EP3841327A1 - Verfahren zum betrieb einer brenneinrichtung sowie brenneinrichtung - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer brenneinrichtung sowie brenneinrichtung

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EP3841327A1
EP3841327A1 EP19762725.0A EP19762725A EP3841327A1 EP 3841327 A1 EP3841327 A1 EP 3841327A1 EP 19762725 A EP19762725 A EP 19762725A EP 3841327 A1 EP3841327 A1 EP 3841327A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
wall
supply air
combustion chamber
intermediate space
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19762725.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Kirschbaum
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3841327A1 publication Critical patent/EP3841327A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/027—Regulating fuel supply conjointly with air supply using mechanical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B50/00—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone
    • F23B50/12—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone the fuel being fed to the combustion zone by free fall or by sliding along inclined surfaces, e.g. from a conveyor terminating above the fuel bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B60/00—Combustion apparatus in which the fuel burns essentially without moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L1/00—Passages or apertures for delivering primary air for combustion 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/04—Arrangements of recuperators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B5/00—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges
    • F24B5/02—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves
    • F24B5/021—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves combustion-air circulation
    • F24B5/023—Supply of primary air for combustion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the present application relates to a method for operating a burning device according to the preamble of claim 1. Furthermore, the present application relates to a burning device according to the preamble of claim 8.
  • Such a combustion device comprises a double-walled housing, which comprises an inner wall and an outer wall surrounding the inner wall.
  • the housing can in particular be designed with a circular cross section.
  • the configuration with an angular, in particular rectangular or square, cross section is also conceivable.
  • a combustion chamber is arranged inside the interior, in which a fossil or renewable fuel can be burned. In particular, it is conceivable to burn pellets formed from renewable raw materials.
  • supply air must be supplied to the combustion chamber.
  • the combustion device therefore comprises at least one air duct, by means of whose supply air can be conducted into the housing.
  • the combustion device comprises at least one discharge line which is suitable for discharging exhaust air from the combustion chamber. In particular, these can be exhaust gases that are produced in the course of the combustion of a particular fuel.
  • the combustion device also has a corresponding supply line,
  • the air duct by means of which the supply air can be conducted into the housing, is connected to the housing in an upper end section of the outer wall of the housing.
  • the combustion device has an air inlet opening in the upper end section of the outer wall, which cooperates with the air duct. In this way, supply air is in the air located between the inner wall and the outer wall
  • Gap can be introduced.
  • the intermediate space and the combustion chamber are also connected to one another in terms of flow technology, so that the supply air introduced into the intermediate space can be transferred into the combustion chamber. This takes place in particular in a lower end section of the housing, the supply air starting from that in the upper one
  • End portion arranged air inlet opening is guided in the direction of the lower end portion of the housing before it is at least indirectly introduced into the combustion chamber.
  • Burning devices of the type described above are already known in the prior art. For this purpose, reference is made, for example, to European Patent Application EP 2 458 275 A1. This describes a kiln for the combustion of
  • the furnace has a double-walled housing, by means of which a combustion chamber is enclosed.
  • the furnace On an upper side of an outer wall of the housing, the furnace has a fan, by means of which supply air can be introduced into an intermediate space located between the outer wall and an inner wall of the housing.
  • the supply air is first routed in a spiral around the combustion chamber, that is to say around the inner wall, and heated in the process, the inner wall being cooled at the same time.
  • the preheated supply air is finally introduced into the combustion chamber through transfer openings and is then available for the combustion reaction.
  • Combustion devices of the known type are generally not suitable for burning highly compressed fuels. These can be pressed pellets, for example, which are produced from waste materials, in particular those from agriculture. For example, it is conceivable to dry agricultural manure and press it into such pellets. However, such pellets burn much worse than, for example, wood pellets. It has been found that the known
  • the object of the present application is therefore to provide a method and a combustion device by means of which even highly compressed fuels can be burned.
  • the air line interacts with an air outlet opening arranged in the outer wall, through which the supply air can be guided out of the intermediate space and thus out of the housing.
  • the supply air can be transferred by means of the air line to a separate area of the intermediate space, which is spatially separated from the area of the intermediate space to which the supply air is supplied by means of the air duct.
  • the intermediate space can be divided into two separate areas by means of an intermediate floor.
  • the supply air can then be supplied from the first area to the second separated area of the intermediate space. Starting from this separated area, the supply air is then fed to the combustion chamber, so that the supply air as a whole is fed indirectly to the combustion chamber by means of the air line.
  • the air line is connected directly to the inner wall, the air line in particular being able to penetrate the intermediate space.
  • the supply air can flow directly into the combustion chamber from the air line through a transfer opening.
  • the method according to the invention has many advantages.
  • the possibility is created of interrupting a flow of the air line that is in the intermediate space, which in particular extends spirally around the inner wall, and then of the supply air specifically with a different flow characteristic the
  • the supply of the (preheated) supply air to the combustion chamber can hereby be set precisely, whereby the combustion reaction taking place in the combustion chamber can be influenced in a targeted manner.
  • This type of air flow has ultimately proven to be particularly positive in connection with the combustion of highly compressed fuels.
  • the intermediate base is preferably oriented horizontally and arranged in the lower end section of the housing.
  • the air line is arranged on the housing in such a way that the supply air, which is introduced into the intermediate space in the upper end section and therefore in the upper region of the housing, exclusively by means of the Air line is led from the upper area to the lower area of the intermediate space.
  • the interruption of the intermediate space by means of the intermediate base means that a flow of the supply air prevailing in the upper region, which is in particular formed spirally around the inner wall, cannot be transferred to the flow prevailing in the lower region of the intermediate space. Instead, the
  • a “new” flow characteristic can be impressed on the lower part of the gap
  • the supply air is then fed to the combustion chamber through at least one transition opening after it has been fed to the lower region of the intermediate space.
  • the lower region of the intermediate space and the combustion chamber are preferably connected to one another in terms of flow technology by means of a plurality of transition openings.
  • the inner wall has a total of four transition openings which are arranged in the inner wall in a uniformly distributed manner in a horizontal plane (that is to say each offset by 90 °).
  • Transfer openings are advantageously designed with such a small cross section, in particular in the form of horizontal slots, that the transfer openings act as throttles, so that the
  • Overflow of the supply air from the sub-area of the intermediate space into the combustion chamber takes place at least substantially uniformly through all the transfer openings. Furthermore, the throttling effect leads to a local acceleration of the flow of the supply air. The higher flow velocity of the supply air contributes to more turbulent combustion in the combustion chamber, which can then develop higher temperatures and cause a highly compressed fuel to break open.
  • the supply air is advantageously deflected in the course of the passage into the combustion chamber by means of at least one air guiding element. This deflection advantageously takes place in such a way that a tangential flow component is impressed on the supply air.
  • the radial supply of air in the direction of the burner plate or the fire on it is driven by the negative pressure or “suction” that occurs in the area of the burner plate due to the oxygen consumption of the burning reaction.
  • the supply air spirally turns in the course of its flow starting from the air inlet opening arranged in the upper end section of the housing in the direction of the air outlet opening of the outer wall arranged in the lower end section of the housing the inner wall is led around.
  • This air flow is accompanied by a much greater heating of the supply air along the inner wall than if the supply air were only guided linearly downwards along the inner wall.
  • the spiral guide leads to the fact that an air duct, over which the supply air along the
  • Inner wall of the burner flows is comparatively long. Accordingly, the dwell time of the supply air on the inner wall is also comparatively long, which means that the supply air can be heated particularly strongly. In other words, there can be a large amount of thermal energy transition from the inner wall to the supply air.
  • the high temperature of the supply air when it is introduced into the combustion chamber is of particular importance in order to also burn fuels with a high compression.
  • the supply air is advantageously deflected within the intermediate space by means of at least one air guiding element.
  • the supply air is passed from the air duct through the air inlet opening into the intermediate space immediately after it has passed, by means of which the supply air can be impressed with the spiral flow.
  • the air duct is preferably at least in a connection area with which it connects directly to the outer wall of the housing
  • Air inlet opening includes an angle in the range between 60 ° and 90 °, preferably between 70 ° and 90 °, more preferably between 80 ° and 90 °. In this way, the supply air is already supplied to the intermediate space with a tangential flow component, as a result of which the spiral flow can be set.
  • the combustion device according to the invention is characterized by an air line which cooperates with its first end with an air outlet opening which is arranged in a lower end section of the housing. Starting from this air outlet opening, the air line initially extends out of the housing or in one direction away from the housing, so that at least one outer section of the air line extends outside the housing. Finally, the air line is designed such that the supply air can be supplied at least indirectly to the combustion chamber by means of the air line.
  • Such an indirect supply line can consist, for example, of first supplying the supply air to the intermediate space again, in particular a separated area of the intermediate space, before finally supplying the supply air through at least one transfer opening
  • Inner wall is transferred into the combustion chamber.
  • the air line can interact with a passage cross section arranged in the outer wall.
  • a direct supply of the supply air into the combustion chamber can consist in the fact that the air line is connected directly to the inner wall starting from the outlet opening, so that the supply air through one of the air outlet openings
  • the air line arranged transition opening can be introduced into the combustion chamber.
  • the air line is preferably guided in the radial direction through an opening in the outer wall and through the intermediate space.
  • the combustion device comprises an intermediate floor, by means of which the intermediate space is divided into an upper region and a lower region.
  • the intermediate floor is advantageously arranged in a lower end section of the housing, the intermediate floor preferably being arranged directly below the air outlet opening.
  • the air line leads from the air outlet opening - and thus the upper area of the intermediate space - into the lower area of the intermediate space located below. In this way, a flow characteristic impressed in the sub-area of the supply air can be set completely independently of the flow characteristic in the ear area of the intermediate space.
  • the air line is preferably to a passage opening arranged in the outer wall connected so that the air line is connected to the outer wall with both ends.
  • the air line can be designed in the form of a 180 ° bend which is oriented vertically, that is to say whose two ends are arranged one above the other.
  • the inner wall has at least one, preferably a plurality of transition openings, by means of which a fluidic connection is made between the intermediate space and the combustion chamber.
  • the transition openings are preferably arranged in a lower region of the intermediate space, which is structurally separated, in particular by means of an intermediate floor, from an upper region of the intermediate space. If there are a plurality of transition openings, it is furthermore advantageous if they are designed to be evenly distributed on the inner wall.
  • the outer wall advantageously has a passage opening which interacts with the air line.
  • the passage opening can interact fluidically with a second end of the air line, so that the air, starting from the air outlet opening, which corresponds to the first end of the air line, can be directed to the second end and hence the passage opening, through which the supply air can be passed back to the intermediate space .
  • the passage opening can in particular be arranged in a sub-area of the intermediate space described above. In this way, the supply air can be directed solely from the upper region of the intermediate space to the lower region of the intermediate space by means of the air duct.
  • the prevailing flow characteristic of the supply air is destroyed in the course of the flow of the supply air through the air duct, whereupon a “new” flow characteristic can be impressed on the supply air in the lower region.
  • the air duct is connected to the outer wall of the housing such that a central axis of the air duct in the region of the air inlet opening forms an angle with the outer wall in the range between 60 ° and 90 °, preferably between 70 ° and 90 ° more preferably between 80 ° and 90 °. In this way it is possible for the air duct
  • the combustion device has a plurality of air guiding elements which are arranged in the intermediate space.
  • one of the air guide elements preferably all the air guide elements, are arranged on the inner wall of the housing, these air guide elements starting from the
  • the air guide elements can be formed in particular by plate-shaped guide plates. Such baffles allow by means of a corresponding inclination and advantageous
  • such a combustion device can be of particular advantage, the space between which is divided into a wide area and a narrow area.
  • a horizontally measured width of the space exceeds the width of the space measured in the narrow area.
  • Cross-sectional housing is advantageously a diameter of the outer wall constant over the height of the housing, while a diameter of the inner wall is different across the height of the housing.
  • the diameter of the inner wall is in an upper one
  • End portion of the housing is smaller than in a lower end portion of the housing.
  • the diameter of the inner wall increases suddenly from a small diameter to a large diameter.
  • the wide area of the space describes the area in which the inner wall has the small diameter, while the narrow area describes the area of the space in which the
  • Inner wall has the large diameter.
  • the wide area of the intermediate space advantageously corresponds to the air inlet opening of the air duct. This offers the particular advantage that in the
  • Sufficient space is available to redirect the supply air introduced into the intermediate space by means of comparatively large air guide elements, so that the supply air subsequently has a desired, in particular spiral, flow characteristic.
  • the larger space which the intermediate space has in its wide area is then no longer required to control the flow of the supply air in the desired manner.
  • the large diameter of the inner wall offers a larger circumferential surface Inner wall, which is available as a heat exchanger surface for the supply air.
  • the efficient heating of the supply air in the narrow area of the intermediate space is therefore particularly easy.
  • the air outlet opening, through which the supply air is guided out of the housing according to the invention by means of the air line, is advantageously arranged in the narrow region of the intermediate space.
  • air supply of the supply air is also possible in the narrow area, wherein in particular elongated air guiding elements running in the circumferential direction of the inner wall or slightly inclined against the circumferential direction can be arranged on the inner wall. These can help to maintain the desired spiral flow of the supply air in the narrow area and to control the spiral flow of the supply air with a comparatively small slope.
  • the air duct along which the supply air flows through the space between the air inlet opening and the air outlet opening is then particularly long, as a result of which the desired heat transfer from the inner wall to the supply air is made possible to a considerable extent.
  • Fig. 1 A vertical cross section through an inventive
  • Fig. 2 A horizontal cross section through a sub-area of the
  • Fig. 3 A vertical cross section through a further invention
  • a first exemplary embodiment which is shown in FIGS. 1 and 2, comprises a combustion device 1 according to the invention, which has a combustion chamber 3 surrounded by a housing 2 with a circular cross section.
  • the combustion device 1 has a feed line 4 by means of which a fuel, in particular in the form of pellets, can be fed to a burner plate 27 within the combustion chamber 3.
  • the feed line 4 is guided through the housing 2 here.
  • the housing 2 is double-walled and therefore comprises one
  • the combustion device 1 has a discharge line 5, which is arranged on a ceiling 36 of the housing 2.
  • the discharge line 5 is used to discharge exhaust gases, in particular flue gases, which occur in the combustion chamber 3 as a result of the combustion of the respective fuel.
  • such a combustion device 1 also has at least one heat exchanger arrangement, not shown in the figures, by means of which the thermal energy released in the course of the combustion reaction can be transferred to a heat transfer medium.
  • the latter is typically formed by water, it being possible for the heat exchanger arrangement to be formed, for example, in the form of a water coil which extends spirally within the combustion chamber 3 and around which hot exhaust gases from the combustion reaction taking place in the combustion chamber 3 flow. In such a water snake, thermal energy contained in the exhaust gases can be transferred to the heat transfer medium and the latter can thereby be heated up considerably.
  • the heat transfer medium is first evaporated and then preferably the steam is then overheated, for example to a temperature in the range above 500 ° C.
  • the energy contained in the respective fuel is first converted into thermal energy and then made mechanically usable, it being possible, for example, to drive a turbine by means of the steam generated, typically by means of water vapor generated.
  • the exhaust gas leaving the combustion device 1 can furthermore be replaced for the pre-drying of a fuel to be burned.
  • An air duct 6 is connected to the intermediate space 9, with supply air being able to be introduced into the intermediate space 9 by means of the air duct 6 through an air inlet opening 10.
  • the air inlet opening 10 is arranged in an upper end section 14 of the housing 2, the air inlet opening 10 advantageously being arranged directly below a ceiling 36 of the housing 2.
  • the supply air initially flows in the air duct 6 along a main flow direction 16 parallel to a central axis 24 of the air duct 6, before it is deflected in the intermediate space 9 by means of air guide elements 26, 31.
  • These air guide elements 26, 31 are arranged in the intermediate space 9 and serve to force the supply air into a spiral flow around the inner wall 7. This is based on the consideration that the supply air can be heated by flowing around the inner wall 7, the inner wall 7 taking place in the combustion chamber 3 as a result of this
  • Combustion has a high temperature.
  • the supply air is guided downward from the air inlet opening 10 within the intermediate space 9 in the direction of a lower end section 15 of the housing 2 and is heated in the process.
  • the air guiding elements 26, 31 are designed differently in the example shown.
  • the air guide elements 26 are assigned to an upper wide area 34 of the housing 2, while the air guide elements 31 are assigned to a narrow area 33.
  • the wide area 34 and the narrow area 33 differ in the width or extent of the intermediate space 9 measured in the radial direction.
  • the housing 2 is constructed such that a diameter of the outer wall 8 is constant over the entire height of the housing 2 .
  • the inner wall 7, on the other hand, is designed with a variable diameter, the inner wall 7 having a small diameter in the wide area 34 and a large diameter in the narrow area 33. As a result, a radially measured distance between the
  • Inner wall 7 and outer wall 8, which corresponds to the width of the intermediate space 9, is larger in the wide area 34 than in the narrow area 33.
  • the wide area 34 is typically assigned to the upper end section 14, in which the air inlet opening 10 of the air duct 6 is arranged.
  • the wide area 34 offers the advantage that in the
  • Space 9 has enough space to be comparatively large
  • air guide elements 26 serve to initially impart a spiral flow to the supply air, the air guide elements 26 being arranged in a corresponding orientation on the inner wall 7.
  • the air guide elements 26 are from here
  • the air guiding elements 26 can be at least partially inclined to a vertical to deflect the
  • Main flow direction 16 of the supply air to produce "obliquely downwards".
  • Inner wall 7 viewed at least substantially extend horizontally or be slightly inclined to the horizontal, in particular by less than 10 °, preferably by less than 5 °.
  • a part of the air guide elements 31 is preferably arranged horizontally, while another part of the air guide elements 31 is designed to be inclined to the horizontal.
  • air channels are formed along the inner wall 7 in the narrow area 33 to a certain extent, which receive a spiral flow of the supply air around the inner wall 7, with an increase in the flow being kept so small that an air duct and consequently also a dwell time of the supply air the inner wall 7 are as long as possible in the course of the flow through the intermediate space 9. This ensures that a pronounced heat transfer from the
  • Inner wall on the supply air can take place, whereby the supply air is heated particularly strongly.
  • the latter is for the combustion of highly compressed fuels in the
  • Combustion chamber 3 is particularly advantageous.
  • the large diameter of the inner wall 7 in the narrow area 33 means that the circumferential surface of the inner wall 7 is particularly large, as a result of which the air guide path along which the supply air flows around the inner wall 7 is particularly long.
  • the outer wall 8 has an air outlet opening 12 which interacts with an air line 11.
  • the air outlet opening 12 is arranged here in the narrow area 33.
  • the supply air can be led from the intermediate space 9 in a direction radially outward from the housing 2.
  • the air line 11 extends to a certain extent in an environment 23 of the housing 2.
  • the air line 11 is at its first end 18 connected to the air outlet opening 12.
  • a second end 19 of the air line 11 interacts with a passage opening 22, which is likewise arranged in the outer wall 8 of the housing 2.
  • the air line 11 is accordingly designed to a certain extent in the form of a 180 ° bend which is oriented vertically, the two ends 18, 19 of which are arranged at different height levels. Extending between the air outlet opening 12 and the passage opening 22 is an outer section 21 of the air line 11, which in the example shown forms the complete air line 11.
  • the intermediate space 9 is divided into an upper region 29 and a lower region 30 with an intermediate floor 28.
  • the intermediate floor 28 is suitable for fluidically separating the upper region 29 and the lower region 30 of the intermediate space 9.
  • a flow of the supply air from the upper region 29 into the lower region 30 is therefore only possible by means of the air line 11.
  • the air outlet opening 12 cooperates with the upper region 29 and the through opening 22 with the lower region 30 of the intermediate space 9.
  • the air line 11 is the only fluidic connection between the upper region 29 and the lower region 30
  • Sub-area 30 of the space 9 fed is then transferred into the combustion chamber 3 by means of a plurality of through openings 13 which are arranged in the inner wall 7.
  • Transfer from the air line 11 into the intermediate space 9 is deflected by means of an air guide element 37 such that the main flow direction 16 of the supply air is tangential
  • Passage opening 22 executes a circular flow within the intermediate space 9, which flows around the inner wall 7.
  • the transfer openings are thereby 13 in the form of horizontally aligned slots, which form a flow resistance for the supply air. In this way, the transfer openings 13 act as throttles, which lead to a local increase in the flow velocity of the supply air in the course of the transfer into the
  • Air guiding elements 32 together, which have a tangential inflow of the supply air into the
  • the main difference from the embodiment according to FIGS. 1 and 2 is that the supply air, starting from the intermediate space 9, directly into the combustion chamber 3 by means of the air line 11 is initiated.
  • the air line 11 is initially led away from the air outlet opening 12 in the lower end section 15 of the housing 2 away from the housing 2 and then penetrates the outer wall 8 in the region of a
  • Passage opening 22 The air line 11 then extends from the passage opening 22 through the intermediate space 9 and ends at one
  • Transition cross section 13 to which the second end 19 of the air line 11 is connected.
  • the air line 11 therefore comprises an outer section 21 extending outside the housing 2 and an inner section 20 extending inside the housing 2 (more precisely: within the intermediate space 9).
  • the configuration has the consequence that the spiral main flow direction 16 prevailing in the intermediate space 9 Supply air is interrupted or cut off because the supply air is forced into the air line 11, which forces the supply air to flow within the air line 11.
  • the housing 2 is also closed in its lower end section 15, so that the supply air can escape from the intermediate space 9 solely through the air line 11. through the air line 11 which, as described here, directly to the combustion chamber 3
  • the intermediate space 9 is formed in the second exemplary embodiment with a constant cross section over the entire height of the housing 2.
  • the generation of a spiral flow in the area of the intermediate space 9 is achieved here at least initially by means of an inclined position of the air duct 6 relative to the outer wall 8.
  • This inclined division is designed such that the main flow direction 16 of the supply air oriented parallel to the central axis 24 of the air duct 6 forms an angle 17 with a plane of the air inlet opening 10, which here is approximately 70 °.
  • the supply air can already be introduced into the intermediate space 9 with a tangential flow component, and due to the arrangement of the air outlet opening 12 in the lower end section 15 of the housing 2, a downward flow of the supply air also occurs.
  • the desired spiral flow characteristic of the supply air is obtained from the air inlet opening 10 to the air outlet opening 12

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Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brenneinrichtung (1), die Brenneinrichtung (1) umfassend eine in einem doppelwandigen Gehäuse (2) angeordnete Brennkammer (3), eine Zuleitung (4) für die Zuführung eines Brennstoffs in die Brennkammer (3), eine Ableitung (5) zur Abführung von Abluft aus der Brennkammer (3), einen Luftkanal (6) zur Zuführung von Zuluft in das Gehäuse (2), wobei das Gehäuse (2) eine Innenwandung (7) und eine Außenwandung (8) umfasst, die zwischen sich einen Zwischenraum (9) begrenzen, wobei in einem oberen Endabschnitt (14) der Außenwandung (8) eine Lufteintrittsöffnung (10) angeordnet ist, die mit dem Luftkanal (6) zusammenwirkt, wobei der Zwischenraum (9) und die von der Innenwandung (7) eingefasste Brennkammer (3) strömungstechnisch miteinander verbunden sind, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Mittels des Luftkanals (6) wird Zuluft in den oberen Endabschnitt (14) des Gehäuses (2) eingeleitet. b) Die Zuluft wird innerhalb des Zwischenraums (9) in Richtung eines unteren Endabschnitts (15) des Gehäuses (2) geleitet. c) Die Zuluft wird in die Brennkammer (3) eingeleitet. Um eine Brenneinrichtung bereitzustellen, mittels der nachwachsende Rohstoffe mit geringem Energiegehalt verwertbar sind, wird erfindungsgemäß der folgende Verfahrensschritt vorgeschlagen: d) Die Zuluft wird mittels einer Luftleitung (11), die mit einer in der Außenwandung (8) angeordneten Luftaustrittsöffnung (12) zusammenwirkt, erst aus dem Gehäuse (2) heraus und sodann zumindest mittelbar der Brennkammer (3) zugeführt.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Brenneinrichtung sowie Brenneinrichtung
Beschreibung
Einleitung
[01] Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brenneinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die vorliegende Anmeldung eine Brenneinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.
[02] Eine solche Brenneinrichtung umfasst ein doppelwandiges Gehäuse, das eine innenliegende Innenwandung sowie eine die Innenwandung umgebende Außenwandung umfasst. Das Gehäuse kann insbesondere mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet sein. Die Ausgestaltung mit einem eckigen, insbesondere rechteckigen oder quadratischen, Querschnitt ist ebenfalls denkbar. Zwischen der Innenwandung und der Außenwandung befindet sich ein Zwischenraum. Innerhalb des Innenraums ist eine Brennkammer angeordnet, innerhalb derer ein fossiler oder erneuerbarer Brennstoff verbrannt werden kann. Insbesondere ist es denkbar, von nachwachsenden Rohstoffen gebildete Pellets zu verbrennen. Um die Verbrennung betreiben zu können, ist es erforderlich, der Brennkammer Zuluft zuzuleiten. Daher umfasst die Brenneinrichtung mindestens einen Luftkanal, mittels dessen Zuluft in das Gehäuse leitbar ist. Ferner umfasst die Brenneinrichtung mindestens eine Ableitung, die zur Abführung von Abluft aus der Brennkammer geeignet ist. Hierbei kann es sich insbesondere um Abgase handeln, die im Zuge der Verbrennung eines jeweiligen Brennstoffs anfallen. Zwecks Zuleitung eines Brennstoffs in die Brennkammer verfügt die Brenneinrichtung weiterhin über eine entsprechende Zuleitung,
[03] Der Luftkanal, mittels dessen die Zuluft in das Gehäuse leitbar ist, ist in einem oberen Endabschnitt der Außenwandung des Gehäuses an das Gehäuse angeschlossen.
Entsprechend verfügt die Brenneinrichtung in dem oberen Endabschnitt der Außenwandung über eine Lufteintrittsöffnung, die mit dem Luftkanal zusammenwirkt. Auf diese Weise ist Zuluft in den zwischen der Innenwandung und der Außenwandung befindlichen
Zwischenraum einleitbar. Der Zwischenraum und die Brennkammer sind weiterhin strömungstechnisch miteinander verbunden, sodass die in den Zwischenraum eingeleitete Zuluft in die Brennkammer überführbar ist. Dies erfolgt insbesondere in einem unteren Endabschnitt des Gehäuses, wobei die Zuluft ausgehend von der in dem oberen
Endabschnitt angeordneten Lufteintrittsöffnung in Richtung des unteren Endabschnitts des Gehäuses geführt wird, bevor sie zumindest mittelbar in die Brennkammer eingeleitet wird. Stand der Technik
[04] Brenneinrichtungen der vorstehend beschriebenen Art sind im Stand der Technik bereits bekannt. Hierzu wird beispielhaft auf die Europäische Patentanmeldung EP 2 458 275 A1 verwiesen. Diese beschreibt einen Brennofen zur Verbrennung von
nachwachsenden Rohstoffen wie beispielsweise Holz oder Holzschnitzeln. Der Brennofen verfügt über ein doppelwandiges Gehäuse, mittels dessen eine Brennkammer eingefasst ist. An einer Oberseite einer Außenwandung des Gehäuses weist der Brennofen ein Gebläse auf, mittels dessen Zuluft in einen zwischen der Außenwandung und eine Innenwandung des Gehäuses befindlichen Zwischenraum einleitbar ist. Innerhalb des Zwischenraums wird die Zuluft zunächst spiralförmig um den Brennraum, das heißt um die Innenwandung, herum geführt und dabei erwärmt, wobei gleichzeitig die Innenwandung gekühlt wird. Die vorgewärmt Zuluft wird schließlich durch Übertrittsöffnungen in die Brennkammer eingeleitet und steht sodann für die Brennreaktion zur Verfügung.
[05] Weitere Brenneinrichtungen sind beispielsweise aus den Dokumenten
US 2007/0272201 A1 sowie EP 2 236 940 A1 bekannt.
[06] Brenneinrichtungen der bekannten Art sind in aller Regel nicht geeignet, stark verdichtete Brennstoffe zu verbrennen. Hierbei kann es sich beispielsweise um gepresste Pellets handeln, die aus Abfallstoffen, insbesondere solchen aus der Landwirtschaft, hergestellt sind. Beispielsweise ist es denkbar, landwirtschaftliche Gülle zu trocknen und zu solchen Pellets zu pressen. Derartige Pellets verbrennen jedoch deutlich schlechter als beispielsweise Holzpellets. Es hat sich herausgestellt, dass die bekannten
Brenneinrichtungen mit einem derartigen Brennstoff nicht zufriedenstellend arbeiten.
Aufgabe
[07] Der vorliegenden Anmeldung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Brenneinrichtung bereitzustellen, mittels der auch hoch verdichtete Brennstoffe verbrennbar sind.
Lösung
[08] Die zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7.
[09] Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluft nach ihrer Einleitung in den Zwischenraum sowie vor ihrer Einleitung in die Brennkammer mittels einer Luftleitung aus dem Gehäuse heraus und sodann zumindest mittelbar der
Brennkammer zugeführt wird. Hierzu wirkt die Luftleitung mit einer in der Außenwandung angeordneten Luftaustrittsöffnung zusammen, durch die hindurch die Zuluft aus dem Zwischenraum und mithin aus dem Gehäuse heraus geführt werden kann. Insbesondere kann die Zuluft mittels der Luftleitung in einen separaten Bereich des Zwischenraums überführt werden, der von dem Bereich des Zwischenraums, dem die Zuluft mittels des Luftkanals zugeleitet wird, räumlich getrennt ist. Beispielsweise kann der Zwischenraum mittels eines Zwischenbodens in zwei voneinander getrennte Bereiche unterteilt sein. Mittels der Luftleitung kann die Zuluft ausgehend von dem ersten Bereich sodann dem zweiten abgetrennten Bereich des Zwischenraums zugeleitet werden. Ausgehend von diesem abgetrennten Bereich wird die Zuluft sodann der Brennkammer zugeleitet, sodass die Zuluft insgesamt mittels der Luftleitung mittelbar der Brennkammer zugeleitet wird. Bei einer unmittelbaren Zuleitung ist die Luftleitung unmittelbar an die Innenwandung angeschlossen, wobei die Luftleitung insbesondere den Zwischenraum durchdringen kann. Bei dieser Ausgestaltung kann die Zuluft unmittelbar durch eine Übertrittsöffnung ausgehend von der Luftleitung in die Brennkammer einströmen.
[10] Das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile. Insbesondere wird mittels der Führung der Zuluft vor ihrem Überleiten in die Brennkammer mittels der Luftleitung die Möglichkeit geschaffen, eine in dem Zwischenraum herrschende Strömung der Luftleitung, die sich insbesondere spiralförmig um die Innenwandung herum erstreckt, zu unterbrechen und die Zuluft sodann gezielt mit einer abweichenden Strömungscharakteristik der
Brennkammer zuzuleiten. Die Zuleitung der (vorgewärmt) Zuluft zu der Brennkammer kann hierdurch präzise eingestellt werden, wodurch die in der Brennkammer stattfindende Brennreaktion gezielt beeinflussbar ist. Insbesondere ist es möglich, die Zuluft im Zuge ihrer Zuleitung zu der Brennkammer kreisförmig gemäß dem Prinzip einer Wirbelkammer zunächst um den Brennteller, auf dem der jeweilige Brennstoff verbrannt wird, herum und sodann in radiale Richtung der Flamme zuzuleiten. Diese Art der Luftführung hat sich letztlich als besonders positiv in Verbindung mit der Verbrennung hoch verdichteter Brennstoffe herausgestellt.
[11] Wie vorstehend bereits angedeutet ist, kann es von besonderem Vorteil sein, wenn der Zwischenraum mittels eines Zwischenbodens in einen Oberbereich und einen
Unterbereich unterteilt ist. Vorzugsweise ist der Zwischenboden horizontal orientiert und in dem unteren Endabschnitt des Gehäuses angeordnet. Die Luftleitung ist dabei derart an dem Gehäuse angeordnet, dass die Zuluft, die in dem oberen Endabschnitt und mithin in dem Oberbereich des Gehäuses in den Zwischenraum eingeleitet wird, ausschließlich mittels der Luftleitung ausgehend von dem Oberbereich in den Unterbereich des Zwischenraums geleitet wird. Die Unterbrechung des Zwischenraums mittels des Zwischenbodens führt dazu, dass eine in dem Oberbereich vorherrschende Strömung der Zuluft, die insbesondere spiralförmig um die Innenwandung ausgebildet ist, nicht auf die in dem Unterbereich des Zwischenraums vorherrschende Strömung übertragbar ist. Stattdessen wird die
Strömungscharakteristik der Zuluft in dem Oberbereich des Zwischenraums mit der Einleitung der Zuluft in die Luftleitung und der damit verbundenen Leitung der Zuluft aus dem Gehäuse heraus„abgebrochen“, woraufhin der Zuluft im Zuge der Zuleitung zu dem
Unterbereich des Zwischenraums eine„neue“ Strömungscharakteristik aufprägbar ist,
[ 2] Vorteilhafterweise wird die Zuluft sodann nach ihrer Zuleitung zu dem Unterbereich des Zwischenraums durch mindestens eine Übertrittsöffnung hindurch der Brennkammer zugeführt. Vorzugsweise sind der Unterbereich des Zwischenraums und die Brennkammer mittels einer Mehrzahl von Übertrittsöffnungen strömungstechnisch miteinander verbunden. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Innenwandung insgesamt vier Übertrittsöffnungen aufweist, die gleichmäßig verteilt in einer horizontalen Ebene (das heißt jeweils um 90° gegeneinander versetzt) in der Innenwandung angeordnet sind. Übertrittsöffnungen sind vorteilhafterweise mit einem derart geringen Querschnitt ausgebildet, insbesondere in Form horizontaler Schlitze, dass die Obertrittsöffnungen als Drosseln wirken, sodass die
Überströmung der Zuluft ausgehend von dem Unterbereich des Zwischenraums in die Brennkammer zumindest im Wesentlichen gleichmäßig durch sämtliche Übertrittsöffnungen erfolgt Weiterhin führt die Drosselwirkung zu einer lokalen Beschleunigung der Strömung der Zuluft. Die höhere Strömungsgeschwindigkeit der Zuluft trägt zu einer turbulenteren Verbrennung in der Brennkammer bei, die daraufhin höhere Temperaturen entwickeln und ein Aufbrechen eines hoch verdichteten Brennstoffs erwirken kann.
[13] Vorteilhafterweise wird die Zuluft im Zuge des Übertritts in die Brennkammer mittels mindestens eines Luftleitelements umgelenkt. Diese Umlenkung erfolgt vorteilhafterweise derart, dass der Zuluft eine tangentiale Strömungskomponente aufgeprägt wird. Diese führt dazu, dass die Zuluft bei ihrem Eintritt in die Brennkammer nicht unmittelbar in radiale Richtung auf den Brennteller und mithin dem Feuer zugeleitet wird, sondern zunächst den Brennteller kreisförmig„umwirbelt“, was sich hinsichtlich der Brennreaktionen als besonders vorteilhaft herausgestellt hat. Die radiale Zuführung der Zuluft in Richtung des Brenntellers bzw. des darauf befindlichen Feuers ist durch den sich aufgrund des Sauerstoffverbrauchs der Brennreaktion einstellenden Unterdrück bzw.„Sog“ im Bereich des Brenntellers angetrieben. [14] Wie vorstehend bereits angedeutet ist, ist es grundsätzlich von besonderem Vorteil, wenn die Zuluft im Zuge ihrer Strömung ausgehend von der in dem oberen Endabschnitt des Gehäuses angeordneten Lufteintrittsöffnung in Richtung zu der in dem unteren Endabschnitt des Gehäuses angeordneten Luftaustrittsöffnung der Außenwandung spiralförmig um die Innenwandung herumgeführt wird. Diese Luftführung geht mit einer wesentlich stärkeren Erwärmung der Zuluft entlang der Innenwandung einher, als wenn die Zuluft lediglich linear vertikal entlang der Innenwandung nach unten geführt würde. Die spiralförmige Führung führt nämlich dazu, dass eine Luftleitstrecke, über die hinweg die Zuluft entlang der
Innenwandung der Brenneinrichtung strömt, vergleichsweise lang ist. Entsprechend ist die Verweilzeit der Zuluft an der Innenwandung ebenfalls vergleichsweise lang, wodurch die Zuluft besonders stark erwärmt werden kann. Mit anderen Worten kann ein betragsmäßig großer Übergang von Wärmeenergie von der Innenwandung auf die Zuluft stattfinden. Die hohe Temperatur der Zuluft bei deren Einleitung in die Brennkammer ist schließlich von besonderer Bedeutung, um auch Brennstoffe mit einer hohen Verdichtung zu verbrennen.
[15] Die spiralförmige Strömung der Zuluft um die Innenwandung herum kann
insbesondere mittels Luftleitelementen erzwungen werden. Hierbei wird die Zuluft vorteilhafterweise mittels mindestens eines Luftleitelements innerhalb des Zwischenraums umgelenkt. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Zuluft unmittelbar nach ihrem Übertritt von dem Luftkanal durch die Lufteintrittsöffnung in den Zwischenraum auf ein Luftleitelement geleitet wird, mittels dessen der Zuluft die spiralförmige Strömung aufprägbar ist.
[16] Alternativ oder zusätzlich zu der Umlenkung der Zuluft mittels mindestens eines Luftleitelements kann es vorteilhaft sein, die Zuluft - in einer horizontalen Schnittebene der Brenneinrichtung betrachtet - mit einer tangentialen Richtungskomponente in den
Zwischenraum einzuleiten. Vorzugsweise wird dabei der Luftkanal zumindest in einem Anschlussbereich, mit dem er unmittelbar an die Außenwandung des Gehäuses
angeschlossen ist, derart schräg bezogen auf die Außenwandung ausgerichtet, dass eine Hauptströmungsrichtung der Zuluft mit der Außenwandung im Bereich der
Lufteintrittsöffnung einen Winkel im Bereich zwischen 60° und 90°, vorzugsweise zwischen 70° und 90°, weiter vorzugsweise zwischen 80° und 90°, einschließt. Auf diese Weise wird die Zuluft bereits mit einer tangentialen Strömungskomponente dem Zwischenraum zugeleitet, wodurch die spiralförmige Strömung einstellbar ist.
[17] In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die zugrunde liegende Aufgabe
erfindungsgemäß mittels einer Brenneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 9 bis 16. [18] Die erfindungsgemäße Brenneinrichtung ist durch eine Luftleitung gekennzeichnet, die mit ihrem ersten Ende mit einer Luftaustrittsöffnung zusammenwirkt, die in einem unteren Endabschnitt des Gehäuses angeordnet ist. Die Luftleitung erstreckt sich ausgehend von dieser Luftaustrittsöffnung zunächst aus dem Gehäuse heraus bzw. in eine Richtung von dem Gehäuse weg, sodass sich zumindest ein Außenabschnitt der Luftleitung außerhalb des Gehäuses erstreckt. Schließlich ist die Luftleitung derart ausgebildet, dass die Zuluft mittels der Luftleitung zumindest mittelbar der Brennkammer zuleitbar ist. Eine solche mittelbare Zuleitung kann beispielsweise darin bestehen, die Zuluft mittels der Luftleitung zunächst wieder den Zwischenraum, insbesondere einem abgetrennten Bereich des Zwischenraums, zuzuleiten, bevor die Zuluft schließlich durch mindestens eine Übertrittsöffnung der
Innenwandung in die Brennkammer überführt wird. Insbesondere kann die Luftleitung mit einem in der Außenwandung angeordneten Durchtrittsquerschnitt Zusammenwirken.
Alternativ kann eine unmittelbare Zuleitung der Zuluft in die Brennkammer darin bestehen, dass die Luftleitung ausgehend von der Austrittsöffnung unmittelbar an der Innenwandung angeschlossen ist, sodass die Zuluft durch eine an einem der Lufta ustrittsöffnu ng
gegenüberliegenden zweiten Ende der Luftleitung angeordnete Übertrittsöffnung in die Brennkammer einleitbar ist. Vorzugsweise wird die Luftleitung bei dieser Variante in radiale Richtung durch eine Durchtrittsöffnung der Außenwandung sowie durch den Zwischenraum hindurch geführt.
[19] Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich mittels der erfindungsgemäßen
Brenneinrichtung besonders einfach durchführen. Hierbei werden die vorstehend bereits dargelegten Vorteile erzielt. Insbesondere wird die Möglichkeit geschaffen, der Zuluft nach ihrer Erwärmung, die die Zuluft im Zuge ihrer Strömung in dem Zwischenraum entlang der Innenwandung erfährt, gezielt eine Strömungscharakteristik aufzuprägen, die für eine Verbrennung auch von hoch verdichteten Brennstoffen vorteilhaft ist.
[20] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brenneinrichtung umfasst diese einen Zwischenboden, mittels dessen der Zwischenraum in einen Oberbereich sowie eine Unterbereich unterteilt ist. Vorteilhafterweise ist der Zwischenboden in einem unteren Endabschnitt des Gehäuses angeordnet, wobei der Zwischenboden vorzugsweise unmittelbar unterhalb der Luftaustrittsöffnung angeordnet ist. Die Luftleitung führt dabei ausgehend von der Luftaustrittsöffnung - und mithin dem Oberbereich des Zwischenraums - in den darunter angeordneten Unterbereich des Zwischenraums. Eine in dem Unterbereich der Zuluft aufgeprägte Strömungscharakteristik ist auf diese Weise vollständig unabhängig von der Strömungscharakteristik in dem Ohrbereich des Zwischenraums einstellbar. Die Luftleitung ist vorzugsweise an eine in der Außenwandung angeordnete Durchtrittsöffnung angeschlossen, sodass die Luftleitung mit ihren beiden Enden jeweils an die Außenwandung angeschlossen ist. Insbesondere kann die Luftleitung in Form eines 180°-Bogens ausgebildet sein, der vertikal ausgerichtet ist, das heißt dessen beiden Enden übereinander angeordnet sind.
[21] Vorteilhafterweise weist die Innenwandung mindestens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von Übertrittsöffnungen auf, mittels derer eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Zwischenraum und der Brennkammer hergestellt ist. Vorzugsweise sind die Übertrittsöffnungen in einem Unterbereich des Zwischenraums angeordnet, der baulich, insbesondere mittels eines Zwischenbodens, von einem Oberbereich des Zwischenraums abgetrennt ist. Sofern eine Mehrzahl von Übertrittsöffnungen vorhanden ist, ist es weiterhin von Vorteil, wenn diese gleichmäßig verteilt an der innenwandung ausgebildet sind.
[22] Vorteilhafterweise weist die Außenwandung eine Durchtrittsöffnung auf, die mit der Luftleitung zusammenwirkt. Insbesondere kann die Durchtrittsöffnung mit einem zweiten Ende der Luftleitung strömungstechnisch Zusammenwirken, sodass die Luft ausgehend von der Luftaustrittsöffnung, die mit dem ersten Ende der Luftleitung korrespondiert, dem zweiten Ende und mithin der Durchtrittsöffnung zuleitbar ist, durch die hindurch die Zuluft dem Zwischenraum wieder zuleitbar ist. Die Durchtrittsöffnung kann insbesondere in einem vorstehend beschriebenen Unterbereich des Zwischenraums angeordnet sein. Auf diese Weise ist die Zuluft einzig und allein mittels der Luftleitung ausgehend von dem Oberbereich des Zwischenraums zu dem Unterbereich des Zwischenraums leitbar. Eine in dem
Oberbereich vorherrschende Strömungscharakteristik der Zuluft wird dabei im Zuge der Strömung der Zuluft durch die Luftleitung hindurch zerstört, woraufhin der Zuluft in dem Unterbereich eine„neue“ Strömungscharakteristik aufprägbar ist.
[23] Die erfindungsgemäße Brenneinrichtung weiter ausgestaltend ist der Luftkanal derart an die Außenwandung des Gehäuses angeschlossen, dass eine Mittelachse des Luftkanals im Bereich der Lufteintrittsöffnung mit der Außenwandung einen Winkel im Bereich zwischen 60° und 90°, vorzugsweise zwischen 70° und 90°, weiter vorzugsweise zwischen 80° und 90°, einschließt. Auf diese Weise ist es möglich, der mittels des Luftkanals dem
Zwischenraum zugeführten Zuluft bereits im Zuge der Zuleitung eine tangentiale
Strömungsrichtungen aufzuprägen, die sodann besonders leicht in eine spiralförmige Strömungscharakteristik innerhalb des Zwischenraums überführbar ist. Auf diese Weise ist es besonders einfach möglich, die Zuluft ausgehend von der Lufteintrittsöffnung spiralförmig entlang der Innenwandung in Richtung des unteren Endabschnitts des Gehäuses und mithin in Richtung der Luftaustrittsöffnung zu leiten. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind vorstehend bereits dargelegt. [24] Unabhängig von der Ausrichtung des Luftkanals relativ zu dem Gehäuse kann es weiterhin von besonderem Vorteil sein, wenn die Brenneinrichtung über eine Mehrzahl von Luftleitelementen verfügt, die in dem Zwischenraum angeordnet sind. Vorteilhafterweise sind eines der Luftleitelemente, vorzugsweise sämtliche Luftleitelemente, an der Innenwandung des Gehäuses angeordnet, wobei sich diese Luftleitelemente ausgehend von der
Innenwandung in Richtung der Außenwandung und mithin innerhalb des Zwischenraums erstrecken. Mittels der Luftleitelemente ist es besonders einfach möglich, der Zuluft innerhalb des Zwischenraums die gewünschte spiralförmige Strömungscharakteristik aufzuprägen, die zu einer besonders starken Erwärmung der Zuluft an der Innenwandung des Gehäuses führt. Die Luftleitelemente können insbesondere von plattenförmigen Leitblechen gebildet sein. Derartige Leitbleche erlauben mittels entsprechender Neigung sowie vorteilhaften
Abmessungen eine gezielte Beeinflussung der Strömungscharakteristik der Zuluft.
[25] Weiterhin kann eine solche Brenneinrichtung von besonderem Vorteil sein, deren Zwischenraum in einen Weitbereich und einen Engbereich unterteilt ist. In dem Weitbereich übersteigt eine horizontal gemessene Breite des Zwischenraums die in dem Eng bereich gemessene Breite des Zwischenraums. Bei einem typischerweise mit kreisförmigen
Querschnitt ausgebildeten Gehäuse ist dabei ein Durchmesser der Außenwandung vorteilhafterweise über die Höhe des Gehäuses hinweg konstant, während ein Durchmesser der Innenwandung über die Höhe des Gehäuses hinweg unterschiedlich ist. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn der Durchmesser der Innenwandung in einem oberen
Endabschnitt des Gehäuses kleiner ist als in einem unteren Endabschnitt des Gehäuses. Vorteilhafterweise erweitert sich der Durchmesser der Innenwandung sprunghaft von einem Kleindurchmesser hin zu einem Großdurchmesser. Der Weitbereich des Zwischenraums beschreibt dabei den Bereich, in dem die Innenwandung den Kleindurchmesser aufweist, während der Eng bereich den Bereich des Zwischenraums beschreibt, in dem die
Innenwandung den Großdurchmesser aufweist.
[26] Der Weitbereich des Zwischenraums korrespondiert vorteilhafterweise mit der Lufteintrittsöffnung des Luftkanals. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass in dem
Weitbereich ausreichend Raum zur Verfügung steht, um die in den Zwischenraum eingeleitete Zuluft mittels vergleichsweise großer Luftleitelemente umzulenken, sodass die Zuluft anschließend eine gewünschte, insbesondere spiralförmige, Strömungscharakteristik aufweist. Sobald die Zuluft die gewünschte Strömungscharakteristik aufweist, ist sodann der größere Raum, den der Zwischenraum in seinem Weitbereich aufweist, nicht länger erforderlich, um die Strömung der Zuluft in gewünschter Weise zu steuern. Stattdessen bietet der Großdurchmesser der Innenwandung eine größere Umfangsfläche der Innenwandung, die gewissermaßen als Wärmetauscherfläche für die Zuluft zur Verfügung steht. Mithin ist die effiziente Erwärmung der Zuluft in dem Engbereich des Zwischenraums besonders einfach möglich. Die Luftaustrittsöffnung, durch die hindurch die Zuluft mittels der Luftleitung erfindungsgemäß aus dem Gehäuse heraus geleitet wird, ist vorteilhafterweise in dem Engbereich des Zwischenraums angeordnet.
[27] Ungeachtet des geringeren verfügbaren Raums ist eine Luftführung der Zuluft auch in dem Eng bereich möglich, wobei insbesondere langgestreckte, in Umfangsrichtung der Innenwandung oder leicht gegen die Umfangsrichtung geneigt verlaufende Luftleitelemente an der Innenwandung angeordnet sein können. Diese können dazu beitragen, die gewünschte spiralförmige Strömung der Zuluft in dem Engbereich zu erhalten und die spiralförmige Strömung der Zuluft mit einer vergleichsweise geringen Steigung zu steuern. Die Luftleitstrecke, entlang derer die Zuluft den Zwischenraum zwischen Lufteintrittsöffnung und Luftaustrittsöffnung durchströmt, ist dann besonders lang, wodurch der gewünschte Wärmeübergang von der Innenwandung auf die Zuluft in ausgeprägtem Maße ermöglicht wird.
Ausführungsbeispiele
[28] Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : Einen vertikalen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Brenneinrichtung,
Fig. 2: Einen horizontalen Querschnitt durch einen Unterbereich der
Brenneinrichtung gemäß Figur 1 ,
Fig. 3: Einen vertikalen Querschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße
Brenneinrichtung und
Fig. 4: Einen horizontalen Querschnitt durch die Brenneinrichtung gemäß Figur 3.
[29] Ein erstes Ausführungsbeispiel, das in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, umfasst eine erfindungsgemäße Brenneinrichtung 1, die eine von einem im Querschnitt kreisförmigen Gehäuse 2 eingefasste Brennkammer 3 aufweist. Die Brenneinrichtung 1 verfügt über eine Zuleitung 4 mittels der ein Brennstoff, insbesondere in Form von Pellets, einem Brennteller 27 innerhalb der Brennkammer 3 zuleitbar ist. Die Zuleitung 4 ist hier durch das Gehäuse 2 geführt. Das Gehäuse 2 ist doppelwandig ausgebildet und umfasst mithin eine
außenliegende Außenwandung 8 sowie eine innenliegende Innenwandung 7 Die
Außenwandung 8 und die Innenwandung 7 begrenzen gemeinsam einen dazwischen io
befindlichen Zwischenraum 9. weiterhin verfügt die erfindungsgemäße Brenneinrichtung 1 über eine Ableitung 5, die an einer Decke 36 des Gehäuses 2 angeordnet ist. Die Ableitung 5 dient zur Ableitung von Abgasen, insbesondere Rauchgasen, die infolge der Verbrennung des jeweiligen Brennstoffs in der Brennkammer 3 anfallen.
[30] Typischerweise verfügt eine derartige Brenneinrichtung 1 zudem über mindestens eine in den Figuren nicht dargestellte Wärmetauscheranordnung, mittels der die im Zuge der Brennreaktion freigesetzte Wärmeenergie auf ein Wärmeträgermedium übertragbar ist. Letzteres ist typischerweise von Wasser gebildet, wobei die Wärmetauscheranordnung beispielsweise in Form einer sich spiralförmig innerhalb der Brennkammer 3 erstreckenden Wasserschlange gebildet sein kann, die von heißen Abgasen der in der Brennkammer 3 ablaufenden Brennreaktion umströmt wird. In einer solchen Wasserschlange kann auf diese Weise in den Abgasen enthaltene Wärmeenergie auf das Wärmeträgermedium übertragen und letzteres dadurch stark erwärmt werden. Insbesondere wird das Wärmeträgermedium zunächst verdampft und vorzugsweise der Dampf sodann überhitzt, beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von über 500 °C. Die in dem jeweiligen Brennstoff enthaltene Energie wird auf diese Weise zunächst in thermische Energie umgesetzt und sodann mechanisch nutzbar gemacht, wobei mittels des erzeugten Dampfs, typischerweise mittels erzeugten Wasserdampfs, beispielsweise eine Turbine antreibbar ist. Das die Brenneinrichtung 1 verlassende Abgas ist im Weiteren zur Vortrocknung eines zu verbrennenden Brennstoffs ersetzbar.
[31] An den Zwischenraum 9 ist ein Luftkanal 6 angeschlossen, wobei mittels des Luftkanals 6 durch eine Lufteintrittsöffnung 10 hindurch Zuluft in den Zwischenraum 9 einleitbar ist. Die Lufteintrittsöffnung 10 ist in einem oberen Endabschnitt 14 des Gehäuses 2 angeordnet, wobei die Lufteintrittsöffnung 10 vorteilhafterweise unmittelbar unterhalb einer Decke 36 des Gehäuses 2 angeordnet ist. Die Zuluft strömt zunächst in dem Luftkanal 6 entlang einer zu einer Mittelachse 24 des Luftkanals 6 parallelen Hauptströmungsrichtung 16, bevor sie in dem Zwischenraum 9 mittels Luftleitelementen 26, 31 umgelenkt wird. Diese Luftleitelemente 26, 31 sind in den Zwischenraum 9 angeordnet und dienen dazu, die Zuluft in eine spiralförmige Strömung um die Innenwandung 7 herum zu zwingen. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass die Zuluft mittels Umströmung der Innenwandung 7 erwärmbar ist, wobei die Innenwandung 7 aufgrund der in der Brennkammer 3 stattfindenden
Verbrennung eine hohe Temperatur aufweist. Die Zuluft wird auf diese Weise ausgehend von der Lufteintrittsöffnung 10 innerhalb des Zwischenraums 9 nach unten in Richtung eines unteren Endabschnitts 15 des Gehäuses 2 geführt und dabei erwärmt. [32] Die Luftleitelemente 26, 31 sind in dem gezeigten Beispiel unterschiedlich ausgeführt. Insbesondere sind die Luftleitelemente 26 einem oberen Weitbereich 34 des Gehäuses 2 zugeordnet, während die Luftleitelemente 31 einem Engbereich 33 zugeordnet sind. Der Weitbereich 34 und der Engbereich 33 unterscheiden sich in der in radiale Richtung gemessenen Breite bzw. Ausdehnung des Zwischenraums 9. Das Gehäuse 2 ist in dem gezeigten Beispiel derart aufgebaut, dass ein Durchmesser der Außenwandung 8 über die gesamte Höhe des Gehäuses 2 konstant ausgebildet ist. Die Innenwandung 7 ist hingegen mit einem veränderlichen Durchmesser ausgebildet, wobei die Innenwandung 7 in dem Weitbereich 34 einen Kleindurchmesser und in dem Eng bereich 33 einen Großdurchmesser aufweist. Dies hat zur Folge, dass ein radial gemessener Abstand zwischen der
Innenwandung 7 und der Außenwandung 8, der der Breite des Zwischenraums 9 entspricht, in dem Weitbereich 34 größer ist als in dem Engbereich 33. Der Weitbereich 34 ist typischerweise dem oberen Endabschnitt 14 zugeordnet, in dem die Lufteintrittsöffnung 10 des Luftkanals 6 angeordnet ist. Der Weitbereich 34 bietet den Vorteil, dass in dem
Zwischenraum 9 genügend Raum zur Verfügung steht, um vergleichsweise große
Luftleitelemente 26 vorzusehen. Diese dienen dazu, der Zuluft initial eine spiralförmige Strömung aufzuprägen, wobei die Luftleitelemente 26 in einer entsprechenden Ausrichtung an der Innenwandung 7 angeordnet sind. Die Luftleitelemente 26 sind hier von
plattenförmigen Bauteilen gebildet, die sich ausgehend von der Innenwandung 7 in Richtung auf die Außenwandung 8 zu erstrecken. Die Luftleitelemente 26 können zumindest teilweise gegen eine Vertikale geneigt ausgebildet sein, um eine Ablenkung der
Hauptströmungsrichtung 16 der Zuluft„schräg nach unten“ herzustellen.
[33] Sobald die spiralförmige Strömung der Zuluft eingestellt ist, sind weitere Maßnahmen zur Erhaltung dieser spiralförmigen Strömung lediglich mittels kleinerer Luftleitelemente 31 erforderlich. Diese sind in dem Eng bereich 33 angeordnet und sind in dem gezeigten Beispiel von lang gestreckten, der Krümmung der Innenwandung 7 angepassten
Luftleitblechen gebildet. Diese können sich insbesondere in Umfangsrichtung der
Innenwandung 7 betrachtet zumindest im Wesentlichen horizontal erstrecken oder leicht gegen die Horizontale geneigt ausgebildet sein, insbesondere um weniger als 10°, vorzugsweise um weniger als 5°. Vorzugsweise ist ein Teil der Luftleitelemente 31 horizontal angeordnet, während ein anderer Teil der Luftleitelemente 31 gegen die Horizontale geneigt ausgeführt ist. Auf diese Weise bilden sich entlang der Innenwandung 7 in den Engbereich 33 gewissermaßen bereichsweise Luftkanäle die eine spiralförmige Strömung der Zuluft um die Innenwandung 7 herum erhalten, wobei eine Steigung der Strömung derart gering gehalten wird, dass eine Luftleitstrecke und demzufolge auch eine Verweilzeit der Zuluft an der Innenwandung 7 im Zuge der Durchströmung des Zwischenraums 9 möglichst lang sind. Hierdurch wird gewährleistet, dass ein ausgeprägter Wärmeübergang von der
Innenwandung auf die Zuluft stattfinden kann, wodurch die Zuluft besonders stark erwärmt wird. Letzteres ist für eine Verbrennung von hochverdichteten Brennstoffen in der
Brennkammer 3 von besonderem Vorteil. Der Großdurchmesser der Innenwandung 7 in dem Engbereich 33 führt dazu, dass die Umfangsfläche der Innenwandung 7 besonders groß ist, wodurch die Luftleitstrecke, entlang derer die Zuluft die Innenwandung 7 umströmt, besonders lang ist.
[34] In dem unteren Endabschnitt 15, der sich unterhalb des oberen Endabschnitts 14 befindet, weist die Außenwandung 8 eine Luftaustrittsöffnung 12 auf, die mit einer Luftleitung 11 zusammenwirkt. Die Luftaustrittsöffnung 12 ist hier in dem Eng bereich 33 angeordnet. Mittels dieser Luftleitung 11 ist die Zuluft ausgehend von dem Zwischenraum 9 in eine Richtung radial nach außen aus dem Gehäuse 2 heraus führbar, Mit anderen Worten erstreckt sich die Luftleitung 11 gewissermaßen in einer Umgebung 23 des Gehäuses 2. Die Luftleitung 11 ist mit ihrem ersten Ende 18 an die Luftaustrittsöffnung 12 angeschlossen. Ein zweites Ende 19 der Luftleitung 11 wirkt mit einer Durchtrittsöffnung 22 zusammen, die gleichermaßen in der Außenwandung 8 des Gehäuses 2 angeordnet ist. Die Luftleitung 11 ist entsprechend gewissermaßen in Form eines 180°-Bogens ausgebildet, der vertikal orientiert ist, wobei dessen beiden Enden 18, 19 auf unterschiedlichen Höhenniveaus angeordnet sind. Zwischen der Luftaustrittsöffnung 12 und der Durchtrittsöffnung 22 erstreckt sich ein Außenabschnitt 21 der Luftleitung 11, der in dem gezeigten Beispiel die komplette Luftleitung 11 bildet.
[35] In dem gezeigten Beispiel ist der Zwischenraum 9 mit einem Zwischenboden 28 in einen Oberbereich 29 sowie einen Unterbereich 30 unterteilt. Der Zwischen boden 28 ist dazu geeignet, den Oberbereich 29 und den Unterbereich 30 des Zwischenraums 9 strömungstechnisch voneinander zu trennen. Eine Strömung der Zuluft ausgehend von dem Oberbereich 29 in den Unterbereich 30 ist daher lediglich mittels der Luftleitung 11 möglich. Dabei wirken die Luftaustrittsöffnung 12 mit dem Oberbereich 29 und die Durchtrittsöffnung 22 mit dem Unterbereich 30 des Zwischenraums 9 zusammen. Entsprechend stellt die Luftleitung 11 die einzige strömungstechnische Verbindung zwischen dem Oberbereich 29 und dem Unterbereich 30 dar. Mittels der Durchtrittsöffnung 22 wird die Zuluft dem
Unterbereich 30 des Zwischenraums 9 zugeleitet. Ausgehend von dem Unterbereich 30 wird die Zuluft anschließend mittels einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 13, die in der Innenwandung 7 angeordnet sind, in die Brennkammer 3 überführt. Innerhalb der
Brennkammer 3 wird die Zuluft schließlich dem Feuer 25 zugeleitet, sodass Zuluft als Reaktionspartner für die Brennreakfion des jeweiligen Brennstoffs zur Verfügung steht. [36] Wie sich insbesondere anhand von Figur 2 ergibt, die einen horizontalen Querschnitt durch das Gehäuse 2 in dem Unterbereich 30 darstellt, wird die Zuluft im Zuge ihres
Übertritts von der Luftleitung 11 in den Zwischenraum 9 mittels eines Luftleitelements 37 derart umgelenkt, dass die Hauptströmungsrichtung 16 der Zuluft eine tangentiale
Strömungskomponente erhält. Diese führt dazu, dass die Zuluft ausgehend von der
Durchtrittsöffnung 22 innerhalb des Zwischenraums 9 eine kreisförmige Strömung ausführt, die die Innenwandung 7 umströmt. Die Übertrittsöffnungen 13, von denen in dem gezeigten Beispiel insgesamt fünf Stück gleichmäßig um den Umfang der Innenwandung 7 verteilt angeordnet sind (jeweils um 72° gegeneinander versetzt), ermöglichen schließlich einen Übertritt der Zuluft in die Brennkammer 3. Dabei sind die Ü bertrittsöff n ungen 13 in Form horizontal ausgerichteter Schlitze ausgebildet, die einen Strömungswiderstand für die Zuluft bilden. Auf diese Weise wirken die Übertrittsöffnungen 13 als Drosseln, die zu einer lokalen Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Zuluft im Zuge des Übertritts in die
Brennkammer 3 führen. Die Übertrittsöffnungen 13 wirken ihrerseits ebenfalls mit
Luftleitelementen 32 zusammen, die eine tangentiale Einströmung der Zuluft in die
Brennkammer 3 gewährleisten. Aufgrund des Sauerstoffbedarfs des Feuers 25 wird die Zuluft schließlich durch einen im Bereich des Feuers 25 ausgebildeten Unterdrück gewissermaßen in das Feuer 25„hineingesogen“. Dabei wird bis zuletzt eine tangentiale Strömungsrichtung der Zuluft bei behalten.
[37] In einer alternativen Ausführungsform, die in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist, besteht der wesentliche Unterschied zu der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 und 2 darin, dass die Zuluft ausgehend von dem Zwischenraum 9 mittels der Luftleitung 11 unmittelbar in die Brennkammer 3 eingeleitet wird. Hierzu ist die Luftleitung 11 zunächst ausgehend von der Luftaustrittsöffnung 12 in dem unteren Endabschnitt 15 des Gehäuses 2 von dem Gehäuse 2 weg geführt und durchdringt sodann die Außenwand 8 im Bereich einer
Durchtrittsöffnung 22. Die Luftleitung 11 erstreckt sich anschließend ausgehend von der Durchtrittsöffnung 22 durch den Zwischenraum 9 hindurch und endet an einem
Übertrittsquerschnitt 13, an den das zweite Ende 19 der Luftleitung 11 angeschlossen ist.
Die Luftleitung 11 umfasst mithin einen sich außerhalb des Gehäuses 2 erstreckenden Außenabschnitt 21 sowie einen sich innerhalb des Gehäuses 2 (genauer: innerhalb des Zwischenraums 9) erstreckenden Innenabschnitt 20, Die Ausgestaltung hat zur Folge, dass die in dem Zwischenraum 9 vorherrschende spiralförmige Hauptströmungsrichtung 16 der Zuluft unterbrochen bzw. abgebrochen wird, da die Zuluft in die Luftleitung 11 gezwungen wird, die die Zuluft auf eine Strömung innerhalb der Luftleitung 11 zwingt. Das Gehäuse 2 ist in seinem unteren Endabschnitt 15 im Übrigen verschlossen, sodass die Zuluft einzig und allein durch die Luftleitung 11 hindurch aus den Zwischenraum 9 entweichen kann. Mittels der Luftleitung 11 die hier wie beschrieben unmittelbar an die Brennkammer 3
angeschlossen ist, ist sodann im Zuge der über Strömung der Zuluft aus der Luftleitung 11 in die Brennkammer 3 die Möglichkeit gegeben, die Hauptströmungsrichtung 16 der Zuluft in gewünschter Weise zu steuern. Insbesondere ist es denkbar, die Luftleitung 11 derart schräg relativ zu der Innenwandung 7 an letzterer anzuschließen, dass die Hauptströmungsrichtung 16 der Zuluft unter einem Winkel 35 bezogen auf den Übertrittsquerschnitt 13 ausgerichtet ist. Der Winkel 35 beträgt hier ca, 60°, wobei der Zuluft eine tangentiale
Strömungskomponente aufgeprägt wird. Diese führt dazu, dass die Zuluft den Brennteller 27 kreisförmig umströmt bzw.“umwirbelt“ was sich für die Verbrennung hoch verdichteter Brennstoffe als besonders vorteilhaft herausgestellt hat.
[38] Grundsätzlich unabhängig von dem unmittelbaren Anschluss der Luftleitung 11 an die Innenwandung 7 ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Zwischenraum 9 mit einem konstanten Querschnitt über die gesamte Höhe des Gehäuses 2 ausgebildet. Die Erzeugung einer spiralförmigen Strömung im Bereich des Zwischenraums 9 wird hier zumindest initial mittels einer Schrägstellung des Luftkanals 6 relativ zu der Außenwandung 8 erreicht. Diese Schrägsteilung ist derart ausgebildet, dass die parallel zu der Mittelachse 24 des Luftkanals 6 orientierte Hau ptström ung srichtu ng 16 der Zuluft mit einer Ebene der Lufteintrittsöffnung 10 einen Winkel 17 einschließt, der hier ca. 70° beträgt. Auf diese Weise ist die Zuluft bereits mit einer tangentiale Strömungskomponente in den Zwischenraum 9 einleitbar wobei sich aufgrund der Anordnung der Luftaustrittsöffnung 12 in dem unteren Endabschnitt 15 des Gehäuses 2 zudem eine abwärts gerichtete Strömung der Zuluft einstellt. Im Ergebnis erhält man so die gewünschte spiralförmige Strömungscharakteristik der Zuluft ausgehend von der Lufteintrittsöffnung 10 hin zu der Luftaustrittsöffnung 12
Bezugszeichenliste
1 Brenneinrichtung
2 Gehäuse
3 Brennkammer
4 Zuleitung
5 Ableitung
6 Luftkanal
7 Innenwandung
8 Außenwandung
9 Zwischenraum
10 Lufteintrittsöffnung 1 1 Luftleitung
12 Luftaustrittsöffnung
13 Übertrittsöffnung 14 oberer Endabschnitt
15 unterer Endabschnitt
16 Hauptströmungsrichtung
17 Winkel
18 erstes Ende
19 zweites Ende
20 Innenabschnitt
21 Außenabschnitt 22 Durchtrittsöffnung 23 Umgebung
24 Mittelachse
25 Feuer
26 Luftleitelement
27 Brennteller 28 Zwischenboden
29 Oberbereich
30 Unterbereich
31 Luftleitelement 32 Luftleitelement
33 Engbereich
34 Weitbereich
35 Winkel
36 Decke
37 Luftleitelement

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Brenneinrichtung (1), die Brenneinrichtung (1) umfassend
mindestens eine in einem doppelwandigen Gehäuse (2) angeordnete Brennkammer (3),
mindestens eine Zuleitung (4) für die Zuführung eines Brennstoffs in die Brennkammer (3),
mindestens eine Ableitung (5) zur Abführung von Abluft aus der Brennkammer (3),
mindestens einen Luftkanal (6) zur Zuführung von Zuluft in das
Gehäuse (2),
wobei das Gehäuse (2) eine Innenwandung (7) und eine Außenwandung (8) umfasst, die zwischen sich einen Zwischenraum (9) begrenzen, wobei in einem oberen Endabschnitt (14) der Außen wandung (8) eine Lufteintrittsöffnung (10) angeordnet ist, die mit dem Luftkanal (6) zusammenwirkt, sodass mittels des Luftkanals (6) Zuluft in den Zwischenraum (9) einleitbar ist,
wobei der Zwischenraum (9) und die von der Innenwandung (7) eingefasste Brennkammer (3) strömungstechnisch miteinander verbunden sind, sodass die in den Zwischenraum (9) eingeleitete Zuluft in die Brennkammer (3) überführbar ist,
umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
a) Mittels des Luftkanals (6) wird Zuluft in den oberen Endabschnitt (14) des Gehäuses (2) eingeleitet.
b) Die Zuluft wird innerhalb des Zwischenraums (9) in Richtung eines
unteren Endabschnitts (15) des Gehäuses (2) geleitet. c) Die Zuluft wird in die Brennkammer (3) eingeleitet,
gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
d) Die Zuluft wird mittels einer Luftleitung (1 1), die mit einer in der
Außenwandung (8) angeordneten Luftaustrittsöffnung (12)
zusammenwirkt, erst aus dem Gehäuse (2) heraus und sodann zumindest mittelbar der Brennkammer (3) zugeführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (9) mittels eines Zwischenbodens (28) in dem unteren Endabschnitt (15) in einen Oberbereich (29) und einen Unterbereich (30) unterteilt ist, wobei die Zuluft ausschließlich mittels der Luftleitung (11) ausgehend von dem Oberbereich (29) in den Unterbereich (30) des Zwischenraums (9) geleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluft ausgehend von dem Unterbereich (30) des Zwischenraums (9) durch mindestens eine Übertrittsöffnung (13) hindurch, vorzugsweise durch eine Mehrzahl von
Übertrittsöffnungen (13) hindurch, der Brennkammer (3) zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluft im Zuge des Übertritts in die Brennkammer (3) mittels mindestens eines Luftleitelements (32) umgelenkt wird, wobei vorzugsweise der Zuluft eine tangentiale Strömungskomponente aufgeprägt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluft im Zuge der Strömung von der Lufteintrittsöffnung (10) hin zu der
Luftaustrittsöffnung (12) der Außenwandung (8) spiralförmig um die
Innenwandung (7) herum geführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluft mittels mindestens eines Luftleitelements (26, 31) innerhalb des Zwischenraums (9) umgelenkt wird, sodass sich die spiralförmige Strömung einstellt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluft - in einer horizontalen Schnittebene der Brenneinrichtung (1) betrachtet - mit einer tangentialen Richtungskomponente in den Zwischenraum (9) eingeleitet wird, wobei vorzugsweise eine Hauptströmungsrichtung (16) der Zuluft mit der Außenwandung (8) im Bereich der Lufteintrittsöffnung (10) einen Winkel (17) im Bereich zwischen 60° und 90°, vorzugsweise zwischen 70° und 90°, weiter vorzugsweise zwischen 80° und 90°, einschließt.
8. Brenneinrichtung (1), insbesondere zur Verbrennung von aus regenerativen Stoffen hergestellten Pellets, umfassend
mindestens eine in einem doppelwandigen Gehäuse (2) angeordnete Brennkammer (3), mindestens eine Zuleitung (4) für die Zuführung eines Brennstoffs in die Brennkammer (3),
mindestens eine Ableitung (5) zur Abführung von Abluft aus der
Brennkammer (3),
mindestens einen Luftkanal (6) zur Zuführung von Zuluft in das
Gehäuse (2),
wobei das Gehäuse (2) eine Innenwandung (7) und eine Außenwandung (8) umfasst, die zwischen sich einen Zwischenraum (9) begrenzen, wobei in einem oberen Endabschnitt (14) der Außenwandung (8) eine
Lufteintrittsöffnung (10) angeordnet ist, die mit dem Luftkanal (6) zusammenwirkt, sodass mittels des Luftkanals (6) Zuluft in den Zwischenraum (9) einleitbar ist,
wobei der Zwischenraum (9) und die von der Innenwandung (7) eingefasste Brennkammer (3) strömungstechnisch miteinander verbunden sind, sodass die in den Zwischenraum (9) eingeleitete Zuluft in die Brennkammer (3) überführbar ist,
gekennzeichnet durch
eine Luftleitung (11), die mit ihrem ersten Ende (18) mit einer in einem unteren Endabschnitt (15) des Gehäuses (2) in der Außenwandung (8) angeordneten Luftaustrittsöffnung (12) zusammenwirkt,
wobei sich zumindest ein Außenabschnitt (21) der Luftleitung (1 1 ) außerhalb des Gehäuses (2) erstreckt,
wobei die Zuluft mittels der Luftleitung (1 1) ausgehend von der
Luftaustrittsöffnung (12) zumindest mittelbar der Brennkammer (3) zuleitbar ist.
9. Brenneinrichtung (1) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen
Zwischenboden (28) mittels dessen der Zwischenraum (9) in einen Oberbereich (29) und einen Unterbereich (30) unterteilt ist, wobei vorzugsweise die
Luftaustrittsöffnung (12) in dem Oberbereich (29) angeordnet ist und die Zuluft mittels der Luftleitung (11) ausgehend von dem Oberbereich (29) dem
Unterbereich (30) zu leitbar ist.
10. Brenneinrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Innenwandung (7) eine Mehrzahl von Übertrittsöffnungen (13) aufweist, mittels 20 derer eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Unterbereich (30) des Zwischenraums (9) und der Brennkammer (3) hergestellt ist.
1 1. Brenneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Außenwandung (8) eine Durchtrittsöffnung (22) aufweist, durch die hindurch die Zuluft mittels der Luftleitung (11) in den
Zwischenraum (9) führbar ist.
12 Brenneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch
gekennzeichnet, dass eine Mittelachse (24) des Luftkanals (6) - in einer horizontalen Schnittebene betrachtet - mit der Außenwandung (8) im Bereich der Lufteintrittsöffnung (10) einen Winkel (17) im Bereich zwischen 60° und 90°, vorzugsweise zwischen 70° und 90°, weiter vorzugsweise zwischen 80° und 90°, einschließt.
13. Brenneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Luftleitelementen (26, 31), die in dem Zwischenraum (9) angeordnet sind, wobei vorzugsweise mindestens eines der Luftleitelemente (31), vorzugsweise sämtliche Luftleitelemente (31), an der Innenwandung (7) angeordnet sind.
14. Brenneinrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Luftleitelement (26, 31), vorzugsweise sämtliche Luftleitelemente (26, 31), von plattenförmigen Leitblechen gebildet sind.
15. Brenneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (9) in einen Weitbereich (34) und einen Eng bereich (33) unterteilt ist, wobei eine horizontal gemessene Ausdehnung des Zwischenraums (9) in dem Weitbereich (34) größer ist als in dem Engbereich (33).
16. Brenneinrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteintrittsöffnung (10) mit dem Weitbereich (34) und die Luftaustrittsöffnung (12) mit dem Engbereich (33) Zusammenwirken.
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