NL8301598A - Warmtegenerator. - Google Patents

Description

_ 2 - *

Warmtegenerator

De uitvinding heeft betrekking op een warmtegenerator, meer in het bijzonder een houtgasgenerator in samenwerking ~~ met een brander, een vuurkist en een warmtewisselaar.

Houtgasgeneratoren als zodanig zijn reeds vele decen-5 nia bekend en hun gebruik is gericht op de benutting van het opgewekte houtgas in verbrnadingsmotoren.

Anderzijds wordt hout toegepast in open of gesloten houtvuren voor verwarmingsdoeleinden.De omstandigheden waaronder dit laatste geschiedt zijn zodanig, dat hinderlijke 10 teervorming optreedt, waardoor de schoorstenen veelvuldig gereinigd moeten worden, terwijl dergelijke vuurhaarden niet geschikt zijn voor het zonder bezwaren verbranden van gebruikt hout, in het bijzonder als dat geverfd of geplastificeerd is.Ook is het rendement van het verbrande hout op deze 15 wijze betrekkelijk gering.

De uitvinding verschaft nu een warmtegenerator, die in het bijzonder geschikt is voor het verwerken van hout, vooral kleine stukken hout, verder '‘stukgoed" genoemd, die desgewenst ook geverfd of geplastificeerd kunnen zijn, en waarmee 20 de bestaande nadelen bij gebruik van hout voor verwarmings-doeleinden worden vermeden.

De warmtegenerator volgens de uitvinding wordt gevormd door een houtgasgenerator, gekombineerd met een brander.Deze kan worden gekombineerd met een vuurkist met warmtewisselaar, 25 zoals hieronder nader wordt beschreven.

Door geschikte regeling van de luchttoevoer is het mogelijk met de warmtegenerator volgens de uitvinding het in de houtgasgenerator opgewekte gas in de brander en desgewenst de vuurkist volledig te verbranden en de daarbij vrijkomende 30 warmte vrijwel geheel te benutten voor verwarmingsdoeleinden door middel van een warmtewisselaar.

De uitvinding heeft tevens betre-king op een nieuwe, gemodificeerde verwarmingsinstallatie, die de warmtegenerator in kombinatie met de vuurkist en een geschikte warmtewisse-35 laar omvat.

De warmtegenerator volgens de uitvinding wordt gevormd door een aan de onderzijde vernauwd voorraadvat met vuldeksel, waarbij onder in'de vernauwing een brander met vlampijp is op- 8301598 • * » .. ·> _ <- gesteld, die in gesloten verbinding staat met een trekventi-lator.Door een geschikte instelling van de trekventilator, die desgewenst regelbaar kan zijn al naar gelang het benodigde vermogen, wordt voor de aanvoer van de benodigde lucht zowel ' 5 voor de vergassing als voor de volledige verbranding van de in de houtgasgenerator gevormde gassen gezorgd.Een bijkomend voordeel is daarbij, dat eventuele andere materialen, die met het gas in de brander geraken, aldaar door de aldaar heersende hoge temperatuur volledig of althans nagenoeg volledig wor-10 den verbrand.

De uitvinding wordt hieronder nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen, zonder dat de uitvinding beperkt is tot de daarin weergegeven uitvoeringsvorm.

In de bijgaande tekeningen toont Fig.1 een langsdoor-15 snede van de verwarmingsiririchting volgens de uitvinding, met als onderdeel daarvan de warmtegenerator volgens de uitvinding, en toont Fig.2 een bovenaanzicht daarvan.

Fig.3 toont een gekombineerde luchtoevoerregelaar,

Fig.4 toont een bovenaanzicht van de brander en 20 Fig.5 toont een langsdoorsnede van de brander en zijn onmiddellijke omgeving.

In Fig.1 wordt een langsdoorsnede van de warmtegenerator en de verwarmingsinrichting volgens de uitvinding weergegeven, waarin (1) een schoorsteenaansluiting met regelbare 25 trekventilator, gekoppeld aan een thermostaat (39) en een schakelaar (16) voor het minimumniveau is, na ketelpijpen (2), die zijn opgesteld in een ketel met ketelisolatie (3).De ketel (3a) is voorzien van een veegluik (24), dat voorzien is van een aansluiting (4) voor afzuiging van het afzuigdeksel (5) 30 van generatorvat (7a).Het generatorvat (7a) is voorzien van een geïsoleerde wand (7), een deksel (6), inlaatgaten (8) voor de toevoer van primaire lucht, alsmede een regelklep (9) voor de primaire lucht, verder een regelklep (10) voor de toevoer van secondaire lucht naar secondaire luchtinlaatgaten (13) in 35 het onderste gedeelte van een konisch gedeelte(12), dat een kanaal vormt met een concentrische isolatie (11).Onder in het konische gedeelte (12) bevindt zich een branderplaat (14), zoals nader beschreven aan de hand van Fig.4 en Fig.5.Tertiaire lucht wordt via een kanaal (15a), voorzien van regelklep 40 (15), onder de branderplaat (14) ingeleid.Onder branderplaat 8301598 - 3 - ‘ (14) bevindt zich een brandermengbuis (20).De tertiaire lucht wordt ingeleid via inlaatgaten (22).Onder in de ketel (3a) bevindt zich een asla (21) en kort daarboven een geleidestrip (23) voor kondenswater.De luchttoevoer wordt op een geschikte *" 5 wijze geregeld door uitzetstaaf (19) , die voorzien is van een automatische regelklep (15), een schakelaar voor minimumniveau (16), een regelschroef (17) voor het minimumniveau en een regelschroef (18) voor de tertiaire luchttoevoer.

In Fig.2 zijn overeenkomstige onderdelen met dezelfde 10 verwijzingscijfers als in Fig.1 aangeduid.Voör een gemakkelijk ontassen kan de op de vuurkist staande houtgasgenerator afneembaar door middel van hijsorganen (25) zijn opgesteld.

In Fig.3 is een gekombineerde luchttoevoerregelaar weergegeven, waarin voor overeenkomstige onderdelen ook weer 15 dezelfde verwijzingscijfers als in Fig.1 zijn gebruikt.De toevoer van lucht naar tertiaire luchtinlaat (15a) wordt geregeld door regelklep (15), die via draaipunt (31), dat verbonden is met buitenmantel (32) wordt ingesteld door uitzetstaaf (19).Naarmate de vlam uit brandermengbuis (20) heter is zal 20 de uitzetstaaf meer uitzetten en luchtklep (15) wijder worden geopend, waardoor meer lucht wordt toegevoerd en de temperatuur van de vlam gaat dalen, waardoor uitzetstaaf (19) krimpt en regelklep (15) terugbeweegt naar de afsluitpositie.Om te voorkomen dat de uit de warmtegenerator komende gassen onver-25 brand in de ketel op de warmtewisselaar terecht komen, moet een zekere minimumtemperatuur van de onderdelen van de brander en van het werkzame gedeelte van het onder in de generator aanwezige houtskoolbed worden gehandhaafd.Daartoe wordt in de vrij nauwe branderbuis (20) een vlam in stand gehouden 30 onder volledige verbranding van het gas, maar met een zeer gering vermogen.Voor de regeling van deze zogenaamde nullast stand dient een schakelaar (16) voor het minimumniveau, die via een hefboom (26) door de gekombineerde werking van draaipunt (30) voor hefboom (26) , dat verbonden is met hefboom 35 (29) en uitzetstaaf (19) kan worden bestuurd.Voor de juiste instelling van de schakelaar dient een stelschroef (17) met een bijpassende drukveer (27).Als nu, nadat de klep voor de toevoer van tertiaire lucht geheel gesloten is, de uitzetstaaf (19) nog verrder krimpt, dan wordt door de schakelaar 40 (16) de trekventilator op een hoger trekvermogen ingesteld,

S 3 0 1 5 9 S

• ·* - 4 - waardoor de vlam op de bovenbeschreven wijze in stand wordt gehouden.Voor het regelen van de toevoer van tertiaire lucht als boven beschreven is regelklep (15) via hefboom (29) verbonden met draaipunt (31) waarbij op uitzetstaaf (19) een re-' 5 gelschroef (18) voor de gewenste instelling dient.

Bij gebruik van de verwarmingsinstallatie volgens de uitvinding wordt generatorvat (7a) op gebruikelijke wijze aangestoken en gevuld met stukgoed via deksel (6).Er vormt zich reeds na zeer korte tijd onder in het konische gedeelte (12) 10 een houtskoolbed van waaruit houtgas door de‘trekventilator door branderplaat (14) in branderbuis (20) wordt gezogen.De temperatuur van de daaruit tredende vlam bedraagt tenminste ongeveer 600°C en het geschetste systeem voor de regeling van de luchttoevoer zorgt voor instandhouding van de gewenste ver-15 branding.De verbrandingsprodukten, in hoofdzaak kooldioxide en waterdamp, worden door de warmteuitwisselaar gevoerd, waar de gassen en damp hun warmte afgeven.Het aldus gevormde water loopt in tegenstroom met het ketelwater langs de ketelpijpen waarbij de bovenste koudste ketelpijpen de waterdamp boven in 20 de ketel kondenseren, waardoor het bijkomstige voordeel-wordt verkregen, dat eventuele afzetting van asdeeltjes op de ketelpijpen wordt weggespoeld.Het aldus teruglopende kondenswater met de eventueel daarin opgenomen asdeeltjes loopt tenslotte terug in asla (21).Geleidestrip (23) dient hier ter voorkoming 25 van lekkage langs de asla.Het verdient daarom de voorkeur asla (21) te voorzien van een afvoer voor overtollig water(niet weergegeven).

De verwarmingsinstallatie volgens de uitvinding maakt het mogelijk om met stukgoed, dat eventueel voorzien kan zijn 30 van een verf- of kunststoflaag, een nagenoeg volledige verbranding te verkrijgen, waarbij het uit de schoorsteen tredende gas vrijwel uitsluitend uit kooldioxide bestaat.Deze installatie kan worden gebruikt ter vervanging van op aardgas, kolen of olie werkende installaties, waarbij ten opzichte van 35 kolen en olie de vorming van ongewenste nevenprodukten, in het bijzonder zwavelverbindingen, wordt vermeden, terwijl ten opzichte van aardgas op veel goedkopere wijze kan worden gestookt, aangezien het stukgoed geredelijk kan bestaan uit afvalhout, al dan niet na bewerking of verwerking verkregen, 40 met inbegrip van* sprokkelhout en tot brokken of briketten ge- 8301598 . · - 5 ~ ' perst zaagsel of geperste houtspaanders, al dan niet in kom-binatie met andere bruikbare bestanddelen, en al dan niet met een hoog of laag vochtgehalte.

Afzuigdeksel (5) van generatorvat (7a) is boven deksel "5 (6) opgesteld om in het bijzonder tijdens het aansteken te voorkomen, dat het in de generator gevormde gas in de omringende ruimte stank veroorzaakt bij geringe lekkage van het deksel. Daarom is afzuigdeksel (5) via een aansluiting (4), die door veegluik (24) loopt, op de schoorsteen aangesloten, waar-10 door eventueel lekgas onder invloed van de tirekventilator wordt afgevoerd.Zulks is in het bijzonder gewenst bij gebruik binnenshuis.

Om warmteverliezen zoveel mogelijk te voorkomen is niet alleen een goede isolatie gewenst, maar verdient het ook aan-15 beveling de verbranding van het houtgas zo dicht mogelijk bij het houtskoolbed te laten plaatsvinden met gebruikmaking van voorverwarmde lucht,Tevens is het van nut dat de lucht zo » goed mogelijk wordt vermengd met de te verbranden gassen.Zo wordt het houtskoolbed aangejaagd met secondaire lucht, waar-20 door de temperatuur zodanig wordt verhoogd, dat de ontbran-dingstemperatuur van de gassen wordt bereikt.Voor het voorverwarmen van de lucht wordt deze via een aantal langs de buitenkant van het houtskoolbed gelegen openingen (13) radiaal ingevoerd, nadat deze lucht over enige afstand langö de hete wand 25 van konisch gedeelte (12) is gevoerd, waarin de houtskool zich bevindt.

Het houtskoolbed rust op een ronde branderplaat (14) waarvan de ringspleet met konische wand (12) van generator (7a) ruim genoeg is bemeten om naast de gassen ook vliegas te 30 laten passeren, teneinde verstopping door vliegas te voorkomen.

De menging kan daarna geschieden met de tertiaire lucht die door een groot aantal kleine gaten (22) wordt ingeleid en aldus zorgt voor optimale verbranding.

35 'Het aldus gevormde gas/lucht mengsel wordt dan via eni ge excentrisch geplaatste vertikale stroken (in het onderhavige geval 4) in een branderbuis (20) geleid, waarin het gasmengsel vanaf de rand van de branderplaat naar het midden toe wordt geconcentreerd,Dit is wenselijk voor het verkrijgen van 40 een optimale menging van gas en lucht, en noodzakelijk om bij 8301598 4 ί- - 6 - bij nullast een kleine vlam in stand te kunnen houden mot een temperatuur, die hoog genoeg is om vervuiling van de installatie te vermijden.Bij een te lage temperatuur zou "roeten" gaan optreden door onvolledige verbranding.

-5 Teneinde een zo hoog mogelijke temperatuur te houden, zitten alle onderdelen van de brander zo dicht mogelijk bij het houtskoolbed.Daarbij dient de brander zodanig te zijn geplaatst, dat warmteafgifte door geleiding zoveel mogelijk wordt vermeden, hetgeen onder meer door isolatie en ook zo 10 gering mogelijk aanrakingsoppervlak met andere delen van de inrichting kan worden bereikt.

Het gasaanbod van de generator is niet regelmatig, als met stukgoed wordt gewerkt, zodat de luchttoevoer steeds aangepast dient te worden.De hierboven beschreven regeling van 15 de luchttoevoer is daarvoor uitstekend geschikt.

De ketel kan vrijwel net zo gekonstrueerd zijn als een gebruikelijke ketel voor een centrale verwarming.Wegens het gemakkelijke onderhoud wordt de voorkeur gegeven aan een waterpijpenketel met horizontale, in vierkanten geplaatste pij-20 pen.Indien echter gestreefd wordt naar een zo hoog mogelijk rendement, dan verdient ruimteplaatsing of diagonaalplaatsing de voorkeur.Onder de waterpijpen dient voldoende ruimte voor vertragen van de gasstroom aanwezig te zijn om te voorkomen, dat grove asbestanddelen op de pijpen terecht komen.Deze gro-25 ve bestanddelen kunnen niet of slechts moeilijk door het kon-denswater van de waterpijpen worden afgespoeld, zulks in tegenstelling tot de lichte vliegasdeeltjes.Voor een goede duurzaamheid dient de ketel tegen corrosie te worden beschermd.

Dat kan geschieden door het aanbrengen van een daartoe ge-30 schikte coating of deklaag.

Aangezien bij onderbreking van de electriciteitstoe-voer naar te trekventilator (om welke reden dan ook) de brander niet funktioneert, aangezien de aanjaging door de trekventilator komt te vervallen, en het houtgas zelf slechts onder 35 zeer gering overdruk staat en daardoor niet uit zichzelf voor luchtaanzuiging zorgt, dient een beveiliging voor een dergelijke situatie aanwezig te zijn.Deze kan op de voor een gebruikelijke centrale verwarmingsketel bekende wijze worden uitgevoerd.Desgewenst kan in de schoorsteen een klep worden 40 opgenomen; die in dat geval de afgasstroom (rook) geheel af- 3301533 - 7 - » * '·+ sluit.

Door het monteren van verschillende typen trekventila-toren kunnen bij eenzelfde brandergrootte verschillende vermogens worden geïnstalleerd, die mede bepaald worden door de - 5 asdoorlaat en de aard van het te verbranden stukgoed.Bepalend voor het vermogen zijn de grootte van de generatorbus en de waterpijpenketel, waarbij voor praktische uitvoering een op elkaar afstellen wenselijk is.

Asverwijdering en vullen bij kontinu stoken zijn een- ’ 10 voudige handelingen, die bij de verwarmingsinstallatie volgens de uitvinding niet meer dan één maal daags uitgevoerd behoeft’ te worden.

Grotere installaties kunnen kontinu worden gebruikt door een kontinu vulsysteem, terwijl daarbij 'de ontassing van 15 de branderplaat kan plaats vinden door oplichten van het gas-generatorgedeelte en de branderbuitenringen, waarna de branderplaat gedurende een korte tijd snel wordt rondgedraaid of « geschud teneinde aanwezige as te verwijderen.

De branderplaat wordt nader toegelicht in Fig.4 en Fig.

20 5.In deze tekeningen zijn overeenkomstige onderdelen met hetzelfde verwijzingscijfer aangeduid.Branderplaat (14) staat boven brandermengbuis (20) en wordt in deze positie gehouden door mengstrippen (33), die op de bodem van het konische gedeelte (12) rusten, waarbij tevens voor centrering van de 25 branderplaat zorg wordt gedragen.In konisch gedeelte (12) bevinden zich boven het niveau van branderplaat (14) inlaatope-ningen (13) voor secondaire lucht en beneden het niveau van branderplaat (14) ter hoogte van de mengstrippen (33) bevinden zich inlaatopeningen (22) voor tertiaire lucht in koni-30 sche wand (12) van de generator.In het koolbed in de generator aanwezig gas (34) wordt dan vermengd met secondaire lucht, stroomt langs branderplaat (14) voorbij de mengstrippen (33) en wordt daar nagemengd met tertiaire lucht om vervolgens wervelend te worden afgevoerd door brandermengbuis (20).We-35 gens de hoge temperaturen waaraan branderplaat en mengstrippen zijn blootgesteld verdient het aanbeveling dat deze van een bij die temperaturen bestendig materiaal zijn vervaardigd.

Voor betrekkelijk kleine verwarmingsinstallaties, zoals voor huishoudelijk gebruik, is het gewoonlijk voldoende als deze 40 van gietijzer zijn vervaardigd.Voor grotere installaties, zo- 8301593 * - 8 - - κ, als die voor industriële toepassingen, dient rekening te worden gehouden met hogere temperaturen, zodat dan de voorkeur uitgaat naar keramisch materiaal, teneinde een betrouwbaar funktioneren van de installatie te verzekeren.Het verdient 5 aanbeveling dat de doorsnee van de brandermengbuis (20) niet meer bedraagt dan de helft van de doorsnee van de onderkant van konisch gedeelte (12) , terwijl de lengte van de brander-buis ongeveer 1,5 maal zijn doorsnee bedraagt.

De verwarmingsinstallatie en daarbij behorende warmte-10 generator zijn in het voorgaande in hoofdzaak beschreven aan de hand van de tekeningen.Het zal echter duidelijk zijn, dat in het bijzonder het ketelgedeelte ook kan bestaan uit op zichzelf bekende ketels, waarbij 'opgemerkt zij, dat de meeste bekende ketels door hun dimensies, in het bijzonder waar het 15 betreft een ruimte voor het vertragen van de gasstroom, veelal minder geschikt zijn.

De nieuwe warmtegenerator kan door de daaraan aanwezige brander en brandermengbuis desgewenst worden gebruikt voor de destruktie van hout zonder de nadelen ten aanzien van milieu-20 verontreiniging, zoals die optreden bij verbranden van hout bij lagere temperaturen, zoals het. optreden van rook en teer-vorming.Anderzijds kan een dergelijke nieuwe warmtegenerator worden gebruikt voor het opwekken van stoom om aldus desgewenst ook elektriciteit te kunnen opwekken.Ook kan bij gebruik 25 van de warmtegenerator in kombinatie met een warmtewisselaar voor deze laatste ook dienen een buis met horizontaal bovenvlak, waardoor deze buis als kookplaat kan fungeren.

Het wordt van groot belang geacht, vooral uit het oogpunt van milieu hygiëne, dat de verwarmingsinstallatie en de 30 warmtegenerator volgens de uitvinding niet alleen behelave kooldioxide geen of nauwelijks schadelijke bestanddelen uitstoot, maar tevens een oplossing verschaft voor het probleem van vliegas, aangezien dat nagenoeg volledig in de ketel teruggespoeld wordt, terwijl daardoor tevens een aanzienlijke 35 ekonomische besparing wordt verkregen, doordat de frekwentie van het schoonmaken van de ketel zeer drastisch kan worden teruggebracht.

830 1 5 9 S

Claims (8)

1. Warmtegenerator, voorzien van een generatorvat met vul-deksel, met het kenmerk, dat het generatorvat (7a), dat voorzien is van een geïsoleerde wand (7), aan zijn onderzijde voorzien is van een konisch toelopend gedeelte (12) , inlaat-5 gaten (8) voor de toevoer van primaire lucht, en een regel-klep (9) daarvoor, inlaatgaten (13) voor secondaire lucht en een regelklep (10) daarvoor, waarbij konisch gedeelte (12) een kanaal vormt met een concentrische isolatie (11) en onder in voorzien is van een branderplaat (14) met daarop aanslui-10 tende branderraengbuis (20), waarbij branderplaats (14) voorzien is van mengstrippen (33) en tussen het niveau van branderplaat (14) en de bodem van konisch gedeelte (12) inlaatgaten (22) voor tertiaire lucht, voorzien van een regelklep (15), aanwezig zijn, en de brandermengbuis (20) in gesloten 15 verbinding staat met een trekventilator (1) . .

2. Warmtegenerator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de luchttoevoer voor tertiaire lucht door inlaatgaten (22) wordt geregeld met behulp van een automatisch bestuurde regelklep (15), die bevestigd is op een hefboom (29) , die 20 draaibaar bevestigd is aan draaipunt (31), dat verbonden is met mantel (32) en verplaatsbaar is door uitzetstaaf (19), die voorzien is van een regelschroef (18) voor het instellen van regelklep (15).

3. WTarmtegenerator volgens conclusie 2, met het kenmerk, 25 dat aan hefboom (29) een draaipunt (30) verbonden is voor hefboom (26), die aan de onderzijde verbonden is met uitzetstaaf (19) door middel van een regelschroef (17) en drukveer (27) en aan het andere uiteinde voorzien is van een schakelaar (16) voor minimumniveau.

4. Warmtegenerator volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de trekschakelaar (1) bij verbreking van kontakt tussen hefboom (26) en schakelaar (16) op een hoger trekvermogen wordt ingesteld.

5. Verwarmingsinstallatie, voorzien van een vuurbron, een 3 3 0 1 c, : > T' ^ - 10 - vuurkist en een warmtewisselaar, met het kenmerk, dat de vuurbron bestaat uit een gemodificeerde houtgasgenerator met een generatorvat (7a), dat voorzien is van een konisch toelopend gedeelte (12) , inlaatgaten (8) voor de toevoer van pri-5 maire lucht, en een regelklep (9) daarvoor, inlaatgaten (13) voor secondaire lucht en een regelklep (10) daarvoor, waarbij konisch gedeelte (12) een kanaal vormt met een concentrische isolatie (11) en onder in voorzien is van een branderplaat (14) met daarop aansluitende brandermengbuis (20), waarbij 10 branderplaat (14) voorzien is van mengstrippèn (33) en tussen het niveau van branderplaat (14) en de bodem van konisch gedeelte (12) inlaatgaten (22) voor tertiaire lucht aanwezig zijn, en de brandermengbuis (20) in gesloten verbinding staat met een trekventilator (1), in samenwerkend verband met een 15 in de warmtewisselaar aanwezige thermostaat (39)·, die het trekvêrmogen van de achter de warmtewisselaar opgestelde trekventilator (1) stuurt.

6. Verwarmingsinstallatie volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de luchttoevoer voor tertiaire lucht door inlaat- 20 gaten (22) wordt geregeld met behulp van een automatisch bestuurde regelklep (15), die bevestigd is op een hefboom (29), die draaibaar bevestigd is aan draaipunt (31), dat verbonden is met mantel (32) en verplaatsbaar is door uitzetstaaf (19) die voorzien is van een regeleschroef (18) voor het instellen 25 van regelklep (15).

7. Verwarmingsinstallatie volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat aan hefboom (29) een draaipunt (30) verbonden is voor hefboom (26), die aan de onderzijde verbonden is met uitzetstaaf (19) door middel van regelschroef (17) en drukveer 30 (27) en aan het andere uiteinde voorzien is van een schakelaar (16) voor het minimumniveau.

8. Verwarmingsinstallatie volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat trekventilator (1) bij verbreking van kontakt tussen hefboom (26) en schakelaar (16) op een hoger trekver- 35 mogen wordt ingesteld. * 8301598