EP4402406A1 - Brenneinrichtung mit schüttgutschicht zur reduzierung von feinstaub - Google Patents

Brenneinrichtung mit schüttgutschicht zur reduzierung von feinstaub

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Publication number
EP4402406A1
EP4402406A1 EP22782494.3A EP22782494A EP4402406A1 EP 4402406 A1 EP4402406 A1 EP 4402406A1 EP 22782494 A EP22782494 A EP 22782494A EP 4402406 A1 EP4402406 A1 EP 4402406A1
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EP
European Patent Office
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bulk material
section
receiving
fuel
solid
Prior art date
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Pending
Application number
EP22782494.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nils Ole Dauskardt
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
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Pending legal-status Critical Current

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    • F23L99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B5/00—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges
    • F24B5/02—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves
    • F24B5/021—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves combustion-air circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
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    • F23B30/02—Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber with movable, e.g. vibratable, fuel-supporting surfaces; with fuel-supporting surfaces that have movable parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
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    • F23B60/02—Combustion apparatus in which the fuel burns essentially without moving with combustion air supplied through a grate
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    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B13/00—Details solely applicable to stoves or ranges burning solid fuels 
    • F24B13/006—Arrangements for cleaning, e.g. soot removal; Ash removal
    • F24B13/008—Ash containers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/26—Biowaste
    • F23G2209/261—Woodwaste
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2700/00—Ash removal, handling and treatment means; Ash and slag handling in pulverulent fuel furnaces; Ash removal means for incinerators

Definitions

  • Combustion device with layer of bulk material to reduce fine dust
  • the present invention relates to a device for, in particular, low-emission burning of (solid) fuels, preferably a chimney and/or oven and/or oven chimney.
  • fireplaces, stoves, stove chimneys and the like are small to medium-sized combustion appliances, particularly for domestic use, and are well known.
  • the devices generate heat and visible fire, in particular by means of controlled combustion of (solid) fuels.
  • This controlled burning of the (solid) fuel leads to emissions, e.g. in the form of soot and/or other fine dust.
  • the object of the present invention is therefore to address at least one of the problems mentioned above.
  • a device for the low-emission burning of (solid) fuels is to be provided, in particular for domestic use.
  • a device for, in particular, low-emission burning of (solid) fuels comprising a section for accommodating a bulk material, preferably an air turbulence chamber, which is set up to cause an air mass flow in at least one direction through the bulk material to pass through and receive the bulk material in such a way that the air mass flow is subjected to turbulence through the bulk material, which decelerates the air mass flow along at least one direction, and makes the air mass flow decelerated in this way available for combustion of the (solid) fuel, in particular in such a way, that the combustion takes place with little particulate matter.
  • a chimney and/or stove and/or stove chimney or the like with low-emission combustion is therefore proposed.
  • the device is therefore designed in particular as a chimney or stove or stove chimney or the like and in particular for domestic use.
  • the device is preferably set up to generate heat and light, in particular in the form of a decorative fire, by burning or pyrolyzing a (solid) fuel.
  • the (solid) fuel is, for example, solid, liquid, gaseous or gel-like.
  • the (solid) fuel is, for example, fossil or biogenic.
  • the (solid) fuel is preferably based on wood, for example deciduous or softwood, in the form of lumpy firewood, such as logs, wood pellets, wood chips or the like.
  • the device is used in particular for domestic use, and in particular not for industrial use, such as for example for power generation or for waste incineration.
  • the device thus has in particular a nominal heat output which is less than 100 kW, preferably less than 50 kW, more preferably less than 20 kW, in particular less than 10 kW, for example 4 to 8 kW.
  • the device For burning the (solid) fuel, the device comprises in particular a section for receiving a bulk material. This section is also referred to below as the air turbulence chamber.
  • the section for accommodating the bulk material is preferably designed as a space or chamber or the like, in particular for accommodating and/or storing the bulk material.
  • the section for receiving the bulk material is, for example, made of a heat-resistant material, for example stainless steel, in the shape of a cube, shaft or tube.
  • the section for receiving the bulk material is preferably arranged within the device and equipped with a bulk material in such a way that at least one air mass flow can be guided through the bulk material in at least one direction.
  • the bulk material is therefore selected in such a way that the air mass flow can be swirled within the bulk material, as a result of which the air mass flow is slowed down.
  • the section for receiving the bulk material therefore has the task of receiving a bulk material in such a way that the air mass flow guided through the bulk material is swirled.
  • the section for receiving the bulk material can therefore also be referred to as an air turbulence or air turbulence chamber.
  • the bulk material is preferably lumpy and/or heat-resistant (>1000° C.), for example balls, chunks of rock or expanded clay or heat-resistant metal.
  • the bulk material is also preferably such that, in particular when storing bulk material, it can swirl an air mass flow flowing through the bulk material, in particular as described below.
  • the section for receiving a bulk material is arranged below the combustion chamber and the combustion chamber is supplied with oxygen via a central draft from below through the bulk material.
  • the bulk material then swirls this central draft. This turbulence slows down the central draft and/or smoothes it out and/or flattens it out, resulting in a more even burning of the fuel inside the combustion chamber, which in turn reduces the emissions, in particular the fine dust, of the burning.
  • the device also includes a section for setting up, in particular the device, preferably a stand, which is preferably arranged below the section for receiving the bulk material.
  • the device thus also includes in particular at least one section for setting up the device.
  • This section is also referred to below as the base.
  • the section for setting up is preferably arranged below the section for receiving the bulk material.
  • the section for setting up can in particular also be referred to as a base or is designed as a base.
  • the section for setting up is, for example, made of a heat-resistant material, for example stainless steel, in the shape of a cube, a shaft or a tube.
  • the section for setting up is preferably made of the same material as the section for receiving the bulk material.
  • the section for setting up and the section for receiving the bulk material are connected to one another, in particular via a material connection, preferably airtight, for example by a circumferential weld seam.
  • the section for setting up has a larger cross section than the section for receiving the bulk material.
  • the device also includes a section for receiving a solid fuel, preferably a combustion chamber, which is preferably arranged above the section for receiving the bulk material.
  • a section for receiving a solid fuel preferably a combustion chamber, which is preferably arranged above the section for receiving the bulk material.
  • the device thus also includes in particular at least one section for accommodating a (solid) fuel.
  • the (solid) fuel in particular is stored and/or burned off in a controlled manner.
  • the section for receiving the (solid) fuel can also be referred to as the combustion chamber.
  • the combustion chamber also has a burner that is set up to ignite and/or ignite the (solid) fuel.
  • the section for accommodating the (solid) fuel is designed, for example, in the shape of a cube, shaft or tube from a heat-resistant material, for example stainless steel.
  • the section for receiving the (solid) fuel has at least one opening for introducing the (solid) fuel and/or one opening for discharging the fire or the combustion gases associated therewith.
  • the section for accommodating the (solid) fuel is preferably arranged above or on the section for accommodating the bulk material.
  • section for accommodating the (solid) fuel is in particular made of the same material as the section for accommodating the bulk material.
  • the section for accommodating the (solid) fuel and the section for accommodating the bulk material are more preferably connected to one another, in particular via a material connection, preferably airtight, for example by a circumferential weld seam.
  • the section for accommodating the (solid) fuel has a cross section that is larger than the cross section of the section for accommodating the bulk material.
  • the device preferably also includes a section for light emission, in particular a sight glass, preferably a sight glass surrounding the visible fire, preferably above the section for receiving the bulk material and/or above the section for receiving a (solid) fuel.
  • a section for light emission in particular a sight glass, preferably a sight glass surrounding the visible fire, preferably above the section for receiving the bulk material and/or above the section for receiving a (solid) fuel.
  • the visible fire is therefore preferably behind a sight glass.
  • the sight glass can, for example, be embedded in the combustion chamber or arranged on the combustion chamber.
  • the sight glass is made of glass, for example, in particular fireproof glass, preferably between 2 and 8 mm thick and in particular heat-resistant.
  • the sight glass is preferably arranged on the combustion chamber and the combustion chamber has an opening at an upper end, in particular in the middle, in particular in such a way that the fire erupts upwards from the combustion chamber and can be seen through the sight glass.
  • the section for emitting light particularly preferably has essentially the same cross section as the section for receiving the (solid) fuel.
  • the device also includes a device for catching ash, in particular an ash drawer, which is preferably arranged within the section for setting up and/or can be moved horizontally and, in particular, can be removed.
  • the device for catching ash can also be referred to as an ash drawer.
  • the device for catching ash is preferably arranged within a or the section for setting up or the base of the device.
  • the means for catching ash is preferably formed from a heat-resistant material, preferably from the same material as the mounting portion.
  • the device also comprises a grid, in particular made of bars (vibrating bars), which separates the section for receiving the bulk material from the section for receiving the (solid) fuel and/or within the section for setting up and/or the section for receiving the Bulk material is arranged in such a way that the bulk material can be arranged on the grid and/or essentially within the section for receiving the bulk material.
  • a grid in particular made of bars (vibrating bars), which separates the section for receiving the bulk material from the section for receiving the (solid) fuel and/or within the section for setting up and/or the section for receiving the Bulk material is arranged in such a way that the bulk material can be arranged on the grid and/or essentially within the section for receiving the bulk material.
  • the grid is preferably arranged below the section for accommodating the (solid) fuel, in particular in such a way that the bulk material is arranged below the (solid) fuel.
  • the lattice is preferably formed from a plurality of essentially parallel rods, which are arranged horizontally, for example, within the device.
  • the distances between the bars are chosen in such a way and depending on the bulk material that the bulk material can be stored on the grid.
  • the grid or the bars are preferably made of stainless steel.
  • the grating preferably has at least one handle with which the grating can be moved at least partially and/or in sections, preferably horizontally, and/or which is connected to a vibrating rod, in particular in such a way that it causes a movement when actuated and/or vibration of the bulk material occurs, preferably in such a way that ash within the bulk material reaches the device for catching ash.
  • the device therefore has at least one handle, by means of which the grid can be moved and/or shaken.
  • the device preferably has at least one vibrating rod, preferably two vibrating rods, which are connected to the grating and/or arranged in the grating in such a way that the grating can be shaken, in particular in such a way that ash within the bulk material falls into the catching device reached by ash.
  • the device preferably also has at least one opening, in particular for generating the (primary) air mass flow, which is preferably arranged below the section for receiving the (solid) fuel, in particular in the section for mounting.
  • the device thus preferably comprises at least one opening for generating an, in particular central, air mass flow, which preferably runs vertically (from bottom to top) through the device.
  • the opening is preferably arranged in a lower end of the device, in particular below the combustion chamber, ie the fire.
  • the opening serves in particular to supply the fire with oxygen within the section for accommodating the (solid) fuel, ie for example the combustion chamber.
  • the opening can preferably be regulated by means of an adjustment unit, in particular in order to influence the (primary) air mass flow.
  • a flap is arranged in front of the opening, by means of which the opening can be closed or partially opened or opened by a desired amount.
  • the active surface of the opening can thus be influenced or freely adjusted by means of the adjustment unit, for example with a displaceable or rotatable flap in front of the opening.
  • the device preferably also comprises the bulk material described above or below.
  • Fig. 1 shows a device for low-emission burning of solid fuels, especially wood.
  • FIG. 2 shows a plan view of a device for low-emission burning of solid fuels.
  • FIG. 1 shows a device 100 for the low-emission burning of solid fuels, in particular wood.
  • the device 100 is arranged on a floor B and comprises a section 110 for setting up, a section 120 for receiving a bulk material, a section 130 for receiving a (solid) fuel and a section 140 for light emission.
  • the section 110 for setting up is arranged on the floor B and is designed as a base for the device 100 .
  • the section 110 for setting up comprises a device for catching ashes A, for example a drawer, which is arranged essentially horizontally and can be moved, in particular horizontally.
  • the section 110 for setting up also includes a substantially horizontally arranged grid 114 on which the bulk material 200 is stored.
  • the grid 114 is particularly described in FIG.
  • the drawer 112 is preferably arranged below the grid 114.
  • the section 110 for setting up also includes an opening 116 for generating a (primary) air mass flow L, which runs essentially vertically through the device 100 and is used to supply the fire F with oxygen.
  • the section 120 for receiving the bulk material 200 is arranged above and on the section 110 for setting up, in particular in such a way that the bulk material 200 can be stored on the grid 114 .
  • the section 120 for receiving the bulk material 200 is therefore set up to receive the bulk material.
  • the bulk material is, for example, spherical expanded clay or another fireproof and/or heat-resistant material.
  • the section 130 for receiving the (solid) fuel H is arranged above and on the section 120 for receiving the bulk material 200 .
  • the section 130 for holding the (solid) fuel H is therefore set up to hold the fuel H.
  • the fuel H wood pellets
  • the fuel H wood pellets
  • the section 130 for accommodating the (solid) fuel H also preferably has a height that is lower than the fire F generated by the fuel H, in particular so that the fire F extends beyond the section 130 for accommodating the (solid) )fuel H blows out.
  • the section for light emission 140 is made of glass, for example, and is arranged above the section 130 for receiving the (solid) fuel H, in particular in such a way that the fire F is guided vertically and is visible in sections.
  • the device 100 is first equipped with a bulk material 200 and then with a fuel H.
  • the fuel H is preferably arranged on the bulk material 200 .
  • the fuel H After being loaded, the fuel H is set on fire, for example by a burner or an igniter ore arranged in the combustion chamber.
  • the burning of the fuel H then creates a fire F or flames that erupt upward from the device 100 .
  • the fire F is supplied with oxygen by means of the air mass flow L.
  • the air mass flow L pulls through the opening 116 into the device 100 and from there due to the convection through the fire F essentially vertically upwards, namely essentially vertically through the bulk material 200.
  • the bulk material 200 then creates turbulence in the air mass flow L, which leads to a slowing down (vL2 ⁇ vL1) or equalization of the air mass flow L.
  • This equalization leads to an improved, in particular more uniform, combustion of the fuel H, which minimizes the emissions and in particular the fine dust from the combustion.
  • openings in the side walls, so that air, e.g. B. as a secondary air flow from the outside into the interior in the direction of the impinging flame.
  • air e.g. B.
  • Such a further air flow can improve the formation of flames, in particular the burning off, in order to further reduce the fine dust content and in particular also to maintain the flame F in the center of section 140, which increases the attractiveness of the flame pattern.
  • FIG. 2 shows a plan view of a device 100 for the low-emission burning of solid fuels, in particular as shown in FIG. 1 .
  • the grid 114 is positioned between the erecting section 110 and the bulk material receiving section 120, particularly as shown in FIG.
  • the grid 114 is essentially formed from a plurality of parallel rods 114' which are arranged essentially horizontally in the device 100.
  • the grid 114 has at least two handles 114''.
  • the handles 114'" are each arranged on a vibrating rod 114", with which the bulk material 200 can be set in motion or shaken in such a way that ash resulting from the combustion of the fuel can fall through the bulk material 200.
  • the vibrating rods 114′′ are formed, for example, from a tube and a rod 114′ located therein and preferably resemble the other rods 114′ from the outside.
  • the rod 114' located in the tube can be moved back and forth by means of the handle 114''', in particular in order to set the bulk material 200 in motion or to shake it.
  • FIG. 3 and Fig. 4 show a further development of the invention according to Figs. 1 and 2.
  • FIG. 3 shows an alternative arrangement as in FIG. 1, with an alternative essentially being in the manner of movement of the vibrating rods 114''.
  • These vibrating rods 114" lie individually on both sides in a vertically aligned movement groove, so that they have a limited vertical movement range 115.
  • the individual vibrating rod 114" can only be moved and/or rotated in this movement range 115.
  • At least one moving member 117 is arranged below the vibrating rods 114′′; in the exemplary embodiment according to FIG. 3, there are two moving members 117 arranged next to one another for the vertical movement of the vibrating rods. When these moving members 117 move, they each push up the vibrating rods 114'' located above them.
  • the moving members 117 are each connected via a toothed rack 118 to a motor-driven pinion 119 .
  • This pinion 119 itself can be connected to an electric motor 121 or a manual drive.
  • FIG. 4 shows an electric motor 121, but, as mentioned, a manual drive via a hand crank would be just as possible.
  • the motorized drive 121 of the movement members 117 shown in Fig. 3 and 4 it is also possible - not shown - to connect a movement member 117 simply to a longitudinally guided rod, this rod then being displaceable in its longitudinal direction between two end positions and thus the Moving member 117 moves transversely to the vibrating bars 114" to then successively push up the vibrating bars.
  • the rod on which the moving member 117 is arranged has a handle as shown in FIG move or shake.
  • the moving member 119 is designed as a sphere, but it can also have a different geometry, for example it can be designed as a hemisphere or as a tetrahedron or the like, it only has to be in the back-and-forth Movement to be able to move the overhead vibrating bars 114” vertically.
  • the toothed rack 118 and thus the moving element 117 fused with it can be moved back and forth between two end positions, so that the vibrating rods 1 14" are gradually pushed up and then fall down again due to gravity, which then also causes the bulk material 200 (the bulk layer), ie the heat-resistant balls are moved in the air vortex chamber and the components lying on it, e.g. B. coal components, are then also taken up by the movement of the bulk material 200 of this bulk material 200 and ground small, so that the finely ground material can then fall into the device for collecting the ash, in particular the ash drawer 112.
  • the bulk material 200 thus consists of heat-resistant balls, e.g. B. made of expanded clay and can thus also be used as a grinder for the completely degassed solid fuels, i.e. coal, by actuating or moving the vibrating rods 1 14" and if the device 100 has the electric motor drive 121, which drives the racks 118 and thus moving the moving members 117 back and forth between their end positions, the grinding function of the grinder can also be realized by an automatic control 122.
  • heat-resistant balls e.g. B. made of expanded clay and can thus also be used as a grinder for the completely degassed solid fuels, i.e. coal, by actuating or moving the vibrating rods 1 14" and if the device 100 has the electric motor drive 121, which drives the racks 118 and thus moving the moving members 117 back and forth between their end positions, the grinding function of the grinder can also be realized by an automatic control 122.
  • One or more temperature sensors in the area of section 120 and/or in the area of section 130 and/or 140 can also be used to precisely determine whether the degassing process of the fuel H has already been completed and, if this is the case, this will be done measured accordingly by the respective temperature sensor and when its value is fed to and processed by the controller 122 and a predetermined threshold value is present, the motor 121 is then automatically started and the gear wheel and rack 118 is moved accordingly.
  • charcoal crystals or charcoal powder
  • These charcoal crystals then trickle into the collecting container 112 arranged underneath.
  • a burner with a rectangular or square cross section is shown in the figures.
  • the invention also readily permits a cylindrical burner device in which the fuel H or the bulk material 200 is located in a chamber that is circular or oval in cross section.
  • the balls in the drawing each have the same diameter, but it is also preferable to use first and second balls with different diameters and also to use first and second balls that have different weights.
  • the larger (first) spheres are preferably lighter than the smaller (second) spheres.
  • the distance between the rods 114' is preferably in the range of 1 to 10 mm, preferably 2 to 7 mm, and the ball diameter of the ball used is in the range of 10 to 50 mm, preferably between 15 and 40 mm.
  • primary air VL1, VL2
  • secondary air which is introduced from below
  • the primary air flows past the balls, i.e. the layer of bulk material 200 or between the gaps between them, and the customer (operator) can ultimately set the air mass flow L for the primary air individually through opening 116, in particular he can over it set how long or how fast and how intensive the combustion should take place, the customer or the operator of the device 100 according to the invention can therefore control the air access of the primary air (VL2, VL1), which has the advantage that the efficiency of the burner can be improved.
  • the secondary air reaches the flame or fire F either from the side in the area of sections 130/140 and/or from above. Devices for introducing this secondary air are not shown in the exemplary embodiment, but are known as such.
  • the device 100 according to the invention In tests, it was possible to use the device 100 according to the invention to enable quasi-fine dust-free combustion, which produces a very attractive flame pattern, with the height of the flame also being individually adjustable by the customer/operator by adjusting the primary air and after pyrolose combustion ( Gas combustion) by the vibrating movement of the bulk material 200, the combustible material burned to coal is ground in order to collect it as fine coal particles or coal dust of a predetermined grain size in the collecting container 112 and use this biochar thus obtained for a desired purpose, e.g. B. improvement / addition to the garden and potting soil or as a charcoal to use.
  • a desired purpose e.g. B. improvement / addition to the garden and potting soil or as a charcoal to use.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum, insbesondere emissionsarmen, Verbrennen von (Fest-)Brennstoffen, insbesondere mit sichtbarem Feuer, bevorzugt Kamin und/oder Ofen und/oder Ofenkamin, umfassend einen Abschnitt zur Aufnahme eines Schüttgutes, bevorzugt eine Luftverwirbelungskammer, der dazu eingerichtet ist, einen Luftmassenstrom in wenigstens eine Richtung durch das Schüttgut hindurch zu führen; und das Schüttgut derart aufzunehmen, dass der Luftmassenstrom eine Verwirbelung durch das Schüttgut erfährt, die den Luftmassenstrom entlang der wenigstens einen Richtung abbremst, und den so abgebremsten Luftmassenstrom für eine Verbrennung des (Fest-)Brennstoff zur Verfügung stellt, insbesondere so, dass die Verbrennung feinstaubarm erfolgt.

Description

Brenneinrichtung mit Schüttgutschicht zur Reduzierung von Feinstaub
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum, insbesondere emissionsarmen, Verbrennen von (Fest-)Brennstoffen, bevorzugt einen Kamin und/oder Ofen und/oder Ofenkamin.
Kamine, Öfen, Ofenkamine und dergleichen sind kleine bis mittlere Feuerungsanlagen, insbesondere für den häuslichen Gebrauch, und allgemein bekannt.
Die Vorrichtungen erzeugen dabei insbesondere mittels eines kontrollierten Abbrandes von (Fest-)Brennstoffen Wärme und sichtbares Feuer.
Bei diesem kontrollierten Abbrand des (Fest-)Brennstoffe kommt es zu Emissionen, bspw. in Form von Ruß und/oder anderem Feinstaub.
Nachteilig bei bisher bekannten Kaminen, Öfen, Ofenkaminen und dergleichen sind die, bei einem Abbrand von (Fest-)Brennstoffen entstehenden hohen Emissionen, insbesondere an Feinstaub.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher wenigstens eines der oben genannten Probleme zu adressieren. Insbesondere soll eine Vorrichtung zum emissionsarmen Verbrennen von (Fest-)Brennstoffen bereitgestellt werden, insbesondere für den häuslichen Gebrauch.
Erfindungsgemäß wird somit eine Vorrichtung zum, insbesondere emissionsarmen, Verbrennen von (Fest-)Brennstoffen vorgeschlagen, insbesondere mit sichtbarem Feuer, umfassend einen Abschnitt zur Aufnahme eines Schüttgutes, bevorzugt eine Luftverwirbelungskammer, der dazu eingerichtet ist, einen Luftmassenstrom in wenigstens eine Richtung durch das Schüttgut hindurch zu führen und das Schüttgut derart aufzunehmen, dass der Luftmassenstrom eine Verwirbelung durch das Schüttgut erfährt, die den Luftmassenstrom entlang der wenigstens einen Richtung abbremst, und den so abgebremsten Luftmassenstrom für eine Verbrennung des (Fest-)Brennstoff zur Verfügung stellt, insbesondere so, dass die Verbrennung feinstaubarm erfolgt. Es wird also insbesondere ein Kamin und/oder Ofen und/oder Ofenkamin oder dergleichen mit emissionsarmer Verbrennung vorgeschlagen.
Die Vorrichtung ist also insbesondere als Kamin oder Ofen oder Ofenkamin oder dergleichen und insbesondere für den häuslichen Gebrauch ausgebildet.
Die Vorrichtung ist dabei bevorzugt dazu eingerichtet, Wärme und Licht, insbesondere in Form eines dekorativen Feuers, durch Verbrennung oder Pyrolyse eines (Fest-)Brennstof- fes zu erzeugen.
Der (Fest-)Brennstoff ist bspw. fest, flüssig, gasförmig oder gelförmig. Der (Fest-)Brenn- stoff ist bspw. fossil oder biogen. Bevorzugt ist der (Fest-)Brennstoff auf Holzbasis, bspw. ein Laub- oder Nadelholz, in Form von stückigem Brennholz, wie bspw. Holzscheite, Holzpellets, Holzhackschnitzel oder dergleichen.
Die Vorrichtung dient dabei insbesondere der häuslichen Anwendung, und insbesondere nicht der industriellen Anwendung, wie bspw. zur Stromerzeugung oder zur Abfallverbrennung. Die Vorrichtung weist also insbesondere eine Nenn-Wärmeleistung auf, die kleiner ist als 100 kW, bevorzugt kleiner als 50 kW, weiter bevorzugt kleiner als 20 kW, insbesondere kleiner als 10 kW, bspw. 4 bis 8 kW.
Die Vorrichtung umfasst zum Verbrennen des (Fest-)Brennstoffes insbesondere einen Abschnitt zur Aufnahme eines Schüttgutes. Dieser Abschnitt wird nachfolgend auch als Luftverwirbelungskammer bezeichnet.
Der Abschnitt zur Aufnahme des Schüttgutes ist dabei bevorzugt als Raum oder Kammer oder dergleichen ausgebildet, insbesondere um das Schüttgut aufzunehmen und/oder zu lagern.
Der Abschnitt zur Aufnahme des Schüttgutes ist bspw. kubus-, schacht- oder rohrförmig aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet, bspw. Edelstahl.
Bevorzugt ist der Abschnitt zur Aufnahme des Schüttgutes derart innerhalb der Vorrichtung angeordnet und mit einem Schüttgut bestückt, dass wenigstens ein Luftmassenstrom in wenigstens eine Richtung durch das Schüttgut hindurchgeführt werden kann. Das Schüttgut wird also derart gewählt, dass es zu einer Verwirbelung des Luftmassenstromes innerhalb des Schüttgutes kommen kann, wodurch der Luftmassenstrom abgebremst wird.
Der Abschnitt zur Aufnahme des Schüttgutes hat also die Aufgabe ein Schüttgut derart aufzunehmen, dass es zu einer Verwirbelung eines, durch das Schüttgut geführten Luftmassenstromes kommt.
Der Abschnitt zur Aufnahme des Schüttgutes kann daher auch als Luftverwirbel- oder Luftverwirbelungskammer bezeichnet werden.
Das Schüttgut ist dabei bevorzugt stückig und/oder hitzebeständig (>1000 °C) ausgeführt, bspw. Kugeln, Brocken aus Gestein oder Blähton oder hitzebeständiges Metall.
Das Schüttgut ist zudem bevorzugt dergestalt, dass es, insbesondere bei Schüttgutlagerung, einen, das Schüttgut durchströmenden Luftmassenstrom verwirbeln kann, insbesondere wie nachstehend beschrieben.
Beispielsweise ist der Abschnitt zur Aufnahme eines Schüttgutes unterhalb der Brennkammer angeordnet und die Sauerstoffversorgung der Brennkammer erfolgt über einen zentralen Luftzug von unten durch das Schüttgut hindurch. Das Schüttgut verwirbelt sodann diesen zentralen Luftzug. Durch dieses Verwirbeln wird der zentrale Luftzug abgebremst und/oder vergleichmäßigt und/oder verflächigt, wodurch es zu einem gleichmäßigeren Abbrand des Brennstoffes innerhalb der Brennkammer kommt, was wiederum die Emissionen, insbesondere den Feinstaub, des Abbrandes senkt.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner einen Abschnitt zum Aufstellen, insbesondere der Vorrichtung, bevorzugt einen Standfuß, der bevorzugt unterhalb des Abschnittes zur Aufnahme des Schüttgutes angeordnet ist.
Die Vorrichtung umfasst also ferner insbesondere wenigstens einen Abschnitt zum Aufstellen der Vorrichtung. Dieser Abschnitt wird nachfolgend auch als Standfuß bezeichnet.
Der Abschnitt zum Aufstellen ist bevorzugt unterhalb des Abschnittes zur Aufnahme des Schüttgutes angeordnet. Der Abschnitt zum Aufstellen kann insbesondere auch als Standfuß bezeichnet werden bzw. ist als Standfuß ausgebildet.
Der Abschnitt zum Aufstellen ist bspw. kubus-, schacht- oder rohrförmig aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet, bspw. Edelstahl.
Bevorzugt ist der Abschnitt zum Aufstellen aus demselben Material ausgebildet, wie der Abschnitt zum Aufnehmen des Schüttgutes.
Weiter bevorzugt sind der Abschnitt zum Aufstellen und der Abschnitt zum Aufnehmen des Schüttgutes miteinander verbunden, insbesondere über einen Materialschluss, bevorzugt luftdicht, bspw. durch eine umlaufende Schweißnaht.
Besonders bevorzugt weist der Abschnitt zum Aufstellen einen größeren Querschnitt auf als der Abschnitt zum Aufnehmen des Schüttgutes.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner einen Abschnitt zur Aufnahme eines (Festbrennstoffes, bevorzugt eine Brennkammer, der bevorzugt oberhalb des Abschnittes zur Aufnahme des Schüttgutes angeordnet ist.
Die Vorrichtung umfasst also ferner insbesondere wenigstens einen Abschnitt zur Aufnahme eines (Fest-)Brennstoffes.
In dem Abschnitt zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes wird insbesondere der (Festbrennstoff gelagert und/oder kontrolliert abgebrannt.
Der Abschnitt zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes kann auch als Brennkammer bezeichnet werden. Optional weist die Brennkammer auch einen Brenner auf, der dazu eingerichtet ist, den (Fest-)Brennstoff zu entflammen und/oder zu entzünden.
Der Abschnitt zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes ist bspw. kubus-, schacht- oder rohrförmig aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet, bspw. Edelstahl.
Zudem weist der Abschnitt zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes wenigstens eine Öffnung zur Eingabe des (Fest-)Brennstoffes auf und/oder eine Öffnung zur Abgabe des Feuers oder der damit einhergehenden Verbrennungsgase. Bevorzugt ist der Abschnitt zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes oberhalb bzw. auf dem Abschnitt zur Aufnahme des Schüttgutes angeordnet.
Ferner ist der Abschnitt zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes insbesondere aus demselben Material ausgebildet, wie der Abschnitt zum Aufnehmen des Schüttgutes.
Weiter bevorzugt sind der Abschnitt zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes und der Abschnitt zum Aufnehmen des Schüttgutes miteinander verbunden, insbesondere über einen Materialschluss, bevorzugt luftdicht, bspw. durch eine umlaufende Schweißnaht.
Besonders bevorzugt weist der Abschnitt zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes einen Querschnitt auf, der größer ist als der Querschnitt des Abschnittes zur Aufnahme des Schüttgutes.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner einen Abschnitt zur Lichtabgabe, insbesondere ein Schauglas, bevorzugt ein, das sichtbare Feuer umlaufendes Schauglas, bevorzugt oberhalb des Abschnittes zur Aufnahme des Schüttgutes und/oder oberhalb des Abschnittes zur Aufnahme eines (Fest-)Brennstoffes.
Das sichtbare Feuer befindet sich also bevorzugt hinter einem Schauglas.
Das Schauglas kann bspw. in der Brennkammer eingelassen oder auf der Brennkammer angeordnet sein.
Das Schauglas ist bspw. aus Glas gefertigt, insbesondere feuerfestem Glas, bevorzugt zwischen 2 bis 8 mm stark und insbesondere hitzebeständig.
Bevorzugt ist das Schauglas auf der Brennkammer angeordnet und die Brennkammer weist eine Öffnung an einem oberen Ende, insbesondere mittig, auf, insbesondere so, dass das Feuer nach oben aus der Brennkammer schlägt und durch das Schauglas hindurch sichtbar ist.
Besonders bevorzugt weist der Abschnitt zur Lichtabgabe im Wesentlichen den gleichen Querschnitt auf, wie der Abschnitt zur Aufnahme des (Fest-) Brennstoffes. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Auffangen von Asche, insbesondere eine Asche-Schublade, die bevorzugt innerhalb des Abschnittes zum Aufstellen angeordnet ist und/oder horizontal verfahrbar, und insbesondere entnehmbar, ist.
Die Einrichtung zum Auffangen von Asche kann auch als Asche-Schublade bezeichnet werden.
Bevorzugt ist die Einrichtung zum Auffangen von Asche innerhalb eines bzw. des Abschnittes zum Aufstellen bzw. des Standfußes der Vorrichtung angeordnet.
Die Einrichtung zum Auffangen von Asche ist bevorzugt aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet, bevorzugt aus demselben Material wie der Abschnitt zum Aufstellen.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner ein Gitter, insbesondere aus Stäben (Rüttelstäben), welches den Abschnitt zur Aufnahme des Schüttgutes von dem Abschnitt zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes trennt und/oder innerhalb des Abschnittes zum Aufstellen und/oder des Abschnittes zur Aufnahme des Schüttgutes derart angeordnet ist, dass das Schüttgut auf dem Gitter und/oder im Wesentlichen innerhalb des Abschnittes zur Aufnahme des Schüttgutes anordnenbar ist.
Es wird also insbesondere vorgeschlagen, das Schüttgut auf einem Gitter zu lagern.
Bevorzugt ist das Gitter dabei unterhalb des Abschnittes zur Aufnahme des (Fest-)Brenn- stoffes angeordnet, insbesondere so, dass das Schüttgut unterhalb des (Fest-)Brennstof- fes angeordnet ist.
Das Gitter ist bevorzugt aus einer Vielzahl von im Wesentlichen parallelen Stäben ausgebildet, die bspw. innerhalb der Vorrichtung horizontal angeordnet sind.
Die Abstände zwischen den Stäben sind dabei derart und in Abhängigkeit des Schüttgutes gewählt, dass das Schüttgut auf dem Gitter gelagert werden kann.
Bevorzugt ist das Gitter bzw. sind die Stäbe aus Edelstahl ausgebildet.
Vorzugsweise weist das Gitter wenigstens einen Griff auf, mit dem das Gitter wenigstens teilweise und/oder abschnittweise, bevorzugt horizontal, verfahrbar ist und/oder der mit einem Rüttelstab verbunden ist, insbesondere so, dass es bei Betätigung zu einer Bewegung und/oder Erschütterung des Schüttgutes kommt, bevorzugt so, dass Asche innerhalb des Schüttgutes in die Einrichtung zum Auffangen von Asche gelangt.
Die Vorrichtung weist also wenigstens einen Griff auf, mittels dem das Gitter verfahren und/oder gerüttelt werden kann.
Bevorzugt weist die Vorrichtung wenigstens einen Rüttelstab, bevorzugt zwei Rüttelstäbe, auf, die mit dem Gitter derart verbunden und/oder in dem Gitter derart angeordnet sind, dass das Gitter erschüttert werden kann, insbesondere so, dass Asche innerhalb des Schüttgutes in die Einrichtung zum Auffangen von Asche gelangt.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung ferner wenigstens eine Öffnung auf, insbesondere zur Erzeugung des (primären) Luftmassenstromes, die bevorzugt unterhalb des Abschnittes zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes angeordnet ist, insbesondere im Abschnitt zum Aufstellen.
Die Vorrichtung umfasst also bevorzugt wenigstens eine Öffnung zur Erzeugung eines, insbesondere zentralen, Luftmassenstromes, der bevorzugt senkrecht (von unten nach oben) durch die Vorrichtung zieht.
Die Öffnung ist dabei bevorzugt in einem unteren Ende der Vorrichtung angeordnet, insbesondere unterhalb der Brennkammer, also des Feuers.
Die Öffnung dient dabei insbesondere der Sauerstoffversorgung des Feuers innerhalb des Abschnittes zur Aufnahme des (Fest-) Brennstoffes, also bspw. der Brennkammer.
Vorzugsweise kann die Öffnung mittels einer Verstelleinheit reguliert werden, insbesondere um den (primären) Luftmassenstrom zu beeinflussen.
Hierfür ist bspw. vor der Öffnung eine Klappe angeordnet, mittels derer die Öffnung verschlossen oder um ein gewünschtes Maß teil-geöffnet oder geöffnet werden kann.
Mittels der Verstelleinheit kann also insbesondere die aktive Fläche der Öffnung beeinflusst bzw. frei eingestellt werden, bspw. mit einer verschiebbaren oder rotierbaren Klappe vor der Öffnung. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung auch das vorstehend oder nachstehend beschriebene Schüttgut.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend und anhand von den begleitenden Figuren näher erläutert, wobei für gleiche oder ähnliche Baugruppen dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum emissionsarmen Verbrennen von Festbrennstoffen, insbesondere Holz.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum emissionsarmen Verbrennen von Festbrennstoffen.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zum emissionsarmen Verbrennen von Festbrennstoffen, insbesondere Holz.
Die Vorrichtung 100 ist auf einem Boden B angeordnet und umfasst einen Abschnitt 1 10 zum Aufstellen, einen Abschnitt 120 zur Aufnahme eines Schüttgutes, einen Abschnitt 130 zur Aufnahme eines (Fest-)Brennstoffes und einen Abschnitt 140 zur Lichtabgabe.
Der Abschnitt 110 zum Aufstellen ist auf dem Boden B angeordnet und als Standfuß der Vorrichtung 100 ausgebildet.
Der Abschnitt 1 10 zum Aufstellen umfasst eine im Wesentlichen waagerecht angeordnete und, insbesondere waagerecht, verfahrbare Einrichtung zum Auffangen von Asche A, bspw. eine Schublade.
Der Abschnitt 110 zum Aufstellen umfasst ferner ein, im Wesentlichen waagerecht angeordnetes Gitter 114, auf dem das Schüttgut 200 gelagert wird. Das Gitter 114 ist insbesondere in Fig. 2 beschrieben. Die Schublade 112 ist bevorzugt unterhalb des Gitters 1 14 angeordnet.
Der Abschnitt 110 zum Aufstellen umfasst ferner auch eine Öffnung 116 zum Erzeugen eines (primären) Luftmassenstromes L, der im Wesentlichen senkrecht durch die Vorrichtung 100 zieht und der Sauerstoffversorgung des Feuers F dient. Der Abschnitt 120 zur Aufnahme des Schüttgutes 200 ist oberhalb und auf dem Abschnitt 110 zum Aufstellen angeordnet, insbesondere so, dass das Schüttgut 200 auf dem Gitter 114 gelagert werden kann.
Der Abschnitt 120 zur Aufnahme des Schüttgutes 200 ist also dazu eingerichtet, das Schüttgut aufzunehmen.
Das Schüttgut ist bspw. ein kugelförmiger Blähton oder aus einem anderen feuerfesten und/oder hitzebeständigem Material.
Der Abschnitt 130 zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes H ist oberhalb und auf dem Abschnitt 120 zur Aufnahme des Schüttgutes 200 angeordnet.
Der Abschnitt 130 zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes H ist also dazu eingerichtet, den Brennstoff H aufzunehmen. Beispielsweise wird der Brennstoff H, Holzpellets, direkt auf dem Schüttgut 200 angeordnet oder auf einem weiteren Gitter, welches oberhalb des Schüttgutes 200 angeordnet ist.
Der Abschnitt 130 zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes H weist zudem bevorzugt eine Höhe auf, die niedriger ist als das, durch den Brennstoff H erzeugte Feuer F, insbesondere so, dass das Feuer F über den Abschnitt 130 zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes H hinausschlägt.
Der Abschnitt zur Lichtabgabe 140 ist bspw. aus Glas gefertigt und oberhalb des Abschnittes 130 zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes H angeordnet, insbesondere so, dass das Feuer F senkrecht und abschnittweise sichtbar geführt ist.
Zum Betrieb der Vorrichtung 100 wird die Vorrichtung 100 zunächst mit einem Schüttgut 200 und anschließend mit einem Brennstoff H bestückt. Der Brennstoff H wird dabei bevorzugt auf dem Schüttgut 200 angeordnet.
Der Brennstoff H wird nach der Bestückung in Brand versetzt, bspw. durch einen, in der Brennkammer angeordneten Brenner oder einen Anzünderz. B. Fidibus, gewachster Holzraspel oder dergleichen.
Das Verbrennen des Brennstoffes H erzeugt dann ein Feuer F bzw. Flammen, die nach oben aus der Vorrichtung 100 schlagen. Das Feuer F wird mittels des Luftmassenstromes L mit Sauerstoff versorgt.
Der Luftmassenstrom L zieht durch die Öffnung 116 in die Vorrichtung 100 und von dort auf Grund der Konvektion durch das Feuer F im Wesentlichen senkrecht nach oben, und zwar im Wesentlichen senkrecht durch das Schüttgut 200.
Das Schüttgut 200 erzeugt dann eine Verwirbelung des Luftmassenstromes L, der zu einer Verlangsamung (vL2<vL1) bzw. Vergleichmäßigung des Luftmassenstromes L führt.
Diese Vergleichmäßigung führt zu einem verbesserten, insbesondere gleichmäßigeren, Abbrand des Brennstoffes H, was die Emissionen und insbesondere den Feinstaub des Abbrandes minimiert.
Im Bereich des Übergangs der Abschnitte 130 und 140 ist es auch möglich, Öffnungen (Bohrungen) in den Seitenwänden auszubilden, sodass Luft, z. B. als ein sekundärer Luftstrom von außen in das Innere in Richtung der aufschlagenden Flamme gelangen kann. Ein solcher weiterer Luftstrom kann die Flammenbildung, insbesondere den Abbrand abermals verbessern, um den Feinstaubgehalt weiter zu verringern und insbesondere auch die Flamme F im Zentrum des Abschnittes 140 zu erhalten, was die Attraktivität des Flammenbildes erhöht.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 100 zum emissionsarmen Verbrennen von Festbrennstoffen, insbesondere wie in Fig. 1 gezeigt.
Das Gitter 114 ist zwischen dem Abschnitt 110 zum Aufstellen und dem Abschnitt 120 zur Aufnahme des Schüttgutes angeordnet, insbesondere wie in Fig. 1 gezeigt.
Das Gitter 1 14 ist im Wesentlichen aus einer Vielzahl paralleler Stäbe 114‘ ausgebildet, die im Wesentlichen waagerecht in der Vorrichtung 100 angeordnet sind.
Zudem weist das Gitter 1 14 wenigstens zwei Griffe 114‘“ auf.
Die Griffe 114‘“ sind jeweils an einem Rüttelstab 1 14“ angeordnet, mit dem das Schüttgut 200 derart in Bewegung oder Erschütterung versetzt werden kann, dass durch die Verbrennung des Brennstoffes entstandene Asche durch das Schüttgut 200 hindurch fallen kann. Die Rüttelstäbe 114“ sind bspw. aus einem Rohr und einem darin befindlichen Stab 114‘ ausgebildet und gleichen von außen bevorzugt den anderen Stäben 114‘. Der, im Rohr befindliche Stab 114‘ kann mittels des Griffes 114‘“ vor und zurückbewegt werden, insbesondere um das Schüttgut 200 in Bewegung zu versetzen bzw. zu erschüttern.
Schließlich zeigen Fig. 3 und Fig. 4 eine Weiterbildung der aufgeführten Erfindung gemäß der Fig. 1 und 2.
Fig. 3 zeigt eine alternative Anordnung wie zu Fig. 1 , wobei eine Alternative im Wesentlichen in der Art der Bewegung der Rüttelstäbe 114“ liegt. Diese Rüttelstäbe 1 14“ liegen einzeln, beidseitig in einer vertikal ausgerichteten Bewegungsnut, sodass sie einen eingeschränkten, vertikalen Bewegungsbereich 115 aufweisen, nur in diesem Bewegungsbereich 115 kann der einzelne Rüttelstab 114“ bewegt und/oder gedreht werden.
Unterhalb der Rüttelstäbe 114“ ist wenigstens ein Bewegungsglied 117 angeordnet, im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind es zwei nebeneinander angeordnete Bewegungsglieder 117 zur vertikalen Bewegung der Rüttelstäbe. Bewegen sich diese Bewegungsglieder 117, so drücken sie jeweils die über ihnen befindlichen Rüttelstäbe 114“ hoch. Die Bewegungsglieder 117 sind jeweils über eine Zahnstange 118 mit einem motorisch angetriebenen Ritzel 119 verbunden. Dieses Ritzel 119 selbst, ist mit einem elektrischen Motor 121 oder auch manuellen Antrieb verbindbar, in Fig. 4 ist ein elektrischer Motor 121 gezeigt, aber, wie erwähnt, wäre ein manueller Antrieb über eine Handkurbel genauso gut möglich.
Statt des in Fig. 3 und 4 gezeigten motorischen Antriebs 121 der Bewegungsglieder 117 ist es auch möglich - nicht dargestellt - ein Bewegungsglied 117 lediglich mit einer längs geführten Stange zu verbinden, wobei diese Stange dann in ihrer Längsrichtung zwischen zwei Endpositionen verschiebbar ist und somit das Bewegungsglied 117 quer zu den Rüttelstäben 114“ verschiebt, um dann die Rüttelstäbe nacheinander hochzudrücken. In einem solchen Fall weist die Stange, an dem das Bewegungsglied 117 angeordnet ist, einen wie nach Fig. 1 gezeigten Handgriff auf, um somit das Bewegungsglied 117 manuell zwischen seiner Maximalposition hin-und-her zu bewegen und um somit das Schüttgut 200 ebenfalls zu bewegen bzw. zu erschüttern.
In den Fig. 3 und 4 ist das Bewegungsglied 1 19 als Kugel ausgebildet, es kann aber auch eine andere Geometrie aufweisen, zum Beispiel kann es als Halbkugel oder als Tetraeder oder dergleichen ausgebildet sein, es muss nur bei der Hin-und-Her-Bewegung in der Lage sein die über sieh liegenden Rüttelstäbe 114“ vertikal zu verschieben. Mit dem motorischen Antrieb 121 kann die Zahnstange 118 und somit das damit verschmolzene Bewegungsglied 117 zwischen zwei Endpositionen hin- und her bewegt werden, sodass nach und nach die Rüttelstäbe 1 14“ hochgedrückt werden und dann aufgrund der Schwerkraft wieder herunterfallen, wodurch dann auch das Schüttgut 200 (die Schüttgutschicht), also die hitzebeständigen Kugeln in der Luftwirbelkammer bewegt werden und die auf ihr liegenden Bestandteile, z. B. Kohlebestandteile, dann auch durch die Bewegung des Schüttguts 200 von diesem Schüttgut 200 aufgenommen und klein gemahlen werden, sodass dann das fein gemahlene Gut in die Einrichtung zum Auffangen der Asche, insbesondere die Asche-Schublade 112 fallen kann.
Das Schüttgut 200 besteht also aus hitzebeständigen Kugeln, z. B. aus Blähton und kann durch die Betätigung bzw. Bewegung der Rüttelstäbe 1 14“ somit auch als Mahlwerk für die vollständig entgasten Festbrennstoffe, also Kohle verwendet werden und wenn die Vorrichtung 100 über den elektromotorischen Antrieb 121 verfügt, der in wiederkehrenden Zeitabständen die Zahnstangen 118 und somit die Bewegungsglieder 1 17 zwischen ihren Endpositionen hin- und her bewegt, ist die Mahlfunktion des Mahlwerks auch durch eine automatische Steuerung 122 realisierbar.
Durch ein oder mehrere Temperatursensoren (nicht gezeigt) im Bereich des Abschnitts 120 und/oder im Bereich des Abschnitts 130 und/oder 140 lässt sich auch präzise ermitteln, ob der Entgasungsprozess des Brennstoffs H bereits abgeschlossen ist und wenn dies der Fall ist, wird dies durch den jeweiligen Temperatursensor entsprechend gemessen und wenn dessen Wert den der Steuerung 122 zugeführt und verarbeitet wird und ein vorbestimmter Schwellwert vorliegt, wird dann der Motor 121 automatisch gestartet und das Zahnrad und die Zahnstange 118 entsprechend bewegt.
Die über dem Schüttgut 200, also den hitze beständig en Kugeln aus z. B. Blähton, liegende Kohle wird dabei durch die Kugelschicht aus den Kugeln gerüttelt und an den Kugeln selbst zu feinen KohlekristallenZ-Bestandteilen zerkleinert (vermahlen).
Diese Kohlekristalle (bzw. Kohlepulver) rieseln dann in den darunter angeordneten Auffangbehälter 112. Dort erlischt die Kohle und kann anschließend gesammelt werden, um sie weiter zu verwenden z. B. als Pflanzenkohle im Gartenbau, Landschaftsbau, oder in der Landwirtschaft oder dergleichen einzusetzen.
In den Figuren ist ein im Querschnitt rechteckiger oder quadratischer Brenner gezeigt, die Erfindung lässt auch ohne Weiteres eine zylinderförmige Brenneinrichtung zu, bei welcher der Brennstoff H, bzw. das Schüttgut 200 in einer im Querschnitt kreisförmigen oder oval förmigen Kammer liegt.
Im dargestellten Beispiel weisen die Kugeln in der Zeichnung jeweils einen gleichen Durchmesser auf, es ist aber auch bevorzugt erste und zweite Kugeln mit unterschiedlichen Durchmessern einzusetzen und auch erste und zweite Kugeln einzusetzen, die ein unterschiedliches Gewicht aufweisen.
Besonders bevorzugt ist es dabei, dass die größeren (erste) Kugeln bevorzugt leichter sind als die kleineren (zweite) Kugeln.
Das lässt sich durch das Material selbst bewerkstelligen, z. B. indem die kleineren Kugeln aus Metall sind und die größeren Kugeln aus einem hitzebeständigen Material wie z. B. Blähton.
Dies führt dann zum sogenannten „Paranuss-Effekt“, das heißt, die größeren Kugeln bewegen sich immer eher an der Oberseite und die kleineren Kugeln bleiben unten. Dies hat den Vorteil, dass der Mahlbetrieb verbessert wird und der Durchzug von Luft zielgerichteter gesteuert werden kann.
In dem dargestellten Beispiel liegt der Abstand der Stäbe 114‘ zueinander bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 mm, vorzugsweise 2 bis 7 mm und der Kugeldurchmesser der eingesetzten Kugel liegt im Bereich von 10 bis 50 mm, bevorzugt zwischen 15 und 40 mm.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass primäre Luft (VL1 , VL2), die von unten eingebracht wird, völlig unabhängig ist von sekundärer Luft, die von oben in die Brenneinrichtung eingebracht, gesteuert und geregelt wird. Dabei strömt die primäre Luft an den Kugeln vorbei, also der Schicht aus dem Schüttgut 200 bzw. zwischen deren Lücken, und der Kunde (Bediener) kann letztlich durch die Öffnung 116, den Luftmassenstrom L für die primäre Luft individuell einstellen, insbesondere kann er darüber einstellen, wie lange bzw. wie schnell und wie intensiv die Verbrennung ablaufen soll, der Kunde bzw. der Bediener der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 kann also den Luftzugang der primären Luft (VL2, VL1) steuern, was den Vorteil hat, dass damit auch der Wirkungsgrad der Brenneinrichtung verbessert werden kann. Die sekundäre Luft erreicht die Flamme bzw. das Feuer F entweder von der Seite im Bereich der Abschnitte 130/140 und/oder von oben, Einrichtungen der Einleitung dieser sekundären Luft sind im Ausführungsbeispiel nicht dargestellt, sind aber als solche bekannt.
Bei Versuchen konnte mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 eine quasi fein- staubfreie Verbrennung ermöglicht werden, die ein sehr ansprechendes Flammenbild erzeugt, wobei durch die Einstellung der primären Luft die Höhe der Flamme auch vom Kun- den/Bediener individuell einstellbar ist und nach der Pyroloseverbrennung (Gasverbrennung) der durch die Rüttel beweg ung des Schüttguts 200 das zu Kohle verbrannte Brenngut gemahlen werden, um es somit als feine Kohlepartikel bzw. Kohlenstaub einer vorbestimm- ten Korngröße im Auffangbehälter 1 12 aufzufangen und diese so gewonnene Pflanzenkohle für einen gewünschten Zweck, z. B. Verbesserung/Zuschlag der Garten- und Blumenerde oder auch als Grillkohle zu verwenden.
Bezugszeichenliste
100 Vorrichtung, insbesondere Kamin
110 Abschnitt zum Aufstellen, insbesondere Standfuß 112 Einrichtung zum Auffangen Asche, insbesondere Asche-Schublade
114 Gitter, insbesondere zur Auflage des Schüttgutes
114‘ Stab, insbesondere des Gitters
114“ Rüttelstab, insbesondere des Gitters
114‘“ Griff, insbesondere des Rüttelstabes 115 Vertikaler Bewegungsbereich eines Rüttelstabes
116 Öffnung, insbesondere zur Aufnahme des Luftmassenstromes
117 Bewegungsglied zur vertikalen Bewegung der Rüttelstäbe
118 Zahnstange
119 Ritzel zum Zahnstangenantrieb 120 Abschnitt zur Aufnahme eines Schüttgutes, insbesondere Verwirbelungskammer
121 Motor
122 Steuerung
130 Abschnitt zur Aufnahme eines (Fest-)Brennstoffes, insbesondere Brennkammer
140 Abschnitt zur Lichtabgabe, insbesondere Schauglas 200 Schüttgut, insbesondere Blähton
B Boden, bspw. Fußboden
F Feuer
H (Fest-)Brennstoff L Luftmassenstrom v Geschwindigkeit

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (100) zum, insbesondere emissionsarmen, Verbrennen von (Festbrennstoffen (300), insbesondere mit sichtbarem Feuer (400), bevorzugt Kamin und/oder Ofen und/oder Ofenkamin, umfassend: einen Abschnitt (120) zur Aufnahme eines Schüttgutes (200), bevorzugt eine Luftverwirbelungskammer, der dazu eingerichtet ist: einen Luftmassenstrom in wenigstens eine Richtung durch das Schüttgut (200) hindurch zu führen; und das Schüttgut (200) derart aufzunehmen, dass der Luftmassenstrom eine Verwirbelung durch das Schüttgut (200) erfährt, die den Luftmassenstrom entlang der wenigstens einen Richtung abbremst, und den so abgebremsten Luftmassenstrom für eine Verbrennung des (Festbrennstoff (300) zur Verfügung stellt, insbesondere so, dass die Verbrennung feinstaubarm erfolgt.
2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 , ferner umfassend: einen Abschnitt (110) zum Aufstellen, insbesondere der Vorrichtung, bevorzugt einen Standfuß, der bevorzugt unterhalb des Abschnittes (120) zur Aufnahme des Schüttgutes (200) angeordnet ist.
3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: einen Abschnitt (130) zur Aufnahme eines (Fest-)Brennstoffes (300), bevorzugt eine Brennkammer, der bevorzugt oberhalb des Abschnittes (120) zur Aufnahme des Schüttgutes (200) angeordnet ist.
4. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen Abschnitt (140) zur Lichtabgabe, insbesondere Schauglas, bevorzugt ein, das sichtbare Feuer umlaufendes Schauglas, bevorzugt oberhalb des Abschnittes (120) zur Aufnahme des Schüttgutes (200) und/oder oberhalb des Abschnitt (130) zur Aufnahme eines (Fest-)Brennstoffes (300) angeordnet.
5. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Einrichtung (112) zum Auffangen von Asche, insbesondere eine Asche-Schublade, die bevorzugt innerhalb des Abschnittes (110) zum Aufstellen angeordnet ist und/oder horizontal verfahrbar, und insbesondere entnehmbar, ist.
6. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein Gitter (114), insbesondere aus Stäben (1 14‘), welches den Abschnitt (120) zur Aufnahme des Schüttgutes (200) von dem Abschnitt zur Aufnahme des (Festbrennstoffen (300) trennt und/oder innerhalb des Abschnittes (110) zum Aufstellen und/oder des Abschnittes (120) zur Aufnahme des Schüttgutes (200) derart angeordnet ist, dass das Schüttgut (200) auf dem Gitter (114) und/oder im Wesentlichen innerhalb des Abschnittes (120) zur Aufnahme des Schüttgutes (200) anordnenbar ist.
7. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gitter (114) wenigstens einen Griff (114‘“) aufweist: mit dem das Gitter (114) wenigstens teilweise und/oder abschnittweise, bevorzugt horizontal, verfahrbar ist, und/oder der mit einem Rüttelstab (114“) verbunden ist, insbesondere so, dass es bei Betätigung zu einer Erschütterung des Schüttgutes (200) kommt, bevorzugt so, dass Asche innerhalb des Schüttgutes in die Einrichtung (112) zum Auffangen von Asche gelangt.
8. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: - 19 - eine Öffnung (116), insbesondere zur Erzeugung des Luftmassenstromes, die bevorzugt unterhalb des Abschnittes (120) zur Aufnahme des (Fest-)Brennstoffes (300) angeordnet ist, insbesondere im Abschnitt (110) zum Aufstellen.
9. Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Anzahl von Rüttelstäben (114“), die im Wesentlichen parallel zueinander liegen und die um ein vorbestimmtes Maß vertikal bewegbar sind, wobei das Maß durch eine Nut vorgegeben ist, in der die Rüttelstäbe (114“) mit ihren Enden liegen und wobei unterhalb der Rüttelstäbe (114“) wenigstens ein Bewegungsglied (117) ausgebildet ist, welches quer zur Längsrichtung der Rüttelstäbe (1 14) bewegbar ist, um die Rüttelstäbe (114) vertikal zu bewegen, z. B. nach oben und unten.
10. Vorrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsglied (117) mit einer Zahnstange (1 18) verbunden ist, die durch den Antrieb eines Ritzels (119), welches in die Zahnstange (118) eingreift, hin und her entlang der Rüttelstäbe (114“) bewegbar ist.
11. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Bewegung des Gitters (114) bzw. durch die Bewegung der Rüttelstäbe (114“) das darauf befindliche Schüttgut (200) bewegt wird und durch die Bewegung des Schüttguts (200) der sich darauf befindliche Brennstoff, insbesondere, wenn er durch Pyrolyseverbrennung zu Kohle verbrannt ist, vermahlen wird und die vermahlene Kohle in die Einrichtung (112) zum Auffangen der Asche fallen kann.
12. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut (200) aus einer ersten Anzahl eines ersten Schüttguts aus einem ersten Durchmesser und einem ersten Gewicht besteht und einerzweiten Anzahl eines zweiten Schüttguts aus einem anderen Durchmesser und einem anderen Gewicht.
13. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Abschnitt (120) zur Aufnahme des Schüttguts und/oder im Abschnitt (130) zur Aufnahme des Brennstoffs (300) ein oder mehrere Temperatursensoren ausgebildet sind, die die Temperatur erfassen und der/die Temperatursensoren mit einer Steuerung (112) verbunden ist/sind, die der gemessenen Temperaturwert ermittelt und abhängig von der gemessenen Temperatur verarbeitet, ob - 20 - der Entgasungsprozess (Pyrolyseverbrennung) abgeschlossen ist und die Steuerung (112) zur Steuerung des Motors (121) ausgebildet ist, um eine hin- und her Bewegung des Bewegungsgliedes (117) auszulösen.
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