EP4056899B1

EP4056899B1 - Drehrost mit einer brennstoffunabhängigen reinigungseinrichtung für eine biomasse-heizanlage und verfahren zum abreinigen des drehrostes

Info

Publication number: EP4056899B1
Application number: EP21218434.5A
Authority: EP
Inventors: Thilo SOMMERAUER
Original assignee: SL Technik GmbH
Current assignee: SL Technik GmbH
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2023-07-05
Anticipated expiration: 2041-12-31
Also published as: EP4056898A1; EP4056899A1; EP4056899C0; EP4056898B1; EP4056898C0

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft einen verbesserten Drehrost mit einer brennstoffunabhängigen Reinigungseinrichtung für eine Biomasse-Heizanlage.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen dreiteiligen Drehrost mit einer verbesserten Abreinigung für eine brennstoffflexible Biomasse-Heizanlage.

STAND DER TECHNIK

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.
Die Pellets bestehen meistens aus Holzspänen, Sägespänen, Biomasse oder anderen Materialien, die in kleine Scheiben oder Zylinder mit einem Durchmesser von ca. 3 bis 15 mm und einer Länge von 5 bis 30 mm verdichtet worden sind. Hackgut (auch als Holzschnitzel, Holzhackschnitzel oder Hackschnitzel bezeichnet) ist mit schneidenden Werkzeugen zerkleinertes Holz.
Biomasse-Heizanlagen für 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Zudem kann der biologische Brennstoff verunreinigt sein. Diese Verunreinigungen können die Asche- und Schlackebildung verstärken und/oder Verstopfungen in den Öffnungen des Rostes verursachen.
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.
Biomasse-Heizanlagen für Pellets oder Hackgut weisen die folgenden weiteren Nachteile und Probleme auf.
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.
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.
Die vorstehenden Probleme wurden im (nachveröffentlichten) Stand der Technik der EP 3 789 676 B1 mit einer Reinigungseinrichtung für einen Drehrost mit einer Klopfwirkung behandelt. Dabei sorgt eine Fallhammer-Konfiguration bei Drehung der Elemente des Drehrosts für ein Anschlagen eines Masseelements auf einen Anschlag des jeweiligen Elements.
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. Auch die Schriften US 36055 A , US 422 472 A und WO 2017/205884 A2 offenbaren Drehroste mit Drehrostelementen mit Öffnungsschlitzen und Stechelementen für die Öffnungen.
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.
Beispielsweise sollte eine einfache Entaschung oder Abreinigung des Rostes ermöglicht werden, sowie sollte eine einfache Wartung des Rostes der Biomasse-Heizanlage ermöglicht werden.
Zudem sollte eine hohe Anlagenverfügbarkeit vorhanden sein.
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.
Dabei kann/können sich die vorstehend genannten Aufgabe(n) oder die potentiellen Einzelproblemstellungen auch auf andere Teilaspekte der Gesamtanlage beziehen, beispielsweise auf die Brennkammer oder die Luftführung durch den Rost.
Diese Aufgabe(n) wird/werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Aspekte und vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Vorteile dieser Konfiguration ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der zugehörigen
Ausführungsbeispiele und den zugehörigen Zeichnungen.
"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.
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.
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 der 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 der Fig. 2 und Fig. 3 darstellt;
Fig. 5: zeigt eine Schnittansicht durch den Kessel bzw. die Brennkammer des Kessels entlang der Vertikalschnittlinie A2 der Fig. 4;
Fig. 6: zeigt eine dreidimensionale Schnittansicht auf die Primärverbrennungszone der Brennkammer mit dem Drehrost der Fig. 4;
Fig. 7: zeigt entsprechend zur Fig. 6 eine Explosionsdarstellung der Brennkammersteine;
Fig. 8: zeigt eine Aufsicht auf den Drehrost mit Drehrostelementen von oben aus Sicht der Schnittlinie A1 der Fig. 2;
Fig. 9: zeigt den Drehrost der Fig. 2 in geschlossener Position, wobei alle Drehrostelemente horizontal ausgerichtet bzw. geschlossen sind;
Fig. 10: zeigt den Drehrost der Fig. 9 in dem Zustand einer Teilabreinigung des Drehrosts im Gluterhaltungsbetrieb;
Fig. 11: zeigt den Drehrost der Fig. 9 im Zustand der Universalabreinigung, welche bevorzugt während eines Anlagenstillstands durchgeführt wird;
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.

BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im Folgenden werden verschiedene lediglich beispielhafte Ausführungsformen 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.
Sollten in der Beschreibung allgemeinere Begriffe für in den Figuren dargestellte Merkmale oder Elemente verwendet werden, so ist beabsichtigt, dass für den Fachmann nicht nur das spezielle Merkmal oder Element in den Figuren offenbart ist, sondern auch die allgemeinere technische Lehre.
In Bezug auf die Beschreibung der Figuren können die gleichen Bezugszeichen in den einzelnen Figuren verwendet werden, um auf ähnliche oder technisch entsprechende Elemente zu verweisen. Weiter können der Übersichtlichkeit halber in einzelnen Detail- oder Ausschnittsansichten mehr Elemente oder Merkmale mit Bezugszeichen dargestellt sein, als in den Überblicksansichten. Dabei ist davon auszugehen, dass diese Elemente oder Merkmale auch entsprechend in den Überblicksdarstellungen offenbart sind, auch wenn diese dort nicht explizit aufgeführt sind.
Es ist zu verstehen, dass eine Singularform eines Substantivs, das einem Gegenstand entspricht, eines oder mehrere der Dinge beinhalten kann, es sei denn, der betreffende Kontext weist eindeutig auf etwas anderes hin.
In der vorliegenden Offenbarung kann ein Ausdruck wie "A oder B", "mindestens einer von A oder/und B" oder "einer oder mehrere von A oder/und B" alle möglichen Kombinationen von zusammen aufgeführten Merkmalen beinhalten. Ausdrücke wie "erster", "zweiter", "primär" oder "sekundär", die hierin verwendet werden, können verschiedene Elemente unabhängig von ihrer Reihenfolge und/oder Bedeutung darstellen und schränken entsprechende Elemente nicht ein. Wenn beschrieben wird, dass ein Element (z.B. ein erstes Element) "funktionsfähig" oder "kommunikativ" mit einem anderen Element (z.B. einem zweiten Element) gekoppelt oder verbunden ist, kann das Element direkt mit dem anderen Element verbunden werden oder mit dem anderen Element über ein anderes Element (z.B. ein drittes Element) verbunden werden.
Ein in der vorliegenden Offenbarung verwendeter Ausdruck "konfiguriert zu" (oder "eingerichtet") kann beispielsweise durch "geeignet für", "geeignet zu", "angepasst zu", "gemacht zu", "fähig zu" oder "entworfen zu" ersetzt werden, je nach dem technisch Möglichen. Alternativ kann in einer bestimmten Situation ein Ausdruck "Vorrichtung konfiguriert zu" oder "eingerichtet zu" bedeuten, dass die Vorrichtung zusammen mit einer anderen Vorrichtung oder Komponente arbeiten kann, oder eine entsprechende Funktion ausführen kann.
Alle Größenangaben, welche in "mm" angegeben sind, sind als ein Größenbereich von +- 1 mm um den angegebenen Wert zu verstehen, sofern nicht eine andere Toleranz oder andere Bereiche oder Bereichsgrenzen explizit angegeben ist.
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.
Weiter sind der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht alle Merkmale und Elemente, insbesondere wenn sich diese wiederholen, einzeln bezeichnet. Es sind vielmehr die Elemente und Merkmale jeweils exemplarisch bezeichnet. Analoge oder gleiche Elemente sind dann als solche zu verstehen.

(Biomasse-Heizanlage)

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.
Fig. 1 zeigt eine dreidimensionale Überblicksansicht einer beispielhaften Biomasse-Heizanlage 1, welche den erfindungsgemäßen Drehrost 25 mit einer Reinigungseinrichtung 125 beinhalten kann.
Der Pfeil V bezeichnet in den Figuren die Vorderansicht der Anlage 1, und der Pfeil S bezeichnet in den Figuren die Seitenansicht der Anlage 1.
Die Biomasse-Heizanlage 1 weist einen Kessel 11 auf, der auf einem Kesselfuß 12 gelagert ist. Der Kessel 11 weist ein Kesselgehäuse 13, beispielsweise aus Stahlblech, auf.
Im vorderen Teil des Kessels 11 befindet sich eine Brenneinrichtung 2 (nicht dargestellt), die über eine erste Wartungsöffnung mit einem Verschluss 21 erreicht werden kann. Eine Drehmechanikhalterung 22 für einen Drehrost 25 (nicht dargestellt) lagert eine Drehmechanik 23, mit der Antriebskräfte auf Lagerachsen 81 des Drehrosts 25 übertragen werden können.
Im Mittelteil des Kessels 11 befindet sich ein Wärmetauscher 3 (nicht dargestellt), der von oben über eine zweite Wartungsöffnung mit einem Verschluss 31 erreicht werden kann.
Im Hinterteil des Kessels 11 befindet sich eine optionale Filtereinrichtung 4 (nicht dargestellt) mit einer Elektrode 44 (nicht dargestellt), die mit einer isolierenden Elektrodenhalterung 43 aufgehängt ist, und die über eine Elektrodenversorgungsleitung 42 unter Spannung gesetzt wird. Das Abgas der Biomasse-Heizanlage 1 wird über einen Abgasausgang 41 abgeführt, der der Filtereinrichtung 4 strömungstechnisch (fluidisch) nachgelagert angeordnet ist. Hier kann ein Ventilator vorgesehen sein.
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 Figuren 12 bis 17 im Detail erläutert.
Weiter weist die Biomasse-Heizanlage 1 eine Brennstoffzufuhr 6 auf, mit der der Brennstoff kontrolliert zu der Brenneinrichtung 2 in die Primärverbrennungszone 26 von der Seite auf den Drehrost 25 befördert wird. Die Brennstoffzufuhr 6 weist eine Zellradschleuse 61 mit einer Brennstoffzufuhröffnung 65 auf, wobei die Zellradschleuse 61 einen Antriebsmotor 66 mit einer Ansteuerelektronik aufweist. Eine von dem Antriebsmotor 66 angetriebene Achse 62 treibt eine Übersetzungsmechanik 63 an, die eine (nicht dargestellte) Brennstoff-Förderschnecke 67 antreiben kann, so dass der Brennstoff in einem Brennstoff-Zufuhrkanal 64 zu der Brenneinrichtung 2 gefördert wird.
Im unteren Teil der Biomasse-Heizanlage 1 ist eine Ascheabfuhreinrichtung 7 vorgesehen, welche eine Ascheaustragungsschnecke 71 mit einer Übergangsschnecke 73 in einem Ascheaustragungskanal aufweist, die von einem Motor 72 betrieben wird.
Fig. 2 zeigt nun eine Querschnittsansicht durch die Biomasse-Heizanlage 1 der Fig. 1, welche entlang einer Schnittlinie SL1 vorgenommen wurde und welche aus der Seitenansicht S betrachtet dargestellt ist. In der korrespondierenden Fig. 3, welche den gleichen Schnitt wie Fig. 2 darstellt, sind der Übersichtlichkeit halber die Strömungen des Rauchgases und strömungstechnische Querschnitte schematisch dargestellt. Zu Fig. 3 anzumerken ist, dass einzelne Bereiche im Vergleich zu der Fig. 2 abgeblendet dargestellt sind. Dies dient nur der Übersichtlichkeit der Fig. 3 und der Sichtbarkeit der Strömungspfeile S5, S6 und S7.
Von links nach rechts sind in Fig. 2 die Brenneinrichtung 2, der Wärmetauscher 3 und eine (optionale) Filtereinrichtung 4 des Kessels 11 vorgesehen. Der Kessel 11 ist auf dem Kesselfuß 12 gelagert, und weist ein mehrwandiges Kesselgehäuse 13 auf, in welchem Wasser oder ein anderes fluides Wärmetauschmedium zirkulieren kann. Zur Zufuhr und Abfuhr des Wärmetauschmediums ist eine Wasserzirkulationseinrichtung 14 mit Pumpe, Ventilen, Leitungen, etc. vorgesehen.
Die Brenneinrichtung 2 weist eine Brennkammer 24 auf, in der im Kern der Verbrennungsprozess des Brennstoffes stattfindet. Die Brennkammer 24 weist einen, später näher erläuterten, mehrteiligen Drehrost 25 auf, auf dem das Brennstoffbett 28 aufliegt. Der mehrteilige Drehrost 25 ist mittels einer Mehrzahl von Lagerachsen 81 drehbar gelagert angeordnet.
Weiter bezugnehmend auf Fig. 2 ist die Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 durch (eine Mehrzahl von) Brennkammersteine(n) 29 umfasst, womit die Brennkammersteine 29 die Geometrie der Primärverbrennungszone 26 definieren. Der Querschnitt der Primärverbrennungszone 26 (beispielsweise) entlang der Horizontalschnittlinie A1 ist im Wesentlichen oval (beispielsweise 380 mm +- 60mm x 320 mm +- 60 mm; dabei ist anzumerken, dass einige der vorstehenden Größenkombinationen auch einen kreisförmigen Querschnitt ergeben können). Die Pfeile S1 der korrespondierenden Fig. 3 geben die Primärströmung in der Primärverbrennungszone 26 schematisch wieder, wobei diese Primärströmung zudem (nicht näher dargestellt) einen Drall aufweist, um die Durchmischung des Rauchgases zu verbessern. Die Brennkammersteine 29 bilden die Innenverkleidung der Primärverbrennungszone 26 aus, speichern Wärme und sind dem Feuer direkt ausgesetzt. Damit schützen die Brennkammersteine 29 auch das weitere Material der Brennkammer 24, beispielsweise Gusseisen, vor der direkten Flammeneinwirkung in der Brennkammer 24. Die Brennkammersteine 29 sind vorzugsweise an die Form des Rosts 25 angepasst. Die Brennkammersteine 29 weisen weiter Sekundärluft- bzw. Rezirkulationsdüsen 291 auf, die das Rauchgas in die Primärverbrennungszone 26 zur erneuten Teilnahme am Verbrennungsprozess rezirkulieren. Die Sekundärluftdüsen bzw. Rezirkulationsdüsen 291 sind dabei nicht auf die Mitte der Primärverbrennungszone 26 ausgerichtet, sondern sind azentrisch ausgerichtet, um einen Drall der Strömung in der Primärverbrennungszone 26 zu bewirken (d. h. eine Wirbelströmung). Die Brennkammersteine 29 werden später noch eingehender erläutert. Eine Isolation 311 ist am Kesselrohreintritt vorgesehen. Die ovale Querschnittsform der Primärverbrennungszone 26 (und der Düse) begünstigen die Ausbildung einer Wirbelströmung vorteilhaft.
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 Fig. 3 durch die Pfeile S2 und S3 angegeben. Die erste Wartungsöffnung 21 ist mit einem Dämmmaterial, beispielsweise Vermiculite^™, isoliert. Die vorliegende Sekundärverbrennungszone 27 ist derart eingerichtet, dass ein Ausbrand des Rauchgases gewährleistet wird. Die spezielle geometrische Ausgestaltung der Sekundärverbrennungszone 27 wird später noch eingehender erläutert. Anzumerken ist, dass die Sekundärverbrennungszone 27 strömungstechnisch betrachtet erst auf der Höhe der entsprechenden Luftdüsen beginnt. Allerdings kann vorliegend die Sekundärverbrennungszone 27 strukturell betrachtet auch als der gesamte durchströmbare Raum oberhalb der Primärverbrennungszone 26 betrachtet werden.
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 Fig. 3 durch die Pfeile S4 angegeben. Man kann diesen Teil der Strömung auch als Konvektionsteil bezeichnen, da die Wärmeabgabe des Rauchgases im Wesentlichen an den Kesselrohrwänden über eine erzwungene Konvektion erfolgt. Durch die im Kessel 11 verursachten Temperaturgradienten im Wärmetauschermedium, beispielsweise im Wasser, stellt sich eine natürliche Konvektion des Wassers ein, welche eine Durchmischung des Kesselwassers begünstigt.
In den Kesselrohren 32 sind Federturbulatoren 36 und Spiral- bzw. Bandturbulatoren 37 angeordnet, um den Wirkungsgrad der Wärmetauscheinrichtung 4 zu verbessern.
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 Fig. 2 und 3 dargestellt. Dabei wird das Rauchgas nach der Wendekammer 35 wieder nach oben in die Filtereinrichtung 4 eingeleitet (vgl. Pfeile S5), welche vorliegend beispielhaft eine elektrostatische Filtereinrichtung 4 ist. Dabei können am Eintritt 44 der Filtereinrichtung 4 Strömungsblenden vorgesehen sein, die die Rauchgasströmung homogenisieren.
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.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist eine stabförmige Elektrode 45 (welche vorzugsweise wie eine längliche, plattenförmige Stahlfeder ausgestaltet ist) in etwa mittig in einem annähernd kaminförmigen Innenraum der Filtereinrichtung 4 gehaltert. Die Elektrode 45 besteht zumindest weitgehend aus einem hochwertigen Federstahl oder Chromstahl und ist von einer Elektrodenhalterung 43 über einen Hochspannungsisolator, d. h. eine Elektrodenisolation 46, gehaltert.
Die 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.
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.
Das Rauchgas strömt nach dem Austritt aus dem Wärmetauscher 3 (aus dessen Austritt) durch die Wendekammer 34 in den Eintritt 44 der Filtereinrichtung 4.
Dabei ist die (optionale) Filtereinrichtung 4 optional vollintegriert in den Kessel 11 vorgesehen, womit die dem Wärmetauscher 3 zugewandte und von dem Wärmetauschermedium durchspülte Wandfläche auch aus Richtung der Filtereinrichtung 4 zum Wärmetausch eingesetzt wird, womit die Effizienz der Anlage 1 nochmals verbessert wird. Damit kann zumindest ein Teil der Wand die Filtereinrichtung 4 mit dem Wärmetauschmedium durchspült sein.
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.
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.
Der Kessel 11 dieser Ausführungsform wurde mittels CFD-Simulationen berechnet. Weiter wurden Praxis experimente durchgeführt, um die CFD-Simulationen zu bestätigen. Ausgangspunkt der Überlegungen waren Berechnungen für einen 100 kW Kessel, wobei jedoch ein Leistungsbereich von 20 bis 500 kW berücksichtigt wurde.
Eine CFD-Simulation (CFD = Computational Fluid Dynamics = numerische Strömungsmechanik) ist die räumlich und zeitlich aufgelöste Simulation von Strömungs- und Wärmeleitprozessen. Dabei können die Strömungsprozesse laminar und/oder turbulent sein, von chemischen Reaktionen begleitet auftreten, oder es kann sich um ein mehrphasiges System handeln. CFD-Simulationen eignen sich somit gut als Design- und Optimierungswerkzeug. Bei der vorliegenden Erfindung wurden 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.
Die vorstehend aufgeführten Bestandteile der Biomasse-Heizanlage 1 und des Kessels 11, die Ergebnis der CFD-Simulationen sind, werden nachstehend eingehender beschrieben.

(Brennkammer)

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).
Die Fig. 4, die eine Teilansicht der Fig. 2 ist, und die Fig. 5, welche eine Schnittansicht durch den Kessel 11 entlang der Vertikalschnittlinie A2 ist, stellen eine Brennkammergeometrie dar, die den vorstehend genannten Anforderungen für Biomasse-Heizanlagen über einen weiten Leistungsbereich von beispielsweise 20 bis 500 kW gerecht wird.
Die in den Figuren 3 und 4 angegebenen und über CFD-Berechnungen und Praxis experimente ermittelten Maße sind im Einzelnen wie folgt:

BK1 = 172 mm +- 40 mm, vorzugsweise +- 17 mm;
BK2 = 300 mm +- 50 mm, vorzugsweise +- 30 mm;
BK3 = 430 mm +- 80 mm, vorzugsweise +- 40 mm;
BK4 = 538 mm +- 80 mm, vorzugsweise +- 50 mm;
BK5 = (BK3 - BK2) / 2 = bspw. 65 mm +- 30 mm, vorzugsweise +- 20 mm;
BK6 = 307 mm +- 50 mm, vorzugsweise +- 20 mm;
BK7 = 82 mm +- 20 mm, vorzugsweise +- 20 mm;
BK8 = 379 mm +- 40 mm, vorzugsweise +- 20 mm;
BK9 = 470 mm +- 50 mm, vorzugsweise +- 20 mm;
BK10 = 232 mm +- 40 mm, vorzugsweise +- 20 mm;
BK11 = 380 mm +- 60 mm, vorzugsweise +- 30 mm;
BK12 = 460 mm +- 80 mm, vorzugsweise +- 30 mm.

Diese Maßangaben sind allerdings lediglich beispielhaft, und dienen der Verdeutlichung der vorliegenden technischen Lehre.
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.
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).
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%.
Die Brennkammerschräge 202 dient der Homogenisierung der Strömung S3 in Richtung des Wärmetauschers 3 und damit der Beströmung der Kesselrohre 32.
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.
Deshalb ist vorliegend die Brennkammer 24 ohne Totecken oder Totkanten vorgesehen.
Vorliegend wurde somit erkannt, dass die Geometrie der Brennkammer (und des gesamten Strömungsverlaufs im Kessel) eine maßgebliche Rolle bei den Überlegungen zur Optimierung der Biomasse-Heizanlage 1 spielt. Deshalb wurde (in Abkehr von den üblichen rechteckigen oder mehr-eckigen Formgebungen) die hierin beschriebene ovale oder runde Grundgeometrie ohne Totecken gewählt. Zudem wurde auch diese Grundgeometrie der Brennkammer und deren Aufbau mit den vorstehend angegebenen Maßen/Maßbereichen optimiert. Dabei sind diese Maße/Maßbereiche derart gewählt, dass insbesondere auch unterschiedliche Brennstoffe (Hackgut und Pellets) mit unterschiedlicher Qualität (beispielsweise mit unterschiedlichem Wassergehalt) bei sehr hohem Wirkungsgrad verbrannt werden können. Dies haben die Praxistests und CFD-Simulationen ergeben.
Insbesondere kann die Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 ein Volumen umfassen, das bevorzugt im Außenumfang einen ovalen oder annähernd kreisförmigen Horizontalquerschnitt aufweist (ein solcher Querschnitt ist in Fig. 2 beispielhaft mit A1 gekennzeichnet). Dieser Horizontalquerschnitt kann zudem bevorzugt die Grundfläche der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 darstellen. Über die durch den Doppelpfeil BK4 angegebene Höhe kann die Brennkammer 24 einen annähernd gleichbleibenden Querschnitt aufweisen. Insofern kann die Primärverbrennungszone 24 ein annähernd oval-zylindrisches Volumen aufweisen. Bevorzugt können die Seitenwände und die Grundfläche (der Rost) der Primärverbrennungszone 26 senkrecht aufeinander stehen.
Vorstehend wird der Begriff "annähernd" verwendet, da selbstverständlich einzelne Kerben, konstruktiv bedingte Abweichungen oder kleine Asymmetrien vorhanden sein können, beispielsweise bei den Übergängen der einzelnen Brennkammersteine 29 zueinander. Diese geringfügigen Abweichungen spielen strömungstechnisch jedoch nur eine untergeordnete Rolle.
Der Horizontalquerschnitt der Brennkammer 24 und insbesondere der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 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.
Zudem kann der Horizontalquerschnitt (der Außenumfang) der Primärverbrennungszone 26 über eine vorgegebene Höhe, beispielsweise 20 cm) dieser gleichbleibend ausgestaltet sein.
Damit ist vorliegend eine oval-zylindrische Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 vorgesehen, die nach CFD-Berechnungen eine deutlich gleichmäßigere und bessere Luftverteilung in der Brennkammer 24 ermöglicht als bei rechteckigen Brennkammern des Stands der Technik. Die fehlenden Toträume vermeiden zudem Zonen in der Brennkammer mit schlechter Luftdurchströmung, was die Effizienz steigert und die Schlackebildung verringert.
Ebenso ist die Düse 203 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.
Zudem wird vorliegend der Strömungsverlauf in der Sekundärverbrennungszone 27 und aus der Sekundärverbrennungszone 27 zu den Kesselrohren 32 optimiert, wie nachstehend näher erläutert.
Die Brennkammerschräge 202 der Fig. 4, welche ohne Bezugszeichen auch in den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist und an der sich die Brennkammer 25 (bzw. deren Querschnitt) von unten nach oben hin zumindest annähernd linear verjüngt, sorgt nach CFD-Berechnungen für eine Vergleichmäßigung der Rauchgasströmung in Richtung der Wärmetauscheinrichtung 4, womit deren Effizienz verbessert werden kann. Dabei verjüngt sich die horizontale Querschnittsfläche der Brennkammer 25 von Anfang bis Ende der Brennkammerschräge 202 bevorzugt zumindest um 5%. Die Brennkammerschräge 202 ist dabei auf der Seite der Brennkammer 25 zur Wärmetauscheinrichtung 4 vorgesehen, und ist an der Stelle der maximalen Verjüngung abgerundet vorgesehen. Im Stand der Technik üblich sind parallele bzw. gerade Brennkammerwände ohne eine Verjüngung (um die Rauchgasströmung nicht zu behindern).
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.
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 Fig. 3 dargestellten Indikatorlinie WT1 deutlich gleichmäßiger als im Stand der Technik. Die Linie WT1 stellt eine Eintrittsfläche für den Wärmetauscher 3 dar. Die Indikatorlinie WT3 gibt eine beispielshafte Querschnittslinie durch die Filtereinrichtung 4 an, in der die Strömung möglichst homogen eingerichtet ist (u. A. aufgrund von Strömungsblenden am Eingang der Filtereinrichtung 4 und aufgrund der Geometrie der Wendekammer 35).
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.
Weiter kann (optional) nach dem Ausgang des Rauchgases (d. h. nach S7) aus der Filtereinrichtung eine Lamdasonde (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Durch die Lambdasonde kann eine Steuerung (nicht dargestellt) den jeweiligen Heizwert erkennen. Die Lambdasonde kann somit für das ideale Mischverhältnis zwischen den Brennstoffen und der Sauerstoffzufuhr sorgen. Trotz unterschiedlicher Brennstoffqualitäten werden im Ergebnis eine hohe Effizienz und ein höherer Wirkungsgrad erreichbar.
Das in Fig. 5 gezeigte Brennstoffbett 28 zeigt eine beispielhafte Brennstoffverteilung aufgrund der Zuführung des Brennstoffs von der rechten Seite der Fig. 5. Dieses Brennstoffbett 28 wird von unten mit einem Rauchgas-Frischluft Gemisch beströmt, das von der Rezirkulationseinrichtung 5 bereitgestellt wird. Dieses Rauchgas-Frischluft Gemisch ist vorteilhaft vortemperiert und weist die ideale Menge (Massenstrom) und das ideale Mischungsverhältnis auf, so wie das eine nicht näher gezeigte Anlagensteuerung aufgrund diverser sensorisch erfasster Messwerte und zugehöriger Luftventile 52 regelt.
Weiter ist in den Fig. 4 und 5 eine Brennkammerdüse 203 gezeigt, die die Primärverbrennungszone 26 von der Sekundärverbrennungszone 27 trennt und die Rauchgasströmung beschleunigt und bündelt. Dadurch wird die Rauchgasströmung besser durchmischt und kann in der Sekundärverbrennungszone 27 effizienter verbrennen. Das Flächenverhältnis der Brennkammerdüse 203 liegt in einem Bereich von 25% bis 45%, beträgt jedoch bevorzugt 30% bis 40%, und ist idealerweise 36 % +- 1% (Verhältnis der gemessenen Eingangsfläche zur gemessenen Ausgangsfläche der Düse 203).
Mithin stellen die vorstehenden Angaben zur Brennkammergeometrie der Primärverbrennungszone 26 zusammen mit der Geometrie der Düse 203 eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Offenbarung dar.

(Brennkammersteine)

Die Fig. 6 zeigt eine dreidimensionale Schnittansicht (von schräg oben) auf die Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 mit dem Drehrost 25, und insbesondere auf die besondere Ausgestaltung der Brennkammersteine 29. Die Fig. 7 zeigt entsprechend zur Fig. 6 eine Explosionsdarstellung der Brennkammersteine 29. Die Ansichten der Fig. 6 und 7 können bevorzugt mit den vorstehend aufgeführten Abmessungen der Fig. 4 und 5 ausgeführt sein. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall.
Die Kammerwand der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 ist mit einer Mehrzahl von Brennkammersteinen 29 in einem modularen Aufbau vorgesehen, was unter anderem die Fertigung und die Wartung erleichtert. Die Wartung wird insbesondere durch die Möglichkeit der Entnahme einzelner Brennkammersteine 29 erleichtert.
An den Auflageflächen 260 der Brennkammersteine 29 sind formschlüssige Nuten 261 und Vorsprünge 262 (in Fig. 6 sind zur Vermeidung von Redundanzen in den Figuren exemplarisch nur jeweils ein paar dieser bezeichnet) vorgesehen, um eine mechanische und weitgehend luftdichte Verbindung zu schaffen, um wiederum das Eindringen von störender Fremdluft zu vermeiden. Bevorzugt bilden je zwei zumindest weitgehend symmetrische Brennkammersteine (mit Ausnahme eventuell der Öffnungen für das Rezi-Gas) einen vollständigen Ring aus. Weiter sind bevorzugt drei Ringe aufeinandergestapelt, um die oval-zylindrische oder alternativ auch zumindest annähernd kreisförmige (letzteres ist nicht dargestellt) Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 auszubilden.
Als oberer Abschluss sind drei weitere Brennkammersteine 29 vorgesehen, wobei die ringförmige Düse 203 durch zwei Halterungssteine 264 gelagert wird, die formschlüssig auf den oberen Ring 263 aufgesetzt werden. Bei allen Auflageflächen 260 sind Nuten 261 entweder für passende Vorsprünge 262 und/oder zur Einfügung von geeignetem Dichtmaterial vorgesehen.
Die Halterungssteine 264, welche bevorzugt symmetrisch ausgebildet sind, können bevorzugt eine nach innen geneigte Schräge 265 aufweisen, um ein Abkehren von Flugasche auf den Drehrost 25 zu vereinfachen.
Der untere Ring 263 der Brennkammersteine 29 liegt auf einer Bodenplatte 251 des Drehrosts 25 auf. An der Innenkannte zwischen diesem unteren Ring 263 der Brennkammersteine 29 lagert sich vermehrt Asche ab, was somit diesen Übergang vorteilhaft im Betrieb der Biomasse-Heizanlage 1 selbstständig und vorteilhaft abdichtet.
Im mittleren Ring der Brennkammersteine 29 sind die (optionalen) Öffnungen für die Rezirkulationsdüsen 291 vorgesehen.
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.
Die Brennkammersteine 29 bestehen vorzugsweise aus Hochtemperatur-Siliziumkarbid, wodurch diese sehr verschleißfest sind.
Die Brennkammersteine 29 sind als Formsteine vorgesehen. Die Brennkammersteine 29 sind derart geformt, dass das Innenvolumen der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 einen ovalen Horizontalquerschnitt aufweist, womit durch eine ergonomische Formgebung Totecken bzw. Toträume vermieden werden, die üblicherweise 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.
Der ovale Horizontalquerschnitt der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 ist bevorzugt ein punktsymmetrisches und/oder regelmäßiges Oval mit dem kleinsten Innendurchmesser BK3 und dem größten Innendurchmesser BK11. Diese Maße waren das Ergebnis der Optimierung der Primärverbrennungszone 26 der Brennkammer 24 mittels CFD-Simulation und von praktischen Versuchen.

(Drehrost)

Fig. 8 zeigt eine Aufsicht auf den Drehrost 25 von oben aus Sicht der Schnittlinie A1 der Fig. 2 zur Veranschaulichung von verschiedenen grundsätzlich möglichen Betriebszuständen des Drehrosts 25.
Die Aufsicht der Fig. 8 kann bevorzugt mit den vorstehend aufgeführten Abmessungen ausgeführt sein. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall.
Der Drehrost 25 weist die Bodenplatte 251 als Basiselement auf. In einer grob ovalförmigen Öffnung der Bodenplatte 251 ist ein Übergangselement 255 vorgesehen, welches einen Zwischenraum zwischen einem ersten Drehrostelement 252, einem zweiten Drehrostelement 253 und einem dritten Drehrostelement 254 überbrückt, welche drehbar gelagert sind. Damit ist der Drehrost 25 als Drehrost mit drei Einzelelementen vorgesehen, d. h. dieser kann auch als 3-fach Drehrost bezeichnet werden. In den Drehrostelementen 252, 253 und 254 sind Luftlöcher zur Durchströmung mit Primärluft vorgesehen.
Die Drehrostelemente 252, 253 und 254 sind flache und hitzebeständige Metallplatten, beispielsweise aus einem Metallguss, die auf deren Oberseite eine zumindest weitgehend eben konfigurierte Oberfläche aufweisen und an deren Unterseite mit den Lagerachsen 81 beispielsweise über Zwischenhalterungselemente verbunden sind. Von oben betrachtet weisen die Drehrostelemente 252, 253 und 254 gekrümmte und komplementäre Seiten bzw. Umrisse auf.
Insbesondere können die Drehrostelemente 252, 253, 254 zueinander komplementäre und gekrümmte Seiten aufweisen, wobei vorzugsweise das zweite Drehrostelement 253 jeweils zu dem benachbarten ersten und dritten Drehrostelement 252, 254 konkave Seiten aufweist, und vorzugsweise das erste und dritte Drehrostelement 252, 254 jeweils zu dem zweiten Drehrostelement 253 hin eine konvexe Seite aufweist. Damit wird die Brecherfunktion der Drehrostelemente verbessert, da die Länge des Bruchs vergrößert wird und die zum Brechen wirkenden Kräfte (ähnlich wie bei einer Schere) gezielter angreifen.
Die Drehrostelemente 252, 253 und 254 (sowie deren Umfassung in Form des Übergangselements 255) weisen gemeinsam betrachtet in der Aufsicht eine annähernd ovale Außenform auf, womit hier wiederum Totecken bzw. Toträume vermieden werden, in denen eine nicht optimale Verbrennung stattfinden könnte oder sich Asche unerwünscht ansammeln könnte. Die optimalen Abmessungen dieser Außenform der Drehrostelemente 252, 253 und 254 sind in Fig. 8 mit den Doppelpfeilen DR1 und DR2 bezeichnet. Bevorzugt, aber nicht ausschließlich, sind DR1 und DR2 wie folgt definiert:

DR1 = 288 mm +- 40 mm, bevorzugt +-20 mm
DR2 = 350 mm +- 60 mm, bevorzugt +- 20 mm

Diese Werte haben sich bei den CFD-Simulationen und dem folgenden Praxistest als Optimalwerte (-bereiche) herausgestellt. Diese Maße korrespondieren mit denen der Fig. 4 und 5. Diese Maße sind insbesondere für die Verbrennung von unterschiedlichen Brennstoffen bzw. den Brennstoffarten Hackgut und Pellets (Hybridfeuerung) in einem Leistungsbereich von 20 bis 200 kW vorteilhaft.
Dabei weist der Drehrost 25 eine ovale Verbrennungsfläche 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 Fig. 9, 10 und 11). Insbesondere kann die Brennstoffzufuhr aus einer Richtung erfolgen, die parallel zu einer längeren Mittelachse (Hauptachse) der ovalen Verbrennungsfläche des Drehrosts 25 liegt.
Das erste Drehrostelement 252 und das dritte Drehrostelement 254 können bevorzugt in deren Verbrennungsfläche 258 identisch ausgebildet sein. Weiter können das erste Drehrostelement 252 und das dritte Drehrostelement 254 identisch oder baugleich zueinander sein. Dies ist beispielsweise in Fig. 9 zu sehen, wobei das erste Drehrostelement 252 und das dritte Drehrostelement 254 die gleiche Form aufweisen.
Weiter ist das zweite Drehrostelement 253 zwischen dem ersten Drehrostelement 252 und dem dritten Drehrostelement 254 angeordnet.
Bevorzugt ist der Drehrost 25 mit einer annähernd punktsymmetrischen ovalen Verbrennungsfläche 258 vorgesehen.
Ebenso kann der Drehrost 25 eine annähernd elliptische bzw. ovale Verbrennungsfläche 258 ausbilden, wobei DR2 die Maße von deren Hauptachse und DR1 die Maße von deren Nebenachse sind.
Weiter kann der Drehrost 25 eine annähernd ovale Verbrennungsfläche 258 aufweisen, welche achsensymmetrisch in Bezug auf eine Mittenachse der Verbrennungsfläche 258 ist.
Weiter kann der Drehrost 25 eine annähernd kreisförmige Verbrennungsfläche 258 aufweisen, wobei dies geringfügige Nachteile bei der Brennstoffzuführung und der -verteilung nach sich zieht.
Weiter sind zwei Motoren bzw. Antriebe 231 der Drehmechanik 23 vorgesehen, mit denen die Drehrostelemente 252, 253 und 254 entsprechend gedreht werden können. Näheres zur besonderen Funktion und zu den Vorteilen des vorliegenden Drehrosts 25 wird später mit Bezug auf die Figuren 9, 10 und 11 beschrieben.
Insbesondere bei 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.
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.
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.
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.
Zudem kann entstehende Schlacke (und auch die Asche) durch die besondere Formgebung und die Funktionalität des vorliegenden Drehrosts 25 vorteilhaft entfernt werden. Dies wird nun mit Bezug auf die Figuren 9, 10 und 11 näher erläutert.
Die Figuren 9, 10 und 11 zeigen eine dreidimensionale Ansicht des Drehrosts 25 mit der Bodenplatte 251, dem ersten Drehrostelement 252, dem zweiten Drehrostelement 253 und dem dritten Drehrostelement 254. Die Ansichten der Fig. 9, 10 und 11 können bevorzugt mit den vorstehend aufgeführten Abmessungen korrespondieren. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall.
Diese Ansicht zeigt den Drehrost 25 als freigestelltes Einschubteil mit Drehrostmechanik 23 und Antrieb(en) 231. Der Drehrost 25 ist mechanisch derart vorgesehen, dass er nach Art des Baukastensystems einzeln vorgefertigt werden kann, und als Einschubteil in eine vorgesehene längliche Öffnung des Kessels 11 eingeführt und eingebaut werden kann. Dies erleichtert zudem die Wartung dieses verschleißanfälligen Teils. Damit kann der Drehrost 25 bevorzugt modular ausgebildet sein, wobei dieser als Komplettteil mit Drehrostmechanik 23 und Antrieb 231 schnell und effizient entnommen und wieder eingesetzt werden kann. Der modularisierte Drehrost 25 kann damit auch mittels Schnellverschlüssen montiert und demontiert werden. Im Gegensatz dazu sind die Drehroste des Stands der Technik regelmäßig fest montiert, und somit schwer zu warten oder zu montieren.
Der Antrieb 231 kann zwei getrennt ansteuerbare Elektromotoren aufweisen. Diese sind vorzugsweise seitlich an der Drehrostmechanik 23 vorgesehen. Die Elektromotoren können Untersetzungsgetriebe aufweisen. Weiter können Endanschlagsschalter vorgesehen sein, die Endanschläge jeweils für die Endpositionen der Drehrostelemente 252, 253 und 254 vorsehen.
Die Einzelkomponenten der Drehrostmechanik 23 sind austauschbar vorgesehen. Beispielsweise sind die Zahnräder aufsteckbar vorgesehen. Dies erleichtert die Wartung und auch einen Seitenwechsel der Mechanik bei der Montage, falls erforderlich.
In den Drehrostelementen 252, 253 und 254 des Drehrosts 25 sind die schon erwähnten Öffnungen 256 vorgesehen. Die Drehrostelemente 252, 253 und 254 können über deren jeweilige Lagerachsen 81, die über die Drehmechanik 23 von dem Antrieb 231, vorliegend den beiden Motoren 231, angetrieben werden, jeweils zumindest um 90 Grad, bevorzugt zumindest um 120 Grad, noch mehr bevorzugt um 170 Grad um die jeweilige Lager- bzw. Drehachse 81 gedreht werden. Dabei kann der maximale Drehwinkel 180 Grad oder auch etwas weniger als 180 Grad sein, so wie das die Rostlippen 257 zulassen. 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.
Die Drehrostelemente 252, 253 und 254 können bevorzugt als Gussrost mit einem Laserzuschnitt hergestellt werden, um eine exakte Formhaltigkeit sicherzustellen. Dies insbesondere, um die Luftführung durch das Brennstoffbett 28 so genau wie möglich zu definieren, und störende Luftströmungen, beispielsweise Luftsträhnen an den Rändern der Drehrostelemente 252, 253 und 254, zu vermeiden.
Die Öffnungen 256 in den Drehrostelementen 252, 253 und 254 sind derart eingerichtet, dass diese für das übliche Pelletmaterial und/oder die üblichen Hackschnitzel klein genug sind, dass diese nicht hindurchfallen, und dass diese groß genug sind, dass der Brennstoff gut mit Luft beströmt werden kann.
Fig. 9 zeigt nun den Drehrost 25 in geschlossener Position bzw. in einer Arbeitsposition, wobei alle Drehrostelemente 252, 253 und 254 horizontal ausgerichtet bzw. geschlossen sind. Dies ist die Position im Regelbetrieb. Durch die gleichmäßige Anordnung der Vielzahl der Öffnungen 256 wird eine gleichmäßige Durchströmung des Brennstoffbetts 28 (dieses ist in Fig. 9 nicht dargestellt) auf dem Drehrost 25 sichergestellt. Insofern kann hier der optimale Verbrennungszustand hergestellt werden. Der Brennstoff wird aus Richtung des Pfeiles E auf den Drehrost 25 aufgebracht; insofern wird der Brennstoff von der rechten Seite der Fig. 9 auf den Drehrost 25 hinaufgeschoben.
Im Betrieb sammelt sich Asche und oder Schlacke auf dem Drehrost 25 und insbesondere auf den Drehrostelementen 252, 253 und 254 an. Mit dem vorliegenden Drehrost 25 kann eine effiziente Abreinigung des Drehrosts 25 (zur später erläuterten Ascheabfuhr 7) erfolgen.
Fig. 10 zeigt den Drehrost in dem Zustand einer Teilabreinigung des Drehrosts 25 im Gluterhaltungsbetrieb. Dazu wird nur das dritte Drehrostelement 254 gedreht. Dadurch, dass nur eines der drei Drehrostelemente gedreht wird, erhält sich die Glut auf dem ersten und dem zweiten Drehrostelement 252, 253, während zugleich die Asche und Schlacke nach unten aus der Brennkammer 24 hinausfallen kann. In der Folge ist keine externe Zündung zur Wiederaufnahme des Betriebs erforderlich (dies spart bis zu 90% Zündenergie). Eine weitere Folge sind eine Verschleißminderung der Zündeinrichtung (beispielsweise eines Zündstabes) und eine Stromersparnis. Weiter kann vorteilhaft eine Aschereinigung im Betrieb der Biomasse-Heizanlage 1 erfolgen.
Fig. 10 zeigt ebenso einen Zustand der Gluterhaltung während einer (oft schon ausreichenden) Teilabreinigung. Damit kann der Betrieb der Anlage 1 vorteilhaft kontinuierlicher erfolgen, womit im Gegensatz zur üblichen Vollabreinigung eines herkömmlichen Rostes keine langwierige vollständige Zündung erfolgen muss, die einige zehn Minuten in Anspruch nehmen kann.
Zudem wird eine potentielle 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 Fig. 10 sind (beidseitige) Rostlippen 257 des zweiten Drehrostelements 253 erkennbar. Diese Rostlippen 257 sind derart eingerichtet, dass das erste Drehrostelement 252 und das dritte Drehrostelement 254 im geschlossenen Zustand dieser auf der Oberseite der Rostlippen 257 aufliegen, und somit die Drehrostelemente 252, 253 und 254 zueinander spaltfrei vorgesehen und damit dichtend vorgesehen sind. Damit werden Luftsträhnen und unerwünschte Primärluftströmungen durch das Glutbett vermieden. Vorteilhaft wird damit die Effizienz der Verbrennung verbessert.
Fig. 11 zeigt den Drehrost 25 im Zustand der Universalabreinigung bzw. in einem geöffneten Zustand, welche bevorzugt während eines Anlagenstillstands durchgeführt wird. Dabei werden alle drei Drehrostelemente 252, 253 und 254 gedreht, wobei das erste und zweite Drehrostelement 252, 253 bevorzugt in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden wie das dritte Drehrostelement 254. Realisiert wird damit einerseits eine vollständige Entleerung des Drehrosts 25, und andererseits wird die Schlacke nunmehr an vier ungeraden Außenkanten aufgebrochen. Mit anderen Worten wird eine vorteilhafte 4-fache Brecherfunktion realisiert. Das vorstehend in Bezug auf Fig. 9 zu der Geometrie der Außenkanten Erläuterte gilt auch in Bezug auf Fig. 10.
Zusammengefasst realisiert der vorliegende Drehrost 25 neben dem Normalbetrieb (vgl. Fig. 9) vorteilhaft zwei unterschiedliche Arten der Abreinigung (vgl. Fig. 10 und 11), wobei die Teilabreinigung eine Abreinigung während des Betriebs der Anlage 1 erlaubt.
Im Vergleich dazu sind marktübliche Drehrostsysteme nicht ergonomisch und haben durch ihre rechteckige Geometrie nachteilige Totecken, in welchen die Primärluft den Brennstoff nicht optimal durchströmen kann. An diesen Ecken kommt es gehäuft zu einer Schlackenbildung. Dies sorgt für eine schlechtere Verbrennung mit einem schlechteren Wirkungsgrad.
Der vorliegende einfache mechanische Aufbau des Drehrosts 25 gestaltet diesen robust, zuverlässig und langlebig.

(Drehrost mit einer verbesserten Reinigungseinrichtung)

Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat Untersuchungen zur Verbesserung der Reinigungseinrichtung des (hauseigenen und nachveröffentlichten) Stands der Technik der EP 3 789 676 B1 vorgenommen, wobei die Ergebnisse dieser Untersuchungen nachstehend mit Bezug auf Fig. 22 erläutert werden. Bei diesen Untersuchungen wurde die Biomasse-Heizanlage 1 in Betrieb gesetzt, und es wurden regelmäßige Bestandsaufnahmen und auch chemische Untersuchungen an den Asche- und Schlackeresten am Drehrost 25 vorgenommen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Weiter wurde erkannt, dass besonders über den Öffnungen 256 störende flächige Versinterungen ausgebildet werden, welche mittels einer herkömmlichen Klopfwirkung nicht effizient abgereinigt werden können.
Nachstehend wird mit Bezug auf die Figuren 12a bis 12d ein erstes allgemeines Beispiel des erfindungsgemäßen Prinzips einer Reinigungseinrichtung 125 für einen Drehrost 25 erläutert, welche den vorstehenden Erkenntnissen Rechnung trägt.
In Fig. 12a ist ein Drehrost 25 mit einem Drehrostelement 252 in einem ersten Zustand dargestellt. In diesem ersten Zustand, der der geschlossenen Position bzw. der Arbeitsposition der Fig. 9 entsprechen kann, ist die Verbrennungsfläche 258 in etwa horizontal ausgerichtet. In dem ersten Zustand kann der Brennstoff auf der Verbrennungsfläche 258 zur Verbrennung liegen.
Die Strich-Punkt-Linie der Fig. 12a gibt eine beispielhafte Horizontale H an. Diese steht zumindest annähernd senkrecht zur Richtung der Erdbeschleunigung. An dieser Horizontalen H kann sich die Arbeitsposition des Drehrosts 25 beziehungsweise des Drehrostelements 252 orientieren, wobei die Verbrennungsfläche 258 zumindest annähernd parallel zur Horizontalen H ausgerichtet ist.
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 Fig. 12a mit einem Kreis mit Punkt innerhalb der Lagerwelle 81 gekennzeichnet. Die Lagerwelle 81 lagert das Drehrostelement 252, wobei das Drehrostelement 252 auf der Lagerwelle 81 fixiert sein kann. Alternativ (nicht dargestellt) kann die Lagerwelle auch seitlich an dem Drehrostelement 252 vorgesehen sein, oder (nicht dargestellt) kann die Lagerwelle 81 ein integraler Bestandteil des Drehrostelements 252 sein.
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 Figuren 12a bis 12d zur Vereinfachung nicht dargestellte) Antriebseinrichtung, beispielsweise über einen Elektromotor 231.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Der Schlagarm 124 mit dem Masseelement 127 der Fig. 12a bis 12d kann zusammengefasst auch als Fallhammer bezeichnet werden.
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.
Weiter ist das zumindest eine Stechelement 129 mit dessen Vorsprüngen 130 kammförmig ausgebildet. Somit sind mehrere Vorsprünge (130) nebeneinander in einer Reihe vorgesehen.
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.
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 Fig. 12a dargestellten Lage in seiner Ausgangsposition.
Der in Fig. 12a dargestellte Winkel η mit dessen gestrichelten gezeichneten Schenkeln gibt den Bewegungsbereich des Schlagarms 124 an. In anderen Worten ist die Reinigungseinrichtung 215 derart eingerichtet, dass sich der Schlagarm 124 in diesem Winkelbereich η frei bewegen kann. Hierfür ist allerdings vorteilhaft kein eigener bzw. gesonderter Antrieb vorgesehen. Vielmehr wird der Antrieb zur Drehung des Drehrostelements 252 auch für die Funktion der Reinigungseinrichtung 125 und damit das Abklopfen des Drehrosts 25 indirekt mitbenutzt. Dabei wird der Drehrost 25 aufgrund der Lage des Schlagarms und des definierten Winkelbereichs η genau dann abgeklopft, wenn der Drehrost 25 zur Reinigung von Verbrennungsrückständen gedreht wird. In anderen Worten kann der Fallstartpunkt der Fallhammerkonfiguration mechanisch derart eingerichtet sein, dass der Drehrost 25 dann abgeklopft wird, wenn die Verbrennungsfläche 258 nach unten überhängt.
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 Fig. 12a nicht dargestellt) des Drehrostelements 252 verstopfen, was die Verbrennung verschlechtert.
Fig. 12b zeigt den Drehrost 25 in einem zweiten Zustand, in welchem der Drehrost 25 mit dem Drehrostelement 252 und der Reinigungseinrichtung 125 gemeinsam in Bezug auf die Fig. 12a in Richtung des Pfeils D1 weiter gedreht worden sind.
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.
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.
Dreht man den Schlagarm 124 über diesen zweiten Zustand hinaus weiter in Richtung des Pfeils D1, was in Fig. 12c dargestellt ist, in einen dritten Zustand, überschreitet der Schlagarm 124 mit dem Masseelement 127 die Fallstartposition F1, von der aus der Schlagarm 124 mit dem Masseelement 127 unter dem Einfluss der Erdbeschleunigung auf eine Anschlagfläche 128a des Drehrostelements 252 herabfällt, bzw. von der aus der Schlagarm 124 mit dem Masseelement 127 seine Ausgangswinkelposition relativ zu dem Drehrostelement 252 verlässt. In anderen Worten kippt der Schlagarm 124 mit dem Masseelement 127 im dritten Zustand um, überstreicht den Winkelbereich η, und erreicht eine Fallendposition Fe bzw. eine Endwinkelposition, bei der das Masseelement 127 an dem Drehrostelement 252 anschlägt. Dabei dringt das zumindest eine Stechelement 129 mit dessen Vorsprüngen voran in die Öffnung 256 ein, und durchdringt vorzugsweise die Öffnung 256 vollständig. In anderen Worten sticht das Stechelement 129 derart durch die Öffnung 256, dass deren Vorsprünge 130 vollständig durch das Drehrostelement 252 hindurchtreten, und die Vorsprünge 130 im dritten Zustand aus der Vorderseite des Drehrostelements 252 hinausragen.
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.
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.
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.
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 Fig. 12b nur rein zur schematisch zur Veranschaulichung eingezeichnet ist) zur Position des Lagers 124 mit seiner Drehachse definiert werden.
In Fig. 12c ist im Detail ein Beginn der (Herab-) Fallbewegung des Schlagarms 124 ab einer Fallstartposition F1 mit dem Masseelement 127 gestrichelt dargestellt, und ein Ende der Herabfallbewegung des Schlagarms 124 mit dem Masseelement 127 ist mit durchgezogenen Linien dargestellt. Am Ende der Herabfallbewegung des Schlagarms 124 mit dem Masseelement 127 schlägt das Masseelement 127 auf der Anschlagfläche 128a des Drehrostelements 252 an. Die Fallstartposition stellt allgemein eine Position des Masseelements 127 und/oder des Schlagarms 124 bei Drehung des Drehrosts 25 dar, ab dem die Fallbewegung beginnt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Damit kombiniert die vorliegende Reinigungseinrichtung 125 zwei Maßnahmen zur Rostabreinigung: das Klopfen und das Stechen.
In Fig. 12d ist ein vierter Zustand dargestellt, bei welchem sich das Drehrostelement 252 weiter in Richtung des Pfeils D1 gedreht hat. Hierbei liegt das Masseelement 127 auf der ersten Anschlagfläche 128a auf, und das zweite Ende 124b des Schlagarms 124 liegt nicht auf der Anschlagfläche 128 auf.
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 Fig. 12a zurückbewegt wird.
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 Fig. 12a bzw. in seine Ausgangswinkelposition zurückbewegen wird. Hierbei fällt das Masseelement 127 zurück, wobei nunmehr das zweite Ende des Schlagarms 124b mit dem dortigen Schlagarmkopf 126 auf die Anschlagfläche 128b anschlägt. Dabei gilt das vorteilhafte Hebelgesetz.
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.
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.
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.
Das Anklopfen auf das Drehrostelement 252 erfolgt zudem bei dem ersten Anklopfen unmittelbar auf das Drehrostelement 252 selbst.
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.
Bei einer Hin- und Rückdrehung oder eine vollständigen Umdrehung des Drehrostelements 252 erfolgt ein zweimaliges Anschlagen oder Anklopfen, womit die Klopfwirkung zweifach erzeugt wird.
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.
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.
Nachstehend wird mit Bezug auf die Figuren 13a und 13b ein zweites allgemeines Beispiel des erfindungsgemäßen Prinzips einer Reinigungseinrichtung 125 für einen Drehrost 25 erläutert.
Eine Initiierung einer Beschleunigungsbewegung des Masseelements 127 kann auch ohne die in den Figuren 12a bis 12d gezeigte Fallhammer-Konfiguration in linearer Art und Weise erfolgen, wie folgt erläutert:
Die Fig. 13a zeigt ein Drehrostelement 252 eines Drehrosts 25 mit einer Lagerachse 81 in einer Arbeitsposition des Drehrostelements 252 bzw. in einem ersten Zustand des Drehrostelements 252, so wie das auch in Fig. 12a gezeigt ist. Dies ist der Arbeitszustand des Rosts 25, auf dem Brennstoff auf der Verbrennungsfläche 258 aufliegt, verbrannt wird, und Verbrennungsrückstände entstehen. Diese Verbrennungsrückstände, beispielsweise Asche oder Schlacke, liegen auf dem Rost 25 auf und können auch fester an dem Rost 25 anhaften. Zudem können Verbrennungsrückstände auch in die Perforation bzw. die Öffnungen 256 des Rosts gelangen und in diesen Öffnungen 256 haften, wobei hier die Durchströmung des Brennstoffbetts 28 verschlechtert wird.
Anstelle der Fallhammer-Konfiguration der Fig. 12a kann nun eine Aufhängung 122 für ein Masseelement 127 mit einem entsprechenden Gegenlager 133 bzw. Gleitlager 133, beispielsweise einer Buchse 133 als (Linear-) Führung dienen. In einem Fall können die Gleitlager 133 Führungsöffnungen 133 sein. Beispielsweise kann die Aufhängung 122 in Stift- oder Stabform mit einem Endanschlag mit einer Anschlagfläche 128b vorgesehen sein. Auf der Aufhängung 122 kann das Masseelement 127 derart beweglich vorgesehen sein, dass sich dieses in der Längsrichtung der Aufhängung 122 hin- und her bewegen kann (vgl. der Doppelpfeil P der Fig. 13a, der zudem auch eine Fallhöhe für das Masseelement 127 bei Drehung des Drehrostelements 252 angibt; zu den Anschlagflächen 127a, 127b des Masseelements 127 vgl. auch die Ausführungen zur den Figuren 12a und 12b). Beispielsweise kann das Masseelement 127 als eine Lochscheibe ausgestaltet sein, durch deren mittiges Loch (als Buchse bzw. Gleitlager) die Aufhängung 122 durchgeführt ist. Das Masseelement weist auf seinen beiden Seiten eine erste Fläche 127a und eine zweite Fläche 127b auf. In der in Fig. 12a gezeigten Position liegt die zweite Fläche 127b des Masseelements 127 auf dem Endanschlag bzw. der (zweiten) Anschlagfläche 128b der Aufhängung 122 auf.
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.
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.
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 Fig. 14 gezeigt, worauf verwiesen wird. Insofern können die Stechelemente 129 an dem Masseelement 127 derart angebracht sein, dass die Stechelemente 129 komplementär zu den Öffnungen 256 vorgesehen sind. In anderen Worten liegen die Spitzen der Vorsprünge 130 der Stechelemente 129 den Öffnungen 256 im ersten Zustand der Fig. 13a jeweils über einen Luftspalt gegenüber. Bei Drehung des Drehrostelements 252, 253, 254 kann damit die Stechelemente 129 linear in die Öffnungen 256 eindringen bzw. diese durchdringen.
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 Fig. 13a), obwohl die Stechelemente 129 in unmittelbarer Nähe zur Öffnung vorgesehen sind.
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.
Bei der Konfiguration der Fig. 13a und 13b ist zudem generell eine weitgehend ungestörte Beströmung der Unterseite des Drehrosts 25 (was für eine Kühlung des Drehrosts 25 bzw. der Drehrostelemente 252, 253, und 254 vorteilhaft ist) trotz der Anwesenheit der Reinigungseinrichtung 125 möglich, da das Masseelement 127 und die Stechelemente 129 beabstandet zum Drehrost 25 vorgesehen sind.
Es kann mit der Linearführung des Masseelements 127 weiter im Vergleich zu der Fallhammer-Konfiguration der Fig. 12a bis d vorteilhaft viel Platz bzw. Einbauvolumen für die Reinigungseinrichtung 125 eingespart werden, womit eine Reinigungseinrichtung 125 vorteilhaft auch in Kessel 11 mit kleinerer Leistung (beispielsweise 50 kW) und mit einem entsprechend kleineren Drehrost 25 integriert werden kann.
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.
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 Fig. 13a und Fig. 13b bspw. senkrecht zur Papierebene).
Wird nun das Drehrostelement 252 in Richtung des Pfeils D1 gedreht, so wie das in der Fig. 13 gezeigt ist, wird das Masseelement 127 bei Erreichen einer Fallstartposition auf der Aufhängung 122 nach unten gleiten bzw. fallen (vgl. der Pfeil ST der Fig. 13b), und zunächst eine Stechwirkung in die Öffnungen 256 entfalten, und dann (in weiterer Folge) mit dessen ersten Fläche 127a auf der (ersten) Anschlagfläche 128b anschlagen. Damit kann eine Stechwirkung und dann eine Klopfwirkung erzeugt werden, so wie das auch in Bezug auf die Fig. 12a bis 12d beschrieben ist.
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.
Damit können auch mit diesem zweiten Beispiel einer Reinigungseinrichtung 125 der Fig. 13a und 13b in etwa die gleichen Vorteile und Effekte erzielt werden, wie bei dem ersten Beispiel der Fig. 12a bis 12d.

(Drehrost 25 mit Drehrostelementen 252, 253, 254 und mit Reinigungseinrichtungen 125)

Die Fig. 14a zeigt einen Drehrost 25 mit drei Drehrostelementen 252, 253, 254 und mit einer Mehrzahl von Reinigungseinrichtungen 125 aus einer Draufsicht auf den Drehrost 25 in dessen Arbeitsposition bzw. in dem Arbeitszustand, welcher als erster Zustand bezeichnet wird.
Die Fig. 14b zeigt den Drehrost 25 der Fig. 14 a mit drei Drehrostelementen 252, 253, 254 und mit jeweiligen Reinigungseinrichtungen 125 aus einer Untersicht auf den Drehrost 25.
Die Fig. 14c zeigt den Drehrost 25 der Figuren 14a und 14b in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie A3-A3.
Die Fig. 14a bis c zeigen dabei eine Umsetzung des Prinzips der Fig. 13a und 13b.
Der Drehrost 25 mit den drei Drehrostelementen 252, 253, 254 und deren Funktion wurden vorstehend in Bezug auf die Figuren 8 und 9 näher beschrieben, weshalb nachstehend zur Vermeidung von Wiederholungen hauptsächlich die Reinigungseinrichtung 125 erläutert wird.
Die Figuren 14a und 14b und 14c zeigen den Drehrost 25 in geschlossener Position bzw. in einer Arbeitsposition, wobei alle Drehrostelemente 252, 253 und 254 horizontal ausgerichtet bzw. geschlossen sind. Dies ist die Position im Regelbetrieb. Der Drehrost 25 weist eine Bodenplatte 251 und ein Übergangselement 255 von der Bodenplatte 251 zu den Drehrostelementen 252, 253, 254 auf.
Die Einschubrichtung bzw. -achse des Brennstoffs auf den Drehrost 25 ist mit dem Pfeil E angegeben.
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 Figuren 16 ff. beispielhaft in Verfahrensschritten zur Abreinigung des Drehrosts 25 dargestellt.
Es sind in Fig. 14a und 14b zwei Drehlagesensoren 259 gezeigt, welche die Drehlage der Lagerachsen 81 erfassen können. Diese Drehlagesensoren 259 können beispielsweise magnetisch-induktive Sensoren sein. Dies dient der Regelung der Drehlage der drei Drehrostelemente 252, 253, 254.
In der Draufsicht der Fig. 14a ist der Drehrost 25 ohne ein Brennstoffbett mit seinen drei Drehrostelementen 252, 253, 254 dargestellt, welche längliche oder schlitzförmige Öffnungen 256 aufweisen, die der Luftzufuhr in das Brennstoffbett von unten dienen.
Durch die beispielhafte relativ gleichmäßig verteilte Anordnung der Vielzahl der Öffnungen 256 wird eine gleichmäßige Durchströmung des Brennstoffbetts 28 (dieses ist in Fig. 14a und 14b nicht dargestellt) auf der Verbrennungsfläche 285 des Drehrosts 25 mit Primärluft sichergestellt. Diese im Allgemeinen zur Einschubrichtung winklig vorgesehene Anordnung der schlitzförmigen Öffnungen 256 verhindert das Entstehen einer Luftbarriere bei dem Einschub der Pellets oder des Hackguts, da sich diese auf der Verbrennungsfläche 258 mit einer deutlich geringeren Wahrscheinlichkeit aufstauen. Beispielsweise bei quer zur Einschubrichtung vorgesehenen schlitzförmigen Öffnungen ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass sich die Pellets oder die Hackschnitzel an den Kanten der Öffnungen fangen und kein gleichmäßiger Durchschub von Brennstoff stattfinden kann. Auch ist es bei einem Rost 25, insbesondere mit der vorstehend beschriebenen komplexen Geometrie der Drehrostelemente 252, 253, 254, mit der teilweise winkligen Anordnung der schlitzförmigen Öffnungen 256 vorteilhaft möglich, eine Anordnung der Öffnungen 256 mit einer möglichst gleichmäßigen Verteilung der Luftdurchströmung des Brennstoffbetts vorzusehen. Allerdings führt diese strömungstechnisch und verfahrenstechnisch optimierte Ausrichtung der Öffnungen 256 dazu, dass diese auch entsprechend abgereinigt werden müssen.
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.
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.
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.
In den Öffnungen 256 der Fig. 14a sind von oben sichtbar die distalen Enden der Stechelemente 129 bzw. deren Vorsprünge 130 dargestellt, die unterhalb der Drehrostelemente 252, 253, 254 in Richtung der Öffnungen 256 hervorstehend angeordnet sind.
In der Fig. 14b, die den Drehrost 25 von unten zeigt, sind weiterhin neun Reinigungseinrichtungen 125 dargestellt. Die Drehrostelemente 252, 253, 254 weisen jeweils drei Reinigungseinrichtungen 125 auf, womit (vorzugsweise alle) Öffnungen 256 mittels den Stechelementen 129 gereinigt werden können. Alternativ können für jedes Drehrostelement 252, 253, 254 auch zwei oder vier (oder mehr) Reinigungseinrichtungen 125 vorgesehen sein.
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.
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.
Die Aufhängungen 122 stehen in der Arbeitslage der Figuren 14a, 14b und 14c nach unten hervor und lagern die Masseelemente 127x. Bevorzugt sind die Masseelemente 127x ausschließlich durch die Aufhängungen 122 gelagert bzw. geführt. Die Aufhängungen 122 sind als Linear-Aufhängung stab- oder stiftförmig ausgestaltet, und sind an dem Drehrostelement 252, 253, 254 oder an der Lagerachse 81 angebracht. Die Aufhängungen 122 können als Rundstangen oder als Führungsbolzen 122 ausgestaltet sein.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Hierfür ist vorliegend eine zuverlässige Linearführung vorgesehen.
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 den 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.
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.
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.
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.
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. Fig. 14c, Mitte), bzw. in Richtung derer proximaler Enden stetig erweitern, damit "Keile" in die Schlacke- bzw. Aschedepositionen hineingetrieben werden, die evtl. noch nach dem Auftreffen verbleibende Schlacke- bzw. Aschedepositionen an der Öffnung 256 weiter weg- und aufgebrochen werden.
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 Fig. 14c zu sehen ist).
Die Masseelemente 127x der Fig. 14b sind in deren Form an die Form der jeweiligen Drehrostelemente 252, 253, 254 derart angepasst, dass Masseelemente 127x insofern im Falle des Aufliegens auf dem Drehrostelement nicht über die Fläche der jeweiligen Drehrostelement 252, 253, 254 hinausragen.
In den Fig. 14a, 14b und 14c hängen die Masseelementen 127 nach unten in deren Ausgangsposition, und die Masseelemente 127 sind von den Drehrostelementen 252, 253, 254 beanstandet. Bei Drehung eines einzelnen oder von mehreren Drehrostelementen 252, 253, 254 werden die Drehrostelemente 252, 253, 254 durch die jeweilige Reinigungseinrichtung 125 abgereinigt, so wie das im Prinzip in Bezug auf die Fig. 13a und 13b erläutert ist, und wie dies nachstehend noch im Einzelnen anhand der noch folgenden Figuren 16 ff. erläutert ist.
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:
Jedes Drehrostelement 252, 253, 254 ist mittels einer Welle 81 bzw. Lagerachse 81 drehbar gelagert. Hieraus ergibt sich, dass unter dem Drehrostelement 252, 253, 254 (regelmäßig mittig) die Welle 81 vorgesehen ist, welche die Reinigungseinrichtung 125 von dem Drehrostelement 252, 253, 254 beabstandet angeordnet und mithin die Reinigungswirkung des Abklopfens verschlechtert. Es führt die Lagerung des Drehrostelements 252, 253, 254 mittels einer 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 in der Welle 81 und nicht im Drehrostelement 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. dessen Öffnungen 256, wie diese sein sollte (vgl. Ausführungen zur Fig. 22). Dieser Umstand verstärkt sich dann auch noch besonders bei diversen Brennstoffen, welche stärker zur Versinterung neigen, wie erläutert.
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.
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.
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.
Die Figuren 15a bis 15o zeigen Ansichten von Teilen der Reinigungseinrichtungen 125 der Fig. 14a bis 14c. Dabei ist in den Figuren 15a bis 15o ein Satz von Masseelemente 127x mit deren Stechelementen 129 für die neun Reinigungseinrichtungen 125 der Fig. 14a bis 14c dargestellt. Dabei zeigen jeweils drei Figuren (Figuren 15a, 15b und 15c, sowie Figuren 15d, 15e, 15f, sowie Figuren 15g, 15h und 15i, sowie Figuren 15j, 15k und 151, sowie Figuren 15m, 15n und 15o) ein Masseelement 127x mit dessen Stechelementen 129 aus drei verschiedenen Ansichten, namentlich in einer Seitenansicht, in einer Draufsicht und in einer dreidimensionalen Schrägansicht. Die Bezeichnungen "oben" und "unten" beziehen sich auf die Lage der dargestellten Merkmale in der Arbeitsposition des Drehrosts 25, d.h., die Drehrostelemente 252, 253, 254 sind nicht gedreht oder gekippt. Die Bezeichnungen "proximal" und distal" beziehen sich auf die Stechelemente 129 bzw. deren Lage relativ zum Masseelement 127x, welcher als Ausgangskörper betrachtet wird.
In den Figuren 15a bis 15o wurden der Übersichtlichkeit halber nicht alle Bezugszeichen und Hinweise wiederholt dargestellt. Allerdings sind gleich aussehende Elemente bzw. Merkmale in den Figuren auch mit den gleichen Bezugszeichen zu verstehen.
Gemeinsam haben die Figuren 15a bis 15o, dass diese Masseelemente 127x mit entsprechend der korrespondierenden Öffnungen 256 vorgesehenen Stechelementen 129 aufweisen. Dabei sind die Stechelemente 129 auch an die jeweilige Erstreckungsrichtung der jeweils korrespondierenden Öffnungen 256 angepasst, beispielsweise gedreht.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Figuren 16 bis 21 zeigen den Rost 25 der Figuren 14a, 14b und 14c nacheinander bei der Ausführung eines beispielhaften stufenweisen und/oder vollständigen Abreiniungsvorgangs bzw. -verfahrens, dessen erster Zustand als Ausgangszustand schon in den Figuren 14a, 14b und 14c gezeigt ist.
Um Wiederholungen zu vermeiden wird betreffend der Merkmale und der Funktion der Reinigungsreinrichtungen 25 auf die Erläuterungen zu den Fig. 14a, 14b und 14c verwiesen. Ebenso sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Fig. 16 bis 21 nicht alle Bezugszeichen der Fig. 14a, 14b und 14c wiederholt dargestellt. Die entsprechenden Merkmale sind jedoch identisch. Die Schnitte A3-A3 beziehen sich auf die Schnittlinien der Figuren 14.
Von den in den Figuren 15a bis 21 dargestellten Verfahrensschritten können jedoch auch nur einzelne Schritte ausgeführt werden. Beispielsweise kann nur eine Teilabreinigung eines einzelnen Drehrostelements 252, 253, 254 durchgeführt werden, was den Fig. 14 bis 17 entspricht. Es kann generell jedes Drehrostelement 252, 253, 254 einzeln gedreht und damit einzeln abgereinigt werden. Auch könnten beispielsweise alle Drehrostelemente 252, 253, 254 gleichzeitig gedreht werden, wenn beispielsweise keine Drehrostlippen oder keine gegenseitigen Drehbegrenzungen vorhanden sind. Zudem kann eine volle Drehung eines Drehrostelements 252, 253, 254 um 360 Grad erfolgen, oder aber es kann eine Hin- und Rückdrehung eines Drehrostelements 252, 253, 254 beispielsweise nur um bis zu 180 Grad erfolgen. Auch kann der Rost 25 alternativ nur ein Drehrostelement oder auch nur zwei Drehrostelemente aufweisen.
Fig. 16 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht auf den Rost 25 der Fig. 14a in einem zweiten Zustand.
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.
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.
Fig. 17 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht auf den Rost der Fig. 14a in einem dritten Zustand.
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 Fig. 17 gibt der Pfeil ST die Bewegung des Herabfallens und die Strecke dieses Herabfallens der Masseelemente 1271, 274 des Drehrostelements 254 an. Zu erkennen ist, dass die Stechelemente 129 durch die Öffnungen 256 hindurchgetreten sind, und diese Öffnungen 256 somit von Asche- und Schlackedepositionen abreinigen. Dabei sind die Stechelemente 129 mit deren Vorsprüngen 130 derart ausgestaltet, dass auch die Vorsprünge 130 vollständig durch die Öffnungen 130 durchgetreten sind, und dass sich mithin der Mittelteil 132 der Stechelemente 129 in den Öffnungen befindet. In anderen Worten tritt das Stechelement beim Herabfallen mit dessen Mittelteil 132 durch die obere Öffnungsfläche der jeweiligen Öffnung 256 hindurch.
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.
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 die Öffnungen 256, womit die Fallenergie zuerst sehr punktuell auf die Asche- bzw. Schlackedepositionen über und in den Öffnungen 256 wirkt. Dabei erfolgt ein erstes Aufbrechen auch recht harter Verschlackungen oder Versinterungen.
Danach dringen die Vorsprünge 130 in die Asche- bzw. Schlackedepositionen weiter ein, und sprengen diese weiter auf bzw. vom Rost 25 weg.
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.
Aufgrund der Länge des Stechelements 129 (vgl. Fig. 17, dieses ragt aus dem Drehrostelement 254 hinaus) kann nun der Fall des Masseelements 127x auch nach dem Durchstechen der Öffnungen 256 fortgesetzt werden, womit das Masseelement 127x wieder mit einem ausreichenden Impuls mit seiner Fläche 127b auf das Drehrostelement 254 aufschlägt und damit eine wirksame Abklopfwirkung entfalten kann. Mit dieser Geometrie wird vermieden, dass das Masseelement 127x beim Stechen in die Öffnungen 256 derart dauerhaft entschleunigt wird, dass danach kein ausreichender Impuls für ein Abklopfen des Drehrostelements 254 vorhanden ist.
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.
Fig. 18 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht auf den Rost der Fig. 14a in einem vierten Zustand.
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.
Fig. 19 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht auf den Rost der Fig. 14a in einem fünften Zustand.
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 D 1. 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 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.
Fig. 21 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht auf den Rost der Fig. 14a in einem siebten Zustand.
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.
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.

(Weitere Ausführungsformen)

Die Erfindung lässt neben den erläuterten Ausführungsformen und Aspekten weitere Gestaltungsgrundsätze zu. So können einzelne Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen und Aspekte auch beliebig miteinander kombiniert werden, solange dies für den Fachmann als ausführbar ersichtlich ist.
Der Drehrost 25 der Fig. 9 bis 11 ist zwar ohne die Reinigungseinrichtung 125 dargestellt, kann jedoch jederzeit mit einer der in den nachfolgenden Figuren dargestellten Reinigungseinrichtungen 125 kombiniert werden.
Obwohl die Reinigungseinrichtung in den Figuren 9 bis 11 nicht dargestellt ist, kann das in Bezug auf die Figuren 12a bis 21 Erläuterte auch auf den Drehrost 25 der Figuren 9 bis 11 Anwendung finden, wobei eine verbesserte Abreinigung des Drehrosts 25 insbesondere bei der Teil- und Universalabreinigung erzielt werden kann. Damit kann die technische Lehre betreffend der Reinigungseinrichtung 125 mit der technischen Lehre betreffend der Figuren 9 bis 11 kombiniert werden, so wie das dem Fachmann sinnvoll erscheint.
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.
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.
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.
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.
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.
Am Eingang der Rauchgasrezirkulationseinrichtung 5 können ein Luftmengensensor, eine Unterdruckdose, ein Temperatursensor, ein Abgassensor und/oder ein Lambda-Sensor vorgesehen sein.
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.
Zu den angegebenen Maßen ist anzumerken, dass auch abweichend von diesen andere Maße bzw. Maßkombinationen vorgesehen werden können.
Anstelle der konvexen Seiten der Drehrostelemente 252 und 254 können auch konkave Seiten dieser vorgesehen sein, wobei die Seiten des Drehrostelements 253 in Folge komplementär konvex geformt sein können. Dies ist funktional annähernd gleichwertig.
Als Brennstoffe der Biomasse-Heizanlage können auch andere Brennstoffe als Hackgut oder Pellets verwendet werden.
Der Drehrost kann alternativ auch als Kipprost bezeichnet werden.
Die vorliegend offenbarte Biomasse-Heizanlage kann auch ausschließlich mit einer Art eines Brennstoffs befeuert werden, beispielsweise nur mit 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.
Die Geometrie insbesondere des Umfangs der der Drehrostelemente 252, 253, 254 kann von der in Fig. 14a dargestellten Geometrie abweichen. Damit kann die Lehre betreffend der winkligen Anordnung der schlitzförmigen Öffnungen 256 der Fig. 14a auch auf andere Arten und Formen von Rosten Anwendung finden. Zudem können beispielsweise auch Kipp- oder Schieberoste mit der winkligen Anordnung der schlitzförmigen Öffnungen 256 vorgesehen werden.
Die hierin offenbarten Ausführungsformen wurden zur Beschreibung und zum Verständnis der offenbarten technischen Sachverhalte bereitgestellt und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken. Daher ist dies so auszulegen, dass der Umfang der vorliegenden Offenbarung jede Änderung oder andere verschiedene Ausführungsformen beinhaltet, die auf dem technischen Geist der vorliegenden Offenbarung basieren.

(Bezugszeichenliste)

1: Biomasse-Heizanlage
11: Kessel
12: Kesselfuß
13: Kesselgehäuse
14: Wasserzirkulationseinrichtung
15: Gebläse
16: Außenverkleidung

125: Reinigungseinrichtung
121: Befestigung mit Anschlag
122: Aufhängung
123: Drehachse/Lager/Gelenk
124: Schlagarm
124a, 124b: erstes Ende, zweites Ende des Schlagarms
126: Schlagarmkopf
127: Masseelement
127x: Masseelemente (x= 1 bis 5)
127a, 127b: Fläche des Masseelements
128a, 128b: Anschlagfläche
129: Stechelement
130: Vorsprünge des Stechelements
131: Befestigungsteil des Stechelements
132: Mittelteil des Stechelements
133: Gleitlager bzw. Buchse der Führung
134: Aussparung im Masseelement

2: Brenneinrichtung
21: erste Wartungsöffnung für die Brenneinrichtung
22: Drehmechanikhalterung
23: Drehmechanik
24: Brennkammer
25: Drehrost
26: Primärverbrennungszone der Brennkammer
27: Sekundärverbrennungszone bzw. Strahlungsteil der Brennkammer
28: Brennstoffbett
29: Brennkammersteine
A1: erste Horizontalschnittlinie
A2: erste Vertikalschnittlinie

201: Zündeinrichtung
202: Brennkammerschräge
203: Brennkammerdüse
211: Dämmmaterial bspw. Vermiculite
231: Antrieb bzw. Motor(en) der Drehmechanik
251: Bodenplatte des Drehrosts
252: Erstes Drehrostelement
253: Zweites Drehrostelement
254: Drittes Drehrostelement
255: Übergangselement
256: Öffnungen
257: Rostlippen
258: Verbrennungsfläche
259: Drehlagesensor

260: Auflageflächen der Brennkammersteine
261: Nut
262: Vorsprung
263: Ring
264: Halterungssteine
265: Schräge der Halterungssteine

291: Sekundärluft bzw. Rezirkulationsdüsen
298: Stellen mit schlechterer Reinigungswirkung
299: Stellen mit guter Reinigungswirkung

3: Wärmetauscher
31: Wartungsöffnung für Wärmetauscher
32: Kesselrohre
33: Kesselrohreintritt
34: Wendekammereintritt
35: Wendekammer
36: Federturbulator
37: Band- oder Spiralturbulator
38: Wärmetauschmedium

331: Isolation am Kesselrohreintritt

4: Filtereinrichtung
41: Abgasausgang
42: Elektrodenversorgungsleitung
43: Elektrodenhalterung
44: Filtereintritt
45: Elektrode
46: Elektrodenisolation
47: Filteraustritt
48: Käfig
49: Rauchgaskondensator

411: Rauchgaszuleitung zum Rauchgaskondensator
412: Rauchgasausgang aus dem Rauchgaskondensator
481: Käfighalterung
491: erster Fluidanschluss
491: zweiter Fluidanschluss
493: Wärmetauscherrohr
4931: Rohrhalteelement
4932: Rohrbodenelement
4933: Schlaufen/Umkehrstellen
4934: erste Zwischenräume der Wärmetauscherrohre zueinander
4935: zweite Zwischenräume der Wärmetauscherrohre zu der Außenwand des Rauchgaskondensators
4936: Durchlässe
495: Kopfelement
4951: Kopfelementströmungsführung
496: Kondensataustritt
4961: Kondensatsammeltrichter
497: Flansch
498: Seitenfläche mit Wartungsöffnung
499: Halterungseinrichtung für den Rauchgaskondensator

5: Rezirkulationseinrichtung
50: Ringkanal um Brennkammersteine
52: Luftventil
53: Rezirkulationseintritt
54: Primärmischkanal
55: Sekundärmischkanal oder Sekundärtemperierungskanal
56: Primärrezirkulationskanal
57: Sekundärrezirkulationskanal
58: Primärluftkanal
59: Sekundärluftkanal

5a: Primärmischeinheit
5b: Sekundärmischeinheit

521: Ventilstellaktor
522: Ventilstellachsen
523: Ventilflügel
524: Ventilgehäuse
525: Ventilvorkammer
526: Ventildurchtrittsöffnung
527: Ventilkörper
528: Ventilfläche
531: Rezirkulationseintrittskanal
532: Rezirkulationseintrittskanalteiler

541: Primärdurchtritt
542: Primärmischkammer
543: Primärmischkammeraustritt
544: Primärreziventileintritt
545: Primärluftventileintritt
546: Primärmischkammergehäuse

551: Sekundärdurchtritt
552: Sekundärmischkammer
553: Sekundärmischkammeraustritt
554: Sekundärreziventileintritt
555: Sekundärluftventileintritt
556: 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 127x

Claims

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.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß Anspruch 1, wobei
die Reinigungseinrichtung (125) derart eingerichtet ist, dass

das Masseelement (127x) bei Drehung des Drehrostelements (252, 253, 254) zur Initiierung der Beschleunigungsbewegung auf eine Fallstartposition (F1) angehoben wird, von dem aus das Masseelement (127x) unter dem Einfluss der Erdbeschleunigung mittels einer Linearführung (122, 133) linear herabfällt, um die Klopfwirkung auf das Drehrostelement (252, 253, 254) und zugleich die Stechwirkung für die Öffnungen (256) zu erzeugen.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei 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.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß Anspruch 2, wobei
die Linearführung (122, 133) als eine lineare Schlittenführung mit zwei Aufhängungen (122) und zwei komplementären Führungsöffnungen (133) ausgestaltet ist.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
die Stechelemente (129) kammförmig mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen (130) ausgestaltet sind.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
die Stechelemente (129) eine Länge derart aufweisen, dass diese die Öffnungen (256) vollständig durchdringen können, und

die Stechelemente (129) derart mit Vorsprüngen (130) ausgestaltet sind, dass sich die Vorsprünge (130) in Richtung derer distalen Enden stetig verjüngen; und

die Stechelemente (129) derart angeordnet sind, dass diese jeweils komplementär zu den Öffnungen (256) vorgesehen sind.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
die Stechelemente (129) plattenförmig ausgestaltet sind, und

die Stechelemente (129) ein Befestigungsteil (131) zur Befestigung an dem Masseelement (127x) aufweisen, und

die Stechelemente (129) eine Mehrzahl von sich in Längenrichtung des Stechelements (12) verjüngenden Vorsprüngen (130) aufweisen, und

die Stechelemente (129) ein Mittelteil (132) zwischen dem Befestigungsteil (132) und den Vorsprüngen (130) aufweist.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß Anspruch 7, wobei
wobei eine Länge des Mittelteils (132) derart bemessen ist, dass dieses das Drehrostelement (252, 253,254) vollständig durchdringen kann.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
das Masseelement (127x) schlitzförmige Ausnehmungen aufweist, in welche die Stechelemente (129) zur Befestigung der Stechelemente (127x) an dem Masseelement (127x) aufgenommen sind.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
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.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
die Reinigungseinrichtung (125) das Folgende aufweist:
eine an dem Drehrostelement (252, 253, 254) angebrachte Aufhängung (122) und Gleitlager (133) in den Masseelementen (127x), welche gemeinsam eine lineare Schlittenführung ausbilden, welche eine lineare Bewegung des Masseelements (127x) zu dem Drehrostelement (252, 253, 254) und von diesem weg ermöglicht.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
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.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 5-12, sofern abhängig von Anspruch 4, wobei
das Masseelement (127x) Gleitlager (133) als die Führungsöffnungen (133) zur Aufnahme der Aufhängung (122) aufweist

das Masseelement (127x) zwei Außenplatten aufweist, zwischen denen sandwichartig eine Mehrzahl von Innenplatten vorgesehen ist, wobei die Innenplatten Aussparungen (134) aufweisen, welche sich bis zu dem Gleitlager (133) erstrecken.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
die Reinigungseinrichtung (125) an der Unterseite des Drehrostelements (252, 253, 254), die einer Verbrennungsfläche (258) des Drehrostelements (252, 253, 254) entgegengesetzt ist, angebracht ist.
Drehrost (25) für eine Biomasse-Heizanlage (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei
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.
Verfahren zum Abreinigen eines Drehrosts (25) einer Biomasse-Heizanlage (1), wobei der Drehrost (25) das Folgende aufweist:
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) linear bewegliches Masseelement (127x) mit einer Mehrzahl von Stechelementen (129) aufweist;

wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Drehen des Drehrostelements (252, 253, 254) in eine erste Richtung (D1) und damit einhergehendes Bewegen des Masseelements (127x) der Reinigungseinrichtung (125);

Initiieren einer Beschleunigungsbewegung des Masseelements (127x);

Anschlagen des Masseelements (127x) mit Klopfwirkung auf einer Anschlagfläche (128a, 128b) entweder des Drehrostelements (252, 253, 254) oder der Reinigungseinrichtung (125) zur Abreinigung des Drehrostelements (252, 253, 254) und mit einer Stechwirkung in die Öffnungen (256) mittels der Stechelemente (129).
Verfahren zum Abreinigen eines Drehrosts (25) einer Biomasse-Heizanlage (1), gemäß Anspruch 16, wobei
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.