NO146444B

NO146444B - Anordning ved ovn

Info

Publication number: NO146444B
Application number: NO801421A
Authority: NO
Inventors: Tor Audun Oftedal; Staale Rustad; Morten H Soma
Original assignee: Joetul As
Priority date: 1980-05-13
Filing date: 1980-05-13
Publication date: 1982-06-21
Also published as: DK210481A; NO146444C; DE3117290C2; CA1155017A; NO801421L; CH654645A5; FI65666C; FR2482702B1; SE8102975L; PT73025A; LU83344A1; GB2081888A; ES8204131A1; IT1137009B; ES502191A0; GB2081888B; FI65666B; IE811065L; JPS576205A; BE888739A

Abstract

Ovn for forbrenning av fast brensel såsom. ved, koks, kull osv., omfattende et primært forbrenningskammer (1) og et sekundært forbrenningskammer (6) med separat tilførsel av forbrenningsluft til begge kamrene. Begge kamrene (1,6) er termisk isolert, fortrinnsvis på en slik måte at sekundærkammer er bedre varmeisolert enn primærkammeret. Sekundærkammeret er utført som et totrinns kammer for å mulig-gjøre fullstendig forbrenning over et stort effektområde. Det er anordnet en varmevekslerflate(9) mellom en innløpskanal (8) for sekundærluften og utløpet (10I for de hete forbrenningsgassene fra sekundærkammeret (6), for å forvarme forbrenningsluften til sekundærkammeret.Kanalen (8) for tilførsel av luft til sekundærkammeret (6) munner ut i overgangen (5) mellom primærkammeret (1) og sekundærkammeret (6). Primærkammerets (1) volum, isolasjon og tilførsel av forbrenningsluft er dimensjonert slik at det oppnås en jevn hastighet på forbrenningen og på pyrolysen, slik at det produseres en riktig tilpasset mengde ufor-brente gasser, blant annet CO som ledes til sekundærkammeret (6) .

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning ved ovn for forbrenning av fast brensel, såsom ved, koks, kull osv., omfattende et primært forbrenningskammer og et sekundært forbrenningskammer med separat tilførsel av forbrenningsluft til begge kammerene.

I de tidligere kjente ovnene av denne type har man forsøkt å oppnå en etterforbrenning av ufullstendig forbrente gasser ved å tilføre sekundærluft til disse i forbrennings-kammeret. Målinger har imidlertid vist at man i mindre ovns-enheter sjelden oppnår denne tilstrebede effekt, og at den i disse tilfeller skyldes spesielt gunstige tilfeldigheter.

På grunn av den senere tids tegn på fremtidig energi-knapphet, er det blitt en økende interesse for utnyttelse av skogsvirke som oppvarmingskilde for boliger. Det vil i den forbindelse være behov for en miljøvennlig ovn for forbrenning av skogsvirke og lignende med størst mulig virkningsgrad og med størst mulig grad av kontrollert forbrenning.

Det er karakteristisk for en slik ovn at brenselet gjennomgår en delvis (pyrolytisk) forbrenning ved forholdsvis lav temperatur i et primærkammer. I denne prosessen frigjøres brennbare gasser (pyrolysegasser) med en hastighet som er bestemt av temperaturen, samt brenselets form og sammensetning. Temperaturen i primærkammeret er avhengig av hastigheten på forbrenningen som også foregår der, dvs. med primærlufttil-førselen og primærkammerets varmeisolasjon. Ovnens totale potensielle effektavgivelse vil således være summen av primær-forbrenningens intensitet og pyrolysegassens brennverdi. En kontrollert effektavgivelse innebærer følgelig at primærluft-mengde og primærkammerisolasjon må tilpasses det aktuelle brensel til enhver tid.

For å sikre en fullstendig forbrenning av pyrolyse-gassen og derved oppnå en høy virkningsgrad er det nødvendig å tilføre gassene sekundærluft under kontrollerte betingelser mht. mengde, temperatur og oppholdstid. Forbrenningen kan mest effektivt skje i et separat sekundærkammer med tilpasset varmeisolasjon og lufttilførsel.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er således

å fremskaffe en ovn for forbrenning av fast brensel der det bevisst tas sikte på å la forbrenningen skje i to trinn, nemlig først i et primærkammer og deretter i et sekundærkammer på en måte som sikrer en høy virkningsgrad på ovnen og videre å anordne ovnen slik at det muliggjøres en kontrollert forbrenning.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en anordning ved

en ovn av den innledningsvis nevnte art, hvor det karakteris-tiske består i at kammerene er isolert på en slik måte at sekundærkammeret, som i og for seg er kjent, er bedre varme-siolert enn primærkammeret, og at sekundærkammeret er utført som et to-trinns kammer, idet det består av to kammerdeler,

for å muliggjøre fullstendig forbrenning over et stort effektområde .

Ved en foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen

er det anordnet en varmevekslerflate mellom en innløpskanal for sekundærluften og utløpet for de hete forbrennings-

gassene fra sekundærkammeret, for å forvarme forbrenningsluften til sekundærkammeret.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen består i at kanalen for tilførsel av luft til sekundærkammeret munner ut i overgangen mellom primærkammeret og sekundærkammeret, som i og for seg er kjent.

Et trekk ved oppfinnelsen består i at luftkanalen for tilførsel av luft til sekundærkammeret er anordnet i skilleveggen mellom primærkammeret og sekundærkammeret og utløpet for sekundærkammeret, og har en varmevekslerflate mot utløpet.

Ved en foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen er det i sekundærkammeret eller i tilførselskanalen for sekundærluft anordnet en varmekilde med tilførsel av ekstern energi. Ifølge en videreutvikling kan sekundærkammeret være utstyrt

med katalysator, slik at antennelsestemperaturen for gassene i dette kammeret kan reduseres.

Ved en hensiktsmessig utførelsesform er sekundærkammeret utstyrt med plater, staver eller lignende av et

materiale med stor varmekapasitet.

For å sikre jevn lufttilførsel til forbrenningen

og derved oppnå kontrollert forbrenning er det et trekk ved oppfinnelsen at det er anordnet en vifte. Fortrinnsvis kan viften være drevet av et termoelektrisk element som er anordnet ved en av veggene i et av forbrenningskammerene, eller ved utløpet fra sekundærkammeret.

Endelig er det et trekk ved oppfinnelsen at varmekilden med tilførsel av ekstern energi er styrt av styreinn-retninger som avføler:

a) temperaturen i sekundærkammeret, eller

b) temperaturstigningen i sekundærkammeret, eller

c) temperaturen i primærkammeret, eller

d) ved en kombinasjon av disse parametrene.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere

under henvisning til den skjematiske tegningen som viser en utførelsesform for oppfinnelsen.

Ovnen ifølge utførelseseksempelet består av et primærkammer 1, der i det minste taket 2 er isolert. Det er imidlertid ingen ting i veien for at også veggene kan være isolert dersom dette skulle være nødvendig for å øke temperaturen i primærkammeret for å oppnå ønsket hastighet på forbrenningen. Forbrenningsluft til primærkammeret 1 trekkes inn gjennom trekkåpninger 4 ved ovnens front.

Forbrenningsgassene fra primærkammeret 1 føres gjennom en åpning 5 ved bakveggen 3 inn i sekundærkammeret som består av en innløpsdel 6 og en utløpsdel 10. Sekundærkammeret er altså utformet som et to-trinns kammer 6,10, hvor forbrenningen ved lave effekter foregår i kammerdelen 6, mens den ved høye effekter vil bli fullført i kammerdelen 10. Hensikten ved dette er å muliggjøre fullstendig forbrenning over et stort effektområde. Man kan tenke seg at ovnen brenner om natten med lite effektforbruk, altså lite trekk til primærkammeret. Det vil da bli produsert lite pyrolysegass, og det vil da være hensiktsmessig å ha et lite sekundærkammer for å oppnå en tilstrekkelig høy temperatur. Etterbrenningen foregår da i kammerdel 6.

Når imidlertid effekten økes, dvs. trekken til primærkammeret økes, vil det være behov for et større sekundærkammer for å få tilstrekkelig oppholdstid for å oppnå fullstendig forbrenning. Da vil forbrenningen skje både i kammerdel 6 og kammerdel 10. Forbrenningsluft til sekundærkammeret blir trukket inn gjennom en trekkåpning 7 i ovnens front til en kanal 8 i primærkammerets tak 2. Tilførselen av forbrenningsluft anordnes på en slik måte at vi får en simul-tan regulering av primær- og sekundærluften. Kanalen 8 er isolert mot primærkammeret, slik som det fremgår av tegningen, men er forsynt med et varmevekslerpanel 9 mot utløps-kanalen 10 fra sekundærkammeret. Sekundærkammeret er meget godt termisk isolert, slik at det kan oppnås tilstrekkelig høy temperatur (750-1000°C) i sekundærkammeret. For å

sikre at forbrenningsgassene blir antent og forbrenner fullstendig i sekundærkammeret dvs. at temperaturen kommer over antennelsestemperaturen for gassen, kan det benyttes et varmeelement 12 med ekstern tilførsel av energi. Varmeelementet 12 kan være et elektrisk varmeelement slik som vist i utførelseseksempelet, eller en oljebrenner, gass-brenner etc. Varmeelementet kan i stedet for å være plassert i selve sekundærkammeret være plassert i tilførsels-kanalen 8 for sekundærluften. Som nevnt ovenfor kan sekundærkammeret være forsynt med katalytisk overflate, for eksempel en platina- eller rhodiumforbindelse, slik at antennelsestemperaturen for forbrenningsgassene blir redusert. Sekundærkammeret kan også utstyres med plater, staver eller lignende med en viss termisk treghet, slik at antennelsen av forbrenningsgass vil skje lettere enn i en fri gass-atmosfære. Det er uten videre klart at anordning av varmeelementet, katalysator eller staver eller lignende med termisk treghet kan benyttes enkeltvis eller i kombinasjon. Med termisk treghet menes materialer med stor varmekapasitet, for eksempel metall eller keramiske materialer som holder lenge på varmen.

De varme gassene fra sekundærkammeret 6 føres ut gjennom utløpet 10 og vendes om forkanten av taket 11 og løper gjennom en kanal 13 på oversiden av taket 11 til skorsteinen 14. Fra utløpet av kanalen 10 til skorsteinen avgir forbrenningsgassene mest mulig varme og kanalen 13 er derfor utstyrt med varmeveksler for overføring av varme til omgivelsene.

I skorsteinen 14 kan det anordnes en vifte 15 som kan få strøm fra et termoelektrisk element 16 som er anordnet på den hete takflaten på kanalen 13. Dette termoelektriske elementet avgir elektrisk strøm avhengig av temperaturfor-skjellen mellom anleggssiden mot den hete flaten og omgivelsene. Viften 15 kan være styrt av en romtermostat, slik at tilførselen av forbrenningsluft gjøres avhengig av ønsket innetemperatur. Oppstarting av kald ovn kan utføres med et bufferbatteri, ettersom det termoelektriske elementet ikke avgir noen strøm, eller ved naturlig pipetrekk.

Den eksterne effekten til sekundærkammeret vil ikke være påkrevet til enhver tid. For å styre denne effekttil-førselen kan man anvende følgende parametre: a) Temperaturen i sekundærkammeret. Dersom denne under-skrider 80 0°C vil det være behov for effekt, under forut-setning av at det fortsatt kommer forbrenningsgass fra primærkammeret.

Det vil da kunne installeres en temperaturføler i sekundærkammeret .

b) Temperaturstigning fra innløp til utløp i sekundærfor-brenningssonen. En positiv verdi av denne, som ikke skyldes

ekstern energitilførsel, indikerer at det fortsatt kommer forbrenningsgass som blir forbrent.

c) Temperaturen i primærkammeret. En lav grenseverdi indikerer at ovnen ikke har mer brensel og at det heller ikke

da er behov for ekstern energitilførsel.

Ved kombinasjon av disse parametrene i form av f.eks. elektriske signaler fra termoelementer, termistorer eller lignende vil man kunne sørge for en helautomatisk sikkerhet for at all brennbar gass blir forbrent.

Claims

1. Anordning ved ovn for forbrenning av fast brensel så som ved, koks, kull osv., omfattende et primært forbrenningskammer (1) og et sekundært forbrenningskammer (6) med separat tilførsel av forbrenningsluft til begge kammerene, karakterisert ved at begge kammerene (1, 6) er isolert på en slik måte at sekundærkammeret, som i og for seg er kjent, er bedre varmeisolert enn primærkammeret, og at sekundærkammeret er utført som et to-trinns kammer, idet det består av to kammerdeler (6 og 10), for å muliggjøre fullstendig forbrenning over et stort effektområde.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det er anordnet en varmevekslerflate (9) mellom en innløpskanal (8) for sekundærluften og utløpet (10) for de hete forbrenningsgassene fra sekundærkammeret (6), for å forvarme forbrenningsluften til sekundærkammeret.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at kanalen (8) for tilførsel av luft til sekundærkammeret (6) munner ut i overgangen (5) mellom primærkammeret (1) og sekundærkammeret (6), som i og for seg er kjent.

4. Anordning ifølge et eller flere av kravene fra 1-3, karakterisert ved at luftkanalen (8) for tilførsel av luft til sekundærkammeret (6) er anordnet i skilleveggen (2) mellom primærkammeret (1) og sekundærkammeret (6) og utløpet (10) for sekundærkammeret, og har en varmevekslerflate mot utløpet (10).

5. Anordning ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at det i sekundærkammeret (6) eller i tilførselskanalen (8) for sekundærluft er anordnet en varmekilde (12) med tilførsel av ekstern energi.

6. Anordning ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at sekundærkammeret (6) er utstyrt med katalysator, slik at antennelsestemperaturen for gassene i dette kammeret kan reduseres.

7. Anordning ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at sekundærkammeret er utstyrt med plater, staver eller lignende av et materiale med stor varmekapasitet.

8. Anordning ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at det er anordnet en vifte (15) for å sikre jevn lufttilførsel til forbrenningen og derved oppnå kontrollert forbrenning.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at viften (15) er drevet av et termoelektrisk element (16) som er anordnet ved en av veggene i et av forbrenningskammerene, eller ved utløpet fra sekundærkammeret (6).

10. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at varmekilden (12) er styrt av styreinnretning som avføler: a) temperaturen i sekundærkammeret (6), eller b) temperaturstigningen i sekundærkammeret (6), eller c) temperaturen i primærkammeret (1), eller d) ved en kombinasjon av disse (a,b,c) parametrene.