FI104994B

FI104994B - Oven construction and method of burning wood

Info

Publication number: FI104994B
Application number: FI980045A
Authority: FI
Inventors: Heikki Hyytiaeinen; Michael Struschka
Original assignee: Puulaempoe Suomi Oy
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 2000-05-15
Also published as: FI980045A0; FI980045A

Description

104994104994

Uunirakenne sekä menetelmä puun polttamiseksi Ugnskonstruktion samt förfarande för att bränna träFurnace structure and method for burning wood

Keksinnön kohteena on etenkin puun tai senkaltaisen polttamiseksi tarkoitettu uunirakenne, erityisesti uunin sydänkasetti, jossa on arinan ja toisioilman syötön käsittävä tulipesä, välittömästi tämän yläpuolella sijaitseva jälkipalotila ja savusola, jotka yhdysrakenteisina muodostavat palokanavan, jossa on savukaasujen kulkusuuntaa ensin likimain vaakasuuntaiseksi muuttavat ohjauselimet, sekä palokanavaan liittyvä savukanava. Keksinnön kohteena on myös menetelmä puun tai senkaltaisen polttamiseksi uunirakenteessa, joka käsittää alapuolisella arinalla ja toisioilman syötöllä varustetun tulipesän, jonka yläpuolella on jälkipalotila ja savusola siihen liittyvine savukanavineen.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates in particular to a furnace structure for burning wood or the like, in particular a furnace cassette having a furnace having a grate and a secondary air supply, a fire chamber immediately above it and a Smoke saline which integrally form a fire duct with a first the smoke channel. The invention also relates to a method for burning wood or the like in a furnace structure comprising a furnace having a grate below and a secondary air supply, above which is a firebox and a Smoke Saloon with associated smoke ducts.

Perinteisesti puuta polttava uunirakenne on käsittänyt tuli-pesän, jossa on alapuolinen arina, jonka kautta olennainen osa polttoprosessin tarvitsemasta happipitoisesta ilmasta syötetään tulipesään. Tulipesän yläpuolella alkaa savukanava, joka kehittyneimmissä uunirakenteissa käsittää savusolan, jossa j : savukaasut ja mahdollinen jäännösilma sekoittuvat ja mahdollis- tavat vielä polttamatta jääneiden palamiskelpoisten puutisle-kaasujen jälkipalamisen. Tulipesän ja savusolaan liittyvänConventionally, the wood burning furnace structure has comprised a fire chamber with a lower grate through which a substantial portion of the oxygen-containing air required for the combustion process is fed to the furnace. Above the furnace, a flue duct begins, which in the most advanced furnace structures comprises a smoky salt, where j: the flue gases and any residual air are mixed together and allow the combustion of the still combustible charcoal gas. Fireplace and smokehouse related

IMIM

.···. yläpalokammion eli jälkipalotilan välissä on nykyaikaisimmissa • « » uunirakenteissa vielä muuhun savukanavaan nähden kapeahko • · « nielurakenne, jolla on pyritty saamaan aikaan savukaasuissa. ···. between the upper combustion chamber or afterburner, the most modern • «» furnace structures have a narrow • · «drainage structure designed to provide a flue gas

« I I«I I

turbulenssia ja siten parantamaan jälkipalotilaan nousevien savukaasujen ja ilman sekoittumista.turbulence and thus improve the mixing of flue gases and air in the afterburner.

· · · · • · « • · · ·.* * Kuvatun perusrakenteisen uuniratkaisun palamistehon parantami-seksi on vielä kehitetty erilaisia lisäilman syöttöjärjeste- • .···, lyitä, joiden kautta toisioilmaa johdetaan etenkin sellaisiinIn order to improve the combustion performance of the described basic furnace solution, various auxiliary air supply systems have been developed to provide secondary air, particularly to such furnaces.

IMIM

kohtiin, joissa oletetaan polton aikana ilmenevän hapen puu- • · tetta. Näin voidaan myös huolehtia siitä, että polttoilmaa on riittävästi läsnä mahdollista palokaasujen jälkipalamista ajatellen.points where oxygen deficiency is expected to occur during combustion. It is also possible to ensure that sufficient combustion air is present in view of the possible afterburning of the combustion gases.

2 1049942,104,994

Kasvavan ympäristötietoisuuden myötä on asetettu yhä tiukemmat päästövaatimukset myös puuta polttaville uunirakenteille. Samaten on todettu, että tunnettujen uunirakenteiden hyötysuhteessa edelleen on toivomisen varaa siten, että savukaasujen myötä poistuu huomattava määrä sinänsä vielä poltettavissa olevia ainesosia. Hyvin monella taholla suoritetuista kokeiluista huolimatta ei kuitenkaan ole löydetty keinoja, joilla tavanomaisten puuta polttavien uunirakenteiden hyötysuhde enää olisi ratkaisevasti nostettavissa samalla kun pidetään huolta siitä, että polttoprosessin aiheuttamat haitallisten aineiden kuten eräiden hiilivetyjen, hiukkasten ja senkaltaisten päästöt ilmastoon ovat mahdollisimman alhaisella tasolla. Näin toistaiseksi tunnettuja uunirakenteita edelleen voidaan pitää varsin epätyydyttävinä. Tämä on valitettavaa, kun otetaan huomioon, että puu sinänsä on uusiutuva energialähde, jonka hyötykäyttöä myös pientalouksissa pitäsi voida tehostaa aiheuttamatta kuitenkaan lisää ympäristöongelmia.Increasing environmental awareness has also set increasingly stringent emission requirements for wood burning furnace structures. It has also been found that the efficiency of known furnace structures still remains to be desired, with a significant amount of constituents still combustible per se being removed by the flue gases. However, despite many trials, ways have not been found to significantly increase the efficiency of conventional wood-burning furnace structures while ensuring that the emissions to air of harmful substances such as some hydrocarbons, particulates and the like are as low as possible. Thus far known furnace structures can still be considered to be quite unsatisfactory. This is regrettable, given that wood as such is a renewable energy source, which should also be made more efficient in small households, without causing additional environmental problems.

Keksintö lähtee edellä olevasta ongelmasta, johon se tarjoaa uudenlaisen ratkaisun, jossa puun polton hyötysuhde on sel- : västi parantunut ja haitallisten päästöjen osuus vastaavasti ·· pienentynyt tunnettuihin uunirakenteisiin verrattuna.The invention proceeds from the above problem, in which it provides a novel solution in which the efficiency of wood burning is clearly improved and the proportion of harmful emissions is ··· lowered compared to known furnace structures.

« · I · f ,··«, Keksinnön tunnusmerkit ilmenevät oheisista patenttivaatimuk- • · "I sista. Näin ollen keksinnön mukainen uunirakenne erityisesti • m · tunnetaan siitä, että palokanava on mitoitettu palamiskaasujen • · *’ ’ olennaisesti tasaisen laminaarivirtausnopeuden mukaisesti, ja että ohjauselimet ovat pienen lämpökapasiteetin omaavia ohuita • · · ·.· * levyjä, jotka liekkien/palokaasujen ja niihin johdetun toisio- t · · V : ilman sisäistä sekoittamista varten on sovitettu muuttamaan . ,·. vaakasuunnassa etenevien palokaasujen suuntausta vastakkaiseen t « « ,···, suuntaan eli olennaisesti 180° ja sen jälkeen vielä olennai-• · sesti pystysuuntaan alaspäin tulipesän eristämättömän taka- • « · V *’ seinäosuuden takana olevaan palokanavaosuuteen. Näin jälkipalo-The features of the invention are apparent from the appended claims. Accordingly, the furnace construction of the invention is particularly known to be dimensioned according to a substantially uniform laminar flow rate of the combustion gases, and that the control elements are thin plates having a low thermal capacity, · · V, which are adapted to change the flame / combustion gases and the secondary secondary · · V: for internal mixing of the air., ·. ···, in the direction of substantially 180 ° and then substantially vertically downwards to the fire duct section behind the uninsulated rear of the furnace • «· V * '.

IIIIII

• iif · tila ja savusola muodostavat yhdys rakenteisen, palokaasujen olennaisesti tasaisen laminaarivirtauksen nopeuden mukaan mitoitetun kanavan, jossa palokaasujen sisäistä sekoittamista 3 104994 varten on kanavan pääasiallista suuntausta ainakin 75° muuttavat, pienen lämpökapasiteetin omaavat ohuet ohjauselimet, jotka käytännössä likimain välittömästi tulipesän liekki-vyöhykkeen yläosan tuntumassa aiheuttavat kuumien palokaasujen ja toisioilman sekoittumisen.The iif · space and the Smoke Room form a structured, substantially uniform laminar flow velocity duct having, for internal mixing of the flue gases, 3 104994, at least 75 °, moderately low overhead flame control, modifying the main direction of the duct in the vicinity cause a mixture of hot combustion gases and secondary air.

Keksinnön mukainen polttomenetelmä taas tunnetaan siitä, että poistuvia palokaasuja pidetään uunin yhdysrakenteisen kuuman vyöhykkeen muodostavassa jälkipalotilassa/savusolassa olennaisesti tasaisen nopeuden omaavassa virtauksessa toisaalta säätämällä tulipesään syötettyä ilmamäärää ja toisaalta ohjaamalla palokaasut olennaisesti tasapaksuisen, savukaasujen laminaari-virtauksen mukaisesti mitoitetun yhdysrakenteisen jälkipalo-tilan ja vastaavasti savusolan muodostavan palokanavan läpi, jolloin liekin/palokaasujen ja siihen syötetyn toisioilman sisäinen sekoittaminen toteutetaan muuttamalla pienen lämpö-kapasiteetin omaavien ohjauselimien avulla liekin/palokaasujen olennaista suuntausta välittömästi tulipesän yläpuolella ja useina peräkkäisinä toimintoina ensin vaakasuunnassa ja sitten pystysuunnassa etenkin puupanokseen liittyvän liekkivyöhykkeen välittömässä läheisyydessä.The combustion method according to the invention is further characterized in that the exiting combustion gases are maintained in the combustion chamber / smoke salt forming the integral zone of the furnace in a substantially uniform velocity flow, on the one hand controlling and through the combustion duct, whereby the internal mixing of the flame (s) and the secondary air supplied thereto is effected by altering the essential orientation of the flame (s) immediately above the furnace and by several successive operations firstly horizontally and then vertically to the woodburn.

• · · • · ·• · · • · ·

· · I· · I

ψ Näin keksinnön mukainen ratkaisu olennaisesti poikkeaa toistai- seksi tehokkaimpina pidetyistä uuniratkaisuista siinä, että .···. siinä ei ole tulipesän ja jälkipalotilan tai savusolan välillä • · mitään selvää kuristavaa nielua, jossa pyrittäisiin savukaasu- * · · jen turbulenssin avulla tapahtuvaan sekoittumiseen. Varsin V · · yllättäen on tunnetun tekniikan kehityssuunnasta poiketen todettu, että vielä parempaan lopputulokseen päästään siten, • · * ·.* · että savukanava sinänsä on mitoitettu laminaarivirtauksen · · ' V : mukaan, mutta että siinä tehdään ainakin yksi terävä käännös . .·. yhtä tai useampaa ohutta ja siten pienen lämpökapasiteetin • omaavaa ohjauselintä pitkin ja edullisesti vielä sen ulko- *" reunan ympäri vastakkaiseen suuntaan. Näin liekkiin nähden • I · ·.· · suhteellisen lähelle muodostetun jälkipalotilan ansiosta eten-kin puupanoksen yläpinnan korkeuteen syötetty toisioilma heti liekkivyöhykkeen yläosaan liittyen alkaa sekoittumaan palo-kaasuihin, mikä osaltaan saa aikaan toistaiseksi tunnettua 4 104994 selvästi täydellisemmän kaasujen loppupalamisen.ψ Thus, the solution according to the invention differs significantly from the most efficient furnace solutions so far in that: ···. there is no clear throttle between the furnace and the afterburner or the smokehouse to mix the flue gases with the turbulence. Surprisingly, V · ·, contrary to the state of the art, has found that an even better result is achieved by the fact that the flue duct itself is sized according to the laminar flow · · 'V: but at least one sharp turn is made. . ·. along one or more thin and thus low heat capacitance guides, and preferably still around its outer * "edge. In this way, the secondary air supplied to the top of the wood bunker is immediately supplied to the flame zone, associated with the upper part, begins to mix with the combustion gases, which contributes to the much more complete combustion of the gases known so far, 4 104994.

Seuraavassa keksintö esitetään yksityiskohtaisemmin sen erääseen edulliseen suoritusmuotoon sekä oheisiin piirustuksiin viitaten, missä kuvio 1 leikkauspiirustuksena esittää kaavamaista esimerkkiä nykytekniikan mukaisesta uunirakenteesta, kuvio 2 vastaavasti kaavamaisesti esittää keksinnön mukaisen uunirakenteen erästä periaateratkaisua, kuvio 3 esittää pystyleikkausta viivan B-B kohdalla keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesta uunirakenteesta, ja kuvio 4 esittää vaakaleikkausta kuvion 3 mukaisesta uunirakenteesta viivan A-A kohdalla.In the following, the invention will be described in more detail with reference to a preferred embodiment and the accompanying drawings, in which Fig. Figure 4 is a horizontal sectional view of the furnace structure of Figure 3 at line AA.

Toistaiseksi uusimman tekniikan tason mukainen puun polttoon tarkoitetussa uunissa on kuvion 1 mukaisesti tulipesä 1, jonka pohja muodostuu arinasta 2, jonka alla on tuhkatila 3. Tuli-pesään 1 järjestetään poltettavaksi tarkoitettu puupanos 4, • · · joka sytytetään sinänsä tunnetulla tavalla. Puun palamisen • · · ;;; tarvitsemaa happipitoista ensiöilmaa 5 virtaa ensisijaisesti • · *;”* arinan 2 läpi sekä yleensä myös tulipesän luukun 6 alapuolis-• * koon järjestettyjen ilma-aukkojen 7 kautta lähinnä tulipesän 1 • · ·.·.· yläosaan. Sytytyksen jälkeen puupanos 4 palaa ilmassa olevaa • · · vί happea kuluttaen siten, että tulipesään 1 muodostuva lämpö saa aikaan polttokelpoisten kaasujen haihtumisen puupanoksesta 4. :*·*· Kaasut syttyvät ja palavat etenkin panoksen 4 yläpuolella, jolloin palamisliekin 8 säteilylämpö jatkaa vaikuttamista panokseen 4. Samanaikaisesti puupanoksen 4 hiiliaines lämmön * · · '·' ’ aiheuttaman hiiltymisen kautta muuttuu tuhkaksi, joka vähitel- • · iTo date, a wood burning furnace according to the state of the art, as shown in Fig. 1, has a furnace 1 with a bottom 2 consisting of a grate 2 with an ash space 3. Underneath the furnace 1 is provided a wood batch 4 for combustion. Wood burning • · · ;;; The primary oxygen supply 5 required flows primarily through the grate 2 and also generally through the air vents 7 located below the furnace door size 6, closest to the top of the furnace 1. After ignition, the wood charge 4 burns with the air · · · vί oxygen so that the heat generated in the furnace 1 causes the combustible gases to evaporate from the wood charge 4.: * · * · The gases ignite and burn, especially above the charge 4; At the same time, the carbon in the wood batch 4 is converted to ash, which is gradually reduced by the carbonation by heat * · · '·'

Ien putoaa tuhkatilaan 3. Polttoprosessista syntyvä lämpö otetaan talteen joko suoraan liesirakenteeseen liittyvän läm- · * .·. : mönvaihto- eli esim. keittotason, uunirakenteen massaan sitou- • · # tuvan lämmön tai erikseen järjestettyjen lämmönvaihtorakentei- 5 104994 den avulla. Tällä tavalla puuta on perinteisesti hyötypoltettu iät ajat.The ash drops into the ash space 3. The heat from the incineration process is recovered either directly from the heat associated with the cooker structure. : by means of a heat exchanger, ie, a cooktop, heat that is • • # # binding to the mass of the furnace structure or by means of separately arranged heat exchange structures 5 104994. In this way, wood has traditionally been burned for ages.

Uudenaikaisimmissa uunirakenteissa on edellä mainitun tuli-pesän l yläpuolella oleva tila vielä erotettu erilliseksi jälkipalotilaksi 9 eli toisiopalokammioksi. Vielä palamis-kelpoisia kaasuja kuten hiilimonoksidia sisältävät palamis-kaasut 10 johdetaan tällöin jälkipalotilaan 8 erillisen kapean nielun 11 kautta, jossa virtausnopeuden kasvun ja sen myötä toivotun turbulenssin ansiosta on pyritty palokaasujen 10 ja etenkin luukun 6 ilma-aukkojen 7 kautta tulevan toisioilman 12 tehokkaaseen sekoittumiseen. Jälkipalotilassa 9 palamiskelpoi-set kaasut pyritään polttamaan mahdollisimman tarkoin siten, että jälkipalotilasta 9 poistuvien savukaasujen 13 lähinnä tulisi sisältää vain palamattomia ainesosia ja etenkin hiilidioksidia ja vesihöyryä. Tunnettujen uunirakenteiden ongelmana on kuitenkin toistaiseksi ollut se, että savukaasut kaikista huolimatta edelleenkin sisältävät myös merkittävän osuuden palavia ainesosia kuten hiilimonoksidia eli häkää sekä vielä poltettavissa olevia haitallisia hiilivetyjä ja muita sinänsä energiapitoisia ja usein myös terveydelle haitallisia ainesosia. Näiden aineiden poistuminen palamattomina savussa ; aiheuttaa toisaalta suoranaisia terveys- ja ympäristöongelmia • « · · ja toisaalta merkitsevät energiahukkaa.In the most recent furnace structures, the space above the above-mentioned fire chamber l is further separated into a separate afterburner space 9, i.e. a secondary fire chamber. The combustion gases 10, still containing combustible gases such as carbon monoxide, are then introduced into the afterburner 8 via a separate narrow drain 11, whereby, due to the increase in flow rate and the desired turbulence, a secondary air through the air vents 7 of the hatch 6 is sought. In combustion chamber 9, the flammable gases are sought to be combusted as closely as possible so that the flue gases 13 leaving the combustion chamber 9 should mainly contain only non-combustible components, in particular carbon dioxide and water vapor. However, the problem with known furnace structures has so far been that flue gases still contain a significant proportion of flammable components such as carbon monoxide or carbon monoxide, as well as combustible harmful hydrocarbons and other components that are energy-intensive and often harmful to health. Exhaustion of these substances, non-combustible, in smoke; cause direct health and environmental problems on the one hand and cause a significant loss of energy on the other.

• · · · IM « • · ".I' Keksinnön mukainen ratkaisu poikkeaa perusajatukseltaan täysin • » ”1 tunnetusta tekniikasta. Tässä viitataan ensin keksintöä kuvaa-• · « vaan periaatekuvioon 2, josta ilmenee, että keksinnön mukai- • · · * sessa uunirakenteessa ei olekaan mitään kapeata nielua tuli-pesän 1 ja jälkipalotilan välissä. Palokaasuja ei siten erik- • « « - : seen kiihdytetä palokaasuja ja ilmaa sekoittavan turbulenssin : aikaansaamiseksi. Sen sijaan tulipesän yläpuolella jatkuu - p>|.t laminaarivirtauksen mukaan mitoitettu kaasukanava, jota ylei-• · · "... sesti on merkitty viitteellä 14. Tulipesää 1 ja sopivasti olennaisesti pystysuoraksi alaspäin suuntautuvaa kaasukanavan • · · jatketta 25 yhdistävässä jälkipalotilana toimivassa kaasu-:*·.! kanavassa 14 on keksinnön mukaisesti kuumien palokaasujen 15 ohjauselimet 16, 17, joiden vaikutuksesta kaasujen virtaus- 6 104994 suuntaa muutetaan ainakin 75°, edullisesti ensin likimain 90° ja heti sen jälkeen vielä noin 180°.The solution according to the invention differs completely from the prior art in its basic concept. Here, first, reference is made to the principle diagram 2 illustrating the invention, which shows that in accordance with the invention. There is no narrow sink in the furnace structure between the fire chamber 1 and the afterburner space, thus the flue gases are not accelerated to create a turbulence mixing of the flue gases and air: Instead, the gas flow, dimensioned by the laminar flow, which is generally denoted by reference 14. Gas in the form of a post-combustion chamber connecting the furnace 1 and a suitably substantially downwardly extending gas duct • · · -: * ·.! the duct 14 has, in accordance with the invention, control means 16, 17 for the hot combustion gases 15, which cause the gas flow direction to be changed at least 75 °, preferably first approximately 90 ° and immediately thereafter about 180 °.

Yllättäen on osoittautunut, että tämä virtausuunnan muutos saa aikaan selvästi paremman kaasujen sekoittumisen kuin perinteinen kapea nielurakenne. Kaasukanava 14 on mitoitettu siten, että palokaasujen virtausnopeus teoreettisesti pysyy lineaarisena, jolloin kanavan 14 rakenneleveys yleensä on likimain uunirakenteen toimivan sisäleveyden tai lähinnä arinan leveyden mittainen. DIN-normipuupanoksessa polttopuun pituus on 33 cm, ja tällaiselle mitoitetussa uunirakenteessa toiminnallinen leveys on suuruusluokkaa 38 cm.Surprisingly, it has been shown that this change in direction of flow results in significantly better gas mixing than the conventional narrow throat structure. The gas duct 14 is dimensioned such that the flow rate of the flue gases is theoretically linear so that the structural width of the duct 14 is generally approximately the effective internal width of the furnace structure or closest to the width of the grate. In a DIN standard wood firewood, the length of the firewood is 33 cm, and in such a sized furnace structure the functional width is in the order of 38 cm.

Jälkipalotilana toimivan kaasukanavan 14 toiminnallinen poikki-mitta, eli ohjauselimien 16, 17 keskinäinen minimietäisyys ja kanavaa rajoittavien muiden seinämäpintojen keskinäinen minimi-etäisyys, on olennaisesti tasamittainen. DIN-normimittaiselle puupanokselle tämä etäisyys on sopivasti suuruusluokkaa 80...120 mm, edullisesti n. 90 mm. Suhteessa arinan pinta-alaan kaasukanavan poikkipinta-ala on edullisesti alueella 0,6:1...0,3:1, edullisimmin n. 0,45:1, ja poikkileikkaus on ; sopivasti likimain suorakaiteen muotoinen, mikä edesauttaa « * · v uunirakenteen rungon valmistusta esim. teräspellistä.The functional cross-section of the gas duct 14 serving as the afterburner space, i.e. the minimum distance between the control elements 16, 17 and the minimum distance between other wall surfaces defining the duct, is substantially uniform. For a wood DIN standard size, this distance is suitably in the order of 80 to 120 mm, preferably about 90 mm. Preferably, the gas channel has a cross-sectional area in the range of 0.6: 1 to 0.3: 1, most preferably about 0.45: 1, and has a cross-section relative to the grate area; suitably rectangular in shape, which facilitates the manufacture of the frame of the * * v furnace, e.g.

« · · · « · · • · V.’. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti uuni- • · ;·* rakenne näin ollen muodostuu peltikasetista, joka sinänsä on · · *·’·* muurattavaissa halutunmuotoiseen haluttua materiaalia olevaan · · V * takkaan tai senkaltaiseen uuniin. Kuvioissa 3 ja 4 on esitetty esimerkki tällaisesta kasetista. Siinä ohjauselimet 16 ja 17 • · · '·/· · edullisesti muodostuvat suhteellisen ohuista metallilevyistä tai pelleistä, joiden lämpökapasiteetti on pieni, joten ne \t lämpenevät erittäin nopeasti ja auheuttamatta häiriötä uunin • · I" toiminnassa alkuvaiheessakaan.«· · ·« · · • V. '. Thus, according to a preferred embodiment of the invention, the furnace structure consists of a tin cassette which itself is · · * · '· * to be bricked into a · · V * fireplace of the desired material or the like. Figures 3 and 4 show an example of such a cassette. In it, the control elements 16 and 17 are preferably made of relatively thin metal plates or sheets having a low thermal capacity, so they do not heat up very quickly and without disturbing the operation of the furnace, even in the initial stages.

• • ·• • ·

Ml ί’ί : Ensimmäinen ohjauslevy 16 on keksinnön mukaisesti sovitettu tulipesän 1 takaseinään 19 siten, että tulipesästä 1 nousevat • · · palamiskaasut 10, 15 sen vaikutuksesta ohjautuvat ainakin 75°, edullisesti n. 90° kulmaan pystytasoon verrattuna eli likimain 7 104994 suoraan eteenpäin. Ensimmäisen ohjauslevyn 16 ulkoreunan 21 luona jälkipolttotilana toimivan kaasukanavan 14 suunta taas edullisesti muuttuu, tässä tapauksessa sopivasti 180®, eli palokaasujen 15 virtaus suuntautuu nyt likimain suoraan taaksepäin. Tätä varten on kaasukanavassa 14 edullisesti lämpöeris-tetty etuseinämä 34. Koko ajan palokaasujen 15 virtausnopeus näin "kokoontaitetussa" jälkipalotilassa eli palokanavassa 14 säilyy suhteellisen hitaana, tyypillisesti noin 0,8...2 m/sek, edullisesti n. 1,2 m/sek siten, että ne viipyvät riittävän kauan kuumassa vyöhykkeessä hyvän jälkipalamisen takaamiseksi.M1 ί'ί: According to the invention, the first baffle plate 16 is disposed in the rear wall 19 of the furnace 1 so that the combustion gases 10, 15 rising from the furnace 1 are directed at an angle of at least 75 °, preferably about 90 ° to the vertical. . At the outer edge 21 of the first baffle 16, again, the direction of the gas channel 14, which acts as a post-combustion space, is advantageously changed, in this case suitably 180, i.e. the flow of the combustion gases 15 is now approximately straight backward. For this purpose, the gas duct 14 preferably has a thermally insulated front wall 34. At all times, the flow rate of the combustion gases 15 in the "collapsed" post-combustion space, i.e. the duct 14, remains relatively slow, typically about 0.8 to 2 m / sec, preferably about 1.2 m / sec. and so that they stay long enough in the hot zone to ensure good afterburn.

Edullisesti on kaasujen virtaussuunnassa ennen ensimmäistä ohjauslevyä 16 sijoitettu toinen ohjauselin 17, joka sekin on edullisesti ohut nopeasti lämpenevä metallilevy, joka ulottuu tulipesän 1 yläosassa likimain luukkukehästä 18 edullisesti yläviistoon tulipesän 1 takaseinään 19 päin siten, että pelti 17 päättyy edellä mainitun minimietäisyyden päähän tulipesän 1 takaseinästä 19 tai siihen sopivasti järjestetystä tulenkestävästä kerroksesta 20. Ohjauspelti 17 vastaavasti päättyy välin päähän ensimmäisen ohjauslevyn 16 alatasosta, edullisesti siten, että ohjauslevyt 16 ja 17 jonkin verran lomittuvat ja : niiden väliin jää kaasukanavan 14 minimimitan täyttävä etäi- .syys. Tämän ohjauspellin kallistuskulma vaakatasoon nähden on • I I ( sopivasti noin 15...45°, edullisesti n. 25°. Mainittu toinenPreferably, a second guiding member 17 is disposed downstream of the first baffle plate 16, which is also preferably a thin, rapidly warming metal plate which extends from the hatch 18 at the top of the furnace 1, preferably upwardly toward the rear wall 19 of the furnace 1. 19 or a suitably arranged refractory layer 20. The baffle 17, respectively, terminates at a distance from the lower level of the first baffle 16, preferably such that baffles 16 and 17 are somewhat interlaced and have a minimum distance between the gas channel 14. The tilt angle of this baffle relative to the horizontal is • I I (suitably about 15 to 45 °, preferably about 25 °. Said second

I II I

t···, ohjauslevy 17 suuntaa tulipesästä 1 nousevat palokaasut 15 • siten, että ne ohjautuvat ensimmäisen ohjauslevyn 16 ja tuli-pesän l takaseinämän 19 muodostamaan kulmaukseen ja kohtaavat • · · ’·* * etenkin itse ohjauslevyä 16 likimain kohtisuorassa kulmassa, josta ne ohjautuvat edelleen jälkipalotilana toimivaan kaasu- • · · V ’ kanavaan 14 likimain kohtisuorassa suunnassa tulipesän 1 taka- t · - ί seinästä 19 poispäin.t ···, the baffle 17 directs the combustion gases 15 rising from the furnace 1 so that they are directed at an angle formed by the first baffle 16 and the rear wall 19 of the fire chamber l and meet • · · '· * * especially the baffle 16 itself at an approximately perpendicular angle continue to be directed into the gas firing duct 14 · · · · V ', approximately perpendicular to the rear of the furnace 1 · - ί away from the wall 19.

• • t · w · t• • t · w · t

Jotta palamisilmaa olisi jälkipalotilassa eli palokanavassa 14 riittävästi läsnä ja sekoittuisi palokaasuihin tehokkaasti • · f V ’ siitäkin huolimatta, että mitään nielurakenteen aiheuttamaa : turbulenssiä ei esiinny, syötetään keksinnön erään toisen edullisen piirteen mukaan toisioilmaa 22 tulipesään 1 sen takaseinämässä 19 olevan ahtaan raon 23 tai reikärivin kautta 8 104994 puupanoksen 4 yläpuolella olevaan liekkivyöhykkeeseen 8. Edullisesti tämä lisäilman syöttö 23 on järjestetty likimain puu-panoksen 4 yläpinnan kohdalle, yleisesti varsinaisen tulipesän 1 keskikorkeudella. Keksinnön erään erityisen edullisen suoritusmuodon mukaan on tämän toisioilman 22 syöttökanava 24 järjestetty ainakin osittain kulkemaan tulipesän takaseinän 19 ja uunirakenteen takana alaspäin suuntautuvan palokanavan jatkeen 25 etuseinän 26 välissä, mikä takaa toisioilman 22 tehokkaan esilämmityksen.In order to ensure sufficient presence of combustion air in the afterburner, i.e. combustion duct 14, and efficient mixing with the combustion gases, although no pharyngeal structure turbulence occurs, according to another preferred aspect of the invention, secondary air 22 is supplied to the furnace 1 or 8 through 899994 to the flame zone 8 above the wood charge 4. Preferably, this additional air supply 23 is arranged approximately to the upper surface of the wood charge 4, generally at the middle height of the main furnace 1. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the supply air passage 24 of this secondary air 22 is arranged at least partially to pass between the rear wall 19 of the furnace and the front wall 26 of the downwardly extending combustion passage 25 behind the furnace structure.

Keksinnön erään erityisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti toisioilmaa 12 syötetään myös sopivasti lasilla varustetun etuluukkuun 6 edullisesti sen yläreunaan järjestetyn ilmaraon tai -aukkojen 27 kautta liekkivyöhykkeen 8 etuosaan, jolloin tämä ilmavirtaus 12 ensin suuntautuu luukun 6 sisäpintaa pitkin alaspäin ja näin ollen pitää lasipintaa puhtaana. Tämänkin toisioilman syöttö varmistaa sen, että palamiskaasut palo-kanavassa 14 tapahtuvasta laminaarivirtauksesta huolimatta joutuvat riittävällä tavalla kosketukseen happirikkaan ilman kanssa, jolloin kaasujen 15 ja ilmavirtojen 12, 22 sekoittu mista tapahtuu etenkin mainittujen ohjauslevyjen 16, 17 reuno- . jen 21 ja vastaavasti 28 luona. Tässä suoritusmuodossa taka- * · * * seinässä olevien ilma-aukkojen ja vastaavasti luukun ilma-aukkojen poikkileikkauspinta-alojen välinen suhde on edulli- • · V/. sesti alueella 0,3:1...0,8:1.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the secondary air 12 is also fed into a suitably glazed front door 6 through an air gap or apertures 27 preferably located at its upper edge to the front of the flame zone 8, this airflow 12 first directed downwardly The supply of this secondary air also ensures that, despite the laminar flow in the combustion duct 14, the combustion gases are adequately contacted with oxygen-rich air, whereby mixing of the gases 15 and the air flows 12, 22 occurs particularly at the periphery of said baffles 16, 17. 21 and 28 respectively. In this embodiment, the ratio of the cross-sectional areas of the air openings in the rear wall and the openings in the hatch, respectively, is advantageous. in the range 0.3: 1 to 0.8: 1.

• · • « • · · * · • t t *·*·* Kuten edellä esitetystä ilmenee, suuntautuu jälkipolttotilana • · · V * toimivan palokanavan 14 jatke 25 edullisesti alaspäin tuli- pesän 1 takana ja välittömästi kapeaan mutta edullisesti uuni- ·«· · rakenteen levyisen toisioilman syöttökanavaan 24 liittyen.As shown above, the extension 25 of the combustion duct 14, which functions as the afterburner, is preferably downwardly behind the furnace 1 and immediately narrow but preferably in the furnace. · In connection with the structure wide secondary air supply channel 24.

ΓΓ: Leikkauskuvion 4 mukaisesti palokanavan 14 alaspäin suuntautu- t *.p va jatke 25 on edullisesti poikkileikkaukseltaan kolmiomainen • » · siten, että sen yksi sivu muodostuu tulipesän 1 takaseinästä « · *·"* 19 ja alempana toisioilman syöttökanavan seinämästä 26, ja sen :.l : kaksi muuta sivua 29 rajoittuvat suoraan uunirakenteen alta takaisin ylös savuhormiin 32 päin nousevaan savukanavaan 30,ΓΓ: In accordance with sectional pattern 4, the downwardly extending * .p extender 25 of the combustion duct 14 is preferably triangular in cross section with one side formed by the rear wall of the furnace 1 «· * ·" * 19 and lower by the secondary air supply duct wall 26 : .l: the other two sides 29 are bordered directly downstream of the furnace structure to the flue duct 30 facing the flue 32,

• I I• I I

jossa edullisesti vielä on lämmönvaihtoputket 31 huoneilman lämmittämistä varten. Kun palokanavan jatke 25 on sijoitettuna 9 104994 toisaalta kuuman tulipesän l ja toisaalta kuumien savukanavien 30 väliin, säilyy palavien kaasujen lämpötila mahdollisimman korkeana mahdollisimman pitkään, mikä mahdollistaa kaasujen tehokkaan loppuunpalamisen ennen niiden poistamista savuhormin 32 kautta. Samalla kuuma pinta 26 johtaa lämpöä toisioilma-kanavaan 26 toisioilman esilämmitystä varten, mikä omalta osaltaan parantaa palamista prosessin alkupäässä.preferably further comprising heat exchange tubes 31 for heating the room air. When the combustion duct extension 25 is positioned 9,104,994 between the hot furnace 1 on the one hand and the hot smoke ducts 30 on the other hand, the temperature of the combustible gases is kept as high as possible, allowing efficient exhaustion of the gases prior to their exhaust through flue 32. At the same time, the hot surface 26 conducts heat into the secondary air channel 26 for preheating the secondary air, which in turn contributes to improved combustion at the beginning of the process.

Kuviosta 4 ilmenee myös, että itse tulipesä edullisesti on vuorattu iskunkestävällä tulenkestävillä materiaalikerroksilla 20, 33. Eristävää materiaalia on edullisesti sijoitettu myös jälkipalotilana toimivan palokanavan 14 ulkopintoihin, mikä on esitetty viitteellä 34. Tämä eristekerros 34 ottaa jälkipalo-tilassa vastaan kuumia palokaasuja 15 ja ohjaa niitä taaksepäin sekä myötävaikuttaa siihen, että kuumat palokaasut 15 koko jälkipalamisen aikana pysyvät mahdollisimman kuumina, mikä takaa savukaasujen puhtauden.It also appears from Figure 4 that the firebox itself is preferably lined with impact resistant refractory layers 20, 33. The insulating material is also preferably disposed on the exterior surfaces of the fire duct 14, which is a fire compartment, as shown by reference 34. This dielectric layer 34 backwards and contributes to keeping the hot flue gases as hot as possible throughout the afterburner, which ensures the purity of the flue gases.

Kuviosta 4 ilmenee edelleen, että ensiöilman syöttöä ja pala-mistuhkan putoamista varten sovitettu arina 2 edullisesti on koko tulipesän 1 pohjan levyinen, jotta palamattomia kekäleitä : ei jää reunoihin palamisen loppua heikentämään. Arinan 2 ja • * a · ... toisioilma-aukkojen 7, 23 poikkipinta-alojen suhde on edul- • it .···, lisesti alueella 0,4:1...1,4:1. Itse tulipesä on edullisesti • · .···, vain hieman DIN-normin määrittelemän normipuun (pituus 330 mm • · "1^ ±10%) pituutta leveämpi eli sopivasti n. 38 cm siten, ettäIt is further apparent from Figure 4 that the grate 2, adapted for the supply of primary air and for the fall of the ash, is preferably wide at the bottom of the entire furnace 1 so as not to weaken the end of the combustion. The ratio of the cross-sectional areas of the grate 2 to the secondary air openings 7, 23 is advantageous ···, preferably in the range of 0.4: 1 to 1.4: 1. The furnace itself is preferably • ·. ···, only slightly wider than the standard wood (length 330 mm • · "1 ^ ± 10%) defined by the DIN standard, suitably about 38 cm so that

I I II I I

tulipesään ei jää tyhjää tilavuutta.there is no empty volume left in the furnace.

• t » • · ·• t »• · ·

Keksinnön mukaisella uunirakenteella saavutetaan aikaisemmin • · · V : tunnettuihin ratkaisuihin verrattuna huomattavasti tasaisempaa • · · - v 5 ja täydellisempää palamista ja siten tehokkaampaa puun ener- , ,·, gian hyötykäyttöä. Samalla savukaasujen sisältämien haitallis- «Il : ,·’··, ten yhdisteiden kuten hiilimonoksidin, haitallisten hiili- • a vetyjen ja hiukkasten osuus on keksinnön mukaisella ratkai- 1*1 ·.· sulia selvästi aikaisemmin tunnettua alhaisempi. Kuviosta 2 a a a :>t>! ilmenee vielä että keksinnön mukaisella ratkaisulla saavutetaan tunnettua teknikkaa huomattavasti kompaktimpi uuni-rakenne.The furnace construction according to the invention achieves a much smoother combustion and, thus, a more efficient utilization of wood energy, · · · v compared to known solutions. At the same time, the amount of harmful compounds contained in the flue gases, such as carbon monoxide, harmful hydrocarbons and particles, is significantly lower than previously known in the solution of the invention. Figure 2 a a a:> t>! it also appears that the solution of the invention achieves a much more compact furnace structure than the prior art.

10 10499410 104994

Edellä on esimerkinomaisesti erääseen suoritusmuotoon viitaten esitetty keksinnön eräitä edullisiä piirteitä, mutta alan asiantuntijalle on selvää, että rakenne on keksinnön perusajatuksesta poikkeamatta muunnettavissa monella muullakin tavalla oheisten patenttivaatimuksien puitteissa.Certain advantageous features of the invention have been exemplified above with reference to one embodiment, but it will be apparent to one skilled in the art that the structure can be modified in many other ways within the scope of the appended claims without departing from the spirit of the invention.

a a a • · «a a a • · «

lii Ilii I

« • · · •«• · · •

• · I• · I

• ia « · a a a a a a a a a a a ·• ia «· a a a a a a a a a a ·

Ml • · aa· a · · a a a a a a · · a a a aMl • · aa · a · · a a a a · · · a a a

Claims

11 104994

A furnace structure, in particular for burning wood or the like, in particular a furnace core cassette having a furnace (1) comprising a grate (2) and a supply (7, 23) of secondary air (12, 22), a fire chamber (9, 14) immediately above it; Smoke salts, which integrally form a fire duct (14, 25) having control elements (16, 17) which first approximate the flue gas flow direction, and a smoke duct (30, 32) associated with the fire duct, characterized in that the fire duct (14, 25) ) are dimensioned according to a substantially uniform laminar flow rate of the combustion gases (10, 15), and that the control elements (16, 17) are thin plates of low thermal capacity which flame / combustion gases (8, 10, 15) and secondary air (12, 22), for internal mixing, it is adapted to reverse the direction of the horizontal flue gases in the opposite direction, i.e. substantially 180 °, and thereafter substantially downwardly into the fire duct section (25) behind the uninsulated rear wall portion (19) of the furnace (1).

· ,; Furnace construction according to claim 1, characterized in that the thin guiding means (16, 17) for directing the gases (10, 15) are arranged immediately above the furnace (1). to change the orientation of the hot combustion gases (10, 15) and / or the flame (8) and the secondary air mixed with it, approx. · t1. then backward, before directing the combustion gases downward, immediately to the fire duct (25) behind the upper part of the furnace (1) • «· * · 1 '. · · • · · · 1;

Furnace structure according to claim 1 or 2, characterized in that: -. characterized in that the thin guiding elements (16, 17) for directing the gases (10, 15) comprise at least a first baffle plate (16), suitably metal, which extends substantially along the rear wall (19) of the furnace (1). ) from the plane approximately the depth of the vertical portion of the fire duct (14), and suitably a second baffle (17) disposed in the downstream direction of the fire 104994 12 'gases (10, 15) extending from the front rear wall of the furnace (1) (19) approximately flush with the leading edge (21) of the first baffle (16), preferably somewhat past it.

Furnace construction according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the baffles (16, 17) are alternately arranged one after the other in a substantially vertical fire duct (14) having a cross-sectional area relative to the surface of the main furnace part preferably in the range of 0.6: 1 to 0.3: 1, most preferably about 0.45: 1, whereby the width of the fire duct (14) is suitably substantially the same as the width of the grate (2), i.e. a standard of 33 cm in length. preferably about 38 cm, and the height of the horizontal portions of the fire duct (14) and the depth of the vertical portions respectively are approximately 9 cm, the cross-sectional surface of the duct (14) being substantially rectangular.

Furnace construction according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that at least one feed point (23) of the preheated secondary air (22) consists of a narrow • · t M! a gap which opens into the furnace (1) substantially immediately above the firebox (4), i.e. generally at the middle height of the furnace (1), preferably having another secondary air (12) feed slot (7) or the like: * · *: l) at the top of the front door (6). • • • • • • • • •

The furnace ... structure according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the rear wall • · · I .. (19) of the furnace (1) as such forms a secondary air duct (24) at least • · · * a portion of the wall of the second wall of the second wall of the extension (25) of the fire channel (14) extending downwardly through the heat exchange chamber (30-31), preferably with a secondary air channel (24) at least partially. and extends between and immediately adjacent to the furnace (1) and extension (25) of the combustion duct (14) to form a pre-heating arrangement of the secondary air (22). 13 104994

Furnace construction according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the flue duct (30) extends substantially vertically and forms a heat exchange chamber (30-31) suitably surrounding the extension (25) of the fire duct (14) on two sides, preferably there are a plurality of heat exchange elements (31).

A method for burning wood or the like in a furnace structure comprising a furnace (1) provided with a grate (2) below and a supply (7, 23) of secondary air (12, 22), above which is a post-combustion chamber (9) and a with its flue ducts (30, 32), characterized in that the exhaust gas (10, 15) exiting the furnace integral zone (14, 25) is maintained in a post-combustion / smoky salt stream at a substantially uniform flow rate by controlling the amount of air ( 2, 12, 22) and, on the other hand, directing the combustion gases (10, 15) through a substantially uniform thickness combustion chamber (14, 25), which is dimensioned according to the laminar flow of the flue gases, and the flue gas (8, 10, 15) and fed to it: .i: Internal mixing of secondary air (12, 22) is done by changing the control mode of the low-heat club. by means of the sensors (16, 17), the essential direction t · · of the flame / combustion gases (8, 10, 15) immediately above the furnace (1) and several successive «M functions, first horizontally and then vertically. • · · · l I I • · *

A method according to claim 8, characterized in that the orientation of the combustion gases (10, 15) is immediately changed to the upper part of the furnace (1) and preferably directly to the upper part of the flame zone (8). by means of at least one thin and: low heat capacity control member (16, 17), first substantially 90 ° forward and immediately thereafter. substantially 180 ° backwards and then suitably downward to the extension (25) of the fire duct (14), preferably such that * · the combustion gases (10, 15) are held in the post-combustion space forming the integral folded hot fire duct (14, 25) in the smoky salt for as long as possible, suitably adjusting the flow rate of the gas 14 104994 (15) to a range of 0.8 to 2 m / sec, preferably about 1.2 m / sec.

Method according to Claim 8 or 9, characterized in that the ratio between the air openings of the grate (2) and the cross-sectional areas of the inlet openings (7, 23) of the secondary air (12, 22) is kept in the range 0.4: 1 to 1.4: 1, preferably by supplying secondary air (12, 22) from two openings (7, 23), i.e., about the middle of the rear wall (19, 20) of the furnace (1) substantially at the upper surface of the wood batch (4) and the ratio of the cross-sectional areas of these openings (7, 23) is preferably maintained in the range of 0.3: 1 to 0.8 to 1. M | f III Iin • Il • I • · ·· ♦ ·· ♦ · · · · 1 1 1 M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M • • • • • • • • • • • • • • • • •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 15 104994