion chamber and can leave the device 1 via the furnace outlet 5.
  • At least one gas-carrying connection 28 with a first end 8 and a second end 9 is arranged on the device 1 outside the combustion chambers.
  • the first end 8 can be and / or connected to the first section of the combustion chamber 2 via an adjustable first slide or flap 11 lockable.
  • the second end 9 of the gas-carrying connection can be connected or shut off via an adjustable fourth slide or flap 14 with the second section 3 of the combustion chamber.
  • the gas-carrying connection 28 advantageously runs within the thermal insulation 10 of the device 1 and is made of a heat-resistant, gas-tight material.
  • a first fan 7, the scooping part of the fan 7, and one or more heating elements 6 are provided in the gas-carrying connection 28.
  • a pull side 19 of the first fan 7 points to the first end 8 of the gas-carrying connection 28 and thus to the first section 2 of the combustion chamber.
  • a pressure side 18 of the first fan 7 points to the second end 9 of the gas-carrying connection 28 and thus to the second section 3 of the combustion chamber.
  • a second or further gas-carrying connection 29 can be provided, which via an adjustable second slide or flap 12 with an opening 20 located in particular on the oven outlet side Combustion chamber can be connected or shut off.
  • the gas-carrying connection 29 advantageously runs within the thermal insulation 10 of the device 1 and is made of a heat-resistant, gas-tight material.
  • the first fan 7 can suck in air from the second section 3 of the combustion chamber on the furnace outlet side via this connection 29 with the second slide 12 and the fourth slide 14 open and convey it back to the second section 3 of the combustion chamber via the heater 6, from where it at least gives off heat flows through part of the second section 3 of the combustion chamber to the opening 20 and thus circulates as heating air.
  • the first slider / flap 11, the second slider / flap 12 and the fourth slider / flap 14 can be set so that the circulation of the heating air only via the gas-carrying connection 28 or only via the second gas-carrying connection 29 or at the same time variably via both gas-carrying connections Connections 28, 29 takes place.
  • the combustion chamber 2, 3, which is sealed off to the outside, is brought to operating temperature in a heating phase by circulating air heated by the heating elements 6 by means of a fan 7.
  • the cremation phase is initiated by closing the slide / flaps 11, 12, 14 and opening the supply air flaps 25, 26.
  • a charge 24, in particular an organic body, can be introduced through the loading door 22 into the first section 2 of the combustion chamber, whereby the main combustion begins, which is supplied with air via the second fan 17, the main combustion fan.
  • Post-combustion is achieved by blowing further air into the second section 3 of the combustion chamber with the third fan 16, the post-combustion fan.
  • the combustion gases leave the device 1 via the furnace outlet 5.
  • Fig. 3 shows schematically in longitudinal section a cremation furnace 1 in a second, further developed embodiment of the present invention.
  • This second embodiment largely corresponds structurally and functionally to the first embodiment, which is why apart from the following developments, refer to the above description Fig. 2 ) is referenced.
  • a fresh air inlet 15 is additionally provided, which can be adjusted and / or shut off via a third flap or slide 13.
  • the first fan can blow process air, in particular post-combustion air, into the second section 3 of the combustion chamber.
  • the afterburning air can be preheated with the heating element 6.
  • the combustion chamber 2, 3, which is sealed off to the outside is brought to operating temperature in a heating phase.
  • the cremation phase is initiated by closing the slide / flaps 11, 12 and opening the supply air flaps 25, 13.
  • a charge 24, in particular an organic body can be introduced through the loading door 22 into the first section 2 of the combustion chamber, whereby the main combustion begins, which is supplied with air via the second fan 17, the main combustion fan.
  • Post-combustion is achieved by blowing further air into the second section 3 of the combustion chamber with the first fan 7, the circulation or post-combustion fan.
  • This post-combustion air can advantageously be temporarily or permanently heated by the heating element 6.
  • the combustion gases leave the device 1 via the furnace outlet 5.
  • Fig. 4 shows schematically in longitudinal section a cremation furnace 1 in a third, further developed embodiment of the present invention.
  • This third embodiment is structurally and functionally developed from the first and second embodiment, which is why, apart from the following developments, analogously to the above description (to Fig. 2 and Fig. 3 ) is referenced.
  • a fresh air inlet 15 is provided, which can be adjusted and / or shut off via a third flap or slide 13.
  • the first fan 7 can blow process air, in particular post-combustion air or process air called secondary air, into the post-combustion zone 38 of the combustion chamber.
  • a separate post-combustion air inlet, fan and slide can be dispensed with.
  • the afterburning air can be preheated with the heating element 6.
  • the third embodiment has a fan 30, which is connected on its pull side to the fresh air inlet 15 and the gas-carrying connection 28.
  • a heating element 31 and an adjustable and / or lockable flap or slide 34 are provided on the pressure side of the fan 30.
  • the fan 30 can blow process air, in particular ash plate air, into the mineralization zone 37 of the combustion chamber.
  • This process air also known as ash plate air, can advantageously and if necessary be preheated with the heating element 31.
  • the third embodiment also has a fan 32, which is connected on its pull side to the fresh air inlet 15 and the gas-carrying connection 28.
  • a heating element 33 and an adjustable and / or lockable flap or slide 35 are provided on the pressure side of the fan 32.
  • the fan 32 can thus blow process air, in particular main combustion air, into the main combustion zone 36 of the combustion chamber, in particular with the second flap / slide 12 closed and the flap 13 open and the slide / flap 35 open.
  • this process air also called main combustion air or primary air, can be preheated with the heating element 33.
  • the combustion chamber in the heating phase by circulating air heated by the heating elements 6, 31, 33 by means of fans 7, 30, 32, the combustion chamber, which is sealed off to the outside, is brought to operating temperature in a heating phase.
  • the air can be sucked off through the gas-carrying connection 28 on the furnace outlet side at the opening 20 and introduced in parallel or simultaneously into all, one or more zones or sections of the combustion chamber.
  • the gas-carrying connection 28 branches out three-fold.
  • three or more separately routed gas-carrying connections can also be provided with the aforementioned units.
  • the distribution of the air flow and the energy distribution in the heating phase or in the cremation phase can be adjusted or adjusted as required by adjusting the slides 14, 34, 35 and by controlling the output of the heating elements 6, 31, 33 and by controlling the speed of the fans 7, 30, 32 . be regulated automatically to process setpoints or optimally.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen beziehungsweise Verfahren zur Einäscherung von organischen Körpern, insbesondere auf Kremationsöfen wie diese zur Feuerbestattung von Leichen zur Anwendung gelangen.
  • Aus dem Stand der Technik sind Kremationsöfen mit elektrischer oder gasbetriebener Beheizung bekannt. Es ist ein übliches Vorgehen, solche Kremationsöfen vor der eigentlichen Einäscherung vorzuheizen.
  • Aus der Veröffentlichung CH 584 866 A5 ist ein Kremationsofen mit Nachverbrennungskanälen bekannt, der mit in die Ofenwände eingebauten elektrischen Heizkörpern versehen ist.
  • Aus der EP 0 636 838 A2 ist ein Ofen mit einem im Ofengewölbe ausgebildeten Hauptverbrennungsraum und einem Nachverbrennungsraum bekannt, wobei die elektrischen Heizelemente in dafür vorgesehenen Heizkanälen in der tragenden Struktur des Ofengewölbes angeordnet sind.
  • Weiter ist aus der EP 1 002 994 A1 eine Vorrichtung zur Feuerbestattung mit einer Einäscherungskammer bekannt, in der die Einäscherungskammer mit Hilfe einer elektrisch oder mit Erdgas betriebenen Heizvorrichtung von aussen beheizt wird und wo als Frischgas Sauerstoff in hoher Konzentration in die Einäscherungskammer und Nachverbrennung getrennt zugeführt wird. Dabei wird die Einäscherungskammer vor der Beschickung vorgewärmt.
  • Es ist dabei ein Nachteil, dass eine ausserhalb der Einäscherungskammer in die Schamottierung eingelegte elektrische Widerstandsheizung den Innenraum der Nachverbrennungskanäle aufgrund des Temperaturabfalls in der Schamottierung nur bis ca. 700°C erwärmen kann, ohne dass die Heizaggregate übermässig altern. Insbesondere bei der ersten Einäscherung nach einer Betriebspause, in der sich die Nachverbrennungskanäle auf unter 700°C abgekühlt haben, muss alleine mit elektrischer Heizenergie eine Zündtemperatur von 700°C erst wieder hergestellt werden.
  • Nachteilig ist dabei weiter, dass eine Oberflächentemperatur der Schamottierung der Prozesskammer, insbesondere an der inneren Oberfläche der Nachverbrennungskanäle, von idealerweise über 800°C nicht erreicht werden kann. Um diese Oberflächentemperatur erreichen zu können, müssten sich die Heizelemente direkt in der der Prozesskammer befinden und würden während dem Prozess vom Feuer direkt berührt, was die Lebensdauer stark reduzieren würde.
  • Auch ist die Möglichkeit, kurzfristig zusätzliche Energie in die Nachverbrennung einzubringen nicht gegeben, da die Schamottierung den Energieübergang vom Heizwendel in die Prozesskammer verzögert und begrenzt. Dies erschwert eine sichere Prozessführung und kann zumindest zeitweise zu unvollständiger Verbrennung und unerwünschter Belastung der Abgase mit Schadstoffen führen.
  • Im Stand der Technik werden wendelförmige Heizstäbe in Langlöcher der Schamottierung oder in spezielle Formsteine eingeschoben. Im Betrieb kann es zu Defekten der Heizwendel kommen. Beim Bruch oder Zerfall entstehen Lichtbögen, deren hohe Temperatur dazu führen kann, dass der Heizwendel mit der Schamottierung verbackt bzw. verklebt und sich nicht mehr auswechseln lässt. Sind mehrere Heizstäbe ausgefallen und können nicht mehr getauscht werden, muss in der Regel der Ofen oder ein Teil davon abgebrochen und kostspielig neu auf- bzw. ausgemauert werden.
  • Aus der EP 0 890 788 A1 ist eine Einäscherungsanlage bekannt, in der Brenner zur Aufheizung einer Muffel sowie zur Nachverbrennung der Abgase eingebaut sind. Ein Rekuperator ist zur Abgaskühlung und zur Verbrennungsluftvorwärmung vorgesehen.
  • Die EP 0890 788 A1 zeigt die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1.
  • Aus der DE 12 58 009 B ist ein Krematoriumsofen bekannt, in dem zur Erzeugung der gewünschten Temperaturen für die Verbrennung im Hauptverbrennungsraum eine Zuführung von rekuperativ erwärmter Verbrennungsluft mittels Gebläse in beheizte Brennkanäle und von dort über Verteilkanäle und Schlitzdüsen unter Druck in die Verbrennungszonen gezeigt wird.
  • Nachteilig ist auch der erhöhte Wärmeverlust während der oft lange dauernden Aufheizphase, da sich die heisseste Stelle im Innern der wärmespeichernden Auskleidung und nicht an ihrer prozesskammerseitigen Oberfläche befindet. Unerwünscht ist im Stand der Technik auch, dass sich in die Auskleidung eingelegte Heizelemente durch die Prozesswärme erhitzen und dabei Temperaturen erreichen welche sich negativ auf die Standzeit auswirken. Heizelemente sind Verschleissteile. Ein Austausch defekter Heizelemente erfordert ein Abkühlen des Ofens, das wiederum hat einen mehrtägigen Betriebsunterbruch zur Folge.
  • Heizelemente können durch fortschreitende Erosion der Ofeninnenwand freigelegt werden. Dann entsteht eine erhöhte Gefährdung des Bedienpersonals durch Stromschlag. Die relativ hohe elektrische Leitfähigkeit der Schamottierung lässt dabei keinen Personenschutz mittels Fehlerstromschutzschaltern zu. Um die Heizelemente in die Schamottierung einlegen zu können bedarf es teurer Formsteinen in feuerfester Ausführung.
  • Bekannterweise treten während Einäscherungen in den aus dem Stand der Technik bekannten Kremationsöfen oft auch unerwünschte Prozessphasen auf, welche ungünstige Abgaszusammensetzungen oder/und unvollständige Mineralisierung und Hauptverbrennung zu Folge haben können. Es kann vorkommen, dass bei einer Einäscherung die Hauptverbrennung zwar zündet, aber wieder erlöscht, bevor sich einzelne Glutstücke bilden. Ursache ist oft ein reduzierter Brennwert oder eine reduzierte Entflammbarkeit der Charge. Dabei ist nachteilig, dass nicht kurzfristig zusätzliche Energie in die Zone der Hauptverbrennung eingebracht werden kann. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird dies mit aufheizbarer Primärluft gelöst. Nach einer ersten, auch Rauchphase genannten Einäscherungsphase, etwa ab der zweiten halben Stunde einer Einäscherung, herrscht im Ofen überall Sauerstoffüberschuss (Sauerstoffgehalt > 15%). Trotzdem kann wegen sinkender Temperatur in der Folge sogenannt "kaltes CO" entstehen. Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann durch aufheizbare Aschenplattenluft die Temperatur im Bereich der Mineralisierung angehoben und damit die Emissionen reduziert werden.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten gasbeheizten Kremationsöfen weisen hohe Wärmeverluste über die laufend abzuführenden Aufheiz-Abgase bzw. die sicherheitstechnisch nötige Zwangslüftung auf und diese können nicht als geschlossenes System aufgeheizt oder in Bereitschaft gehalten werden können. Aus diesem Grund erfordert der wirtschaftliche Betrieb von gasbeheizten Öfen ein kontinuierliches Aufheizen mit hohen Leistungen in kurzer Zeit. Demgegenüber erlauben Anlagen welche als geschlossenes System aufgeheizt werden können eine diskontinuierliche Aufheizung mit variablen und auch mit vergleichsweise geringen Leistungen, welche dem aktuell verfügbaren Leistungsangebot des Netzbetreibers und/oder von autarken Quellen wie Wasserkraftstationen, Windgeneratoren oder Fotovoltaik angepasst werden können. Entsprechende Einäscherungsanlagen mit Vorrangschaltung sind aus der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2015 105 885 U1 bekannt.
  • Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde aus dem Stand der Technik bekannte Nachteile zu überwinden und eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die Einäscherung von organischen Körpern sicher, vollständig, umweltfreundlich und wirtschaftlich erlaubt.
  • Die Aufgabe wird durch die angegebenen unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und weiter aus der Beschreibung und den Figuren.
  • Gemäss einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Einäscherung von organischen Körpern mit verbesserter Aufheizung. Die erfindungsgemässe Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform enthält eine Verbrennungskammer gebildet aus zumindest einem Werkstoff mit wärmespeichernden Eigenschaften wobei die Verbrennungskammer zumindest einen ersten und einen zweiten Abschnitt oder Zone aufweist. Der erste Abschnitt der Verbrennungskammer, auch Hauptverbrennungskammer genannt dient zur Aufnahme des organischen Körpers, insbesondere von Leichen in brennbaren Särgen, Körperteilen oder tierischen Kadavern in geeigneter Verpackung. Im Betrieb werden die organischen Körper im ersten Abschnitt der Verbrennungskammer unterstöchiometrisch verbrannt, wobei die dazu nötige Luft über zumindest einen Zulufteingang, welcher am ersten Abschnitt der Verbrennungskammer vorgesehen zugeführt wird. In der Hauptverbrennungskammer fallen Glutteile durch einen Gitterrost, der deren Grösse begrenzt, in einen Aschenkanal oder Aschenausbrennbereich, wo diese unter geregelter Zugabe von bedarfsweise auch aufgeheizter Frischluft (Aschenplattenluft) vollständig mineralisiert werden. Alternativ - sofern kein Rost vorhanden ist - bleiben die Glutstücke auf der Herdplatte der Hauptverbrennungskammer liegen.
  • Die so entstehenden Schwelgase strömen in den zweiten Abschnitt oder Zone, auch Nachverbrennungskammer genannt der Verbrennungskammer und werden dort unter weiterer Luftzufuhr vollständig verbrannt. Über einen Ofenabgang, welcher am oder nach dem zweiten Abschnitt der Verbrennungskammer vorgesehen ist verlassen die Abgase die Vorrichtung. Die Verbrennung wird in der Regel chargenweise durchgeführt und ist abgeschlossen, wenn eine Charge vollständig eingeäschert ist. Vor jeder Beschickung mit einer Charge, zumindest vor einer ersten Charge oder nach Betriebsunterbrüchen muss die Vorrichtung auf die richtigen Betriebsparameter aufgeheizt werden. Die Temperatur der inneren Oberfläche der Auskleidung der Verbrennungskammer muss genügend hoch sein, damit die Verschwelung im ersten Abschnitt der Verbrennungskammer zügig in Gang kommt und das Gas-, Luftgemisch im zweiten Abschnitt der Verbrennungskammer sicher zündet und schadstoffarm verbrennt. Weiter ist der Auskleidungswerkstoff, beispielsweise Schamotte, so dimensioniert, dass genügend Wärmeenergie gespeichert werden kann, damit nach einer Beschickung die Betriebstemperatur, insbesondere die Temperatur der inneren Oberfläche im vorgesehenen Bereich gehalten wird. Für diese Aufheizung in einer Aufheizphase oder Nachheizphase weist die Vorrichtung weiter zumindest ein Heizelement und einen ersten Ventilator auf. Erfindungsgemäss weist die Vorrichtung ausserhalb der Verbrennungskammer angeordnet eine gasführende Verbindung auf, welche mit einem ersten Ende mit dem ersten Abschnitt der Verbrennungskammer und mit einem zweiten Ende mit dem zweiten Abschnitt der Verbrennungskammer verbindbar oder verbunden ist und wobei der erste Ventilator und das zumindest eine Heizelement in der gasführenden Verbindung angeordnet sind. Derart kann bei laufendem Ventilator durch die gasführende Verbindung und die Verbrennungskammer eine geschlossene Luftzirkulation erfolgen, wobei der vom Heizelement erhitzte zirkulierende Luftstrom einen Teil seiner Energie in der und an die Verbrennungskammer, insbesondere an deren innere Oberfläche und Auskleidung abgibt. So stellt sich erfindungsgemäss in der Auskleidung ein Wärmegefälle von innen nach aussen ein, d.h. die Temperatur an einem bestimmten inneren Oberflächenbereich der Brennkammer ist höher als in den darunter liegenden Zonen der Auskleidung und Dämmung. Dadurch werden die Standzeit der Auskleidung und die Wärmeverluste positiv beeinflusst. Weiter ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass Heizelement und Ventilator ausserhalb der Auskleidung vorgesehen sind und deshalb leicht zugänglich revidiert oder ausgetauscht werde können.
  • Erfindungsgemäß bildet dabei die Zugseite des ersten Ventilators das erste Ende der gasführenden Verbindung oder weist zu diesem hin und die Druckseite des ersten Ventilators weist zum zweiten Ende der gasführenden Verbindung. Dadurch wird erreicht, dass der aufgeheizte Gasstrom, zuerst in den zweiten Abschnitt der Verbrennungskammer strömt, wo die hohe, zur Schwelgaszündung notwendige Temperatur erreicht werden muss. Diese beträgt mindestens 650°C - 800°C, bevorzugt 750°C- 850°C noch bevorzugter 850°C - 900°C.
  • Bevorzugt ist das zumindest eine Heizelement in der gasführenden Verbindung zwischen dem ersten Ventilator und dem zweiten Ende der gasführenden Verbindung angeordnet. So wird in die thermische Last auf die Bauteile des ersten Ventilators verringert und die aufgeheizte Zirkulationsluft kann auf kürzestem Weg in die Verbrennungskammer strömen. Die gasführende Verbindung weist eine thermische Dämmung auf und ein schöpfender Teil, beispielsweise ein Rotor des ersten Ventilators ist innerhalb und eine Lagerung des ersten Ventilators ist ausserhalb der thermischen Dämmung vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich können Lager und Welle des Ventilators auch mit einer Kühlung versehen sein, insbesondere kommen druckluftgekühlte Antriebswellen zum Einsatz. Zumindest der schöpfende Teil des ersten Ventilators ist aus einem hochhitzefesten Werkstoff gebildet und weist insbesondere Metall, eine Superlegierung oder Keramik, vorzugsweise Titan oder eine Titanlegierung oder eine Nickelbasis-Superlegierung auf. Vorteilhaft kommt ein Titan-stabilisierter Chrom-Nickel-Stahl mit Molybdän zum Einsatz.
  • Das zumindest eine Heizelement wird mit elektrischem Strom betrieben wird und weist insbesondere Heizdrähte oder Wendel aus einer Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung auf. Alternativ oder zusätzlich können auch Heizelemente vorgesehen sein, welche durch einen gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoff betrieben werden. Solche Heizelemente geben die Wärmeenergie bevorzugt indirekt an den zirkulierenden Luftstrom ab.
  • Weiter kann die erfindungsgemässe Vorrichtung einen zweiten Ventilator aufweisen, welcher Frischluft durch einen Zulufteingang in den ersten Abschnitt der Verbrennungskammer fördern kann. Diese auch Primärluft genannte Frischluft speist die Hauptverbrennung, welche in vorzugsweise im unterstöchiometrischen Bereich geführt wird. Eine Regelung der Hauptverbrennung erfolgt über die Drehzahl des zweiten Ventilators und/oder über eine beispielsweise mittels einem Stellantrieb proportional verstellbare Klappe oder Schieber im Zulufteingang. Diese Klappe oder Schieber kann den Zulufteingang in der Aufheizphase oder nach einer Einäscherung dicht abschliessen.
  • Weiter kann an der erfindungsgemässen Vorrichtung eine Klappe oder ein verstellbarer Schieber vorgesehen sein, welcher das erste Ende der gasführenden Verbindung insbesondere mit dem ersten Abschnitt der Verbrennungskammer verbindbar macht. Eine Variation der Luftströmung in der gasführenden Verbindung erfolgt über die Drehzahl des ersten Ventilators und/oder über die beispielsweise mittels einem Stellantrieb proportional verstellbare Klappe oder Schieber vor oder an dem erste Ende der gasführenden Verbindung. Diese Klappe oder Schieber kann den Anschluss der gasführenden Verbindung an die Verbrennungskammer während einer Einäscherungsphase oder nach einer Einäscherung dicht abschliessen.
  • In einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung kann zusätzlich eine zweite Klappe oder ein zweiter verstellbarer Schieber vorgesehen sein, welcher das erste Ende der gasführenden Verbindung oder die Zugseite des ersten Ventilators mit einer weiteren insbesondere ofenabgangsseitig gelegenen Öffnung der Verbrennungskammer verbindbar macht. Eine Variation der Luftströmung in der gasführenden Verbindung erfolgt über die Drehzahl des ersten Ventilators und/oder über die beispielsweise mittels einem Stellantrieb proportional verstellbare zweite Klappe oder Schieber. Dadurch und zusammen mit der Klappe oder Schieber welche das erste Ende der gasführenden Verbindung mit insbesondere dem ersten Abschnitt der Verbrennungskammer verbindbar macht kann der vom Heizelement erhitzte zirkulierende Luftstrom variabel durch den zweiten Abschnitt oder den ersten Abschnitt oder durch beide Abschnitte gleichzeitig geleitet werden. Diese zweite Klappe oder Schieber kann den Anschluss der gasführenden Verbindung an die weitere insbesondere ofenabgangsseitig gelegene Öffnung der Verbrennungskammer während einer Einäscherungsphase oder nach einer Einäscherung dicht abschliessen.
  • Gemäss einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Einäscherung von organischen Körpern mit verbesserter Aufheizung und optimierter Nachverbrennung. Dazu kann die erfindungsgemässe Vorrichtung einen dritten Ventilator aufweisen, welcher Frischluft durch einen Zulufteingang in den zweiten Abschnitt oder eine Nachverbrennungszone der Verbrennungskammer fördern kann. Diese auch Sekundärluft genannte Frischluft speist die Nachverbrennung, welche vorzugsweise im überstöchiometrischen Bereich geführt wird. Eine Regelung der Nachverbrennung erfolgt über die Drehzahl des dritten Ventilators und/oder über eine beispielsweise mittels einem Stellantrieb proportional verstellbare Klappe oder Schieber am Zulufteingang in den zweiten Abschnitt der Verbrennungskammer. Diese Klappe oder Schieber kann den Zulufteingang in den zweiten Abschnitt oder die Nachverbrennungszone der Verbrennungskammer während einer Aufheizphase oder nach einer Einäscherung dicht abschliessen.
  • Erfindungsgemäss kann zusätzlich oder alternativ zur beschriebenen Sekundärluftförderung eine dritte Klappe oder ein dritter verstellbarer Schieber vorgesehen sein, welcher das erste Ende der gasführenden Verbindung oder die Zugseite des ersten Ventilators mit einem Frischluftzugang verbindbar macht. Dadurch kann während einer Einäscherungsphase Sekundärluft mit dem ersten Ventilator durch das zweite Ende der gasführenden Verbindung in den zweiten Abschnitt oder die Nachverbrennungszone der Verbrennungskammer eingeblasen werden. Vorteilhaft kann die Sekundärluft durch das Heizelement bei Bedarf zusätzlich erhitzt werden, um die Nachverbrennung feuerungstechnisch durch Energiezufuhr im gewünschten Bereich zu halten oder um beispielsweise kurzfristig eine erneute Zündung auszulösen, was den Schadstoffausstoss auch bei ausserordentlichen Verbrennungsereignissen minimiert. Diese dritte Klappe oder Schieber welcher das erste Ende der gasführenden Verbindung oder die Zugseite des ersten Ventilators mit einem Frischluftzugang verbindbar macht, kann den Frischluftzugang während einer Aufheizphase oder nach einer Einäscherung dicht abschliessen.
  • Nach Bedarf oder um höhere Leistungen zu erreichen können in einer erfindungsgemässen Vorrichtung an der Verbrennungskammer auch mehrere, insbesondere parallel arbeitende gasführende Verbindungen mit den genannten Aggregaten vorgesehen sein. Dies erlaubt auch die erfindungsgemässe Ausführung in zwei- oder mehrzügigen Vorrichtungen.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung gemäss einer dritten Ausführungsform können weitere Abschnitte oder Zonen der Vorrichtung, insbesondere die drei Zonen in den die Prozessphasen Hauptverbrennung, Mineralisierung und Nachverbrennung ablaufen mit je einem Heissluftgebläse aufweisend einen Ventilator und ein Heizelement ausgestattet werden, um während dem Aufheizen im Zirkulationsbetrieb und/oder während dem Einäscherungsprozess mittels Heissluft zusätzliche Energie bei Bedarf einzubringen. Entsprechend kann die gasführende Verbindung dreifach oder mehrfach vorgesehen sein oder sich in drei oder mehr Verbindungen verzweigen, welche je ein Heissluftgebläse sowie Schieber oder Klappen enthalten.
  • In den gasführenden Verbindungen können Entstaubungsmittel, beispielsweise keramische oder elektrostatische Filter, Zyklonabscheider, Schikanen vorgesehen sein, damit die ordnungsgemässe Funktion der Vorrichtung, insbesondere der Ventilatoren und Heizelemente nicht durch Ablagerungen von Staub und Asche gestört wird.
  • Weiter bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Vorbereiten und Durchführen einer Einäscherung von organischen Körpern enthaltend die Schritte:
    • Zirkulieren von Heissluft während einer Vorwärmphase durch eine gasführende Verbindung und durch eine Verbrennungskammer, wobei ein Ventilator und ein Heizelement in der gasführenden Verbindung angeordnet sind, so dass bei laufendem Ventilator durch die gasführende Verbindung und die Verbrennungskammer eine geschlossene Luftzirkulation erfolgen kann, wobei der vom Heizelement erhitzte zirkulierende Luftstrom einen Teil seiner Energie in der und an die Verbrennungskammer, insbesondere an deren innere Oberfläche und Auskleidung abgeben kann.
    • Einbringen des/der organischen Körper in die Verbrennungskammer.
    • Zündung der Schwelgase und Einäscherung des/der organischen Körper unter Zufuhr von Frischluft in die Verbrennungskammer und Abfuhr der Rauchgase aus der Verbrennungskammer in einer Einäscherungsphase.
  • Vorteilhaft an einem so durchgeführten Verfahren ist die Tatsache, dass die Luft zum Aufheizen in einer nach aussen dicht abgeschlossen Vorrichtung zirkuliert werden kann, wodurch bei entsprechender thermischer Dämmung die Wärmeverluste gering bleiben. Dies erlaubt auch einen Unterbruch oder Variation der Zirkulation und/oder eine Taktung/Steuerung der Heizung um das aktuell verfügbaren Leistungsangebot des Netzbetreibers und/oder von autarken Quellen wie Wasserkraftstationen, Windgeneratoren oder Fotovoltaik angepasst zu nutzen.
  • Das Zirkulieren der Heissluft durch die gasführende Verbindung und durch die Verbrennungskammer kann während einem Teil der Vorwärmphase durch einen ersten Abschnitt der Verbrennungskammer und während einem anderen Teil der Vorwärmphase durch einen zweiten Abschnitt der Verbrennungskammer erfolgen. So kann beispielsweise der erste Abschnitt der Verbrennungskammer zuerst auf die gewünschte Betriebstemperatur und unmittelbar vor der Einäscherung bzw. Beschickung im zweiten Abschnitt der Verbrennungskammer die Oberfläche auf die nötige Zündtemperatur aufgeheizt werden. Zusätzlich kann als weiterer Verfahrensschritt durch Verringerung des Volumenstroms der Zirkulation bei gleichbleibender Heizleistung die Gastemperatur der Heissluft erhöht werden.
  • Das Zirkulieren der Heissluft durch die gasführende Verbindung und durch die Verbrennungskammer kann zumindest während einem Teil der Vorwärmphase gleichzeitig durch einen ersten Abschnitt oder Zone der Verbrennungskammer und durch einen zweiten Abschnitt oder Zone der Verbrennungskammer erfolgen.
  • Eine Optimierung insbesondere der Nachverbrennung und der Mineralisierung wird im erfindungsgemässen Verfahren erreicht durch den Schritt:
    • Einblasen von durch die Heizung erhitzter Frischluft in die Verbrennungskammer vor oder während der Einäscherungsphase.
  • Vorteilhaft wird dieser Schritt durchgeführt, indem die selben Aggregate welche während der Vorwärmphase zum Zirkulieren und Aufheizen Heizungsluft dienen in der Einäscherungsphase die Frischluft erhitzen und in einen oder mehrere Abschnitte oder Zonen der Verbrennungskammer einblasen.
  • Vorteilhaft kann durch Einblasen von durch die Heizung erhitzter Frischluft in die Zone der Aschenplatte die Mineralisierung gefördert werden.
  • Vorteilhaft kann durch Einblasen von durch die Heizung erhitzter Frischluft in die Hauptverbrennungskammer die Hauptverbrennung gezündet, in Gang gehalten, beschleunigt oder wieder gezündet werden.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren kann vorteilhaft mittels einer erfindungsgemässen Vorrichtung durchgeführt werden, ist aber ausdrücklich nicht auf eine solche beschränkt. Beispielsweise kann durch geeignete strömungstechnische Anordnung und thermische Dimensionierung einer Verbrennungskammer, einer gasführenden Verbindung ausserhalb der Verbrennungskammer und einer Heizung durch Konvektion eine selbsttätige Zirkulation erreicht werden, welche die Verbrennungskammer auf eine vorgesehene Temperatur bringt und die erfindungsgemässen Verfahrensschritte realisiert bzw. ermöglicht. Dabei tritt die Konvektion an Stelle des Ventilators.
  • Auch kann eine erfindungsgemässe Vorrichtung durch Nachrüstung bzw. Umbau bestehender Kremationsöfen ausgeführt werden. Dabei kann die erfindungsgemässe Zirkulationsheizung eine bestehende konventionelle Heizung vollständig ersetzen oder auch unterstützen oder ergänzen.
  • Vorteilhaft werden die Stellungen der Klappen oder Schieber, die Drehzahl der Ventilatoren und die Leistung der Heizelemente für die Aufheizphase und die Einäscherungsphase programmiert gesteuert. Dabei ermöglichen verschiedene Sensoren insbesondere für Temperatur, lambda-Wert und weitere Rauchgasparameter und geeignete Regelungsprogramme eine verbesserte Prozessführung.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    Schematische Schnittansicht eines Kremationsofens wie bekannt aus dem Stand der Technik
    Fig. 2
    Schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung
    Fig. 3
    Schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung
    Fig. 4
    Schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung
    Bezugszeichen:
    • 1
    Vorrichtung zur Einäscherung
    2,3,36,37,38
    Verbrennungskammer
    2,36,37
    erster Abschnitt, Zone der Verbrennungskammer
    3,38
    zweiter Abschnitt, Zone der Verbrennungskammer
    4
    Zulufteingang, Hauptverbrennungslufteingang (Primärluft)
    5
    Ofenabgang
    6
    Heizelement
    7
    Erster Ventilator
    8
    Gasführende Verbindung erstes Ende
    9
    Gasführende Verbindung zweites Ende
    10
    Thermische Dämmung
    11
    Erste Klappe, Schieber
    12
    Zweite Klappe, Schieber
    13
    Dritte Klappe, Schieber
    14
    Vierte Klappe, Schieber
    15
    Frischluftzugang
    16
    Dritter Ventilator
    17
    Zweiter Ventilator
    18
    Druckseite
    19
    Zugseite
    20
    Weitere Öffnung der Verbrennungskammer
    21
    Ofenabgangsklappe, Schieber
    22
    Beschickungstüre
    23
    Auskleidung, Schamottierung
    24
    Organischer Körper, Charge
    25
    Fünfte Klappe, Schieber
    26
    Sechste Klappe, Schieber
    27
    Nachverbrennungslufteingang (Sekundärluft)
    28
    Gasführende Verbindung
    29
    Weitere gasführende Verbindung
    30
    Ventilator Aschenplattenluft
    31
    Heizelement Aschenplattenluft
    32
    Ventilator Hauptverbrennungsluft (Primärluft)
    33
    Heizelement Hauptverbrennungsluft (Primärluft)
    34
    Klappe, Schieber Aschenplattenluft
    35
    Klappe, Schieber Hauptverbrennungsluft (Primärluft)
    36
    Zone, Abschnitt der Hauptverbrennung
    37
    Zone, Abschnitt der Aschenplatte (Mineralisierungszone)
    38
    Zone, Abschnitt der Nachverbrennung
    100
    Kremationsofen
    101
    Hauptverbrennungskammer
    102
    Nachverbrennungskammer
    103
    Heizstäbe
    104
    Hauptverbrennungsventilator
    105
    Nachverbrennungsventilator
    106
    Ofenabgang
    107
    Charge
    108
    Beschickungstüre
    109
    Isolation
    110
    Ausmauerung
  • Fig. 1 zeigt schematisch im Längsschnitt einen Kremationsofen 100, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Ofenkörper ist mit einer Isolation 109 versehen und bildet durch eine Ausmauerung 110 eine Hauptverbrennungskammer 101 und eine Nachverbrennungskammer 102. In diese Ausmauerung 110 sind an mehreren Stellen elektrische Heizstäbe 103 eingebaut, welche die Ausmauerung 110 von Innen erhitzen und die Brennkammern 101,102 auf eine Betriebstemperatur bringen. Eine Charge 107 kann über die Beschickungstüre 108 in die Hauptverbrennungskammer 101 eingebracht werden, wodurch die Hauptverbrennung einsetzt, welche über den Hauptverbrennungsventilator 104 mit Luft versorgt wird. Eine Nachverbrennung wird durch Einblasen von weiterer Luft mit dem Nachverbrennungsventilator 105 in der Nachverbrennungskammer 102 erreicht. Die Verbrennungsgase verlassen den Kremationsofen 100 den Ofenabgang 106.
  • Fig. 2 zeigt schematisch im Längsschnitt einen Kremationsofen 1 in einer ersten möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Verbrennungskammer weist einen ersten Abschnitt 2 und einen zweiten Abschnitt 3 auf. Die Verbrennungskammer mit ihren Abschnitten ist gebildet durch eine Ausmauerung oder Auskleidung 23 mit wärmespeichernden Eigenschaften, beispielsweise aus einer Schamotte. Am ersten Abschnitt 2 der Verbrennungskammer ist ein Zulufteingang 4 vorgesehen, in welchen durch einen zweiten Ventilator 17 stellbar und/oder absperrbar über einen fünften Schieber 25 Prozessluft, insbesondere Hauptverbrennungsluft eingeblasen werden kann. Weiter ist am oder vor dem ersten Abschnitt 2 eine Beschickungstüre 22 vorgesehen. Am zweiten Abschnitt 3 der Verbrennungskammer ist ein Nachverbrennungslufteingang 27 vorgesehen, in welchen durch einen dritten Ventilator 16 stellbar und/oder absperrbar über einen Schieber 26 Prozessluft, insbesondere Nachverbrennungsluft eingeblasen werden kann. Am oder nach dem zweiten Abschnitt 3 der Verbrennungskammer ist weiter ein Ofenabgang 5 vorgesehen, welcher über eine Ofenabgangsklappe oder Schieber 21 stellbar und/oder dicht absperrbar ist. Verbrennungsgase können vom ersten Abschnitt 2 der Verbrennungskammer in den zweiten Abschnitt 3 der Verbrennungskammer strömen und können die Vorrichtung 1 über den Ofenabgang 5 verlassen.
  • Erfindungsgemäss ist an der Vorrichtung 1 ausserhalb der Verbrennungskammern zumindest eine gasführende Verbindung 28 angeordnet mit einem ersten Ende 8 und einem zweiten Ende 9. Das erste Ende 8 ist über einen stellbaren ersten Schieber oder Klappe 11 mit dem ersten Abschnitt der Verbrennungskammer 2 verbindbar und/oder absperrbar. Das zweite Ende 9 der gasführenden Verbindung ist über einen stellbaren vierten Schieber oder Klappe 14 mit dem zweiten Abschnitt 3 der Verbrennungskammer verbindbar oder absperrbar. Die gasführende Verbindung 28 verläuft vorteilhaft innerhalb der thermischen Dämmung 10 der Vorrichtung 1 und ist aus einem hitzebeständigen, gasdichten Material gefertigt. In der gasführenden Verbindung 28 ist ein erster Ventilator 7, der schöpfende Teil des Ventilators 7, und ein oder mehrere Heizelemente 6 vorgesehen. Eine Zugseite 19 des ersten Ventilators 7 weist zum ersten Ende 8 der gasführenden Verbindung 28 und somit zum ersten Abschnitt 2 der Verbrennungskammer. Eine Druckseite 18 des ersten Ventilators 7 weist zum zweiten Ende 9 der gasführenden Verbindung 28 und somit zum zweiten Abschnitt 3 der Verbrennungskammer. Der erste Ventilator 7 kann bei offenem ersten Schieber 11 und offenem vierten Schieber 14 Luft aus dem ersten Abschnitt 2 der Verbrennungskammer absaugen und über die Heizung 6 in den zweiten Abschnitt 3 der Verbrennungskammer fördern, von wo sie unter Wärmeabgabe in den ersten Abschnitt 2 der Verbrennungskammer strömt und damit als Heizluft zirkuliert. Dabei sind der Zulufteingang 4, der Nachverbrennungslufteingang 27 und der Ofenabgang 5 vorteilhaft dicht geschlossen.
  • An der Zugseite 19 des ersten Ventilators kann eine zweite oder weitere gasführende Verbindung 29 vorgesehen sein, welche über einen stellbaren zweiten Schieber oder Klappe 12 mit einer insbesondere ofenabgangsseitigen gelegenen Öffnung 20 an der Verbrennungskammer verbindbar oder absperrbar ist. Die gasführende Verbindung 29 verläuft vorteilhaft innerhalb der thermischen Dämmung 10 der Vorrichtung 1 und ist aus einem hitzebeständigen, gasdichten Material gefertigt. Der erste Ventilator 7 kann über diese Verbindung 29 bei offenem zweiten Schieber 12 und offenem vierten Schieber 14 Luft aus dem zweiten Abschnitt 3 der Verbrennungskammer ofenabgangsseitig absaugen und über die Heizung 6 zurück in den zweiten Abschnitt 3 der Verbrennungskammer fördern, von wo sie unter Wärmeabgabe zumindest durch einen Teil des zweiten Abschnitts 3 der Verbrennungskammer zur Öffnung 20 strömt und damit als Heizluft zirkuliert. Der erste Schieber/Klappe 11, der zweite Schieber/Klappe 12 und der vierte Schieber/Klappe14 können dabei so gestellt werden, dass die Zirkulation der Heizluft nur über die gasführende Verbindung 28 oder nur über die zweite gasführende Verbindung 29 oder gleichzeitig variabel über beide gasführenden Verbindungen 28, 29 erfolgt.
  • In der ersten Ausführungsform wird durch Zirkulation von durch die Heizelemente 6 aufgeheizter Luft mittels Ventilator 7 die nach aussen dicht abgeschieberte Verbrennungskammer 2, 3 in einer Aufheizphase auf Betriebstemperatur gebracht. Durch Schliessen der Schieber/Klappen 11, 12, 14 und Öffnen der Zuluftklappen 25, 26 wird die Einäscherungsphase eingeleitet. Dabei kann eine Charge 24, insbesondere ein organischer Körper durch die Beschickungstür 22 in den ersten Abschnitt 2 der Verbrennungskammer eingebracht werden, wodurch die Hauptverbrennung einsetzt, welche über den zweiten Ventilator 17, dem Hauptverbrennungsventilator mit Luft versorgt wird. Eine Nachverbrennung wird durch Einblasen von weiterer Luft mit dem dritten Ventilator 16, dem Nachverbrennungsventilator in den zweiten Abschnitt 3 der Verbrennungskammer erreicht. Die Verbrennungsgase verlassen die Vorrichtung 1 über den Ofenabgang 5.
  • Fig. 3 zeigt schematisch im Längsschnitt einen Kremationsofen 1 in einer zweiten, weitergebildeten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese zweite Ausführungsform entspricht strukturell und funktional weitgehend der ersten Ausführungsform weshalb bis auf die nachfolgenden Weiterbildungen auf obige Beschreibung (zu Fig. 2) verwiesen wird. An der Zugseite 19 des ersten Ventilators 7 ist zusätzlich ein Frischluftzugang 15 vorgesehen, welcher über eine dritte Klappe oder Schieber 13 stellbar und/oder absperrbar ist. So kann der erste Ventilator insbesondere bei geschlossener erster Klappe/Schieber 11 und geschlossener zweiter Klappe/Schieber 12 Prozessluft, insbesondere Nachverbrennungsluft in den zweiten Abschnitt 3 der Verbrennungskammer einblasen. Damit kann in der zweiten Ausführungsform auf einen separaten Nachverbrennungslufteingang, Ventilator und Schieber verzichtet werden. Vorteilhaft und bei Bedarf kann die Nachverbrennungsluft mit dem Heizelement 6 vorgewärmt werden.
  • In der zweiten Ausführungsform wird durch Zirkulation von durch die Heizelemente 6 aufgeheizter Luft mittels Ventilator 7 die nach aussen dicht abgeschieberte Verbrennungskammer 2,3 in einer Aufheizphase auf Betriebstemperatur gebracht. Durch Schliessen der Schieber/Klappen 11, 12 und Öffnen der Zuluftklappen 25, 13 wird die Einäscherungsphase eingeleitet. Dabei kann eine Charge 24, insbesondere ein organischer Körper durch die Beschickungstür 22 in den ersten Abschnitt 2 der Verbrennungskammer eingebracht werden, wodurch die Hauptverbrennung einsetzt, welche über den zweiten Ventilator 17, dem Hauptverbrennungsventilator mit Luft versorgt wird. Eine Nachverbrennung wird durch Einblasen von weiterer Luft mit dem ersten Ventilator 7, dem Zirkulations- bzw. Nachverbrennungsventilator in den zweiten Abschnitt 3 der Verbrennungskammer erreicht. Vorteilhaft kann diese Nachverbrennungsluft zeitweise oder dauernd durch das Heizelement 6 aufgeheizt werden. Die Verbrennungsgase verlassen die Vorrichtung 1 über den Ofenabgang 5.
  • Fig. 4 zeigt schematisch im Längsschnitt einen Kremationsofen 1 in einer dritten, weitergebildeten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese dritte Ausführungsform ist strukturell und funktional aus der ersten und zweiten Ausführungsform entwickelt weshalb bis auf die nachfolgenden Weiterbildungen analog auf obige Beschreibung (zu Fig. 2 und Fig. 3) verwiesen wird. An der Zugseite 19 des ersten Ventilators ist ein Frischluftzugang 15 vorgesehen, welcher über eine dritte Klappe oder Schieber 13 stellbar und/oder absperrbar ist. So kann der erste Ventilator 7 insbesondere bei geschlossener zweiter Klappe/Schieber 12 in der gasführenden Verbindung 28 und offener Klappe 13 und offenem Schieber/Klappe 14 Prozessluft, insbesondere Nachverbrennungsluft oder Sekundärluft genannte Prozessluft in die Nachverbrennungszone 38 der Verbrennungskammer einblasen. Damit kann wie in der zweiten Ausführungsform auf einen separaten Nachverbrennungslufteingang, Ventilator und Schieber verzichtet werden. Vorteilhaft und bei Bedarf kann die Nachverbrennungsluft mit dem Heizelement 6 vorgewärmt werden.
  • Die dritte Ausführungsform weist einen Ventilator 30 auf, welcher auf seiner Zugseite mit dem Frischluftzugang 15 und der gasführenden Verbindung 28 verbunden ist. Auf der Druckseite des Ventilators 30 ist ein Heizelement 31 sowie eine stellbare und /oder absperrbare Klappe oder Schieber 34 vorgesehen. So kann der Ventilator 30 insbesondere bei geschlossener zweiter Klappe/Schieber 12 und offener Klappe 13 und offenem Schieber/Klappe 34 Prozessluft, insbesondere Aschenplattenluft in die Mineralisierungszone 37 der Verbrennungskammer einblasen. Vorteilhaft und bei Bedarf kann diese auch Aschenplattenluft genannte Prozessluft mit dem Heizelement 31 vorgewärmt werden.
  • Die dritte Ausführungsform weist weiter einen Ventilator 32 auf, welcher auf seiner Zugseite mit dem Frischluftzugang 15 und der gasführenden Verbindung 28 verbunden ist. Auf der Druckseite des Ventilators 32 ist ein Heizelement 33 sowie eine stellbare und /oder absperrbare Klappe oder Schieber 35 vorgesehen. So kann der Ventilator 32 insbesondere bei geschlossener zweiter Klappe/Schieber 12 und offener Klappe 13 und offenem Schieber/Klappe 35 Prozessluft, insbesondere Hauptverbrennungsluft in die Hauptverbrennungszone 36 der Verbrennungskammer einblasen. Vorteilhaft und bei Bedarf kann diese auch Hauptverbrennungsluft oder Primärluft genannte Prozessluft mit dem Heizelement 33 vorgewärmt werden. In der dritten Ausführungsform wird in der Aufheizphase durch Zirkulation von durch die Heizelemente 6, 31, 33 aufgeheizter Luft mittels Ventilatoren 7, 30, 32 die nach aussen dicht abgeschieberte Verbrennungskammer in einer Aufheizphase auf Betriebstemperatur gebracht. Dabei kann die Luft ofenabgangsseitig an der Öffnung 20 bei geöffnetem Schieber 12 durch die gasführende Verbindung 28 abgesaugt und parallel bzw. gleichzeitig in alle, eine oder mehrere Zonen oder Abschnitte der Verbrennungskammer eingeleitet werden. Vorzugsweise in die Hauptverbrennungszone 36, in die Mineralisierungszone 37 und in die Nachverbrennungszone 38. Dazu verzweigt sich die gasführende Verbindung 28 dreifach. Alternativ können auch drei oder mehrere getrennt geführte gasführende Verbindungen mit den genannten Aggregaten versehen vorgesehen sein.
  • Die Verteilung der Luftströmung und die Energieverteilung in der Aufheizphase oder in der Einäscherungsphase kann dabei mittels Stellen der Schieber 14, 34, 35 sowie durch Steuerung der Leistung der Heizelemente 6, 31, 33 sowie durch Drehzahlsteuerung der Ventilatoren 7, 30, 32 bedarfsgerecht eingestellt bzw. automatisch auf Prozesssollwerte oder optimal geregelt werden.

Claims (14)

  1. Vorrichtung (1) zur Einäscherung von organischen Körpern enthaltend eine Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) gebildet aus zumindest einem Werkstoff (23) mit wärmespeichernden Eigenschaften wobei die Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) zumindest einen ersten Abschnitt (2,36,37) und einen zweiten Abschnitt (3,38) aufweist, einen Zulufteingang (4) welcher an der Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) vorgesehen ist, einen Ofenabgang (5) welcher an der Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) vorgesehen ist, zumindest ein Heizelement (6) und einen ersten Ventilator (7) und
    die Vorrichtung (1) ausserhalb der Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) angeordnet eine gasführende Verbindung (28) aufweist, welche mit einem ersten Ende (8) mit dem ersten Abschnitt (2,36,37) der Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) verbindbar oder verbunden ist und mit einem zweiten Ende (9) mit dem zweiten Abschnitt (3,38) der Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) verbindbar oder verbunden ist und wobei der erste Ventilator (7) und das zumindest eine Heizelement (6) in der gasführenden Verbindung (28) angeordnet sind
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Zugseite (19) des ersten Ventilators (7) das erste Ende (8) der gasführenden Verbindung (28) bildet oder zu diesem weist und die Druckseite (18) des ersten Ventilators (7) zum zweiten Ende (9) der gasführenden Verbindung (28) weist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 wobei das zumindest eine Heizelement (6) in der gasführenden Verbindung (28) zwischen dem ersten Ventilator (7) und dem zweiten Ende (9) der gasführenden Verbindung (28) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2 wobei die gasführende Verbindung (28) eine thermische Dämmung (10) aufweist und ein schöpfender Teil des ersten Ventilators (7) innerhalb und eine Lagerung des ersten Ventilators (7) ausserhalb der thermischen Dämmung (10) vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3 wobei zumindest der schöpfende Teil des ersten Ventilators (7) ein hitzefestes Metall, eine Superlegierung oder Keramik, vorzugsweise Titan oder eine Titanlegierung oder eine Nickelbasis-Superlegierung, insbesondere einen Titanstabilisierten Chrom-Nickel-Stahl mit Molybdän aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei das zumindest eine Heizelement (6) mit elektrischem Strom betreibbar ist und insbesondere eine Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung aufweist oder wobei das zumindest eine Heizelement (6) durch einen gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoff betreibbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei die Vorrichtung einen zweiten Ventilator (17) aufweist, welcher Frischluft in den ersten Abschnitt (2,36,37) der Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) fördern kann und/oder einen dritten Ventilator (16) aufweist, welcher Frischluft in den zweiten Abschnitt (3,38) der Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) fördern kann.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei eine erste Klappe (11) oder ein erster verstellbarer Schieber vorgesehen ist, welcher das erste Ende (8) der gasführenden Verbindung (28) mit dem ersten Abschnitt (2,36,37) der Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) verbindbar macht.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei eine zweite Klappe (12) oder ein zweiter verstellbarer Schieber vorgesehen ist, welcher das erste Ende (8) der gasführenden Verbindung (28) oder die Zugseite (19) des ersten Ventilators (7) mit einer Öffnung (20) der Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) verbindbar macht oder/und wobei eine dritte Klappe (13) oder ein dritter verstellbarer Schieber vorgesehen ist, welcher das erste Ende (8) der gasführenden Verbindung (28) oder die Zugseite (19) des ersten Ventilators (7) mit dem Frischluftzugang (15) verbindbar macht.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei die gasführende Verbindung (28) in mehrere Äste verzweigt welche mit je einem Ventilator (7,30,32) und Heizelement (6,31,33) versehen sind und in verschiedene Zonen der Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) führen oder wobei mehrere getrennt geführte gasführende Verbindungen (28) vorgesehen sind, welche mit je einem Ventilator (7,30,32) und Heizelement (6,31,33) versehen sind und in verschiedene Zonen der Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) führen.
  10. Verfahren zum Vorbereiten und Durchführen einer Einäscherung von organischen Körpern enthaltend die Schritte:
    a) Zirkulieren von Heissluft während einer Vorwärmphase durch eine gasführende Verbindung (28) und durch eine Verbrennungskammer (2,3,36,37,38), wobei ein Ventilator (7) und ein Heizelement (6) in der gasführenden Verbindung (28) angeordnet sind, so dass bei laufendem Ventilator (7) durch die gasführende Verbindung (28) und die Verbrennungskammer (2,3,36,37,38) eine geschlossene Luftzirkulation erfolgen kann, wobei der vom Heizelement (6) erhitzte zirkulierende Luftstrom einen Teil seiner Energie in der und an die Verbrennungskammer (2,3,36,37,38), insbesondere an deren innere Oberfläche und Auskleidung abgeben kann.
    b) Einbringen des/der organischen Körper in die Verbrennungskammer.
    c) Zündung der Schwelgase und Einäscherung des/der organischen Körper unter Zufuhr von Frischluft in die Verbrennungskammer und Abfuhr der Rauchgase aus der Verbrennungskammer in einer Einäscherungsphase.
  11. Verfahren nach Anspruch 10 wobei das Zirkulieren der Heissluft durch die gasführende Verbindung und durch die Verbrennungskammer während einem Teil der Vorwärmphase durch einen ersten Abschnitt der Verbrennungskammer und während einem anderen Teil der Vorwärmphase durch einen zweiten Abschnitt der Verbrennungskammer erfolgt.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 wobei das Zirkulieren der Heissluft durch die gasführende Verbindung und durch die Verbrennungskammer zumindest während einem Teil der Vorwärmphase gleichzeitig durch einen ersten Abschnitt der Verbrennungskammer und durch einen zweiten Abschnitt der Verbrennungskammer erfolgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12 enthaltend weiter den Schritt:
    d) Einblasen von durch die Heizung erhitzter Frischluft in die Verbrennungskammer vor oder während der Einäscherungsphase.
  14. Verfahren nach Anspruch 10 bis 13 unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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