EP4056899A1 - Rotary grate with a fuel-independent cleaning device for a biomasse heating system and method for cleaning the grate - Google Patents
Rotary grate with a fuel-independent cleaning device for a biomasse heating system and method for cleaning the grate Download PDFInfo
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Definitions
- the invention relates to an improved rotary grate with a fuel-independent cleaning device for a biomass heating system.
- the invention relates to a three-part rotary grate with improved cleaning for a fuel-flexible biomass heating system.
- Biomass heating systems in a power range from 20 to 500 kW are known. Biomass can be considered a cheap, domestic, crisis-proof and environmentally friendly fuel. There are, for example, wood chips or pellets as combustible biomass or solid fuel.
- the pellets usually consist of wood shavings, sawdust, biomass or other material that has been compacted into small discs or cylinders approximately 3 to 15 mm in diameter and 5 to 30 mm long.
- Wood chips also known as wood chips, woodchips or woodchips
- wood chips are wood that has been crushed with cutting tools.
- Biomass heating systems for fuel in the form of pellets and wood chips essentially have a boiler with a combustion chamber (the combustion chamber) and a heat exchange device connected to it. Due to stricter legal regulations in many countries, some biomass heating systems also have a Fine dust filter on. Other various accessories are regularly available, such as control devices, probes, safety thermostats, pressure switches, exhaust gas or flue gas recirculation 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 means for supplying the air normally comprises a high-efficiency, low-pressure fan in order to favorably influence the thermodynamic factors of combustion in the combustion chamber.
- a device for supplying fuel can be provided, for example, with a lateral insert (so-called transverse insert firing). The fuel is pushed into the combustion chamber from the side via a screw or a piston.
- a firing grate is also usually provided in the combustion chamber, on which the fuel is essentially supplied and burned continuously.
- This grate stores the fuel for combustion and has openings that allow the passage of part of the combustion air as primary air to the fuel.
- the grate can be rigid or movable.
- Movable grates are usually used for simple disposal of the combustion residues produced during combustion, such as ash and slag.
- these combustion residues can stick or cake on the grate and have to be cleaned off manually on a regular basis, which is disadvantageous.
- the ash and slag can also block the openings in the grate for air supply with the ash or slag, which adversely affects the combustion efficiency.
- Practice shows that the combustion residues can stick or cake, especially in the openings of the grate, which makes cleaning the grate even more difficult.
- the grate When the primary air flows through the grate, the grate is also cooled, which protects the material. Should the openings become clogged, this cooling effect will also be impaired.
- furnaces that are to be charged with different fuels have the inherent problem that the different fuels have different ash melting points, water contents and different combustion behavior. It is therefore problematic to provide a heating system that is equally well suited for different fuels and whose grates can be cleaned in a correspondingly improved manner.
- the combustion chamber can also be regularly divided into a primary combustion zone (direct combustion of the fuel on the grate) and a secondary combustion zone (post-combustion of the flue gas).
- a primary combustion zone direct combustion of the fuel on the grate
- a secondary combustion zone post-combustion of the flue gas.
- the drying, pyrolytic decomposition and gasification of the fuel takes place in the combustion chamber.
- Secondary air can also be introduced in order to completely burn the resulting combustible gases.
- the combustion of the pellets or wood chips essentially has two phases.
- 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 solids a.
- the fuel outgasses and the resulting gas is 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, the pyrolysis gases being divided into room temperature condensable and non-condensable gases.
- the primary pyrolysis takes place at roughly 250-450°C and the secondary pyrolysis at around 450-600°C.
- the secondary pyrolysis that subsequently occurs is based on the further reaction of the pyrolysis products that were primarily formed.
- the drying and pyrolysis take place at least largely without the use of air, because volatile CH compounds escape from the particle and therefore no air can reach the particle surface.
- Gasification can be seen as part of oxidation; the solid, liquid and gaseous products formed during the pyrolytic decomposition are reacted by further exposure to heat. This is done by adding a gasification agent such as air, oxygen or steam.
- a gasification agent such as air, oxygen or steam.
- the lambda value during gasification is greater than zero and less than one. Gasification takes place at around 300 to 850°C. Above approximately 850°C, complete oxidation takes place with excess air (lambda greater than 1).
- 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 be advantageously regulated by means of a lambda probe provided at the exhaust gas outlet of the boiler.
- the conversion of the pellets into gas increases the combustion efficiency because gaseous fuel is better mixed with the combustion air, and less emission of pollutants, less unburned particles and ash are produced.
- Combustion of biomass produces airborne combustion products, the main components of which are carbon, hydrogen and oxygen. These can be divided into emissions from complete oxidation, from incomplete oxidation and substances from trace elements or impurities.
- the emissions from complete oxidation are essentially carbon dioxide (CO 2 ) and water vapor (H 2 O).
- the formation of carbon dioxide from the carbon in the biomass is the goal of combustion, since the energy released can be used in this way.
- the release of carbon dioxide (CO 2 ) is largely proportional to the carbon content of the fuel burned; thus the carbon dioxide is also dependent on the useful energy to be provided.
- a reduction can essentially only be achieved by improving the efficiency. In any case, combustion residues such as ash and slag are also produced, which can adhere firmly to the grate.
- biomass heating systems which are intended to be suitable for different types of biofuel
- the varying quality and consistency of the fuel makes it difficult to maintain a consistently high efficiency of the biomass heating system, especially since the ash and slag formation on the grate varies greatly dimensions can be done. There is a considerable need for optimization in this regard.
- the biological fuel can be contaminated. These impurities can increase the formation of ash and slag and/or cause blockages in the openings of the grate.
- pellets falling into the combustion chamber can roll or slide out of the grate and end up in an area of the combustion chamber where the temperature is lower or lower where the air supply is poor, or they can even fall into the bottom chamber of the boiler.
- Pellets that do not remain on the grid or grate burn incompletely, causing poor efficiency, excessive ash and a certain amount of unburned pollutant particles.
- Biomass heating systems for pellets or wood chips have the following additional disadvantages and problems.
- EP 3 789 676 B1 treated with a cleaning device for a rotating grate with a beating action.
- a drop hammer configuration ensures that a mass element strikes a stop of the respective element when the elements of the rotary grate are rotated.
- the hybrid technology should enable the use of both pellets and wood chips with a water content of between 8 and 35 percent by weight.
- the task(s) mentioned above or the potential individual problems can also relate to other aspects of the overall system, for example the combustion chamber or the air flow through the grate.
- Rotary grate for a biomass heating system having at least one rotary grate element with a perforation made up of a plurality of slot-shaped openings; at least one bearing axis, by means of which the rotary grate element is rotatably mounted; at least one cleaning device attached to one of the rotary grate elements, the cleaning device having a mass element that is movable relative to the rotary grate element and piercing elements for the openings attached to the mass element; wherein the cleaning device is set up such that when the rotary grate element rotates, an acceleration movement of the mass element is initiated, so that the cleaning device exerts a knocking effect on the rotary grate element and a piercing effect on the openings in order to clean the rotary grate element with its openings.
- Rotary grate for a biomass heating system wherein the cleaning device is set up such that when the rotating grate element rotates to initiate the acceleration movement, the mass element is raised to a fall start position, from which the mass element falls linearly under the influence of gravitational acceleration by means of a linear guide in order to generate the knocking effect on the rotating grate element and at the same time the piercing effect for the openings.
- Rotary grate for a biomass heating system wherein a fall height for the falling of the mass element and a mass of the mass element are set up such that when falling, ash deposits on and in the openings, which have arisen through sintering, are removed by the piercing effect be able.
- Rotating grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, wherein the linear guide is designed as a linear slide guide with two suspensions and two complementary guide openings.
- Rotating grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, wherein the piercing elements are designed in the form of a comb with a plurality of projections.
- Rotary grate for a biomass heating system wherein the piercing elements have a length such that they can completely penetrate the openings, and the piercing elements are designed with projections in such a way that the projections taper continuously in the direction of their distal ends; and the lancing elements are arranged in such a way that they are respectively provided complementary to the openings.
- Rotary grate for a biomass heating system wherein the piercing elements are plate-shaped, and the piercing elements have a fastening part for fastening to the mass element, and the piercing elements have a plurality of projections tapering in the length direction of the piercing element, and the piercing elements Central part between the fastening part and the projections.
- Rotary grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, wherein a length of the central part is dimensioned such that it can completely penetrate the rotary grate element.
- the mass element having slot-shaped recesses in which the piercing elements for fastening the piercing elements to the mass element are accommodated.
- Rotary grate for a biomass heating system wherein the mass element to which the piercing elements are attached is set up in such a way that a piercing element is provided for each opening of the rotary grate element.
- Rotating grate for a biomass heating system according to any of the preceding aspects, wherein the cleaning device comprises: a suspension attached to the rotating grate element and slide bearings in the mass elements which together form a linear carriage guide which enables linear movement of the mass element towards and away from the rotating grate element.
- Rotary grate for a biomass heating system wherein at least three cleaning devices are provided for a rotary grate element, wherein one cleaning device is provided on a bearing axis of the rotary grate element, and the other cleaning devices are provided adjacent to each other.
- Rotary grate for a biomass heating system wherein the mass element has plain bearings as the guide openings for receiving the suspension.
- the mass element has two outer plates between which a plurality of inner plates are sandwiched, the inner plates having recesses which extend to the plain bearing.
- a rotary grate for a biomass heating system according to any of the preceding aspects, wherein the cleaning means is mounted on the underside of the rotary grate member opposite a combustion surface of the rotary grate member.
- Rotary grate for a biomass heating system wherein the rotary grate has a first rotary grate element, a second rotary grate element and a third rotary grate element, which are each arranged to be rotatable by at least 90 degrees about the respective bearing axis.
- Method for cleaning a rotary grate of a biomass heating system wherein the mass element is raised when the rotary grate element rotates to initiate the acceleration movement to a fall start position, from which the mass element falls linearly under the influence of gravitational acceleration in order to reduce the knocking effect on the to produce a rotary grate element.
- a rotary grate for a biomass heating system which further has the following: at least one rotary grate element; at least one bearing axle, by means of which the rotary grate element is rotatably mounted; at least one cleaning device attached to one of the rotary grate elements, the cleaning device having a mass element that is movable relative to the rotary grate element; wherein the cleaning device is set up in such a way that when the rotary grate element rotates, an acceleration movement of the mass element is initiated, so that the cleaning device exerts a knocking effect on the rotary grate element in order to clean the rotary grate element.
- a rotary grate for a biomass heating system, wherein: the cleaning device is set up in such a way that the mass element is raised when the rotary grate element rotates to initiate the acceleration movement to a fall start position, from which the mass element is under the influence of gravitational acceleration to generate the knocking effect on the rotating grate element.
- a rotary grate for a biomass heating system, wherein: the cleaning device is set up such that the mass element of the cleaning device strikes a stop surface of the rotary grate element when it accelerates or falls.
- a rotary grate for a biomass heating system with: the cleaning device such is set up such that the mass element of the cleaning device deflects a striking arm during its acceleration or falling movement, so that it strikes a stop surface.
- a rotary grate for a biomass heating system, wherein: the cleaning device is set up in such a way that when the rotary grate element is rotated in a first direction and when the rotary grate element is rotated in a second direction, which is opposite to the first direction , each hitting a stop surface.
- a rotary grate for a biomass heating system wherein: the cleaning device is attached to the underside of the rotary grate element, which is opposite a combustion surface of the rotary grate element.
- a rotary grate for a biomass heating system wherein: the cleaning device has the following: a suspension attached to the rotary grate element with a joint; a beater arm having a first end and a second end, the mass member being provided at one of the ends of the beater arm; wherein the beating arm is connected to the suspension via the joint so that it can be pivoted about an axis of rotation of the joint.
- a rotary grate for a biomass heating system, wherein: the bearing axis of the rotary grate element is provided at least approximately parallel to the axis of rotation of the joint of the beater arm; and/or the bearing axis is arranged at least approximately horizontally.
- a rotary grate for a biomass heating system, wherein: the impact arm can be pivoted by a predefined angle between the fall start position and a fall end position is arranged; and/or the cleaning device is attached exclusively to the rotary grate element and is connected to it.
- a rotary grate for a biomass heating system, wherein: the cleaning device is set up with the mass element in such a way that the mass element has a flat striking surface which is aligned at least approximately parallel to the striking surface when struck.
- a rotary grate for a biomass heating system, wherein: at least one stop surface is provided on the underside of the rotary grate element and/or on the bearing axis and/or on the cleaning device.
- a rotary grate for a biomass heating system wherein: the rotary grate elements form a combustion surface for the fuel; wherein the rotary grate elements have openings for the air for combustion, the openings being elongated in the form of a slit, a longitudinal axis of the openings being provided at an angle of 30 to 60 degrees to a fuel insertion direction.
- a rotary grate for a biomass heating system, wherein: the rotary grate has a first rotary grate element, a second rotary grate element and a third rotary grate element, which are each arranged to be rotatable by at least 90 degrees about the respective bearing axis.
- a rotary grate for a biomass heating system, wherein: the rotary grate also has a rotary grate mechanism that is configured in such a way that it can rotate the third rotary grate element independently of the first rotary grate element and the second rotary grate element, and that these the first rotary grate element and the second Rotating grate element can rotate together and independently of the third rotating grate element.
- a rotary grate for a biomass heating system wherein: the rotary grate has a perforation; and wherein the perforation consists of a plurality of slit-shaped openings arranged in plan view of the rotary grate such that: a first number of the slit-shaped openings are arranged at a first angle and non-parallel to a direction of insertion of the fuel onto the rotary grate.
- a rotary grate for a biomass heating system, with a second number of slot-shaped openings being arranged on the rotary grate at a second angle and not parallel to an insertion direction of the fuel.
- a rotary grate for a biomass heating system wherein: the first angle is greater than 30 degrees and less than 60 degrees; and the second angle is greater than 30 degrees and less than 60 degrees.
- a rotary grate for a biomass heating system wherein: a combustion surface of the rotary grate configures a substantially oval or elliptical combustion surface; and the insertion direction of the fuel is equal to a longer central axis of the oval combustion surface of the rotary grate.
- a method for cleaning a rotary grate of a biomass heating system comprising the following steps: at least one rotary grate element; at least one bearing axle, by means of which the rotary grate element is rotatably mounted; at least one cleaning device attached to one of the rotary grate elements, the cleaning device having a mass element that is movable relative to the rotary grate element; the method comprising the following steps:
- a method for cleaning a rotary grate of a biomass heating system wherein the mass element is raised when the rotary grate element rotates to initiate the acceleration movement to a fall start position, from which the mass element falls under the influence of gravitational acceleration in order to counteract the knocking effect to generate on the rotary grate element.
- a method for cleaning a rotary grate of a biomass heating system is provided, with rotation of the rotary grate element in a first direction and rotation of the rotary grate element in a second direction, which is opposite to the first direction, impacting on a stop surface he follows.
- horizontal can denote a level orientation of an axis or a cross section, assuming that the boiler is also set up horizontally, with which, for example, the ground level can be the reference.
- horizontal as used herein means “parallel” to the base plane of the vessel, as commonly defined.
- horizontal can be understood merely as at least approximately perpendicular to the direction of action of the gravitational force of the earth or gravitational acceleration.
- biomass heating system with the grate according to the invention and the grate according to the invention with the cleaning device / the cleaning devices is / are below in embodiments and individual aspects based on the
- an expression such as “A or B”, “at least one of A and/or B”, or “one or more of A and/or B” can include all possible combinations of features listed together.
- Terms such as “first,” “second,” “primary,” or “secondary” as used herein may represent different elements regardless of their order and/or importance, and are not limiting of 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 to the other element connected via another element (e.g. a third element).
- a phrase “configured for” (or “configured for”) as used in the present disclosure may be replaced with “suitable for,””suitablefor,””adaptedfor,””madefor,””capableof,” or “designed for.” depending on what is technically possible.
- a phrase “device configured to” or “set up to” may mean that the device can operate in conjunction with another device or component, or perform a corresponding function.
- the biomass heating system 1 of the present disclosure is to be described in general in order to shed more light on the "environment" of the present rotary grate 25 with its cleaning device 125 .
- FIG. 1 shows a three-dimensional overview of an exemplary biomass heating system 1, which can contain the rotary grate 25 according to the invention with a cleaning device 125.
- the arrow V in the figures indicates the front view of the plant 1
- the arrow S in the figures indicates the side view of the plant 1.
- the biomass heating system 1 has a boiler 11 which is mounted on a base 12 of the boiler.
- 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 rotary mechanism mount 22 for a rotary grate 25 (not shown) supports a rotary mechanism 23 with which drive forces can be transmitted to bearing axles 81 of the rotary grate 25 .
- a heat exchanger 3 (not shown), which can be reached from above via a second maintenance opening with a closure 31 .
- an optional filter assembly 4 (not shown) having an electrode 44 (not shown) suspended by an insulating electrode support 43 and powered by 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 (fluidically) of the filter device 4 in terms of flow.
- a fan can be provided here.
- a recirculation device 5 is provided downstream of the boiler 11, which recirculates part of the flue gas via recirculation ducts 54 and 55 and air valves 52 for reuse in the combustion process. This recirculation device 5 will later with reference to Figures 12 to 17 explained in detail.
- the biomass heating system 1 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 rotary grate 25.
- the fuel supply 6 has a cell wheel sluice 61 with a fuel supply opening 65, the cell wheel sluice 61 having a drive motor 66 with control electronics.
- a driven by the drive motor 66 axis 62 drives a transmission mechanism 63 to the can drive a fuel screw conveyor (not shown) 67 so that the fuel is conveyed in a fuel supply channel 64 to the combustion device 2 .
- An ash removal device 7 is provided in the lower part of the biomass heating system 1 , which has an ash discharge screw 71 with a transition screw 73 in an ash discharge channel, which is operated by a motor 72 .
- FIG 2 now shows a cross-sectional view through the biomass heating system 1 of FIG 1 , which was taken along a section line SL1 and which is shown viewed from the side S.
- the corresponding 3 which has the same cut as 2 represents, for the sake of clarity, the flows of the flue gas and flow cross-sections are shown schematically. to 3 it should be noted that individual areas compared to the 2 are shown grayed out. This is only for clarity 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 the supply and removal of 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 rotary grate 25, which will be explained in more detail later, on which the fuel bed 28 rests.
- the multi-part rotary grate 25 is rotatably mounted by means of a plurality of bearing axles 81 .
- the primary combustion zone 26 of the combustor 24 is encompassed by (a plurality of) combustor brick(s) 29, with which the combustor bricks 29 define the geometry of the primary combustion zone 26 .
- the cross-section of the primary combustion zone 26 (for example) along horizontal section line A1 is substantially oval (for example 380mm +/- 60mm x 320mm +/- 60mm; it should be noted that some of the above size combinations may also result in a circular cross-section).
- the arrows S1 of the corresponding 3 show the primary flow in the primary combustion zone 26 schematically, this primary flow also (not shown) has a twist to improve the mixing of the flue gas.
- 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 stones 29 thus also protect the other material of the combustion chamber 24 , for example cast iron, from the direct effect of the flames in the combustion chamber 24 .
- the combustion chamber stones 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.
- the secondary air nozzles or recirculation nozzles 291 are not aligned with the center of the primary combustion zone 26, but are aligned acentrically in order to cause a swirl of the flow in the primary combustion zone 26 (ie a turbulent flow).
- Insulation 311 is provided at the boiler tube entrance.
- the oval cross-sectional shape of the primary combustion zone 26 (and the nozzle) advantageously promotes the formation of a turbulent flow.
- a secondary combustion zone 27 adjoins the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 and defines the radiant part of the combustion chamber 24.
- the flue gas produced during 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 is located.
- the corresponding flue gas flow is in 3 indicated by arrows S2 and S3.
- the first maintenance opening 21 is insulated with an insulating material such as 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 design of the secondary combustion zone 27 will be explained in more detail later.
- the secondary combustion zone 27 only starts at the level of the corresponding air nozzles from a flow point of view.
- the secondary combustion zone 27 can structurally also be regarded as the entire space above the primary combustion zone 26 through which a flow can take place.
- the flue gas flows via its inlet 33 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 in the boiler tubes 32, as in 3 indicated by the arrows S4.
- This part of the flow can also be referred to as the convection part, since the heat dissipation of the flue gas takes place essentially on the boiler tube walls via forced convection. Due to the temperature gradients in the heat exchanger medium, for example in the water, caused in the boiler 11, natural convection of the water occurs, which promotes thorough mixing of the boiler water.
- Spring turbulators 36 and spiral or band turbulators 37 are arranged in the boiler tubes 32 in order to improve the efficiency of the heat exchange device 4 .
- the outlet of the boiler tubes 32 opens into the turning chamber 35 via the turning chamber inlet 34.
- the turning chamber 35 is sealed off from the combustion chamber 24 in such a way that no flue gas from the turning chamber 35 can flow directly back into the combustion chamber 24.
- a common (removal) transport path for the combustion residues is provided, which can occur in the entire flow area of the boiler 11. 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 in the 2 and 3 shown. In the process, the flue gas is fed back up into the filter device 4 after the turning chamber 35 (cf. arrows S5), which in the present example is an electrostatic filter device 4. Flow screens can be provided at the inlet 44 of the filter device 4, which homogenize the flue gas flow.
- 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 and drawn to the oppositely charged electrode.
- the corona discharge takes place on a suitable, charged high-voltage electrode inside the electrostatic precipitator.
- the electrode is preferably designed with protruding tips and possibly sharp edges, because the density of the field lines and thus also the electric field strength is greatest there and the corona discharge is thus favored.
- the opposite electrode usually consists of a grounded section of flue gas or exhaust pipe that is mounted around the electrode.
- the degree of separation of an electrostatic precipitator depends in particular on the dwell 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 generation 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) is held approximately centrally in an approximately chimney-shaped interior of the filter device 4 .
- the electrode 45 consists at least largely of high-quality spring steel or chromium steel and is held by an electrode holder 43 via a high-voltage insulator, ie an electrode insulation 46 .
- the electrode 45 is capable of vibrating and hangs downwards into the interior of the filter device 4.
- the electrode 45 can, for example, vibrate back and forth transversely to the longitudinal axis of the electrode 45.
- a cage 48 simultaneously serves as a counter-electrode and as a cleaning mechanism for the filter device 4.
- the cage 48 is connected to ground or earth potential.
- the flue gas or exhaust gas flowing in the filter device 4 is filtered by the prevailing potential difference, cf. the arrows S6, as explained above.
- the electrode 45 is switched off.
- the cage 48 preferably has an octagonal regular cross-sectional profile.
- the cage 48 can preferably be laser cut during manufacture.
- the flue gas flows through the turning 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 through by the heat exchange medium is also used for heat exchange from the direction of the filter device 4, with which the efficiency of the system 1 is further improved. In this way, at least part of the wall of the filter device 4 can be flushed with the heat exchange medium.
- the cleaned exhaust gas flows out of the filter device 4 at the filter outlet 47, as indicated by the arrows S7. After leaving 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.
- This waste gas or flue gas intended for recirculation can also be referred to as “Rezi” or “Rezi gas” for short.
- the remaining part of the exhaust gas is conducted 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 falling, for example, from the combustion chamber 24, the boiler tubes 32 and the filter device 4 is discharged laterally from the boiler 11 via an ash discharge screw 71.
- the boiler 11 of this embodiment was calculated using CFD simulations. Furthermore, practical experiments were carried out to confirm the CFD simulations. The starting point for the considerations were calculations for a 100 kW boiler, although a power range from 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 multi-phase system.
- CFD simulations are therefore well suited as a design and optimization tool.
- CDF simulations were used to optimize the fluidic parameters in such a way that the objects of the invention listed above are achieved.
- the mechanical design and dimensioning of the boiler 11 were largely defined by the CFD simulation and also by associated practical experiments.
- the simulation results are based on a flow simulation taking heat transfer into account.
- the combustion chamber shape and geometry are intended to achieve the best possible turbulent mixing and homogenization of the flow over the cross section of the flue gas duct, minimization of the combustion volume, reduction in excess air and the recirculation ratio (efficiency, operating costs), reduction in CO emissions and of NOx emissions, a reduction of Temperature peaks (fouling and slagging) and a reduction in flue gas velocity peaks (material stress and erosion).
- the 4 showing a partial view of the 2 is, and the figure 5 , which is a sectional view through the boiler 11 along the vertical section line A2, represent a combustion chamber geometry that meets the above-mentioned requirements for biomass heating systems over a wide power range of, for example, 20 to 500 kW.
- BK1 172 mm + ⁇ 40 mm , preferably + ⁇ 17 mm
- BK2 300 mm + ⁇ 50 mm , preferably + ⁇ 30 mm
- BK3 430 mm + ⁇ 80 mm , preferably + ⁇ 40 mm
- BK4 538 mm + ⁇ 80 mm , preferably + ⁇ 50 mm
- BK6 307 mm + ⁇ 50 mm , preferably + ⁇ 20 mm ;
- BK7 82 mm + ⁇ 20 mm , preferably + ⁇ 20 mm ;
- BK8 379 mm + ⁇ 40 mm , preferably + ⁇ 20 mm ;
- BK9 470 mm + ⁇ 50 mm , preferably + ⁇ 20 mm ;
- BK10 232 mm + ⁇ 40 mm , preferably + ⁇ 20 mm ;
- BK11 380 mm + ⁇ 60 mm , preferably + ⁇ 30 mm ;
- BK12 460 mm + ⁇ 80 mm , preferably + ⁇ 30 mm .
- both the geometries of the primary combustion zone 26 and the secondary combustion zone 27 of the combustion chamber 24 for a 100 kW boiler 11 can be optimized with these values.
- 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 of the combustion chamber 24 (or an inner volume of the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24) can preferably be defined using the following basic parameters: A volume with an oval horizontal base area measuring 380 mm +/- 60 mm (preferably +/- 30mm) x 320 mm +- 60 mm (preferably +-30mm), and a height of 538 mm +- 80 mm (preferably +- 50 mm).
- the volume defined above can have an upper opening in the form of a combustion chamber nozzle 203, which opens into the secondary combustion zone 27 of the combustion chamber 24, which has a combustion chamber slope 202 protruding into the secondary combustion zone 27, which preferably contains the heat exchange medium 38.
- the combustion chamber slope 202 reduces the cross section of the secondary combustion zone 27 by at least 5%, preferably by at least 15% and even more preferably by at least 19%.
- the combustion chamber slope 202 serves to homogenize the flow S3 in the direction of the heat exchanger 3 and thus the flow through the boiler tubes 32.
- Combustors having a rectangular or polygonal combustor and nozzle are common in the prior art, however, the irregular shape of the combustor and nozzle presents another impediment to even air distribution and good mixing of air and fuel, as has been recognized herein.
- 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 on the outer circumference (such a cross-section is shown in 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 can have an approximately constant cross section over the height indicated by the double arrow BK4.
- the primary combustion zone 24 can have an approximately oval-cylindrical volume.
- the side walls and base (grate) of the primary combustion zone 26 may be perpendicular to one another.
- the horizontal cross section of the combustion chamber 24 and in particular of the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 can also preferably be regular. Further, the horizontal cross-section of the combustor 24, and particularly the primary combustion zone 26 of the combustor 24, may 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 thus provided in the present case, 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 lack of dead spaces also avoids zones in the combustion chamber with poor air flow, which increases efficiency and reduces slag formation.
- the nozzle 203 between the primary combustion zone 26 and the secondary combustion zone 27 is designed as an oval or approximately circular constriction in order to also optimize the flow conditions.
- the swirl of the flow in the primary combustion zone 26 explained above leads to a helix-shaped flow path directed upwards, with an equally oval or approximately circular nozzle promoting this flow path and not disturbing it like conventional rectangular nozzles.
- This optimized nozzle 203 concentrates the air flowing upwards and ensures an even flow into the secondary combustion zone 27. This improves the combustion process and increases efficiency.
- the combustion chamber slope 202 of 4 which without a reference number in the 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, according to CFD calculations ensures that the flue gas flow in the direction of the heat exchange device 4 is made more uniform, which means that its efficiency can be improved.
- the horizontal cross-sectional area of the combustion chamber 25 tapers from beginning to end End of the combustion chamber slope 202 preferably at least 5%.
- the combustion chamber slope 202 is provided on the side of the combustion chamber 25 to the heat exchange device 4 and is provided rounded at the point of maximum narrowing. Parallel or straight combustion chamber walls without a taper (so as not to impede the flue gas flow) are common in the prior art.
- the deflection of the flue gas flow upstream of the tube bundle heat exchanger is designed in such a way that an uneven flow onto the tubes is avoided as far as possible, with the result that temperature peaks in individual boiler tubes 32 can be kept low. As a result, the efficiency of the heat exchange device 4 is improved.
- the gaseous volume flow of the flue gas is conducted through the sloping combustion chamber wall at a uniform speed (even in the case of different combustion states) to the heat exchanger tubes or the boiler tubes 32 .
- the exhaust gas temperature is thus reduced and the efficiency increased.
- the flow distribution is particularly at the in the 3 shown indicator line WT1 much more evenly than in the prior art.
- the line WT1 represents an entry area 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 (due to flow screens at the entrance of the filter device 4 and due to the geometry the turning chamber 35).
- an ignition device 201 is provided in the lower part of the combustion chamber 25 on the fuel bed 28 . This can cause initial ignition or re-ignition of the fuel.
- the ignition device 201 can be a glow igniter.
- the ignition device is advantageously stationary and offset laterally horizontally to the location where the fuel is poured.
- a lambda probe (not shown) can (optionally) be provided after the exit of the flue gas (ie after S7) from the filter device. through the
- Lambda probe a controller (not shown) can detect the respective calorific value.
- the lambda probe can thus ensure the ideal mixing ratio between the fuels and the oxygen supply. Despite different fuel qualities, the result is high efficiency and higher efficiency.
- the fuel bed 28 shown shows an exemplary fuel distribution due to the delivery of the fuel from the right side of the figure 5 .
- This fuel bed 28 is flown from below with a mixture of flue gas and fresh air, which is provided by the recirculation device 5 .
- This flue gas/fresh air mixture is advantageously pre-tempered and has the ideal quantity (mass flow) and the ideal mixing ratio, as regulated by a system controller (not shown in detail) on the basis of various measured values recorded by sensors and associated air valves 52 .
- a combustor nozzle 203 is shown separating the primary combustion zone 26 from the secondary combustion zone 27 and accelerating and focusing the flue gas flow. As a result, the flue gas flow is better mixed and can burn more efficiently in the secondary combustion zone 27 .
- the area ratio of combustor nozzle 203 ranges from 25% to 45%, but is preferably 30% to 40%, and is ideally 36% +/- 1% (ratio of measured entrance area to measured exit area of nozzle 203).
- the 6 shows a three-dimensional sectional view (obliquely from above) of the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 with the rotary grate 25, and in particular on the special design of the combustion chamber bricks 29.
- the 7 shows according to 6 an exploded view of the combustion chamber bricks 29.
- the views of 6 and 7 can preferably with the dimensions listed above 4 and 5 be executed. However, this is not necessarily the case.
- the chamber wall of the primary combustion zone 26 of the combustor 24 is provided with a plurality of combustor bricks 29 in a modular construction which, among other things, facilitates manufacture and maintenance. Maintenance is facilitated in particular by the possibility of removing individual combustion chamber bricks 29.
- Form-fitting grooves 261 and projections 262 are provided in order to create a mechanical and largely airtight connection, in order in turn to prevent the ingress of disturbing external air.
- every two at least largely symmetrical combustion chamber blocks (with the possible exception of the openings for the Rezi gas) form a complete ring.
- three rings are preferably stacked on top of one another in order to form the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 which is oval-cylindrical or alternatively at least approximately circular (the latter is not shown).
- Three further combustion chamber bricks 29 are provided as the upper closure, with the annular nozzle 203 being supported by two retaining bricks 264 which are placed on the upper ring 263 in a form-fitting manner. All bearing surfaces 260 have grooves 261 either for mating projections 262 and/or for the insertion of suitable sealing material.
- the mounting stones 264 which are preferably symmetrical, can preferably have an inwardly inclined bevel 265 in order to make it easier for fly ash to be swept away onto the rotary grate 25.
- the lower ring 263 of the combustion chamber bricks 29 rests on a base plate 251 of the rotary grate 25 . Ash is increasingly deposited on the inner edge between this lower ring 263 of the combustion chamber bricks 29 , which advantageously independently and advantageously seals this transition during operation of the biomass heating system 1 .
- the (optional) openings for the recirculation nozzles 291 are provided in the middle ring of the combustion chamber bricks 29 .
- Three rings of combustor bricks 29 are provided here, as this represents the most efficient way of manufacture and also of maintenance. Alternatively, two, four or five (2, 4 or 5) such rings can also be provided.
- 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 molded bricks.
- the combustion chamber bricks 29 are shaped in such a way that the interior volume of the primary combustion zone 26 of the combustion chamber 24 has an oval horizontal cross section, which means that dead corners or dead spaces, which are usually not optimally flowed through by the primary air, are avoided by an ergonomic shape, as a result of which the fuel present there is not optimal is burned. Due to the existing shape of the combustion chamber bricks 29, the flow of primary air and consequently the efficiency of the combustion 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 inside diameter BK3 and the largest inside diameter BK11.
- FIG 8 shows a plan view of the rotary grate 25 from above seen from the section line A1 of FIG 2 to illustrate various fundamentally possible operating states of rotary grate 25.
- the supervision of 8 can preferably be designed with the dimensions listed above. However, this is not necessarily the case.
- the rotary grate 25 has the base plate 251 as a base element.
- a transition element 255 is provided in a roughly oval-shaped opening in the base plate 251, which bridges a gap between a first rotary grate element 252, a second rotary grate element 253 and a third rotary grate element 254, which are rotatably mounted.
- the rotary grate 25 is provided as a rotary grate with three individual elements, i. H. this can also be referred to as a triple rotary grate.
- Air holes are provided in the rotary grate elements 252, 253 and 254 for primary air to flow through.
- the rotary grate elements 252, 253 and 254 are flat and heat-resistant metal plates, for example made of cast metal, which have an at least largely planar configured surface on the upper side and are connected to the bearing axles 81 on the lower side, for example via intermediate mounting elements.
- rotating grate elements 252, 253 and 254 have curved and complementary sides or contours.
- the rotating grate elements 252, 253, 254 can have mutually complementary and curved sides, with the second rotating grate element 253 preferably having concave sides to the adjacent first and third rotating grate elements 252, 254, and preferably the first and third rotating grate elements 252, 254 to the respective second rotary grate element 253 has a convex side. This improves the crushing function of the rotary grate elements, as the length of the fracture is increased and the forces acting to break (similar to scissors) act in a more targeted manner.
- the rotary grate elements 252, 253 and 254 (and their enclosure in the form of the transition element 255) have an approximately oval outer shape when viewed together, which in turn avoids dead corners or dead spaces in which suboptimal combustion could take place or ash could accumulate could accumulate undesirably.
- the optimal dimensions of this outer shape of the rotating grate elements 252, 253 and 254 are in 8 denoted by the double arrows DR1 and DR2.
- the rotary grate 25 has an oval combustion surface 258 which is more favorable for fuel distribution, air flow through the fuel and combustion of the fuel than a conventional rectangular combustion surface.
- the combustion surface 258 is formed at the core by the surfaces of the rotary grate members 252, 253 and 254 (in the horizontal state).
- the combustion surface is therefore the upward-pointing surface of the rotary grate elements 252, 253 and 254.
- This oval combustion surface advantageously corresponds to the fuel support surface when the fuel is applied or pushed laterally onto the rotary grate 25 (cf. arrow E of 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 rotary grate 25 .
- the first rotary grate element 252 and the third rotary grate element 254 can preferably be configured identically in their combustion surface 258 . Next lets do the first
- Rotating grate element 252 and the third rotating grate element 254 may be identical or structurally identical to one another. For example, this is in 9 1, with the first rotating grate element 252 and the third rotating grate element 254 having the same shape.
- the second rotary grate element 253 is arranged between the first rotary grate element 252 and the third rotary grate element 254 .
- the rotary grate 25 is preferably provided with an approximately point-symmetrical, oval combustion surface 258 .
- the rotary grate 25 can form an approximately elliptical or oval combustion surface 258, with DR2 being the dimensions of its major axis and DR1 being the dimensions of its minor axis.
- the rotary grate 25 can have an approximately oval combustion surface 258 which is axisymmetric with respect to a central axis of the combustion surface 258 .
- the rotary grate 25 can have an approximately circular combustion surface 258, which entails minor disadvantages in fuel supply and distribution.
- Two motors or drives 231 of the rotary mechanism 23 are also provided, with which the rotary grate elements 252, 253 and 254 can be rotated accordingly. More about the special function and the advantages of the present rotary grate 25 is later with reference to the figures 9 , 10 and 11 described.
- the ash melting point depends very much on the fuel used. Spruce wood, for example, has an ash melting point of around 1200 °C. But the ash melting point of a fuel can also vary greatly. Depending on the quantity and composition of the minerals contained in the wood, the behavior of the ash changes during the combustion process.
- Another factor that can influence slag formation is the transport and storage of the wood pellets or chips. This is because they should reach 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. The result is more slag formation.
- the transport from the storage room to the combustion chamber 24 is of importance here. Particularly long distances, as well as curves and angles, lead to damage to the wood pellets. There is thus a problem in that the formation of slag cannot be completely avoided due to the large number of influencing factors described above.
- the resulting slag (and also the ash) can advantageously be removed due to the special shape and the functionality of the present rotary grate 25 .
- This will now be related to the figures 9 , 10 and 11 explained in more detail.
- the figures 9 , 10 and 11 show a three-dimensional view of the rotary grate 25 with the base plate 251, the first rotary grate element 252, the second rotary grate element 253 and the third rotary grate element 254.
- the views of FIG 9 , 10 and 11 can preferably correspond to the dimensions listed above. However, this is not necessarily the case.
- This view shows the rotary grate 25 as a free slide-in part with rotary grate mechanism 23 and drive(s) 231.
- the rotary grate 25 is mechanically provided in such a way that it can be individually prefabricated in the manner of the modular system, and as a slide-in part inserted into a provided elongated opening of the boiler 11 and can be installed. This also facilitates the maintenance of this wear-prone part.
- the rotary grate 25 can thus preferably have a modular design, in which case it can be quickly and efficiently removed and reinserted as a complete part with rotary grate mechanism 23 and drive 231 .
- the modularized rotary grate 25 can thus also be assembled and disassembled using quick-release fasteners.
- prior art rotary grates are typically 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 be provided which provide end stops for the end positions of the rotating grate elements 252, 253 and 254 respectively.
- the individual components of the rotary grate mechanism 23 are intended to be exchangeable.
- the gears are provided to be plugged. This facilitates maintenance and also a side change of the mechanics during assembly, if necessary.
- the openings 256 already mentioned are provided.
- the rotary grate elements 252, 253 and 254 can each be rotated by at least 90° via their respective bearing axles 81, which are driven via the rotary mechanism 23 by the drive 231, in this case the two motors 231 degrees, preferably at least 120 degrees, even more preferably 170 degrees, about the respective bearing or rotation axis 81 .
- the maximum angle of rotation can be 180 degrees or a little less than 180 degrees, as the grate lips 257 allow. A free rotation of 360 degrees is also conceivable if no rotation-limiting grate lips are provided.
- 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 be able.
- the rotary mechanism 23 can be provided accordingly, for example by means of running wheels, toothed or drive belts and/or gears.
- the rotary grate elements 252, 253 and 254 can preferably be produced as a cast grate with a laser cut in order to ensure precise shape retention. This in particular in order to define the air flow through the fuel bed 28 as precisely as possible and to avoid disruptive air currents, for example strands of air at the edges of the rotary grate elements 252, 253 and 254.
- the openings 256 in the rotating grate elements 252, 253 and 254 are arranged in such a way that they are small enough for the usual pellet material and/or the usual wood chips not to fall through and large enough for the fuel to flow well with air can be.
- ash and/or slag accumulates on the rotary grate 25 and in particular on the rotary grate elements 252, 253 and 254.
- the rotary grate 25 can be cleaned efficiently (for the ash removal 7 explained later).
- a potential slag on the two outer edges of the third rotary grate element 254 is broken up (opened) during the rotation thereof, with the curved outer edges of the third rotary grate element 254 not only shearing off over a greater overall length than with conventional rectangular elements of the prior art , but also with an uneven distribution of movement in relation to the outer edge (there is more movement in the middle than at the bottom and top edges).
- the breaker function of the rotating grate 25 is thus significantly strengthened.
- grate lips 257 (on both sides) of the second rotary grate element 253 can be seen. These grate lips 257 are set up in such a way that the first rotary grate element 252 and the third rotary grate element 254 rest on the upper side of the grate lips 257 in the closed state, and thus the rotary grate elements 252, 253 and 254 are provided with no gaps relative to one another and are therefore provided in a sealing manner. This avoids strands of air and undesired primary air flows through the bed of embers. This advantageously improves the efficiency of the combustion.
- FIG. 11 shows the rotary grate 25 in the state of universal cleaning or in an open state, which is preferably carried out during a plant standstill. All three rotary grate elements 252, 253 and 254 are rotated, with the first and second rotary grate element 252, 253 preferably being rotated in the opposite direction to the third rotary grate element 254. On the one hand, the rotary grate 25 is completely emptied, and on the other hand, the slag is removed now broken on four odd outer edges. In other words, an advantageous 4-fold breaker function is realized.
- the above in relation to 9 What is explained with regard to the geometry of the outer edges also applies with regard to 10 .
- the present rotary grate 25 realizes in addition to normal operation (cf. 9 ) advantageously two different types of cleaning (cf. 10 and 11 ), whereby the partial cleaning allows a cleaning during the operation of the plant 1.
- the inventor of the present application has made investigations to improve the cleaning device of the (in-house and post-published) prior art EP 3 789 676 B1 made, the results of these investigations below with reference to 22 be explained.
- the biomass heating system 1 was put into operation, and regular stocktaking and chemical investigations were carried out on the ash and slag residues on rotary grate 25.
- the rotary grate 25 of the prior art has 4 cleaning devices 125 according to the falling hammer principle with a rotatably mounted mass element for striking a stop of the rotary grate, with two cleaning devices 125 being provided on the middle rotary grate element 253 and one each on the left and right rotary grate elements 252 and 254.
- the mass element of these cleaning devices strikes in certain areas which are roughly indicated by the lightly hatched circles 299. In these areas 299 there is a really good cleaning effect, also because the attack takes place immediately.
- the cleaning effect is not so optimal, also because the respective impact on the rotary grate 25 by the cleaning device 125 does not take place immediately, and the impact impulse thus only spreads (damped) through the grate got to.
- the cleaning effect in the areas 298 was not optimal or the grate 25 is only partially cleaned.
- the openings 256 slowly close from the edge and that a kind of ash or slag edge first forms at the openings 256 .
- the ash or slag forms a layer which grows inwards from the edges of the openings 256, with a layer of slag being formed which, however, does not cover the depths of the openings 256.
- the molar potassium/calcium ratio is well below 1 for the ash samples from the openings 256 and just above 1 for the ash samples from the surface of the grate 25.
- potassium and calcium can form double carbonates in the temperature range below approx. 800°C (K 2 Ca 2 (CO 3 ) 2 and K 2 CO 3 (CO 2 ) 2 ).
- K 2 Ca 2 (CO 3 ) 2 and K 2 CO 3 (CO 2 ) 2 At potassium/calcium ratios of >1, the proportion of K 2 CO 3 in the ash increases.
- K 2 CO 3 can form melting phases in the temperature range from approx. 1000°C.
- the results of these calculations only provide rough guide values, since they depend on the surrounding gas phase composition (reducing, oxidizing, CO 2 content).
- the different carbonate contents of the ash deposits on the grate 25 and at the openings 25 can be explained by different dwell times and gas atmospheres, since the CO 2 content is in the areas in which no air acts (ie away from the openings 256 for the air flow). in the gas is usually even higher.
- Potassium and calcium carbonates form on the grate due to the largely substoichiometric conditions in the fuel bed 28 and the CO 2 present in the gas or air. At high temperatures, due to the incipient melting of the ash, these can form sintering or even local melting phases. With such sintering, the ash particles begin to combine to form a planar lattice, which builds up as a result and the openings 256 can close. This sintering has the property that it breaks apart over a large area when force is applied, since the lattice structure is destroyed. Conversely, however, an indirect impact on the sintering often has little effect, since its adhesion to the rust as a flat structure is too large for efficient cleaning.
- a rotary grate 25 with a rotary grate element 252 is shown in a first state.
- the closed position or the working position of the 9 may correspond, the combustion surface 258 is oriented approximately horizontally.
- the fuel may lie on the combustion surface 258 for combustion.
- the dash-dot line of the 12a indicates an example horizontal line H. This is at least approximately perpendicular to the direction of the gravitational acceleration.
- the working position of the rotating grate 25 or the rotating grate element 252 can be based on this horizontal line H, with the combustion surface 258 being aligned at least approximately parallel to the horizontal line H.
- the rotary grate element 252 is rotatably mounted by means of a bearing shaft 81, in the present case with a rectangular cross section, shown as an example.
- a bearing shaft 81 In the present case with a rectangular cross section, shown as an example.
- One of the directions of rotation is indicated by the arrow D1.
- the axis of rotation of the bearing shaft 81 is in 12a marked with a circle with a dot inside the bearing shaft 81.
- the bearing shaft 81 supports the rotary grate element 252 , it being possible for the rotary grate element 252 to be fixed on the bearing shaft 81 .
- the bearing shaft can also be provided on the side of the rotary grate element 252 , or (not shown) the bearing shaft 81 can be an integral part of the rotary grate element 252 .
- the bearing shaft 81 is in turn rotatably mounted relative to the biomass heating system 1 .
- the rotation of the bearing shaft 81 and thus of the rotary grate element 252 takes place via a (in the Figures 12a to 12d drive device (not shown for the sake of simplicity), for example via an electric motor 231.
- the coupling between the drive device and the bearing shaft 81 can preferably be flexible and not rigid.
- the coupling can take place by means of a flexible toothed belt.
- the coupling can also take place by means of a toothed gear with play.
- the cleaning device 125 is attached to the bearing shaft 81 of the rotary grate element 252 .
- the cleaning device 125 can also be attached directly to the rotary grate element 252 .
- the bearing shaft 81 has a (geometric) axis of rotation 832 about which the rotary grate element 252 is rotated.
- the cleaning device 125 is provided on the underside of the rotary grate element 252 .
- the cleaning device 125 can hang freely on the rotary grate element 252 without touching other parts of the biomass heating system 1 .
- the cleaning device 125 has a suspension 122 with a joint 123 .
- the suspension 112 extends away from the rotary grate element 252 and spaces the joint 123 from the bearing shaft 81.
- the joint 123 provides an axis of rotation for a beating arm 124 which is rotatably mounted by the joint 123 in relation to the longitudinal extent of the beating arm 124 approximately centrally.
- the striking arm 124 is elongate and has, for example, the shape of a rod or shaft.
- the striking arm 124 has a first end 124a and a second end 124b.
- the second end 124b may provide a striking arm head 126 for striking against a striking surface 128b.
- a mass member 127 is attached at the first end 124a of the beater arm 124.
- the mass element 127 is preferably made of a metal and can serve as a weight and also as an impact element in the sense of a hammer head. In this respect, the mass element 127 can also represent a striking arm head 126 .
- the mass element 127 itself can be provided in one piece or also in several pieces.
- the mass element 127 can be a single cast element, or it can consist of several pieces of metal that are welded or bolted together.
- the mass element 127 can also be provided in one piece or in several pieces with the striking arm 124 .
- the mass element 127 can be manufactured with the beater arm 124 as a single casting.
- the impact arm 124 with the mass element 127 of Figures 12a to 12d can also be referred to as a drop hammer.
- At least one lancing element 129 with projections 130 is also provided on the striking arm head 126 or on the mass element.
- the piercing element 129 is set up in such a way that its projections 130 can penetrate into a (preferably slot-shaped) opening 256 of the rotating grate element 252 .
- the projections 130 can preferably be designed to taper towards the end of the projections 130 . In other words, the projections 130 can be provided in such a way that they taper (preferably continuously) towards their distal end or are provided in the shape of a wedge.
- the at least one lancing element 129 is designed with its projections 130 in the shape of a comb.
- several projections (130) are provided next to each other in a row.
- a bevel is provided at the second end 124b of the hammer arm 124, with which a hammer arm head 126 is provided with a surface which, in the first state, rests flat on the underside of the rotary grate element 252 or on a stop surface 128b of the rotary grate element 252.
- the mass element 127 which is attached to the beating arm 124, is arranged at a maximum distance from the rotary grate element 252. Due to the weight of the mass element 127, the beating arm 124 remains stable in the in position in the first state 12a position shown in its starting position.
- the angle ⁇ shown with its dashed legs indicates the range of movement of the beating arm 124 .
- the cleaning device 215 is set up in such a way that the beating arm 124 can move freely in this angular range ⁇ .
- the drive for rotating the rotary grate element 252 is also used indirectly for the function of the cleaning device 125 and thus for knocking off the rotary grate 25 . Due to the position of the beater arm and the defined angular range ⁇ , the rotating grate 25 is knocked off precisely when the rotating grate 25 is rotated to clean combustion residues.
- the drop starting point of the drop hammer configuration can be mechanically arranged such that the rotating grate 25 is tapped off when the combustion surface 258 overhangs downward.
- the combustion of the fuel can take place on the combustion surface 258 of the rotary grate element 252 .
- Combustion residues including ash and slag, remain on the grate. These combustion residues can also stick or cake on the rotary grate element 252, and in particular openings 256 (in 12a not shown) of the rotary grate element 252 clog, which worsens the combustion.
- Figure 12b shows the rotary grate 25 in a second state, in which the rotary grate 25 with the rotary grate element 252 and the cleaning device 125 together with respect to the 12a have been further rotated in the direction of arrow D1.
- the cleaning device 125 In the course of rotating in the direction of arrow D ⁇ b>1 from the first state to the second state, the cleaning device 125 is moved integrally with the rotating grate member 252 . During this movement, the beating arm 124 is raised together with the mass element 127; the potential energy of the mass element 127 is increased.
- the beating arm 124 remains in its starting angular position in the second state.
- the impact arm 124 has not yet moved relative to the rotary grate element 252 with the mass element 127 .
- the impact arm 124 with the mass element 127 exceeds the fall start position F1, from which the impact arm 124 with the mass element 127 falls under the influence of gravitational acceleration onto a stop surface 128a of the rotary grate element 252, or from which the Impact arm 124 leaves its initial angular position relative to the rotary grate element 252 with the mass element 127 .
- the impact arm 124 tips over with the mass element 127 in the third state, covers the angular range ⁇ , and reaches a fall end position Fe or an end angle position, in which the mass element 127 hits the rotating grate element 252 .
- the at least one lancing element 129 penetrates the opening 256 with its projections first, and preferably penetrates the opening 256 completely.
- the piercing element 129 pierces through the opening 256 in such a way that its projections 130 pass completely through the rotary grate element 252 and the projections 130 protrude from the front side of the rotary grate element 252 in the third state.
- the continued rotation of the rotary grate element 252 beyond the fall start position F1 initiates an acceleration movement of the mass element 127, in which the potential energy or potential energy of the mass element 127 is converted into kinetic energy.
- the energy of the fall first serves to pierce (i.e. before the Striking is first stabbed), whereby a stabbing action resulting from the falling movement into the opening 256 concentrates on the removal of the ash and slag deposits in, on and at the opening 256.
- the stinging effect from the energy of the fall is advantageously concentrated on the tips or distal ends of the projections 256, since these hit the ash or slag deposits first with a relatively small impact area.
- the projections 130 can break up these sinterings with the piercing effect more effectively than simply hitting the grate element 252 as is the case in the prior art.
- the comb-shaped design of the projections 130 takes into account the slit-shaped or elongated design of the opening 256, so that the opening 256 can be cleaned completely. In this way, sinterings are removed over the entire length of the opening 256, which is also relevant because the opening 256 is clogged from the outside in and the middle of the openings 256 is therefore the last to be closed. In this respect, for example, a single projection 130 that would only be formed for the center of the opening 256 would possibly only pass through the (not yet) sintered center of the opening 256 and would not clean off the sintered edges of the opening 256 .
- the fall start position F1 results from the usual laws of mechanics, taking into account the direction of action of the gravitational acceleration.
- the fall start position F1 can be determined, for example, by the relative position of the center of mass Ms (which is Figure 12b is only drawn in schematically for illustration purposes) relative to the position of the bearing 124 with its axis of rotation.
- a start of the (down) falling movement of the beating arm 124 from a fall start position F1 with the mass element 127 is shown in detail in dashed lines, and an end of the falling movement of the beating arm 124 with the mass element 127 is shown with shown in solid lines.
- the fall start position generally represents a position of the mass element 127 and/or the impact arm 124 when the rotary grate 25 rotates, from which the fall movement begins.
- the falling movement of the beating arm 124 with the mass element 127 is in principle a rotary movement.
- the impulse of the impact arm 124 with the mass element 127 when it hits the stop surface 128a is equal to the impulse sum of the distributed mass ⁇ mi ⁇ vi of the drop hammer, with the speed vi of the individual mass increments mi of the drop hammer depending on the radius of the rotary movement of the individual mass increments .
- This impulse causes an impact or knocking on or against the rotary grate element 252 and also penetration or piercing (or depending on the length of the projections 130 also piercing or piercing) into the opening 256.
- the impact or knocking causes the rotary grate element 252 to shake and, particularly in the case of a flexible coupling between the drive device and the bearing shaft 81, a rapid back and forth movement of the rotary grate element 252 about its axis of rotation. Combustion residues on the rotary grate element 252 are thus knocked off and also shaken off.
- the impact or knocking of the mass element 127 on the stop surface 128a of the rotary grate element 252 results in a knocking effect with which the rotary grate element 252 can be cleaned of combustion residues, for example ash or slag.
- Penetrating into the opening 256 also causes the ash or slag deposits and, in particular, planar sinterings to break up in, above and on the opening, since the tips of the projections 130 strike the deposits and sinterings in a targeted manner and break them.
- the present cleaning device 125 thus combines two measures for grate cleaning: beating and piercing.
- FIG 12d a fourth state is shown, in which the rotating grate element 252 has rotated further in the direction of arrow D1.
- the mass element 127 rests on the first stop surface 128a, and the second end 124b of the striking arm 124 does not rest on the stop surface 128.
- the rotary movement in the direction of arrow D1 can now either stop at a predefined position and then continue in the opposite direction in the direction of arrow D2, or the rotary movement can be continued in the direction of arrow D1 until a 360 degree rotation has taken place.
- the rotary movement in the direction of arrow D2 can be continued in particular in such a way that the rotary grate element 252 returns to its working position 12a is moved back.
- the mechanism explained above can be used to make a second impact or a second knock on the rotating grate element 252, which improves the cleaning of the rotating grate element 252.
- the tapping on the rotary grate element 252 also takes place directly on the rotary grate element 252 itself when the first tap is applied.
- the mass element 127 can also have a considerable weight compared to the mass of the rotary grate element 252, for example 100 to 1000 grams. Due to the fall distance explained above and the gravitational acceleration, the resulting impulse is comparatively large, which means that in addition to the loose ash also more firmly adhering impurities or slag are removed can become. Due to the pointed ends of the projections 130, the impulse prior to tapping also concentrates on breaking up the ash or slag deposits and in particular the sintering at the openings 256.
- the acceleration movement is initiated by rotating the rotary grate element 252, ie immanently at the point in time at which the grate is tilted for cleaning, but without requiring its own drive or a specially controlled triggering device. In this way, the knocking effect and the piercing effect are effected automatically at the right time due to the design.
- the fall start position can advantageously be set in such a way that the combustion surface 258 points downwards when knocked, so that the combustion residues removed when knocked or knocked can fall directly into the ash container or chamber of the biomass heating system 1 .
- FIG. 12a shows a rotary grate element 252 of a rotary grate 25 with a bearing axis 81 in a working position of the rotary grate element 252 or in a first state of the rotary grate element 252, as also in FIG 12a is shown.
- This is the working condition of the grate 25, where fuel rests on the combustion surface 258, is burned and combustion residues are produced.
- combustion residues such as ash or slag, lie on the grate 25 and can also adhere more firmly to the grate 25.
- combustion residues can also get into the perforation or the openings 256 of the grate and adhere to these openings 256, with the flow through the fuel bed 28 being impaired here.
- a suspension 122 for a mass element 127 with a corresponding counter bearing 133 or sliding bearing 133, for example a bushing 133 can now serve as a (linear) guide.
- the sliding bearings 133 can be guide openings 133 .
- the suspension 122 can be in the form of a pin or rod with an end stop having a stop surface 128b.
- the mass element 127 can be movably provided on the suspension 122 in such a way that it can move back and forth in the longitudinal direction of the suspension 122 (cf.
- the mass element 127 can be in the form of a perforated disk, through the central hole of which the suspension 122 is passed (as a bushing or plain bearing).
- the mass member has a first surface 127a and a second surface 127b on both sides thereof. in the in 12a In the position shown, the second surface 127b of the mass element 127 rests on the end stop or the (second) stop surface 128b of the suspension 122 .
- the mass element 127 can be designed as a plate 127, which is provided, for example, as a polygon or shaped body.
- the (surface) outline of the plate-shaped mass element 127 can be designed in such a way that it is adapted to the shape of the respective associated rotary grate element 252, 253, 254.
- a plurality of lancing elements 129 can now be provided on this plate 127, with the lancing elements 129 being arranged in such a way that they can pierce or pierce their respectively opposite opening 256.
- the mass element 127 as a plate 127 thus has the advantage that the piercing elements 127 can be provided to match openings 256 which are provided in a grate element 252, 253, 254 in a complex pattern.
- a complex pattern with a flow guidance-related distribution of the openings 256 is shown in FIG 14 shown what is referred to.
- the lancing elements 129 can be attached to the mass element 127 in such a way that the lancing elements 129 are provided complementary to the openings 256 .
- the tips of the projections 130 of the lancing elements 129 are the openings 256 in the first state 13a each across an air gap.
- This spacing of the piercing elements 129 from the openings in the first state or in the working position of the rotary grate 25 is advantageous since an undisturbed flow of air through the rotary grate 25 for combustion can be ensured (cf. the arrows LU in 13a ), although the piercing elements 129 are provided in close proximity to the opening.
- the shape of the projections 130 also contributes to this. These taper in the direction of their distal end or taper to a point, with the result that only minimal disturbances in the air flow at the entrance into the opening 256 are generated at the lower entrance of the openings 256 .
- a mass element 127 which is provided as a plate 127 under the respective rotary grate element 252, 25, 3, 254, can have a very considerable mass, with which the knocking and piercing effect can be improved.
- two piercing elements 130 are provided on the mass element 127 for piercing or piercing into the openings 256 .
- the lancing elements 130 are only shown as individual projections 130 in a side view, but these can also extend in the form of a comb with a plurality of projections 130 (in Figures 13a and 13b e.g. perpendicular to the plane of the paper).
- the mass element 127 will slide or fall downwards on the suspension 122 when it reaches a fall start position (cf. the arrow ST in Fig Figure 13b ), and initially develop a piercing effect in the openings 256, and then (subsequently) strike with its first surface 127a on the (first) stop surface 128b. This can create a stabbing action and then a tapping action, just like that in relation to the Figures 12a to 12d is described.
- the 14a shows a rotary grate 25 with three rotary grate elements 252, 253, 254 and with a plurality of cleaning devices 125 from a plan view of the rotary grate 25 in its working position or in the working state, which is referred to as the first state.
- the Figure 14b shows the rotary grate 25 of 14 a with three rotating grate elements 252, 253, 254 and with respective cleaning devices 125 from a bottom view of the rotating grate 25.
- Figure 14c shows the rotary grate 25 of Figures 14a and 14b in a sectional view along the line A3-A3.
- Figures 14a to c show an implementation of the principle of Figures 13a and 13b .
- FIGS. 14a and 14b and 14c show the rotary grate 25 in the closed position or in a working position, with all rotary grate elements 252, 253 and 254 being aligned horizontally or closed. This is the position in normal operation.
- the rotary grate 25 has a base plate 251 and a transition element 255 from the base plate 251 to the rotary grate elements 252, 253, 254.
- the direction or axis of insertion of the fuel onto the rotary grate 25 is indicated by the arrow E.
- the motors 31 can drive the bearing axles 81 of the three rotary grate elements 252, 253, 254 via a rotary mechanism 23 in order to rotate them.
- all three rotary grate elements 252, 253, 254 can also be rotated independently of one another if, for example, three motors 231 are provided.
- the result of the rotation of the rotary grate elements 252, 253 and 254 is shown in FIGS figures 16 ff. are shown as an example of process steps for cleaning the rotary grate 25 .
- rotational position sensors 259 which can detect the rotational position of the bearing axles 81 .
- These rotational position sensors 259 can be magnetic-inductive sensors, for example. This serves to regulate the rotational position of the three rotary grate elements 252, 253, 254.
- the rotary grate 25 is shown without a fuel bed with its three rotary grate elements 252, 253, 254, which have elongated or slit-shaped openings 256, which serve to supply air into the fuel bed from below.
- the exemplary, relatively evenly distributed arrangement of the large number of openings 256 ensures a uniform flow through the fuel bed 28 (this is shown in 14a and 14b not shown) on the combustion surface 285 of the rotary grate 25 with primary air.
- This arrangement of the slit-shaped openings 256 which is generally provided at an angle to the direction of insertion, prevents the formation of an air barrier when the pellets or wood chips are inserted, since these are significantly less likely to accumulate on the combustion surface 258 .
- the probability is greater that the pellets or wood chips will stick to the catch the edges of the openings and fuel cannot be pushed through evenly.
- elongated or slit-shaped openings 256 have the advantage that they are easy to produce and that they have a significant opening area for the air flow, but without the fuel being able to fall through the grate.
- these openings 256 also have the disadvantage that these openings 256 can slag, which can interrupt the air supply to the fuel bed.
- These slit-shaped openings 256 can preferably have a width of 4.6 mm +/- 0.5 mm (or + 0.4 mm and - 1 mm) and/or a length of 35 mm +/- 10 mm.
- the slit-shaped openings 256 can also have a width of 4.5 mm +/- 0.6 mm and/or a length of 40 mm +/- 20 mm.
- slot-shaped openings 256 also extend through the bearing axles 81 or the shafts 81, which also allows the primary air to flow into the fuel bed in the areas of the rotary grate elements 252, 253, 254 that are located above the shafts 81.
- these openings 256 which extend through the shafts 81 and through the respective rotary grate element 252, 253, 254, have a significantly greater depth (and thus clog more easily) than the openings 256, which only extend through the respective rotary grate element 252 , 253, 254 extend.
- Rotating grate elements 252, 253, 254 are arranged protruding in the direction of the openings 256.
- FIG 14b which shows the rotary grate 25 from below, nine cleaning devices 125 are also shown.
- the rotary grate elements 252, 253, 254 each have three cleaning devices 125, with which (preferably all) openings 256 can be cleaned by means of the piercing elements 129.
- two or four (or more) cleaning devices 125 can also be provided for each rotary grate element 252, 253, 254.
- the nine cleaning devices 125 are provided on the underside of the rotary grate elements 252, 253, 254.
- the cleaning devices 125 have two suspensions 122 as part of (linear) guides and one movable ingot element 127x each.
- At least one piercing element 129 is attached to the mass element 127x, which protrudes from the mass element 127x in the direction of the rotating grate element 252, 253, 254.
- the cleaning devices 125 with their mass element 127x are movably attached to the respective rotating grate elements 252, 253, 254 by means of the suspension 122.
- the suspensions 122 enable a substantially linear or rectilinear movement of the mass elements 127x away from the rotary grate element 252, 253, 254 and towards it.
- the mass elements 127x are suspended or guided in such a way that they perform a translational movement when the rotary grate element 252, 253, 254 rotates.
- the suspensions 122 are in the working position Figures 14a , 14b and 14c downwards and store the mass elements 127x.
- the mass elements 127x are preferably mounted or guided exclusively by the suspensions 122 .
- the suspensions 122 are designed as linear suspensions in the form of rods or pins and are attached to the rotating grate element 252 , 253 , 254 or to the bearing axis 81 .
- the suspensions 122 can be designed as round rods or as guide bolts 122 .
- the present linear suspension serves as a linear bearing with relatively low friction and a guide that is as free of play as possible.
- the length of the suspensions 122 defines the length of the stroke of the mass element 127x when the rotary grate element 252, 253, 254 rotates, which in turn defines the impact and piercing energy of the cleaning device 125.
- bushings 133 are provided in the mass elements 127x. These bushings 133 or plain bearings 133 can be referred to somewhat more generally as guide openings 133 .
- Guide openings 133 are thus provided in the mass elements 127x as plain bearings 133 for receiving the rod-shaped suspensions 122 or for receiving the guide bolts 122 .
- the guide openings 133 are preferably deburred and smoothed on the inside, for example polished.
- the guide openings 133 can be produced by means of laser cutting, which means that they have a good surface quality and fitting accuracy.
- two suspensions 122 with two complementary guide openings 133 are provided in the mass elements 127x, whereby a linear carriage guide is provided for a movable carriage in the form of the mass element 127x.
- the mass element 127x tilts or jams much less with a carriage guide, since the guide can be equipped with a relatively large amount of play, and it nevertheless has a clearly defined range of movement.
- a large mass such as that of the mass element 127x, can be reliably movably supported with a linear slide guide without the usual soot, dust or slag deposits leading to guide failure.
- the guide must be designed in such a way that the piercing elements 129 can pierce or pierce the openings 256 .
- the lancing elements 129 moved with the mass element 127x must be provided with an exact fit for the respective corresponding openings 256 in order to prevent the lancing elements 129 from tilting or wedging in the openings 256 .
- a reliable linear guide is provided for this purpose.
- piercing elements 129 are located in the openings 256 in every position of the mass element 127x, so that, on the one hand, no foreign bodies can accumulate on the underside of the grate 25 in front of the openings 256 (which prevent the piercing element 129 from entering the opening 256 from could prevent the underside) and thus, on the other hand, the position of the lancing elements 129 in the
- Openings experience a further guidance of the mass element 127x with its piercing elements 129 in relation to the rotating grate element 252, 253, 254.
- the movement of the mass element 127x with its pricking elements 129 can be defined not only by the linear guide, but also by the pricking elements 129 in the respective openings 256.
- the piercing elements 129 are moved through only part of the openings 256 and for the piercing elements 129 to pierce the openings 256 on the upper side with their projections 130, i.e. for the piercing elements 129 during cleaning or the falling movement of the mass element 127x through the upper opening level of the openings 256 (which is formed by the upper side of the rotating grate elements 252, 253, 254.
- the projections 130 of the lancing elements 129 are preferably designed in the form of a comb or a fork.
- a lancing element 129 has a plurality of projections 130 which are arranged one after the other in one plane.
- An opening 256 can thus be cleaned over its entire length, since the slag or ash deposits are broken up at several points.
- it unfolds the puncturing effect of puncturing elements 129 with projections 130 arranged in the form of a comb is nevertheless selective, as a result of which the falling energy can also act selectively in the areal slag or ash deposits. This also breaks up very stubborn or solid deposits of slag or ash.
- the projections 130 push further through the slag or ash deposits. It is advantageous that the projections 130 taper continuously in the direction of their distal ends (in at least one sectional plane of the projection 130) (cf. Figure 14c , centre), or steadily expand in the direction of their proximal ends, so that "wedges" are driven into the slag or ash deposits, which may further break away and break up any slag or ash deposits remaining at the opening 256 after impact will.
- the projections 130 do not disadvantageously impede the supply of air into the openings 256, although the projections 130 are already partly in the openings 256 in their initial position (i.e. in the working position of the rotating grate elements 252, 253, 254) (as also in FIG Figure 14c you can see).
- the mass elements 127x of Figure 14b are adapted in their shape to the shape of the respective rotary grate elements 252, 253, 254 in such a way that mass elements 127x do not protrude beyond the surface of the respective rotary grate element 252, 253, 254 when they rest on the rotary grate element.
- the mass members 127 hang down to their original position, and the mass members 127 are spaced from the rotating grate members 252,253,254.
- the rotary grate elements 252, 253, 254 are cleaned by the respective cleaning device 125, as in principle with respect to Figures 13a and 13b is explained, and how this is explained below in detail with reference to the following figures 16 ff. is explained.
- one cleaning device 125 can be provided on the left and one on the right of the shaft 81, and a cleaning device 125 can be provided on the shaft 81 or on the bearing axis 81.
- the cleaning devices 125 to the left and right of the shaft 81 hit the rotating grate element 252, 253, 254 directly (without the shaft 81 in between) in the event of impact on the latter, which means that the knocking effect can have a direct effect on the rotating grate element 252, 253, 254 .
- the cleaning device 125 which is arranged above or adjacent to the shaft 81 or the bearing axis 81, is also provided specifically for cleaning the central area of the rotary grate element 252, 253, 254, whereby its impact energy is only provided for this area.
- the different areas of the rotary grate element 252, 253, 254 can be applied separately with the impact energy, with which the problem of "Incomplete" cleaning of conventional rotary grates is remedied with conventional cleaning equipment.
- the present concept of a cleaning device 125 can also be flexibly adapted to different and/or complex grate shapes.
- the cleaning device 125 can also be used at precisely that point or surface of the grate 25 at which the greatest accumulation of contamination can be expected.
- the cleaning device can advantageously be set up in such a way that the knocking effect is generated directly at the points of the grate 25 to be cleaned and that the piercing effect also covers (preferably all) openings 256 of the grate 25 .
- the piercing elements 129 with their linear guide ensure reliable cleaning of the openings 256, while at the same time the form and arrangement of the plurality of cleaning devices 215 also improves the knocking-off effect and at the same time the space required for such a cleaning device 125 is lower. than with conventional cleaning devices.
- the present cleaning device 125 combined a tapping and a stabbing cleaning means for a grate 25 in a single compact and effective mechanism.
- the Figures 15a to 15o show views of parts of the cleaning devices 125 of FIG Figures 14a to 14c .
- FIG. 15a, 15b and 15c such as Figures 15d, 15e, 15f , such as Figures 15g, 15h and 15i , such as Figures 15j, 15k and 15l , such as Figures 15m, 15n and 15o
- a mass element 127x with its lancing elements 129 from three different views, specifically in a side view, in a plan view and in a three-dimensional oblique view.
- the terms “top” and “bottom” refer to the position of the features shown in the working position of the rotary grate 25, ie, the Rotating grate elements 252, 253, 254 are not rotated or tilted.
- proximal and distal relate to the lancing elements 129 and their position relative to the mass element 127x, which is regarded as the starting body.
- these mass elements 127x have pricking elements 129 provided corresponding to the corresponding openings 256 .
- the lancing elements 129 are also adapted to the respective extension direction of the respective corresponding openings 256, for example rotated.
- the mass elements 127x consist (preferably) of stacked metal plates, which can be laser cut. In this case, the lowermost and the uppermost plate of the mass elements 127 can have a different outline.
- the mass elements 127x are each provided with two plain bearings 133 for receiving the suspensions 122 .
- Recesses 134 are provided in the slide bearings 133 in such a way that they enlarge the space in the slide bearing 133 in the middle.
- the recesses 134 are preferably provided open to the outside of the mass element 127x, so that ash and slag, which is introduced into the plain bearing 133, for example when the mass element 127x moves, can leave the plain bearing 133 again without complications.
- the recesses 134 in the respective mass elements 127x also serve to further minimize the so-called “drawer effect" in the present linear carriage guide.
- the drawer effect refers to the mechanical jamming of a carriage on a guideway as a result of tilting. It is triggered by a torque acting on the carriage, which means there is a risk of self-locking.
- the recesses 134 In order to make the present (sliding) guides as smooth-running as possible, the greatest possible guide play is sought with the recesses 134 .
- the outer edges or the end areas of the plain bearings 133 or bushings 133 or guide openings 133 touch the guide track, whereby the guide length is maximized.
- the guide with the recesses 134 is more tolerant of shape errors such as unevenness or changes in shape due to stress-related or thermally-related deflection.
- the contact surface for the sliding of the suspension 122 in the plain bearings 133 is reduced, which generally reduces friction.
- slag, ash, foreign bodies in the fuel e.g. metal residues in pellets
- the recesses 134 optimize the function of the present linear guide.
- the mass elements 127x are adapted to the shape of the respective rotary grate elements 252, 253, 254 in terms of their shape or their outer contours in a plan view (i.e. viewed from above or below).
- the mass elements 127x are shaped in such a way that they can be arranged next to one another under the respective rotating grate element 252, 253, 254 without interfering with one another and without protruding beyond the outline of the respective rotating grate element 252, 253, 254.
- the mass elements 127x are of such a flat design that all the openings 256 of the grate 25 can be "reached" or pierced by the piercing elements 129 .
- the available area under the respective rotary grate element 252, 253, 254 is optimally utilized in order to be able to accommodate a large amount of mass (for a good cleaning effect) on the one hand and to close all or at least many openings 256 of the rotary grate with the piercing elements 129 on the other achieve, while the entire structure is still space-saving and compact.
- the approximately elongate (and preferably plate-shaped) lancing elements 129 also have three sections: at one (proximal) end, a fastening part 131 for fastening the lancing element 129 to the mass element 127x (whereby the fastening part 31 is fully inserted in the mass element 127x in the present case), on which other (distal) end the tapered projections 130, and between the Fastening part 131 and the projections 130 is a middle part 132.
- the transition between the projections 130 and the middle part 132 is roughly indicated by the dotted line.
- the Figures 16 to 21 show the grate 25 of the Figures 14a , 14b and 14c successively in the execution of an exemplary step-by-step and / or complete cleaning process or method, the first state as the initial state in the Figures 14a , 14b and 14c is shown.
- each rotating grate element 252, 253, 254 can be rotated individually and thus cleaned individually.
- all rotary grate elements 252, 253, 254 could be rotated simultaneously if, for example, no rotary grate lips or no mutual rotation limitations are present.
- a rotary grate element 252, 253, 254 can be rotated fully by 360 degrees, or a rotary grate element 252, 253, 254 can be rotated back and forth, for example by only up to 180 degrees.
- the grate 25 can also have only one rotary grate element or only two rotary grate elements.
- FIG 16 shows a vertical cross-sectional view of the grate 25 of FIG 14a in a second state.
- a system controller determines that partial or full cleaning of the grate 25 should take place. In the present case, the system control determines that the grate 25 should be completely cleaned in stages.
- the third rotating grate element 254 has been rotated in the direction of arrow D1.
- the mass element 127 of the cleaning device 125 of the third rotary grate element 254 is raised with the force of one of the motors 231 of the rotary mechanism 23, with its potential energy being increased.
- the other rotating grate elements 252, 253 remain in the starting position.
- the rotary grate element that is at the furthest distance from the fuel insert E is thus rotated first.
- the loose ash falls down from the third rotary grate element 254 for ash discharge.
- ash or slag can still adhere to the third rotary grate element 254 .
- FIG. 17 shows a vertical cross-sectional view of the grate 14a in a third state.
- the third rotary grate element 254 has been rotated even further in the direction of arrow D1.
- the combustion surface 258 of the third rotary grate element 254 now overhangs, with the result that the loose or detached ash can fall off the rotary grate element 254 even better.
- ash or slag can still adhere to the third rotary grate element 254 .
- the purpose of the cleaning device 125 according to the invention is to remove precisely these combustion residues from the grate 25, which are more difficult to remove.
- the arrow ST indicates the movement of the falling and the distance of this falling of the mass elements 1271, 274 of the rotary grate element 254. It can be seen that the piercing elements 129 have passed through the openings 256 and thus clean these openings 256 of ash and slag deposits.
- the lancing elements 129 with their projections 130 are designed in such a way that the projections 130 have also passed completely through the openings 130 and that consequently the central part 132 of the lancing elements 129 is located in the openings. In other words, the lancing element passes through the upper opening surface of the respective opening 256 with its middle part 132 as it falls.
- the projections 130 penetrate further into the ash or slag deposits and blast them further onto or away from the grate 25 .
- the center portion 132 enters the opening 256 and passes through the opening 256, removing any remaining ash or slag from the openings 256.
- the length of the projections 130 can preferably be at least the thickness of the rotary grate element 254 . Additionally, the length of the central portion 132 may be at least twice the thickness of the rotary grate member 254 .
- the third rotating grate element 254 has been rotated even further in the direction of arrow D1.
- gravity is used so that ash or slag that is still slightly adhering (this can also be electrostatically charged, for example) falls down into the funnel-shaped ash container 74 .
- the first and second rotating grate elements 252, 253 have been rotated together in the direction of arrow D3.
- the direction of rotation is the opposite of the direction of rotation D1.
- the mass elements 127x of the cleaning devices 25 of the first and second rotary grate elements 252, 253 are further raised.
- the third rotary grate element 254 remains in a stationary rotary position.
- the first and second rotary grate elements 252, 253 have been rotated further together in the direction of arrow D3.
- the mass elements 127 have exceeded their fall start positions and have fallen onto the stop surfaces 128a of the first and second rotary grate elements 252, 253, respectively, and have punctured and knocked off the rotary grate elements 252, 253.
- the third rotary grate element 254 remains in a stationary rotary position.
- the mass elements 127x have thus fallen down and the piercing elements 129 have passed through the openings 256 .
- the third rotary grate element 254 remains in a stationary rotary position.
- FIG. 21 shows a vertical cross-sectional view of the grate 14a in a seventh state.
- the rotating grate elements 252, 253, 254 can be rotated back into their working positions. A cleaning by tapping and piercing the openings 256 has taken place. The cleaning process can thus return to the first state.
- the rotary grate 25 of Figures 9 to 11 is shown without the cleaning device 125, but can be combined at any time with one of the cleaning devices 125 shown in the following figures.
- the rotary grate 25 is described here as an example with three rotary grate elements 252, 253, 254. However, the rotary grate 25 can also have only one rotary grate element 252, or also two rotary grate elements 252, 253. In principle, a rotary grate 25 with a plurality of rotary grate elements is conceivable. In this respect, the present disclosure is not limited to a specific number of rotary grate elements 252, 253, 254.
- each rotary grate element 252, 253, 254 can have two or more cleaning devices 125.
- a rotary grate element or several rotary grate elements from the total number of rotary grate elements of the rotary grate 25 can also have no cleaning device 125 .
- only one of the rotary grate elements 252, 253, 254 can have at least two cleaning devices 125.
- cleaning devices 125 can also be provided for each rotating grate element 252, 253, 254. At least one piercing element 129 can be provided for each cleaning device 125 .
- a lancing element 129 does not necessarily have to be provided for each opening 256 . Fewer lancing elements 129 than openings 256 can also be provided.
- more than two guides or suspensions 122 with plain bearings 133 can also be provided per cleaning device 125, as long as these enable a linear movement of the respective mass element 127x.
- the recirculation device 5 is described here with a primary recirculation and a secondary recirculation. However, in its basic configuration, the recirculation device 5 can also only have a primary recirculation and no secondary recirculation. With this basic configuration of the recirculation device, the components required for the secondary recirculation can be omitted completely, for example the recirculation inlet channel divider 532, the secondary recirculation channel 57 and an associated secondary mixing unit 5b, which will be explained, and the recirculation nozzles 291 can be omitted.
- only one primary recirculation can be provided in such a way that the secondary mixing unit 5b and the associated channels are omitted, and the mixture of the primary recirculation is not only fed under the rotary grate 25, but also (e.g. via another channel) to the is supplied to the recirculation nozzles 291 provided in this variant.
- This variant is mechanically simpler and therefore less expensive, but still has the recirculation nozzles 291 for creating a swirl in the flow in the combustion chamber 24 .
- An air quantity sensor, a vacuum unit, a temperature sensor, an exhaust gas sensor and/or a lambda sensor can be provided at the inlet of the flue gas recirculation device 5 .
- rotary grate elements 252, 253 and 254 instead of only three rotary grate elements 252, 253 and 254, two, four or more rotary grate elements can also be provided.
- five rotary grate elements could be arranged with the same symmetry and functionality as the three rotary grate elements presented.
- the rotary grate elements can also be shaped or designed differently from one another. More rotary grate elements have the advantage that the crushing function is increased.
- convex sides of the rotary grate elements 252 and 254 concave sides of these can also be provided, in which case the sides of the rotary grate element 253 can be shaped in a complementary convex manner. This is functionally almost equivalent.
- Fuels other than wood chips or pellets can also be used as fuels in the biomass heating system.
- the rotary grate can also be referred to as a tipping grate.
- the biomass heating system disclosed here can also be fired exclusively with one type of fuel, for example only with pellets.
- the combustion chamber blocks 29 can also be provided without the recirculation nozzles 291 . This can apply in particular to the case in which no secondary recirculation is provided.
- the geometry in particular of the circumference of the rotating grate elements 252, 253, 254, can vary from that in 14a geometry shown.
- the doctrine relating to the angular arrangement of the slot-shaped openings 256 of 14a can also be applied to other types and shapes of gratings.
- tilting or sliding grates with the angled arrangement of the slot-shaped openings 256 can also be provided, for example.
Abstract
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1), aufweisend zumindest ein Drehrostelement (252, 253, 254) mit einer Perforation aus einer Mehrzahl von schlitzförmigen Öffnungen (256); zumindest eine Lagerachse (81), mittels der das Drehrostelement (252, 253, 254) drehbar gelagert ist; zumindest eine an einem der Drehrostelemente (252, 253, 254) angebrachte Reinigungseinrichtung (125), wobei die Reinigungseinrichtung (125) ein relativ zum Drehrostelement (252, 253, 254) bewegliches Masseelement (127x) und an dem Masseelement (127x) angebrachte Stechelemente (129) für die Öffnungen (256) aufweist; wobei die Reinigungseinrichtung (125) derart eingerichtet ist, dass bei Drehung des Drehrostelements (252, 253, 254) eine Beschleunigungsbewegung des Masseelements (127x) initiiert wird, so dass die Reinigungseinrichtung (125) eine Klopfwirkung auf das Drehrostelement (252, 253, 254) und eine Stechwirkung für die Öffnungen (256) ausübt, um das Drehrostelement (252, 253, 254) mit dessen Öffnungen (256) abzureinigen.Rotary grate (25) for a biomass heating system (1), having at least one rotary grate element (252, 253, 254) with a perforation of a plurality of slot-shaped openings (256); at least one bearing axis (81) by means of which the rotary grate element (252, 253, 254) is rotatably mounted; at least one cleaning device (125) attached to one of the rotary grate elements (252, 253, 254), the cleaning device (125) having a mass element (127x) that is movable relative to the rotary grate element (252, 253, 254) and lancing elements attached to the mass element (127x). (129) for the openings (256); wherein the cleaning device (125) is set up in such a way that when the rotary grate element (252, 253, 254) rotates, an acceleration movement of the mass element (127x) is initiated, so that the cleaning device (125) has a knocking effect on the rotary grate element (252, 253, 254 ) and exerts a piercing effect on the openings (256) in order to clean the rotary grate element (252, 253, 254) with its openings (256).
Description
Die Erfindung betrifft einen verbesserten Drehrost mit einer brennstoffunabhängigen Reinigungseinrichtung für eine Biomasse-Heizanlage.The invention relates to an improved rotary grate with a fuel-independent cleaning device for a biomass heating system.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen dreiteiligen Drehrost mit einer verbesserten Abreinigung für eine brennstoffflexible Biomasse-Heizanlage.In particular, the invention relates to a three-part rotary grate with improved cleaning for a fuel-flexible biomass heating system.
Biomasse-Heizanlagen 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, bzw. Festbrennstoff, gibt es beispielsweise Hackgut oder Pellets.Biomass heating systems in a power range from 20 to 500 kW are known. Biomass can be considered a cheap, domestic, crisis-proof and environmentally friendly fuel. There are, for example, wood chips or pellets as combustible biomass or solid fuel.
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.The pellets usually consist of wood shavings, sawdust, biomass or other material that has been compacted into small discs or cylinders approximately 3 to 15 mm in diameter and 5 to 30 mm long. Wood chips (also known as wood chips, woodchips or woodchips) are wood that has been crushed with cutting tools.
Biomasse-Heizanlagen für Brennstoff in Form von Pellets und Hackgut weisen im Wesentlichen einen Kessel mit einer Brennkammer (der Verbrennungsraum) und mit einer daran anschließenden Wärmetauschvorrichtung auf. Aufgrund in vielen Ländern verschärfter gesetzlicher Vorschriften weisen einige Biomasse-Heizanlagen auch einen Feinstaubfilter auf. Regelmäßig ist weiteres verschiedenes Zubehör vorhanden, wie beispielsweise Regelungseinrichtungen, Sonden, Sicherheitsthermostate, Druckschalter, eine Abgas- bzw. Rauchgasrückführung und ein separater Brennstoffbehälter.Biomass heating systems for fuel in the form of pellets and wood chips essentially have a boiler with a combustion chamber (the combustion chamber) and a heat exchange device connected to it. Due to stricter legal regulations in many countries, some biomass heating systems also have a Fine dust filter on. Other various accessories are regularly available, such as control devices, probes, safety thermostats, pressure switches, exhaust gas or flue gas recirculation and a separate fuel tank.
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 Hochleistungsgebläse 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.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 means for supplying the air, in turn, normally comprises a high-efficiency, low-pressure fan in order to favorably influence the thermodynamic factors of combustion in the combustion chamber. A device for supplying fuel can be provided, for example, with a lateral insert (so-called transverse insert firing). The fuel is pushed into the combustion chamber from the side via a screw or a piston.
In der Brennkammer 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 auf, die den Durchgang eines Teils der Verbrennungsluft als Primärluft zu dem Brennstoff erlauben. Weiter kann der Rost starr oder beweglich ausgeführt sein. Bewegliche Roste dienen üblicherweise einer einfachen Entsorgung der bei der Verbrennung entstehenden Verbrennungsrückstände, beispielsweise Asche und Schlacke. Diese Verbrennungsrückstände können jedoch an dem Rost anhaften oder anbacken und müssen regelmäßig nachteilhaft manuell abgereinigt werden. Dabei können durch die Asche und Schlacke zudem die Öffnungen im Rost zur Luftzufuhr mit der Asche oder Schlacke verstopfen, womit die Verbrennungseffizienz nachteilhaft beeinflusst wird. Die Praxis zeigt, dass die Verbrennungsrückstände insbesondere in den Öffnungen des Rostes fest anhaften oder anbacken können, womit eine Abreinigung des Rostes nochmals erschwert wird.A firing grate is also usually provided in the combustion chamber, on which the fuel is essentially supplied and burned continuously. This grate stores the fuel for combustion and has openings that allow the passage of part of the combustion air as primary air to the fuel. Next, the grate can be rigid or movable. Movable grates are usually used for simple disposal of the combustion residues produced during combustion, such as ash and slag. However, these combustion residues can stick or cake on the grate and have to be cleaned off manually on a regular basis, which is disadvantageous. The ash and slag can also block the openings in the grate for air supply with the ash or slag, which adversely affects the combustion efficiency. Practice shows that the combustion residues can stick or cake, especially in the openings of the grate, which makes cleaning the grate even more difficult.
Beim Durchströmen des Rosts mit der Primärluft wird unter anderem auch der Rost gekühlt, wodurch das Material geschont wird. Sollten die Öffnungen nun verstopfen, so wird auch dieser Kühleffekt verschlechtert.When the primary air flows through the grate, the grate is also cooled, which protects the material. Should the openings become clogged, this cooling effect will also be impaired.
Zudem kann es bei unzureichender Luftzuführung auf dem Rost nochmals zu erhöhter 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 und deren Roste entsprechend verbessert abgereinigt werden können.In addition, insufficient air supply can lead to increased slag formation on the grate. In particular furnaces that are to be charged with different fuels, with which the present disclosure is particularly concerned, have the inherent problem that the different fuels have different ash melting points, water contents and different combustion behavior. It is therefore problematic to provide a heating system that is equally well suited for different fuels and whose grates can be cleaned in a correspondingly improved manner.
Die Brennkammer kann weiterhin regelmäßig in eine Primärverbrennungszone (unmittelbare Verbrennung des Brennstoffes auf dem Rost) und eine Sekundärverbrennungszone (Nachverbrennung des Rauchgases) eingeteilt werden. In der Brennkammer erfolgt die Trocknung, pyrolytische Zersetzung sowie die Vergasung des Brennstoffes. Um die entstehenden brennbaren Gase vollständig zu verbrennen kann zudem eine Sekundärluft eingeführt werden.The combustion chamber can also be regularly divided into a primary combustion zone (direct combustion of the fuel on the grate) and a secondary combustion zone (post-combustion of the flue gas). The drying, pyrolytic decomposition and gasification of the fuel takes place in the combustion chamber. Secondary air can also be introduced in order to completely burn the resulting combustible gases.
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 Teils sowie die Verbrennung der eventuell vorhandenen restlichen Feststoffe ein. Insofern gast der Brennstoff aus, und das entstandene Gas wird mitverbrannt.After drying, the combustion of the pellets or wood chips essentially has two phases. In the first phase, 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 solids a. In this respect, the fuel outgasses and the resulting gas is also burned.
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 oder auch Wasserdampf. Der Lambda-Wert bei der Vergasung ist größer als null und kleiner als eins. Die Vergasung findet bei rund 300 bis 850°C statt. Oberhalb von ungefähr 850°C findet die vollständige Oxidation mit Luftüberschuss (Lambda größer 1) 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.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, the pyrolysis gases being divided into room temperature condensable and non-condensable gases. The primary pyrolysis takes place at roughly 250-450°C and the secondary pyrolysis at around 450-600°C. The secondary pyrolysis that subsequently occurs is based on the further reaction of the pyrolysis products that were primarily formed. The drying and pyrolysis take place at least largely without the use of air, because volatile CH compounds escape from the particle and therefore no air can reach the particle surface. Gasification can be seen as part of oxidation; the solid, liquid and gaseous products formed during the pyrolytic decomposition are reacted by further exposure to heat. This is done by adding a gasification agent such as air, oxygen or steam. The lambda value during gasification is greater than zero and less than one. Gasification takes place at around 300 to 850°C. Above approximately 850°C, complete oxidation takes place with excess air (lambda greater than 1). 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 be advantageously regulated by means of a lambda probe provided at the exhaust gas outlet of the boiler.
Allgemein ausgedrückt wird der Wirkungsgrad der Verbrennung durch die Umwandlung der Pellets in Gas erhöht, weil gasförmiger Brennstoff mit der Verbrennungsluft besser vermischt wird, und eine geringere Emission von Schadstoffen, weniger unverbrannte Partikel und Asche erzeugt werden.Generally speaking, the conversion of the pellets into gas increases the combustion efficiency because gaseous fuel is better mixed with the combustion air, and less emission of pollutants, less unburned particles and ash are produced.
Bei der Verbrennung von Biomasse entstehen 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 genutzt werden kann. Die Freisetzung von Kohlenstoffdioxid (CO2) verhält sich weitgehend proportional zum Kohlenstoffgehalt der verbrannten Brennstoffmenge; somit ist das Kohlenstoffdioxid auch abhängig von der bereitzustellenden Nutzenergie. Eine Reduzierung kann im Wesentlichen nur durch eine Verbesserung des Wirkungsgrades erzielt werden. Ebenso entstehen in jedem Falle Verbrennungsrückstände, wie beispielsweise Asche und Schlacke, die entsprechend fest an dem Rost anhaften können.Combustion of biomass produces airborne combustion products, the main components of which are carbon, hydrogen and oxygen. These can be divided into emissions from complete oxidation, from incomplete oxidation and substances from trace elements or impurities. The emissions from complete oxidation are essentially carbon dioxide (CO 2 ) and water vapor (H 2 O). The formation of carbon dioxide from the carbon in the biomass is the goal of combustion, since the energy released can be used in this way. The release of carbon dioxide (CO 2 ) is largely proportional to the carbon content of the fuel burned; thus the carbon dioxide is also dependent on the useful energy to be provided. A reduction can essentially only be achieved by improving the efficiency. In any case, combustion residues such as ash and slag are also produced, which can adhere firmly to the grate.
Insbesondere bei Biomasse-Heizanlagen, welche für verschiedene Arten von biologischem Brennstoff tauglich sein sollen, erschwert es die variierende Qualität und Konsistenz des Brennstoffs, eine durchgängig hohe Effizienz der Biomasse-Heizanlage aufrechtzuerhalten, insbesondere da die Asche- und Schlackebildung auf dem Rost in sehr unterschiedlichem Maße erfolgen kann. Diesbezüglich besteht erheblicher Optimierungsbedarf.Especially in biomass heating systems, which are intended to be suitable for different types of biofuel, the varying quality and consistency of the fuel makes it difficult to maintain a consistently high efficiency of the biomass heating system, especially since the ash and slag formation on the grate varies greatly dimensions can be done. There is a considerable need for optimization in this regard.
Zudem kann der biologische Brennstoff verunreinigt sein. Diese Verunreinigungen können die Asche- und Schlackebildung verstärken und/oder Verstopfungen in den Öffnungen des Rostes verursachen.In addition, the biological fuel can be contaminated. These impurities can increase the formation of ash and slag and/or cause blockages in the openings of the grate.
Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Biomasse-Heizanlagen für Pellets kann darin bestehen, dass Pellets, die in die Brennkammer fallen, aus dem Gitter bzw. Rost herausrollen bzw. herausrutschen 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 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.Another disadvantage of conventional biomass pellet heating systems can be that pellets falling into the combustion chamber can roll or slide out of the grate and end up in an area of the combustion chamber where the temperature is lower or lower where the air supply is poor, or they can even fall into the bottom chamber of the boiler. Pellets that do not remain on the grid or grate burn incompletely, causing poor efficiency, excessive ash and a certain amount of unburned pollutant particles.
Biomasse-Heizanlagen für Pellets oder Hackgut weisen die folgenden weiteren Nachteile und Probleme auf.Biomass heating systems for pellets or wood chips have the following additional disadvantages and problems.
Ein Problem besteht darin, dass eine unvollständige Verbrennung infolge der nicht gleichmäßigen Verteilung des Brennstoffes auf dem Gitter bzw. 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, in die Luftkanäle begünstigt.One problem is that incomplete combustion due to non-uniform distribution of fuel on the grid or grate and non-optimal mixing of air and fuel causes the accumulation and fall of unburned ash through the air inlet openings leading directly to the combustion grate , favored into the air ducts.
Dies ist besonders störend und verursacht häufige Unterbrechungen, um Wartungsarbeiten wie Reinigen durchzuführen. Aus all 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 hohen NOx-Emissionen. Ein solcher Luftüberschuss ist unerwünscht.This is particularly annoying and causes frequent interruptions to perform maintenance such as cleaning. For all these reasons, a large excess of air is normally maintained in the combustion chamber, but this reduces the Flame temperature and combustion efficiency decrease, resulting in high NOx emissions. Such excess air is undesirable.
Die vorstehenden Probleme wurden im (nachveröffentlichten) Stand der Technik der
Allerdings hat sich gezeigt, dass diese Lösung des Stands der Technik zwei Nachteile beinhaltet. Zum einen benötigt die Fallhammer-Konfiguration unter dem Drehrost Prinzip bedingt recht viel Platz und ist damit für Kessel mit kleinerer Leistung (und Dimensionierung) zu groß, und zum anderen ist die Abreinigungswirkung beim Drehrost weiterhin verbesserungsbedürftig.However, this prior art solution has been shown to have two disadvantages. On the one hand, the drop hammer configuration under the rotary grate principle requires quite a lot of space and is therefore too large for boilers with a lower output (and dimensioning), and on the other hand, the cleaning effect of the rotary grate still needs improvement.
Es kann ausgehend von den vorstehend genannten Problemen eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung sein, einen Rost für eine Biomasse-Heizanlage, welche vorzugsweise in Hybrid-Technologien vorgesehen ist, vorzusehen, der einen optimierten Betrieb der Biomasse-Heizanlage erlaubt.Based on the problems mentioned above, it can be an object of the present invention to provide a grate for a biomass heating system, which is preferably provided in hybrid technologies, which allows an optimized operation of the biomass heating system.
Beispielsweise sollte eine einfache Entaschung oder Abreinigung des Rostes ermöglicht werden, sowie sollte eine einfache Wartung des Rostes der Biomasse-Heizanlage ermöglicht werden.For example, simple ash removal or cleaning of the grate should be made possible, and easy maintenance of the grate of the biomass heating system should be made possible.
Zudem sollte eine hohe Anlagenverfügbarkeit vorhanden sein.In addition, there should be high system availability.
Dabei könnte erfindungsgemäß und ergänzend folgende Überlegung eine Rolle spielen:
Die Hybridtechnologie soll sowohl den Einsatz von Pellets als auch von Hackgut mit Wassergehalten zwischen 8 und 35 Gewichtsprozent ermöglichen.According to the invention and in addition, the following consideration could play a role:
The hybrid technology should enable the use of both pellets and wood chips with a water content of between 8 and 35 percent by weight.
Dabei kann/können sich die vorstehend genannte(n) Aufgabe(n) oder die potentiellen Einzelproblemstellungen auch auf andere Teilaspekte der Gesamtanlage beziehen, beispielsweise auf die Brennkammer oder die Luftführung durch den Rost.The task(s) mentioned above or the potential individual problems can also relate to other aspects of the overall system, for example the combustion chamber or the air flow through the grate.
Diese Aufgabe(n) wird/werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Aspekte und vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object(s) is/are solved by the subject matter of the independent claims. Further aspects and advantageous developments are the subject matter of the dependent claims.
Die Vorteile dieser Konfiguration und auch der folgenden Aspekte ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der zugehörigen Ausführungsbeispiele.The advantages of this configuration and also the following aspects result from the following description of the associated exemplary embodiments.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage, aufweisend zumindest ein Drehrostelement mit einer Perforation aus einer Mehrzahl von schlitzförmigen Öffnungen ;zumindest eine Lagerachse , mittels der das Drehrostelement drehbar gelagert ist; zumindest eine an einem der Drehrostelemente angebrachte Reinigungseinrichtung, wobei die Reinigungseinrichtung ein relativ zum Drehrostelement bewegliches Masseelement und an dem Masseelement angebrachte Stechelemente für die Öffnungen aufweist; wobei die Reinigungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass bei Drehung des Drehrostelements eine Beschleunigungsbewegung des Masseelements initiiert wird, so dass die Reinigungseinrichtung eine Klopfwirkung auf das Drehrostelement und eine Stechwirkung für die Öffnungen ausübt, um das Drehrostelement mit dessen Öffnungen abzureinigen.Rotary grate for a biomass heating system, having at least one rotary grate element with a perforation made up of a plurality of slot-shaped openings; at least one bearing axis, by means of which the rotary grate element is rotatably mounted; at least one cleaning device attached to one of the rotary grate elements, the cleaning device having a mass element that is movable relative to the rotary grate element and piercing elements for the openings attached to the mass element; wherein the cleaning device is set up such that when the rotary grate element rotates, an acceleration movement of the mass element is initiated, so that the cleaning device exerts a knocking effect on the rotary grate element and a piercing effect on the openings in order to clean the rotary grate element with its openings.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß dem vorhergehenden Aspekt, wobei die Reinigungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass
das Masseelement bei Drehung des Drehrostelements zur Initiierung der Beschleunigungsbewegung auf eine Fallstartposition angehoben wird, von dem aus das Masseelement unter dem Einfluss der Erdbeschleunigung mittels einer Linearführung linear herabfällt, um die Klopfwirkung auf das Drehrostelement und zugleich die Stechwirkung für die Öffnungen zu erzeugen.Rotary grate for a biomass heating system according to the preceding aspect, wherein the cleaning device is set up such that
when the rotating grate element rotates to initiate the acceleration movement, the mass element is raised to a fall start position, from which the mass element falls linearly under the influence of gravitational acceleration by means of a linear guide in order to generate the knocking effect on the rotating grate element and at the same time the piercing effect for the openings.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß einem der vorhergehenden Aspekte, wobei eine Fallhöhe für das Herabfallen des Masseelements und eine Masse des Masseelements derart eingerichtet sind, dass beim Herabfallen Aschedepositionen an und in den Öffnungen , welche durch Versinterung entstanden sind, durch die Stechwirkung entfernt werden können.Rotary grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, wherein a fall height for the falling of the mass element and a mass of the mass element are set up such that when falling, ash deposits on and in the openings, which have arisen through sintering, are removed by the piercing effect be able.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß einem der vorausgehenden Aspekte, wobei die Linearführung als eine lineare Schlittenführung mit zwei Aufhängungen und zwei komplementären Führungsöffnungen ausgestaltet ist.Rotating grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, wherein the linear guide is designed as a linear slide guide with two suspensions and two complementary guide openings.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß einem der vorausgehenden Aspekte, wobei die Stechelemente kammförmig mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen ausgestaltet sind.Rotating grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, wherein the piercing elements are designed in the form of a comb with a plurality of projections.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß einem der vorausgehenden Aspekte, wobei die Stechelemente eine Länge derart aufweisen, dass diese die Öffnungen vollständig durchdringen können, und die Stechelemente derart mit Vorsprüngen ausgestaltet sind, dass sich die Vorsprünge in Richtung derer distalen Enden stetig verjüngen; und die Stechelemente derart angeordnet sind, dass diese jeweils komplementär zu den Öffnungen vorgesehen sind.Rotary grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, wherein the piercing elements have a length such that they can completely penetrate the openings, and the piercing elements are designed with projections in such a way that the projections taper continuously in the direction of their distal ends; and the lancing elements are arranged in such a way that they are respectively provided complementary to the openings.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß einem der vorausgehenden Aspekte, wobei die Stechelemente plattenförmig ausgestaltet sind, und die Stechelemente ein Befestigungsteil zur Befestigung an dem Masseelement aufweisen, und die Stechelemente eine Mehrzahl von sich in Längenrichtung des Stechelements verjüngenden Vorsprüngen aufweisen, und die Stechelemente ein Mittelteil zwischen dem Befestigungsteil und den Vorsprüngen aufweist.Rotary grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, wherein the piercing elements are plate-shaped, and the piercing elements have a fastening part for fastening to the mass element, and the piercing elements have a plurality of projections tapering in the length direction of the piercing element, and the piercing elements Central part between the fastening part and the projections.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß einem der vorausgehenden Aspekte, wobei eine Länge des Mittelteils derart bemessen ist, dass dieses das Drehrostelement vollständig durchdringen kann.Rotary grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, wherein a length of the central part is dimensioned such that it can completely penetrate the rotary grate element.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß einem der vorausgehenden Aspekte, wobei das Masseelement schlitzförmige Ausnehmungen aufweist, in welche die Stechelemente zur Befestigung der Stechelemente an dem Masseelement aufgenommen sind.Rotary grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, the mass element having slot-shaped recesses in which the piercing elements for fastening the piercing elements to the mass element are accommodated.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß einem der vorausgehenden Aspekte, wobei das Masseelement , an welchem die Stechelemente befestigt sind, derart eingerichtet ist, dass für jede Öffnung des Drehrostelements ein Stechelement vorgesehen ist.Rotary grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, wherein the mass element to which the piercing elements are attached is set up in such a way that a piercing element is provided for each opening of the rotary grate element.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß einem der vorausgehenden Aspekte, wobei die Reinigungseinrichtung das Folgende aufweist:
eine an dem Drehrostelement angebrachte Aufhängung und Gleitlager in den Masseelementen, welche gemeinsam eine lineare Schlittenführung ausbilden, welche eine lineare Bewegung des Masseelements zu dem Drehrostelement und von diesem weg ermöglicht.Rotating grate for a biomass heating system according to any of the preceding aspects, wherein the cleaning device comprises:
a suspension attached to the rotating grate element and slide bearings in the mass elements which together form a linear carriage guide which enables linear movement of the mass element towards and away from the rotating grate element.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß einem der vorausgehenden Aspekte, wobei für ein Drehrostelement zumindest drei Reinigungseinrichtungen vorgesehen sind, wobei eine Reinigungseinrichtung auf einer Lagerachse des Drehrostelements vorgesehen ist, und die anderen Reinigungseinrichtungen jeweils benachbart zueinander vorgesehen sind.Rotary grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, wherein at least three cleaning devices are provided for a rotary grate element, wherein one cleaning device is provided on a bearing axis of the rotary grate element, and the other cleaning devices are provided adjacent to each other.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß einem der vorausgehenden Aspekte, wobei das Masseelement Gleitlager als die Führungsöffnungen zur Aufnahme der Aufhängung aufweist.
das Masseelement zwei Außenplatten aufweist, zwischen denen sandwichartig eine Mehrzahl von Innenplatten vorgesehen ist, wobei die Innenplatten Aussparungen aufweisen, welche sich bis zu dem Gleitlager erstrecken.Rotary grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, wherein the mass element has plain bearings as the guide openings for receiving the suspension.
the mass element has two outer plates between which a plurality of inner plates are sandwiched, the inner plates having recesses which extend to the plain bearing.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß einem der vorausgehenden Aspekte, wobei die Reinigungseinrichtung an der Unterseite des Drehrostelements, die einer Verbrennungsfläche des Drehrostelements entgegengesetzt ist, angebracht ist.A rotary grate for a biomass heating system according to any of the preceding aspects, wherein the cleaning means is mounted on the underside of the rotary grate member opposite a combustion surface of the rotary grate member.
Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage gemäß einem der vorausgehenden Aspekte, wobei der Drehrost ein erstes Drehrostelement, ein zweites Drehrostelement und ein drittes Drehrostelement aufweist, die jeweils um die jeweilige Lagerachse um zumindest 90 Grad drehbar angeordnet sind.Rotary grate for a biomass heating system according to one of the preceding aspects, wherein the rotary grate has a first rotary grate element, a second rotary grate element and a third rotary grate element, which are each arranged to be rotatable by at least 90 degrees about the respective bearing axis.
Verfahren zum Abreinigen eines Drehrosts einer Biomasse-Heizanlage , wobei der Drehrost das Folgende aufweist:
- zumindest ein Drehrostelement mit einer Perforation aus einer Mehrzahl von schlitzförmigen Öffnungen; zumindest eine Lagerachse , mittels der das Drehrostelement drehbar gelagert ist; zumindest eine an einem der Drehrostelemente angebrachte Reinigungseinrichtung, wobei die Reinigungseinrichtung ein relativ zum Drehrostelement linear bewegliches Masseelement mit einer Mehrzahl von Stechelementen aufweist;
- wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- at least one rotary grate element with a perforation made up of a plurality of slot-shaped openings; at least one bearing axis, by means of which the rotary grate element is rotatably mounted; at least one cleaning device attached to one of the rotary grate elements, wherein the cleaning device has a mass element that is linearly movable relative to the rotary grate element and has a plurality of piercing elements;
- the method comprising the following steps:
Drehen des Drehrostelements in eine erste Richtung und damit einhergehendes Bewegen des Masseelements der Reinigungseinrichtung;rotating the rotary grate element in a first direction and moving the mass element of the cleaning device with it;
Initiieren einer Beschleunigungsbewegung des Masseelements;initiating an accelerating movement of the mass element;
Anschlagen des Masseelements mit Klopfwirkung auf einer Anschlagfläche entweder des Drehrostelements oder der Reinigungseinrichtung zur Abreinigung des Drehrostelements und mit einer Stechwirkung in die Öffnungen mittels der Stechelemente .Hitting the mass element with a knocking effect on a stop surface of either the rotating grate element or the cleaning device for cleaning the rotating grate element and with a piercing effect in the openings by means of the piercing elements.
Verfahren zum Abreinigen eines Drehrosts einer Biomasse-Heizanlage, gemäß dem vorhergehenden Aspekt, wobei das Masseelement bei Drehung des Drehrostelements zur Initiierung der Beschleunigungsbewegung auf eine Fallstartposition angehoben wird, von dem aus das Masseelement unter dem Einfluss der Erdbeschleunigung linear herabfällt, um die Klopfwirkung auf das Drehrostelement zu erzeugen.Method for cleaning a rotary grate of a biomass heating system, according to the preceding aspect, wherein the mass element is raised when the rotary grate element rotates to initiate the acceleration movement to a fall start position, from which the mass element falls linearly under the influence of gravitational acceleration in order to reduce the knocking effect on the to produce a rotary grate element.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, der weiter das Folgende aufweist: zumindest ein Drehrostelement; zumindest eine Lagerachse, mittels der das Drehrostelement drehbar gelagert ist; zumindest eine an einem der Drehrostelemente angebrachte Reinigungseinrichtung, wobei die Reinigungseinrichtung ein relativ zum Drehrostelement bewegliches Masseelement aufweist; wobei die Reinigungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass bei Drehung des Drehrostelements eine Beschleunigungsbewegung des Masseelements initiiert wird, so dass die Reinigungseinrichtung eine Klopfwirkung auf das Drehrostelement ausübt, um das Drehrostelement abzureinigen.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate for a biomass heating system is provided, which further has the following: at least one rotary grate element; at least one bearing axle, by means of which the rotary grate element is rotatably mounted; at least one cleaning device attached to one of the rotary grate elements, the cleaning device having a mass element that is movable relative to the rotary grate element; wherein the cleaning device is set up in such a way that when the rotary grate element rotates, an acceleration movement of the mass element is initiated, so that the cleaning device exerts a knocking effect on the rotary grate element in order to clean the rotary grate element.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: die Reinigungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass das Masseelement bei Drehung des Drehrostelements zur Initiierung der Beschleunigungsbewegung auf eine Fallstartposition angehoben wird, von dem aus das Masseelement unter dem Einfluss der Erdbeschleunigung herabfällt, um die Klopfwirkung auf das Drehrostelement zu erzeugen.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate is provided for a biomass heating system, wherein: the cleaning device is set up in such a way that the mass element is raised when the rotary grate element rotates to initiate the acceleration movement to a fall start position, from which the mass element is under the influence of gravitational acceleration to generate the knocking effect on the rotating grate element.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: die Reinigungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass das Masseelement der Reinigungseinrichtung bei dessen Beschleunigungs- oder Fallbewegung auf eine Anschlagfläche des Drehrostelements anschlägt.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate is provided for a biomass heating system, wherein: the cleaning device is set up such that the mass element of the cleaning device strikes a stop surface of the rotary grate element when it accelerates or falls.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: die Reinigungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass das Masseelement der Reinigungseinrichtung bei dessen Beschleunigungs- oder Fallbewegung einen Schlagarm auslenkt, so dass dieser auf eine Anschlagfläche anschlägt.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate for a biomass heating system is provided, with: the cleaning device such is set up such that the mass element of the cleaning device deflects a striking arm during its acceleration or falling movement, so that it strikes a stop surface.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: die Reinigungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass bei Drehung des Drehrostelements in eine erste Richtung und bei Drehung des Drehrostelements in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, jeweils ein Anschlagen auf eine Anschlagfläche erfolgt.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate is provided for a biomass heating system, wherein: the cleaning device is set up in such a way that when the rotary grate element is rotated in a first direction and when the rotary grate element is rotated in a second direction, which is opposite to the first direction , each hitting a stop surface.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: die Reinigungseinrichtung an der Unterseite des Drehrostelements, die einer Verbrennungsfläche des Drehrostelements entgegengesetzt ist, angebracht ist.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate for a biomass heating system is provided, wherein: the cleaning device is attached to the underside of the rotary grate element, which is opposite a combustion surface of the rotary grate element.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: die Reinigungseinrichtung das Folgende aufweist: eine an dem Drehrostelement angebrachte Aufhängung mit einem Gelenk; einen Schlagarm mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das Masseelement an einem der Enden des Schlagarms vorgesehen ist; wobei der Schlagarm über das Gelenk um eine Drehachse des Gelenks schwenkbar mit der Aufhängung verbunden ist.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate for a biomass heating system is provided, wherein: the cleaning device has the following: a suspension attached to the rotary grate element with a joint; a beater arm having a first end and a second end, the mass member being provided at one of the ends of the beater arm; wherein the beating arm is connected to the suspension via the joint so that it can be pivoted about an axis of rotation of the joint.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: die Lagerachse des Drehrostelements zumindest annähernd parallel zu der Drehachse des Gelenks des Schlagarms vorgesehen ist; und/oder die Lagerachse zumindest annähernd horizontal angeordnet ist.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate is provided for a biomass heating system, wherein: the bearing axis of the rotary grate element is provided at least approximately parallel to the axis of rotation of the joint of the beater arm; and/or the bearing axis is arranged at least approximately horizontally.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: der Schlagarm zwischen der Fallstartposition und einer Fallendposition um einen vordefinierten Winkel schwenkbar angeordnet ist; und/oder die Reinigungseinrichtung ausschließlich an dem Drehrostelement angebracht ist und mit diesem in Verbindung steht.According to a further development of one of the above aspects, a rotary grate is provided for a biomass heating system, wherein: the impact arm can be pivoted by a predefined angle between the fall start position and a fall end position is arranged; and/or the cleaning device is attached exclusively to the rotary grate element and is connected to it.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: die Reinigungseinrichtung mit dem Masseelement derart eingerichtet ist, dass das Masseelement eine ebene Schlagfläche aufweist, die beim Anschlagen zumindest annähernd parallel zur Anschlagfläche ausgerichtet ist.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate is provided for a biomass heating system, wherein: the cleaning device is set up with the mass element in such a way that the mass element has a flat striking surface which is aligned at least approximately parallel to the striking surface when struck.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: zumindest eine Anschlagfläche auf der Unterseite des Drehrostelements und/oder auf der Lagerachse und/oder auf der Reinigungseinrichtung vorgesehen ist.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate is provided for a biomass heating system, wherein: at least one stop surface is provided on the underside of the rotary grate element and/or on the bearing axis and/or on the cleaning device.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: wobei die Drehrostelemente eine Verbrennungsfläche für den Brennstoff ausbilden; wobei die Drehrostelemente Öffnungen für die Luft zur Verbrennung aufweisen, wobei die Öffnungen länglich in Form eines Schlitzes ausgebildet sind, wobei eine Längsachse der Öffnungen in einem Winkel von 30 bis 60 Grad zu einer Brennstoffeinschubrichtung vorgesehen ist.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate for a biomass heating system is provided, wherein: the rotary grate elements form a combustion surface for the fuel; wherein the rotary grate elements have openings for the air for combustion, the openings being elongated in the form of a slit, a longitudinal axis of the openings being provided at an angle of 30 to 60 degrees to a fuel insertion direction.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: der Drehrost ein erstes Drehrostelement, ein zweites Drehrostelement und ein drittes Drehrostelement aufweist, die jeweils um die jeweilige Lagerachse um zumindest 90 Grad drehbar angeordnet sind.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate is provided for a biomass heating system, wherein: the rotary grate has a first rotary grate element, a second rotary grate element and a third rotary grate element, which are each arranged to be rotatable by at least 90 degrees about the respective bearing axis.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für 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 miteinander und unabhängig von dem dritten Drehrostelement drehen kann.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate is provided for a biomass heating system, wherein: the rotary grate also has a rotary grate mechanism that is configured in such a way that it can rotate the third rotary grate element independently of the first rotary grate element and the second rotary grate element, and that these the first rotary grate element and the second Rotating grate element can rotate together and independently of the third rotating grate element.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: der Drehrost eine Perforation aufweist; und wobei die Perforation aus einer Mehrzahl von schlitzförmigen Öffnungen besteht, die in der Draufsicht auf den Drehrost derart angeordnet sind, dass: eine erste Anzahl der schlitzförmigen Öffnungen in einem ersten Winkel und nicht parallel zu einer Einschubrichtung des Brennstoffs auf den Drehrost angeordnet ist.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate for a biomass heating system is provided, wherein: the rotary grate has a perforation; and wherein the perforation consists of a plurality of slit-shaped openings arranged in plan view of the rotary grate such that: a first number of the slit-shaped openings are arranged at a first angle and non-parallel to a direction of insertion of the fuel onto the rotary grate.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei eine zweite Anzahl der schlitzförmigen Öffnungen in einem zweiten Winkel und nicht parallel zu einer Einschubrichtung des Brennstoffs auf den Drehrost angeordnet ist.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate is provided for a biomass heating system, with a second number of slot-shaped openings being arranged on the rotary grate at a second angle and not parallel to an insertion direction of the fuel.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: der erste Winkel größer 30 Grad und kleiner 60 Grad ist; und der zweite Winkel größer 30 Grad und kleiner 60 Grad ist.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate for a biomass heating system is provided, wherein: the first angle is greater than 30 degrees and less than 60 degrees; and the second angle is greater than 30 degrees and less than 60 degrees.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Drehrost für eine Biomasse-Heizanlage vorgesehen, wobei: eine Verbrennungsfläche des Drehrosts eine im Wesentlichen ovale oder elliptische Verbrennungsfläche konfiguriert; und die Einschubrichtung des Brennstoffs gleich einer längeren Mittelachse der ovalen Verbrennungsfläche des Drehrosts ist.According to a development of one of the above aspects, a rotary grate for a biomass heating system is provided, wherein: a combustion surface of the rotary grate configures a substantially oval or elliptical combustion surface; and the insertion direction of the fuel is equal to a longer central axis of the oval combustion surface of the rotary grate.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Verfahren zum Abreinigen eines Drehrosts einer Biomasseheizanlage vorgesehen, wobei der Drehrost das Folgende aufweist: zumindest ein Drehrostelement; zumindest eine Lagerachse, mittels der das Drehrostelement drehbar gelagert ist; zumindest eine an einem der Drehrostelemente angebrachte Reinigungseinrichtung, wobei die Reinigungseinrichtung ein relativ zum Drehrostelement bewegliches Masseelement aufweist; wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:According to a development of one of the above aspects, a method for cleaning a rotary grate of a biomass heating system is provided, the rotary grate having the following: at least one rotary grate element; at least one bearing axle, by means of which the rotary grate element is rotatably mounted; at least one cleaning device attached to one of the rotary grate elements, the cleaning device having a mass element that is movable relative to the rotary grate element; the method comprising the following steps:
Drehen des Drehrostelements in eine erste Richtung und damit einhergehendes Bewegen des Masseelements der Reinigungseinrichtung; Initiieren einer Beschleunigungsbewegung des Masseelements; Anschlagen des Masseelements mit Klopfwirkung auf einer Anschlagfläche entweder des Drehrostelements oder der Reinigungseinrichtung zur Abreinigung des Drehrostelements.rotating the rotary grate element in a first direction and moving the mass element of the cleaning device with it; initiating an accelerating movement of the mass element; Hitting the mass element with a knocking effect on a stop surface of either the rotary grate element or the cleaning device for cleaning the rotary grate element.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Verfahren zum Abreinigen eines Drehrosts einer Biomasseheizanlage vorgesehen, wobei das Masseelement bei Drehung des Drehrostelements zur Initiierung der Beschleunigungsbewegung auf eine Fallstartposition angehoben wird, von dem aus das Masseelement unter dem Einfluss der Erdbeschleunigung herabfällt, um die Klopfwirkung auf das Drehrostelement zu erzeugen.According to a development of one of the above aspects, a method for cleaning a rotary grate of a biomass heating system is provided, wherein the mass element is raised when the rotary grate element rotates to initiate the acceleration movement to a fall start position, from which the mass element falls under the influence of gravitational acceleration in order to counteract the knocking effect to generate on the rotary grate element.
Gemäß einer Weiterbildung eines der vorstehenden Aspekte ist ein Verfahren zum Abreinigen eines Drehrosts einer Biomasseheizanlage vorgesehen, wobei bei Drehung des Drehrostelements in eine erste Richtung und bei Drehung des Drehrostelements in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, jeweils ein Anschlagen auf eine Anschlagfläche erfolgt.According to a development of one of the above aspects, a method for cleaning a rotary grate of a biomass heating system is provided, with rotation of the rotary grate element in a first direction and rotation of the rotary grate element in a second direction, which is opposite to the first direction, impacting on a stop surface he follows.
Die einzelnen Effekte und Vorteile dieser Aspekte ergeben sich aus der nachstehenden Figurenbeschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.The individual effects and advantages of these aspects result from the following description of the figures and the associated drawings.
"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 bedeuten, so wie diese üblicherweise definiert wird. Weiter alternativ kann, insbesondere bei einem Fehlen einer Bezugsebene, "horizontal" lediglich als zumindest annähernd lotrecht zur Wirkungsrichtung der Gravitationskraft der Erde bzw. Erdbeschleunigung verstanden werden.In the present case, "horizontal" can denote a level orientation of an axis or a cross section, assuming that the boiler is also set up horizontally, with which, for example, the ground level can be the reference. Alternatively, "horizontal" as used herein means "parallel" to the base plane of the vessel, as commonly defined. As a further alternative, in particular if there is no reference plane, "horizontal" can be understood merely as at least approximately perpendicular to the direction of action of the gravitational force of the earth or gravitational acceleration.
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.Although all the above individual features and details of an aspect of the invention and the developments of this aspect are described in connection with the biomass heating system, these individual features and details are also disclosed as such independently of the biomass heating system.
Die Biomasse-Heizanlage mit dem erfindungsgemäßen Rost und der erfindungsgemäße Rost mit der Reinigungseinrichtung / den Reinigungseinrichtungen wird/werden nachfolgend in Ausführungsbeispielen und einzelnen Aspekten anhand derThe biomass heating system with the grate according to the invention and the grate according to the invention with the cleaning device / the cleaning devices is / are below in embodiments and individual aspects based on the
Figuren 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 derFig. 2 undFig. 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; - Figuren 12a bis 12d
- zeigen eine Prinzipdarstellung eines Drehrosts mit einer beispielhaften Reinigungseinrichtung, welche sich mittels einer Drehung bewegt;
- Figuren 13a und 13b
- zeigen eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Drehrosts mit einer Reinigungseinrichtung, welche sich linear bewegt;
- Figuren 14a bis 14c
- zeigen Ansichten auf einen erfindungsgemäßen Drehrost mit Reinigungseinrichtungen in einem ersten Zustand;
- Figuren 15a bis 15b
- zeigen Ansichten von Teilen der Reinigungseinrichtungen der
Fig. 14a bis 14c ; - Fig. 16
- zeigt eine vertikale Querschnittsansicht auf den Rost der
Fig. 14a in einem zweiten Zustand;
- Fig. 17
- zeigt eine vertikale Querschnittsansicht auf den Rost der
Fig. 14a in einem dritten Zustand; - Fig. 18
- zeigt eine vertikale Querschnittsansicht auf den Rost der
Fig. 14a in einem vierten Zustand; - Fig. 19
- zeigt eine vertikale Querschnittsansicht auf den Rost der
Fig. 14a in einem fünften Zustand; - Fig. 20
- zeigt eine vertikale Querschnittsansicht auf den Rost der
Fig. 14a in einem sechsten Zustand; - Fig. 21
- zeigt eine vertikale Querschnittsansicht auf den Rost der
Fig. 14a in einem siebten Zustand; - Fig. 22
- veranschaulicht die Probleme eines anderen Drehrosts mit einer Reinigungseinrichtung.
- 1
- shows a three-dimensional overview of a biomass heating system according to an embodiment of the invention;
- 2
- shows a cross-sectional view through the
biomass heating system 1 , which was taken along a section line SL1 and which is shown viewed from the side view S; - 3
- also shows a cross-sectional view through the biomass heating system of FIG
1 with an illustration of the flow path, wherein the cross-sectional view was taken along a section line SL1 and is shown viewed from the side S; - 4
- shows a partial view of the
2 , which has a combustion chamber geometry of theboiler 2 and3 represents; - figure 5
- shows a sectional view through the boiler or the combustion chamber of the boiler along the vertical section line A2 of FIG
4 ; - 6
- shows a three-dimensional sectional view of the primary combustion zone of the combustion chamber with the
rotary grate 4 ; - 7
- shows according to
6 an exploded view of the combustion chamber bricks; - 8
- shows a top view of the rotary grate with rotary grate elements seen from the section line A1 of FIG
2 ; - 9
- shows the rotary grate of
2 in the closed position, with all rotary grate elements aligned horizontally or closed; - 10
- shows the rotary grate of
9 in the state of a partial cleaning of the rotary grate in ember maintenance mode; - 11
- shows the rotary grate of
9 in the state of universal cleaning, which is preferably carried out during a plant standstill; - Figures 12a to 12d
- show a basic representation of a rotary grate with an exemplary cleaning device, which moves by means of a rotation;
- Figures 13a and 13b
- show a schematic representation of the rotary grate according to the invention with a cleaning device which moves linearly;
- Figures 14a to 14c
- show views of a rotary grate according to the invention with cleaning devices in a first state;
- Figures 15a to 15b
- show views of parts of the cleaning devices of FIG
Figures 14a to 14c ; - 16
- shows a vertical cross-sectional view of the grate
14a in a second state;
- 17
- shows a vertical cross-sectional view of the grate
14a in a third state; - 18
- shows a vertical cross-sectional view of the grate
14a in a fourth state; - 19
- shows a vertical cross-sectional view of the grate
14a in a fifth state; - 20
- shows a vertical cross-sectional view of the grate
14a in a sixth state; - 21
- shows a vertical cross-sectional view of the grate
14a in a seventh state; - 22
- illustrates the problems of another rotating grate with a cleaning device.
Im Folgenden werden verschiedene lediglich beispielhafte Ausfiihrungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen 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.Various purely exemplary embodiments of the present disclosure are disclosed below with reference to the accompanying drawings. However, embodiments and terms used therein are not intended to limit the present disclosure to particular embodiments, and it should be construed to include various modifications, equivalents, and/or alternatives according to the embodiments of the present disclosure.
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.If more general terms are used in the description for features or elements shown in the figures, it is intended that not only the specific feature or element is disclosed in the figures for the person skilled in the art, but also the more general technical teaching.
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.With respect to the description of the figures, the same reference numbers can be used in the individual figures to refer to similar or technically corresponding elements. Furthermore, for the sake of clarity, more elements or features can be shown with reference symbols in individual detailed or sectional views than in the overview views. It can be assumed that these elements or features are also disclosed accordingly in the overview presentations, even if they are not explicitly listed there.
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.It is to be understood that a singular form of a noun corresponding to an object may include one or more of the things, unless the context in question clearly indicates otherwise.
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.In the present disclosure, an expression such as “A or B”, “at least one of A and/or B”, or “one or more of A and/or B” can include all possible combinations of features listed together. Terms such as "first," "second," "primary," or "secondary" as used herein may represent different elements regardless of their order and/or importance, and are not limiting of corresponding elements. When an element (e.g., a first element) is described as being "operably" or "communicatively" coupled or connected to another element (e.g., a second element), the element may be directly connected to the other element or to the other element connected via another element (e.g. a third element).
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.For example, a phrase "configured for" (or "configured for") as used in the present disclosure may be replaced with "suitable for,""suitablefor,""adaptedfor,""madefor,""capableof," or "designed for." depending on what is technically possible. Alternatively, in a particular situation, a phrase "device configured to" or "set up to" may mean that the device can operate in conjunction with another device or component, or perform a corresponding function.
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 oder Bereichsgrenzen explizit angegeben ist.All dimensions specified in "mm" are to be understood as a size range of +- 1 mm around the specified value, unless another tolerance or other ranges or range limits are explicitly stated.
Anzumerken ist, dass die vorliegenden Einzelaspekte, beispielsweise die Reinigungseinrichtung, 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.It should be noted that the present individual aspects, for example the cleaning device, are disclosed here separately from or separate from the biomass heating system as individual parts or individual devices. It is therefore clear to the person skilled in the art that individual aspects or parts of the system are also disclosed here on their own. In the present case, the individual aspects or parts of the system are disclosed in particular in the sub-chapters marked by brackets. It is envisaged that these individual aspects can also be claimed separately.
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.Furthermore, for the sake of clarity, not all features and elements are individually identified in the figures, especially if they are repeated. Rather, the elements and features are each designated as examples. Analogous or identical elements are then to be understood as such.
Zunächst soll die Biomasse-Heizanlage 1 der vorliegenden Offenbarung allgemein beschrieben werden, um das "Umfeld" des vorliegenden Drehrosts 25 mit seiner Reinigungseinrichtung 125 näher zu beleuchten.First, the
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.The arrow V in the figures indicates the front view of the
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.The
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.In the front part of the
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.In the central part of the
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 (fluidisch) nachgelagert angeordnet ist. Hier kann ein Ventilator vorgesehen sein.In the rear of the
Hinter dem Kessel 11 ist eine Rezirkulationseinrichtung 5 vorgesehen, die einen Teil des Rauch- bzw. Abgases über Rezirkulationskanäle 54 und 55 und Luftventile 52 zur Wiederverwendung beim Verbrennungsvorgang rezirkuliert. Diese Rezirkulationseinrichtung 5 wird später mit Bezug auf die
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.Furthermore, the
Im unteren Teil der Biomasse-Heizanlage 1 ist eine Ascheabfuhreinrichtung 7 vorgesehen, welche eine Ascheaustragungsschnecke 71 mit einer Übergangsschnecke 73 in einem Ascheaustragungskanal aufweist, die von einem Motor 72 betrieben wird.An
Von links nach rechts sind in
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.The
Weiter bezugnehmend auf
Eine Sekundärverbrennungszone 27 schließt sich an die Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 an und definiert den Strahlungsteil der Brennkammer 24. 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 entsprechende Rauchgasströmung ist in
Nach der Sekundärverbrennungszone 27 strömt das Rauchgas über dessen Eintritt 33 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
In den Kesselrohren 32 sind Federturbulatoren 36 und Spiral- bzw. Bandturbulatoren 37 angeordnet, um den Wirkungsgrad der Wärmetauscheinrichtung 4 zu verbessern.Spring turbulators 36 and spiral or
Der Ausgang der Kesselrohre 32 mündet über den Wendekammereintritt 34 bzw. -einlass in die Wendekammer 35. Dabei ist die Wendekammer 35 derart gegenüber der Brennkammer 24 abgedichtet, dass kein Rauchgas aus der Wendekammer 35 direkt zurück in die Brennkammer 24 strömen kann. Allerdings ist trotzdem ein gemeinsamer (Ab-)Transportweg für die Verbrennungsrückstände vorgesehen, die im gesamten Strömungsbereich des Kessels 11 anfallen können. 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
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 elektrisch aufgeladen und zur entgegengesetzt aufgeladenen Elektrode gezogen. Die Koronaentladung findet auf einer dafür geeigneten, geladenen Hochspannungselektrode 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 besteht für gewöhnlich aus einem geerdeten Rauchgas- bzw. 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.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. With electrostatic precipitators, dust particles are electrically charged by a corona discharge and drawn to the oppositely charged electrode. The corona discharge takes place on a suitable, charged high-voltage electrode inside the electrostatic precipitator. The electrode is preferably designed with protruding tips and possibly sharp edges, because the density of the field lines and thus also the electric field strength is greatest there and the corona discharge is thus favored. The opposite electrode usually consists of a grounded section of flue gas or exhaust pipe that is mounted around the electrode. The degree of separation of an electrostatic precipitator depends in particular on the dwell 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 generation 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
Wie in
Die 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 her schwingen.The
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 Rauchgas bzw. 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. Der Käfig 48 kann vorzugsweise bei der Herstellung mit dem Laser zugeschnitten werden.A
Das Rauchgas strömt nach dem Austritt aus dem Wärmetauscher 3 (aus dessen Austritt) durch die Wendekammer 34 in den Eintritt 44 der Filtereinrichtung 4.After exiting the heat exchanger 3 (from its exit), the flue gas flows through the turning
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.The (optional)
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. Dieses zur Rezirkulierung bestimmte Abgas bzw. Rauchgas kann kurz auch als "Rezi" oder "Rezi-Gas" bezeichnet werden. Der verbleibende Teil des Abgases wird über den Abgasausgang 41 aus dem Kessel 11 hinausgeleitet.The cleaned exhaust gas flows out of the
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 herausfallende Asche seitlich aus dem Kessel 11 ausgefördert.An
Der Kessel 11 dieser Ausführungsform wurde 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.The
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 CDF-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 maßgeblich durch die CFD-Simulation und auch durch zugehörige praktische Experimente definiert. Die Simulationsergebnisse basieren auf einer Strömungssimulation mit Berücksichtigung der Wärmeübertragung.A CFD simulation (CFD = Computational Fluid Dynamics = numerical fluid mechanics) is the spatially and temporally resolved simulation of flow and heat conduction processes. The flow processes can be laminar and/or turbulent, accompanied by chemical reactions, or it can be a multi-phase system. CFD simulations are therefore well suited as a design and optimization tool. In the present invention, CDF simulations were used to optimize the fluidic parameters in such a way that the objects of the invention listed above are achieved. In particular, as a result, the mechanical design and dimensioning of the
Die vorstehend aufgeführten Bestandteile der Biomasse-Heizanlage 1 und des Kessels 11, die Ergebnis der CFD-Simulationen sind, werden nachstehend eingehender beschrieben.The components of the
Die nachfolgenden Ausführungen zur Gestaltung der Brennkammerform beschreiben beispielhaft, wo der erfindungsgemäße Rost eingesetzt werden kann. Durch die Brennkammerform bzw. -geometrie erreicht werden sollen eine möglichst gute turbulente Durchmischung und Homogenisierung der Strömung über den Querschnitt des Rauchgaskanals, eine Minimierung des Feuerungsvolumens, eine Reduktion des Luftüberschusses und des Rezirkulationsverhältnisses (Wirkungsgrad, Betriebskosten), eine Reduktion der CO-Emissionen und der NOx-Emissionen, eine Reduktion von Temperaturspitzen (Fouling und Verschlackung) sowie eine Reduktion von Rauchgas-Geschwindigkeitsspitzen (Materialbeanspruchung und Erosion).The following statements on the design of the shape of the combustion chamber describe by way of example where the grate according to the invention can be used. The combustion chamber shape and geometry are intended to achieve the best possible turbulent mixing and homogenization of the flow over the cross section of the flue gas duct, minimization of the combustion volume, reduction in excess air and the recirculation ratio (efficiency, operating costs), reduction in CO emissions and of NOx emissions, a reduction of Temperature peaks (fouling and slagging) and a reduction in flue gas velocity peaks (material stress and erosion).
Die
Die in den
Diese Maßangaben sind allerdings lediglich beispielhaft, und dienen der Verdeutlichung der vorliegenden technischen Lehre.However, these dimensions are only exemplary and serve to clarify the present technical teaching.
Mit diesen Werten können vorliegend sowohl die Geometrien der Primärverbrennungszone 26 als auch der Sekundärverbrennungszone 27 der Brennkammer 24 für einen 100 kW Kessel 11 optimiert werden. Die angegebenen Größenbereiche sind Bereiche, mit denen die Anforderungen ebenso (annähernd) erfüllt werden, wie mit den angegebenen exakten Werten.In the present case, both the geometries of the
Dabei kann vorzugsweise eine Kammergeometrie der Primärverbrennungszone 26 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 +- 60mm (vorzugsweise +-30mm) x 320 mm +- 60 mm (vorzugsweise +-30mm), sowie einer Höhe von 538 mm +- 80 mm (vorzugsweise +- 50 mm).A chamber geometry of the
Als Fortbildung dessen kann das vorstehend definierte Volumen eine obere Öffnung in Form einer Brennkammerdüse 203 aufweisen, die in die Sekundärverbrennungszone 27 der Brennkammer 24 mündet, 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 zumindest um 5%, bevorzugt um zumindest 15% und noch mehr bevorzugt um zumindest 19%.As a further development, the volume defined above can have an upper opening in the form of a
Die Brennkammerschräge 202 dient der Homogenisierung der Strömung S3 in Richtung des Wärmetauschers 3 und damit der Beströmung der Kesselrohre 32.The
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 ein weiteres Hindernis für eine gleichmäßige Luftverteilung und eine gute Mischung von Luft und Brennstoff darstellt, wie vorliegend erkannt wurde.Combustors having a rectangular or polygonal combustor and nozzle are common in the prior art, however, the irregular shape of the combustor and nozzle presents another impediment to even air distribution and good mixing of air and fuel, as has been recognized herein.
Deshalb ist vorliegend die Brennkammer 24 ohne Totecken oder Totkanten vorgesehen.Therefore, in the present case, the
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 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.It was thus recognized in the present case that the geometry of the combustion chamber (and the entire course of flow in the boiler) plays a decisive role in the considerations for optimizing the
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
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.The term "approximately" is used above because of course individual notches, design-related deviations or small asymmetries can be present, for example at the transitions of the individual
Der Horizontalquerschnitt der Brennkammer 24 und insbesondere der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 kann 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.The horizontal cross section of the
Zudem kann der Horizontalquerschnitt (der Außenumfang) der Primärverbrennungszone 26 über eine vorgegebene Höhe, beispielsweise 20 cm) dieser gleichbleibend ausgestaltet sein.In addition, the horizontal cross section (the outer circumference) of the
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.An oval-cylindrical
Ebenso ist die Düse 203 zwischen der Primärverbrennungszone 26 und der Sekundärverbrennungszone 27 als ovale oder annähernd kreisförmige Verengung ausgestaltet, um ebenso die Strömungsverhältnisse zu optimieren. Der vorstehend erläuterte Drall der Strömung in der Primärverbrennungszone 26 führt zu einem helixförmig 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 die nach oben strömende Luft und sorgt für eine gleichmäßige Zuströmung in die Sekundärverbrennungszone 27. Dies verbessert den Verbrennungsvorgang und erhöht die Effizienz.Likewise, the
Zudem wird vorliegend der Strömungsverlauf in der Sekundärverbrennungszone 27 und aus der Sekundärverbrennungszone 27 zu den Kesselrohren 32 optimiert, wie nachstehend näher erläutert.In addition, the course of the flow in the
Die Brennkammerschräge 202 der
Die 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. In der Folge ist die Effizienz der Wärmetauscheinrichtung 4 verbessert.The deflection of the flue gas flow upstream of the tube bundle heat exchanger is designed in such a way that an uneven flow onto the tubes is avoided as far as possible, with the result that temperature peaks in
Im Detail wird der gasförmige Volumenstrom des Rauchgases durch die schräge Brennkammerwandung mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit (auch im Falle unterschiedlicher Verbrennungszustände) zu den Wärmetauscherrohren bzw. den Kesselrohren 32 geführt. Dadurch entsteht eine gleichmäßige Wärmeverteilung der einzelnen Kesselrohre 32 betreffenden Wärmetauscherflächen. Die Abgastemperatur wird somit gesenkt und der Wirkungsgrad erhöht. Dabei ist die Strömungsverteilung insbesondere an der in der
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 Einschüttung des Brennstoffs angeordnet.Furthermore, an
Weiter kann (optional) nach dem Ausgang des Rauchgases (d. h. nach S7) aus der Filtereinrichtung eine Lamdasonde (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Durch dieFurthermore, a lambda probe (not shown) can (optionally) be provided after the exit of the flue gas (ie after S7) from the filter device. through the
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.Lambda probe, a controller (not shown) can detect the respective calorific value. The lambda probe can thus ensure the ideal mixing ratio between the fuels and the oxygen supply. Despite different fuel qualities, the result is high efficiency and higher efficiency.
Das in
Weiter ist in den
Mithin stellen die vorstehenden Angaben zur Brennkammergeometrie der Primärverbrennungszone 26 zusammen mit der Geometrie der Düse 203 eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Offenbarung dar.Consequently, the above information on the combustion chamber geometry of the
Die
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.The chamber wall of the
An den Auflageflächen 260 der Brennkammersteine 29 sind formschlüssige Nuten 261 und Vorsprünge 262 (in
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.Three further
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.The mounting
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.The
Im mittleren Ring der Brennkammersteine 29 sind die (optionalen) Öffnungen für die Rezirkulationsdüsen 291 vorgesehen.The (optional) openings for the
Vorliegend sind drei Ringe von Brennkammersteinen 29 vorgesehen, da dies den effizientesten Weg der Herstellung und auch der Wartung darstellt. Alternativ können auch zwei, vier oder fünf (2, 4 oder 5) solcher Ringe vorgesehen sein.Three rings of
Die Brennkammersteine 29 bestehen vorzugsweise aus Hochtemperatur-Siliziumkarbid, wodurch diese sehr verschleißfest sind.The
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 von der Primärluft nicht optimal durchströmt werden, wodurch der dort vorhandene Brennstoff nicht optimal verbrannt wird. Aufgrund der vorliegenden Formgebung der Brennkammersteine 29 wird die Durchströmung mit Primärluft und folglich die Effizienz der Verbrennung verbessert.The
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.The oval horizontal cross section of the
Die Aufsicht der
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.The
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.The
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.In particular, the
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
Diese Werte haben sich bei den CFD-Simulationen und dem folgenden Praxistest als Optimalwerte (-bereiche) herausgestellt. Diese Maße korrespondieren mit denen derThese values have turned out to be optimal values (ranges) in the CFD simulations and the following practical test. These dimensions correspond to those of
Dabei weist der Drehrost 25 eine ovale Verbrennungsfläche 258 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 der Brennstoff seitlich auf den Drehrost 25 aufgebracht bzw. aufgeschoben wird (vgl. der Pfeil E der
Das erste Drehrostelement 252 und das dritte Drehrostelement 254 können bevorzugt in deren Verbrennungsfläche 258 identisch ausgebildet sein. Weiter können das ersteThe first
Drehrostelement 252 und das dritte Drehrostelement 254 identisch oder baugleich zueinander sein. Dies ist beispielsweise in
Weiter ist das zweite Drehrostelement 253 zwischen dem ersten Drehrostelement 252 und dem dritten Drehrostelement 254 angeordnet.Furthermore, the second
Bevorzugt ist der Drehrost 25 mit einer annähernd punktsymmetrischen ovalen Verbrennungsfläche 258 vorgesehen.The
Ebenso kann der Drehrost 25 eine annähernd elliptische bzw. ovale Verbrennungsfläche 258 ausbilden, wobei DR2 die Maße von deren Hauptachse und DR1 die Maße von deren Nebenachse sind.Likewise, the
Weiter kann der Drehrost 25 eine annähernd ovale Verbrennungsfläche 258 aufweisen, welche achsensymmetrisch in Bezug auf eine Mittenachse der Verbrennungsfläche 258 ist.Furthermore, the
Weiter kann der Drehrost 25 eine annähernd kreisförmige Verbrennungsfläche 258 aufweisen, wobei dies geringfügige Nachteile bei der Brennstoffzuführung und der -verteilung nach sich zieht.Furthermore, the
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
Insbesondere bei Pelletheizungen kann es vermehrt zu Ausfällen durch SchlackeBildung 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, 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.In the case of pellet heating systems in particular, failures due to slag formation in the
Der Ascheschmelzunkt hängt ganz wesentlich von dem verwendeten Brennmaterial ab. Fichtenholz hat beispielsweise einen Ascheschmelzpunkt von ca. 1200 °C. Doch auch der Ascheschmelzpunkt eines Brennstoffes kann starken Schwankungen unterliegen. Je nach Menge und Zusammensetzung der im Holz enthaltenen Mineralien ändert sich das Verhalten der Asche im Verbrennungsprozess.The ash melting point depends very much on the fuel used. Spruce wood, for example, has an ash melting point of around 1200 °C. But the ash melting point of a fuel can also vary greatly. Depending on the quantity and composition of the minerals contained in the wood, the behavior of the ash changes during the combustion process.
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 der Holzpellets. Damit besteht ein Problem darin, dass die Schlackenbildung aufgrund der vorstehend beschriebenen Vielzahl von Einflussfaktoren nicht komplett vermieden werden kann.Another factor that can influence slag formation is the transport and storage of the wood pellets or chips. This is because they should reach the
Ein weiterer Faktor betrifft die Führung des Verbrennungsvorgangs. Bislang war man bestrebt, die Temperaturen eher hoch zu halten, um einen möglichst hohen Ausbrand und niedrige Emissionen zu erzielen. Durch eine optimierte Brennkammergeometrie und Geometrie der Verbrennungszone 258 des Drehrosts 25 ist es möglich, die Verbrennungstemperatur niedriger zu halten, und somit die Schlackebildung zu verringern.Another factor relates to the control of the combustion process. So far, efforts have been made to keep the temperatures rather high in order to achieve the highest possible burnout and low emissions. An optimized combustion chamber geometry and geometry of the
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
Die
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.This view shows the
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.The
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.The individual components of the
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. Ebenso ist eine freie Drehung um 360 Grad denkbar, falls keine drehbegrenzenden Rostlippen vorgesehen sind. 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.In the
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.The
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.The
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 (zur später erläuterten Ascheabfuhr 7) erfolgen.During operation, ash and/or slag accumulates on the
Zudem wird eine potentielle Schlacke 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 addition, a potential slag on the two outer edges of the third
In
Zusammengefasst realisiert der vorliegende Drehrost 25 neben dem Normalbetrieb (vgl.
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. An diesen Ecken kommt es gehäuft zu einer Schlackenbildung. Dies sorgt für eine schlechtere Verbrennung mit einem schlechteren Wirkungsgrad.In comparison, commercially available rotary grate systems are not ergonomic and have disadvantageous dead corners due to their rectangular geometry, in which the primary air cannot optimally flow through the fuel. At these corners, slag formation accumulates. This ensures poorer combustion with poorer efficiency.
Der vorliegende einfache mechanische Aufbau des Drehrosts 25 gestaltet diesen robust, zuverlässig und langlebig.The existing simple mechanical structure of the
Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat Untersuchungen zur Verbesserung der Reinigungseinrichtung des (hauseigenen und nachveröffentlichten) Stands der Technik der
Der Drehrost 25 des Stands der Technik weist 4 Reinigungseinrichtungen 125 nach dem Fallhammerprinzip mit einem drehbar gelagerten Masseelement zum Anschlagen auf einen Anschlag des Drehrosts auf, wobei zwei Reinigungseinrichtungen 125 am mittleren Drehrostelement 253 und jeweils eines am linken und rechten Drehrostelemente 252 und 254 vorgesehen sind. Das Masseelement dieser Reinigungseinrichtungen schlägt bei Drehung der Drehrostelemente 252, 253, 254 in bestimmten Bereichen auf, welche grob mit den leicht schraffierten Kreisen 299 angedeutet sind. In diesen Bereichen 299 besteht eine recht gute Abreinigungswirkung, auch da der Anschlag unmittelbar erfolgt. In den stark schraffierten Bereichen (welche nur grob angedeutet sind) besteht jedoch eine nicht so optimale Abreinigungswirkung, auch da der jeweilige Anschlag auf den Drehrost 25 durch die Reinigungseinrichtung 125 nicht unmittelbar erfolgt, und sich damit der Schlagimpuls erst (gedämpft) durch den Rost ausbreiten muss. In anderen Worten erfolgt an den Stellen des Rosts, die von dem unmittelbaren Aufschlag der vier Masseelements auf die jeweils zugehörigen Anschläge entfernt angeordnet sind, nur eine stark gedämpfte Erschütterung bzw. nur ein gedämpfter Schlag. Damit war die Abreinigungswirkung in den Bereichen 298 nicht optimal bzw. es wird der Rost 25 nur lückenhaft abgereinigt.The
Allerdings konnten die spezifische Veraschung bzw. Verschlackung des Rosts und die nicht optimale Abreinigungswirkung nicht ausschließlich mittels der Positionen des jeweiligen Anschlags des Masseelements erklärt werden. So waren insbesondere die Öffnungen 256 im mittleren Bereich 297 des Rosts zugesetzt, wobei hier bei den Untersuchungen allerdings sogar benachbart zwei Anschläge für zwei Masseelemente zweier Reinigungseinrichtungen vorgesehen waren. Damit kann der vorstehend beschriebene Dämpfungseffekt alleine nicht für die nicht optimale Abreinigung des Rosts 25 verantwortlich gemacht werden.However, the specific incineration or slagging of the grate and the less than optimal cleaning effect could not be explained solely by means of the positions of the respective stop of the mass element. In particular, the
Bei den Untersuchungen wurde zudem beobachtet, dass sich die Öffnungen 256 langsam vom Rand her schließen und sich zuerst eine Art Asche- oder Schlacke-Rand an den Öffnungen 256 ausbildet. Dabei bildet die Asche bzw. Schlacke eine Schicht, welche von den Rändern der Öffnungen 256 nach innen zuwächst, wobei sich eine Schicht an Schlacke ausbildet, die die Öffnungen 256 jedoch nicht in deren Tiefe verlegt.During the investigations it was also observed that the
Eine nass-chemische Analyse der Aschedepositionen an den Öffnungen 256 ergab, dass diese vorwiegend aus Kalium (K) und Calcium (Ca) bestehen. Beide Elemente treten zu relevanten Teilen als Karobate auf, womit hohe TIC-Gehalte (anorganischer Kohlenstoff = Karbonat-Kohlenstoff) in der Asche festgestellt wurden. Dabei wurde festgestellt, dass Aschedepositionen von der Oberfläche des Rosts 25 (und entfernt von den Öffnungen 256) einen 1,6 bis 1,8 fachen TIC-Gehalt im Vergleich zu Aschedepositionen an den Öffnungen 256 des Rosts 25 aufweisen. Dies bedeutet, dass der Calcium- und Kalium-Karbonatanteil der Asche auf der Oberfläche des Rosts 25 nochmals deutlich höher ist als an und über den Öffnungen 256.A wet chemical analysis of the ash deposits at the
Das molare Kalium/Calcium-Verhältnis liegt bei den von den Öffnungen 256 stammenden Ascheproben deutlich unter 1 und bei den von der Oberfläche des Rosts 25 stammenden Ascheproben knapp über 1.The molar potassium/calcium ratio is well below 1 for the ash samples from the
Mittels thermodynamischer Hochtemperatur-Gleichgewichtsberechnungen können Kalium und Calcium im Temperaturbereich unter ca. 800°C Doppelkarbonate bilden (K2Ca2(CO3)2 und K2CO3(CO2)2). Bei Kalium/Calcium-Verhältnissen von >1 steigt der K2CO3-Anteil in der Asche. K2CO3 kann im Temperaturbereich ab ca. 1000°C Schmelzphasen ausbilden. Anzumerken ist allerdings, dass die Ergebnisse dieser Berechnungen nur grobe Richtwerte liefern, da sich den der umgebenden Gasphasenzusammensetzung (reduzierend, oxidierend, CO2-Gehalt) abhängen.Using thermodynamic high-temperature equilibrium calculations, potassium and calcium can form double carbonates in the temperature range below approx. 800°C (K 2 Ca 2 (CO 3 ) 2 and K 2 CO 3 (CO 2 ) 2 ). At potassium/calcium ratios of >1, the proportion of K 2 CO 3 in the ash increases. K 2 CO 3 can form melting phases in the temperature range from approx. 1000°C. However, it should be noted that the results of these calculations only provide rough guide values, since they depend on the surrounding gas phase composition (reducing, oxidizing, CO 2 content).
Die unterschiedlichen Karbonatgehalte der Aschedepositionen auf dem Rost 25 und an den Öffnungen 25 lassen sich durch unterschiedliche Verweilzeiten und Gasatmosphären erklären, da in den Bereichen, in welchen keine Luft einwirkt (d.h. entfernt von den Öffnungen 256 für die Luftdurchströmung), der CO2-Gehalt im Gas üblicherweise noch höher ist.The different carbonate contents of the ash deposits on the
Aufgrund der zum Großteil unterstöchiometrischen Verhältnisse im Brennstoffbett 28 und dem im Gas bzw. der Luft vorhandenen CO2 bilden sich die Kalium und Calcium-Karbonate am Rost. Diese können bei hohen Temperaturen aufgrund der beginnenden Ascheschmelze Versinterungen bzw. auch lokale Schmelzphasen ausbilden. Bei einer solchen Versinterung beginnen die Aschepartikel sich zu einem flächenartigen Gitter zu verbinden, das sich in Folge aufbaut und die Öffnungen 256 verschließen kann. Diese Versinterungen haben die Eigenschaft, dass diese bei Krafteinwirkung flächig auseinanderbrechen, da die Gitterstruktur zerstört wird. Umgekehrt zweigt allerdings ein indirekter Stoß auf die Versinterung oftmals nur wenig Wirkung, da deren Anhaftung auf dem Rost als flächige Struktur für eine effiziente Abreinigung zu groß ist.Potassium and calcium carbonates form on the grate due to the largely substoichiometric conditions in the
Hinzu tritt der Umstand, dass die Größe der Karbonatbildung und auch das Auftreten der Versinterung brennstoffabhängig sind. Beispielsweise wurde beobachtet, dass die Versinterung bei Pellets als Brennstoff stark auftreten kann, während beispielsweise bei Hackgut als Brennstoff eine Versinterung nicht oder nur unwesentlich auftritt. Insofern handelt es sich vorliegend um eine besondere Problematik, welche bestimmte Brennstoffe (insb. solche mit höherer Dichte) mehr betrifft, als andere.In addition, there is the fact that the extent of carbonate formation and the occurrence of sintering are dependent on the fuel. For example, it has been observed that sintering can occur to a large extent when pellets are used as fuel, while sintering does not occur or only occurs to an insignificant extent when, for example, wood chips are used as fuel. In this respect, the issue at hand is a special one, which affects certain fuels (especially those with a higher density) more than others.
Zusammengefasst wurde erkannt, dass an den Öffnungen 256 und auf dem Rost 25 (entfernt von den Öffnungen) sich brennstoffabhängig eine unterschiedliche Chemie betreffend der Veraschung bzw. Verschlackung ausbildet, womit auch die mechanischen Eigenschaften der jeweiligen Veraschung bzw. Verschlackung unterschiedlich ist. Damit besteht bei brennstoffflexiblen Feuerungen das zusätzliche besondere Problem, dass ein Teil der Asche- bzw. Schlackedepositionen bei bestimmten Brennstoffen entsteht, und bei anderen aber nicht bzw. in weit geringerem Ausmaß. Damit muss eine brennstoffunabhängige Reinigung des Rosts gewährleistet werden, wobei die Reinigung auch dann funktionieren muss, wenn die Art der Versinterung bzw. Verschlackung stark variiert.In summary, it was recognized that, depending on the fuel, different chemistry forms at the
Weiter wurde erkannt, dass besonders über den Öffnungen 256 störende flächige Versinterungen ausgebildet werden, welche mittels einer herkömmlichen Klopfwirkung nicht effizient abgereinigt werden können.Furthermore, it was recognized that particularly over the
Nachstehend wird mit Bezug auf die
In
Die Strich-Punkt-Linie der
Das Drehrostelement 252 ist mittels einer Lagerwelle 81, vorliegend mit einem beispielhaft dargestellten rechteckigen Querschnitt, drehbar gelagert. Eine der Drehrichtungen ist mit dem Pfeil D1 angegeben. Die Drehachse der Lagerwelle 81 ist in
Die Lagerwelle 81 ist wiederum relativ zur Biomasseheizanlage 1 drehbar gelagert vorgesehen. Die Drehung der Lagerwelle 81 und damit des Drehrostelements 252 erfolgt über eine (in den
Vorzugsweise kann die Kopplung zwischen der Antriebseinrichtung und der Lagerwelle 81 flexibel und nicht starr vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Kopplung mittels eines flexiblen Zahnriemens erfolgen. Auch kann die Kopplung mittels eines Zahnradgetriebes mit einem Spiel erfolgen.The coupling between the drive device and the bearing
An der Lagerwelle 81 des Drehrostelements 252 ist die Reinigungseinrichtung 125 angebracht. Alternativ (nicht dargestellt) kann die Reinigungseinrichtung 125 auch unmittelbar an dem Drehrostelement 252 angebracht sein. Die Lagerwelle 81 weist eine (geometrische) Drehachse 832 auf, um die das Drehrostelement 252 gedreht wird.The
Die Reinigungseinrichtung 125 ist an der Unterseite des Drehrostelements 252 vorgesehen. Dabei kann die Reinigungseinrichtung 125 frei an dem Drehrostelement 252 hängen, ohne andere Teile der Biomasse-Heizanlage 1 zu berühren.The
Die Reinigungseinrichtung 125 weist eine Aufhängung 122 mit einem Gelenk 123 auf. Die Aufhängung 112 erstreckt sich von dem Drehrostelement 252 weg und beabstandet das Gelenk 123 von der Lagerwelle 81.The
Das Gelenk 123 sieht eine Drehachse für einen Schlagarm 124 vor, welcher durch das Gelenk 123 in Bezug auf die Längserstreckung des Schlagarms 124 in etwa mittig drehbar gelagert ist. Der Schlagarm 124 ist länglich ausgebildet und hat beispielsweise die Form eines Stabes oder Schaftes. Der Schlagarm 124 weist dabei ein erstes Ende 124a und ein zweites Ende 124b auf. Das zweite Ende 124b kann einen Schlagarmkopf 126 zum Anschlagen auf eine Anschlagfläche 128b vorsehen.The joint 123 provides an axis of rotation for a
Am ersten Ende 124a des Schlagarms 124 ist ein Masseelement 127 befestigt. Das Masseelement 127 ist bevorzugt aus einem Metall hergestellt und kann als Gewicht und auch als Schlagelement im Sinne eines Hammerkopfes dienen. Insofern kann das Masseelement 127 ebenso einen Schlagarmkopf 126 darstellen.At the
Das Masseelement 127 selbst kann einstückig oder auch mehrstückig vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Masseelement 127 ein einzelnes Gusselement sein, oder es kann aus mehreren Metallteilen bestehen, welche miteinander verschweißt oder verschraubt sind. Auch kann das Masseelement 127 mit dem Schlagarm 124 einstückig oder mehrstückig vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Masseelement 127 mit dem Schlagarm 124 als ein einzelnes Gussteil hergestellt sein.The
Der Schlagarm 124 mit dem Masseelement 127 der
Weiter ist am Schlagarmkopf 126 bzw. am Masseelement zumindest ein Stechelement 129 mit Vorsprüngen 130 vorgesehen. Das Stechelement 129 ist derart eingerichtet, dass dieses mit seinen Vorsprüngen 130 in eine (vorzugsweise schlitzförmige) Öffnung 256 des Drehrostelements 252 eindringen kann. Die Vorsprünge 130 können bevorzugt zum Ende der Vorsprünge 130 hin spitz zulaufend ausgebildet sein. In anderen Worten können die Vorsprünge 130 derart vorgesehen sein, das diese sich zu deren distalem Ende hin (bevorzugt stetig) verjüngen bzw. keilförmig vorgesehen sind.At least one lancing
Weiter ist das zumindest eine Stechelement 129 mit dessen Vorsprüngen 130 kammförmig ausgebildet. Somit sind mehrere Vorsprünge (130) nebeneinander in einer Reihe vorgesehen.Furthermore, the at least one lancing
Am zweiten Ende 124b des Schlagarms 124 ist eine Abschrägung vorgesehen, mit der ein Schlagarmkopf 126 mit einer Fläche vorgesehen ist, die im ersten Zustand flächig an der Unterseite des Drehrostelements 252 bzw. an einer Anschlagfläche 128b des Drehrostelements 252 anliegt.A bevel is provided at the second end 124b of the
Damit ist die maximale Auslenkung des Schlagarms 123 mit dem Masseelement 127 in eine Richtung begrenzt. In anderen Worten ist das Masseelement 127, welches an dem Schlagarm 124 befestigt ist, von dem Drehrostelement 252 maximal beabstandet angeordnet. Durch das Gewicht des Masseelements 127 verbleibt der Schlagarm 124 in dem ersten Zustand stabil in der in
Der in
In dem ersten Zustand kann beispielsweise die Verbrennung des Brennstoffs auf der Verbrennungsfläche 258 des Drehrostelements 252 erfolgen. Dabei verbleiben Verbrennungsrückstände, unter anderem Asche und Schlacke, auf dem Rost. Diese Verbrennungsrückstände können zudem an dem Drehrostelement 252 fest anhaften oder anbacken, und insbesondere können auch Öffnungen 256 (in
Im Laufe der Drehung in Richtung des Pfeils D1 vom ersten Zustand in den zweiten Zustand wird die Reinigungseinrichtung 125 integral mit dem Drehrostelement 252 bewegt. Bei dieser Bewegung wird der Schlagarm 124 zusammen mit dem Masseelement 127 angehoben; die potentielle Energie des Masseelements 127 wird erhöht.In the course of rotating in the direction of arrow D<b>1 from the first state to the second state, the
Dabei verbleibt der Schlagarm 124 im zweiten Zustand in seiner Ausgangswinkelposition. Der Schlagarm 124 hat sich mit dem Masseelement 127 noch nicht relativ zu dem Drehrostelement 252 bewegt.The
Dreht man den Schlagarm 124 über diesen zweiten Zustand hinaus weiter in Richtung des Pfeils D1, was in
Damit initiiert die fortgesetzte Drehung des Drehrostelements 252 über die Fallstartposition F1 eine Beschleunigungsbewegung des Masseelements 127, bei der die Lageenergie bzw. potentielle Energie des Masseelements 127 in kinetische Energie umgewandelt wird. Bei dieser Bewegung dient beim Ein- und auch beim Durchdringen der Öffnung 256 zudem die Energie des Falls zuerst zum Stechen (d.h. vor dem Anschlagen wird zuerst Eingestochen), womit sich eine aus der Fallbewegung resultierende Stechwirkung in die Öffnung 256 auf das Entfernen der Asche- und Schlackedepositionen in, auf und an der Öffnung 256 konzentriert. Weiter konzentriert sich die Stechwirkung aus der Energie des Falls vorteilhaft auf die Spitzen bzw. distalen Enden der Vorsprünge 256, da diese zuerst in die Asche- bzw. Schlackedepositionen mit einer vergleichsweise recht geringen Aufschlagfläche treffen.Thus, the continued rotation of the
Dadurch, dass insbesondere die Versinterungen an und über der Öffnung 256 (wie vorstehend zur Physik und Chemie der Versinterungen näher erläutert) flächig und eher spröde ausgebildet sind, können die Vorsprünge 130 diese Versinterungen mit der Stechwirkung effektiver aufbrechen als ein reines Aufschlagen auf das Rostelement 252 wie dies im Stand der Technik der Fall ist.Due to the fact that the sinterings on and above the
Zudem berücksichtigt die kammförmige Ausbildung der Vorsprünge 130 die schlitzförmige bzw. längliche Ausbildung der Öffnung 256, damit die Öffnung 256 vollständig gereinigt werden kann. So werden Versinterungen über die gesamte Länge der Öffnung 256 entfernt, was auch deshalb relevant ist, da die Öffnung 256 von außen nach innen zugesetzt wird und mithin die Mitte der Öffnungen 256 als letztes verschlossen wird. Insofern würde beispielsweise ein einzelner Vorsprung 130, der nur für die Mitte der Öffnung 256 ausgebildet wäre, eventuell nur durch die (noch) nicht versinterte Mitte der Öffnung 256 hindurchtreten, und die versinterten Ränder der Öffnung 256 nicht abreinigen.In addition, the comb-shaped design of the
Die Fallstartposition F1 ergibt sich aus den üblichen Gesetzen der Mechanik unter Berücksichtigung der Wirkungsrichtung der Erdbeschleunigung. Die Fallstartposition F1 kann beispielsweise durch relative Position des Masseschwerpunkts Ms (welcher in
In
Die Fallbewegung des Schlagarms 124 mit dem Masseelement 127 ist im Prinzip eine Drehbewegung. Impulsphysikalisch betrachtet ist der Impuls des Schlagarms 124 mit dem Masseelement 127 beim Anschlag auf die Anschlagfläche 128a gleich der Impulssumme der verteilten Masse Σ mi ∗ vi des Fallhammers, wobei die Geschwindigkeit vi der einzelnen Masseninkremente mi des Fallhammers von dem Radius der Drehbewegung der einzelnen Masseninkremente abhängt.The falling movement of the
Mit diesem Impuls erfolgt ein Stoß oder ein Anklopfen auf bzw. an das Drehrostelement 252 und ebenso ein Eindringen bzw. Einstechen (oder je nach Länge der Vorsprünge 130 auch ein Durchringen bzw. Durchstechen) in die Öffnung 256.This impulse causes an impact or knocking on or against the
Der Stoß oder das Anklopfen bewirkt eine Erschütterung des Drehrostelements 252 und, insbesondere bei einer flexiblen Kopplung zwischen Antriebseinrichtung und Lagerwelle 81, eine schnelle Hin- und Herbewegung des Drehrostelements 252 um dessen Drehachse. Damit werden Verbrennungsrückstände auf dem Drehrostelement 252 abgeklopft und auch abgeschüttelt.The impact or knocking causes the
Der Stoß oder das Anklopfen des Masseelements 127 auf der Anschlagfläche 128a des Drehrostelements 252 resultiert zusammengefasst in einer Klopfwirkung, mit welcher das Drehrostelement 252 von Verbrennungsrückständen, beispielsweise Asche oder Schlacke, abgereinigt werden kann.The impact or knocking of the
Das Eindringen in die Öffnung 256 bewirkt des Weiteren ein Aufbrechen der Asche- bzw. Schlackedepositionen und insbesondere von flächigen Versinterungen in, über und an der Öffnung, da die Spitzen der Vorsprünge 130 gezielt an die Depositionen und Versinterungen anschlägt, und diese bricht.Penetrating into the
Mit dem Durchdringen wird sichergestellt, dass auch flächige Versinterungen aufgebrochen werden, welche beispielsweise nur über der Öffnung 256 aber nicht in dieser entstanden ist. So haben die vorstehend beschriebenen Untersuchungen gezeigt, dass die Versinterung eher nicht in der Öffnung 256 bzw. in deren Innenvolumen entsteht, sondern ähnlich dem Zuwachsen einer Eisschicht auf einem See von deren Rändern nur an und über der Öffnung 256 ausgehend von der Oberfläche des Drehrostelements 252.With the penetration, it is ensured that flat sinterings are also broken up, which, for example, only occurred above the
Damit kombiniert die vorliegende Reinigungseinrichtung 125 zwei Maßnahmen zur Rostabreinigung: das Klopfen und das Stechen.The
In
Die Drehbewegung in Richtung des Pfeils D1 kann nun entweder an einer vordefinierten Position stoppen und dann in Richtung des Pfeils D2 entgegengesetzt fortgesetzt werden, oder es kann die Drehbewegung weiter in Richtung des Pfeils D1 fortgesetzt werden, bis eine 360 Grad Drehung erfolgt ist. Dabei kann die Drehbewegung in Richtung des Pfeils D2 insbesondere derart fortgeführt werden, dass das Drehrostelement 252 wieder auf seine Arbeitsposition der
In beiden vorgenannten Fällen der Fortführung der Drehbewegung (weiter in Richtung des Pfeils D1 oder in Richtung des Pfeils D2) kann wiederum eine weitere Fallstartposition erreicht werden, in welcher sich der Schlagarm 124 in die Ausgangsposition der
Damit kann mit der vorstehend erläuterten Mechanik bei der (optionalen) Rückkehr des Drehrostelements 252 in seine Ausgangsposition ein zweiter Stoß oder ein zweites Anklopfen auf bzw. an das Drehrostelement 252 erfolgen, was die Abreinigung des Drehrostelements 252 verbessert.When the rotating grate element 252 (optionally) returns to its starting position, the mechanism explained above can be used to make a second impact or a second knock on the
Versuche mit einer Experimentalanlage haben gezeigt, dass die Reinigungseinrichtung 125 mit der vorstehend erläuterten Konfiguration zu einer sehr effizienten Abreinigung des Rostes 25 und auch der Öffnungen 256 des Rosts 25 führt.Tests with an experimental installation have shown that the
Diese effiziente Abreinigung hat insbesondere die folgenden Gründe:
Das Anklopfen bzw. der Impuls auf das Drehrostelement 252 erfolgt von der Unterseite des Drehrostelements, die der verunreinigten oder verschlackten Verbrennungsfläche 258 gegenüberliegt. Damit wird der Großteil der Verunreinigung oder Verschlackung von der Verbrennungsfläche 258 aus der idealen Richtung abgeklopft, d. h. die Verbrennungsrückstände werden vom Rost 25 weggeklopft. Dies gilt auch für das Eindringen der Vorsprünge 130 in die Öffnungen 256 des Rosts.This efficient cleaning has the following reasons in particular:
The tapping or the impulse on the
Das Anklopfen auf das Drehrostelement 252 erfolgt zudem bei dem ersten Anklopfen unmittelbar auf das Drehrostelement 252 selbst.The tapping on the
Das Masseelement 127 kann weiterhin im Vergleich zur Masse des Drehrostelements 252 ein erhebliches Gewicht aufweisen, beispielsweise 100 bis 1000 Gramm. Aufgrund der vorstehend erläuterten Fallstrecke und der Erdbeschleunigung ist der resultierende Impuls vergleichsweise groß, womit neben der losen Asche auch stärker anhaftende Verunreinigungen oder Verschlackungen entfernt werden können. Durch die spitzen Enden der Vorsprünge 130 konzentriert sich der Impuls vor dem Abklopfen zudem auf das Aufbrechen der Asche- bzw. Schlackedepositionen und insbesondere der Versinterungen an den Öffnungen 256.The
Bei einer Hin- und Rückdrehung oder eine vollständigen Umdrehung des Drehrostelements 252 erfolgt ein zweimaliges Anschlagen oder Anklopfen, womit die Klopfwirkung zweifach erzeugt wird.With a back and forth rotation or a complete rotation of the
Zudem bestehen die weiteren Vorteile:
Die Initiierung der Beschleunigungsbewegung erfolgt durch die Drehung des Drehrostelements 252, d. h. immanent zu dem Zeitpunkt, zu dem der Rost zur Abreinigung gekippt wird, ohne jedoch einen eigenen Antrieb oder eine eigens gesteuerte Auslösevorrichtung zu benötigen. Damit wird die Klopfwirkung und die Stechwirkung konstruktiv bedingt automatisch zum richtigen Zeitpunkt bewirkt.There are also other advantages:
The acceleration movement is initiated by rotating the
Dabei kann die Fallstartposition vorteilhaft derart festgelegt sein, dass die Verbrennungsfläche 258 beim Abklopfen nach unten zeigt, womit die beim Stoß oder Anklopfen entfernten Verbrennungsrückstände direkt in den Aschebehälter bzw. -raum der Biomasse-Heizanlage 1 fallen können.The fall start position can advantageously be set in such a way that the
Nachstehend wird mit Bezug auf die
Eine Initiierung einer Beschleunigungsbewegung des Masseelements 127 kann auch ohne die in den
Die
the
Anstelle der Fallhammer-Konfiguration der
Weiter kann das Masseelement 127 als eine Platte 127 ausgestaltet sein, welche beispielsweise als Vieleck oder Formkörper vorgesehen ist. Das plattenförmige Masseelement 127 kann dabei in seinem (Flächen-) Umriss derart ausgestaltet sein, dass dieses an die Form des jeweilig zugehörigen Drehrostelements 252, 253, 254 angepasst ist.Furthermore, the
An dieser Platte 127 kann nun eine Mehrzahl von Stechelementen 129 vorgesehen sein, wobei die Stechelemente 129 derart angeordnet sind, dass diese in ihre jeweils gegenüberliegende Öffnung 256 einstechen oder diese durchstechen können.A plurality of lancing
Damit hat das Masseelement 127 als Platte 127 den Vorteil, dass die Stechelemente 127 passend zu Öffnungen 256 vorgesehen sein können, welche in einem Rostelement 252, 253, 254 in einem komplexen Muster vorgesehen sind. Ein solches komplexes Muster mit einer strömungsführungsbedingten Verteilung der Öffnungen 256 (in bspw. unterschiedlichen Ausrichtungen und Längen) ist beispielsweise in
Diese Beabstandung der Stechelemente 129 von den Öffnungen im ersten Zustand bzw. in der Arbeitsposition des Drehrosts 25 ist vorteilhaft, da eine ungestörte Durchströmung des Drehrosts 25 mit Luft für die Verbrennung sichergestellt werden kann (vgl. die Pfeile LU in
Dazu trägt auch die Form der Vorsprünge 130 bei. Diese verjüngen sich in Richtung deren distalen Endes bzw. laufen spitz zu, womit am unteren Eintritt der Öffnungen 256 nur minimale Störungen in der Luftströmung am Eintritt in die Öffnung 256 erzeugt werden.The shape of the
Bei der Konfiguration der
Es kann mit der Linearführung des Masseelements 127 weiter im Vergleich zu der Fallhammer-Konfiguration der
Weiter kann ein Masseelement 127, welches als Plate 127 unter dem jeweiligen Drehrostelement 252, 25,3 254 vorgesehen ist, eine ganz erhebliche Masse aufweisen, womit die Klopf- und Stechwirkung verbessert werden kann.Furthermore, a
Weiter sind an dem Masseelement 127 zwei Stechelemente 130 zum Einstechen bzw. Durchstechen in die Öffnungen 256 vorgesehen. In dieser Ansicht sind die Stechelemente 130 in deren Seitenansicht zwar nur als einzelne Vorsprünge 130 dargestellt, allerdings können diese sich auch kammförmig mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 130 erstrecken (in
Wird nun das Drehrostelement 252 in Richtung des Pfeils D1 gedreht, so wie das in der
Wird das Drehrostelement 252 in Folge entweder in Richtung des Pfeils D1 oder in Richtung des Pfeils D2 weitergedreht, dann kann wiederum eine weitere Fallstartposition erreicht werden, aus der das Masseelement 127 zurückgleitet bzw. fällt, und mit seiner zweiten Fläche 127b auf die zweite Anschlagfläche 128b aufschlägt.If the
Damit können auch mit diesem zweiten Beispiel einer Reinigungseinrichtung 125 der
(Drehrost 25 mit Drehrostelementen 252, 253, 254 und mit Reinigungseinrichtungen 125)(
Die
Die
Die
Die
Der Drehrost 25 mit den drei Drehrostelementen 252, 253, 254 und deren Funktion wurden vorstehend in Bezug auf die
Die
Die Einschubrichtung bzw. -achse des Brennstoffs auf den Drehrost 25 ist mit dem Pfeil E angegeben.The direction or axis of insertion of the fuel onto the
Die Motoren 31 können die Lagerachsen 81 der drei Drehrostelemente 252, 253, 254 zur Drehung dieser über eine Drehmechanik 23 antreiben. Die Drehmechanik 23, welche in der Drehmechanikhalterung 22 gelagert ist, koppelt die Lagerachse 81 mit den Motoren 31 über einen Zahnriemen und Zahnräder, wobei das erste und das zweite Drehrostelement 252, 253 gemeinsam gedreht werden, und das dritte Drehrostelement 254 unabhängig von dem ersten und zweiten Drehrostelement 252, 253 gedreht werden können. Alternativ (nicht dargestellt) können aber auch alle drei Drehrostelemente 252, 253, 254 unabhängig voneinander gedreht werden, falls beispielsweise drei Motoren 231 vorgesehen sind. Das Ergebnis der Drehung der Drehrostelemente 252, 253 und 254 ist in den
Es sind in
In der Draufsicht der
Durch die beispielhafte relativ gleichmäßig verteilte Anordnung der Vielzahl der Öffnungen 256 wird eine gleichmäßige Durchströmung des Brennstoffbetts 28 (dieses ist in
Zudem haben längliche bzw. schlitzförmige Öffnungen 256 den Vorteil, dass diese einfach herzustellen sind und dass diese eine erhebliche Öffnungsfläche für den Luftstrom aufweisen, ohne jedoch dass der Brennstoff durch den Rost hindurchfallen kann. Allerdings haben diese Öffnungen 256 auch den Nachteil, dass diese Öffnungen 256 verschlacken können, womit die Luftzufuhr in das Brennstoffbett unterbrochen werden kann.In addition, elongated or slit-shaped
Diese schlitzförmigen Öffnungen 256 können bevorzugt eine Breite von 4,6 mm +-0,5 mm (oder + 0,4 mm und - 1 mm) und/oder eine Länge von 35 mm +- 10 mm aufweisen. Auch können die schlitzförmigen Öffnungen 256 eine Breite von 4,5 mm +-0,6 mm und/oder eine Länge von 40 mm +- 20 mm aufweisen.These slit-shaped
Weiter erstreckt sich ein Teil der schlitzförmigen Öffnungen 256 auch durch die Lagerachsen 81 bzw. die Wellen 81, womit eine Einströmung der Primärluft in das Brennstoffbett auch in den Bereichen der Drehrostelemente 252, 253, 254 ermöglicht wird, die sich oberhalb der Wellen 81 befinden. Umgekehrt weisen diese Öffnungen 256, welche sich durch die Wellen 81 und durch das jeweilige Drehrostelement 252, 253, 254 erstrecken, eine deutlich größere Tiefe auf (und setzen sich damit leichter zu) als die Öffnungen 256, welche sich nur durch das jeweilige Drehrostelement 252, 253, 254 erstrecken.Furthermore, some of the slot-shaped
In den Öffnungen 256 der
Drehrostelemente 252, 253, 254 in Richtung der Öffnungen 256 hervorstehend angeordnet sind.Rotating
In der
Die neun Reinigungseinrichtungen 125 sind an der Unterseite der Drehrostelemente 252, 253, 254 vorgesehen. Die Reinigungseinrichtungen 125 weisen zwei Aufhängungen 122 als Teil von (Linear-) Führungen und je ein bewegliches Masselelement 127x auf. An dem Masseelement 127x ist zumindest ein Stechelement 129 angebracht, welches von dem Masseelement 127x in Richtung des Drehrostelements 252, 253, 254 hervorsteht.The nine
Es sind die Reinigungseinrichtungen 125 mit deren Masseelement 127x mittels der Aufhängung 122 beweglich an den jeweiligen Drehrostelementen 252, 253 254 angebracht. Dabei ermöglichen die Aufhängungen 122 eine im Wesentlichen lineare bzw. geradlinige Bewegung der Masseelemente 127x von dem Drehrostelement 252, 253, 254 weg und zu diesem hin. In anderen Worten sind die Masseelemente 127x derart aufgehängt bzw. geführt, dass diese bei Drehung des Drehrostelements 252, 253, 254 eine translatorische Bewegung vollziehen.The
Die Aufhängungen 122 stehen in der Arbeitslage der
Die vorliegende Linearaufhängung dient als Linearlager mit einer relativ geringen Reibung und einer möglichst spielfreien Führung. Dabei wird über die Länge der Aufhängungen 122 die Länge des Hubs des Masseelements 127x bei Drehung des Drehrostelements 252, 253, 254 definiert, womit wiederum die Aufschlag- und die Stechenergie der Reinigungseinrichtung 125 definiert wird.The present linear suspension serves as a linear bearing with relatively low friction and a guide that is as free of play as possible. The length of the
Für die Aufhängung 122 sind in den Masseelementen 127x komplementäre Gleitlager bzw. Buchsen 133 vorgesehen. Diese Buchsen 133 bzw. Gleitlager 133 können etwas allgemeiner als Führungsöffnungen 133 bezeichnet werden.For the
In den Masseelementen 127x sind somit Führungsöffnungen 133 als Gleitlager 133 zur Aufnahme der stabförmigen Aufhängungen 122 bzw. zur Aufnahme der Führungsbolzen 122 vorgesehen. Die Führungsöffnungen 133 sind bevorzugt entgratet und innen geglättet, beispielsweise poliert. Ebenso können die Führungsöffnungen 133 mittels Laserschneiden gefertigt werden, womit diese eine gute Oberflächengüte und Passgenauigkeit aufweisen.
Vorliegend sind zwei Aufhängungen 122 mit zwei komplementären Führungsöffnungen 133 in den Masseelementen 127x vorgesehen, womit eine lineare Schlittenführung für einen beweglichen Schlitten in Form des Masseelements 127x vorgesehen ist.In the present case, two
Diese Art einer Linearführung hat den erheblichen Vorteil, dass diese sehr wenig Platz benötigt bzw. sehr kompakt aber zugleich effizient ist (insb. im Vergleich zu der Fallhammer-Variante einer Reinigungseinrichtung 125). Die Reinigungseinrichtung kann baubedingt eine ausreichende Fallenergie des Masseelements 127x aufweisen, wobei diese ist weitgehend von der Reibung der Linearführung, der Masse des Masseelements 127x und der Fallhöhe des Masseelements 127x = Länge der Führung abhängig ist. Diese Parameter können jedoch auch mit der vorliegenden kompakten Reinigungseinrichtung 125 mit einer zuverlässigen Linearführung mit ausreichender Fallenergie zur gleichmäßigen Abreinigung des Rosts 25 realisiert werden.This type of linear guide has the considerable advantage that it requires very little space and is very compact but at the same time efficient (especially compared to the drop hammer variant of a cleaning device 125). Due to the construction, the cleaning device can have sufficient fall energy of the mass element 127x, whereby this is largely dependent on the friction of the linear guide, the mass of the mass element 127x and the fall height of the mass element 127x=length of the guide. However, these parameters can also be realized with the present
Aufgrund des deutlich kleineren Platzbedarfs der vorliegenden Reinigungseinrichtungen 125 ist es dabei überhaupt erst möglich, eine solche Reinigungseinrichtung 125 in einem Kessel 11 kleinerer Bauart (bzw. mit geringerer Leistung) zu integrieren, und davon zudem auch gleich mehrere Reinigungseinrichtungen 125 (beispielsweise 3) unter einem Drehrostelement 252, 253, 254 anzubringen, um eine gleichmäßigere Abreinigung mit Klopf- und Stechwirkung vorzusehen.Due to the significantly smaller space requirement of the
Zudem verkantet bzw. verklemmt das Masseelement 127x mit einer Schlittenführung deutlich weniger, da die Führung mit einem relativ großzügigem Spiel ausgestattet sein kann, und diese trotzdem einen klar definierten Bewegungsbereich aufweist. In anderen Worten kann eine große Masse, wie die des Masseelements 127x, mit einer linearen Schlittenführung zuverlässig beweglich gelagert werden, ohne dass die üblichen Ruß-, Staub- oder Schlackeablagerungen zu einem Ausfall der Führung führen.In addition, the mass element 127x tilts or jams much less with a carriage guide, since the guide can be equipped with a relatively large amount of play, and it nevertheless has a clearly defined range of movement. In other words, a large mass, such as that of the mass element 127x, can be reliably movably supported with a linear slide guide without the usual soot, dust or slag deposits leading to guide failure.
Weiter muss die Führung derart ausgestaltet sein, dass ein Einstechen bzw. Durchstechen der Öffnungen 256 durch die Stechelemente 129 möglich ist. Dabei ist es erforderlich, dass eine Mehrzahl von länglichen oder plattenförmigen Stechelementen 129 derart ausgerichtet ist und derart geführt wird, dass diese mit der Bewegung des Masseelements 127x gemeinsam in die Öffnungen 256 eingeführt und/oder durch die Öffnungen 256 durchgeführt werden. In anderen Worten müssen die mit dem Masseelement 127x bewegten Stechelemente 129 passgenau zu den jeweils korrespondierenden Öffnungen 256 vorgesehen sein, um ein Verkanten oder Verkeilen der Stechelemente 129 in den Öffnungen 256 zu vermeiden.Furthermore, the guide must be designed in such a way that the piercing
Hierfür ist vorliegend eine zuverlässige Linearführung vorgesehen.A reliable linear guide is provided for this purpose.
Zudem ist es bevorzugt, dass sich Stechelemente 129 in jeder Lage des Masseelements 127x in den Öffnungen 256 befinden, damit zum einen keine Fremdkörper auf der Unterseite des Rosts 25 vor die Öffnungen 256 ansammeln können (welche den Eintritt des Stechelements 129 in die Öffnung 256 von der Unterseite her verhindern könnten) und damit zum anderen auch die Lage der Stechelemente 129 in denIn addition, it is preferred that piercing
Öffnungen eine weitere Führung des Masseelements 127x mit dessen Stechelementen 129 in Bezug auf das Drehrostelement 252, 253, 254 erfahren. Anderen Worten kann die Bewegung des Masseelements 127x mit dessen Stechelementen 129 nicht nur durch die Linearführung definiert sein, sondern auch durch die Stechelemente 129 in den jeweiligen Öffnungen 256.Openings experience a further guidance of the mass element 127x with its piercing
Diesbezüglich sei daran erinnert, dass die oben beschriebenen Untersuchungen zu den Asche- bzw. Schlackdepositionen ergeben haben, dass diese weitgehend auf der Oberseite des Rosts 25 entstehend und die Öffnungen 256 von außen her durch den Aufbau einer schichtartigen Struktur zusetzen. Insofern ist es nicht erforderlich, dass die Stechelemente 129 von unten her in die Öffnungen 256 (d.h. durch die untere Öffnungsebene der Öffnungen 256, welche durch die Unterseite der Drehrostelemente 252, 253, 254 gebildet wird) stechen bzw. stoßen.In this regard, it should be remembered that the investigations described above into the ash or slag deposits have shown that these largely arise on the upper side of the
Es ist für eine Abreinigung des Rosts 25 und der Öffnungen 256 vielmehr ausreichend, dass die Stechelemente 129 nur durch einen Teil der Öffnungen 256 hindurchbewegt werden und die Stechelemente 129 mit deren Vorsprüngen 130 die Öffnungen 256 auf deren Oberseite durchstoßen, d.h., dass die Stechelemente 129 bei Abreinigung bzw. der Fallbewegung des Masseelements 127x durch die obere Öffnungsebene der Öffnungen 256 (welche durch die Oberseite der Drehrostelemente 252, 253, 254 gebildet wird, durchtreten.Rather, for cleaning the
Dabei wird der Wiederstand eventuell vorhandener (hartnäckiger) Schlacke- bzw. Aschedepositionen effizient überwunden wobei die spitzen Vorsprünge 130 der Stechelemente 129 eine Stechwirkung in Form des Aufbrechens der Asche- bzw. Schlackedepositionen ausüben.The resistance of any existing (stubborn) slag or ash deposits is efficiently overcome, with the pointed
Dabei sind die Vorsprünge 130 der Stechelemente 129 vorzugsweise kammförmig bzw. gabelförmig ausgestaltet. Insofern weist ein Stechelement 129 eine Mehrzahl von Vorsprüngen 130 auf, welche der Reihe nach in einer Ebene angeordnet sind. Damit kann eine Öffnung 256 über ihre gesamte Länge abgereinigt werden, da die Schlacke- bzw. Aschedepositionen an mehreren Stellen aufgebrochen werden. Allerdings entfaltet sich die Stechwirkung von Stechelementen 129 mit kammförmig angeordneten Vorsprüngen 130 trotzdem punktuell, wodurch die Fallenergie ebenso punktuell in die flächenhaften Schlacke- bzw. Aschedepositionen einwirken kann. Damit brechen auch sehr hartnäckige bzw. feste Schlacke- bzw. Aschedepositionen auf. Nach dem Auftreffen der (bevorzugt spitz ausgeführten) Vorsprünge 130 auf die Schlacke- bzw. Aschedepositionen schieben sich die Vorsprünge weiter durch die Schlacke- bzw. Aschedepositionen hindurch. Dabei ist es vorteilhaft, dass ich die Vorsprünge 130 in Richtung derer distaler Enden (in zumindest einer Schnittebene des Vorsprungs 130) stetig verjüngen (vgl.
Zudem wird mit den Vorsprüngen 130 auch eine Luftzufuhr in die Öffnungen 256 nicht nachteilhaft behindert, obwohl sich die Vorsprünge 130 schon in deren Ausgangslage (d.h. in der Arbeitsposition der Drehrostelemente 252, 253, 254) teilweise in den Öffnungen 256 befinden (wie auch in
Die Masseelemente 127x der
In den
Es basiert das vorliegend gezeigte spezielle Konzept von drei Reinigungseinrichtungen 125 pro Drehrostelement 252, 253, 254 (bzw. von zumindest zwei Reinigungseinrichtungen pro Drehrostelement) auf folgenden weiteren Überlegungen:
252, 253, 254 ist mittels einerJedes Drehrostelement Welle 81 bzw.Lagerachse 81 drehbar gelagert. Hieraus ergibt sich, dass unter 252, 253, 254 (regelmäßig mittig) diedem Drehrostelement Welle 81 vorgesehen ist, welche dieReinigungseinrichtung 125 252, 253, 254 beabstandet angeordnet und mithin die Reinigungswirkung des Abklopfens verschlechtert. Es führt die Lagerung desvon dem Drehrostelement 252, 253, 254 mittels einerDrehrostelements Welle 81 generell dazu, dass eine Klopfwirkung der Reinigungseinrichtung verschlechtert wird, da diese die Aufschlagenergie des Klopfens teilweise aufnimmt und mithin dämpft. Insofern landet ein guter Teil der Aufschlagenergie inder Welle 81 und nicht 252, 253, 254, was nachteilhaft ist. Wie Versuche gezeigt haben, ist somit eine einzelne Reinigungseinrichtung 125 auf einer Welle nicht so effektiv bei der Abreinigung des gesamten Drehrosts 25 incl.im Drehrostelement dessen Öffnungen 256, wie diese sein sollte (vgl. Ausführungen zurFig. 22 ). Dieser Umstand verstärkt sich dann auch noch besonders bei diversen Brennstoffen, welche stärker zur Versinterung neigen, wie erläutert.
- Each
252, 253, 254 is rotatably mounted by means of arotary grate element shaft 81 or bearingaxis 81. This results in theshaft 81 being provided below the 252, 253, 254 (usually in the middle), which arranges therotary grate element cleaning device 125 at a distance from the 252, 253, 254 and thus impairs the cleaning effect of the tapping. The mounting of therotary grate element 252, 253, 254 by means of arotating grate element shaft 81 generally results in the knocking effect of the cleaning device being impaired, since this partially absorbs the impact energy of the knocking and consequently dampens it. In this respect, a good part of the impact energy ends up in theshaft 81 and not in the 252, 253, 254, which is disadvantageous. As tests have shown, arotary grate element single cleaning device 125 on a shaft is not as effective in cleaning the entirerotating grate 25, including itsopenings 256, as it should be (cf. comments on22 ). This circumstance is then also amplified, especially with various fuels, which tend to sinter more strongly, as explained.
Sind allerdings drei Reinigungseinrichtungen 125 vorgesehen, so kann je eine Reinigungseinrichtung 125 links und rechts zur Welle 81 vorgesehen sein, sowie kann eine Reinigungseinrichtung 125 auf der Welle 81 bzw. auf der Lagerachse 81 vorgesehen sein. Damit schlagen die Reinigungseinrichtungen 125 links und rechts der Welle 81 im Fall des Aufschlagens auf das Drehrostelement 252, 253, 254 direkt (ohne die Welle 81 dazwischen) auf dieses auf, womit sich die Klopfwirkung direkt auf das Drehrostelement 252, 253, 254 auswirken kann. Die Reinigungseinrichtung 125, welche über bzw. benachbart zu der Welle 81 bzw. der Lagerachse 81 angeordnet ist, ist weiterhin speziell für die Reinigung des Mittenbereichs des Drehrostelements 252, 253, 254 vorgesehen, womit deren Aufschlagenergie für eben nur diesen Bereich vorgesehen ist. Damit können die verschiedenen Bereiche des Drehrostelements 252, 253, 254 entsprechend getrennt mit der Aufschlagenergie beaufschlagt werden, womit das Problem der "lückenhaften" Abreinigung herkömmlicher Drehroste mit herkömmlichen Reinigungseinrichtungen behoben wird.However, if three
Das vorliegende Konzept einer Reinigungseinrichtung 125 kann zudem flexibel an unterschiedliche und/oder auch komplexe Rostformen angepasst werden kann. Dabei kann die Reinigungseinrichtung 125 auch genau an derjenigen Stelle oder Fläche des Rosts 25 zum Einsatz kommen, an welcher der größte Anfall an Verunreinigungen erwartet werden kann. In anderen Worten kann die Reinigungseinrichtung vorteilhaft derart eingerichtet sein, dass die Klopfwirkung unmittelbar an den abzureinigenden Stellen des Rostes 25 erzeugt wird, und dass die Stechwirkung auch (vorzugsweise alle) Öffnungen 256 des Rostes 25 erfasst.The present concept of a
Zusammengefasst sorgen bei der vorliegenden Reinigungseinrichtung 125 die Stechelemente 129 mit deren linearer Führung für eine zuverlässige Abreinigung der Öffnungen 256, während zugleich durch Form und Anordnung der Mehrzahl der Reinigungseinrichtungen 215 auch die Abklopfwirkung verbessert wird und zugleich der Platzbedarf für eine derartige Reinigungseinrichtung 125 geringer ist, als bei herkömmlichen Reinigungseinrichtungen. In anderen Worten kombinierten die vorliegende Reinigungseinrichtung 125 ein Abklopfen und ein Stechen als Reinigungsmittel für einen Rost 25 in einer einzelnen kompakten und effektiven Mechanik.In summary, in the
Die
In den
Gemeinsam haben die
Die Masseelemente 127x bestehen (vorzugsweise) aus aufeinander gestapelten Metallplatten, welche mit Laser zugeschnitten sein können. Dabei können die unterste und die oberste Platte der Masseelemente 127 einen anderen Umriss aufweisen.The mass elements 127x consist (preferably) of stacked metal plates, which can be laser cut. In this case, the lowermost and the uppermost plate of the
Die Masseelemente 127x sind jeweils mit zwei Gleitlagern 133 zur Aufnahme der Aufhängungen 122 vorgesehen. Bei den Gleitlagern 133 sind Aussparungen 134 derart vorgesehen, dass diese den Raum im Gleitlager 133 mittig vergrößern. Bevorzugt sind die Aussparungen 134 zur Außenseite des Masseelements 127x geöffnet vorgesehen, damit Asche- und Schlacke, welche in das Gleitlager 133 beispielsweise bei einer Bewegung des Masseelements 127x eingetragen wird, das Gleitlager 133 wieder komplikationsfrei verlassen kann.The mass elements 127x are each provided with two
Die Aussparungen 134 in den jeweiligen Masseelementen 127x dienen zudem der weiteren Minimierung des sog. "Schubladeneffekts" bei der vorliegenden linearen Schlittenführung. Der Schubladeneffekt bezeichnet das mechanische Klemmen eines Schlittens auf einer Führungsbahn infolge Verkantens. Ausgelöst wird er durch ein auf den Schlitten wirkendes Drehmoment, womit die Gefahr einer Selbsthemmung besteht.The
Um die vorliegende (Gleit-) Führungen möglichst leichtgängig zu gestalten, wird mit den Aussparungen 134 ein möglichst großes Führungsspiel angestrebt. Dadurch berühren die äußeren Kanten bzw. die Endbereiche der Gleitlager 133 bzw. Buchsen 133 bzw. Führungsöffnungen 133 die Führungsbahn, wodurch die Führungslänge maximiert wird. Zudem ist die Führung mit den Aussparungen 134 toleranter gegenüber Formfehlern wie Ungeradheit bzw. bei Formveränderung bei belastungsbedingter oder thermisch Bedingter Durchbiegung. Ebenso ist die Auflagefläche für das gleiten der Aufhängung 122 in den Gleitlagern 133 verkleinert, was die Reibung generell verringert. Zudem können durch die Aussparung 134 auch Schlacke, Asche, Fremdkörper im Brennstoff (z.B. Metallreste in Pellets) leichter wieder aus dem Gleitlagern 133 austreten bzw. durch die Bewegung hinausgetragen werden. Insofern optimieren die Aussparungen 134 die Funktion der vorliegenden Linearführung.In order to make the present (sliding) guides as smooth-running as possible, the greatest possible guide play is sought with the
Weiter sind die Masseelemente 127x in deren Form bzw. in deren Aussenumriss in der Draufsicht (d.h. von oben oder von unten betrachtet) an die Form der jeweiligen Drehrostelemente 252, 253, 254 angepasst. So sind die Masseelemente 127x derart geformt, dass diese nebeneinander unter dem jeweiligen Drehrostelement 252, 253, 254 anordenbar sind, ohne sich gegenseitig zu behindern und ohne über den Umriss des jeweiligen Drehrostelements 252, 253, 254 hinauszuragen. Allerdings sind die Masseelemente 127x derart flächig ausgestaltet, dass alle Öffnungen 256 des Rosts 25 von den Stechelementen 129 "erreicht" bzw. durchstoßen werden können. In anderen Worten wird die zur Verfügung stehende Fläche unter dem jeweiligen Drehrostelement 252, 253, 254 optimal ausgenützt, um einerseits viel Masse (für eine gute Abreinigungswirkung) unterbringen zu können und um andererseits alle oder zumindest viele Öffnungen 256 des Drehrosts mit den Stechelementen 129 zu erreichen, während der gesamte Aufbau trotzdem platzsparend und kompakt ist.Furthermore, the mass elements 127x are adapted to the shape of the respective
Die in etwa länglichen (und vorzugsweise plattenförmigen) Stechelemente 129 weisen weiter drei Abschnitte auf: an dem einen (proximalen) Ende ein Befestigungsteil 131 zur Befestigung des Stechelements 129 am Masseelement 127x (wobei der Befestigungsteil 31 vorliegend vollständig im Masseelement 127x steckt), an dem anderen (distalen) Ende die sich verjüngenden Vorsprünge 130, und zwischen dem Befestigungsteil 131 und den Vorsprüngen 130 befindet sich ein Mittelteil 132. Durch die gepunktete Linie ist grob der Übergang zwischen den Vorsprüngen 130 und dem Mittelteil 132 angegeben.The approximately elongate (and preferably plate-shaped) lancing
Die
Um Wiederholungen zu vermeiden wird betreffend der Merkmale und der Funktion der Reinigungsreinrichtungen 25 auf die Erläuterungen zu den
Von den in den
Nachdem beispielsweise eine vorbestimmte Brenndauer verstrichen ist und/oder nachdem ein Glutbetthöhensensor (nicht dargestellt) eine vorbestimmte Aschehöhe (und damit -menge) erfasst hat, bestimmt eine Anlagensteuerung (nicht dargestellt), dass eine Teil- oder eine Vollabreinigung des Rosts 25 erfolgen soll. Vorliegend bestimmt die Anlagensteuerung, dass eine stufenweise Vollabreinigung des Rosts 25 erfolgen soll.For example, after a predetermined burning time has elapsed and/or after a fire bed height sensor (not shown) has detected a predetermined ash height (and thus quantity), a system controller (not shown) determines that partial or full cleaning of the
In diesem zweiten Zustand ist das dritte Drehrostelement 254 in Richtung des Pfeils D1 gedreht worden. Dabei wird das Masseelement 127 der Reinigungseinrichtung 125 des dritten Drehrostelements 254 mit der Kraft eines der Motoren 231 der Drehmechanik 23 angehoben, wobei dessen potentielle Energie vergrößert wird. Die anderen Drehrostelemente 252, 253 verbleiben in der Ausgangslage. Damit wird zuerst dasjenige Drehrostelement gedreht, welches vom Brennstoffeinschub E am weitesten beabstandet ist. In diesem Zustand fällt die lose Asche vom dritten Drehrostelement 254 nach unten zur Ascheaustragung. Allerdings kann noch Asche oder Schlacke am dritten Drehrostelement 254 anhaften.In this second state, the third
In diesem dritten Zustand ist das dritte Drehrostelement 254 noch weiter in Richtung des Pfeils D1 gedreht worden. Die Verbrennungsfläche 258 des dritten Drehrostelements 254 hängt nun über, womit die lose bzw. gelöste Asche noch besser vom Drehrostelement 254 hinabfallen kann. Allerdings kann weiterhin noch Asche oder Schlacke am dritten Drehrostelement 254 anhaften. Die erfindungsgemäße Reinigungseinrichtung 125 hat den Zweck, eben diese schwieriger zu entfernenden Verbrennungsrückstände vom Rost 25 zu entfernen.In this third state, the third
In
Damit wird sichergestellt, dass die Öffnungen 256 zumindest über die Querschnittsfläche des Mittelteils 132 abgereinigt wird, womit vorteilhaft der Großteil des Öffnungsquerschnitts der Öffnungen 256 eröffnet wird.This ensures that the
Weiter führt die vorstehend erläuterte Ausgestaltung des Stechelements 129 auch zu einer zeitlich vorteilhaften Abfolge der Abreinigungswirkungen der vorliegenden Reinigungseinrichtungen 125:
- Beim Herabfallen stoßen ersichtlich zuerst die
Spitzen der Vorsprünge 130 durch dieÖffnungen 256, womit die Fallenergie zuerst sehr punktuell auf die Asche- bzw. Schlackedepositionen über und inden Öffnungen 256 wirkt. Dabei erfolgt ein erstes Aufbrechen auch recht harter Verschlackungen oder Versinterungen.
- As can be seen, when falling, the tips of the
projections 130 first push through theopenings 256, with the result that the falling energy first acts very selectively on the ash or slag deposits above and in theopenings 256. In the process, even quite hard slagging or sintering is broken up for the first time.
Danach dringen die Vorsprünge 130 in die Asche- bzw. Schlackedepositionen weiter ein, und sprengen diese weiter auf bzw. vom Rost 25 weg.Thereafter, the
Wiederum danach dringt der Mittelteil 132 in die Öffnung 256 ein und tritt durch die Öffnung 256 durch, womit noch verbliebene Asche- bzw. Schlackereste aus den Öffnungen 256 entfernt werden.Thereafter again, the
Aufgrund der Länge des Stechelements 129 (vgl.
Um den vorstehend beschriebenen Effekt zu erreichen, kann die Länge der Vorsprünge 130 bevorzugt mindestens der Dicke des Drehrostelements 254 sein. Zudem kann die Länge des Mittelteils 132 mindestens zweimal der Dicke des Drehrostelements 254 sein.In order to achieve the effect described above, the length of the
In diesem vierten Zustand ist das dritte Drehrostelement 254 noch weiter in Richtung des Pfeils D1 gedreht worden. Durch das weitere Überkippen des Drehrostelements 254 wird die Gravitation genutzt, damit noch leicht anhaftende Asche- bzw. Schlacke (diese kann beispielsweise auch elektrostatisch aufgeladen sein) nach unten in den trichterförmigen Aschebehälter 74 fällt.In this fourth state, the third
In diesem fünften Zustand sind das erste und zweite Drehrostelement 252, 253 gemeinsam in Richtung des Pfeils D3 gedreht worden. Dabei ist die Drehrichtung umgekehrt zur Drehrichtung D1. Dabei werden weiter die Masseelemente 127x der Reinigungseinrichtungen 25 des ersten und zweiten Drehrostelements 252, 253 angehoben. Das dritte Drehrostelement 254 verbleibt in einer stationären Drehlage.In this fifth state, the first and second
In diesem sechsten Zustand sind das erste und zweite Drehrostelement 252, 253 gemeinsam in Richtung des Pfeils D3 weiter gedreht worden. Dabei haben die Masseelemente 127 deren Fallstartpositionen überschritten, und sind jeweils auf die Anschlagflächen 128a jeweils des ersten und zweiten Drehrostelements 252, 253 herabgefallen und haben die Drehrostelemente 252, 253 durchstochen und abgeklopft. Das dritte Drehrostelement 254 verbleibt in einer stationären Drehlage. Die Masseelemente 127x sind somit herabgefallen und die Stechelemente 129 sind durch die Öffnungen 256 hindurchgetreten. Das dritte Drehrostelement 254 verbleibt in einer stationären Drehlage.In this sixth state, the first and second
In diesem siebten Zustand sind das erste und zweite Drehrostelement 252, 253 gemeinsam in Richtung des Pfeils D3 weiter gedreht worden. Damit kann die Asche bzw. die Schlacke leichter herabfallen.In this seventh state, the first and second
Nach dem siebten Zustand können die Drehrostelemente 252, 253, 254 wieder in ihre Arbeitspositionen zurückgedreht werden. Ein Abreinigen mittels Abklopfen und Stechen in die Öffnungen 256 ist erfolgt. Das Reinigungsverfahren kann somit in den ersten Zustand zurückkehren.After the seventh state, the
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.In addition to the explained embodiments and aspects, the invention permits further design principles. Thus, individual features of the various embodiments and aspects can also be combined with one another as desired, as long as this is apparent to the person skilled in the art.
Der Drehrost 25 der
Obwohl die Reinigungseinrichtung in den
Vorliegend ist der Drehrost 25 beispielhaft mit drei Drehrostelementen 252, 253, 254 beschrieben. Allerdings kann der Drehrost 25 auch nur ein Drehrostelement 252 aufweisen, oder aber auch zwei Drehrostelemente 252, 253. Grundsätzlich ist ein Drehrost 25 mit einer Mehrzahl von Drehrostelementen denkbar. Insofern ist die vorliegende Offenbarung nicht auf eine spezifische Anzahl von Drehrostelementen 252, 253, 254 beschränkt.The
Weiter kann jedes Drehrostelement 252, 253, 254 zwei oder mehrere Reinigungseinrichtungen 125 aufweisen. Ebenso können ein Drehrostelement oder mehrere Drehrostelemente aus der Gesamtzahl von Drehrostelementen des Drehrosts 25 auch keine Reinigungseinrichtung 125 aufweisen. Beispielsweise kann nur eines der Drehrostelemente 252, 253, 254 zumindest zwei Reinigungseinrichtungen 125 aufweisen.Furthermore, each
Pro Drehrostelement 252, 253, 254 können anstelle von drei Reinigungseinrichtungen 125 auch zwei oder vier, mithin zumindest zwei Reinigungseinrichtungen 125 vorgesehen sein. Pro Reinigungseinrichtung 125 kann zumindest ein Stechelement 129 vorgesehen sein. Es muss nicht zwingend für jede Öffnung 256 ein Stechelement 129 vorgesehen sein. Es können auch weniger Stechelemente 129 als Öffnungen 256 vorgesehen sein. Weiter können pro Reinigungseinrichtung 125 auch mehr als zwei Führungen bzw. Aufhängungen 122 mit Gleitlagern 133 vorgesehen sein, solange diese eine lineare Bewegung des jeweiligen Masseelements 127x ermöglicht.Instead of three
Vorliegend wird die Rezirkulationseinrichtung 5 mit einer Primärrezirkulation und einer Sekundärrezirkulation beschrieben. Die Rezirkulationseinrichtung 5 kann jedoch in deren Basiskonfiguration auch nur eine Primärrezirkulation und keine Sekundärrezirkulation aufweisen. Bei dieser Basiskonfiguration der Rezirkulationseinrichtung können entsprechend die für die Sekundärrezirkulation erforderlichen Komponenten vollständig entfallen, beispielsweise können der Rezirkulationseintrittskanalteiler 532, der Sekundärrezirkulationskanal 57 und eine zugehörige Sekundärmischeinheit 5b, welche erläutert wird, sowie die Rezirkulationsdüsen 291 entfallen.The
Es kann wiederum alternativ auch nur eine Primärrezirkulation derart vorgesehen sein, dass zwar die Sekundärmischeinheit 5b und die zugehörigen Kanäle entfallen, und das Gemisch der Primärrezirkulation jedoch nicht nur unter den Drehrost 25 zugeführt wird, sondern dieses auch (beispielsweise über einen weiteren Kanal) zu den in dieser Variante vorgesehenen Rezirkulationsdüsen 291 zugeführt wird. Diese Variante ist mechanisch einfacher und damit kostengünstiger, und weist jedoch trotzdem die Rezirkulationsdüsen 291 zur Drallbildung der Strömung in der Brennkammer 24 auf.Alternatively, only one primary recirculation can be provided in such a way that the secondary mixing unit 5b and the associated channels are omitted, and the mixture of the primary recirculation is not only fed under the
Am Eingang der Rauchgasrezirkulationseinrichtung 5 können ein Luftmengensensor, eine Unterdruckdose, ein Temperatursensor, ein Abgassensor und/oder ein Lambda-Sensor vorgesehen sein.An air quantity sensor, a vacuum unit, a temperature sensor, an exhaust gas sensor and/or a lambda sensor can be provided at the inlet of the flue
Weiter können anstatt von nur drei Drehrostelementen 252, 253 und 254 auch zwei, vier oder mehr Drehrostelemente vorgesehen sein. Beispielsweise fünf Drehrostelemente könnten mit der gleichen Symmetrie und Funktionalität angeordnet sein, wie die vorgestellten drei Drehrostelemente. Zudem können die Drehrostelemente auch unterschiedlich zueinander geformt oder ausgebildet sein. Mehr Drehrostelemente haben den Vorteil, dass die Brecherfunktion verstärkt wird.Furthermore, instead of only three
Zu den angegebenen Maßen ist anzumerken, dass auch abweichend von diesen andere Maße bzw. Maßkombinationen vorgesehen werden können.With regard to the specified dimensions, it should be noted that other dimensions or combinations of dimensions can also be provided that deviate from these.
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.Instead of the convex sides of the
Als Brennstoffe der Biomasse-Heizanlage können auch andere Brennstoffe als Hackgut oder Pellets verwendet werden.Fuels other than wood chips or pellets can also be used as fuels in the biomass heating system.
Der Drehrost kann alternativ auch als Kipprost bezeichnet werden.Alternatively, the rotary grate can also be referred to as a tipping grate.
Die vorliegend offenbarte Biomasse-Heizanlage kann auch ausschließlich mit einer Art eines Brennstoffs befeuert werden, beispielsweise nur mit Pellets.The biomass heating system disclosed here can also be fired exclusively with one type of fuel, for example only with pellets.
Die Brennkammersteine 29 können auch ohne die Rezirkulationsdüsen 291 vorgesehen sein. Dies kann insbesondere für den Fall gelten, bei welchem keine Sekundärrezirkulation vorgesehen ist.The combustion chamber blocks 29 can also be provided without the
Die Geometrie insbesondere des Umfangs der der Drehrostelemente 252, 253, 254 kann von der in
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.The embodiments disclosed herein were provided for description and understanding of the disclosed technical matters and are not intended to limit the scope of the present disclosure. Therefore, it is to be construed that the scope of the present disclosure includes any modification or other various embodiments based on the technical spirit of the present disclosure.
- 11
- Biomasse-HeizanlageBiomass heating system
- 1111
- Kesselboiler
- 1212
- Kesselfußboiler foot
- 1313
- Kesselgehäuseboiler housing
- 1414
- Wasserzirkulationseinrichtungwater circulation device
- 1515
- Gebläsefan
- 1616
- Außenverkleidungouter lining
- 125125
- Reinigungseinrichtungcleaning device
- 121121
- Befestigung mit AnschlagAttachment with stop
- 122122
- Aufhängungsuspension
- 123123
- Drehachse/Lager/GelenkAxis of rotation/bearing/joint
- 124124
- Schlagarmhitting arm
- 124a, 124b124a, 124b
- erstes Ende, zweites Ende des Schlagarmsfirst end, second end of the hitting arm
- 126126
- Schlagarmkopfbeater head
- 127127
- Masseelementmass element
- 127x127x
- Masseelemente (x= 1 bis 5)Mass elements (x= 1 to 5)
- 127a, 127b127a, 127b
- Fläche des Masseelementsarea of the mass element
- 128a, 128b128a, 128b
- Anschlagflächestop surface
- 129129
- Stechelementpiercing element
- 130130
- Vorsprünge des Stechelementsprotrusions of the lancing element
- 131131
- Befestigungsteil des StechelementsFastening part of the lancing element
- 132132
- Mittelteil des StechelementsMiddle part of the piercing element
- 133133
- Gleitlager bzw. Buchse der FührungPlain bearing or bushing of the guide
- 134134
- Aussparung im MasseelementRecess in the mass element
- 22
- Brenneinrichtungburner
- 2121
- erste Wartungsöffnung für die Brenneinrichtungfirst maintenance opening for the burner
- 2222
- Drehmechanikhalterungrotary mechanism mount
- 2323
- Drehmechanikturning mechanism
- 2424
- Brennkammercombustion chamber
- 2525
- Drehrostrotary grate
- 2626
- Primärverbrennungszone der BrennkammerPrimary combustion zone of the combustor
- 2727
- Sekundärverbrennungszone bzw. Strahlungsteil der BrennkammerSecondary combustion zone or radiant part of the combustion chamber
- 2828
- Brennstoffbettfuel bed
- 2929
- Brennkammersteinecombustion chamber bricks
- A1A1
- erste Horizontalschnittliniefirst horizontal cutting line
- A2A2
- erste Vertikalschnittliniefirst vertical cutting line
- 201201
- Zündeinrichtungignition device
- 202202
- Brennkammerschrägecombustion chamber slope
- 203203
- Brennkammerdüsecombustor nozzle
- 211211
- Dämmmaterial bspw. VermiculiteInsulation material e.g. vermiculite
- 231231
- Antrieb bzw. Motor(en) der DrehmechanikDrive or motor(s) of the turning mechanism
- 251251
- Bodenplatte des Drehrostsbottom plate of the rotary grate
- 252252
- Erstes DrehrostelementFirst rotary grate element
- 253253
- Zweites DrehrostelementSecond rotary grate element
- 254254
- Drittes DrehrostelementThird rotary grate element
- 255255
- Übergangselementtransition element
- 256256
- Öffnungenopenings
- 257257
- Rostlippenrust lips
- 258258
- Verbrennungsflächeburn surface
- 259259
- Drehlagesensorrotation sensor
- 260260
- Auflageflächen der BrennkammersteineSupport surfaces of the combustion chamber bricks
- 261261
- Nutgroove
- 262262
- Vorsprunghead Start
- 263263
- Ringring
- 264264
- Halterungssteinebracket stones
- 265265
- Schräge der Halterungssteineslope of the support stones
- 291291
- Sekundärluft bzw. RezirkulationsdüsenSecondary air or recirculation nozzles
- 298298
- Stellen mit schlechterer ReinigungswirkungAreas with a poorer cleaning effect
- 299299
- Stellen mit guter ReinigungswirkungPlaces with good cleaning effect
- 33
- Wärmetauscherheat exchanger
- 3131
- Wartungsöffnung für WärmetauscherMaintenance opening for heat exchanger
- 3232
- Kesselrohreboiler tubes
- 3333
- KesselrohreintrittBoiler tube entry
- 3434
- Wendekammereintrittreversing chamber entry
- 3535
- Wendekammerturning chamber
- 3636
- Federturbulatorspring turbulator
- 3737
- Band- oder SpiralturbulatorBand or spiral turbulator
- 3838
- Wärmetauschmediumheat exchange medium
- 331331
- Isolation am KesselrohreintrittInsulation at the boiler tube inlet
- 44
- Filtereinrichtungfilter device
- 4141
- Abgasausgangexhaust outlet
- 4242
- Elektrodenversorgungsleitungelectrode supply line
- 4343
- Elektrodenhalterungelectrode holder
- 4444
- Filtereintrittfilter inlet
- 4545
- Elektrodeelectrode
- 4646
- Elektrodenisolationelectrode insulation
- 4747
- Filteraustrittfilter outlet
- 4848
- KäfigCage
- 4949
- Rauchgaskondensatorflue gas condenser
- 411411
- Rauchgaszuleitung zum RauchgaskondensatorFlue gas supply line to the flue gas condenser
- 412412
- Rauchgasausgang aus dem RauchgaskondensatorFlue gas outlet from the flue gas condenser
- 481481
- Käfighalterungcage mount
- 491491
- erster Fluidanschlussfirst fluid connection
- 491491
- zweiter Fluidanschlusssecond fluid port
- 493493
- Wärmetauscherrohrheat exchanger tube
- 49314931
- Rohrhalteelementpipe holding element
- 49324932
- Rohrbodenelementtube sheet element
- 49334933
- Schlaufen/Umkehrstellenloops/reversals
- 49344934
- erste Zwischenräume der Wärmetauscherrohre zueinanderfirst spaces between the heat exchanger tubes
- 49354935
- zweite Zwischenräume der Wärmetauscherrohre zu der Außenwand des Rauchgaskondensatorssecond spaces of the heat exchanger tubes to the outer wall of the flue gas condenser
- 49364936
- Durchlässeculverts
- 495495
- Kopfelementheader element
- 49514951
- Kopfelementströmungsführungheader flow guide
- 496496
- Kondensataustrittcondensate outlet
- 49614961
- Kondensatsammeltrichtercondensate collection funnel
- 497497
- Flanschflange
- 498498
- Seitenfläche mit WartungsöffnungSide surface with maintenance opening
- 499499
- Halterungseinrichtung für den RauchgaskondensatorMounting device for the flue gas condenser
- 55
- Rezirkulationseinrichtungrecirculation device
- 5050
- Ringkanal um BrennkammersteineRing channel around combustion chamber bricks
- 5252
- Luftventilair valve
- 5353
- Rezirkulationseintrittrecirculation entry
- 5454
- Primärmischkanalprimary mixing channel
- 5555
- Sekundärmischkanal oder SekundärtemperierungskanalSecondary mixing channel or secondary tempering channel
- 5656
- Primärrezirkulationskanalprimary recirculation channel
- 5757
- Sekundärrezirkulationskanalsecondary recirculation channel
- 5858
- Primärluftkanalprimary air duct
- 5959
- Sekundärluftkanalsecondary air duct
- 5a5a
- Primärmischeinheitprimary mixing unit
- 5b5b
- Sekundärmischeinheitsecondary mixing unit
- 521521
- Ventilstellaktorvalve actuator
- 522522
- Ventilstellachsenvalve positioning axes
- 523523
- Ventilflügelvalve vane
- 524524
- Ventilgehäusevalve body
- 525525
- Ventilvorkammervalve antechamber
- 526526
- Ventildurchtrittsöffnungvalve passage opening
- 527527
- Ventilkörpervalve body
- 528528
- Ventilflächevalve face
- 531531
- Rezirkulationseintrittskanalrecirculation entry channel
- 532532
- Rezirkulationseintrittskanalteilerrecirculation entry channel splitter
- 541541
- Primärdurchtrittprimary passage
- 542542
- Primärmischkammerprimary mixing chamber
- 543543
- Primärmischkammeraustrittprimary mixing chamber outlet
- 544544
- Primärreziventileintrittprimary reciprocating valve entry
- 545545
- PrimärluftventileintrittPrimary air valve inlet
- 546546
- PrimärmischkammergehäusePrimary mixing chamber housing
- 551551
- Sekundärdurchtrittsecondary passage
- 552552
- Sekundärmischkammersecondary mixing chamber
- 553553
- Sekundärmischkammeraustrittsecondary mixing chamber outlet
- 554554
- Sekundärreziventileintrittsecondary reciprocating valve entry
- 555555
- Sekundärluftventileintrittsecondary air valve inlet
- 556556
-
Sekundärmischkammergehäuse
581 Primärlufteintritt
582 Primärluftsensor
591 Sekundärlufteintritt
592 Sekundärluftsensor
6 Brennstoffzufuhr
61 Zellradschleuse
62 Achse der Brennstoffzufuhr
63 Übersetzungsmechanik
64 Brennstoffzufuhrkanal
65 Brennstoffzufuhröffnung
66 Antriebsmotor
67 Brennstoff-Förderschnecke
7 Ascheabfuhr
71 Ascheaustragungsschnecke
711 Schneckenachse
712 Zentrierungsscheibe
713 Wärmetauscherabschnitt
714 Brennerabschnitt
72 Motor der Ascheabfuhr mit Mechanik
73 Übergangsschnecke
731 rechter Unterabschnitt - nach links steigende Schnecke
732 linker Unterabschnitt -nach rechts steigende Schnecke
74 Aschebehälter / Aschewanne
75 Übergangschneckengehäuse
751 Öffnung des Übergangsschneckengehäuses
752 Begrenzungsblech
753 Hauptkörperabschnitt des Gehäuses
754 Befestigungs- und Trennelement
755 Trichterelement
81 Lagerachsen
82 Drehachse der Brennstoff-Niveauklappe
83 Brennstoff-Niveauklappe
831 Hauptfläche
832 Mittenachse der Drehachse bzw. Lagerwelle 81
833 Oberflächenparallele
834 Öffnungen
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
E Einschubrichtung des Brennstoffs
S∗ Strömungspfeile
F1 Fallstartposition
D1 erste Drehrichtung
D2,D3 zweite Drehrichtungen, die der ersten Drehrichtung entgegengesetzt sind
H Horizontale
FS Schlagkraft
Ms Masseschwerpunkt
S (ST) Herabfallrichtung
Le Längsachse der Schlitze
ST Herabfallvektor des Masseelements 127xsecondary mixing chamber housing
581 primary air inlet
582 primary air sensor
591 secondary air intake
592 secondary air sensor
6 fuel supply
61 rotary valve
62 axis of fuel supply
63 translation mechanics
64 fuel supply channel
65 fuel supply opening
66 drive motor
67 Fuel Auger
7 ash removal
71 Ash discharge screw
711 worm axis
712 centering disc
713 heat exchanger section
714 burner section
72 ash removal motor with mechanics
73 transitional snail
731 right subsection—snail rising to the left
732 left subsection - snail rising to the right
74 ash container / ash tray
75 Transition snail shell
751 Opening of the transitional snail housing
752 boundary plate
753 Main body section of the housing
754 fastener and separator
755 funnel element
81 bearing axles
82 Axis of rotation of the fuel level flap
83 fuel level flap
831 main face
832 center axis of the axis of rotation or bearingshaft 81
833 surface parallels
834 openings
84 bearing notch
85 sensor flange
86 ember bed height measuring mechanism
9 cleaning device
91 cleaning drive
92 cleaning waves
93 shaft mount
94 extension
95 turbulator mounts
951 pivot bearing mount
952 processes
953 culverts
954 recesses
955 pivot linkage
96 two-armed hammer
97 stop head
E Insertion direction of the fuel
S ∗ flow arrows
F1 fall start position
D1 first direction of rotation
D2,D3 second directions of rotation, which are opposite to the first direction of rotation
H horizontal
FS clout
Ms center of mass
S (ST) direction of descent
Le longitudinal axis of the slots
ST fall vector of mass element 127x
Claims (17)
eine Fallhöhe für das Herabfallen des Masseelements (127x) und eine Masse des Masseelements (127x) derart eingerichtet sind, dass beim Herabfallen Aschedepositionen an und in den Öffnungen (256), welche durch Versinterung entstanden sind, durch die Stechwirkung entfernt werden können.Rotary grate (25) for a biomass heating system (1) according to claim 1 or 2, wherein
a height of fall for the falling of the mass element (127x) and a mass of the mass element (127x) are set up in such a way that as it falls, ash deposits on and in the openings (256) caused by sintering can be removed by the piercing effect.
die Linearführung (122, 133) als eine lineare Schlittenführung mit zwei Aufhängungen (122) und zwei komplementären Führungsöffnungen (133) ausgestaltet ist.Rotary grate (25) for a biomass heating system (1) according to any one of the preceding claims, wherein
the linear guide (122, 133) is designed as a linear slide guide with two suspensions (122) and two complementary guide openings (133).
die Stechelemente (129) kammförmig mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen (130) ausgestaltet sind.Rotary grate (25) for a biomass heating system (1) according to any one of the preceding claims, wherein
the lancing elements (129) are comb-shaped with a plurality of projections (130).
wobei eine Länge des Mittelteils derart bemessen ist, dass dieses das Drehrostelement (252, 253,254) vollständig durchdringen kann.Rotary grate (25) for a biomass heating system (1) according to any one of the preceding claims, wherein
a length of the central part being dimensioned in such a way that it can completely penetrate the rotary grate element (252, 253, 254).
das Masseelement (127x) schlitzförmige Ausnehmungen aufweist, in welche die Stechelemente (129) zur Befestigung der Stechelemente (127x) an dem Masseelement (127x) aufgenommen sind.Rotary grate (25) for a biomass heating system (1) according to any one of the preceding claims, wherein
the mass element (127x) has slot-shaped recesses in which the lancing elements (129) for fastening the lancing elements (127x) to the mass element (127x) are accommodated.
das Masseelement (127x), an welchem die Stechelemente (129) befestigt sind, derart eingerichtet ist, dass für jede Öffnung (256) des Drehrostelements (252, 253, 254) ein Stechelement (129) vorgesehen ist.Rotary grate (25) for a biomass heating system (1) according to any one of the preceding claims, wherein
the mass element (127x), to which the piercing elements (129) are attached, is set up in such a way that a piercing element (129) is provided for each opening (256) of the rotating grate element (252, 253, 254).
für ein Drehrostelement (252, 253, 254) zumindest drei Reinigungseinrichtungen (125) vorgesehen sind, wobei eine Reinigungseinrichtung auf einer Lagerachse (81) des Drehrostelements (252, 253, 254) vorgesehen ist, und die anderen Reinigungseinrichtungen (125) jeweils benachbart zueinander vorgesehen sind.Rotary grate (25) for a biomass heating system (1) according to any one of the preceding claims, wherein
at least three cleaning devices (125) are provided for one rotary grate element (252, 253, 254), one cleaning device being provided on a bearing axis (81) of the rotary grate element (252, 253, 254), and the other cleaning devices (125) each being adjacent to one another are provided.
die Reinigungseinrichtung (125) an der Unterseite des Drehrostelements (252, 253, 254), die einer Verbrennungsfläche (258) des Drehrostelements (252, 253, 254) entgegengesetzt ist, angebracht ist.Rotary grate (25) for a biomass heating system (1) according to any one of the preceding claims, wherein
the cleaning device (125) is attached to the underside of the rotating grate element (252, 253, 254) opposite a combustion surface (258) of the rotating grate element (252, 253, 254).
der Drehrost (25) ein erstes Drehrostelement (252), ein zweites Drehrostelement (253) und ein drittes Drehrostelement (254) aufweist, die jeweils um die jeweilige Lagerachse (81) um zumindest 90 Grad drehbar angeordnet sind.Rotary grate (25) for a biomass heating system (1) according to any one of the preceding claims, wherein
the rotary grate (25) has a first rotary grate element (252), a second rotary grate element (253) and a third rotary grate element (254), which are each arranged to be rotatable by at least 90 degrees about the respective bearing axis (81).
das Masseelement (127x) bei Drehung des Drehrostelements (252, 253, 254) zur Initiierung der Beschleunigungsbewegung auf eine Fallstartposition (F1, F2) angehoben wird, von dem aus das Masseelement (127x) unter dem Einfluss der Erdbeschleunigung linear herabfällt, um die Klopfwirkung auf das Drehrostelement (252, 253, 254) zu erzeugen.A method for cleaning a rotary grate (25) of a biomass heating system (1) according to claim 16, wherein
the mass element (127x) is raised to a fall start position (F1, F2) when the rotary grate element (252, 253, 254) rotates to initiate the acceleration movement from which the mass element (127x) falls linearly under the influence of gravitational acceleration in order to generate the knocking effect on the rotary grate element (252, 253, 254).
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EP21161524.0A EP4056900B1 (en) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | Biomass heating system with an improved cleaning device |
EP21161799.8A EP4056895A1 (en) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | Biomass heating system for fuel flexible combustion of biogenic fuels and process of operating the system |
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EP4056899A1 true EP4056899A1 (en) | 2022-09-14 |
EP4056899C0 EP4056899C0 (en) | 2023-07-05 |
EP4056899B1 EP4056899B1 (en) | 2023-07-05 |
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EP21218434.5A Active EP4056899B1 (en) | 2021-03-09 | 2021-12-31 | Rotary grate with a fuel-independent cleaning device for a biomasse heating system and method for cleaning the grate |
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