EP3789672A1 - Biomasse-heizanlage mit sekundärluftführung, sowie deren bestandteile - Google Patents

Biomasse-heizanlage mit sekundärluftführung, sowie deren bestandteile Download PDF

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EP3789672A1
EP3789672A1 EP20194315.6A EP20194315A EP3789672A1 EP 3789672 A1 EP3789672 A1 EP 3789672A1 EP 20194315 A EP20194315 A EP 20194315A EP 3789672 A1 EP3789672 A1 EP 3789672A1
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EP
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combustion chamber
combustion
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secondary air
biomass heating
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Thilo SOMMERAUER
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SL Technik GmbH
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    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/281—Input from user

Definitions

  • the invention relates to a biomass heating system and its components.
  • the invention relates to a flow-optimized biomass heating system.
  • Biomass heating systems in particular biomass boilers, in a power range from 20 to 500 kW are known. Biomass can be seen as a cheap, domestic, crisis-proof and environmentally friendly fuel. Wood chips or pellets, for example, are available as combustible biomass or as biogenic solid fuels.
  • the pellets mostly consist of wood chips, sawdust, biomass or other materials that have been compacted into small disks or cylinders with a diameter of approx. 3 to 15 mm and a length of 5 to 30 mm.
  • Wood chips also known as wood chips, wood chips or wood chips
  • wood chips is wood that is chopped up with cutting tools.
  • Biomass heating systems for fuels in the form of pellets and wood chips essentially have a boiler with a combustion chamber (the combustion chamber) and an adjoining heat exchange device. Due to the stricter legal regulations in many countries, some biomass heating systems also have a fine dust filter. Various other accessories are regularly available, such as fuel delivery devices, Control devices, probes, safety thermostats, pressure switches, exhaust gas recirculation, boiler cleaning and a separate fuel tank.
  • a device for supplying fuel, a device for supplying air and an ignition device for the fuel are regularly provided in the combustion chamber.
  • the device for supplying the air in turn normally has a fan with low pressure in order to advantageously influence the thermodynamic factors during the combustion in the combustion chamber.
  • a device for supplying fuel can for example be provided with a side insert (so-called cross-insert firing). The fuel is pushed into the combustion chamber from the side via a screw or a piston.
  • a furnace grate In the combustion chamber of a fixed bed furnace, a furnace grate is also usually provided, on which the fuel is essentially supplied and burned continuously.
  • This furnace grate stores the fuel for the combustion and has openings, for example slots, which allow the passage of part of the combustion air as primary air to the fuel.
  • the grate can be made rigid or movable.
  • grate firing systems in which the combustion air is not fed through the grate, but only from the side.
  • the combustion chamber can also regularly be divided into a primary combustion zone (direct combustion of the fuel on the grate and in the gas space above it before further combustion air is supplied) and a secondary combustion zone (post-combustion zone of the flue gas after another Air supply).
  • the combustion of the pellets or the wood chips essentially has two phases after drying.
  • the fuel is at least partially pyrolytically decomposed and converted into gas by high temperatures and air, which can be blown into the combustion chamber.
  • the (partial) part converted into gas and any remaining solid matter for example charcoal
  • the fuel outgasses, and the resulting gas and the charcoal contained in it are also burned.
  • Pyrolysis is the thermal decomposition of a solid substance in the absence of oxygen. Pyrolysis can be divided into primary and secondary pyrolysis.
  • the products of primary pyrolysis are pyrolysis coke and pyrolysis gases, whereby the pyrolysis gases can be divided into gases which are condensable at room temperature and gases which are not condensable.
  • Primary pyrolysis takes place at roughly 250-450 ° C and secondary pyrolysis at around 450-600 ° C.
  • the secondary pyrolysis that occurs subsequently is based on the further reaction of the primarily formed pyrolysis products.
  • the drying and pyrolysis take place at least largely without the use of air, since volatile CH compounds escape from the particle and therefore no air can reach the particle surface.
  • the gasification can be seen as part of the oxidation; the solid, liquid and gaseous products resulting from the pyrolytic decomposition are brought into reaction by the action of further heat. This is done with the addition of a gasification agent such as air, oxygen, water vapor or even carbon dioxide.
  • a gasification agent such as air, oxygen, water vapor or even carbon dioxide.
  • the lambda value during gasification is greater than zero and less than one.
  • the gasification takes place at around 300 to 850 ° C or even up to 1,200 ° C.
  • Complete oxidation with excess air (lambda greater than 1) then takes place by adding more air to these processes.
  • the end products of the reaction are essentially carbon dioxide, water vapor and ash. In all phases, the boundaries are not rigid, but fluid.
  • the combustion process can advantageously be regulated by means of a lambda probe provided at the exhaust gas outlet of the boiler.
  • the efficiency of combustion is increased by converting the pellets into gas, because gaseous fuel is better mixed with the combustion air and thus converted more completely, and lower emissions of pollutants, fewer unburned particles and ash (fly ash or dust particles) are generated .
  • exhaust gas recirculation devices In addition to supplying air to the combustion chamber, exhaust gas recirculation devices are also known which recirculate exhaust gas from the boiler to the combustion chamber for cooling and for renewed combustion.
  • Flue gas recirculation can take place under or over the grate.
  • the flue gas recirculation can be mixed with the combustion air or separately.
  • the exhaust from the combustion in the combustion chamber is fed to the heat exchanger so that the hot combustion gases flow through the heat exchanger to transfer heat to a heat exchange medium, which is usually water at around 80 ° C (usually between 70 ° C and 110 ° C ° C).
  • the boiler also usually has a radiation part, which is integrated into the combustion chamber, and a convection part (the heat exchanger connected to it).
  • the ignition device is mostly a hot air device or a glow device.
  • the combustion is started by supplying hot air to the combustion chamber, the hot air being heated by an electrical resistor.
  • the ignition device has a glow plug / glow rod or several glow plugs in order to heat the pellets or the wood chips through direct contact until combustion begins.
  • the glow plugs can also be equipped with a motor in order to remain in contact with the pellets or the wood chips during the ignition phase and then to retract so as not to remain exposed to the flames. This solution is prone to wear and tear and is complex.
  • a disadvantage of conventional biomass heating systems for pellets can be that pellets that fall into the combustion chamber can roll out of the grid or grate or slide off or land next to the grate and can get into an area of the combustion chamber where the temperature is lower or where the air supply is poor, or they can even fall into the lowest chamber of the boiler or the ash shaft. Pellets that do not remain on the grate or grate burn incompletely and thus cause poor efficiency, excessive ash and a certain amount of unburned pollutant particles. This applies to both pellets and wood chips.
  • the known biomass heating systems for pellets in the vicinity of the grid or grate and / or the exit of the combustion gas have, for example, baffles to hold back fuel elements at certain locations.
  • baffles With some boilers, shoulders are provided on the inside of the combustion chamber to prevent pellets from falling into the ash removal and / or the lowest chamber of the boiler.
  • combustion residues can in turn settle, which makes cleaning more difficult and can impede air flows in the combustion chamber, which in turn reduces efficiency.
  • these baffles require their own manufacturing and assembly effort. This applies to both pellets and wood chips.
  • Biomass heating systems for pellets or wood chips have the following further disadvantages and problems.
  • Baffles or shoulders in the combustion chamber can limit this disadvantage and prevent the fuel from rolling or sliding off the grate or even falling into the bottom chamber of the boiler, but they obstruct the air flow and prevent an optimal mixture of air and fuel.
  • Another problem is that incomplete combustion as a result of the non-uniform distribution of the fuel from the grate and as a result of the non-optimal mixture of air and fuel, the accumulation and falling of unburned ash through the air inlet openings, which lead directly to the combustion grate, or from the end of the grate into the air ducts or the air supply area.
  • blower with a low pressure head does not provide a suitable vortex flow of the air in the combustion chamber and therefore does not allow an optimal mixture of air and fuel. In general, it is difficult to develop an optimal vortex flow in conventional combustion chambers.
  • Hot air devices require high electrical power and are expensive. Spark plugs require less electricity, but they require moving parts because the spark plugs must be motorized. They are expensive, complicated, and can be a problem in terms of reliability.
  • the hybrid technology should enable the use of both pellets and wood chips with water contents between 8 and 35 percent by weight.
  • Gaseous emissions as low as possible should be achieved.
  • Very low dust emissions of less than 15 mg / Nm 3 without and less than 5 mg / Nm 3 with electrostatic precipitator operation are aimed for.
  • the above-mentioned task or the potential individual problems can also relate to individual partial aspects of the overall system, for example to the combustion chamber, the heat exchanger or the electrical filter device.
  • a biomass heating system for burning fuel in the form of pellets and / or wood chips comprising the following: a boiler with a combustion device, a heat exchanger with a plurality of boiler tubes, the combustion device being the The following comprises: a combustion chamber with a rotating grate, with a primary combustion zone and with a secondary combustion zone; wherein the primary combustion zone is laterally surrounded by a plurality of bricks and from below by the rotating grate; wherein a plurality of secondary air nozzles are provided in the combustion bricks; wherein the primary combustion zone and the secondary combustion zone are separated at the level of the secondary air nozzles; wherein the secondary combustion zone of the combustion chamber is fluidically connected to an inlet of the heat exchanger.
  • a biomass heating system is provided, the secondary air nozzles being arranged in such a way that vortex flows of a flue gas-air mixture of secondary air and combustion air arise around a vertical center axis in the secondary combustion zone of the combustion chamber, the vortex flows to improve the mixing of the flue gas -Air mixture lead.
  • a biomass heating system is provided, the secondary air nozzles in the combustion chamber bricks each being designed as a cylindrical or frustoconical opening in the combustion chamber bricks with a circular or elliptical cross-section, the smallest diameter of the respective opening being smaller than its maximum length.
  • a biomass heating system is provided, the combustion device with the combustion chamber being set up in such a way that the eddy currents, after exiting the combustion chamber nozzle, form spiral rotational currents that extend as far as a combustion chamber ceiling of the combustion chamber.
  • a biomass heating system is provided, the secondary air nozzles in the combustion chamber being arranged at at least approximately the same height; and the secondary air nozzles are arranged with their center axis and / or (depending on the type of nozzle) aligned in such a way that the secondary air is introduced eccentrically to a center of symmetry of the combustion chamber.
  • a biomass heating system is provided, the number of secondary air nozzles being between 8 and 14; and / or the secondary air nozzles have a minimum length of at least 50 mm with an internal diameter of 20 to 35 mm.
  • a biomass heating system wherein the combustion chamber in the secondary combustion zone has a combustion chamber slope which reduces the cross section of the secondary combustion zone in the direction of the inlet of the heat exchanger.
  • a biomass heating system is provided, the combustion chamber in the secondary combustion zone having a combustion chamber ceiling which is provided inclined upward in the direction of the inlet of the heat exchanger and which reduces the cross section of the combustion chamber in the direction of the inlet.
  • a biomass heating system is provided, the inclined combustion chamber and the inclined combustion chamber ceiling forming a funnel, the smaller end of which opens into the inlet of the heat exchanger.
  • a biomass heating system is provided, the primary combustion zone and at least part of the secondary combustion zone having an oval horizontal cross-section; and / or the secondary air nozzles are arranged in such a way that they introduce the secondary air tangentially into the combustion chamber.
  • a biomass heating system is provided, the average flow velocity of the secondary air in the secondary air nozzles being at least 8 m / s, preferably at least 10 m / s.
  • a biomass heating system having a modular structure; and in each case two semicircular combustion chamber bricks form a closed ring in order to form the primary combustion zone and / or a part of the secondary combustion zone; and at least two rings are stacked on combustion chamber bricks.
  • a biomass heating system having spiral turbulators arranged in the boiler tubes, which extend over the entire length of the boiler tubes; and the heat exchanger has belt turbulators arranged in the boiler tubes and extending over at least half the length of the boiler tubes.
  • a biomass heating system for burning fuel in the form of pellets and / or wood chips which has the following: a boiler with a combustion device, a heat exchanger with a plurality of boiler tubes, preferably arranged in bundles, wherein the combustion device has the following: a combustion chamber with a rotating grate and with a primary combustion zone and with a secondary combustion zone, preferably provided above the primary combustion zone; wherein the primary combustion zone is laterally surrounded by a plurality of bricks and from below by the rotating grate; wherein the secondary combustion zone includes a combustion chamber nozzle or a burn-through hole; wherein the secondary combustion zone of the combustion chamber is fluidically connected to an inlet or inlet of the heat exchanger; wherein the primary combustion zone has an oval horizontal cross-section.
  • Boiler tubes arranged in bundles can be a plurality of boiler tubes arranged parallel to one another and having at least largely the same length.
  • the inlet openings and the outlet openings of all boiler tubes can each be arranged in a common plane; d. That is, the inlet openings and the outlet openings of all boiler tubes are at the same height.
  • horizontal can denote a planar alignment of an axis or a cross-section on the assumption that the boiler is also set up horizontally, with which the ground level can be the reference, for example.
  • “horizontal” in the present case can mean “parallel” to the base plane of the boiler 11, as this is usually defined.
  • horizontal can only be understood as “parallel” to the combustion plane of the grate.
  • the primary combustion zone can have an oval cross section.
  • the oval horizontal cross-section has no dead corners and thus has an improved air flow and the possibility of a largely unhindered vortex flow.
  • the biomass heating system has improved efficiency and lower emissions.
  • the oval cross-section is well adapted to the type of fuel distribution when it is fed in from the side and the resulting geometry of the fuel bed on the grate.
  • An ideal "round" cross-section is also possible, but not so well adapted to the geometry of the fuel distribution and also the flow technology of the vortex flow, the asymmetry of the oval compared to the "ideal" circular cross-sectional shape of the combustion chamber an improved formation of a turbulent flow in the combustion chamber enables.
  • a biomass heating system is provided, the horizontal cross-section of the primary combustion zone being provided to be at least approximately constant over a height of at least 100 mm. This also serves for the unimpeded formation of the flow profiles in the combustion chamber.
  • a biomass heating system is provided, the combustion chamber in the secondary combustion zone having a combustion chamber slope which tapers the cross section of the secondary combustion zone in the direction of the inlet or inlet of the heat exchanger.
  • a biomass heating system having a first rotating grating element, a second rotating grating element and a third rotating grating element, each around a horizontally arranged bearing axis by at least 90 degrees, preferably at least 160 degrees, more preferably by at least 170 degrees , are rotatably arranged; wherein the rotating grate elements form a combustion surface for the fuel; the rotating grate elements Have openings for the air for combustion, wherein the first rotating grate element and the third rotating grate element are identical in their combustion surface.
  • the openings in the rotating grate elements are preferably slot-shaped and designed in a regular pattern in order to ensure a uniform air flow through the fuel bed.
  • a biomass heating system is provided, the second rotating grate element being positively arranged between the first rotating grating element and the third rotating grating element and having grate lips which are arranged in such a way that they are at least largely sealingly in the horizontal position of all three rotating grating elements on the first rotating grating element and the third rotating grate element.
  • a biomass heating system wherein the rotating grate further has a rotating grate mechanism which is configured such that it can rotate the third rotating grate element independently of the first rotating grate element and the second rotating grate element, and that it can rotate the first rotating grate element and the second rotating grate element can rotate together but independently of the third rotating grate element.
  • a biomass heating system is provided, the combustion surface of the rotating grate elements configuring an essentially oval or elliptical combustion surface.
  • a biomass heating system having mutually complementary and curved sides, the second rotating grating element preferably having concave sides towards the adjacent first and third rotating grating element, and preferably the first and third rotating grating element each towards the second rotating grating element have a convex side.
  • a biomass heating system having a modular structure; and two semicircular combustion chamber bricks each form a closed ring to form the primary combustion zone; and at least two rings are stacked on combustion chamber bricks.
  • a biomass heating system having spiral turbulators arranged in the boiler tubes, which extend over the entire length of the boiler tubes; and the heat exchanger has belt turbulators arranged in the boiler tubes and extending over at least half the length of the boiler tubes.
  • the belt turbulators can preferably be arranged in or within the spiral turbulators.
  • the belt turbulators can be arranged in an integrated manner in the spiral turbulators.
  • the belt turbulators can preferably extend over a length of 30 to 70% of the length of the spiral turbulators.
  • a biomass heating system having between 18 and 24 boiler tubes, each with a diameter of 70 to 85 mm and a wall thickness of 3 to 4 mm.
  • a biomass heating system having an electrostatic filter device arranged in an integrated manner, which has a spray electrode and a precipitation electrode surrounding the spray electrode and a cage or a cage-shaped cleaning device; wherein the boiler further has a mechanically operable cleaning device with a hammer lever with a stop head; wherein the cleaning device is set up in such a way that it can strike the (spray) electrode at its end with the stop head, so that a shock wave is generated by the electrode and / or a transverse vibration of the (spray) electrode to remove impurities from the electrode to clean up.
  • a steel is provided as the material for the electrode, which can be caused to vibrate (longitudinally and / or transversely and / or shock waves) by the stop head.
  • Spring steel and / or chrome steel can be used for this purpose.
  • the material of the spring steel can preferably be an austenitic chromium-nickel steel, for example 1.4310.
  • the spring steel can be made cambered. The cage-shaped cleaning device can be moved back and forth along the wall of the electrostatic filter device for cleaning the collecting electrode.
  • a biomass heating system is provided, with a cleaning device integrated into the boiler in the cold area being provided, which is configured such that it can clean the boiler tubes of the heat exchanger by moving up and down the turbulators provided in the boiler tubes.
  • the upward and downward movement can also be understood as the back and forth movement of the turbulators in the boiler tubes in the longitudinal direction of the boiler tubes.
  • a biomass heating system with a glow bed height measuring mechanism being arranged in the combustion chamber above the rotating grate; wherein the ember bed height measuring mechanism has a fuel level flap with a main surface which is attached to an axis of rotation; wherein a surface parallel of the main surface of the fuel level flap is provided at an angle to a central axis of the axis of rotation, the angle preferably being greater than 20 degrees.
  • a combustion chamber slope of a secondary combustion zone of a combustion chamber with the features and properties mentioned herein is disclosed which is (only) suitable for a biomass heating system.
  • a combustion chamber slope for a secondary combustion zone of a combustion chamber of a biomass heating system with the features and properties mentioned herein is disclosed.
  • an electrostatic filter device arranged in an integrated manner for a biomass heating system with the features and properties mentioned herein is disclosed.
  • a glow bed height measurement mechanism for a biomass heating system with the features and properties mentioned herein is disclosed.
  • a fuel level flap for a biomass heating system with the features and properties mentioned herein is also disclosed as such.
  • an expression such as “A or B”, “at least one of“ A or / and B ”or“ one or more of A or / and B ” can include all possible combinations of features listed together.
  • Expressions such as“ first ",” second “,” primary “or” secondary “as used herein can be used represent different elements regardless of their order and / or meaning and do not restrict corresponding elements.
  • an element e.g., a first element
  • another element e.g., a second element
  • the element may be directly connected to the other element or connected to the other element via another element (e.g. a third element).
  • a term “configured to” (or “arranged”) as used in the present disclosure may be replaced by “suitable for,” “suitable for,” “adapted to”, “made to”, “capable of” or “designed to” depending on what is technically possible.
  • the expression “device configured to” or “set up to” mean that the device can operate in conjunction with another device or component, or can perform a corresponding function.
  • the present individual aspects for example the rotating grate, the combustion chamber or the filter device, are disclosed herein as individual parts or individual devices separately from or separately from the biomass heating system. It is therefore clear to the person skilled in the art that individual aspects or parts of the system are also disclosed here in isolation. In the present case, the individual aspects or parts of the system are disclosed in particular in the sub-chapters identified by brackets. It is envisaged that these individual aspects can also be claimed separately.
  • Fig. 1 shows a three-dimensional overview view of the biomass heating system 1 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the arrow V in the figures indicates the front view of the system 1
  • the arrow S in the figures indicates the side view of the system 1.
  • the biomass heating system 1 has a boiler 11 which is mounted on a boiler base 12.
  • the boiler 11 has a boiler housing 13, for example made of sheet steel.
  • a combustion device 2 (not shown), which can be reached via a first maintenance opening with a closure 21.
  • a rotating mechanism holder 22 for a rotating grate 25 (not shown) supports a rotating mechanism 23 with which drive forces can be transmitted to bearing axles 81 of the rotating grate 25.
  • an optional filter device 4 (not shown) with an electrode 44 (not shown) which is suspended by an insulating electrode holder 43 and which is energized via an electrode supply line 42.
  • the exhaust gas from the biomass heating system 1 is discharged via an exhaust gas outlet 41, which is arranged downstream of the filter device 4 in terms of flow.
  • a fan can be provided here.
  • a recirculation device 5 is provided behind the boiler 11, which recirculates part of the exhaust gas via recirculation ducts 51, 53 and 54 and flaps 52 to cool the combustion process and reuse it during the combustion process.
  • the biomass heating system 1 also has a fuel supply 6 with which the fuel is conveyed in a controlled manner to the combustion device 2 in the primary combustion zone 26 from the side onto the rotating grate 25.
  • the fuel supply 6 has a rotary valve 61 with a fuel supply opening 65, the rotary valve 61 having a drive motor 66 with control electronics.
  • An axle 62 driven by the drive motor 66 drives a transmission mechanism 63 which can drive a fuel screw conveyor 67 (not shown) so that the fuel is conveyed in a fuel feed channel 64 to the combustion device 2.
  • an ash removal device 7 which has an ash removal screw 71 in an ash removal channel, which is operated by a motor 72.
  • Fig. 2 now shows a cross-sectional view through the biomass heating system 1 of FIG Fig. 1 which was taken along a section line SL1 and which is shown viewed from the side view S.
  • Fig. 3 which has the same cut as Fig. 2 represents, for the sake of clarity, the flows of the flue gas and flow cross-sections are shown schematically.
  • Fig. 3 It should be noted that individual areas compared to the Fig. 2 are shown dimmed. This is only for the sake of clarity Fig. 3 and the visibility of the flow arrows S5, S6 and S7.
  • the boiler 11 is mounted on the boiler base 12 and has a multi-walled boiler housing 13 in which water or another fluid heat exchange medium can circulate.
  • a water circulation device 14 with a pump, valves, lines, etc. is provided for supplying and removing the heat exchange medium.
  • the combustion device 2 has a combustion chamber 24 in which the combustion process of the fuel takes place in the core.
  • the combustion chamber 24 has a multi-part rotating grate 25, which will be explained in more detail later, on which the fuel bed 28 rests.
  • the multi-part rotating grate 25 is rotatably mounted by means of a plurality of bearing axles 81.
  • the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 is surrounded by (a plurality of) combustion chamber bricks 29, whereby the combustion chamber bricks 29 define the geometry of the primary combustion zone 26.
  • the cross section of the primary combustion zone 26 (for example) along the horizontal section line A1 is essentially oval (for example 380 mm + - 60 mm x 320 mm + - 60 mm; it should be noted that some of the above size combinations can also result in a circular cross section).
  • the arrow S1 shows the flow from the secondary air nozzle 291 schematically, this flow (this is shown purely schematically) having a swirl induced by the secondary air nozzles 291 in order to improve the mixing of the flue gas.
  • the secondary air nozzles 291 are designed in such a way that they introduce the secondary air (preheated by the combustion chamber bricks 29) tangentially into the combustion chamber 24 with its oval cross-section there (cf. Fig. 19 ). This creates a vortex or swirling flow S1, which runs upwards in a roughly spiral or helical shape. In other words, an upwardly extending spiral flow rotating about a vertical axis is formed.
  • the combustion chamber bricks 29 form the inner lining of the primary combustion zone 26, store heat and are directly exposed to the fire.
  • the combustion chamber bricks 29 thus also protect the other material of the combustion chamber 24, for example cast iron, from the direct action of flames in the combustion chamber 24.
  • the combustion chamber bricks 29 are preferably adapted to the shape of the grate 25.
  • the combustion chamber bricks 29 also have secondary air or recirculation nozzles 291, which recirculate the flue gas into the primary combustion zone 26 for renewed participation in the combustion process and in particular for cooling as required.
  • the secondary air nozzles 291 are not aligned with the center of the primary combustion zone 26, but aligned acentrically in order to cause a swirl of the flow in the primary combustion zone 26 (ie a swirl and eddy flow, which will be explained in more detail later).
  • the combustion chamber bricks 29 will be explained in more detail later.
  • An insulation 311 is provided at the boiler tube inlet.
  • the oval cross-sectional shape of the primary combustion zone 26 (and the nozzle) and the length and position of the secondary air nozzles 291 favor the formation and maintenance of a vortex flow, preferably up to the ceiling of the combustion chamber 24.
  • a secondary combustion zone 27 adjoins the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 26, either at the level of the combustion chamber nozzles 291 (from a functional or combustion point of view) or at the level of the combustion chamber nozzle 203 (from a purely structural or structural point of view) and defines the radiation part of the combustion chamber 26.
  • the flue gas produced during the combustion releases its thermal energy mainly through thermal radiation, in particular to the heat exchange medium, which is located in the two left-hand chambers for the heat exchange medium 38.
  • the corresponding flue gas flows are in Fig. 3 indicated purely by way of example by the arrows S2 and S3.
  • candle-flame-shaped rotary currents S2 appear (cf. also Fig. 21 ), which can advantageously extend up to the combustion chamber ceiling 204, whereby the available space of the combustion chamber 24 is better utilized.
  • the eddy currents are concentrated in the middle of the combustion chamber A2 and make ideal use of the volume of the secondary combustion zone 27.
  • the constriction that the combustion chamber nozzle 203 represents for the eddy currents further reduces the rotational currents, with which turbulence is generated to improve the mixing of the air / flue gas mixture. Cross mixing therefore takes place through the constriction or constriction through the combustion chamber nozzle 203.
  • the rotational momentum of the flows is, however, at least partially also retained above the combustion chamber nozzle 203, which maintains the propagation of these flows up to the combustion chamber ceiling 204.
  • the secondary air nozzles 291 are integrated into the elliptical or oval cross section of the combustion chamber 24 in such a way that, due to their length and orientation, they induce eddy currents that set the flue gas / secondary air mixture in rotation and thereby (again in combination with the combustion chamber nozzle 203 improved) enable complete combustion with minimal excess air and thus maximum efficiency. This is also in the Figures 19 to 21 illustrated.
  • the secondary air supply is designed in such a way that it cools the hot combustion chamber bricks 29 by flowing around them and the secondary air itself is preheated in return, whereby the burnout speed of the flue gases is accelerated and the completeness of the burnout even with extreme partial load (e.g. 30%) the nominal load) is ensured.
  • the first maintenance opening 21 is insulated with an insulating material, for example Vermiculite TM.
  • the present secondary combustion zone 27 is set up in such a way that burnout of the flue gas is ensured.
  • the special geometric configuration of the secondary combustion zone 27 will be explained in more detail later.
  • the flue gas flows into the heat exchange device 3, which has a bundle of boiler tubes 32 provided parallel to one another.
  • the flue gas now flows downwards, as in FIG Fig. 3 indicated by arrows S4.
  • This part of the flow can also be referred to as the convection part, since the heat dissipation of the flue gas essentially takes place on the boiler tube walls via forced convection.
  • the temperature gradients in the heat exchanger medium, for example in the water, caused in the boiler 11 result in a natural convection of the water, which promotes mixing of the boiler water.
  • the exit of the boiler tubes 32 opens into the reversing chamber 35 via the reversing chamber inlet 34 or inlet. If the filter device 4 is not provided, the flue gas is discharged upwards again in the boiler 11.
  • the other case of the optional filter device 4 is shown in FIG Fig. 2 and 3 shown.
  • the flue gas is introduced back up into the filter device 4 (cf. arrows S5), which in the present case is an electrostatic filter device 4 by way of example.
  • flow diaphragms can be provided at the inlet 44 of the filter device 4, which equalize the flow of the flue gas into the filter.
  • Electrostatic dust filters also known as electrostatic precipitators, are devices for separating particles from gases that are based on the electrostatic principle. These filter devices are used in particular for the electrical cleaning of exhaust gases.
  • electrostatic precipitators dust particles are electrically charged by a corona discharge from a spray electrode and drawn to the oppositely charged electrode (collecting electrode).
  • the corona discharge takes place on a suitable, charged high-voltage electrode (also known as a spray electrode) inside the electrostatic precipitator.
  • the electrode is preferred with protruding tips and possibly sharp edges, because this is where the density of the field lines and thus also the electrical field strength is greatest and thus the corona discharge is favored.
  • the opposite electrode (collecting electrode) usually consists of a grounded exhaust pipe section which is supported around the electrode.
  • the degree of separation of an electrostatic precipitator depends in particular on the residence time of the exhaust gases in the filter system and the voltage between the spray and separation electrodes.
  • the rectified high voltage required for this is provided by a high voltage generating device (not shown).
  • the high-voltage generating system and the holder for the electrode must be protected from dust and dirt in order to avoid unwanted leakage currents and to extend the service life of system 1.
  • a rod-shaped electrode 45 (which is preferably designed like an elongated, plate-shaped steel spring, cf. Fig. 15 ) held approximately in the middle in an approximately chimney-shaped interior of the filter device 4.
  • the electrode 45 consists at least largely of a high-quality spring steel or chromium steel and is held by an electrode holder 43 via a high-voltage insulator, that is to say an electrode insulation 46.
  • the (spray) electrode 45 hangs downward in the interior of the filter device 4 so that it can vibrate.
  • a cage 48 serves at the same time as a counter electrode and as a cleaning mechanism for the filter device 4.
  • the cage 48 is connected to the ground or earth potential. Due to the prevailing potential difference, the exhaust gas flowing in the filter device 4, see arrows S6, is filtered as explained above. In the case of cleaning the filter device 4, the electrode 45 is de-energized.
  • the cage 48 preferably has an octagonal regular cross-sectional profile, as shown, for example, in the view of FIG Fig. 13 can be removed.
  • the cage 48 can preferably be laser cut during manufacture.
  • the flue gas flows through the reversing chamber 34 into the inlet 44 of the filter device 4.
  • the (optional) filter device 4 is optionally provided fully integrated in the boiler 11, so that the wall surface facing the heat exchanger 3 and flushed by the heat exchanger medium is also used for heat exchange from the direction of the filter device 4, which further improves the efficiency of the system 1. In this way, at least part of the wall of the filter device 4 can be flushed with the heat exchange medium, whereby at least part of this wall is cooled with boiler water.
  • the cleaned exhaust gas flows out of the filter device 4, as indicated by the arrows S7. After exiting the filter, part of the exhaust gas is returned to the primary combustion zone 26 via the recirculation device 5. This will also be explained in more detail later. The remaining part of the exhaust gas is passed out of the boiler 11 via the exhaust gas outlet 41.
  • An ash discharge 7 is arranged in the lower part of the boiler 11.
  • the ash separated and falling out of the boiler 11, for example, from the combustion chamber 24, the boiler tubes 32 and the filter device 4 is conveyed out of the boiler 11 via an ash discharge screw 71.
  • the combustion chamber 24 and the boiler 11 of this embodiment were calculated using CFD simulations. Practical experiments were also carried out to confirm the CFD simulations. The starting point for the considerations was calculations for a 100 kW boiler, although a power range of 20 to 500 kW was taken into account.
  • the flow processes can be laminar and / or turbulent, accompanied by chemical reactions, or it can be a act multiphase system.
  • CFD simulations are therefore well suited as design and optimization tools.
  • CFD simulations were used in order to optimize the flow parameters in such a way that the objects of the invention listed above are achieved.
  • the mechanical design and dimensioning of the boiler 11, the combustion chamber 24, the secondary air nozzles 291 and the combustion chamber nozzle 203 were significantly defined by the CFD simulation and also by associated practical experiments.
  • the simulation results are based on a flow simulation with consideration of the heat transfer. Examples of the results of such CFD simulations are given in US Pat Fig. 20 and 21 shown.
  • the design of the combustion chamber shape is important in order to be able to meet the requirements of the task.
  • the shape and geometry of the combustion chamber should ensure the best possible turbulent mixing and homogenization of the flow across the cross section of the flue gas duct, a minimization of the combustion volume, as well as a reduction in excess air and the recirculation ratio (efficiency, operating costs), a reduction in CO and CxHx Emissions, NOx emissions, dust emissions, a reduction in local temperature peaks (fouling and slagging) and a reduction in local flue gas speed peaks (material stress and erosion).
  • the Fig. 4 showing a partial view of the Fig. 2 is, and the Fig. 5 , which is a sectional view through the boiler 11 along the vertical section line A2, represent a combustion chamber geometry that meets the aforementioned requirements for biomass heating systems over a wide power range of, for example, 20 to 500 kW is fair.
  • the vertical section line A2 can also be understood as the central or central axis of the oval combustion chamber 24.
  • the specified size ranges are ranges with which the requirements are (approximately) fulfilled as well as with the specified exact values.
  • a chamber geometry of the primary combustion zone 26 and the combustion chamber 24 can preferably be defined on the basis of the following basic parameters: A volume with an oval horizontal base with the dimensions of 380 mm + - 60 mm (preferably + -30 mm) x 320 mm + - 60 mm (preferably + -30 mm), and a height of 538 mm + - 80 mm ( preferably + - 50 mm).
  • the above size specifications can also be applied to boilers of other power classes (e.g. 50 kW or 200 kW), scaled in relation to each other.
  • the volume defined above can have an upper opening in the form of a combustion chamber nozzle 203, which is provided in the secondary combustion zone 27 of the combustion chamber 24, which has a combustion chamber bevel 202 protruding into the secondary combustion zone 27 and which preferably contains the heat exchange medium 38.
  • the combustion chamber bevel 202 reduces the cross section of the secondary combustion zone 27.
  • the combustion chamber bevel 202 is at an angle k of at least 5%, preferably at an angle k of at least 15% and even more preferably at least an angle k of 19% with respect to a fictitious horizontal or straight provided combustion chamber ceiling H (cf. the dashed horizontal line H in Fig. 4 ) intended.
  • a combustion chamber ceiling 204 is also provided inclined in an ascending manner in the direction of the inlet 33.
  • the combustion chamber 24 in the secondary combustion zone 27 thus has the combustion chamber ceiling 204, which is provided inclined upward in the direction of the inlet 33 of the heat exchanger 3.
  • This combustion chamber ceiling 204 extends in the section of Fig. 2 at least largely straight or straight and inclined.
  • the angle of inclination of the straight or flat combustion chamber ceiling 204 can preferably be 4 to 15 degrees with respect to the (fictitious) horizontal.
  • a further (ceiling) slope is provided in the combustion chamber 24 in front of the inlet 33, which, together with the combustion chamber slope 202, forms a funnel.
  • This funnel turns the upwardly directed swirl or vortex flow to the side and directs this flow roughly into the Horizontal around. Due to the already turbulent upward flow and the funnel shape in front of the inlet 33, it is ensured that all heat exchanger tubes 32 or boiler tubes 32 are flowed evenly, which ensures an evenly distributed flow of the flue gas in all boiler tubes 32. This optimizes the heat transfer in the heat exchanger 3 quite considerably.
  • the combination of the vertical and horizontal slopes 203, 204 in the secondary combustion zone in combination as an inflow geometry in the convective boiler can achieve a uniform distribution of the flue gas over the convective boiler tubes.
  • the combustion chamber bevel 202 serves to homogenize the flow S3 in the direction of the heat exchanger 3 and thus the flow through the boiler tubes 32. This results in the most uniform possible distribution of the flue gas to the individual boiler tubes in order to optimize the heat transfer there.
  • the combination of the bevels with the inflow cross-section of the boiler rotates the flue gas flow in such a way that the flue gas flow or the flow rate is distributed as evenly as possible to the respective boiler tubes 32.
  • the combustion chamber 24 is provided without dead corners or dead edges.
  • the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 can comprise a volume which preferably has an oval or approximately circular horizontal cross-section in the outer circumference (such a cross-section is shown in FIG Fig. 2 marked with A1 as an example).
  • This horizontal cross section can also preferably represent the base area of the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24.
  • the combustion chamber 24 Over the height indicated by the double arrow BK4, the combustion chamber 24 can have an approximately constant cross section.
  • the primary combustion zone 24 can have an approximately oval-cylindrical volume.
  • the side walls and the base (the grate) of the primary combustion zone 26 can preferably be perpendicular to one another.
  • the bevels 203, 204 described above can be provided integrated as walls of the combustion chamber 24, the bevels 203, 204 forming a funnel which opens into the inlet 33 of the heat exchanger 33 and has the smallest cross section there.
  • the horizontal cross-section of the combustion chamber 24 and in particular the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 can also preferably be designed to be regular. Furthermore, the horizontal cross section of the combustion chamber 24 and in particular of the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 can preferably be a regular (and / or symmetrical) ellipse.
  • the horizontal cross-section (the outer circumference) of the primary combustion zone 26 can be designed to be constant over a predetermined height (for example 20 cm).
  • an oval-cylindrical primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 is provided which, according to CFD calculations, enables a significantly more uniform and better air distribution in the combustion chamber 24 than in the case of rectangular combustion chambers of the prior art.
  • the missing dead spaces also avoid zones in the combustion chamber with poor air flow, which increases efficiency and reduces slag formation.
  • the nozzle 203 in the combustion chamber 24 is also designed as an oval or approximately circular constriction in order to optimize the flow conditions even further.
  • This optimized nozzle 203 bundles the upwardly rotating flue gas-air mixture and ensures better mixing, preservation of the eddy currents in the secondary combustion zone 27 and thus complete combustion. This also minimizes the excess air required. This improves the combustion process and increases efficiency.
  • a vortex or swirling flow is bundled through the nozzle 203 and directed upwards, so that this flow extends further upwards than is usual in the prior art.
  • this has its cause in the reduction in the swirled distance of the air flow to the rotational or swirl center axis forced by the nozzle 203 (cf. analogously the physics of the pirouette effect).
  • the combustion chamber slope 202 of the Fig. 4 which are also used in the Fig. 2 and 3 can be seen and where the combustion chamber 25 (or its cross-section) tapers at least approximately linearly from bottom to top, ensures, according to CFD calculations, an equalization of the flue gas flow in the direction of the heat exchanger device 4, whereby its efficiency can be improved.
  • the horizontal cross-sectional area of the combustion chamber 25 tapers from the beginning to the end of the combustion chamber bevel 202, preferably by at least 5%.
  • the combustion chamber bevel 202 is provided on the side of the combustion chamber 25 facing the heat exchange device 4, and is provided rounded at the point of maximum taper.
  • combustion chamber ceiling 204 which runs obliquely upwards to the horizontal in the direction of the inlet 33 and which diverts the eddy currents in the secondary combustion zone 27 to the side, thereby making their flow velocity distribution more uniform.
  • the inflow or deflection of the flue gas flow upstream of the tube bundle heat exchanger is designed in such a way that an uneven inflow of the tubes is avoided in the best possible way, whereby temperature peaks in individual boiler tubes 32 can be kept low and the heat transfer in the heat exchanger 4 can be improved (best possible use of the heat exchanger surfaces) . As a result, the efficiency of the heat exchange device 4 is improved.
  • the gaseous volume flow of the flue gas is guided through the inclined combustion chamber wall 203 at a uniform speed (also in the case of different combustion states) to the heat exchanger tubes or the boiler tubes 32.
  • This effect is further reinforced by the inclined combustion chamber ceiling 204, a funnel effect being produced.
  • the result is a uniform heat distribution of the individual boiler tubes 32 relating to the heat exchanger surfaces and thus an improved use of the heat exchanger surfaces.
  • the exhaust gas temperature is thus reduced and the efficiency increased.
  • the flow distribution is particularly at that in the Fig. 3 shown indicator line WT1 much more evenly than in the prior art.
  • the line WT1 represents an entry surface for the heat exchanger 3.
  • the indicator line WT3 indicates an exemplary cross-sectional line through the filter device 4, in which the flow is set up as homogeneously as possible or is approximately evenly distributed over the cross-section of the boiler tubes 32 (among other things due to of flow diaphragms at the entrance of the filter device 4 and due to the geometry of the turning chamber 35).
  • a uniform flow through the filter device 3 or the last boiler pass minimizes the formation of streaks and thereby also optimizes the separation efficiency of the filter device 4 and the heat transfer in the biomass heating system 1.
  • an ignition device 201 is provided on the fuel bed 28 in the lower part of the combustion chamber 25. This can cause an initial ignition or a new ignition of the fuel.
  • the ignition device 201 can be a glow igniter be.
  • the ignition device is advantageously arranged in a stationary manner and horizontally offset laterally to the location of the introduction of the fuel.
  • a lambda probe (not shown) can (optionally) be provided after the exit of the flue gas (i.e. after S7) from the filter device.
  • a controller (not shown) can recognize the respective calorific value through the lambda probe.
  • the lambda probe can thus ensure the ideal mixing ratio between the fuels and the oxygen supply. Despite different fuel qualities, a high level of efficiency and a higher degree of efficiency can be achieved as a result.
  • FIG. 5 The fuel bed 28 shown shows a coarse fuel distribution due to the supply of the fuel from the right-hand side of FIG Fig. 5 .
  • a combustion chamber nozzle 203 is shown, in which a secondary combustion zone 27 is provided and which accelerates and bundles the flue gas flow.
  • the area ratio of the combustion chamber nozzle 203 is in a range from 25% to 45%, but is preferably 30% to 40%, and is, for example for a 100 kW biomass heating system 1, ideally 36% + - 1% (ratio of the measured input area to the measured exit area of the nozzle 203).
  • the Fig. 6 shows a three-dimensional sectional view (obliquely from above) of the primary combustion zone 26 and the isolated part of the secondary combustion zone 27 of the combustion chamber 24 with the rotating grate 25, and in particular of the special design of the combustion chamber bricks 29.
  • the Fig. 7 shows accordingly to Fig. 6 a Exploded view of the combustion chamber bricks 29.
  • the views of the Fig. 6 and 7th can preferably with the dimensions listed above Fig. 4 and 5 be executed. However, this is not necessarily the case.
  • the chamber wall of the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 is provided with a plurality of combustion chamber bricks 29 in a modular structure, which among other things facilitates manufacture and maintenance. Maintenance is made easier in particular by the possibility of removing individual combustion chamber bricks 29.
  • Form-fitting grooves 261 and projections 262 in order to create a mechanical and largely airtight connection, in order in turn to avoid the ingress of disruptive external air.
  • two at least largely symmetrical combustion chamber bricks each form a complete ring.
  • three rings are preferably stacked on top of one another in order to form the oval-cylindrical or alternatively also at least approximately circular (the latter is not shown) primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24.
  • Three further combustion chamber bricks 29 are provided as the upper end, the ring-shaped nozzle 203 being supported by two retaining bricks 264 which are placed onto the upper ring 263 in a form-fitting manner.
  • grooves 261 are provided either for suitable projections 262 and / or for the insertion of suitable sealing material.
  • the retaining stones 264 which are preferably designed symmetrically, can preferably have an inwardly inclined bevel 265 in order to simplify the sweeping of fly ash onto the rotating grate 25.
  • the lower ring 263 of the combustion chamber bricks 29 rests on a base plate 251 of the rotating grate 25. Ash is increasingly deposited on the inner edge between this lower ring 263 of the combustion chamber bricks 29, which thus advantageously seals this transition independently and advantageously when the biomass heating system 1 is in operation.
  • the openings for the recirculation nozzles 291 or secondary air nozzles 291 are provided in the middle ring of the combustion chamber bricks 29.
  • the secondary air nozzles 291 are provided in the combustion chamber bricks 29 at least approximately at the same (horizontal) height as the combustion chamber 24.
  • the combustion chamber bricks 29 are preferably made of high-temperature silicon carbide, which makes them very wear-resistant.
  • the combustion chamber bricks 29 are provided as shaped bricks.
  • the combustion chamber bricks 29 are shaped in such a way that the inner volume of the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 has an oval horizontal cross-section, which, thanks to an ergonomic shape, avoids dead corners or dead spaces that are usually not optimally flowed through by the flue gas-air mixture, so that the fuel present there is not is burned optimally. Due to the present shape of the combustion chamber bricks 29, the flow of primary air through the grate 25, which also matches the distribution of the fuel over the grate 25, and the possibility of unhindered eddy currents is improved; and consequently, the combustion efficiency is improved.
  • the oval horizontal cross section of the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 is preferably a point-symmetrical and / or regular oval with the smallest inner diameter BK3 and the largest inner diameter BK11. These dimensions were the result of the optimization of the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 by means of CFD simulation and practical tests.
  • Fig. 8 shows a plan view of the rotating grate 25 from above as seen from the section line A1 of FIG Fig. 2 .
  • the supervision of the Fig. 8 can preferably be designed with the dimensions listed above. However, this is not necessarily the case.
  • the rotating grate 25 has the base plate 251 as a base element.
  • a transition element 255 is provided in a roughly oval-shaped opening of the base plate 251, which bridges a gap between a first rotating grate element 252, a second rotating grating element 253 and a third rotating grating element 254, which are rotatably mounted. So that the rotating grate 25 is provided as a rotating grate with three individual elements, d. In other words, this can also be referred to as a 3-fold rotating grate. Air holes for primary air to flow through are provided in the rotating grate elements 252, 253 and 254.
  • the rotating grate elements 252, 253 and 254 are flat and heat-resistant metal plates, for example made of a cast metal, which have an at least largely flat surface on their upper side and are connected to the bearing axles 81 on their underside, for example via intermediate mounting elements. Viewed from above, the rotating grate elements 252, 253 and 254 have curved and complementary sides or outlines.
  • the rotating grate elements 252, 253, 254 can have mutually complementary and curved sides, the second rotating grating element 253 preferably having concave sides to the adjacent first and third rotating grating elements 252, 254, and preferably the first and third rotating grating elements 252, 254 each has a convex side towards the second rotating grate element 253. This improves the breaker function of the rotating grate elements, since the length of the break is increased and the forces acting to break the break (similar to scissors) attack more specifically.
  • the rotating grate 25 has an oval combustion surface which is more favorable for the fuel distribution, the air flow through the fuel and the burning off of the fuel than a conventional rectangular combustion surface.
  • the combustion surface 258 is essentially formed by the surfaces of the rotating grate elements 252, 253 and 254 (in the horizontal state). The combustion surface is thus the surface of the rotating grate elements 252, 253 and 254 pointing upwards.
  • This oval combustion surface advantageously corresponds to the fuel contact surface when this is applied or pushed onto the side of the rotating grate 25 (see arrow E in FIG Fig. 9 , 10 and 11 ).
  • the fuel can be supplied from a direction which is parallel to a longer central axis (main axis) of the oval combustion surface of the rotating grate 25.
  • the first rotating grate element 252 and the third rotating grate element 254 can preferably be embodied identically in their combustion surface 258. Furthermore, the first rotating grate element 252 and the third rotating grate element 254 can be identical or structurally identical to one another. This is for example in Fig. 9 to see, wherein the first rotating grate element 252 and the third rotating grate element 254 have the same shape.
  • the second rotating grate element 253 is arranged between the first rotating grate element 252 and the third rotating grate element 254.
  • the rotating grate 25 is preferably provided with an approximately point-symmetrical oval combustion surface 258.
  • the rotating grate 25 can also form an approximately elliptical combustion surface 258, DR2 being the dimensions of its main axis and DR1 the dimensions of its minor axis.
  • the rotating grate 25 can have an approximately oval combustion surface 258, which is axially symmetrical with respect to a center axis of the combustion surface 258.
  • the rotating grate 25 can have an approximately circular combustion surface 258, which entails minor disadvantages in terms of fuel supply and distribution.
  • Two motors or drives 231 of the rotating mechanism 23 are also provided, with which the rotating grate elements 252, 253 and 254 can be rotated accordingly. More details on the special function and the advantages of the present rotary grate 25 will be given later with reference to FIG Figures 9 , 10 and 11 described.
  • the ash melting range (this extends from the sintering point to the pouring point) depends to a large extent on the fuel used.
  • Spruce wood for example, has a critical temperature of around 1,200 ° C. But the ash melting range of a fuel can also be subject to strong fluctuations. Depending on the amount and composition of the minerals contained in the wood, the behavior of the ash changes in the combustion process.
  • Another factor that can influence slag formation is the transport and storage of wood pellets or wood chips. This is because these should get into the combustion chamber 24 as undamaged as possible. If the wood pellets have already crumbled when they enter the combustion process, this increases the density of the ember bed. Stronger slag formation is the result. In particular, the transport from the storage room to the combustion chamber 24 is important here. Particularly long distances, as well as bends and angles, lead to damage or abrasion of the wood pellets.
  • the resulting slag (and also the ash) can advantageously be removed due to the special shape and functionality of the rotating grate 25 provided. This is now with respect to the Figures 9 , 10 and 11 explained in more detail.
  • FIGS Fig. 9 , 10 and 11 show a three-dimensional view of the rotating grate 25 with the base plate 251, the first rotating grating element 252, the second rotating grating element 253 and the third rotating grating element 254.
  • the views of FIGS Fig. 9 , 10 and 11 can preferably correspond to the dimensions listed above. However, this is not necessarily the case.
  • This view shows the rotating grate 25 as an isolated insert part with rotating grate mechanism 23 and drive (s) 231.
  • the rotating grate 25 is mechanically provided in such a way that it can be individually prefabricated in the manner of the modular system and inserted as an insert part into a provided elongated opening of the boiler 11 and can be built in. This also makes the maintenance of this wear-prone part easier.
  • the rotating grate 25 can thus preferably be of modular design, it being able to be quickly and efficiently removed and reinserted as a complete part with rotating grate mechanism 23 and drive 231.
  • the modularized rotating grate 25 can thus also be assembled and disassembled by means of quick-release fasteners.
  • the rotating gratings of the prior art are regularly permanently mounted, and thus difficult to maintain or assemble.
  • the drive 231 can have two separately controllable electric motors. These are preferably provided on the side of the rotating grate mechanism 23.
  • the electric motors can have reduction gears. End stop switches can also be provided which provide end stops for the end positions of the rotating grate elements 252, 253 and 254.
  • the individual components of the rotating grate mechanism 23 are provided interchangeably.
  • the gears are provided so that they can be plugged on. This makes maintenance easier and also makes it easier to change sides of the mechanics during assembly, if necessary.
  • the aforementioned openings 256 are provided in the rotating grate elements 252, 253 and 254 of the rotating grate 25.
  • the rotating grate elements 252, 253 and 254 can each be driven by at least 90 degrees, preferably at least 120 degrees, even more preferably by 170 degrees, via their respective bearing axles 81, which are driven by the drive 231, in this case the two motors 231, via the rotary mechanism 23 Degrees are rotated about the respective bearing or axis of rotation 81.
  • the maximum angle of rotation can be 180 degrees, or slightly less than 180 degrees, as permitted by the grate lips 257.
  • the rotary mechanism 23 is set up in such a way that the third rotary grate element 254 can be rotated individually and independently of the first rotary grate element 252 and the second rotary grate element 243, and that the first rotary grate element 252 and the second rotary grate element 243 are rotated together and independently of the third rotary grate element 254 can.
  • the rotating mechanism 23 can be provided accordingly, for example by means of running wheels, toothed or drive belts and / or toothed wheels.
  • the rotating grate elements 252, 253 and 254 can preferably be produced as a cast grate with a laser cut in order to ensure exact dimensional stability. This is in particular in order to define the air guidance through the fuel bed 28 as precisely as possible and to avoid disruptive air flows, for example air streams at the edges of the rotating grate elements 252, 253 and 254.
  • the openings 256 in the rotating grate elements 252, 253 and 254 are set up in such a way that they are small enough for the usual pellet material and / or the usual wood chips that they do not fall through, and that they are large enough that the fuel flows well with air can be.
  • the openings 256 are dimensioned large enough that they can be blocked by ash particles or contaminants (e.g. no stones in the fuel).
  • Fig. 9 now shows the rotating grate 25 in the closed position, with all rotating grate elements 252, 253 and 254 aligned horizontally or closed. This is the position in regular operation. Due to the uniform arrangement of the large number of Openings 256 will ensure a uniform flow through the fuel bed 28 (this is in Fig. 9 not shown) on the rotating grate 25 ensured. In this respect, the optimal combustion state can be established here.
  • the fuel is applied to the rotating grate 25 from the direction of arrow E; in this respect, the fuel is from the right side of the Fig. 9 pushed up onto the rotating grate 25.
  • ash and / or slag collects on the rotating grate 25 and in particular on the rotating grate elements 252, 253 and 254.
  • the rotating grate 25 can be used to efficiently clean the rotating grate 25.
  • Fig. 10 shows the rotating grate in the state of a partial cleaning of the rotating grate 25 in ember preservation mode.
  • the third rotating grate element 254 is rotated. Because only one of the three rotating grate elements is rotated, the embers are retained on the first and second rotating grate elements 252, 253, while at the same time the ash and slag can fall down from the combustion chamber 24. As a result, no external ignition is required to restart operation (this saves up to 90% ignition energy). Another consequence is a reduction in wear on the ignition device (for example an ignition rod) and a saving in electricity. Ash cleaning can also advantageously take place during operation of the biomass heating system 1.
  • Fig. 10 also shows a state of ember preservation during a (often sufficient) partial cleaning.
  • the operation of the system 1 can advantageously take place more continuously, which, in contrast to the usual full cleaning of a conventional grate, does not require a lengthy, complete ignition, which can take several tens of minutes.
  • grate lips 257 (on both sides) of the second rotating grate element 253 can be seen.
  • These grate lips 257 are set up in such a way that the first rotating grate element 252 and the third rotating grate element 254 rest on the upper side of the grate lips 257 when they are closed, and thus the rotating grate elements 252, 253 and 254 are provided without any gaps and are thus provided with a seal.
  • This avoids streams of air and undesirable, uneven primary air flows through the bed of embers. The efficiency of the combustion is thereby advantageously improved.
  • Fig. 11 shows the rotating grate 25 in the state of universal cleaning, which is preferably carried out during a system shutdown. All three rotating grate elements 252, 253 and 254 are rotated, whereby the first and second rotating grate elements 252, 253 are preferably rotated in the opposite direction to the third rotating grate element 254. On the one hand, this realizes a complete emptying of the rotating grate 25, and on the other hand, the ashes and slag now broken up on four odd outer edges. In other words, an advantageous 4-fold breaker function is realized.
  • Fig. 9 What is explained about the geometry of the outer edges also applies in relation to Fig. 10 .
  • the present rotating grate 25 implements normal operation (cf. Fig. 9 ) two different types of cleaning are advantageous (cf. Fig. 10 and 11 ), whereby the partial cleaning allows cleaning while the system 1 is in operation.
  • the present simple mechanical structure of the rotating grate 25 makes it robust, reliable and durable.
  • the heat exchanger 3 has a vertically arranged bundle of boiler tubes 32, with both a spring and a ribbon or spiral turbulator preferably being provided in each boiler tube 32.
  • the respective spring turbulator 36 preferably extends over the entire length of the respective boiler tube 32 and is designed in the shape of a spring.
  • the respective belt turbulator 37 preferably extends over approximately half the length of the respective boiler tube 32 and has a spiral shape in the axial direction of the Boiler tube 32 extending tape with a material thickness of 1.5 mm to 3 mm. Furthermore, the respective belt turbulator 37 can also be approximately 35% to 65% of the length of the respective boiler tube 32.
  • the respective belt turbulator 37 is preferably arranged with one end at the downstream end of the respective boiler tube 32.
  • the combination of spring and ribbon or spiral turbulator can also be referred to as a double turbulator.
  • Fig. 12 Both ribbon and spiral turbulators are shown.
  • the belt turbulator 37 is arranged inside the spring turbulator 36.
  • Belt turbulators 37 are provided because the belt turbulator 37 increases the turbulence effect in the boiler tube 32 and creates a more homogeneous temperature and speed profile when viewed over the tube cross-section, while the tube without a belt turbulator preferably forms a hot strand with higher speeds in the center of the tube, which extends up to the outlet of the boiler tube 32 continues, which would have a negative effect on the efficiency of the heat transfer.
  • the belt turbulators 37 thus improve the convective heat transfer in the lower region of the boiler tubes 32.
  • 22 boiler tubes with a diameter of 76.1 mm and 3.6 mm wall thickness can be used, for example.
  • the pressure loss in this case can be less than 25 Pa.
  • the spring turbulator 36 ideally has an outside diameter of 65 mm, a pitch of 50 mm, and a profile of 10 ⁇ 3 mm.
  • the belt turbulator 37 can have an outside diameter of 43 mm, a pitch of 150 mm and a profile of 43 ⁇ 2 mm.
  • a sheet metal thickness of the belt turbulator can be 2 mm.
  • boiler tubes 32 with a diameter between 60 and 80 mm and a wall thickness of 2 to 5 mm can be used to achieve sufficient efficiency.
  • the pressure loss can be between 20 and 40 Pa and is therefore to be assessed as positive.
  • the outer diameter, the pitch and the profile of the spring and belt turbulators 36, 37 are provided in a correspondingly adapted manner.
  • the desired target temperature at the outlet of the boiler tubes 32 can preferably be between 100 and 160 degrees Celsius at nominal output.
  • Fig. 13 shows a cleaning device 9, with which both the heat exchanger 3 and the filter device 4 can be cleaned automatically.
  • the Fig. 13 shows the cleaning device from the boiler 11 for the sake of clarity.
  • the cleaning device 9 affects the entire boiler 11 and thus affects the convective part of the boiler 11 and also the last boiler pass, in which the electrostatic filter device 4 can optionally be integrated.
  • the cleaning device 9 has two cleaning drives 91, preferably electric motors, which rotatably drive two cleaning shafts 92, which in turn are mounted in a shaft holder 93.
  • the cleaning shafts 92 can preferably also be rotatably supported at a further location, for example at the distal ends.
  • the cleaning shafts 92 have extensions 94 to which the cage 48 of the filter device 4 and turbulator holders 95 are connected via joints or rotary bearings.
  • the turbulator bracket 95 is in Fig. 14 highlighted and shown enlarged.
  • the turbulator holder 95 is designed like a comb and is preferably designed to be horizontally symmetrical.
  • the turbulator holder 95 is also a flat piece of metal with a material thickness in the thickness direction D between 2 and 5 mm educated.
  • the turbulator holder 95 has two pivot bearing receptacles 951 on its underside for connection to pivot bearing journals (not shown) of the extensions 94 of the cleaning shafts 92.
  • the pivot bearing receptacles 951 have a horizontal play in which pivot bearing journals or a pivot bearing linkage 955 can / can move back and forth.
  • Vertically protruding extensions 952 have a plurality of recesses 954 in and with which the double turbulators 36, 37 can be attached.
  • the recesses 954 can have a spacing from one another which corresponds to the aisle spacing of the double turbulators 36, 37.
  • passages 953 for the flue gas can preferably be arranged in the turbulator holder 95 in order to optimize the flow from the boiler tubes 32 into the filter device 4. Otherwise the flat metal would be at right angles to the flow and hinder it too much.
  • the spiral automatically rotates under its own weight into the receptacle of the turbulator holder 95 (which can also be referred to as a receptacle rod) and is thus fixed and secured. This makes assembly much easier.
  • the Figures 15 and 16 show the cleaning mechanism 9 without the cage 48 in two different states.
  • the cage holder 481 can be seen better.
  • Fig. 15 shows the cleaning mechanism 9 in a first state, with both the turbulator holders 95 and the cage holder 481 being in a lower position.
  • a two-armed hammer 96 with a stop head 97 is attached to one of the cleaning shafts 92.
  • the hammer 96 can alternatively also be provided with one or more arms.
  • the hammer lever 96 with the stop head 97 is set up in such a way that it can be moved to the end of the (spray) electrode 45 or can strike it.
  • Fig. 16 shows the cleaning mechanism 9 in a second state, both the turbulator holders 95 and the cage holder 481 being in an upper position.
  • both the turbulator holder 95 and the cage holder 481 are raised vertically via the extensions 952 (and a pivot linkage 955) by rotating the cleaning shafts 92 by means of the cleaning drives 91.
  • the double turbulators 36, 37 in the boiler tubes 32 and also the cage 48 in the chimney of the filter device 4 can thus be moved up and down and can clean the respective walls of fly ash or the like accordingly.
  • the hammer 96 with the stop head 97 can also strike the end of the (spray) electrode 45 during the transition from the first state to the second state.
  • This striking at the free (ie not suspended) end of the (spray) electrode 45 has the advantage over conventional vibrating mechanisms (in these the electrode is moved on its suspension) that the (spray) electrode 45 according to its vibration characteristics after the excitation the impact itself can swing (ideally freely).
  • the type of stop determines the vibrations or vibration modes of the (spray) electrode 45.
  • the (spray) electrode 45 can be struck from below (ie from its longitudinal axis direction or from its longitudinal direction) to excite a shock wave or a longitudinal vibration become.
  • the (spray) electrode 45 can also be placed on the side (in the Figures 15 and 16 for example from the direction of the arrow V), so that this oscillates transversely. Or the (spray) electrode 45 (as in the present case in FIGS Figures 15 and 16 shown) at the end of which are hinged from below from a slightly laterally offset direction. In the latter case, a plurality of different types of vibration are generated in the (spray) electrode 45 (by striking), which advantageously add up in the cleaning effect and improve the cleaning efficiency. In particular, the shear action of the transverse vibration on the surface of the (spray) electrode 45 can improve the cleaning effect.
  • a shock or a shock wave can occur in the elastic spring electrode 45 in the longitudinal direction of the electrode 45, which is preferably designed as an elongated plate-shaped rod.
  • a transverse oscillation of the (Spray) electrode 45 due to the acting transverse forces (which are oriented transversely or at right angles to the direction of the longitudinal axis of the electrode 45).
  • a shock wave and / or longitudinal wave combined with a transverse oscillation of the electrode 45 can once again lead to improved cleaning of the electrode 45.
  • the cleaning device 9 is simple and inexpensive to manufacture in the manner described and has a simple and low-wear structure.
  • the cleaning device 9 with the drive mechanism is set up in such a way that ash residues can advantageously already be cleaned off by the turbulators from the first pull of the boiler tubes 32 and can fall downwards.
  • the cleaning device 9 is installed in the lower, so-called "cold area” of the boiler 11, which also reduces wear, since the mechanics are not exposed to very high temperatures (i.e. the thermal load is reduced).
  • the cleaning mechanism is installed in the upper area of the system, which disadvantageously increases wear and tear.
  • the electrodes of the filter device 4 can advantageously also be cleaned during operation or during operation of the boiler 11.
  • the biomass heating system 1 is preferably designed in such a way that the complete drive mechanism in the lower boiler area (including rotating grate mechanics including rotating grate, heat exchanger cleaning mechanism, drive mechanism for push floor, mechanism for filter device, cleaning basket and drive shafts and ash removal screw) can be quickly and efficiently removed and restored using the "drawer principle" can be used.
  • rotating grate mechanics including rotating grate, heat exchanger cleaning mechanism, drive mechanism for push floor, mechanism for filter device, cleaning basket and drive shafts and ash removal screw
  • FIG. 17 shows an (exposed) ember bed height measuring mechanism 86 with a fuel level flap 83.
  • FIG. 8 shows a detailed view of the fuel level flap 83 of FIG Fig. 17 .
  • the ember bed height measuring mechanism 86 has in detail an axis of rotation 82 for the fuel level flap 83.
  • the axis of rotation 82 has a central axis 832 and on one side has a bearing notch 84 for holding the axis of rotation 82, as well as a sensor flange 85 for fastening an angle or rotation sensor (not shown).
  • the axis of rotation 82 is preferably provided with a hexagonal profile.
  • the holder of the fuel level flap 83 can be provided in such a way that it consists of two openings 834 with a hexagon socket.
  • the fuel level flap 83 can thus be simply plugged onto the axis of rotation 82 and fixed.
  • the fuel level flap 83 can be a simple sheet metal part.
  • the ember bed height measuring mechanism 86 is provided in the combustion chamber 24, preferably slightly offset to the center, above the fuel bed 28 or the combustion surface 258 so that the fuel level flap 83 is raised depending on the fuel that may be present depending on the height of the fuel or fuel bed 28 , whereby the axis of rotation 82 is rotated in dependence on the height of the fuel bed 28.
  • This rotation or also the absolute angle of the axis of rotation 82 can be detected by a non-contact rotation and / or angle sensor (not shown). This means that an efficient and robust ember bed height measurement can be carried out in the present case.
  • the fuel level flap 83 is set up in such a way that it is chamfered in relation to the center axis 823 of the axis of rotation 82.
  • a surface parallel 835 of a main surface 831 of the fuel level flap 83 can be arranged in such a way that it is provided at an angle with respect to the center axis 823 of the axis of rotation 82. This angle can preferably be between 10 and 45 degrees.
  • the surface parallel 835 and the central axis 823 are conceived in such a way that they (projected in the horizontal plane) can intersect in the central axis 823 to form angles.
  • the surface parallel 835 is normally not aligned parallel to the leading edge of the fuel level flap 83.
  • the fuel level flap 83 the exact height of the ember bed can be determined by means of a contactless rotation and / or angle sensor even in spite of different or varying fuel (wood chips, pellets).
  • the ergonomically sloping shape adapts ideally to the fuel, which is also introduced at an angle by the stoker worm, and ensures representative readings.
  • the fuel height (and quantity) remaining on the combustion surface 258 of the rotating grate 25 can also be precisely determined, with which the fuel supply and the flow through the fuel bed 28 can be regulated in such a way that the combustion process can be optimized.
  • FIG. 13 shows a horizontal cross-sectional view through the combustion chamber at the level of the secondary air nozzles 291 and along the horizontal section line A6 of FIG Fig. 5 .
  • a length of a secondary air nozzle 291 can be between 40 and 60 mm, for example.
  • a (maximum) diameter of the cylindrical or frustoconical secondary air nozzle 291 can be between 20 and 25 mm, for example.
  • the angle shown relates to the two secondary air nozzles 291 closest to the longer main axis of the oval.
  • the angle which is specified as 26.1 degrees by way of example, is measured between the center axis of the secondary air nozzle 291 and the longer of the main axes of the oval of the combustion chamber 24.
  • the angle can preferably in a range of 15 degrees to 35 degrees.
  • the remaining secondary air nozzles 291 can furthermore be provided with an angle of their center axis which functionally corresponds to that of the two secondary air nozzles 291 closest to the longer main axis of the oval for causing the vortex flow (for example with respect to the combustion chamber wall 24).
  • Fig. 19 10 secondary air nozzles 291 are shown, which are arranged in such a way that their central axis or orientation, which is shown with the respective dashed (central) lines, is provided acentric to the (symmetry) center of the oval of the combustion chamber geometry.
  • the secondary air nozzles 291 are not aimed at the center of the oval combustion chamber 24, but at its center or center axis (in Fig. 4 marked A2) over.
  • the center axis A2 can accordingly also be understood as an axis of symmetry relating to the oval combustion chamber geometry 24.
  • the secondary air nozzles 291 are aligned in such a way that they introduce the secondary air tangentially into the combustion chamber 24 when viewed in the horizontal plane.
  • the secondary air nozzles 291 are each provided as an inlet for the secondary air that is not oriented towards the center of the combustion chamber.
  • such a tangential inlet can also be used with a circular combustion chamber geometry.
  • All secondary air nozzles 291 are aligned in such a way that they each cause either a clockwise or counterclockwise flow. In this respect, each secondary air nozzle 291 can contribute to the creation of the eddy currents, with each secondary air nozzle 291 having a similar orientation. It should be noted above that in exceptional cases individual secondary air nozzles 291 can also be arranged neutrally (with alignment in the middle) or in opposite directions (with opposite alignment), although this can worsen the fluidic efficiency of the arrangement.
  • Fig. 20 shows three horizontal cross-sectional views for different boiler dimensions (50 kW, 100 kW and 200 kW) through the combustion chamber 24 of FIG Fig. 2 and 4th at the level of the secondary air nozzles 291 with information on the flow distributions in this cross-section in the respective nominal load case.
  • FIG Fig. 20 For clarification, the relevant flow velocities of these nozzle flows are explicitly shown in FIG Fig. 20 specified. It can be seen here that the resulting nozzle flows extend relatively far into the combustion chamber 24, with the result that strong eddy currents can be produced which cover a large part of the volume of the combustion chamber 24.
  • the arrow in the combustion chamber 24 of the CFD calculation for a 200 kW boiler dimensioning indicates the swirl or vortex direction of the vortex flows induced by the secondary air nozzles 291. This also applies to the other two boiler dimensions (50 kW, 100 kW) of the Fig. 20 .
  • a clockwise vortex flow (viewed from above) is given as an example.
  • Secondary air (preferably simply ambient air) is introduced into the combustion chamber 24 via the secondary air nozzles 291.
  • the secondary air in the secondary air nozzles is accelerated to more than 10 m / s in the nozzle when the load is high.
  • the penetration depth of the resulting air jets in the combustion chamber 24 is increased, which is sufficient to induce an effective vortex flow which extends over the majority of the combustion chamber volume extends.
  • Fig. 21 shows three vertical cross-sectional views for different boiler dimensions (50 kW, 100 kW and 200 kW) through the biomass heating system along the section line SL1 of Fig. 1 with information on the tangential entry of the secondary nozzle flows into this cross-section.
  • Fig. 21 roughly indicate the same gray tones areas with the same flow velocity.
  • candle-flame-shaped rotational flows S2 (cf. also Fig. 3 ) are present, which can advantageously extend to the combustion chamber ceiling 204.
  • the boiler tubes 32 are flowed through quite evenly in the direction of the inlet 33 at approximately 1-2 m / s due to the funnel explained above.
  • rotating grate elements 252, 253 and 254 instead of just three rotating grate elements 252, 253 and 254, two, four or more rotating grate elements can also be provided. With five rotating grate elements, for example, these could be arranged with the same symmetry and functionality as the three rotating grate elements presented.
  • the rotating grate elements can also be shaped or designed differently from one another. More rotating grate elements have the advantage that the crusher function is reinforced.
  • the rotational flow or vortex flow in the combustion chamber 24 can be provided clockwise or counterclockwise.
  • the combustion chamber ceiling 204 can also be provided inclined in sections, for example in a stepped manner.
  • the secondary air nozzles 291 are not limited to purely cylindrical bores in the combustion chamber bricks 291. These can also be designed as frustoconical openings or waisted openings.
  • the secondary (re) circulation can also only have secondary air or fresh air flowing through it, and in this respect not recirculate the flue gas, but only supply fresh air.
  • Fuels other than wood chips or pellets can also be used as fuels for the biomass heating system.
  • the presently disclosed biomass heating system can also be fired exclusively with one type of fuel, for example only with pellets.

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Abstract

Es ist eine Biomasse-Heizanlage (1) zur Verfeuerung von Brennstoff in Form von Pellets und/oder Hackgut offenbart, welche das Folgende aufweist: einen Kessel (11) mit einer Brenneinrichtung (2), einen Wärmetauscher (3) mit einer Mehrzahl von Kesselrohren (32), wobei die Brenneinrichtung (2) das Folgende aufweist: eine Brennkammer (24) mit einem Drehrost (25), mit einer Primärverbrennungszone (26) und mit einer Sekundärverbrennungszone (27); wobei die Primärverbrennungszone (26) durch eine Mehrzahl von Brennkammersteinen (29) seitlich und durch den Drehrost (25) von unten umfasst ist; wobei in den Brennkammersteinen (29) eine Mehrzahl von Sekundärluftdüsen (291) vorgesehen ist; wobei die Primärverbrennungszone (26) und die Sekundärverbrennungszone (27) auf der Höhe der Sekundärluftdüsen (291) separiert werden; wobei die Sekundärverbrennungszone (27) der Brennkammer (24) strömungstechnisch mit einem Eintritt (33) des Wärmetauschers (3) verbunden ist.

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft eine Biomasse-Heizanlage, sowie deren Bestandteile. Insbesondere betrifft die Erfindung eine strömungstechnisch optimierte Biomasse-Heizanlage.
    • STAND DER TECHNIK
  • Biomasse-Heizanlagen, insbesondere Biomasse-Kessel, in einem Leistungsbereich von 20 bis 500 kW sind bekannt. Biomasse kann als ein günstiger, heimischer, krisensicherer und umweltfreundlicher Brennstoff angesehen werden. Als verfeuerbare Biomasse beziehungsweise als biogene Festbrennstoffe gibt es beispielsweise Hackgut oder Pellets.
  • Die Pellets bestehen meistens aus Holzspänen, Sägespänen, Biomasse oder anderen Materialien, die in kleine Scheiben oder Zylinder mit einem Durchmesser von ca. 3 bis 15 mm und einer Länge von 5 bis 30 mm verdichtet worden sind. Hackgut (auch als Holzschnitzel, Holzhackschnitzel oder Hackschnitzel bezeichnet) ist mit schneidenden Werkzeugen zerkleinertes Holz.
  • Biomasse-Heizanlagen für Brennstoffe in Form von Pellets und Hackgut weisen im Wesentlichen einen Kessel mit einer Brennkammer (der Verbrennungsraum) und mit einer daran anschließenden Wärmetauschvorrichtung auf. Aufgrund der in vielen Ländern verschärfter gesetzlicher Vorschriften weisen einige Biomasse-Heizanlagen auch einen Feinstaubfilter auf. Regelmäßig ist weiteres verschiedenes Zubehör vorhanden, wie beispielsweise Brennstoff-Fördereinrichtungen, Regelungseinrichtungen, Sonden, Sicherheitsthermostate, Druckschalter, eine Abgasrückführung, eine Kesselabreinigung und ein separater Brennstoffbehälter.
  • Bei der Brennkammer sind regelmäßig eine Einrichtung zur Zuführung von Brennstoff, eine Einrichtung für die Zufuhr der Luft und eine Zündvorrichtung für den Brennstoff vorgesehen. Die Einrichtung zur Zufuhr der Luft weist wiederum normalerweise ein Gebläse mit niedrigem Druck auf, um die thermodynamischen Faktoren bei der Verbrennung in der Brennkammer vorteilhaft zu beeinflussen. Eine Einrichtung zur Zuführung von Brennstoff kann beispielsweise mit einem seitlichen Einschub vorgesehen sein (sog. Quereinschubfeuerung). Dabei wird der Brennstoff von der Seite über eine Schnecke oder einen Kolben in die Brennkammer eingeschoben.
  • In der Brennkammer einer Festbettfeuerung ist weiter üblicherweise ein Feuerungsrost vorgesehen, auf welchem kontinuierlich der Brennstoff im Wesentlichen zugeführt und verbrannt wird. Dieser Feuerungsrost lagert den Brennstoff für die Verbrennung und weist Öffnungen, beispielsweise Schlitze, auf, die den Durchgang eines Teils der Verbrennungsluft als Primärluft zu dem Brennstoff erlauben. Weiter kann der Rost starr oder beweglich ausgeführt sein. Zudem gibt es Rostfeuerungen, bei denen die Verbrennungsluft nicht durch den Rost, sondern nur seitlich zugeführt wird.
  • Beim Durchströmen des Rosts mit der Primärluft wird unter anderem auch der Rost gekühlt, wodurch das Material geschont wird. Zudem kann es bei unzureichender Luftzuführung auf dem Rost zu Schlackenbildung kommen. Insbesondere Feuerungen, die mit unterschiedlichen Brennstoffen beschickt werden sollen, womit sich die vorliegende Offenbarung insbesondere beschäftigt, weisen die inhärente Problematik auf, dass die unterschiedlichen Brennstoffe unterschiedliche Ascheschmelzpunkte, Wassergehalte und unterschiedliches Brennverhalten aufweisen. Damit ist es problematisch eine Heizanlage vorzusehen, die für unterschiedliche Brennstoffe gleichermaßen gut geeignet ist. Die Brennkammer kann weiterhin regelmäßig in eine Primärverbrennungszone (unmittelbare Verbrennung des Brennstoffes auf dem Rost sowie im Gasraum darüber vor Zuführung einer weiteren Verbrennungsluft) und eine Sekundärverbrennungszone (Nachverbrennungszone des Rauchgases nach einer weiteren Luftzufuhr) eingeteilt werden. In der Brennkammer erfolgen die Trocknung, pyrolytische Zersetzung sowie die Vergasung des Brennstoffes und der Holzkohleausbrand. Um die entstehenden brennbaren Gase vollständig zu verbrennen wird zudem eine weitere Verbrennungsluft in einer oder mehreren Stufen (Sekundärluft bzw. Tertiärluft) bei Beginn der Sekundärverbrennungszone eingebracht.
  • Die Verbrennung der Pellets oder des Hackguts weist nach der Trocknung im Wesentlichen zwei Phasen auf. In der ersten Phase wird der Brennstoff durch hohe Temperaturen und Luft, die in die Brennkammer eingeblasen werden kann, und zumindest teilweise pyrolytisch zersetzt und in Gas umgewandelt. In der zweiten Phase treten die Verbrennung des in Gas umgewandelten (An-)Teils sowie die Verbrennung der eventuell vorhandenen restlichen Feststoffe (beispielsweise Holzkohle) ein. Insofern gast der Brennstoff aus, und das entstandene Gas sowie die darin vorhandene Holzkohle werden mitverbrannt.
  • Unter Pyrolyse versteht man die thermische Zersetzung eines festen Stoffes unter Sauerstoffabschluss. Die Pyrolyse lässt sich in die primäre und sekundäre Pyrolyse aufteilen. Die Produkte der primären Pyrolyse sind Pyrolysekoks und Pyrolysegase, wobei sich die Pyrolysegase in bei Raumtemperatur kondensierbare und nicht kondensierbare Gase unterteilen lassen. Die primäre Pyrolyse findet bei grob 250-450°C und die sekundäre Pyrolyse bei ungefähr 450-600°C statt. Die in weiterer Folge auftretende sekundäre Pyrolyse basiert auf der Weiterreaktion der primär gebildeten Pyrolyseprodukte. Die Trocknung und Pyrolyse finden zumindest weitgehend ohne den Einsatz von Luft statt, da flüchtige CH - Verbindungen vom Partikel austreten und daher keine Luft an die Partikeloberfläche gelangt. Die Vergasung kann als Teil der Oxidation gesehen werden; es werden die bei der pyrolytischen Zersetzung entstandenen festen, flüssigen und gasförmigen Produkte durch weitere Wärmeeinwirkung in Reaktion gebracht. Dies geschieht unter Zugabe eines Vergasungsmittels wie Luft, Sauerstoff, Wasserdampf, oder auch Kohlendioxid. Der Lambda-Wert bei der Vergasung ist größer als null und kleiner als eins. Die Vergasung findet bei rund 300 bis 850°C oder sogar bis 1.200 °C statt. Die vollständige Oxidation mit Luftüberschuss (Lambda größer 1) findet durch weitere Luftzugabe an diese Prozesse anschließend statt. Die Reaktionsendprodukte sind im Wesentlichen Kohlendioxid, Wasserdampf und Asche. Bei allen Phasen sind die Grenzen nicht starr, sondern fließend. Mittels einer am Abgasausgang des Kessels vorgesehenen Lamdasonde kann der Verbrennungsprozess vorteilhaft geregelt werden.
  • Allgemein ausgedrückt wird der Wirkungsgrad der Verbrennung durch die Umwandlung der Pellets in Gas erhöht, weil gasförmiger Brennstoff mit der Verbrennungsluft besser vermischt und damit vollständiger umgesetzt wird, und eine geringere Emission von Schadstoffen, weniger unverbrannte Partikel und Asche (Flugasche bzw. Staubpartikel) erzeugt werden.
  • Bei der Verbrennung von Biomasse entstehen gasförmige bzw. luftgetragene Verbrennungsprodukte, deren Hauptbestandteile Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff sind. Diese können in Emissionen aus vollständiger Oxidation, aus unvollständiger Oxidation und Stoffen aus Spurenelementen bzw. Verunreinigungen unterschieden werden. Bei den Emissionen aus vollständiger Oxidation handelt es sich im Wesentlichen um Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O). Die Bildung von Kohlenstoffdioxid aus dem Kohlenstoff der Biomasse ist das Ziel der Verbrennung, da so die freigesetzte Energie vollständiger genutzt werden kann. Die Freisetzung von Kohlenstoffdioxid (CO2) verhält sich weitgehend proportional zum Kohlenstoffgehalt der verbrannten Brennstoffmenge; somit ist der Kohlenstoffdioxid auch abhängig von der bereitzustellenden Nutzenergie. Eine Reduzierung kann im Wesentlichen nur durch eine Verbesserung des Wirkungsgrades erzielt werden.
  • Allerdings sind die vorstehend beschriebenen komplexen Verbrennungsvorgänge nicht einfach zu beherrschen. So besteht ganz allgemein formuliert ein Verbesserungsbedarf betreffend der Verbrennungsvorgänge in Biomasse-Heizanlagen.
  • Neben der Luftzufuhr in die Brennkammer sind weiterhin Abgasrückführungseinrichtungen bekannt, die Abgas aus dem Kessel zur Kühlung und zur erneuten Verbrennung in die Brennkammer zurückführen. Hierbei existieren im Stand der Technik üblicherweise Öffnungen in der Brennkammer zur Zufuhr von Primärluft durch eine die Brennkammer speisende Primärluftleitung, und weiterhin existieren Umfangsöffnungen in der Brennkammer zur Zufuhr von Sekundärluft aus einer Sekundärluftleitung. Eine Rauchgasrezirkulation kann unter oder über dem Rost erfolgen. Zudem kann die Rauchgasrezirkulation gemischt mit der Verbrennungsluft oder separat erfolgen.
  • Das Abgas der Verbrennung in der Brennkammer wird dem Wärmetauscher zugeführt, so dass die heißen Verbrennungsgase durch den Wärmetauscher strömen, um Wärme auf ein Wärmetauschmedium zu übertragen, bei dem es sich normalerweise um Wasser bei etwa 80°C (üblicherweise zwischen 70 °C und 110°C) handelt. Der Kessel weist weiter üblicherweise einen Strahlungsteil, der in die Brennkammer integriert ist, und ein Konvektionsteil (dem daran anschließenden Wärmetauscher) auf.
  • Bei der Zündvorrichtung handelt es sich meistens um eine Heißlufteinrichtung oder eine Glüheinrichtung. Im ersten Fall wird die Verbrennung in Gang gesetzt, indem der Brennkammer Heißluft zugeführt wird, wobei die Heißluft durch einen elektrischen Widerstand aufgeheizt wird. Im zweiten Fall weist die Zündvorrichtung eine Glühkerze / einen Glühstab oder mehrere Glühkerzen auf, um die Pellets oder das Hackgut durch direkten Kontakt zu erhitzen, bis die Verbrennung beginnt. Die Glühkerzen können auch mit einem Motor versehen sein, um während der Zündphase mit den Pellets oder dem Hackgut in Berührung zu bleiben, und dann zurückzufahren, um nicht den Flammen ausgesetzt zu bleiben. Diese Lösung ist verschleißanfällig und aufwändig.
  • Grundsätzlich bestehen bei herkömmlichen Biomasse-Heizanlagen die Probleme, dass die gasförmigen oder festen Emissionen zu hoch sind, dass der Wirkungsgrad zu niedrig ist und dass die Staubemissionen zu hoch sind. Problematisch ist weiter die variierende Qualität des Brennstoffs, aufgrund des variierenden Wassergehalts und der Stückigkeit des Brennstoffs, womit ein gleichmäßiger Abbrand des Brennstoffs mit niedriger Emission erschwert wird. Insbesondere bei Biomasse-Heizanlagen, welche für verschiedene Arten von biologischem bzw. biogenem Brennstoff tauglich sein sollen, erschwert es die variierende Qualität und Konsistenz des Brennstoffs, eine durchgängig hohe Effizienz der Biomasse-Heizanlage aufrechtzuerhalten. Diesbezüglich besteht erheblicher Optimierungsbedarf.
  • Ein Nachteil der herkömmlichen Biomasse-Heizanlagen für Pellets kann darin bestehen, dass Pellets, die in die Brennkammer fallen, aus dem Gitter bzw. vom Rost herausrollen bzw. abrutschen können oder neben dem Rost landen können und in einen Bereich der Brennkammer gelangen können, in dem die Temperatur niedriger ist oder in dem die Luftzufuhr schlecht ist, oder sie können sogar in die unterste Kammer des Kessels bzw. den Ascheschacht fallen. Pellets, die nicht auf dem Gitter bzw. Rost verbleiben, verbrennen unvollständig und verursachen dadurch einen schlechten Wirkungsgrad, übermäßige Asche und eine bestimmte Menge an unverbrannten Schadstoffpartikeln. Dies gilt für Pellets wie auch für Hackschnitzel.
  • Aus diesem Grund besitzen die bekannten Biomasse-Heizanlagen für Pellets in der Nähe des Gitters bzw. Rostes und/oder des Austritts des Verbrennungsgases beispielsweise Prallbleche, um Brennstoffelemente an bestimmten Orten zurückzuhalten. Bei manchen Kesseln sind an der Innenseite der Brennkammer Absätze vorgesehen, um zu verhindern, dass Pellets in die Entaschung oder/und die unterste Kammer des Kessels hineinfallen. In diesen Prallblechen und Absätzen können sich jedoch wiederum Verbrennungsrückstände festsetzen, was die Reinigung erschwert und Luftströmungen in der Brennkammer behindern kann, was wiederum die Effizienz mindert. Zudem erfordern diese Prallbleche einen eigenen Herstellungs- und Montageaufwand. Dies gilt für Pellets wie auch für Hackschnitzel.
  • Biomasse-Heizanlagen für Pellets oder Hackgut weisen die folgenden weiteren Nachteile und Probleme auf.
  • Ein Problem besteht auch in der nicht gleichmäßigen Verteilung der Pellets in der Brennkammer und insbesondere auf dem Rost, wodurch der Wirkungsgrad der Verbrennung verringert und die Emission von Schadstoffen erhöht wird. Durch diesen Nachteil kann auch die Zündung behindert werden, wenn sich ein Bereich ohne Brennstoff in der Nähe der Zündvorrichtung befindet. Dies gilt für Pellets wie auch für Hackschnitzel.
  • Prallbleche oder Absätze in der Brennkammer können diesen Nachteil begrenzen und vermeiden, dass der Brennstoff vom Rost herausrollt bzw. abrutscht oder sogar in die unterste Kammer des Kessels hineinfällt, doch sie behindern die Luftströmungen und verhindern eine optimale Mischung von Luft und Brennstoff.
  • Ein weiteres Problem besteht darin, dass eine unvollständige Verbrennung infolge der nicht gleichmäßigen Verteilung des Brennstoffes aus dem Rost und infolge der nicht optimalen Mischung von Luft und Brennstoff die Anhäufung und das Herabfallen von unverbrannter Asche durch die Lufteintrittsöffnungen, die direkt auf den Verbrennungsrost führen, oder vom Rostende in die Luftkanäle oder den Luftzufuhrbereich begünstigt.
  • Dies ist besonders störend und verursacht häufige Unterbrechungen, um Wartungsarbeiten wie Reinigen durchzuführen. Aus allen diesen Gründen wird in der Brennkammer normalerweise ein großer Luftüberschuss aufrechterhalten, doch dadurch nehmen die Flammentemperatur und der Wirkungsgrad der Verbrennung ab, und es kommt zu erhöhten Emissionen an unverbrannten Gasen (z.B. CO, CyHy), NOx und Staub (bspw. durch die verstärkte Aufwirbelung).
  • Der Einsatz eines Gebläses mit niedriger Druckhöhe liefert keine geeignete Wirbelströmung der Luft in der Brennkammer und ermöglicht deshalb auch keine optimale Mischung von Luft und Brennstoff. Generell ist es schwierig, in herkömmlichen Brennkammern eine optimale Wirbelströmung auszubilden.
  • Ein weiteres Problem bei den bekannten Brennern ohne Luftstufung besteht noch darin, dass die beiden Phasen, Umwandlung der Pellets in Gas und Verbrennung, mittels der gleichen Luftmenge gleichzeitig in der gesamten Brennkammer stattfinden, womit die Effizienz gesenkt wird.
  • Schließlich existieren einige Nachteile in Bezug auf die Zündvorrichtungen. Heißluftvorrichtungen benötigen eine hohe elektrische Leistung und verursachen hohe Kosten. Zündkerzen benötigen weniger Strom, doch sie benötigen bewegliche Teile, da die Zündkerzen motorisiert sein müssen. Sie sind teuer, kompliziert und können bezüglich Zuverlässigkeit ein Problem darstellen.
  • Weiter besteht insbesondere auch bei den Wärmetauschern von Biomasse-Heizanlagen des Stands der Technik Optimierungsbedarf, d.h., deren Effizienz könnte gesteigert werden. Ebenso besteht Verbesserungsbedarf betreffend der oft umständlichen und ineffizienten Abreinigung von herkömmlichen Wärmetauschern.
  • Das gleiche gilt für die üblichen Elektrofilter von Biomasse-Heizanlagen. Deren Sprüh- und auch Abscheideelektroden setzen sich regelmäßig mit Verbrennungsrückständen zu, was die Ausbildung des elektrischen Feldes zur Filterung verschlechtert und die Effizienz der Filterung verringert.
  • Es kann eine Aufgabe der Erfindung sein, eine Biomasse-Heizanlage in Hybridtechnologie vorzusehen, welche emissionsarm (v.a. bzgl. Feinstaub, CO, Kohlenwasserstoffen, NOx) ist, welche brennstoffflexibel mit Hackgut und Pellets betrieben werden kann, und welche einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
  • Dabei können erfindungsgemäß und ergänzend folgende Überlegungen eine Rolle spielen:
    Die Hybridtechnologie soll sowohl den Einsatz von Pellets als auch von Hackgut mit Wassergehalten zwischen 8 und 35 Gewichtsprozent ermöglichen.
  • Möglichst niedrige gasförmige Emissionen (kleiner als 50 oder 100 mg/Nm3 bezogen auf trockenes Rauchgas und 13 Volumenprozent O2) sollen erzielt werden.
  • Sehr niedrige Staubemissionen kleiner 15 mg/Nm3 ohne und kleiner 5 mg/Nm3 mit Elektrofilterbetrieb werden angestrebt.
  • Ein hoher Wirkungsgrad von bis zu 98% (bezogen auf die zugeführte Brennstoffenergie (Heizwert) soll erreicht werden.
  • Weiter kann man berücksichtigen, dass der Betrieb der Anlage optimiert sein soll. Beispielsweise soll eine einfache Entaschung, einfache Reinigung oder eine einfache Wartung ermöglicht werden.
  • Zudem sollte eine hohe Anlagenverfügbarkeit vorhanden sein.
  • Dabei kann/können sich die vorstehend genannte Aufgabe oder die potentiellen Einzelproblemstellungen auch auf einzelne Teilaspekte der Gesamtanlage beziehen, beispielsweise auf die Brennkammer, den Wärmetauscher oder den elektrische Filtereinrichtung.
  • Diese Aufgabe(n) wird/werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Aspekte und vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Biomasse-Heizanlage zur Verfeuerung von Brennstoff in Form von Pellets und/oder Hackgut offenbart, die Anlage aufweisend das Folgende: einen Kessel mit einer Brenneinrichtung, einen Wärmetauscher mit einer Mehrzahl von Kesselrohren, wobei die Brenneinrichtung das Folgende aufweist: eine Brennkammer mit einem Drehrost, mit einer Primärverbrennungszone und mit einer Sekundärverbrennungszone; wobei die Primärverbrennungszone durch eine Mehrzahl von Brennkammersteinen seitlich und durch den Drehrost von unten umfasst ist; wobei in den Brennkammersteinen eine Mehrzahl von Sekundärluftdüsen vorgesehen ist; wobei die Primärverbrennungszone und die Sekundärverbrennungszone auf der Höhe der Sekundärluftdüsen separiert werden; wobei die Sekundärverbrennungszone der Brennkammer strömungstechnisch mit einem Eintritt des Wärmetauschers verbunden ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung des Vorstehenden ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die Sekundärluftdüsen derart angeordnet sind, dass in der Sekundärverbrennungszone der Brennkammer Wirbelströmungen eines Rauchgas-Luft Gemischs aus Sekundärluft und Verbrennungsluft um eine vertikale Mittenachse entstehen, wobei die Wirbelströmungen zur Verbesserung der Vermischung des Rauchgas-Luft Gemischs führen.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die Sekundärluftdüsen in den Brennkammersteinen jeweils als zylindrische oder kegelstumpfförmige Öffnung in den Brennkammersteinen mit einem kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt ausgebildet sind, wobei der kleinste Durchmesser der jeweiligen Öffnung kleiner als dessen maximale Länge ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die Brenneinrichtung mit der Brennkammer derart eingerichtet ist, dass die Wirbelströmungen nach dem Austritt aus der Brennkammerdüse spiralförmige Rotationsströmungen ausbilden, die bis zu einer Brennkammerdecke der Brennkammer reichen.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die Sekundärluftdüsen in der Brennkammer auf zumindest annähernd der gleichen Höhe angeordnet sind; und die Sekundärluftdüsen mit deren Mittenachse derart angeordnet und/oder (je nach Art der Düse) derart ausgerichtet sind, dass die Sekundärluft azentrisch zu einem Symmetriemittelpunkt der Brennkammer eingeleitet wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die Anzahl der Sekundärluftdüsen zwischen 8 und 14 liegt; und/oder die Sekundärluftdüsen eine Mindestlänge von mindestens 50 mm bei einem Innendurchmesser von 20 bis 35 mm aufweisen.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei
    die Brennkammer in der Sekundärverbrennungszone eine Brennkammerschräge aufweist, welche den Querschnitt der Sekundärverbrennungszone in Richtung des Eintritts des Wärmetauschers verkleinert.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die Brennkammer in der Sekundärverbrennungszone eine Brennkammerdecke aufweist, die in Richtung des Eintritts des Wärmetauschers nach oben geneigt vorgesehen ist, und die den Querschnitt der Brennkammer in Richtung des Eintritts verkleinert.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die Brennkammerschräge und die geneigte Brennkammerdecke einen Trichter ausbilden, dessen kleineres Ende in den Eintritt des Wärmetauschers mündet.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die Primärverbrennungszone und zumindest ein Teil der Sekundärverbrennungszone einen ovalen Horizontalquerschnitt aufweist; und/oder die Sekundärluftdüsen derart angeordnet sind, dass diese die Sekundärluft tangential in die Brennkammer einleiten.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit der Sekundärluft in den Sekundärluftdüsen zumindest 8 m/s, vorzugsweise zumindest 10 m/s, beträgt.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die Brennkammersteine einen modularen Aufbau aufweisen; und jeweils zwei halbkreisförmige Brennkammersteine einen geschlossenen Ring bilden, um die Primärverbrennungszone und/oder einen Teil der Sekundärverbrennungszone auszubilden; und zumindest zwei Ringe an Brennkammersteinen aufeinandergestapelt angeordnet sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei der Wärmetauscher in den Kesselrohren angeordnete Spiralturbulatoren aufweist, die sich über die gesamte Länge der Kesselrohre erstrecken; und der Wärmetauscher in den Kesselrohren angeordnete Bandturbulatoren aufweist, die sich zumindest über die halbe Länge der Kesselrohre erstrecken.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Biomasse-Heizanlage zur Verfeuerung von Brennstoff in Form von Pellets und/oder Hackgut vorgesehen, welche das Folgende aufweist: einen Kessel mit einer Brenneinrichtung, einen Wärmetauscher mit einer, vorzugsweise bündelartig angeordneten, Mehrzahl von Kesselrohren, wobei die Brenneinrichtung das Folgende aufweist: eine Brennkammer mit einem Drehrost und mit einer Primärverbrennungszone und mit einer, bevorzugt über der Primärverbrennungszone vorgesehenen, Sekundärverbrennungszone; wobei die Primärverbrennungszone durch eine Mehrzahl von Brennkammersteinen seitlich und durch den Drehrost von unten umfasst ist; wobei Sekundärverbrennungszone eine Brennkammerdüse bzw. ein Durchbrandloch beinhaltet; wobei die Sekundärverbrennungszone der Brennkammer strömungstechnisch mit einem Eintritt bzw. Einlass des Wärmetauschers verbunden ist; wobei die Primärverbrennungszone einen ovalen Horizontalquerschnitt aufweist.
  • Bei bündelartig angeordneten Kesselrohren kann es sich um eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Kesselrohren mit zumindest weitgehend gleicher Länge handeln. Vorzugsweise können die Einlassöffnungen und die Auslassöffnungen aller Kesselrohre jeweils in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein; d. h., die Einlassöffnungen und die Auslassöffnungen aller Kesselrohre liegen auf gleicher Höhe.
  • "Horizontal" kann vorliegend eine ebene Ausrichtung einer Achse oder eines Querschnitts in der Annahme bezeichnen, dass der Kessel ebenso horizontal aufgestellt ist, womit beispielsweise das Erdniveau die Referenz sein kann. Alternativ kann "horizontal" vorliegend "parallel" zur Grundebene des Kessels 11 bedeuten, so wie diese üblicherweise definiert wird. Weiter alternativ kann, insbesondere bei einem Fehlen einer Bezugsebene, "horizontal" lediglich als "parallel" zur Verbrennungsebene des Rosts verstanden werden.
  • Weiter kann die Primärverbrennungszone einen ovalen Querschnitt aufweisen.
  • Der ovale Horizontalquerschnitt weist keine Totecken auf, und weist somit eine verbesserte Luftdurchströmung und die Möglichkeit zu einer weitgehend unbehinderten Wirbelströmung auf. Folglich weist die Biomasse-Heizanlage eine verbesserte Effizienz und niedrigere Emissionen auf. Zudem ist der ovale Querschnitt gut an die Art der Brennstoffverteilung bei seitlicher Zufuhr dessen und der daraus entstehenden Geometrie des Brennstoffbetts auf dem Rost angepasst. Ein ideal "runder" Querschnitt ist ebenso möglich, jedoch nicht so gut an die Geometrie der Brennstoffverteilung und auch der Strömungstechnik der Wirbelströmung angepasst, wobei die Asymmetrie des Ovals gegenüber der "ideal" Kreisförmigen Querschnittsform der Brennkammer eine verbesserte Ausbildung einer turbulenten Strömung in der Brennkammer ermöglicht.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei der Horizontalquerschnitt der Primärverbrennungszone über eine Höhe von zumindest 100 mm zumindest annähernd gleichbleibend vorgesehen ist. Auch dies dient der unbehinderten Ausbildung der Strömungsprofile in der Brennkammer.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die Brennkammer in der Sekundärverbrennungszone eine Brennkammerschräge aufweist, welche den Querschnitt der Sekundärverbrennungszone in Richtung des Eintritts bzw. des Einlasses des Wärmetauschers verjüngt.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei der Drehrost ein erstes Drehrostelement, ein zweites Drehrostelement und ein drittes Drehrostelement aufweist, die jeweils um eine horizontal angeordnete Lagerachse um zumindest 90 Grad, vorzugsweise zumindest 160 Grad, noch weiter bevorzugt um zumindest 170 Grad, drehbar angeordnet sind; wobei die Drehrostelemente eine Verbrennungsfläche für den Brennstoff ausbilden; wobei die Drehrostelemente Öffnungen für die Luft zur Verbrennung aufweisen, wobei das erste Drehrostelement und das dritte Drehrostelement in ihrer Verbrennungsfläche identisch ausgebildet sind.
  • Die Öffnungen in den Drehrostelementen sind dabei bevorzugt schlitzförmig und in einem regelmäßigen Muster ausgebildet, um eine gleichmäßige Luftdurchströmung des Brennstoffbetts sicherzustellen.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei das zweite Drehrostelement formschlüssig zwischen dem ersten Drehrostelement und dem dritten Drehrostelement angeordnet ist und Rostlippen aufweist, die derart angeordnet sind, dass diese in Horizontallage aller drei Drehrostelemente zumindest weitgehend dichtend an dem ersten Drehrostelement und dem dritten Drehrostelement anliegen.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei der Drehrost weiter eine Drehrostmechanik aufweist, die derart konfiguriert ist, dass diese das dritte Drehrostelement unabhängig von dem ersten Drehrostelement und dem zweiten Drehrostelement drehen kann, und dass diese das erste Drehrostelement und das zweite Drehrostelement gemeinsam aber unabhängig von dem dritten Drehrostelement drehen kann.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die Verbrennungsfläche der Drehrostelemente eine im Wesentlichen ovale oder elliptische Verbrennungsfläche konfiguriert.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die Drehrostelemente zueinander komplementäre und gekrümmte Seiten aufweisen, wobei vorzugsweise das zweite Drehrostelement jeweils zu dem benachbarten ersten und dritten Drehrostelement konkave Seiten aufweist, und vorzugsweise das erste und dritte Drehrostelement jeweils zu dem zweiten Drehrostelement hin eine konvexe Seite aufweisen.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei die Brennkammersteine einen modularen Aufbau aufweisen; und jeweils zwei halbkreisförmige Brennkammersteine einen geschlossenen Ring bilden, um die Primärverbrennungszone auszubilden; und zumindest zwei Ringe an Brennkammersteinen aufeinandergestapelt angeordnet sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei der Wärmetauscher in den Kesselrohren angeordnete Spiralturbulatoren aufweist, die sich über die gesamte Länge der Kesselrohre erstrecken; und der Wärmetauscher in den Kesselrohren angeordnete Bandturbulatoren aufweist, die sich zumindest über die halbe Länge der Kesselrohre erstrecken. Dabei können die Bandturbulatoren bevorzugt in oder innerhalb der Spiralturbulatoren angeordnet sein. Insbesondere können die Bandturbulatoren in den Spiralturbulatoren integriert angeordnet sein. Dabei können sich die Bandturbulatoren bevorzugt über eine Länge von 30 bis 70% der Länge der Spiralturbulatoren erstrecken.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei der Wärmetauscher zwischen 18 und 24 Kesselrohre mit jeweils einem Durchmesser von 70 bis 85 mm und einer Wandstärke von 3 bis 4 mm aufweist.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei der Kessel eine integriert angeordnete elektrostatische Filtereinrichtung aufweist, die eine Sprühelektrode und eine die Sprühelektrode umgebende Niederschlagselektrode und einen Käfig bzw. eine käfigförmige Abreinigungseinrichtung aufweist; wobei der Kessel weiter eine mechanisch betätigbare Reinigungseinrichtung mit einem Schlaghebel mit einem Anschlagkopf aufweist; wobei die Reinigungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass diese die (Sprüh-) Elektrode an deren Ende mit dem Anschlagkopf anschlagen kann, so dass eine Stoßwelle durch die Elektrode und/oder eine Transversalschwingung der (Sprüh-)Elektrode erzeugt wird, um die Elektrode von Verunreinigungen abzureinigen. Als Material für die Elektrode ist ein Stahl vorgesehen, der durch den Anschlagkopf in Schwingungen (longitudinal und/oder transversal und/oder Stoßwelle) versetzt werden kann. Hierzu kommt beispielsweise Federstahl und/oder Chromstahl in Frage. Der Werkstoff des Federstahls kann vorzugsweise ein austenitischer Chrom-Nickel-Stahl, beispielsweise 1.4310 sein. Weiter kann der Federstahl bombiert ausgeführt sein. Die käfigförmige Abreinigungseinrichtung kann weiter entlang der Wand der elektrostatischen Filtereinrichtung zum Abreinigen der Niederschlagselektrode hin- und herbewegt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei eine in den Kessel im kalten Bereich integrierte Reinigungseinrichtung vorgesehen ist, die derart konfiguriert ist, dass diese die Kesselrohre des Wärmetauschers durch eine Auf- und Abwärtsbewegung von in den Kesselrohren vorgesehenen Turbulatoren abreinigen kann. Die Auf- und Abwärtsbewegung kann auch als Hin- und Herbewegung der Turbulatoren in den Kesselrohren in Längsrichtung der Kesselrohre verstanden werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei in der Brennkammer über dem Drehrost eine Glutbetthöhenmessmechanik angeordnet ist; wobei die Glutbetthöhenmessmechanik eine auf einer Drehachse angebrachte Brennstoff-Niveauklappe mit einer Hauptfläche aufweist; wobei eine Oberflächenparallele der Hauptfläche der Brennstoff-Niveauklappe winklig zu einer Mittenachse der Drehachse vorgesehen ist, wobei der Winkel vorzugsweise größer 20 Grad ist.
  • Obschon alle vorstehenden Einzelmerkmale und Details eines Aspekts der Erfindung und der Weiterbildungen dieses Aspekts in Zusammenhang mit der Biomasse-Heizanlage beschrieben sind, so sind diese Einzelmerkmale und Details auch als solche unabhängig von der Biomasse-Heizanlage offenbart.
  • Beispielsweise ist eine Brennkammerschräge einer Sekundärverbrennungszone einer Brennkammer mit deren hierin genannten Merkmalen und Eigenschaften offenbart, die (lediglich) für eine Biomasse-Heizanlage geeignet ist. Insofern ist eine Brennkammerschräge für eine Sekundärverbrennungszone einer Brennkammer einer Biomasse-Heizanlage mit den hierin genannten Merkmalen und Eigenschaften offenbart.
  • Weiter ist beispielsweise ein Drehrost für eine Brennkammer einer Biomasse-Heizanlage mit dessen hierin genannten Merkmalen und Eigenschaften offenbart.
  • Weiter ist beispielsweise eine Mehrzahl von Brennkammersteinen für eine Brennkammer einer Biomasse-Heizanlage mit deren hierin genannten Merkmalen und Eigenschaften offenbart.
  • Weiter ist beispielsweise eine integriert angeordnete elektrostatische Filtereinrichtung für eine Biomasse-Heizanlage mit deren hierin genannten Merkmalen und Eigenschaften offenbart.
  • Weiter ist beispielsweise eine Mehrzahl von Kesselrohren für eine Biomasse-Heizanlage mit deren hierin genannten Merkmalen und Eigenschaften offenbart.
  • Weiter ist beispielsweise eine Glutbetthöhenmessmechanik für eine Biomasse-Heizanlage mit deren hierin genannten Merkmalen und Eigenschaften offenbart.
  • Weiter ist beispielsweise ebenso, als solche, eine Brennstoff-Niveauklappe für eine Biomasse-Heizanlage mit deren hierin genannten Merkmalen und Eigenschaften offenbart.
  • Die erfindungsgemäße Biomasse-Heizanlage wird nachfolgend in beispielhaften Ausführungsbeispielen und einzelnen Aspekten anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert:
    • Fig. 1
    zeigt eine dreidimensionale Überblicksansicht einer Biomasse-Heizanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
    Fig. 2
    zeigt eine Querschnittsansicht durch die Biomasse-Heizanlage der Fig. 1, welche entlang einer Schnittlinie SL1 vorgenommen wurde und welche aus der Seitenansicht S betrachtet dargestellt ist;
    Fig. 3
    zeigt ebenso eine Querschnittsansicht durch die Biomasse-Heizanlage der Fig. 1 mit einer Darstellung des Strömungsverlaufs, wobei die Querschnittsansicht entlang einer Schnittlinie SL1 vorgenommen wurde und aus der Seitenansicht S betrachtet dargestellt ist;
    Fig. 4
    zeigt eine Teilansicht der Fig. 2, die eine Brennkammergeometrie des Kessels der Fig. 2 und Fig. 3 darstellt;
    Fig. 5
    zeigt eine Schnittansicht durch den Kessel bzw. die Brennkammer des Kessels entlang der Vertikalschnittlinie A2 der Fig. 4;
    Fig. 6
    zeigt eine dreidimensionale Schnittansicht auf die Primärverbrennungszone der Brennkammer mit dem Drehrost der Fig. 4;
    Fig. 7
    zeigt entsprechend zur Fig. 6 eine Explosionsdarstellung der Brennkammersteine;
    Fig. 8
    zeigt eine Aufsicht auf den Drehrost mit Drehrostelementen von oben aus Sicht der Schnittlinie A1 der Fig. 2;
    Fig. 9
    zeigt den Drehrost der Fig. 2 in geschlossener Position, wobei alle Drehrostelemente horizontal ausgerichtet bzw. geschlossen sind;
    Fig. 10
    zeigt den Drehrost der Fig. 9 in dem Zustand einer Teilabreinigung des Drehrosts im Gluterhaltungsbetrieb;
    Fig. 11
    zeigt den Drehrost der Fig. 9 im Zustand der Universalabreinigung, welche bevorzugt während eines Anlagenstillstands durchgeführt wird;
    Fig. 12
    zeigt eine Ausschnitt-Detailansicht der Fig. 2;
    Fig. 13
    zeigt eine Reinigungseinrichtung, mit der sowohl der Wärmetauscher als auch die Filtereinrichtung der Fig. 2 automatisch gereinigt werden können;
    Fig. 14
    zeigt eine Turbulatorhalterung in herausgestellter und vergrößerter Form;
    Fig. 15
    zeigt eine Abreinigungsmechanik in einem ersten Zustand, wobei sich sowohl die Turbulatorhalterungen der Fig. 14 als auch eine Käfighalterung in einer unteren Position befinden;
    Fig. 16
    zeigt die Abreinigungsmechanik in einem zweiten Zustand, wobei sich sowohl die Turbulatorhalterungen der Fig. 14 als auch die Käfighalterung in einer oberen Position befinden;
    Fig. 17
    zeigt eine freigestellte Glutbetthöhenmessmechanik mit einer Brennstoff-Niveauklappe;
    Fig. 18
    zeigt eine Detailansicht der Brennstoff-Niveauklappe;
    Fig. 19
    zeigt eine horizontale Querschnittsansicht durch die Brennkammer auf der Höhe der Sekundärluftdüsen;
    Fig. 20
    zeigt drei horizontale Querschnittsansichten für unterschiedliche Kesseldimensionierungen durch die Brennkammer auf der Höhe der Sekundärluftdüsen mit Angaben zu den Strömungsverteilungen in diesem Querschnitt;
    Fig. 21
    zeigt drei vertikale Querschnittsansichten für unterschiedliche Kesseldimensionierungen durch die Biomasse-Heizanlage entlang der Schnittlinie SL1 der Fig. 1 mit Angaben zu den Strömungsverteilungen in diesem Querschnitt.
    BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen lediglich beispielhaft offenbart. Ausführungsformen und darin verwendete Begriffe sollen jedoch nicht dazu dienen, die vorliegende Offenbarung auf bestimmte Ausführungsformen zu beschränken, und sie sollte so ausgelegt werden, dass sie verschiedene Änderungen, Äquivalente und/oder Alternativen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beinhaltet.
  • Sollten in der Beschreibung allgemeinere Begriffe für in den Figuren dargestellte Merkmale oder Elemente verwendet werden, so ist beabsichtigt, dass für den Fachmann nicht nur das spezielle Merkmal oder Element in den Figuren offenbart ist, sondern auch die allgemeinere technische Lehre.
  • In Bezug auf die Beschreibung der Figuren können die gleichen Bezugszeichen in den einzelnen Figuren verwendet werden, um auf ähnliche oder technisch entsprechende Elemente zu verweisen. Weiter können der Übersichtlichkeit halber in einzelnen Detail- oder Ausschnittsansichten mehr Elemente oder Merkmale mit Bezugszeichen dargestellt sein, als in den Überblicksansichten. Dabei ist davon auszugehen, dass diese Elemente oder Merkmale auch entsprechend in den Überblicksdarstellungen offenbart sind, auch wenn diese dort nicht explizit aufgeführt sind.
  • Es ist zu verstehen, dass eine Singularform eines Substantivs, das einem Gegenstand entspricht, eines oder mehrere der Dinge beinhalten kann, es sei denn, der betreffende Kontext weist eindeutig auf etwas anderes hin.
  • In der vorliegenden Offenbarung kann ein Ausdruck wie "A oder B", "mindestens einer von "A oder/und B" oder "einer oder mehrere von A oder/und B" alle möglichen Kombinationen von zusammen aufgeführten Merkmalen beinhalten. Ausdrücke wie "erster", "zweiter", "primär" oder "sekundär", die hierin verwendet werden, können verschiedene Elemente unabhängig von ihrer Reihenfolge und/oder Bedeutung darstellen und schränken entsprechende Elemente nicht ein. Wenn beschrieben wird, dass ein Element (z. B. ein erstes Element) "funktionsfähig" oder "kommunikativ" mit einem anderen Element (z. B. einem zweiten Element) gekoppelt oder verbunden ist, kann das Element direkt mit dem anderen Element verbunden werden oder mit dem anderen Element über ein anderes Element (z. B. ein drittes Element) verbunden werden.
  • Ein in der vorliegenden Offenbarung verwendeter Ausdruck "konfiguriert zu" (oder "eingerichtet") kann beispielsweise durch "geeignet für", "geeignet zu", "angepasst zu", "gemacht zu", "fähig zu" oder "entworfen zu" ersetzt werden, je nach dem technisch Möglichen. Alternativ kann in einer bestimmten Situation ein Ausdruck "Vorrichtung konfiguriert zu" oder "eingerichtet zu" bedeuten, dass die Vorrichtung zusammen mit einer anderen Vorrichtung oder Komponente arbeiten kann, oder eine entsprechende Funktion ausführen kann.
  • Alle Größenangaben, welche in "mm" angegeben sind, sind als ein Größenbereich von +- 1 mm um den angegebenen Wert zu verstehen, sofern nicht eine andere Toleranz oder andere Bereiche explizit angegeben sind. Alle Maß- und Größenangaben sind lediglich beispielhaft.
  • Anzumerken ist, dass die vorliegenden Einzelaspekte, beispielsweise der Drehrost, die Brennkammer oder die Filtereinrichtung gesondert von bzw. getrennt von der Biomasse-Heizanlage hierin als Einzelteile oder Einzelvorrichtungen offenbart sind. Es ist dem Fachmann also klar, dass auch einzelne Aspekte oder Anlagenteile hierin auch für sich genommen offenbart sind. Vorliegend sind die einzelnen Aspekte oder Anlageteile insbesondere in den durch Klammern gekennzeichneten Unterkapiteln offenbart. Es ist vorgesehen, dass diese einzelnen Aspekte auch gesondert beansprucht werden können.
  • Weiter sind der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht alle Merkmale und Elemente, insbesondere wenn sich diese wiederholen, einzeln bezeichnet. Es sind vielmehr die Elemente und Merkmale jeweils exemplarisch bezeichnet. Analoge oder gleiche Elemente sind dann als solche zu verstehen.
    • (Biomasse-Heizanlage)
  • Fig. 1 zeigt eine dreidimensionale Überblicksansicht der Biomasse-Heizanlage 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Der Pfeil V bezeichnet in den Figuren die Vorderansicht der Anlage 1, und der Pfeil S bezeichnet in den Figuren die Seitenansicht der Anlage 1.
  • Die Biomasse-Heizanlage 1 weist einen Kessel 11 auf, der auf einem Kesselfuß 12 gelagert ist. Der Kessel 11 weist ein Kesselgehäuse 13, beispielsweise aus Stahlblech, auf.
  • Im vorderen Teil des Kessels 11 befindet sich eine Brenneinrichtung 2 (nicht dargestellt), die über eine erste Wartungsöffnung mit einem Verschluss 21 erreicht werden kann. Eine Drehmechanikhalterung 22 für einen Drehrost 25 (nicht dargestellt) lagert eine Drehmechanik 23, mit der Antriebskräfte auf Lagerachsen 81 des Drehrosts 25 übertragen werden können.
  • Im Mittelteil des Kessels 11 befindet sich ein Wärmetauscher 3 (nicht dargestellt), der von oben über eine zweite Wartungsöffnung mit einem Verschluss 31 erreicht werden kann.
  • Im Hinterteil des Kessels 11 befindet sich eine optionale Filtereinrichtung 4 (nicht dargestellt) mit einer Elektrode 44 (nicht dargestellt), die mit einer isolierenden Elektrodenhalterung 43 aufgehängt ist, und die über eine Elektrodenversorgungsleitung 42 unter Spannung gesetzt wird. Das Abgas der Biomasse-Heizanlage 1 wird über einen Abgasausgang 41 abgeführt, der der Filtereinrichtung 4 strömungstechnisch nachgelagert angeordnet ist. Hier kann ein Ventilator vorgesehen sein.
  • Hinter dem Kessel 11 ist eine Rezirkulationseinrichtung 5 vorgesehen, die einen Teil des Abgases über Rezirkulationskanäle 51, 53 und 54 und Klappen 52 zur Kühlung des Verbrennungsvorgangs und Wiederverwendung beim Verbrennungsvorgang rezirkuliert.
  • Weiter weist die Biomasse-Heizanlage 1 eine Brennstoffzufuhr 6 auf, mit der der Brennstoff kontrolliert zu der Brenneinrichtung 2 in die Primärverbrennungszone 26 von der Seite auf den Drehrost 25 befördert wird. Die Brennstoffzufuhr 6 weist eine Zellradschleuse 61 mit einer Brennstoffzufuhröffnung 65 auf, wobei die Zellradschleuse 61 einen Antriebsmotor 66 mit einer Ansteuerelektronik aufweist. Eine von dem Antriebsmotor 66 angetriebene Achse 62 treibt eine Übersetzungsmechanik 63 an, die eine (nicht dargestellte) Brennstoff-Förderschnecke 67 antreiben kann, so dass der Brennstoff in einem Brennstoff-Zufuhrkanal 64 zu der Brenneinrichtung 2 gefördert wird.
  • Im unteren Teil der Biomasse-Heizanlage 1 ist eine Ascheabfuhreinrichtung 7 vorgesehen, welche eine Ascheaustragungsschnecke 71 in einem Ascheaustragungskanal aufweist, die von einem Motor 72 betrieben wird.
  • Fig. 2 zeigt nun eine Querschnittsansicht durch die Biomasse-Heizanlage 1 der Fig. 1, welche entlang einer Schnittlinie SL1 vorgenommen wurde und welche aus der Seitenansicht S betrachtet dargestellt ist. In der korrespondierenden Fig. 3, welche den gleichen Schnitt wie Fig. 2 darstellt, sind der Übersichtlichkeit halber die Strömungen des Rauchgases, und strömungstechnische Querschnitte schematisch dargestellt. Zu Fig. 3 anzumerken ist, dass einzelne Bereiche im Vergleich zu der Fig. 2 abgeblendet dargestellt sind. Dies dient nur der Übersichtlichkeit der Fig. 3 und der Sichtbarkeit der Strömungspfeile S5, S6 und S7.
  • Von links nach rechts sind in Fig. 2 die Brenneinrichtung 2, der Wärmetauscher 3 und eine (optionale) Filtereinrichtung 4 des Kessels 11 vorgesehen. Der Kessel 11 ist auf dem Kesselfuß 12 gelagert, und weist ein mehrwandiges Kesselgehäuse 13 auf, in welchem Wasser oder ein anderes fluides Wärmetauschmedium zirkulieren kann. Zur Zufuhr und Abfuhr des Wärmetauschmediums ist eine Wasserzirkulationseinrichtung 14 mit Pumpe, Ventilen, Leitungen, etc. vorgesehen.
  • Die Brenneinrichtung 2 weist eine Brennkammer 24 auf, in der im Kern der Verbrennungsprozess des Brennstoffes stattfindet. Die Brennkammer 24 weist einen, später näher erläuterten, mehrteiligen Drehrost 25 auf, auf dem das Brennstoffbett 28 aufliegt. Der mehrteilige Drehrost 25 ist mittels einer Mehrzahl von Lagerachsen 81 drehbar gelagert angeordnet.
  • Weiter bezugnehmend auf Fig. 2 ist die Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 durch (eine Mehrzahl von) Brennkammersteine(n) 29 umfasst, womit die Brennkammersteine 29 die Geometrie der Primärverbrennungszone 26 definieren. Der Querschnitt der Primärverbrennungszone 26 (beispielsweise) entlang der Horizontalschnittlinie A1 ist im Wesentlichen oval (beispielsweise 380 mm +- 60mm x 320 mm +- 60 mm; dabei ist anzumerken, dass einige der vorstehenden Größenkombinationen auch einen kreisförmigen Querschnitt ergeben können). Der Pfeil S1 gibt die Strömung aus der Sekundärluftdüse 291 schematisch wieder, wobei diese Strömung (diese ist rein schematisch dargestellt) einen durch die Sekundärluftdüsen 291 induzierten Drall aufweist, um die Durchmischung des Rauchgases zu verbessern.
  • Dabei sind die Sekundärluftdüsen 291 derart ausgestaltet, dass diese die (durch die Brennkammersteine 29 vorgewärmte) Sekundärluft tangential in die Brennkammer 24 mit ihrem dortigen ovalen Querschnitt einführen (vgl. Fig. 19). Damit entsteht eine wirbel- oder drallbehaftete Strömung S1, die grob spiral- oder helixförmig nach oben verläuft. In anderen Worten wird eine nach oben verlaufende und um eine Vertikalachse rotierende Spiralströmung ausgebildet.
  • Die Brennkammersteine 29 bilden die Innenverkleidung der Primärverbrennungszone 26 aus, speichern Wärme und sind dem Feuer direkt ausgesetzt. Damit schützen die Brennkammersteine 29 auch das weitere Material der Brennkammer 24, beispielsweise Gusseisen, vor der direkten Flammeneinwirkung in der Brennkammer 24. Die Brennkammersteine 29 sind vorzugsweise an die Form des Rosts 25 angepasst. Die Brennkammersteine 29 weisen weiter Sekundärluft- bzw. Rezirkulationsdüsen 291 auf, die das Rauchgas in die Primärverbrennungszone 26 zur erneuten Teilnahme am Verbrennungsprozess und insbesondere zur bedarfsweisen Kühlung rezirkulieren. Die Sekundärluftdüsen 291 sind dabei nicht auf die Mitte der Primärverbrennungszone 26 ausgerichtet, sondern azentrisch ausgerichtet, um einen Drall der Strömung in der Primärverbrennungszone 26 zu bewirken (d. h., eine Drall- und Wirbelströmung, welche später näher erläutert wird). Die Brennkammersteine 29 werden später noch eingehender erläutert. Eine Isolation 311 ist am Kesselrohreintritt vorgesehen. Die ovale Querschnittsform der Primärverbrennungszone 26 (und der Düse) sowie die Länge und Lage der Sekundärluftdüsen 291 begünstigen die Ausbildung und den Erhalt einer Wirbelströmung vorzugsweise bis zur Decke der Brennkammer 24 vorteilhaft.
  • Eine Sekundärverbrennungszone 27 schließt sich, entweder auf der Höhe der Brennkammerdüsen 291 (funktional bzw. verbrennungstechnisch betrachtet) oder auf Höhe der Brennkammerdüse 203 (rein strukturell bzw. baulich betrachtet) an die Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 26 an und definiert den Strahlungsteil der Brennkammer 26. In dem Strahlungsteil gibt das bei der Verbrennung entstandene Rauchgas seine Wärmeenergie hauptsächlich durch Wärmestrahlung insbesondere an das Wärmetauschmedium ab, welches sich in den beiden linken Kammern für das Wärmetauschmedium 38 befindet. Die entsprechenden Rauchgasströmungen sind in Fig. 3 durch die Pfeile S2 und S3 rein beispielhaft angegeben. Diese Wirbelströmungen werden eventuell auch leichte Rückströmungen oder weitere Turbulenzen beinhalten, die durch die rein schematischen Pfeile S2 und S3 nicht dargestellt werden. Das Grundprinzip der Strömungsausprägung in der Brennkammer 24 ist dem Fachmann jedoch ausgehend von den Pfeilen S2 und S3 klar bzw. berechenbar.
  • Durch die Sekundärlufteindüsung hervorgerufen bilden sich in der isolierten bzw. begrenzten Brennkammer 24 ausgeprägt Drall- bzw. Rotations- bzw. Wirbelströmungen (vgl. Fig. 20 für den Beginn der Wirbelströmungen auf der Höhe der Sekundärdüsen 291) aus. Dabei trägt insbesondere die ovale Brennkammergeometrie 24 dazu bei, dass sich die Wirbelströmung ungestört bzw. optimal entwickeln kann.
  • Nach dem Austritt aus der Düse 203, die diese Wirbelströmungen nochmals bündelt, zeigen sich kerzenflammenförmige Rotationsströmungen S2 (vgl. auch Fig. 21), welche vorteilhaft bis zur Brennkammerdecke 204 reichen können, womit der verfügbare Raum der Brennkammer 24 besser ausgenutzt wird. Dabei sind die Wirbelströmungen auf die Brennkammermitte A2 konzentriert und nutzen das Volumen der Sekundärverbrennungszone 27 ideal aus. Weiter mindert die Einschnürung, die die Brennkammerdüse 203 für die Wirbelströmungen darstellt, die Rotationsströmungen, womit Turbulenzen zur Verbesserung der Durchmischung des Luft- Rauchgasgemischs erzeugt werden. Es findet also eine Quervermischung durch die Einschnürung bzw. Verengung durch die Brennkammerdüse 203 statt. Der Rotationsimpuls der Strömungen bleibt allerdings zumindest teilweise auch oberhalb der Brennkammerdüse 203 erhalten, was die Ausbreitung dieser Strömungen bis zur Brennkammerdecke 204 erhält.
  • Die Sekundärluftdüsen 291 sind in den elliptischen bzw. ovalen Querschnitt der Brennkammer 24 somit derart integriert, dass sie aufgrund ihrer Länge und ihrer Ausrichtung Wirbelströmungen induzieren, die das Rauchgas-Sekundärluftgemisch in Rotation versetzen und dadurch (nochmals durch in Kombination mit der darüber positionierten Brennkammerdüse 203 verbessert) eine vollständige Verbrennung bei minimalem Luftüberschuss und somit maximalem Wirkungsgrad ermöglichen. Dies ist auch in den Figuren 19 bis 21 illustriert.
  • Dabei ist die Sekundärluftzufuhr derart gestaltet ist, dass diese die heißen Brennkammersteine 29 durch Umströmung derselben kühlt und die Sekundärluft im Gegenzug selbst vorgewärmt wird, wodurch die Ausbrandgeschwindigkeit der Rauchgase beschleunigt wird und die Vollständigkeit des Ausbrandes auch bei extremer Teillast (z. B. 30% der Nennlast) sichergestellt wird.
  • Die erste Wartungsöffnung 21 ist mit einem Dämmmaterial, beispielsweise Vermiculite™, isoliert. Die vorliegende Sekundärverbrennungszone 27 ist derart eingerichtet, dass ein Ausbrand des Rauchgases gewährleistet wird. Die spezielle geometrische Ausgestaltung der Sekundärverbrennungszone 27 wird später noch eingehender erläutert.
  • Nach der Sekundärverbrennungszone 27 strömt das Rauchgas in die Wärmetauscheinrichtung 3, welche ein Bündel von parallel zueinander vorgesehenen Kesselrohren 32 aufweist. In den Kesselrohren 32 strömt das Rauchgas nun abwärts, wie in Fig. 3 durch die Pfeile S4 angegeben. Man kann diesen Teil der Strömung auch als Konvektionsteil bezeichnen, da die Wärmeabgabe des Rauchgases im Wesentlichen an den Kesselrohrwänden über eine erzwungene Konvektion erfolgt. Durch die im Kessel 11 verursachten Temperaturgradienten im Wärmetauschermedium, beispielsweise im Wasser, stellt sich eine natürliche Konvektion des Wassers ein, welche eine Durchmischung des Kesselwassers begünstigt.
  • In den Kesselrohren 32 sind Federturbulatoren 36 und Spiral- bzw. Bandturbulatoren 37 angeordnet, um den Wirkungsgrad der Wärmetauscheinrichtung 4 zu verbessern. Dies wird später noch eingehender erläutert werden.
  • Der Ausgang der Kesselrohre 32 mündet über den Wendekammereintritt 34 bzw. -einlass in die Wendekammer 35. Falls die Filtereinrichtung 4 nicht vorgesehen ist, wird das Rauchgas wieder im Kessel 11 nach oben abgeführt. Der andere Fall der optionalen Filtereinrichtung 4 ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Dabei wird das Rauchgas nach der Wendekammer 35 wieder nach oben in die Filtereinrichtung 4 eingeleitet (vgl. Pfeile S5), welche vorliegend beispielhaft eine elektrostatische Filtereinrichtung 4 ist. Dabei können am Eintritt 44 der Filtereinrichtung 4 Strömungsblenden vorgesehen sein, die die Einströmung des Rauchgases in den Filter vergleichmäßigen.
  • Elektrostatische Staubfilter, oder auch Elektroabscheider genannt, sind Einrichtungen zur Abscheidung von Partikeln aus Gasen, die auf dem elektrostatischen Prinzip beruhen. Diese Filtereinrichtungen werden insbesondere zur elektrischen Reinigung von Abgasen verwendet. Bei Elektrofiltern werden Staubteilchen durch eine Koronaentladung einer Sprühelektrode elektrisch aufgeladen und zur entgegengesetzt aufgeladenen Elektrode (Niederschlagselektrode) gezogen. Die Koronaentladung findet auf einer dafür geeigneten, geladenen Hochspannungselektrode (auch als Sprühelektrode bezeichnet) im Inneren des Elektrofilters statt. Die Elektrode ist bevorzugt mit herausragenden Spitzen und eventuell scharfen Kanten ausgeführt, weil dort die Dichte der Feldlinien und damit auch die elektrische Feldstärke am größten und somit die Koronaentladung begünstigt ist. Die gegengesetzte Elektrode (Niederschlagselektrode) besteht für gewöhnlich aus einem geerdeten Abgasrohrabschnitt, der um die Elektrode gelagert ist. Der Abscheidungsgrad eines Elektrofilters ist insbesondere von der Verweilzeit der Abgase im Filtersystem und der Spannung zwischen Sprüh- und Abscheidungselektrode abhängig. Die dafür notwendige gleichgerichtete Hochspannung wird von einer Hochspannungserzeugungseinrichtung (nicht dargestellt) bereitgestellt. Die Hochspannungserzeugungsanlage und die Halterung für die Elektrode sind vor Staub und Verschmutzung zu schützen, um ungewollte Kriechströme zu vermeiden und die Standzeit der Anlage 1 zu verlängern.
  • Wie in Fig. 2 gezeigt, ist eine stabförmige Elektrode 45 (welche vorzugsweise wie eine längliche, plattenförmige Stahlfeder ausgestaltet ist, vgl. Fig. 15) in etwa mittig in einem annähernd kaminförmigen Innenraum der Filtereinrichtung 4 gehaltert. Die Elektrode 45 besteht zumindest weitgehend aus einem hochwertigen Federstahl oder Chromstahl und ist von einer Elektrodenhalterung 43 über einen Hochspannungsisolator, d. h., eine Elektrodenisolation 46, gehaltert.
  • Die (Sprüh-) Elektrode 45 hängt schwingungsfähig nach unten in den Innenraum der Filtereinrichtung 4. Dabei kann die Elektrode 45 beispielsweise quer zur Längsachse der Elektrode 45 hin- und herschwingen.
  • Ein Käfig 48 dient gleichzeitig als Gegenelektrode und als Abreinigungsmechanik für die Filtereinrichtung 4. Der Käfig 48 ist mit dem Masse- bzw. Erdpotential verbunden. Durch den herrschenden Potentialunterschied wird das in der Filtereinrichtung 4 strömende Abgas, vgl. die Pfeile S6, gefiltert wie vorstehend erläutert. Im Falle der Abreinigung der Filtereinrichtung 4 wird die Elektrode 45 stromlos geschaltet. Der Käfig 48 weist vorzugsweise ein achteckiges regelmäßiges Querschnittsprofil auf, so wie sich das beispielsweise der Ansicht der Fig. 13 entnehmen lässt. Der Käfig 48 kann vorzugsweise bei der Herstellung mit dem Laser zugeschnitten werden.
  • Das Rauchgas strömt nach dem Austritt aus dem Wärmetauscher 3 durch die Wendekammer 34 in den Eintritt 44 der Filtereinrichtung 4.
  • Dabei ist die (optionale) Filtereinrichtung 4 optional vollintegriert in den Kessel 11 vorgesehen, womit die dem Wärmetauscher 3 zugewandte und von dem Wärmetauschermedium durchspülte Wandfläche auch aus Richtung der Filtereinrichtung 4 zum Wärmetausch eingesetzt wird, womit die Effizienz der Anlage 1 nochmals verbessert wird. Damit kann zumindest ein Teil der Wand die Filtereinrichtung 4 mit dem Wärmetauschmedium durchspült sein, womit zumindest ein Teil dieser Wand mit Kesselwasser gekühlt wird.
  • Am Filteraustritt 47 strömt das gereinigte Abgas aus der Filtereinrichtung 4 hinaus, wie durch die Pfeile S7 angegeben. Nach dem Filteraustritt wird ein Teil des Abgases über die Rezirkulationseinrichtung 5 wieder zu der Primärverbrennungszone 26 zurückgeführt. Auch dies wird später noch näher erläutert werden. Der verbleibende Teil des Abgases wird über den Abgasausgang 41 aus dem Kessel 11 hinausgeleitet.
  • Eine Ascheabfuhr 7 ist im unteren Teil des Kessels 11 angeordnet. Über eine Ascheaustragungsschnecke 71 wird die beispielsweise aus der Brennkammer 24, den Kesselrohren 32 und der Filtereinrichtung 4 abgeschiedene und herausfallende Asche seitlich aus dem Kessel 11 ausgefördert.
  • Die Brennkammer 24 und der Kessel 11 dieser Ausführungsform wurden mittels CFD-Simulationen berechnet. Weiter wurden Praxisexperimente durchgeführt, um die CFD-Simulationen zu bestätigen. Ausgangspunkt der Überlegungen waren Berechnungen für einen 100 kW Kessel, wobei jedoch ein Leistungsbereich von 20 bis 500 kW berücksichtigt wurde.
  • Eine CFD-Simulation (CFD = Computational Fluid Dynamics = numerische Strömungsmechanik) ist die räumlich und zeitlich aufgelöste Simulation von Strömungs- und Wärmeleitprozessen. Dabei können die Strömungsprozesse laminar und/oder turbulent sein, von chemischen Reaktionen begleitet auftreten, oder es kann sich um ein mehrphasiges System handeln. CFD-Simulationen eignen sich somit gut als Design- und Optimierungswerkzeug. Bei der vorliegenden Erfindung wurden CFD-Simulationen eingesetzt, um die strömungstechnischen Parameter derart zu optimieren, dass die vorstehend aufgeführten Aufgaben der Erfindung gelöst werden. Insbesondere wurden im Ergebnis die mechanische Ausgestaltung und Dimensionierung des Kessels 11, der Brennkammer 24, der Sekundärluftdüsen 291 und der Brennkammerdüse 203 maßgeblich durch die CFD-Simulation und auch durch zugehörige praktische Experimente definiert. Die Simulationsergebnisse basieren auf einer Strömungssimulation mit Berücksichtigung der Wärmeübertragung. Beispiele von Ergebnissen solcher CFD-Simulationen sind in den Fig. 20 und 21 dargestellt.
  • Die vorstehend aufgeführten Bestandteile der Biomasse-Heizanlage 1 und des Kessels 11, die Ergebnisse der CFD-Simulationen sind, werden nachstehend eingehender beschrieben.
    • (Brennkammer)
  • Die Gestaltung der Brennkammerform ist von Wichtigkeit, um die aufgabengemäßen Anforderungen einhalten zu können. Durch die Brennkammerform bzw. -geometrie sollen eine möglichst gute turbulente Durchmischung und Homogenisierung der Strömung über den Querschnitt des Rauchgaskanals, eine Minimierung des Feuerungsvolumens, sowie eine Reduktion des Luftüberschusses und des Rezirkulationsverhältnisses (Wirkungsgrad, Betriebskosten), eine Reduktion der CO- und CxHx- Emissionen, der NOx-Emissionen, der Staubemissionen, eine Reduktion von lokalen Temperaturspitzen (Fouling und Verschlackung) sowie eine Reduktion von lokalen Rauchgas-Geschwindigkeitsspitzen (Materialbeanspruchung und Erosion) erreicht werden.
  • Die Fig. 4, die eine Teilansicht der Fig. 2 ist, und die Fig. 5, welche eine Schnittansicht durch den Kessel 11 entlang der Vertikalschnittlinie A2 ist, stellen eine Brennkammergeometrie dar, die den vorstehend genannten Anforderungen für Biomasse-Heizanlagen über einen weiten Leistungsbereich von beispielsweise 20 bis 500 kW gerecht wird. Die Vertikalschnittlinie A2 kann im Übrigen auch als Mittel- oder Mittenachse der ovalen Brennkammer 24 verstanden werden.
  • Die in den Figuren 3 und 4 angegebenen und über CFD-Berechnungen und Praxisexperimente ermittelten Maße bei einem beispielhaften Kessel mit ca. 100 kW sind im Einzelnen wie folgt:
    • BK1 = 172 mm +- 40 mm, vorzugsweise +- 17 mm;
    • BK2 = 300 mm +- 50 mm, vorzugsweise +- 30 mm;
    • BK3 = 430 mm +- 80 mm, vorzugsweise +- 40 mm;
    • BK4 = 538 mm +- 80 mm, vorzugsweise +- 50 mm;
    • BK5 = (BK3 - BK2) / 2 = bspw. 65 mm +- 30 mm, vorzugsweise +- 20 mm;
    • BK6 = 307 mm +- 50 mm, vorzugsweise +- 20 mm;
    • BK7 = 82 mm +- 20 mm, vorzugsweise +- 20 mm;
    • BK8 = 379 mm +- 40 mm, vorzugsweise +- 20 mm;
    • BK9 = 470 mm +- 50 mm, vorzugsweise +- 20 mm;
    • BK10 = 232 mm +- 40 mm, vorzugsweise +- 20 mm;
    • BK11 = 380 mm +- 60 mm, vorzugsweise +- 30 mm;
    • BK12 = 460 mm +- 80 mm, vorzugsweise +- 30 mm.
  • Mit diesen Werten werden vorliegend sowohl die Geometrien der Primärverbrennungszone 26 als auch der Sekundärverbrennungszone 27 der Brennkammer 24 optimiert. Die angegebenen Größenbereiche sind Bereiche, mit denen die Anforderungen ebenso (annähernd) erfüllt werden, wie mit den angegebenen exakten Werten.
  • Dabei kann vorzugsweise eine Kammergeometrie der Primärverbrennungszone 26 und der Brennkammer 24 (bzw. ein Innenvolumen der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24) anhand der folgenden Grundparameter definiert werden:
    Ein Volumen mit einer ovalen horizontalen Grundfläche mit den Maßen von 380 mm +- 60 mm (vorzugsweise +-30 mm) x 320 mm +- 60 mm (vorzugsweise +-30 mm), sowie einer Höhe von 538 mm +- 80 mm (vorzugsweise +- 50 mm).
  • Die vorstehenden Größenangaben können im Verhältnis dieser zueinander skaliert auch Anwendung auf Kessel anderer Leistungsklassen (bspw. 50 kW oder 200 kW) finden.
  • Als Fortbildung dessen kann das vorstehend definierte Volumen eine obere Öffnung in Form einer Brennkammerdüse 203 aufweisen, die in der Sekundärverbrennungszone 27 der Brennkammer 24 vorgesehen ist, welche eine in die Sekundärverbrennungszone 27 hineinragende Brennkammerschräge 202 aufweist, welche vorzugsweise das Wärmetauschmedium 38 beinhaltet. Die Brennkammerschräge 202 verringert den Querschnitt der Sekundärverbrennungszone 27. Dabei ist die Brennkammerschräge 202 um einen Winkel k von zumindest 5%, bevorzugt um einen Winkel k von zumindest 15% und noch mehr bevorzugt um zumindest einen Winkel k von 19% in Bezug auf eine fiktive horizontale bzw. gerade vorgesehene Brennkammerdecke H (vgl. die gestrichelte Horizontallinie H in Fig. 4) vorgesehen.
  • Zudem ist eine Brennkammerdecke 204 ebenfalls in Richtung des Eintritts 33 aufsteigend geneigt vorgesehen. Die Brennkammer 24 in der Sekundärverbrennungszone 27 weist somit die Brennkammerdecke 204 auf, die in Richtung des Eintritts 33 des Wärmetauschers 3 nach oben geneigt vorgesehen ist. Diese Brennkammerdecke 204 erstreckt sich im Schnitt der Fig. 2 zumindest weitgehend gerade bzw. geradlinig und geneigt. Der Neigungswinkel der geraden bzw. ebenen Brennkammerdecke 204 kann gegenüber der (fiktiven) Horizontalen vorzugsweise 4 bis 15 Grad betragen.
  • Mit der Brennkammerdecke 204 ist eine weitere (Decken-)Schräge in der Brennkammer 24 vor dem Eintritt 33 vorgesehen, die zusammen mit der Brennkammerschräge 202 einen Trichter ausbildet. Dieser Trichter dreht die nach oben gerichtete Drall- bzw. Wirbelströmung zur Seite und lenkt diese Strömung in etwa in das Horizontale um. Aufgrund der schon turbulenten Aufwärtsströmung und der Trichterform vor dem Eintritt 33 wird sichergestellt, dass alle Wärmetauscherrohre 32 bzw. Kesselrohe 32 gleichmäßig beströmt werden, womit ein gleichverteilter Durchfluss des Rauchgases in allen Kesselrohren 32 sichergestellt ist. Dies optimiert den Wärmeübergang im Wärmetauscher 3 ganz erheblich.
  • Dabei kann insbesondere die Kombination der vertikalen und horizontalen Schrägen 203, 204 in der Sekundärverbrennungszone in Kombination als Einströmgeometrie in dem konvektiven Kessel eine gleichmäßige Verteilung des Rauchgases auf die konvektiven Kesselrohre erreichen.
  • Die Brennkammerschräge 202 dient der Homogenisierung der Strömung S3 in Richtung des Wärmetauschers 3 und damit der Beströmung der Kesselrohre 32. Somit wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Rauchgases auf die einzelnen Kesselrohre bewirkt, um dort den Wärmeübergang zu optimieren.
  • Im Detail dreht die Kombination der Schrägen mit dem Einströmquerschnitt des Kessels die Rauchgasströmung so, dass eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Rauchgasdurchflusses bzw. der Durchflussmenge auf die jeweiligen Kesselrohre 32 erfolgt.
  • Im Stand der Technik gibt es häufig Brennkammern mit rechteckiger oder polygonaler Brennkammer und Düse, wobei jedoch die unregelmäßige Form der Brennkammer und der Düse sowie deren Zusammenspiel ein weiteres Hindernis für eine gleichmäßige Luftverteilung und eine gute Mischung von Luft und Brennstoff und somit einen guten Ausbrand darstellen, wie vorliegend erkannt wurde. Insbesondere mit einer eckigen Geometrie der Brennkammer entstehen Strömungsfäden bzw. Vorzugsströmungen, die nachteilhaft zu einer ungleichmäßigen Beströmung der Wärmetauscherrohre 32 führen.
  • Deshalb ist vorliegend die Brennkammer 24 ohne Totecken oder Totkanten vorgesehen.
  • Vorliegend wurde somit erkannt, dass die Geometrie der Brennkammer (und des gesamten Strömungsverlaufs im Kessel) eine maßgebliche Rolle bei den Überlegungen zur Optimierung der Biomasse-Heizanlage 1 spielt. Deshalb wurde (in Abkehr von den üblichen rechteckigen oder mehr-eckigen oder rein zylindrischen Formgebungen) die hierin beschriebene ovale oder runde Grundgeometrie ohne Totecken gewählt. Zudem wurde auch diese Grundgeometrie der Brennkammer und deren Aufbau mit den vorstehend angegebenen Maßen / Maßbereichen optimiert. Dabei sind diese Maße /Maßbereiche derart gewählt, dass insbesondere auch unterschiedliche Brennstoffe (Hackgut und Pellets) mit unterschiedlicher Qualität (beispielsweise mit unterschiedlichem Wassergehalt) bei sehr hohem Wirkungsgrad verbrannt werden können. Dies haben die Praxistests und CFD-Simulationen ergeben.
  • Insbesondere kann die Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 ein Volumen umfassen, das bevorzugt im Außenumfang einen ovalen oder annähernd kreisförmigen Horizontalquerschnitt aufweist (ein solcher Querschnitt ist in Fig. 2 beispielhaft mit A1 gekennzeichnet). Dieser Horizontalquerschnitt kann zudem bevorzugt die Grundfläche der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 darstellen. Über die durch den Doppelpfeil BK4 angegebene Höhe kann die Brennkammer 24 einen annähernd gleichbleibenden Querschnitt aufweisen. Insofern kann die Primärverbrennungszone 24 ein annähernd oval-zylindrisches Volumen aufweisen. Bevorzugt können die Seitenwände und die Grundfläche (der Rost) der Primärverbrennungszone 26 senkrecht aufeinander stehen. Dabei können die vorstehend beschriebenen Schrägen 203, 204 integriert als Wände der Brennkammer 24 vorgesehen sein, wobei die Schrägen 203, 204 einen Trichter ausbilden, der im Eintritt 33 des Wärmetauschers 33 mündet und dort den geringsten Querschnitt aufweist.
  • Vorstehend wird der Begriff "annähernd" verwendet, da selbstverständlich einzelne Kerben, konstruktiv bedingte Abweichungen oder kleine Asymmetrien vorhanden sein können, beispielsweise bei den Übergängen der einzelnen Brennkammersteine 29 zueinander. Diese geringfügigen Abweichungen spielen strömungstechnisch jedoch nur eine untergeordnete Rolle.
  • Der Horizontalquerschnitt der Brennkammer 24 und insbesondere der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 können ebenso bevorzugt regelmäßig ausgeführt sein. Weiter kann der Horizontalquerschnitt der Brennkammer 24 und insbesondere der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 bevorzugt eine regelmäßige (und/oder symmetrische) Ellipse sein.
  • Zudem kann der Horizontalquerschnitt (der Außenumfang) der Primärverbrennungszone 26 über eine vorgegebene Höhe, (beispielsweise 20 cm) gleichbleibend ausgestaltet sein.
  • Damit ist vorliegend eine oval-zylindrische Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 vorgesehen, die nach CFD-Berechnungen eine deutlich gleichmäßigere und bessere Luftverteilung in der Brennkammer 24 ermöglicht als bei rechteckigen Brennkammern des Stands der Technik. Die fehlenden Toträume vermeiden zudem Zonen in der Brennkammer mit schlechter Luftdurchströmung, was die Effizienz steigert und die Schlackebildung verringert.
  • Ebenso ist die Düse 203 in der Brennkammer 24 als ovale oder annähernd kreisförmige Verengung ausgestaltet, um die Strömungsverhältnisse noch weiter zu optimieren. Der vorstehend erläuterte Drall der Strömung in der Primärverbrennungszone 26, welcher durch die erfindungsgemäßen speziell konzipierten Sekundärluftdüsen 291 bedingt ist, führt zu einem grob helixförmig oder spiralförmig nach oben gerichteten Strömungsverlauf, wobei eine ebenso ovale oder annähernd kreisförmige Düse diesen Strömungsverlauf begünstigt, und nicht wie übliche rechteckige Düsen stört. Diese optimierte Düse 203 bündelt das nach oben rotierend strömende Rauchgas-Luft-Gemisch und sorgt für eine bessere Durchmischung, einen Erhalt der Wirbelströmungen in der Sekundärverbrennungszone 27 und damit für eine vollständige Verbrennung. Dadurch wird auch der erforderliche Luftüberschuss minimiert. Dies verbessert den Verbrennungsvorgang und erhöht die Effizienz.
  • Damit dient insbesondere die Kombination der vorstehend erläuterten (und nachstehend nochmals in Bezug auf die Fig. 19 erläuterten) Sekundärluftdüsen 291 und der dadurch induzierten Wirbelströmungen mit der optimierten Düse 203 der Bündelung des nach oben rotierenden Rauchgas-/Luftgemischs. Dies sorgt für eine zumindest annähernd vollständige Verbrennung in der Sekundärverbrennungszone 27.
  • Somit wird eine wirbel- bzw. drallbehaftete Strömung durch die Düse 203 gebündelt und nach oben gerichtet, womit sich diese Strömung weiter nach oben erstreckt als im Stand der Technik üblich. Dies hat, wie für den Fachmann aus den Gesetzen der Physik betreffend des Drehimpulses ersichtlich, seine Ursache in der durch die Düse 203 erzwungenen Verkleinerung des drallbehafteten Abstandes des Luftstromes zur Rotations- bzw. Drallmittenachse (vgl. analog die Physik des Pirouetteneffekts).
  • Zudem wird vorliegend der Strömungsverlauf in der Sekundärverbrennungszone 27 und aus der Sekundärverbrennungszone 27 zu den Kesselrohren 32 optimiert, wie nachstehend näher erläutert.
  • Die Brennkammerschräge 202 der Fig. 4, welche ohne Bezugszeichen auch in den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist und an der sich die Brennkammer 25 (bzw. deren Querschnitt) von unten nach oben hin zumindest annähernd linear verjüngt, sorgt nach CFD-Berechnungen für eine Vergleichmäßigung der Rauchgasströmung in Richtung der Wärmetauscheinrichtung 4, womit deren Effizienz verbessert werden kann. Dabei verjüngt sich die horizontale Querschnittsfläche der Brennkammer 25 von Anfang bis Ende der Brennkammerschräge 202 bevorzugt zumindest um 5%. Die Brennkammerschräge 202 ist dabei auf der Seite der Brennkammer 25 zur Wärmetauscheinrichtung 4 vorgesehen, und ist an der Stelle der maximalen Verjüngung abgerundet vorgesehen. Im Stand der Technik üblich sind parallele bzw. gerade Brennkammerwände ohne eine Verjüngung (um die Rauchgasströmung nicht zu behindern). Hinzu kommt, einzeln oder in Kombination, die zur horizontalen schräg nach oben in Richtung des Eintritts 33 verlaufende Brennkammerdecke 204, die die Wirbelströmungen in der Sekundärverbrennungszone 27 seitlich ableitet, und dabei in deren Strömungsgeschwindigkeitsverteilung vergleichmäßigt.
  • Die Einströmung bzw. Umlenkung des Rauchgasstromes vor dem Rohrbündelwärmetauscher ist derart ausgestaltet, dass eine ungleichmäßige Anströmung der Rohre bestmöglich vermieden wird, womit Temperaturspitzen in einzelnen Kesselrohren 32 niedrig gehalten werden können und damit der Wärmeübergang im Wärmetauscher 4 verbessert werden kann (bestmögliche Nutzung der Wärmetauscherflächen). In der Folge ist die Effizienz der Wärmetauscheinrichtung 4 verbessert.
  • Im Detail wird der gasförmige Volumenstrom des Rauchgases durch die schräge Brennkammerwandung 203 mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit (auch im Falle unterschiedlicher Verbrennungszustände) zu den Wärmetauscherrohren bzw. den Kesselrohren 32 geführt. Durch die schräge Brennkammerdecke 204 wird dieser Effekt nochmals verstärkt, wobei ein Trichtereffekt bewirkt wird. Im Ergebnis entsteht eine gleichmäßige Wärmeverteilung der einzelnen Kesselrohre 32 betreffenden Wärmetauscherflächen und damit eine verbesserte Nutzung der Wärmetauscherflächen. Die Abgastemperatur wird somit gesenkt und der Wirkungsgrad erhöht. Dabei ist die Strömungsverteilung insbesondere an der in der Fig. 3 dargestellten Indikatorlinie WT1 deutlich gleichmäßiger als im Stand der Technik. Die Linie WT1 stellt eine Eintrittsfläche für den Wärmetauscher 3 dar. Die Indikatorlinie WT3 gibt eine beispielhafte Querschnittslinie durch die Filtereinrichtung 4 an, in der die Strömung möglichst homogen eingerichtet bzw. über den Querschnitt der Kesselrohre 32 in etwa gleichverteilt ist (u. A. aufgrund von Strömungsblenden am Eingang der Filtereinrichtung 4 und aufgrund der Geometrie der Wendekammer 35). Eine gleichmäßige Durchströmung der Filtereinrichtung 3 bzw. des letzten Kesselzuges minimiert Strähnenbildung und optimiert dadurch zudem die Abscheideeffizienz der Filtereinrichtung 4 sowie den Wärmeübergang in der Biomasse-Heizanlage 1.
  • Weiter ist im unteren Teil der Brennkammer 25 am Brennstoffbett 28 eine Zündeinrichtung 201 vorgesehen. Diese kann eine Initialzündung oder eine erneute Zündung des Brennstoffes bewirken. Es kann die Zündeinrichtung 201 ein Glühzünder sein. Die Zündeinrichtung ist vorteilhaft ortsfest und horizontal seitlich versetzt zum Ort der Einführung des Brennstoffs angeordnet.
  • Weiter kann (optional) nach dem Ausgang des Rauchgases (d. h., nach S7) aus der Filtereinrichtung eine Lamdasonde (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Durch die Lambdasonde kann eine Steuerung (nicht dargestellt) den jeweiligen Heizwert erkennen. Die Lambdasonde kann somit für das ideale Mischverhältnis zwischen den Brennstoffen und der Sauerstoffzufuhr sorgen. Trotz unterschiedlicher Brennstoffqualitäten werden im Ergebnis eine hohe Effizienz und ein höherer Wirkungsgrad erreichbar.
  • Das in Fig. 5 gezeigte Brennstoffbett 28 zeigt eine grobe Brennstoffverteilung aufgrund der Zuführung des Brennstoffs von der rechten Seite der Fig. 5.
  • Weiter ist in den Fig. 4 und 5 eine Brennkammerdüse 203 gezeigt, in der eine Sekundärverbrennungszone 27 vorgesehen ist und die die Rauchgasströmung beschleunigt und bündelt. Dadurch wird die Rauchgasströmung besser durchmischt und kann in der Nachverbrennungszone 27 bzw. Sekundärverbrennungszone 27 effizienter verbrennen. Das Flächenverhältnis der Brennkammerdüse 203 liegt in einem Bereich von 25 % bis 45 %, beträgt jedoch bevorzugt 30 % bis 40 %, und ist, beispielsweise für eine 100 kW Biomasse-Heizanlage 1, idealerweise 36 % +- 1 % (Verhältnis der gemessenen Eingangsfläche zur gemessenen Ausgangsfläche der Düse 203).
  • Mithin stellen die vorstehenden Angaben zur Brennkammergeometrie der Primärverbrennungszone 26 zusammen mit der Geometrie der Sekundärluftdüsen 291 und der Düse 203 eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Offenbarung dar.
    • (Brennkammersteine)
  • Die Fig. 6 zeigt eine dreidimensionale Schnittansicht (von schräg oben) auf die Primärverbrennungszone 26 sowie den isolierten Teil der Sekundärverbrennungszone 27 der Brennkammer 24 mit dem Drehrost 25, und insbesondere auf die besondere Ausgestaltung der Brennkammersteine 29. Die Fig. 7 zeigt entsprechend zur Fig. 6 eine Explosionsdarstellung der Brennkammersteine 29. Die Ansichten der Fig. 6 und 7 können bevorzugt mit den vorstehend aufgeführten Abmessungen der Fig. 4 und 5 ausgeführt sein. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall.
  • Die Kammerwand der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 ist mit einer Mehrzahl von Brennkammersteinen 29 in einem modularen Aufbau vorgesehen, was unter anderem die Fertigung und die Wartung erleichtert. Die Wartung wird insbesondere durch die Möglichkeit der Entnahme einzelner Brennkammersteine 29 erleichtert.
  • An den Auflageflächen 260 der Brennkammersteine 29 sind formschlüssige Nuten 261 und Vorsprünge 262 (in Fig. 6 sind zur Vermeidung von Redundanzen in den Figuren exemplarisch nur jeweils ein paar dieser bezeichnet) vorgesehen, um eine mechanische und weitgehend luftdichte Verbindung zu schaffen, um wiederum das Eindringen von störender Fremdluft zu vermeiden. Bevorzugt bilden je zwei zumindest weitgehend symmetrische Brennkammersteine (mit Ausnahme eventuell der Öffnungen für die Sekundärluft bzw. das rezirkulierte Rauchgas) einen vollständigen Ring aus. Weiter sind bevorzugt drei Ringe aufeinandergestapelt, um die oval-zylindrische oder alternativ auch zumindest annähernd kreisförmige (letzteres ist nicht dargestellt) Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 auszubilden.
  • Als oberer Abschluss sind drei weitere Brennkammersteine 29 vorgesehen, wobei die ringförmige Düse 203 durch zwei Halterungssteine 264 gelagert wird, die formschlüssig auf den oberen Ring 263 aufgesetzt werden. Bei allen Auflageflächen 260 sind Nuten 261 entweder für passende Vorsprünge 262 und/oder zur Einfügung von geeignetem Dichtmaterial vorgesehen.
  • Die Halterungssteine 264, welche bevorzugt symmetrisch ausgebildet sind, können bevorzugt eine nach innen geneigte Schräge 265 aufweisen, um ein Abkehren von Flugasche auf den Drehrost 25 zu vereinfachen.
  • Der untere Ring 263 der Brennkammersteine 29 liegt auf einer Bodenplatte 251 des Drehrosts 25 auf. An der Innenkannte zwischen diesem unteren Ring 263 der Brennkammersteine 29 lagert sich vermehrt Asche ab, was somit diesen Übergang vorteilhaft im Betrieb der Biomasse-Heizanlage 1 selbstständig und vorteilhaft abdichtet.
  • Im mittleren Ring der Brennkammersteine 29 sind die Öffnungen für die Rezirkulationsdüsen 291 bzw. Sekundärluftdüsen 291 vorgesehen. Dabei sind die Sekundärluftdüsen 291 zumindest annähernd auf der gleichen (horizontalen) Höhe der Brennkammer 24 in den Brennkammersteinen 29 vorgesehen.
  • Vorliegend sind drei Ringe von Brennkammersteinen 29 vorgesehen, da dies den effizientesten Weg der Herstellung und auch der Wartung darstellt. Alternativ können auch 2, 4 oder 5 solcher Ringe vorgesehen sein.
  • Die Brennkammersteine 29 bestehen vorzugsweise aus Hochtemperatur-Siliziumkarbid, wodurch diese sehr verschleißfest sind.
  • Die Brennkammersteine 29 sind als Formsteine vorgesehen. Die Brennkammersteine 29 sind derart geformt, dass das Innenvolumen der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 einen ovalen Horizontalquerschnitt aufweist, womit durch eine ergonomische Formgebung Totecken bzw. Toträume vermieden werden, die üblicherweise vom Rauchgas- Luftgemisch nicht optimal durchströmt werden, wodurch der dort vorhandene Brennstoff nicht optimal verbrannt wird. Aufgrund der vorliegenden Formgebung der Brennkammersteine 29 wird die Durchströmung des Rosts 25 mit Primärluft, die auch zur Verteilung des Brennstoffs über dem Rost 25 passt, und die Möglichkeit von unbehinderten Wirbelströmungen verbessert; und folglich wird die Effizienz der Verbrennung verbessert.
  • Der ovale Horizontalquerschnitt der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 ist bevorzugt ein punktsymmetrisches und/oder regelmäßiges Oval mit dem kleinsten Innendurchmesser BK3 und dem größten Innendurchmesser BK11. Diese Maße waren das Ergebnis der Optimierung der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 mittels CFD-Simulation und von praktischen Versuchen.
    • (Drehrost)
  • Fig. 8 zeigt eine Aufsicht auf den Drehrost 25 von oben aus Sicht der Schnittlinie A1 der Fig. 2.
  • Die Aufsicht der Fig. 8 kann bevorzugt mit den vorstehend aufgeführten Abmessungen ausgeführt sein. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall.
  • Der Drehrost 25 weist die Bodenplatte 251 als Basiselement auf. In einer grob ovalförmigen Öffnung der Bodenplatte 251 ist ein Übergangselement 255 vorgesehen, welches einen Zwischenraum zwischen einem ersten Drehrostelement 252, einem zweiten Drehrostelement 253 und einem dritten Drehrostelement 254 überbrückt, welche drehbar gelagert sind. Damit ist der Drehrost 25 als Drehrost mit drei Einzelelementen vorgesehen, d. h., dieser kann auch als 3-fach Drehrost bezeichnet werden. In den Drehrostelementen 252, 253 und 254 sind Luftlöcher zur Durchströmung mit Primärluft vorgesehen.
  • Die Drehrostelemente 252, 253 und 254 sind flache und hitzebeständige Metallplatten, beispielsweise aus einem Metallguss, die auf deren Oberseite eine zumindest weitgehend eben konfigurierte Oberfläche aufweisen und an deren Unterseite mit den Lagerachsen 81 beispielsweise über Zwischenhalterungselemente verbunden sind. Von oben betrachtet weisen die Drehrostelemente 252, 253 und 254 gekrümmte und komplementäre Seiten bzw. Umrisse auf.
  • Insbesondere können die Drehrostelemente 252, 253, 254 zueinander komplementäre und gekrümmte Seiten aufweisen, wobei vorzugsweise das zweite Drehrostelement 253 jeweils zu dem benachbarten ersten und dritten Drehrostelement 252, 254 konkave Seiten aufweist, und vorzugsweise das erste und dritte Drehrostelement 252, 254 jeweils zu dem zweiten Drehrostelement 253 hin eine konvexe Seite aufweist. Damit wird die Brecherfunktion der Drehrostelemente verbessert, da die Länge des Bruchs vergrößert wird, und die zum Brechen wirkenden Kräfte (ähnlich wie bei einer Schere) gezielter angreifen.
  • Die Drehrostelemente 252, 253 und 254 (sowie deren Umfassung in Form des Übergangselements 255) weisen gemeinsam betrachtet in der Aufsicht eine annähernd ovale Außenform auf, womit hier wiederum Totecken bzw. Toträume vermieden werden, in denen eine nicht optimale Verbrennung stattfinden könnte oder sich Asche unerwünscht ansammeln könnte. Die optimalen Abmessungen dieser Außenform der Drehrostelemente 252, 253 und 254 sind in Fig. 8 mit den Doppelpfeilen DR1 und DR2 bezeichnet. Bevorzugt, aber nicht ausschließlich, sind DR1 und DR2 wie folgt definiert:
    • DR1 = 288 mm +- 40 mm, bevorzugt +-20 mm
    • DR2 = 350 mm +- 60 mm, bevorzugt +- 20 mm
  • Diese Werte haben sich bei den CFD-Simulationen und dem folgenden Praxistest als Optimalwerte (-bereiche) herausgestellt. Diese Maße korrespondieren mit denen der Fig. 4 und 5. Diese Maße sind insbesondere für die Verbrennung von unterschiedlichen Brennstoffen bzw. den Brennstoffarten Hackgut und Pellets (Hybridfeuerung) in einem Leistungsbereich von 20 bis 200 kW vorteilhaft.
  • Dabei weist der Drehrost 25 eine ovale Verbrennungsfläche auf, die für die Brennstoffverteilung, die Luftdurchströmung des Brennstoffs und den Abbrand des Brennstoffs günstiger ist als eine übliche rechteckige Verbrennungsfläche. Die Verbrennungsfläche 258 wird im Kern durch die Oberflächen der Drehrostelemente 252, 253 und 254 (im horizontalen Zustand) gebildet. Die Verbrennungsfläche ist somit die nach oben zeigende Oberfläche der Drehrostelemente 252, 253 und 254. Diese ovale Verbrennungsfläche entspricht vorteilhaft der Brennstoffauflagefläche, wenn diese seitlich auf den Drehrost 25 aufgebracht bzw. aufgeschoben wird (vgl. der Pfeil E der Fig. 9, 10 und 11). Insbesondere kann die Brennstoffzufuhr aus einer Richtung erfolgen, die parallel zu einer längeren Mittelachse (Hauptachse) der ovalen Verbrennungsfläche des Drehrosts 25 liegt.
  • Das erste Drehrostelement 252 und das dritte Drehrostelement 254 können bevorzugt in deren Verbrennungsfläche 258 identisch ausgebildet sein. Weiter können das erste Drehrostelement 252 und das dritte Drehrostelement 254 identisch oder baugleich zueinander sein. Dies ist beispielsweise in Fig. 9 zu sehen, wobei das erste Drehrostelement 252 und das dritte Drehrostelement 254 die gleiche Form aufweisen.
  • Weiter ist das zweite Drehrostelement 253 zwischen dem ersten Drehrostelement 252 und dem dritten Drehrostelement 254 angeordnet.
  • Bevorzugt ist der Drehrost 25 mit einer annähernd punktsymmetrischen ovalen Verbrennungsfläche 258 vorgesehen.
  • Ebenso kann der Drehrost 25 eine annähernd elliptische Verbrennungsfläche 258 ausbilden, wobei DR2 die Maße von deren Hauptachse und DR1 die Maße von deren Nebenachse ist.
  • Weiter kann der Drehrost 25 eine annähernd ovale Verbrennungsfläche 258 aufweisen, welche achsensymmetrisch in Bezug auf eine Mittenachse der Verbrennungsfläche 258 ist.
  • Weiter kann der Drehrost 25 eine annähernd kreisförmige Verbrennungsfläche 258 aufweisen, wobei dies geringfügige Nachteile bei der Brennstoffzuführung und der - verteilung nach sich zieht.
  • Weiter sind zwei Motoren bzw. Antriebe 231 der Drehmechanik 23 vorgesehen, mit denen die Drehrostelemente 252, 253 und 254 entsprechend gedreht werden können. Näheres zur besonderen Funktion und zu den Vorteilen des vorliegenden Drehrosts 25 wird später mit Bezug auf die Figuren 9, 10 und 11 beschrieben.
  • Insbesondere bei Pellet- und Hackgutheizungen (und insbesondere bei hybriden Biomasse-Heizanlagen) kann es vermehrt zu Ausfällen durch Schlacke-Bildung in der Brennkammer 24, insbesondere auf dem Drehrost 25, kommen. Schlacke entsteht bei einem Verbrennungsvorgang immer dann, wenn in der Glut Temperaturen über dem Ascheschmelzpunkt erreicht werden. Die Asche wird dann weich, verklebt und bildet nach dem Abkühlen feste, und oft dunkel gefärbte Schlacke. Dieser auch als Versinterung bezeichnete Vorgang ist bei der Biomasse-Heizanlage 1 unerwünscht, da es durch die Anreicherung von Schlacke in der Brennkammer 24 zu einer Funktionsstörung kommen kann: sie schaltet sich ab. Die Brennkammer 24 muss üblicherweise geöffnet werden und die Schlacke muss entfernt werden.
  • Der Ascheschmelzbereich (dieser erstreckt sich vom Sinterpunkt bis zum Fließpunkt) hängt ganz wesentlich von dem verwendeten Brennmaterial ab. Fichtenholz hat beispielsweise eine kritische Temperatur von ca. 1.200 °C. Doch auch der Ascheschmelzbereich eines Brennstoffes kann starken Schwankungen unterliegen. Je nach Menge und Zusammensetzung der im Holz enthaltenen Mineralien ändert sich das Verhalten der Asche im Verbrennungsprozess.
  • Ein weiterer Faktor, der die Schlackebildung beeinflussen kann, sind Transport und Lagerung der Holzpellets oder der Hackschnitzel. Diese sollten nämlich möglichst unbeschädigt in die Brennkammer 24 gelangen. Sind die Holzpellets bereits zerbröselt, wenn sie in den Verbrennungsprozess gelangen, so erhöht sich dadurch die Dichte des Glutbetts. Stärkere Schlackebildung ist die Folge. Insbesondere der Transport vom Lagerraum zur Brennkammer 24 ist hier von Bedeutung. Besonders lange Wege, sowie Bögen und Winkel, führen zu einer Beschädigung bzw. einem Abrieb der Holzpellets.
  • Ein weiterer Faktor betrifft die Führung des Verbrennungsvorgangs. Bislang war man bestrebt, die Temperaturen eher hoch zu halten, um einen möglichst guten Ausbrand und niedrige Emissionen zu erzielen. Durch eine optimierte Brennkammergeometrie und Geometrie der Verbrennungszone 258 des Drehrosts 25 ist es möglich, die Verbrennungstemperatur am Rost niedriger und im Bereich der Sekundärluftdüsen 291 hoch zu halten, und somit die Schlackebildung am Rost zu verringern.
  • Zudem kann entstehende Schlacke (und auch die Asche) durch die besondere Formgebung und die Funktionalität des vorliegenden Drehrosts 25 vorteilhaft entfernt werden. Dies wird nun mit Bezug auf die Figuren 9, 10 und 11 näher erläutert.
  • Die Figuren 9, 10 und 11 zeigen eine dreidimensionale Ansicht des Drehrosts 25 mit der Bodenplatte 251, dem ersten Drehrostelement 252, dem zweiten Drehrostelement 253 und dem dritten Drehrostelement 254. Die Ansichten der Fig. 9, 10 und 11 können bevorzugt mit den vorstehend aufgeführten Abmessungen korrespondieren. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall.
  • Diese Ansicht zeigt den Drehrost 25 als freigestelltes Einschubteil mit Drehrostmechanik 23 und Antrieb(en) 231. Der Drehrost 25 ist mechanisch derart vorgesehen, dass er nach Art des Baukastensystems einzeln vorgefertigt werden kann, und als Einschubteil in eine vorgesehene längliche Öffnung des Kessels 11 eingeführt und eingebaut werden kann. Dies erleichtert zudem die Wartung dieses verschleißanfälligen Teils. Damit kann der Drehrost 25 bevorzugt modular ausgebildet sein, wobei dieser als Komplettteil mit Drehrostmechanik 23 und Antrieb 231 schnell und effizient entnommen und wieder eingesetzt werden kann. Der modularisierte Drehrost 25 kann damit auch mittels Schnellverschlüssen montiert und demontiert werden. Im Gegensatz dazu sind die Drehroste des Stands der Technik regelmäßig fest montiert, und somit schwer zu warten oder zu montieren.
  • Der Antrieb 231 kann zwei getrennt ansteuerbare Elektromotoren aufweisen. Diese sind vorzugsweise seitlich an der Drehrostmechanik 23 vorgesehen. Die Elektromotoren können Untersetzungsgetriebe aufweisen. Weiter können Endanschlagsschalter vorgesehen sein, die Endanschläge jeweils für die Endpositionen der Drehrostelemente 252, 253 und 254 vorsehen.
  • Die Einzelkomponenten der Drehrostmechanik 23 sind austauschbar vorgesehen. Beispielsweise sind die Zahnräder aufsteckbar vorgesehen. Dies erleichtert die Wartung und auch einen Seitenwechsel der Mechanik bei der Montage, falls erforderlich.
  • In den Drehrostelementen 252, 253 und 254 des Drehrosts 25 sind die schon erwähnten Öffnungen 256 vorgesehen. Die Drehrostelemente 252, 253 und 254 können über deren jeweilige Lagerachsen 81, die über die Drehmechanik 23 von dem Antrieb 231, vorliegend den beiden Motoren 231, angetrieben werden, jeweils zumindest um 90 Grad, bevorzugt zumindest um 120 Grad, noch mehr bevorzugt um 170 Grad um die jeweilige Lager- bzw. Drehachse 81 gedreht werden. Dabei kann der maximale Drehwinkel 180 Grad, oder auch etwas weniger als 180 Grad sein, so wie das die Rostlippen 257 zulassen. Dabei ist die Drehmechanik 23 derart eingerichtet, dass das dritte Drehrostelement 254 einzeln und unabhängig vom ersten Drehrostelement 252 und vom zweiten Drehrostelement 243 gedreht werden kann, und dass das erste Drehrostelement 252 und das zweite Drehrostelement 243 gemeinsam und unabhängig von dem dritten Drehrostelement 254 gedreht werden können. Die Drehmechanik 23 kann beispielsweise mittels Laufrädern, Zahn- oder Antriebsriemen und/oder Zahnrädern entsprechend vorgesehen sein.
  • Die Drehrostelemente 252, 253 und 254 können bevorzugt als Gussrost mit einem Laserzuschnitt hergestellt werden, um eine exakte Formhaltigkeit sicherzustellen. Dies insbesondere um die Luftführung durch das Brennstoffbett 28 so genau wie möglich zu definieren, und störende Luftströmungen, beispielsweise Luftsträhnen an den Rändern der Drehrostelemente 252, 253 und 254, zu vermeiden.
  • Die Öffnungen 256 in den Drehrostelementen 252, 253 und 254 sind derart eingerichtet, dass diese für das übliche Pelletmaterial und/oder die üblichen Hackschnitzel klein genug sind, dass diese nicht hindurchfallen, und dass diese groß genug sind, dass der Brennstoff gut mit Luft beströmt werden kann. Zudem sind die Öffnungen 256 groß genug bemessen, dass diese durch Aschepartikel oder Störstoffe (z. B. keine Steine im Brennstoff) blockiert werden können.
  • Fig. 9 zeigt nun den Drehrost 25 in geschlossener Position, wobei alle Drehrostelemente 252, 253 und 254 horizontal ausgerichtet bzw. geschlossen sind. Dies ist die Position im Regelbetrieb. Durch die gleichmäßige Anordnung der Vielzahl der Öffnungen 256 wird eine gleichmäßige Durchströmung des Brennstoffbetts 28 (dieses ist in Fig. 9 nicht dargestellt) auf dem Drehrost 25 sichergestellt. Insofern kann hier der optimale Verbrennungszustand hergestellt werden. Der Brennstoff wird aus Richtung des Pfeiles E auf den Drehrost 25 aufgebracht; insofern wird der Brennstoff von der rechten Seite der Fig. 9 auf den Drehrost 25 hinaufgeschoben.
  • Im Betrieb sammelt sich Asche und oder Schlacke auf dem Drehrost 25 und insbesondere auf den Drehrostelementen 252, 253 und 254 an. Mit dem vorliegenden Drehrost 25 kann eine effiziente Abreinigung des Drehrosts 25 erfolgen.
  • Fig. 10 zeigt den Drehrost in dem Zustand einer Teilabreinigung des Drehrosts 25 im Gluterhaltungsbetrieb. Dazu wird nur das dritte Drehrostelement 254 gedreht. Dadurch, dass nur eines der drei Drehrostelemente gedreht wird, erhält sich die Glut auf dem ersten und dem zweiten Drehrostelement 252, 253, während zugleich die Asche und Schlacke nach unten aus der Brennkammer 24 hinausfallen kann. In der Folge ist keine externe Zündung zur Wiederaufnahme des Betriebs erforderlich (dies spart bis zu 90% Zündenergie). Eine weitere Folge sind eine Verschleißminderung der Zündeinrichtung (beispielsweise eines Zündstabes) und eine Stromersparnis. Weiter kann vorteilhaft eine Aschereinigung im Betrieb der Biomasse-Heizanlage 1 erfolgen.
  • Fig. 10 zeigt ebenso einen Zustand der Gluterhaltung während einer (oft schon ausreichenden) Teilabreinigung. Damit kann der Betrieb der Anlage 1 vorteilhaft kontinuierlicher erfolgen, womit im Gegensatz zur üblichen Vollabreinigung eines herkömmlichen Rostes keine langwierige vollständige Zündung erfolgen muss, die einige zehn Minuten in Anspruch nehmen kann.
  • Zudem wird eine potentielle Schlackebildung bzw. Schlackeansammlung an den beiden Außenkanten des dritten Drehrostelements 254 bei der Drehung dessen (auf-)gebrochen, wobei aufgrund der kurvenförmigen Außenkanten des dritten Drehrostelements 254 nicht nur die Abscherung über eine größere Gesamtlänge als bei herkömmlichen rechteckigen Elementen des Stands der Technik erfolgt, sondern auch mit einer ungleichmäßigen Bewegungsverteilung in Bezug auf die Außenkante (in der Mitte erfolgt eine größere Bewegung als an den unteren und oberen Rändern). Damit ist die Brecherfunktion des Drehrosts 25 deutlich verstärkt.
  • In Fig. 10 sind (beidseitige) Rostlippen 257 des zweiten Drehrostelements 253 erkennbar. Diese Rostlippen 257 sind derart eingerichtet, dass das erste Drehrostelement 252 und das dritte Drehrostelement 254 im geschlossenen Zustand dieser auf der Oberseite der Rostlippen 257 aufliegen, und somit die Drehrostelemente 252, 253 und 254 zueinander spaltfrei vorgesehen und damit dichtend vorgesehen sind. Damit werden Luftsträhnen und unerwünschte ungleichmäßige Primärluftströmungen durch das Glutbett vermieden. Vorteilhaft wird damit die Effizienz der Verbrennung verbessert.
  • Fig. 11 zeigt den Drehrost 25 im Zustand der Universalabreinigung, welche bevorzugt während eines Anlagenstillstands durchgeführt wird. Dabei werden alle drei Drehrostelemente 252, 253 und 254 gedreht, wobei das erste und zweite Drehrostelement 252, 253 bevorzugt in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden wie das dritte Drehrostelement 254. Realisiert wird damit einerseits eine vollständige Entleerung des Drehrosts 25, und andererseits wird die Asche und Schlacke nunmehr an vier ungeraden Außenkanten aufgebrochen. Mit anderen Worten wird eine vorteilhafte 4-fache Brecherfunktion realisiert. Das vorstehend in Bezug auf Fig. 9 zu der Geometrie der Außenkanten Erläuterte gilt auch in Bezug auf Fig. 10.
  • Zusammengefasst realisiert der vorliegende Drehrost 25 neben dem Normalbetrieb (vgl. Fig. 9) vorteilhaft zwei unterschiedliche Arten der Abreinigung (vgl. Fig. 10 und 11), wobei die Teilabreinigung eine Abreinigung während des Betriebs der Anlage 1 erlaubt.
  • Im Vergleich dazu sind marktübliche Drehrostsysteme nicht ergonomisch und haben durch ihre rechteckige Geometrie nachteilige Totecken, in welchen die Primärluft den Brennstoff nicht optimal durchströmen kann, womit eine Luftsträhnenbildung auftreten kann. An diesen Ecken kommt es auch gehäuft zu einer Schlackenbildung. Diese Punkte sorgen für eine schlechtere Verbrennung mit einem schlechteren Wirkungsgrad.
  • Der vorliegende einfache mechanische Aufbau des Drehrosts 25 gestaltet diesen robust, zuverlässig und langlebig.
    • (Wärmetauscher)
  • Zur Optimierung des Wärmetauschers 3 wurden, in Synergie mit den vorstehend beschriebenen Brennkammergeometrien, wiederum CFD-Simulationen und Praxistests durchgeführt. Dabei wurde auch überprüft, inwieweit ein Federturbulator oder ein Bandturbulator oder eine Kombination aus beidem die Effizienz des Wärmetauschvorganges verbessern können, ohne jedoch den Druckverlust in dem Wärmetauscher 3 zu groß werden zu lassen. Turbulatoren verstärken die Turbulenzbildung in den Kesselrohren 32, womit die Strömungsgeschwindigkeit gesenkt, die Verweildauer des Rauchgases im Kesselrohr 32 erhöht und damit die Effizienz des Wärmeaustauschs erhöht wird. Im Detail wird die Grenzschicht der Strömung an der Rohrwandung aufgebrochen, wodurch der Wärmeübergang verbessert wird. Allerdings wird der Druckverlust auch umso größer, je turbulenter die Strömung ist.
  • Vorliegend wurde zudem für alle mit Rauchgas in Berührung stehenden Flächen eine leichte Verschmutzung (sogenanntes Fouling mit einer Dicke von 1 mm) berücksichtigt. Die Emissivität einer derartigen Fouling-Schicht wurde mit 0,6 angesetzt.
  • Das Ergebnis dieser Optimierung ist in Fig. 12 dargestellt, die eine Ausschnitt-Detailansicht der Fig. 2 ist.
  • Der Wärmetauscher 3 weist ein vertikal angeordnetes Bündel an Kesselrohren 32 auf, wobei bevorzugt in jedem Kesselrohr 32 jeweils sowohl ein Feder- als auch ein Band- oder Spiralturbulator vorgesehen ist. Der jeweilige Federturbulator 36 erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Länge des jeweiligen Kesselrohrs 32 und ist federförmig ausgestaltet. Der jeweilige Bandturbulator 37 erstreckt sich bevorzugt über etwa die halbe Länge des jeweiligen Kesselrohrs 32 und weist ein sich spiralförmig in Achsrichtung des Kesselrohrs 32 erstreckendes Band mit einer Materialstärke von 1,5 mm bis 3 mm auf. Weiter kann der jeweilige Bandturbulator 37 auch etwa 35 % bis 65 % der Länge des jeweiligen Kesselrohrs 32 lang sein. Der jeweilige Bandturbulator 37 ist bevorzugt mit einem Ende am stromabwärtigen Ende des jeweiligen Kesselrohrs 32 angeordnet. Die Kombination aus Feder- und Band- bzw. Spiralturbulator kann auch als Doppelturbulator bezeichnet werden. In Fig. 12 sind sowohl Band- als auch Spiralturbulatoren dargestellt. Bei dem vorliegenden Doppelturbulator ist der Bandturbulator 37 innerhalb des Federturbulators 36 angeordnet.
  • Bandturbulatoren 37 sind vorgesehen, da der Bandturbulator 37 die Turbulenzwirkung im Kesselrohr 32 erhöht und ein über den Rohrquerschnitt betrachtet homogeneres Temperatur- und Geschwindigkeitsprofil hervorruft, währenddessen das Rohr ohne einen Bandturbulator bevorzugt eine heiße Strähne mit höheren Geschwindigkeiten im Rohrzentrum ausbildet, die sich bis zum Austritt des Kesselrohrs 32 fortsetzt, was sich negativ auf die Effizienz der Wärmeübertragung auswirken würde. Damit verbessern die Bandturbulatoren 37 im unteren Bereich der Kesselrohre 32 die konvektive Wärmeübertragung.
  • Als Optimum bevorzugt können beispielhaft 22 Kesselrohre mit einem Durchmesser von 76,1 mm und 3,6 mm Wandstärke verwendet werden.
  • Der Druckverlust kann in diesem Fall weniger als 25 Pa betragen. Der Federturbulator 36 weist in diesem Fall idealerweise einen Außendurchmesser von 65 mm, eine Steigung von 50 mm, und ein Profil von 10 x 3 mm auf. Der Bandturbulator 37 kann in diesem Fall einen Außendurchmesser von 43 mm, eine Steigung von 150 mm und ein Profil von 43 x 2 mm aufweisen. Eine Blechstärke des Bandturbulators kann 2 mm betragen.
  • Eine gute Effizienz wird mittels 18 bis 24 Kesselrohren und einen Durchmesser von 70 bis 85 mm bei einer Wandstärke von 3 bis 4,5 mm erreicht. Dabei können entsprechend angepasste Feder- und Bandturbulatoren zum Einsatz kommen.
  • Allerdings können zur Erreichung einer ausreichenden Effizienz zwischen 14 und 28 Kesselrohre 32 mit einem Durchmesser zwischen 60 und 80 mm mit einer Wandstärke von 2 bis 5 mm verwendet werden. Der Druckverlust kann in diesen Fällen zwischen 20 und 40 Pa betragen, und ist mithin als positiv zu bewerten. Der Außendurchmesser, die Steigung und das Profil der Feder- und Bandturbulatoren 36, 37 ist entsprechend angepasst vorgesehen.
  • Die gewünschte Zieltemperatur am Austritt der Kesselrohre 32 kann bei Nennleistung bevorzugt zwischen 100 und 160 Grad Celsius liegen.
    • (Reinigungseinrichtung für den Kessel)
  • Fig. 13 zeigt eine Reinigungseinrichtung 9, mit der sowohl der Wärmetauscher 3 als auch die Filtereinrichtung 4 automatisch (ab-) gereinigt werden können. Die Fig. 13 stellt die Reinigungseinrichtung aus dem Kessel 11 der Anschaulichkeit halber herausgestellt dar. Die Reinigungseinrichtung 9 betrifft den gesamten Kessel 11 und betrifft somit den konvektiven Teil des Kessels 11 und auch den letzten Kesselzug, in welchen die elektrostatische Filtereinrichtung 4 optional integriert werden kann.
  • Die Reinigungseinrichtung 9 weist zwei Reinigungsantriebe 91, vorzugsweise Elektromotoren, auf, die zwei Reinigungswellen 92 drehbar antreiben, die wiederum in einer Wellenhalterung 93 gelagert sind. Die Reinigungswellen 92 können bevorzugt auch noch an weiterer Stelle, beispielsweise an den entfernten Enden, ebenso drehbar gelagert sein. Die Reinigungswellen 92 weisen Fortsätze 94 auf, mit denen über Gelenke oder über Drehlager der Käfig 48 der Filtereinrichtung 4 und Turbulatorhalterungen 95 verbunden sind.
  • Die Turbulatorhalterung 95 ist in Fig. 14 herausgestellt und vergrößert dargestellt. Die Turbulatorhalterung 95 ist kammartig ausgestaltet und bevorzugt horizontalsymmetrisch ausgebildet. Weiter ist die Turbulatorhalterung 95 als ein flaches Metallstück mit einer Materialstärke in Dickenrichtung D zwischen 2 und 5 mm ausgebildet. Die Turbulatorhalterung 95 weist an deren Unterseite zwei Drehlageraufnahmen 951 zur Verbindung mit Drehlagerzapfen (nicht dargestellt) der Fortsätze 94 der Reinigungswellen 92 auf. Die Drehlageraufnahmen 951 weisen ein horizontales Spiel auf, in welchem sich Drehlagerzapfen oder ein Drehlagergestänge 955 hin- und bewegen kann/können. Vertikal hervorstehende Fortsätze 952 weisen eine Mehrzahl von Ausnehmungen 954 auf, in und mit denen die Doppelturbulatoren 36, 37 befestigt werden können. Die Ausnehmungen 954 können einen Abstand zueinander aufweisen, der dem Gangabstand der Doppelturbulatoren 36, 37 entspricht. In der Turbulatorhalterung 95 können zudem bevorzugt Durchlässe 953 für das Rauchgas angeordnet sein, um die Strömung aus den Kesselrohren 32 in die Filtereinrichtung 4 zu optimieren. Andernfalls würde das Flachmetall quer zur Strömung stehen und diese zu stark behindern.
  • Zudem dreht sich bei der Montage des jeweiligen Federturbulators 36 inkl. des Spiralturbulators (Doppelturbulator) die Spirale durch ihr Eigengewicht automatisch in die Aufnahme der Turbulatorhalterung 95 (die auch als Aufnahmestange bezeichnet werden kann) und ist somit fixiert und gesichert. Dies erleichtert die Montage deutlich.
  • Die Figuren 15 und 16 zeigen die Abreinigungsmechanik 9 ohne den Käfig 48 in zwei unterschiedlichen Zuständen. Dabei ist die Käfighalterung 481 besser zu erkennen.
  • Fig. 15 zeigt die Abreinigungsmechanik 9 in einem ersten Zustand, wobei sich sowohl die Turbulatorhalterungen 95 als auch die Käfighalterung 481 in einer unteren Position befinden. An einer der Reinigungswellen 92 ist ein zweiarmiger Schlaghebel 96 mit einem Anschlagkopf 97 befestigt. Der Schlaghebel 96 kann alternativ auch ein- oder mehrarmig vorgesehen sein. Der Schlaghebel 96 mit dem Anschlagkopf 97 ist derart eingerichtet, dass dieser an das Ende der (Sprüh-)Elektrode 45 bewegt werden kann bzw. an diese anschlagen kann.
  • Fig. 16 zeigt die Abreinigungsmechanik 9 in einem zweiten Zustand, wobei sich sowohl die Turbulatorhalterungen 95 als auch die Käfighalterung 481 in einer oberen Position befinden.
  • Beim Übergang vom ersten Zustand in den zweiten Zustand (und umgekehrt) wird durch Drehung der Reinigungswellen 92 mittels der Reinigungsantriebe 91 sowohl die Turbulatorhalterung 95 als auch die Käfighalterung 481 über die Fortsätze 952 (und ein Drehlagergestänge 955) vertikal angehoben. Damit können die Doppelturbulatoren 36, 37 in den Kesselrohren 32 und auch der Käfig 48 in dem Kamin der Filtereinrichtung 4 nach oben und nach unten bewegt werden und können die jeweiligen Wände entsprechend von Flugasche oder Ähnlichem abreinigen.
  • Es kann zudem der Schlaghebel 96 mit dem Anschlagkopf 97 beim Übergang vom ersten Zustand in den zweiten Zustand an das Ende der (Sprüh-) Elektrode 45 anschlagen. Dieses Anschlagen am freien (d.h. nicht aufgehängten) Ende der(Sprüh-) Elektrode 45 hat den Vorteil gegenüber herkömmlichen Rüttelmechaniken (bei diesen wird die Elektrode an deren Aufhängung bewegt), dass die (Sprüh-) Elektrode 45 entsprechend ihrer Schwingungscharakteristika nach der Anregung durch das Anschlagen selbst (im Idealfall frei) schwingen kann. Dabei bestimmt die Art des Anschlags die Schwingungen bzw. Schwingungsmodi der (Sprüh-) Elektrode 45. Es kann die (Sprüh-) Elektrode 45 von unten (d.h. aus deren Längsachsenrichtung bzw. aus deren Longitudinalrichtung) für die Erregung einer Stoßwelle oder einer Longitudinalschwingung angeschlagen werden. Es kann die (Sprüh-) Elektrode 45 aber auch seitlich (in den Figuren 15 und 16 beispielsweise aus Richtung des Pfeils V) angeschlagen werden, womit diese transversal schwingt. Oder es kann die (Sprüh-) Elektrode 45 (wie vorliegend in den Figuren 15 und 16 dargestellt) an deren Ende aus einer leicht seitlich versetzten Richtung von unten angeschlagen werden. In letzterem Fall werden eine Mehrzahl von unterschiedlichen Schwingungsarten in der (Sprüh-) Elektrode 45 (durch das Anschlagen) erzeugt, die sich im Abreinigungseffekt vorteilhaft aufaddieren und die Abreinigung in deren Effizienz verbessern. Insbesondere die Scherwirkung der Transversalschwingung an der Oberfläche der (Sprüh-) Elektrode 45 kann den Abreinigungseffekt verbessern.
  • Insofern kann es in der elastischen Federelektrode 45 zu einem Stoß bzw. einer Stoßwelle in Längsrichtung der bevorzugt als länglicher plattenförmiger Stab ausgeführten Elektrode 45 kommen. Ebenso kann es zu einer Transversalschwingung der (Sprüh-) Elektrode 45 aufgrund der wirkenden Querkräfte (die quer bzw. rechtwinklig zur Längsachsenrichtung der Elektrode 45 ausgerichtet sind) kommen.
  • Ebenso kann man mehrere Schwingungsarten gleichzeitig erzeugen. Insbesondere eine Stoßwelle und/oder Longitudinalwelle kombiniert mit einer Transversalschwingung der Elektrode 45 kann nochmals zu einer verbesserten Abreinigung der Elektrode 45 führen.
  • Im Ergebnis ist eine vollautomatische Abreinigung während der Entaschung in eine gemeinsame Aschebox an der Vorderseite der Heizanlage (nicht dargestellt) über die Austragungsschnecke 71 realisierbar. Ebenso kann die Federstahlelektrode 48 verschleißfrei und geräuscharm abgereinigt werden.
  • Weiter ist die Reinigungseinrichtung 9 auf die beschriebene Weise einfach und kostengünstig zu fertigen und weist einen einfachen und verschleißarmen Aufbau auf.
  • Weiter ist die Reinigungseinrichtung 9 mit der Antriebsmechanik derart eingerichtet, dass Ascherückstände vorteilhaft schon ab dem ersten Zug der Kesselrohre 32 durch die Turbulatoren abgereinigt werden können und nach unten abfallen können.
  • Zudem ist die Reinigungseinrichtung 9 im unteren, sogenannten "kalten Bereich" des Kessels 11 verbaut, was den Verschleiß ebenso verringert, da die Mechanik keinen sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist (d.h. die thermische Belastung ist verringert). Im Gegensatz dazu wird im Stand der Technik die Reinigungsmechanik im oberen Bereich der Anlage verbaut, was den Verschleiß entsprechend nachteilig erhöht.
  • Durch eine regelmäßige automatisierte Abreinigung wird zudem der Wirkungsgrad der Anlage 1 verbessert, da die Oberflächen des Wärmetauschers 3 sauberer sind. Ebenso kann die Filtereinrichtung 4 effizienter arbeiten, da auch deren Oberflächen sauberer sind. Dies ist auch deshalb wichtig, da die Elektroden der Filtereinrichtung 4 schneller verschmutzen als der konvektive Teil des Kessels 11.
  • Dabei ist eine Abreinigung der Elektroden der Filtereinrichtung 4 vorteilhaft auch im Betrieb bzw. während des Betriebs des Kessels 11 möglich.
    • (Modularisierung von Anlagen- und Kesselkomponenten)
  • Bevorzugt ist die Biomasse-Heizanlage 1 derart ausgestaltet, dass die komplette Antriebsmechanik im unteren Kesselbereich (u.a. Drehrostmechanik inkl. Drehrost, Wärmetauscherreinigungsmechanik, Antriebsmechanik für Schubboden, Mechanik für Filtereinrichtung, Reinigungskorb und Antriebswellen und Ascheaustragungsschnecke) im "Schubladenprinzip" schnell und effizient entnommen und wieder eingesetzt werden kann. Ein Beispiel hierfür ist vorstehend mit dem Drehrost 25 in Bezug auf die Fig. 9 bis 11 veranschaulicht. Dies erleichtert Wartungsarbeiten.
    • (Glutbetthöhenmessung)
  • Fig. 17 zeigt eine (freigestellte) Glutbetthöhenmessmechanik 86 mit einer Brennstoff-Niveauklappe 83. Fig. 18 zeigt eine Detailansicht der Brennstoff-Niveauklappe 83 der Fig. 17.
  • Die Glutbetthöhenmessmechanik 86 weist im Detail eine Drehachse 82 für die Brennstoff-Niveauklappe 83 auf. Die Drehachse 82 weist eine Mittenachse 832 auf und weist an einer Seite eine Lagerkerbe 84 zur Halterung der Drehachse 82, sowie einen Sensorflansch 85 zur Befestigung eines Winkel- oder -drehsensors (nicht dargestellt) auf.
  • Die Drehachse 82 ist bevorzugt mit einem Sechskantprofil versehen. Die Halterung der Brennstoff-Niveauklappe 83 kann derart vorgesehen sein, dass diese aus zwei Öffnungen 834 mit einem Innensechskant besteht. Damit kann die Brennstoff-Niveauklappe 83 einfach auf die Drehachse 82 aufgesteckt und fixiert werden. Weiter kann die Brennstoff-Niveauklappe 83 ein einfaches Blechformteil sein.
  • Die Glutbetthöhenmessmechanik 86 ist in der Brennkammer 24, bevorzugt etwas zur Mitte versetzt, über dem Brennstoffbett 28 bzw. der Verbrennungsfläche 258 vorgesehen, dass die Brennstoff-Niveauklappe 83 in Abhängigkeit zu dem etwaig vorhandenen Brennstoff je nach Höhe des Brennstoffs bzw. Brennstoffbetts 28 angehoben wird, womit die Drehachse 82 in Abhängigkeit zu der Höhe des Brennstoffbetts 28 gedreht wird. Diese Drehung oder auch der Absolutwinkel der Drehachse 82 kann/können durch einen (nicht dargestellten) berührungslosen Dreh- und/oder Winkelsensor erfasst werden. Damit kann vorliegend eine effiziente und robuste Glutbetthöhenmessung erfolgen.
  • Dabei ist die Brennstoff-Niveauklappe 83 derart eingerichtet, dass diese in Bezug auf die Mittenachse 823 der Drehachse 82 angeschrägt ausgeführt ist. Im Detail kann eine Oberflächenparallele 835 einer Hauptfläche 831 der Brennstoff-Niveauklappe 83 derart angeordnet sein, dass diese winklig in Bezug auf die Mittenachse 823 der Drehachse 82 vorgesehen ist. Dieser Winkel kann bevorzugt zwischen 10 und 45 Grad betragen. Zur Winkelmessung anzumerken ist, dass die Oberflächenparallele 835 und die Mittenachse 823 derart gedacht werden, dass sich diese (in der Horizontalen projiziert) in der Mittenachse 823 zur Winkelbildung schneiden können. Weiter ist die Oberflächenparallele 835 normalerweise nicht parallel zu der Vorderkante der Brennstoff-Niveauklappe 83 ausgerichtet.
  • Nun wird bei der Brennstoffzuführung 6 in die Brennkammer 24 keine ebene Brennstoffverteilung verursacht, sondern es wird eher ein länglicher Hügel aufgeworfen. Mit einer angeschrägten Brennstoff-Niveauklappe 83 und einer parallelen Ausrichtung der Mittenachse 823 der Drehachse 82 zu der Fläche des Drehrosts 25 wird folglich der eher schrägen Verteilung des Brennstoffs derart Rechnung getragen, dass die Hauptfläche 831 der Brennstoff-Niveauklappe 83 flächig auf dem Brennstoffhügel bzw. Brennstoffbett 28 aufliegen kann. Durch diese flächigere Auflage der Brennstoff-Niveauklappe 83 werden Messfehler durch Unregelmäßigkeiten im Brennstoffbett 28 verringert, und die Messgenauigkeit und die Ergonomie der Messung werden verbessert.
  • Zudem kann mittels der vorstehend dargestellten Geometrie der Brennstoff-Niveauklappe 83 auch trotz unterschiedlichem bzw. variierendem Brennstoff (Hackgut, Pellets) die exakte Glutbetthöhe mittels berührungslosem Dreh- und/oder Winkelsensor ermittelt werden. Die ergonomisch-schräge Form passt sich ideal an den auch durch die Stokerschnecke eher schräg eingeführten Brennstoff an und sorgt für repräsentative Messwerte.
  • Mittels der Glutbetthöhenmessung kann weiter die auf der Verbrennungsfläche 258 des Drehrosts 25 verbleibende Brennstoffhöhe (und Menge) genau ermittelt werden, womit die Brennstoffzufuhr und die Durchströmung des Brennstoffbetts 28 derart geregelt werden kann, dass der Verbrennungsprozess optimiert werden kann.
  • Zudem ist die Herstellung und Montage dieses Sensors einfach und kostengünstig.
    • (Strömungstechnische Ausgestaltung der Biomasse-Heizanlage 1)
  • Fig. 19 zeigt eine horizontale Querschnittsansicht durch die Brennkammer auf der Höhe der Sekundärluftdüsen 291 und entlang der horizontalen Schnittlinie A6 der Fig. 5.
  • Die in der Fig. 19 angegebenen Maße sind lediglich beispielhaft zu verstehen, und dienen nur der Verdeutlichung der technischen Lehre unter anderem der Fig. 3.
  • Eine Länge einer Sekundärluftdüse 291 kann beispielsweise zwischen 40 und 60 mm betragen. Ein (Maximal-) Durchmesser der zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Sekundärluftdüse 291 kann beispielsweise zwischen 20 und 25 mm betragen.
  • Der dargestellte Winkel betrifft die beiden zur längeren Hauptachse des Ovals nächstliegenden Sekundärluftdüsen 291. Der Winkel, der beispielhaft mit 26,1 Grad angegeben ist, wird zwischen der Mittenachse der Sekundärluftdüse 291 und der längeren der Hauptachsen des Ovals der Brennkammer 24 gemessen. Der Winkel kann vorzugsweise in einem Bereich von 15 Grad bis 35 Grad liegen. Die verbleibenden Sekundärluftdüsen 291 können weiter mit einem Winkel deren Mittenachse vorgesehen werden, der funktional demjenigen der beiden zur längeren Hauptachse des Ovals nächstliegenden Sekundärluftdüsen 291 zur Bewirkung der Wirbelströmung entspricht (beispielsweise in Bezug auf die Brennkammerwand 24).
  • In Fig. 19 dargestellt sind 10 Sekundärluftdüsen 291, welche derart angeordnet sind, dass deren Mittenachse bzw. Ausrichtung, die mit den jeweiligen gestrichelten (Mittel-) Linien dargestellt sind, azentrisch zum (Symmetrie-) Mittelpunkt des Ovals der Brennkammergeometrie vorgesehen ist. In anderen Worten zielen die Sekundärluftdüsen 291 nicht in die Mitte der ovalen Brennkammer 24, sondern an deren Mitte bzw. Mittenachse (in Fig. 4 mit A2 bezeichnet) vorbei. Die Mittenachse A2 kann entsprechend auch als Symmetrieachse betreffend der ovalen Brennkammergeometrie 24 verstanden werden.
  • Es sind die Sekundärluftdüsen 291 derart ausgerichtet, dass diese die Sekundärluft -in der horizontalen Ebene betrachtet- tangential in die Brennkammer 24 einführen. In anderen Worten sind die Sekundärluftdüsen 291 jeweils als nicht auf die Brennkammermitte ausgerichteter Eintritt für die Sekundärluft vorgesehen. Im Übrigen kann ein solcher tangentialer Eintritt auch bei einer kreisförmigen Brennkammergeometrie zum Einsatz kommen.
  • Es sind alle Sekundärluftdüsen 291 derart ausgerichtet, dass diese jeweils entweder eine rechtsdrehende oder eine linksdrehende Strömung bewirken. Insofern kann jede Sekundärluftdüse 291 zur Entstehung der Wirbelströmungen beitragen, wobei jede Sekundärluftdüse 291 eine gleichartige Ausrichtung aufweist. Zu Vorstehendem ist anzumerken, dass in Ausnahmefällen einzelne Sekundärluftdüsen 291 auch neutral (mit Ausrichtung in die Mitte) oder gegenläufig (mit entgegengesetzter Ausrichtung) angeordnet sein können, obschon dies die strömungstechnische Effizienz der Anordnung verschlechtern kann.
  • Fig. 20 zeigt drei horizontale Querschnittsansichten für unterschiedliche Kesseldimensionierungen (50 kW, 100 kW und 200 kW) durch die Brennkammer 24 der Fig. 2 und 4 auf der Höhe der Sekundärluftdüsen 291 mit Angaben zu den Strömungsverteilungen in diesem Querschnitt im jeweiligen Nennlastfall.
  • Gleiche Grautöne in der Fig. 20 geben grob Bereiche mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit an. Allgemein ist aus der Fig. 20 ersichtlich, dass die Sekundärluftdüsen 291 Düsenströmungen tangential bzw. außermittig in die Brennkammer 24 hinein bewirken.
  • Zur Verdeutlichung sind die relevanten Strömungsgeschwindigkeiten dieser Düsenströmungen beispielhaft explizit in Fig. 20 angegeben. Dabei ist zu erkennen, dass die resultierenden Düsenströmungen relativ weit in die Brennkammer 24 hineinreichen, womit starke Wirbelströmungen bewirkt werden können, die einen Großteil des Volumens der Brennkammer 24 erfassen.
  • Der Pfeil in der Brennkammer 24 der CFD-Berechnung zu einer 200 kW Kesseldimensionierung gibt die Drall- bzw. Wirbelrichtung der durch die Sekundärluftdüsen 291 induzierten Wirbelströmungen an. Diese gilt analog auch für die beiden anderen Kesseldimensionierungen (50 kW, 100 kW) der Fig. 20. Vorliegend ist beispielhaft eine (von oben betrachtet) rechtsdrehende Wirbelströmung angegeben.
  • Über die Sekundärluftdüsen 291 wird Sekundärluft (vorzugsweise einfach Umgebungsluft) in die Brennkammer 24 eingeführt. Dabei wird die Sekundärluft in den Sekundärluftdüsen im Nennlastfall auf mehr als 10 m/s in der Düse beschleunigt. Im Vergleich zu den im Stand der Technik üblichen Sekundärluftöffnungen wird die Eindringtiefe der resultierenden Luftstrahlen in der Brennkammer 24 erhöht, womit diese ausreichend ist, eine effektive Wirbelströmung zu induzieren, die sich über den Großteil des Brennkammervolumens erstreckt.
  • Bei einem ovalen (oder auch kreisförmigen) Querschnitt einer Brennkammer 24 entsteht bei einem tangentialen Eintritt von Luft in die Brennkammer 24 eine relativ ungestörte Wirbelströmung, die auch als Drallströmung oder als Wirbelsenkenströmung bezeichnet werden kann. Hierbei bilden sich Spiralströmungen aus. Diese Spiralströmungen pflanzen sich in der Brennkammer 24 helix- oder spiralförmig nach oben fort.
  • Fig. 21 zeigt drei vertikale Querschnittsansichten für unterschiedliche Kesseldimensionierungen (50 kW, 100 kW und 200 kW) durch die Biomasse-Heizanlage entlang der Schnittlinie SL1 der Fig. 1 mit Angaben zu den dem tangentialen Eintritt der Sekundärdüsenströmungen in diesen Querschnitt.
  • Auch in Fig. 21 geben gleiche Grautöne grob Bereiche mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit an. Allgemein ist aus der Fig. 21 ersichtlich, dass in der Sekundärverbrennungszone 27 kerzenflammenförmige Rotationsströmungen S2 (vgl. auch Fig. 3) vorhanden sind, welche vorteilhaft bis zur Brennkammerdecke 204 reichen können. Zudem ist zu erkennen, dass die Kesselrohre 32 mit ca. 1-2 m/s aufgrund des zuvor erläuterten Trichters in Richtung des Eintritts 33 recht gleichmäßig durchströmt werden. Betreffend der Vorteile und der technischen Hintergründe des Vorstehenden wird auf die Erläuterungen zu den Fig. 1 bis 4 verwiesen.
    • (Weitere Ausführungsformen)
  • Die Erfindung lässt neben den erläuterten Ausführungsformen und Aspekten weitere Gestaltungsgrundsätze zu. So können einzelne Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen und Aspekte auch beliebig miteinander kombiniert werden, solange dies für den Fachmann als ausführbar ersichtlich ist.
  • Weiter können anstatt von nur drei Drehrostelementen 252, 253 und 254 auch zwei, vier oder mehr Drehrostelemente vorgesehen sein. Bei beispielsweise fünf Drehrostelementen könnten diese mit der gleichen Symmetrie und Funktionalität angeordnet sein, wie bei den vorgestellten drei Drehrostelementen. Zudem können die Drehrostelemente auch unterschiedlich zueinander geformt oder ausgebildet sein. Mehr Drehrostelemente haben den Vorteil, dass die Brecherfunktion verstärkt wird.
  • Zu den angegebenen Maßen ist anzumerken, dass auch abweichend von diesen andere Maße bzw. Maßkombinationen vorgesehen werden können.
  • Anstelle der konvexen Seiten der Drehrostelemente 252 und 254 können auch konkave Seiten dieser vorgesehen sein, wobei die Seiten des Drehrostelements 253 in Folge komplementär konvex geformt sein können. Dies ist funktional annähernd gleichwertig.
  • Obschon in Fig. 19 10 (zehn) Sekundärluftdüsen 291 angegeben sind, kann (je nach Dimensionierung der Biomasse-Heizanlage) auch eine andere Anzahl von Sekundärluftdüsen 291 vorgesehen sein.
  • Die Rotationsströmung bzw. Wirbelströmung in der Brennkammer 24 kann rechtsdrehend oder linksdrehend vorgesehen sein.
  • Die Brennkammerdecke 204 kann auch abschnittsweise, beispielsweise stufenförmig, geneigt vorgesehen sein.
  • Die Sekundärluftdüsen 291 sind nicht auf rein zylindrische Bohrungen in den Brennkammersteinen 291 beschränkt. Diese können auch als kegelstumpfförmige Öffnungen oder taillierte Öffnungen ausgebildet sein.
  • Die Sekundär(re)zirkulation kann auch nur mit Sekundärluft bzw. Frischluft beströmt werden, und insofern nicht das Rauchgas rezirkulieren, sondern lediglich Frischluft zuführen.
  • Die in Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen angegebenen Maße und Anzahlen sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Diese vorliegend offenbarte technische Lehre ist nicht auf diese Maße beschränkt und kann beispielsweise bei Abwandlung der Dimensionierung des Kessels 11 (kW) abgewandelt werden.
  • Als Brennstoffe der Biomasse-Heizanlage können auch andere Brennstoffe als Hackgut oder Pellets verwendet werden.
  • Die vorliegend offenbarte Biomasse-Heizanlage kann auch ausschließlich mit einer Art eines Brennstoffs befeuert werden, beispielsweise nur mit Pellets.
  • Die hierin offenbarten Ausführungsformen wurden zur Beschreibung und zum Verständnis der offenbarten technischen Sachverhalte bereitgestellt und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken. Daher ist dies so auszulegen, dass der Umfang der vorliegenden Offenbarung jede Änderung oder andere verschiedene Ausführungsformen beinhaltet, die auf dem technischen Geist der vorliegenden Offenbarung basieren.
    • (Bezugszeichenliste)
    • 1
    Biomasse-Heizanlage
    11
    Kessel
    12
    Kesselfuß
    13
    Kesselgehäuse
    14
    Wasserzirkulationseinrichtung
    2
    Brenneinrichtung
    21
    erste Wartungsöffnung für Brenneinrichtung
    22
    Drehmechanikhalterung
    23
    Drehmechanik
    24
    Brennkammer
    25
    Drehrost
    26
    Primärverbrennungszone der Brennkammer
    27
    Sekundärverbrennungszone bzw. Strahlungsteil der Brennkammer
    28
    Brennstoffbett
    29
    Brennkammersteine
    A1
    erste Horizontalschnittlinie
    A2
    erste Vertikalschnittlinie und vertikale Mittenachse der ovalen Brennkammer 24
    201
    Zündeinrichtung
    202
    Brennkammerschräge
    203
    Brennkammerdüse
    204
    Brennkammerdecke
    231
    Antrieb bzw. Motor(en) der Drehmechanik
    251
    Bodenplatte des Drehrosts
    252
    Erstes Drehrostelement
    253
    Zweites Drehrostelement
    254
    Drittes Drehrostelement
    255
    Übergangselement
    256
    Öffnungen
    257
    Rostlippen
    258
    Verbrennungsfläche
    260
    Auflageflächen der Brennkammersteine
    261
    Nut
    262
    Vorsprung
    263
    Ring
    264
    Halterungssteine
    265
    Schräge der Halterungssteine
    3
    Wärmetauscher
    31
    Wartungsöffnung für Wärmetauscher
    32
    Kesselrohre
    33
    Kesselrohreintritt
    34
    Wendekammereintritt
    35
    Wendekammer
    36
    Federturbulator
    37
    Band- oder Spiralturbulator
    38
    Wärmetauschmedium
    4
    Filtereinrichtung
    41
    Abgasausgang
    42
    Elektrodenversorgungsleitung
    43
    Elektrodenhalterung
    44
    Filtereintritt
    45
    Elektrode
    46
    Elektrodenisolation
    47
    Filteraustritt
    48
    Käfig
    5
    Rezirkulationseinrichtung
    51, 54
    Rezirkulationskanal / Rezirkulationskanäle
    52
    Klappen
    53
    Rezirkulationseintritt
    6
    Brennstoffzufuhr
    61
    Zellradschleuse
    62
    Achse der Brennstoffzufuhr
    63
    Übersetzungsmechanik
    64
    Brennstoffzufuhrkanal
    65
    Brennstoffzufuhröffnung
    66
    Antriebsmotor
    67
    Brennstoff-Förderschnecke
    7
    Ascheabfuhr
    71
    Ascheaustragungsschnecke
    72
    Motor der Ascheabfuhr mit Mechanik
    81
    Lagerachsen
    82
    Drehachse
    83
    Brennstoff-Niveauklappe
    831
    Hauptfläche
    832
    Mittenachse
    835
    Oberflächenparallele
    84
    Lagerkerbe
    85
    Sensorflansch
    86
    Glutbetthöhenmessmechanik
    9
    Reinigungseinrichtung
    91
    Reinigungsantrieb
    92
    Reinigungswellen
    93
    Wellenhalterung
    94
    Fortsatz
    95
    Turbulatorhalterungen
    951
    Drehlageraufnahme
    952
    Fortsätze
    953
    Durchlässe
    954
    Ausnehmungen
    955
    Drehlagergestänge
    96
    zweiarmiger Schlaghebel
    97
    Anschlagkopf
    211
    Dämmmaterial, beispielsweise Vermiculite
    291
    Sekundärluft bzw. Rezirkulationsdüsen
    E
    Einschubrichtung des Brennstoffs
    331
    Isolation am Kesselrohreintritt
    481
    Käfighalterung

Claims (13)

  1. Biomasse-Heizanlage (1) zur Verfeuerung von Brennstoff in Form von Pellets und/oder Hackgut, aufweisend:
    einen Kessel (11) mit einer Brenneinrichtung (2),
    einen Wärmetauscher (3) mit einer Mehrzahl von Kesselrohren (32),
    wobei die Brenneinrichtung (2) das Folgende aufweist:
    eine Brennkammer (24) mit einem Drehrost (25), mit einer Primärverbrennungszone (26) und mit einer Sekundärverbrennungszone (27);
    wobei die Primärverbrennungszone (26) durch eine Mehrzahl von Brennkammersteinen (29) seitlich und durch den Drehrost (25) von unten umfasst ist;
    wobei in den Brennkammersteinen (29) eine Mehrzahl von Sekundärluftdüsen (291) vorgesehen ist;
    wobei die Primärverbrennungszone (26) und die Sekundärverbrennungszone (27) auf der Höhe der Sekundärluftdüsen (291) separiert werden;
    wobei die Sekundärverbrennungszone (27) der Brennkammer (24) strömungstechnisch mit einem Eintritt (33) des Wärmetauschers (3) verbunden ist.
  2. Biomasse-Heizanlage (1) gemäß Anspruch 1, wobei
    die Sekundärluftdüsen (291) derart angeordnet sind, dass in der Sekundärverbrennungszone (27) der Brennkammer (24) Wirbelströmungen eines Rauchgas-Luft Gemischs aus Sekundärluft und Verbrennungsluft um eine vertikale Mittenachse (A2) entstehen, wobei die Wirbelströmungen zur Verbesserung der Vermischung des Rauchgas-Luft Gemischs führen.
  3. Biomasse-Heizanlage (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei
    die Sekundärluftdüsen (291) in den Brennkammersteinen (29) jeweils als zylindrische oder kegelstumpfförmige Öffnung in den Brennkammersteinen (29) mit einem kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt ausgebildet sind, wobei der kleinste Durchmesser der jeweiligen Öffnung kleiner als dessen maximale Länge ist.
  4. Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
    die Brenneinrichtung (2) mit der Brennkammer (24) derart eingerichtet ist, dass die Wirbelströmungen nach dem Austritt aus der Brennkammerdüse (203) spiralförmige Rotationsströmungen ausbilden, die bis zu einer Brennkammerdecke (204) der Brennkammer (24) reichen.
  5. Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
    die Sekundärluftdüsen (291) in der Brennkammer (24) auf zumindest annähernd der gleichen Höhe angeordnet sind; und
    die Sekundärluftdüsen (291) jeweils derart ausgerichtet sind, dass die Sekundärluft in Bezug auf einen Symmetriemittelpunkt der Brennkammer (24) azentrisch eingeleitet wird.
  6. Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
    die Anzahl der Sekundärluftdüsen (291) zwischen 8 und 14 liegt; und/oder
    die Sekundärluftdüsen (291) eine Mindestlänge von mindestens 50 mm bei einem minimalen Innendurchmesser von 20 bis 35 mm aufweisen.
  7. Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
    die Brennkammer (24) in der Sekundärverbrennungszone (27) eine Brennkammerschräge (202) aufweist, welche den Querschnitt der Sekundärverbrennungszone (27) in Richtung des Eintritts (33) des Wärmetauschers (3) verkleinert.
  8. Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
    die Brennkammer (24) in der Sekundärverbrennungszone (27) eine Brennkammerdecke (204) aufweist, die in Richtung des Eintritts (33) des Wärmetauschers (3) nach oben geneigt vorgesehen ist, und die den Querschnitt der Brennkammer (24) in Richtung des Eintritts (33) verkleinert.
  9. Biomasse-Heizanlage (1) gemäß Anspruch 7 und 8, wobei
    die Brennkammerschräge (202) und die geneigte Brennkammerdecke (204) einen Trichter ausbilden, dessen kleineres Ende in dem Eintritt (33) des Wärmetauschers (3) mündet.
  10. Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
    die Primärverbrennungszone (26) und zumindest ein Teil der Sekundärverbrennungszone (27) einen ovalen Horizontalquerschnitt aufweist; und/oder
    die Sekundärluftdüsen (291) derart angeordnet sind, dass diese die Sekundärluft tangential in die Brennkammer (24) einleiten.
  11. Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
    die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit der Sekundärluft in den Sekundärluftdüsen (291) zumindest 8 m/s, vorzugsweise zumindest 10 m/s, beträgt.
  12. Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
    die Brennkammersteine (29) einen modularen Aufbau aufweisen; und
    jeweils zwei halbkreisförmige Brennkammersteine (29) einen geschlossenen Ring bilden, um die Primärverbrennungszone (26) und/oder einen Teil der Sekundärverbrennungszone (27) auszubilden; und
    zumindest zwei Ringe an Brennkammersteinen (29) aufeinandergestapelt angeordnet sind.
  13. Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
    der Wärmetauscher (3) in den Kesselrohren (32) angeordnete Spiralturbulatoren aufweist, die sich über die gesamte Länge der Kesselrohre (32) erstrecken; und
    der Wärmetauscher (3) in den Kesselrohren (32) angeordnete Bandturbulatoren aufweist, die sich zumindest über die halbe Länge der Kesselrohre (32) erstrecken.
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CA (4) CA3152397C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114484573A (zh) * 2021-12-18 2022-05-13 嘉寓光能科技(阜新)有限公司 生物质民用多功能智能化采暖炉
EP4332436A1 (de) * 2022-09-01 2024-03-06 SL-Technik GmbH Biomasse-heizanlage mit einer verbesserten elektrostatischen filtereinrichtung

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114087622B (zh) * 2021-11-23 2023-11-17 吉林同鑫热力集团股份有限公司 一种燃煤锅炉烟气余热换热回收装置
EP4357713A1 (de) * 2022-10-19 2024-04-24 Unitech Industries S.r.l. Doppelversorgungssystem für öfen
PL131058U1 (pl) * 2022-10-26 2024-04-29 Nocoń Zygmunt P.P.U.H. Zamech Kocioł grzewczy na paliwa stałe, zwłaszcza biopaliwa stałe w postaci peletów

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2933057A (en) * 1958-01-20 1960-04-19 Babcock & Wilcox Co Furnace with dumping hearth
AT6972U1 (de) * 2003-06-13 2004-06-25 Hartl Energy Technology Keg Kleinfeuerungsanlage oder ofen für rieselfähige brennstoffe, insbesondere holzpellets, mit automatischer brennkammerentschlackung
US20130133560A1 (en) * 2011-11-28 2013-05-30 Scott Laskowski Non-catalytic biomass fuel burner and method
CN108826310A (zh) * 2018-07-20 2018-11-16 株洲中车南方环保科技有限公司 一种分段式小型垃圾焚烧炉

Family Cites Families (113)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US422472A (en) 1890-03-04 Parlor-grate
DE277440C (de)
US36055A (en) 1862-07-29 Improvement in stove-grates
US2233066A (en) 1941-02-25 Cleaning device
CH40299A (de) 1907-05-07 1908-06-16 Karl Kiess Kipprost
US1393712A (en) 1918-11-04 1921-10-11 Frank W Steere Process and means for removing suspended matter from gas
US1371995A (en) 1920-12-10 1921-03-15 Arthur F Nesbit Art of electrical precipitation
GB273032A (en) * 1926-04-07 1927-06-30 Lebrecht Steinmueller Improvements relating to cleaning devices for travelling grates for furnaces
GB323186A (en) 1928-08-23 1929-12-23 Gen Electric Co Ltd Improvements in the electrical precipitation of dust from gases
GB376143A (en) * 1930-11-12 1932-07-07 Bemberg Ag An improved device for clearing mechanical stoker grates
GB371779A (en) * 1931-01-08 1932-04-28 Duerrwerke Ag Improvements in or relating to a grate-bar cleaning device
DE557091C (de) 1931-01-09 1932-08-25 Duerrwerke Akt Ges Roststab-Reinigungsvorrichtung fuer Wanderroste
GB671597A (en) 1950-04-14 1952-05-07 William Perkins Smith Furnace comprising coking and combustion grates
DE1094912B (de) 1955-06-15 1960-12-15 William Herbert Smith Vorrichtung zur rauchgasseitigen Reinigung der Rauchrohre stehender Heizkessel
DE1056052B (de) 1958-01-07 1959-04-23 Buehler Ag Geb Sicherheitsvorrichtung fuer eine Zellenradschleuse
US3010450A (en) 1959-05-05 1961-11-28 Morse Boulger Destructor Compa Incinerator apparatus
BE627851A (de) 1962-02-06
DE2206056A1 (de) 1972-02-09 1973-08-16 Dortmunder Brueckenbau C H Juc Elektrofilter fuer rauchgase
US4092134A (en) 1976-06-03 1978-05-30 Nipponkai Heavy Industries Co., Ltd. Electric dust precipitator and scraper
US4093431A (en) 1976-12-13 1978-06-06 American Air Filter Company, Inc. Rapping assembly and electrode supports for electrostatic precipitators
DE2755059A1 (de) 1977-12-08 1979-06-13 Delbag Luftfilter Gmbh Elektro-gehaeusefilter zur reinigung staubbeladener gasfoermiger medien hoher temperaturen und zur staubrueckgewinnung
US4254715A (en) 1978-11-15 1981-03-10 Hague International Solid fuel combustor and method of burning
US4258692A (en) 1979-01-30 1981-03-31 Washington Stove Works Combination wood and coal stove
US4319555A (en) 1980-11-24 1982-03-16 Melvin Morton A Dual grate for burning wood and coal
DE3136195C2 (de) 1981-09-12 1985-06-20 Norbert Dr.-Ing. 4030 Ratingen Hering Elektrostaubabscheider zum Wärmerückgewinnen und/oder Verbessern der Arbeitsweise
DE3200727A1 (de) 1982-01-13 1983-07-21 Koch Transporttechnik GmbH, 6633 Wadgassen "vorrichtung zum austragen des gutes aus einem silo"
DE3410546A1 (de) 1984-03-22 1985-10-03 Robert 8831 Meinheim Bloos Vergasungssystem
EP0156363A3 (de) * 1984-03-30 1986-04-09 Hans Dr. Viessmann Festbrennstoffvergaserfeuerung
SE443798C (sv) 1984-03-30 1987-03-16 Norrkoepings Kraft Ab Sett att vid eldning av fasta brenslen i en med rorlig rost, foretredesvis wanderrost, forsedd panna minska utsleppen av svavel- och kveveoxider
US4675029A (en) 1984-11-21 1987-06-23 Geoenergy International, Corp. Apparatus and method for treating the emission products of a wood burning stove
DE3500431A1 (de) 1985-01-09 1986-07-10 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Antriebseinrichtung fuer eine fallhammer-klopfvorrichtung
DE3833494A1 (de) 1988-10-01 1990-04-05 Festo Kg Durchfluss-regulierventil
DE3842811A1 (de) 1988-12-20 1990-06-28 Koellemann A J Gmbh Zellenradschleuse mit durchblaseinrichtung
FR2655570B1 (fr) 1989-12-12 1992-06-19 Commissariat Energie Atomique Filtre electrostatique pourvu d'un systeme de decolmatage.
US5497824A (en) 1990-01-18 1996-03-12 Rouf; Mohammad A. Method of improved heat transfer
SU1755005A1 (ru) 1990-07-03 1992-08-15 Киргизский Научно-Исследовательский Отдел Энергетики Министерства Энергетики И Электрификации Ссср Способ сжигани дробленого угл в слое на решетке
ES2055466T5 (es) * 1991-02-07 1997-02-01 Martin Umwelt & Energietech Procedimiento para la alimentacion de aire de combustion e instalacion de hogar.
RU2066816C1 (ru) 1992-09-04 1996-09-20 Сергей Александрович Побегалов Водогрейный котел
US5645363A (en) 1994-04-15 1997-07-08 Dana Corporation Bearing cap and pump mounting flange for power take-off unit
US5823122A (en) 1994-09-30 1998-10-20 Alternative Energy Development, Inc. System and process for production of fuel gas from solid biomass fuel and for combustion of such fuel gas
DE19528422C1 (de) 1995-08-02 1997-04-03 Hung Lin Wen Chiang Abfallverbrennungsofen
ATE192075T1 (de) 1996-03-06 2000-05-15 Schering Ag Zuführeinrichtung für pressmassen in tablettiermaschinen
DE19650585C2 (de) 1996-12-06 2001-11-22 Appbau Rothemuehle Brandt Verfahren und Vorrichtung zur elektrischen Aufladung und Abtrennung schwierig abzuscheidender Partikel aus einem Gasfluid
DE19706067A1 (de) * 1997-02-17 1998-08-20 Paul Schmidhuber Verfahren zur Steuerung einer Heizungsanlage mit einer Verbrennung fester Biomasse und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US5937772A (en) 1997-07-30 1999-08-17 Institute Of Gas Technology Reburn process
DE19825442A1 (de) 1998-04-17 1999-10-21 Mannesmann Ag Drehmomentstütze
DE19817930A1 (de) 1998-04-17 1999-10-28 Mannesmann Ag Drehmomentenstütze
AT408846B (de) 1999-05-03 2002-03-25 Forsthuber Paul Röhrenelektrofilter
JP4936299B2 (ja) 2000-08-21 2012-05-23 メレクシス・テクノロジーズ・ナムローゼフェンノートシャップ 磁場方向検出センサ
ES2304446T3 (es) 2001-03-02 2008-10-16 Powitec Intelligent Technologies Gmbh Metodo de control de un proceso termodinamico, en particular un proceso de combustion.
AT5587U1 (de) 2001-08-27 2002-08-26 Guntamatic Heiztechnik Gmbh Wärmetauscher für einen heizkessel
US6485296B1 (en) 2001-10-03 2002-11-26 Robert J. Bender Variable moisture biomass gasification heating system and method
DE10216376B4 (de) 2002-04-12 2005-08-25 Sick Stegmann Gmbh Drehwinkel-Messsystem
DE10219251B3 (de) 2002-04-30 2004-01-22 Robert Bosch Gmbh Heizeinrichtung
DE20210190U1 (de) * 2002-07-02 2003-11-13 Strunk Hans Ullrich Biomasse-Heizung in Brennwerttechnik
RU2006114036A (ru) * 2003-09-26 2006-08-27 Ибара Корпорейшн (JP) Система удаления негорючих материалов из печи с псевдоожиженным слоем
CH694645A5 (de) 2003-12-01 2005-05-13 Empa Vorrichtung zur elektrostatischen Partikelabscheidung in Gasströmen.
JP4244022B2 (ja) 2004-04-28 2009-03-25 日新電機株式会社 ガス処理装置
US20060112955A1 (en) 2004-11-30 2006-06-01 Ranco Incorporated Of Delaware Corona-discharge air mover and purifier for fireplace and hearth
DE102006009760B3 (de) 2006-03-01 2007-10-04 HDG Bavaria GmbH Heizsysteme für Holz Heizkessel, insbesondere Festbrennstoff-Heizkessel, mit Rauchgasklappe
JP4816184B2 (ja) 2006-03-24 2011-11-16 株式会社巴商会 燃焼装置
AT503043B1 (de) 2006-04-26 2007-07-15 Haslmayr Johann Dipl Ing Kipprost für biomassekessel
JP4958485B2 (ja) 2006-06-26 2012-06-20 株式会社タクマ ６価クロムの生成を制御したクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法。
AT503813B1 (de) 2006-07-14 2008-01-15 Bicker Leopold Ofen mit rostreinigungsmechanismus
DE102007010973B4 (de) 2007-03-05 2008-10-16 Schmatloch Nückel Technologietransfer Elektrofilter für eine Kleinfeuerungsanlage
US7870854B2 (en) 2007-03-12 2011-01-18 FPI Fireplace Products International Ltd Closed-loop control system for heating systems
US7954438B2 (en) 2007-03-13 2011-06-07 Dennis Brazier Wood fired boiler
AT505295B1 (de) 2007-07-12 2008-12-15 Kwb Kraft Und Waerme Aus Bioma Feuerungseinheit
DE502007005484D1 (de) 2007-10-12 2010-12-09 Powitec Intelligent Tech Gmbh Regelkreis zur Regelung eines Prozesses, insbesondere Verbrennungsprozesses
CH697852B1 (fr) 2007-10-17 2009-02-27 Eneftech Innovation Sa Dispositif à spirale de compression ou d'expansion.
US20090199747A1 (en) 2008-02-08 2009-08-13 Wood-Mizer Products, Inc. Biomass burner system
AT506615B1 (de) 2008-03-18 2010-02-15 Manglberger Heizungsbau Gmbh Vorrichtung zum verbrennen von biomasse, insbesondere auf zellulosebasis
AT506411B1 (de) 2008-04-29 2009-09-15 Eta Heiztechnik Gmbh Rost für feste brennstoffe
AT506970B1 (de) 2008-10-27 2010-01-15 Haas & Sohn Ofentechnik Gmbh Reinigungssystem für einen ofen
US9182115B2 (en) * 2009-03-12 2015-11-10 Kenneth A. DONGO Fluid heating system
US8901921B2 (en) 2009-11-25 2014-12-02 Infineon Technologies Ag Angle measurement system for determining an angular position of a rotating shaft
AT509487B1 (de) 2009-12-10 2011-09-15 Froeling Heizkessel Und Behaelterbau Ges M B H Heizkessel für festbrennstoffe
US20110209647A1 (en) 2010-02-26 2011-09-01 Global Greensteam Llc Biomass-to-energy combustion method
EP2601444A4 (de) * 2010-08-06 2018-01-10 Greenwood Clean Energy, Inc. Systeme und verfahren zur erwärmung von wasser mit einem biokraftstoff
US9714772B2 (en) * 2010-11-19 2017-07-25 Google Inc. HVAC controller configurations that compensate for heating caused by direct sunlight
JP5631197B2 (ja) 2010-12-27 2014-11-26 バブコック日立株式会社 バイオマス混焼ボイラシステム
CN202109645U (zh) 2011-03-08 2012-01-11 郑文虎 往复炉排生物质颗粒半气化热水锅炉
AT511456B1 (de) 2011-10-28 2012-12-15 Hargassner Gmbh Vorrichtung zum austragen von schüttgut
KR101149359B1 (ko) 2011-12-05 2012-05-30 (주)규원테크 펠릿 보일러
FR2990463B1 (fr) 2012-05-10 2014-05-23 Eneftech Innovation Sa Lubrification d'une turbine dans un cycle de rankine
GB2505001B (en) * 2012-08-17 2018-12-19 Autoflame Eng Ltd Burner installations and methods of commissioning and operating burner installations
AT15458U1 (de) 2013-02-25 2017-09-15 Ing Russ Egon Verfahren zum Verbrennen von Brennstoff
RU2518772C1 (ru) 2013-03-26 2014-06-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) Топка с наклонно-переталкивающей колосниковой решеткой для сжигания древесных отходов
DE102013103298A1 (de) 2013-04-03 2014-10-09 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Verfahren zum Betrieb eines Festbrennstoffheizkessels
AT13782U1 (de) 2013-04-18 2014-08-15 Hargassner Gmbh Zellenradschleuse zur Beschickung einer Feuerung mit stückeligem Brennstoff
AT13825U1 (de) 2013-05-31 2014-09-15 Hargassner Gmbh Heizkessel
CN203442792U (zh) * 2013-06-14 2014-02-19 山东多乐采暖设备有限责任公司 一种燃用生物质颗粒的智能锅炉
KR20150038977A (ko) 2013-10-01 2015-04-09 엘지전자 주식회사 Hvac 컨트롤러
DE102014213340B4 (de) 2014-07-09 2017-10-19 Heizomat-Gerätebau + Energiesysteme GmbH Austragungsvorrichtung für kleinstückiges Schüttgut
AT516061B1 (de) 2015-03-04 2016-02-15 Gerlinger Ernst Heizkessel
JP2016223758A (ja) 2015-05-27 2016-12-28 オリンピア工業株式会社 木質バイオマス焚温風暖房機の構造と制御方法
GB201513912D0 (en) * 2015-08-06 2015-09-23 Bdr Thermea Group B V Boiler inhibiting
RU2015141253A (ru) 2015-09-28 2017-04-05 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) Топочное устройство
FR3047471B1 (fr) 2016-02-08 2018-02-16 Safran Transmission Systems Chaine motrice
AT518707B1 (de) 2016-06-02 2018-02-15 DISTAND GmbH Festbrennstoffbrenner
CN106642692B (zh) * 2016-07-28 2022-08-19 艾欧史密斯(中国)热水器有限公司 冷凝燃气热水器及冷凝换热器
DK3311072T3 (da) 2016-08-25 2019-12-02 Doosan Lentjes Gmbh Cirkulerende fluidiseret leje apparat
KR101919359B1 (ko) * 2016-12-28 2018-11-16 주식회사 서연기술정보 펠릿 스토브 및 이의 제어방법
CN206904963U (zh) 2017-07-18 2018-01-19 黄延辉 生物质锅炉
CN207091367U (zh) 2017-08-07 2018-03-13 张卓宾 生物质气化炉
IT201800001712A1 (it) 2018-01-24 2019-07-24 Giuseppe Sorrentino Sistema per l’ottimizzazione del processo di combustione di una stufa/caldaia, in particolare a pellet
CN108506924B (zh) * 2018-05-17 2024-06-04 北京国奥天开信息技术有限公司 一种生物质颗粒炉
CN108662581A (zh) 2018-05-24 2018-10-16 姜凤山 三维涡旋燃烧器
US10626817B1 (en) 2018-09-27 2020-04-21 General Electric Company Control and tuning of gas turbine combustion
KR102130838B1 (ko) * 2018-12-17 2020-07-07 두산중공업 주식회사 보일러 연소 모델 구성 장치 및 방법
CN109915816B (zh) 2019-03-12 2024-02-13 范建书 生物质颗粒取暖炉
EP3789673B1 (de) 2019-09-03 2023-10-25 SL-Technik GmbH Biomasse-heizanlage mit optimierter rauchgasbehandlung
EP3789670B1 (de) 2019-09-03 2021-05-26 SL-Technik GmbH Biomasse-heizanlage, sowie deren bestandteile

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2933057A (en) * 1958-01-20 1960-04-19 Babcock & Wilcox Co Furnace with dumping hearth
AT6972U1 (de) * 2003-06-13 2004-06-25 Hartl Energy Technology Keg Kleinfeuerungsanlage oder ofen für rieselfähige brennstoffe, insbesondere holzpellets, mit automatischer brennkammerentschlackung
US20130133560A1 (en) * 2011-11-28 2013-05-30 Scott Laskowski Non-catalytic biomass fuel burner and method
CN108826310A (zh) * 2018-07-20 2018-11-16 株洲中车南方环保科技有限公司 一种分段式小型垃圾焚烧炉

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114484573A (zh) * 2021-12-18 2022-05-13 嘉寓光能科技(阜新)有限公司 生物质民用多功能智能化采暖炉
CN114484573B (zh) * 2021-12-18 2023-08-29 嘉寓光能科技(阜新)有限公司 生物质民用多功能智能化采暖炉
EP4332436A1 (de) * 2022-09-01 2024-03-06 SL-Technik GmbH Biomasse-heizanlage mit einer verbesserten elektrostatischen filtereinrichtung

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AU2020342698B2 (en) 2022-06-30
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