NO813739L - Ovn. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en ovn for forbrenning av vedbrensel og andre lignende ikke-slaggende biobrensler, som torv etc, idet disse brensler holdes i en beholder. Disse brensler er særpreget også ved et lavt askeinnhold og en betraktelig produksjon av pyrolysegass ved oppvarming med begrenset tilførsel av luft allerede ved forholdsvis lave temperaturer. De rester som dannes under pyrolysen, er også meget reaktive ved sluttforgassing og sluttforbrenning.

Denne kategori av brensler er potensielt meget til-talende ut fra et miljøvernmessig:synspunkt på grunn av bl.a. et ofte meget lavt svovelinnhold. Derimot inneholder disse brensler organisk nitrogen som gir nitrogenoxyder også ved forholdsvis lave forbrenningstemperaturer.

De termokjemiske egenskaper som er blitt antydet ovenfor, har imidlertid hittil utgjort en komplikasjon. Den store produksjon av pyrolysegass allerede ved lave temperaturer utgjør en risiko for ukontrollert utslipp av kreftfremkallende polyaromatiske forbindelser og dessuten ut-felling av såkalt creosot eller tjære i skorstenen. Skor-stensbranner i hus med vedovner har forårsaket betydelig skade.

Under de siste år er oppmerksomheten blitt rettet

mot utslipp av kreftfremkallende materialer ved forbrenning av fossile brensler såvel som av biobrensler, som ved og torv. Risikoen for slike utslipp på grunn av en ufull-stendig forbrenning er antagelig ikke neglisjerbar ved forbrenning i liten målestokk av store stykker av brensel, f.eks. vedstokker, i ovner som er primitive ut fra en forbrenningsteknisk vurdering.

Det er et hovedformål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ovn som-muliggjør en fullstendig og miljøvennlig forbrenning, spesielt av ved, torv og brunkull, også i liten målestokk for oppvarming av småhus etc. med små utslipp av nitrogenoxyder, kreftfremkallende stoffer og.partikkelformig materiale ved et lite luftoverskudd..

Et annet formål er å tilveiebringe en hurtig regulering av varmeeffekten innenfor vide grenser for å

tilpasses til det foreliggende behov.

.Et tredje formål er å tilveiebringe en enkel fremgangsmåte for ifylling av brensel med mulighet for å gjøre noe med brenslet i brenselbeholderen dersom noe skulle gå galt.

Et fjerde formål er å tilveiebringe et høyt utbytte og en høy sluttemperatur ved forbrenning med god brensel-økonomi og en effektiv utnyttelse av .brenselgassvarmen.

Et femte formål er å tilveiebringe forutsetninger for en samtidig avlevering av forskjellige typer av energi fra én og den samme sentrale enhet fra varmluft for varm-luftoppvannede tørkereog badstuer til varmtvann og varmluft for husoppvarming etc.

Et sjette formål er å oppnå de ovenfor angitte fordeler og tilsvarende egenskaper også ved fyring med brensel i form av større stykker, som vedstokker, -briketter, ved-patroner (komprimert ved), pellets etc. Oppfinnelsen gir også en lang rekke fordeler som vil fremgå av den neden-stående beskrivelse.

Ovnen ifølge oppfinnelsen er blitt utviklet spesielt for biobrensler, som ved og torv, men kan også anvendes for andre brensler, som brunkull etc. Ovnen er også spesielt egnet for forbrenning av kjeleved og vedstokker, men den kan også fyres med flis og andre brensler i findelt form. Ovnen og dens rist kan lett dimensjoneres og konstrueres

i detalj for det brensel som er foretrukket.

Oppfinnelsen er basert på en særpreget kombinasjon av geometriske og forbrenningskjemiske prinsipper. Et nytt konstruksjonsprinsipp er blitt utviklet for ovnens funksjonelle elementer for å tillate en.ny forbrenningsprosess som er egnet for de foretrukne brenslers spesielle egenskaper, og dessuten for å tilfredsstille de ovennevnte krav med hensyn til en fullstendig og effektiv forbrenning etc.

En lang rekke forsøk er blitt gjort på å konstruere ovner for en effektiv og fullstendig forbrenning av vedbrensel ofte i forbindelse med beholderfyring. Naturlige forholdsregler har vært forvarming av forbrenningsluften, tilførsel av sekundærluft i et spesielt flammerom eller en konstruksjon som tvinger utviklede gasser gjennom herden.

Således beskriver svensk patent 6251 en ovn med en brenselbeholder og et rem sem omgir denne beholder og hvor forbrenningsluften forvarmes. Veden synker ned i den opprettstående brenselbeholder henimot en horisontal rist med en askeskuff under risten.

Svensk patent 7454 beskriver tilførsel av primærluft til herden som er anordnet på en vertikal rist, med sluttforbrenning ved tilførsel av sekundærluft.

Andre prinsipielt lignende midler og metoder er beskrevet i andre tidligere patenter, som svenske patenter 11515, 14383, 29004, 93704 etc.

Svensk patent 9 9156 beskriver forbrenning med en om-vendt beholder. Forbrenningen finner sted i en horisontal herd i den øvre del av brenselchargen.

Svensk patent 99532 tilstreber en fullstendig forbrenning av sekundærluft ved. hjelp av et ovnskammer som har en forholdsvis liten bredde i forhold til dets lengde og som gjør at flammerommet får form av en spalte. Svensk patent 148925 viser også hvorledes forvarmet luft tilføres for sluttforbrenning i et spesielt kammer før flammerommet. Svensk patent 118540 beskriver et gassflammeutløp som er anordnet i den midtre del av en vannavkjølt, plan rist.

En effektiv kontroll med forbrenningsprosessen kan oppnås ifølge svensk patent 109293 ved å tilføre forbrenningsluft til en større eller mindre del av et vertikalt gitter-areal som i dette tilfelle er anordnet i den nedre del av brenselbeholderen.

Ingen av disse kjente konstruksjoner tilfredsstiller de ovennevnte krav så vel som den -foreliggende oppfinnelse som angår en ovn for beholderfyring av ikke-slaggende, fast brensel, som ved, torv og brunkull, med en brenselbeholder med en rist, et ristrom og et flammerom,karakterisert vedat a) risten er anordnet i den nedre del av brenselbeholderen og danner en vinkel med horisontalplanet, b) ristrommet er ved den nedre del forsynt med anordninger for tilførsel av reaksjonsgass for forgassing av

det faste brensel,

c) risten er konstruert av riststaver eller ristelementer som er rettet oppad, d) ristrommet er ved dets øvre del forbundet med flammerommet med en spalte eller innsnevring, e) flammerommet er forsynt med anordninger for tilførsel av forbrenningsluft for forbrenning av brenselgassen i eller

nær spalten.

Oppfinnelsen vil nu bli detaljert beskrevet ved hjelp av figurene 1,2,3,4 og 5. Fig. 1 viser fullstendig skjematisk prinsippet for den nye ovn. Fig. 2 viser en egnet utførelsesform under utelatelse av konstruksjonsmessige detaljer. Fig. 3 viser forskjellige utførelsesformer av brenselbeholderen, risten og ristrommet.

Fig. 4 viser en egnet ristkonstruksjon.

Fig. 5 viser til slutt et blokkskjema for et fullstendig oppvarmingssystem for et lite hus med en ovn ifølge oppfinnelsen anordnet i en sentral enhet. Fig. 1 viser de geometriske forhold som i prinsippet bestemmer forbrenningsprosessen i den nye ovn. Brenselbeholderen 1 er nedentil avsluttet med en skråstilt rist 2

som bærer brenselchargen 3. Reaksjonsgassen 4 som kan være forvarmet luft, tilføres til en smal forgassingssone 6 i eller nær ved risten 2 i ristrommet 7. Brenselgassen 8 som dannes under forgassingen av brenslet, strømmer henimot spalten 9 ved den øvre kart av risten 10 hvor den blandes med forbrenningsluft 11 for forbrenning i flammerommet 5 til røkgassen 12 som utnyttes f.eks. i.en varmeveksler 13.

Fig. 2 viser en ovn ifølge- oppfinnelsen ifølge en foretrukken utførelsesform. Fig. 2 viser hovedsakelig de konstruksjonsmessige faktorer som utgjør forutsetninger for den nye prosess. Brenselbeholderen 1 som kan ha en lengde av ca. 1 meter og et tverrsnitt av ca. 0,2 x 0,2 meter for et lite hus, er nedentil avsluttet med risten 2 som på lignende, måte som selve brenselbeholderen danner en vinkel i for hold til horisontalplanet, fortrinnsvis'ca. 30-60°. Risten behøver imidlertid ikke å måtte anordnes med rett vinkel mot brenselbeholderens hovedretning, som vist på Fig. 2. Risten kan f.eks. helle med 60° mot horisontalplanet og dessuten mot brenselbeholderen, hvorved vinkelen mellom risten og brenselbeholderens hovedretning også oppgår til 60°.

De ovenfor angitte områder for hellingene, 30-60°, er egnede verdier. Den tekniske virkning ifølge oppfinnelsen fås også med hellingsvinkler for de tilsvarende elementer som kan være så høye som 70-75°.Ifølge en ekstrem ut-førelsesform er brenselbeholderen vertikalt anordnet, men er nedentil avsluttet med en skråstilt rist med riststaver som er rettet oppad..

Brenselbeholderen 1 inneholder brenselchargen 3, f.eks. vedstokker, som står på risten 2.

Det er ofte nyttig å anordne en annen, fortrinnsvis horisontalt anordnet, plan rist 14 for å oppfange ikke fullstendig forbrent brensel som kan falle gjennom risten 2. Asken oppsamles i askeskuffen 15.

Reaksjonsgassen for forbrenningen kan f.eks. være forvarmet luft for delvis forbrenning/forgassing eller varm røkgass med tilsetning av damp, som beskrevet i svensk patentsøknad 8001803-9 "Anordning for to-trinnsforbrenning av,ved, torv og lignende brensler" innlevert på samme dag. Reaksjonsgassen kan også tilføres på pulserende måte ifølge en annen svensk patentsøknad 8001804-7 "Fremgangsmåte for pulserende forgassing" som også er blitt innlevert på den samme dag. I dette tilfelle anvendes imidlertid luft som tilføres via spjeldet 16 på innløpsrøret 17. Luften forvarmes i varmeveksleren 18 før utløpet 19.

Den således dannede brenselgass strømmer opp langs risten 2 henimot spalten eller innsnevringen 9. Spalten forbinder ristrommet 7 med flammerommet 5. Forholdet mellom spaltens overflate og ristens bør være mindre enn ca.-1:5, idet et foretrukket forhold er ca. 1:10 eller der- under. Innsnevringen 9 kan være laget i form av flere parallelle spalter eller slisser eller i form av en rekke hull.

Den varme røkgass inneholder nitrogen, carbondioxyd, damp og en liten mengde oxygen. Oxygeninnholdet reguleres ved forholdet luft/brensel.gass i flammerommet og ved even-tuell ekstra tilførsel av resirkulert røkgass via ledningen 20 med spjeldet 21 og viften22.

En meget hurtig pyrolyse og forgassing av brenslet finner sted i den smale forgassingssone. Pyrolyse- og forgassingsresten oxyderes av oxygenet i reaksjonsgassen. Organiske nitrogenforbindelser spaltes til nitrogen. Det faste vedbrensel blir således omvandlet til en miljøvern-messig aksepterbar brenselgass.

Brenselgassen forbrennes i flammerommet 5 ved tilsetning av luft i* eller nær ved spalten hvor intens blanding finner sted. Arealet av flammerommet 'øker da oppad, og- dette for-årsaker fraskillelse av partikkelformig materiale. Flammerommet kan også inneholde lederskjermer 23 for å tilveiebringe en sirkelformig gassbevegelse. Ytterligere luft for sluttforbrenning og fortynning kan tilføres i innløp som er tangensialt anordnet 24, for å frembringe en syklonvirkning. ;Varmen i de avgående brenselgasser tas hånd om ved hjelp av varmeveksling og varmegjenvinning 25. For produksjon av varmluft bør temperaturen på overflater i kontakt med varmluften være lavere enn 75-80°C ved fortynning av røk-gassen med avgassen fra huset og/eller varmeakkumulerende isolasjon i overensstemmelse med kakkelovnsprinsippet. ;Det er overraskende at prinsippet med den skråstilte rist og den smale forgassingssone vil utvikle en brenselgass som kan forbrennes fullstendig-og på en miljøvern-messig aksepterbar måte i flammerommet. Det er ikke mulig å fremkomme med en enkel forklaring av dette særtrekk. ;En detaljert analyse av forskjeller mellom oppfinnelses-gjenstanden og andre konstruksjoner, f.éks. ifølge de ovennevnte , svenske patenter, vil imidlertid gi endel ledetråder. Ingen av disse kjente konstruksjoner gir den samme hurtige og intense forgassingsprosess i en smal sone kombinert med det særtrekk at alle dannede gasser hurtig går over i flammerommet. ;Disse forhold som kan beskrives som flashpyrolyse/ forgassing ifølge de seneste erfaringer innen dette område, vil gi en brenselgass med'en høyere varmeverdi og for-bedrede forbrenningsegenskaper beroende bl.a. på et høyere methaninnhold. Pyrolysen er også mer fullstendig med en mindre mengde pyrolyserest som dessuten er mer reaktiv ved forgassing og sluttforbrenning. ;Disse gunstige forhold fås ikke i tidligere ovner;som er særpregede ved større aktive soner og, på grunn av dette, langsommere termokjemiske prosesser og lengre oppholdstider for dannet brenselgass, hvilket fører .til en viss termok jemis.k omvandling av de primært dannede pyrolyse-produkter. ;Det kan tilføyes at den skråstilte rist i kombinasjon med tilførsel av reaksjonsgass ved dens nedre kant også fører til en lang rekke praktiske fordeler, f.eks. en god sluttforbrenning av brenselchargen. Det gjenværende brensel oppsamles ved slutten av prosessen på den nedre del av risten hvor det bringes i kontakt med innkommen reaksjonsgass som gir en effektiv sluttforbrenning også av de siste rester av pyrolyse- og forgassingsrestene. ;Den skråstilte rist i kombinasjon med en stor brenselbeholder muliggjør også drift med deleffekt med jevn forbrenning også ved anvendelse av ved i større stykker. Denne type ved chargeres slik at den er opprettstående i brenselbeholderen og vil fylle opp en større eller mindre del av beholderen slik at det fås en aktiv, smal sone i en større eller mindre del av risten regnet fra dens nedre kant. Det kan i dette tilfelle være nyttig "å dekke den øvre, frie del av ristarealet som ikke anvendes, f.eks. med en regulerbar plate. De intense betingelser for pyrolyse og forgassing som særpreger denne oppfinnelse, kan på denne måte fås også med mindre brenselcharger. ;Fig. 2 viser også anordninger for tilførsel av reaksjonsgass og forbrenningsluft med ytterligere detaljer som ikke begrenser oppfinnelsens omfang, men som kan være av verdi for dens anvendelse. ;Det er ofte fordelaktig på kjent måte å forvarme re-aks jonsgassen og dessuten forbrenningsluften. Fig. 2 viser en egnet utførelsesform for forvarming av den i dette tilfelle primære forbrenningsluft. Brenselbeholderen 1 er forsynt med en kappe 26 for forvarming av luft som tilføres via det regulerbare spjeld 27 og avgår til flammerommet via spalten 28. Det er i dette tilfelle å anbefale å isolere den nedre del av brenselbeholderen ved hjelp av isolasjonen 29 for å hindre oppvarming av brenslet i beholderen. ;Sekundærluft forvarmes ifølge dette eksempel i varmeveksleren 30 som tar opp varme fra flammerommet. Sekundær-luften tilføres via det regulerbare spjeld 31 og avgår til flammerommet via munnstykkene 24. ;Tilleggsluft kan tilføres til risten 2 ved hjelp av det regulerbare spjeld 32. ;Ovnen oppstartes fortrinnsvis med et fast oppstart-ingsbrensel som plasseres på risten 14 og innføres gjennom døren 33. Askeskuffen 15 kan trekkes ut gjennom døren 34. ;Brenselbeholderen er.forsynt med et lokk 35 med en regulerbar ventil 36 for tilførsel av spyleluft til brenselbeholderen ved behov for å hindre kondensasjon av flyktige produkter fra ristrommet mot den øvre del av brenselbeholderen. Fuktighetskondensat som kan dannes i den øvre del av brenselbeholderen, slippes ut via oppsamlingsan-ordningen 37 med ledningen 38 til den lukkede beholder 39 som er forsynt med utslippsventilen 40. ;De stiplede linjer 41 og 42 angir ovnens innvendige og utvendige overflater. Materialer for anvendelse oa konstruksjon besterrnes fra tilfelle til tilfelle i avhengighet av ovnens plassering (innendørs eller utendørs) og andre betingelser og begrens-ninger . ;Ovnen kan i sin helhet bygges med teglsten på kjent måte. Det er også mulig å anordne de funksjonelle komponenter i en stålkonstruksjon som derefter dekkes med stål-plater og, om nødvendig, ildfaste materialer, som ildfasteStener etc. Rommet mellom overflatene 41 og 42 kan fylles med isolasjonsmateriale og ballastmateriale . Ballast-materialet kan være sand som lett kan fylles i tomrom mellom vegger og ovnsdeler. Ballastmaterialetkan også tjene som varmeakkumulerende materiale for å gi en slags kakkelovns-virkning. ;Ovnen ifølge oppfinnelsen anvendes ofte for produksjon av varmt vann. Det er en enkel oppgave for fagmannen å gjøre bruk av komponenter og metoder som lenge har vært anvendt for dette formål for brenselfyrte ovner for bolig-formål med gass, olje og fast brensel, ved innføring av vannrør og vannkapper i flammerpmmet. En ønsket forvarming av forbrenningsluften kan i dette tilfelle fås ved hjelp av en kappe rundt brenselbeholderen, som vist påFig.2og ved hjelp av forvarmingsrør i røkkanalen. ;Det er her ikke nødvendig å beskrive alle disse mulige utførelsesformer og dessuten andre vanlige komponent-deler, som røkkanalen etc. Egnede ildfaste legeringer er tilgjengelige på markedet for risten og for andre varme deler av ovnen, og dessuten egnede teglstener og isolasjons-materialer. ;Den hovedsakelige tekniske virkning ved oppfinnelsen, dvs. den fullstendige forbrenning, er i en viss grad avhengig av oppdelingen i to trinn. Den overraskende gode virkning må bero på den hurtige pyrolyse i den snevre forgassingssone 6 som gir en reaktiv brenselgass med bl.a. methan for flammeforbrenningen. ;Gassens oppholdstid i forgassingssonen er av størrelsesordenen 1 sekund under normal drift, sammenlignet med oppholdstider av størrelsesordenen 10 sekunder eller lengre i kjente ovner. Denne forskjell kan utøve stor inn-virkning på den tekniske effekt ved oppfinnelsen takket være forskjellige termokjemiske betingelser som ligner på betingelsene ved såkalt flashpyrolyse,sammenlignet med langsommere prosesser i vanlige ovner, som berørt ovenfor. Betingelsene for gasstrømmen som strømmer opp langs den skråstilte rist, er også sterkt forskjellige fra betingelsene for en vertikal eller horisontal forgassingssone. Strøm-ningsbetingelsene ved den skråstilte rist med dens riststaver rettet oppad øker varme- og masseoverføringshastig-heten mellom gassfasen og den faste fase. ;Varmeeffekten bestemmes hovedsakelig av ristarealet. De dimensjoner som er blitt angitt som eksempler ovenfor for ovnen ifølge Fig. 2, gir 15-20 kW varme eller derover avhengig av brensel og forbrenningsbetingelser. ;En meget liten del av brenselchargen er hvert øye-blikk delaktig i forgassingsprosessert. Prosessen kan populært beskrives ved at brenselchargen forbrukes som en sigar med gløden inntil risten. Denne prosess er et typisk særtrekk da bare den nederste del av brenselchargen tar del i denne. Takket være dette kan •" varmeef fekten hurtig omstilles fra spareeffekt til full effekt og vice versa. ;Forbrenningensprosessen reguleres selvfølgelig ved å regulere tilførselen av reaksjonsgassen, f.eks. luft,og forbrenningsluften.Det er i alminnelighet ønsket å arbeide med et så lavt overskudd av luft som mulig. Det er mulig å arbeide nær en støkiometrisk lufttilførsel ved omhyggelig regulering av prosessbetingelseri ;Ifølge enklere utførelsesformer med naturlig trekk og manuell regulering av trekklukene under konstante drifts-betingelser kan hjelp fås av observasjonsvinduer inn mot hhv. risten og flammerommet for å regulere lufttilførselen. Et brenselgasstermometer og iakttagelse av forbrennings-, gassen som forlater skorstenen, gir ytterligere veiledning ved manuell drift. ;Ovnen ifølge oppfinnelsen er imidlertid meget godt egnet for automatisk styring i overensstemmelse med de forskjellige prinsipper som er blitt utviklet for andre typer av ovner. Dette tekniske område er idag velkjent og byr på mange anerkjente løsninger, og det kan derfor her be-grenses til å antyde noen få egnede prinsipper for automatisk styring. ;Utformingen av styringssystemet bestemmes av;en lang rekke betingelser som (a) ovnens størrelse, (b);om varmen anvendes for produksjon av varmtvann, hetluft eller varmluft, (c) brenslets egenskaper, og ikke minst de kvalitetsvariasjoner som kan fprekomme, (d) om flere forskjellige brensler vil bli anvendt etc. Det kan også være forskjellige formål med styringen. Ett formål kan ;være a styre lufttilførselen for å oppnå en rimelig kon-stant og optimal forbrenning av den samlede brenselcharge. ;Et annet formål kan være å styre fyringen slik at ovnen avgir den forlangte varmeeffekt under optimale forbrenningsbetingelser uavhengig av effekten. ;Det første formål motsvarer f.eks. anvendelse av ovnen som en vedkamin. Det er i dette tilfelle å anbefale å styre tilførselen av reaksjonsgassen (luft) og forbrennings-luf.ten ved hjelp av mekaniske styreinnretninger for spjeldene under anvendelse av bimetalliske elementer, og disse løs-ninger er hyppige for forskjellige ovns- og kaminkonstruk-sjoner. ;Dersom ovnen anvendes for produksjon av varmtvann på samme måte som en vanlig oljefyrt ovn for boligoppvarming, anbefales det også å anvende den samme type av direkte-virkende styringsforholdsregler. Dersom ovnen drives med spaireef f ekt,. finner tilførselen sted ved hjelp av naturlig trekk. En omstilling til full effekt fås ved å aktivere luftvifter, enten en hovedvifte for hele lufttilførselen eller to forskjellige vifter for tilførsel av hhv. reaksjonsgass og forbrenningsgass. En annen mulighet er å anvende en røkgassvifte i røkkanalen hvis sugeeffekt reguleres efter behov. ;Da ovnen funksjonsmessig er delt i forskjellige;sorger for forgassing og. f lammef orbrenning, finnes mange muligheter for en mer avansert prosesstyring. Et slikt system krever følere i forskjellige deler av ovnen. Røk- - kanalen forsynes således med følere for å bestemme røk-gass trømmen, temperaturen, oxygeninnholdet og carbonmonoxyd-innnholdet etc. Følere i ristromnret gir brenselgassens brenselverdi og temperatur. Betingelsene i flammerommet ;gis ved temperaturindikatorer på forskjellige nivåer. Disse informasjoner behandles sammen med informasjon angående behovet i en minicomputer som avgir styrings-signaler til styrbare spjeld og vifter for å gi optimal forbrenning under forskjellige betingelser. ;Selv dersom ovnen er velegnet for en slik avansert styring, kan den imidlertid i alminnelighet virke fullt tilfredsstillende ved hjelp av enke! manuell styring som tilpasses til det angjeldende brensel, temperaturen innendørs og varmtvannsbehovet. ;Figurene 3a-f viser skjematisk snitt gjennom forskjellige brenselbeholdere i deres nederste del parallelt med risten. Fig. 3a viser således ristutførelsesformen som anvendes i ovnen ifølge Fig. 2. Risten 2 har ifølge denne utførelsesform et kvadratisk tverrsnitt. Den smale og lange spalte 9 er avgrenset, av brenselbeholderens 10 nedre kant og avgrensningsoverflåtene 43 som er dekket med ildfasteStener. Fig. 3b viser,under anvendelse av de samme symboler, en brenselbeholder med et delvis sirkelformig tverrsnitt, hvorved de nedre hjørner av risten ifølge Fig. 3a elimineres som er mindre effektive ut fra et forbrenningssynspunkt. Fig. 3c viser en ytterligere variasjon med en spalte 9 dannet i form av en bue og med en forholdsvis lang rist 2. Fig. 3d viser en innsnevring med flere spalter 44 og Fig. 3e en innsnevring som består av flere hull 45.. Fig. 3f viser en dobbeltrist med to mot-stående, skråstilte overflater som er forbundet med bjelken 46. Fellestrekket ved. disse utførelsesformer er den skråstilte rist med ristelementene 47 rettet oppad som leder brenselgass dannet ved forgassingsprosessen, henimot en spalte ved den øvre del av risten, hvor brenselgassen blandes med forbrenningsluften for sluttforbrenning i flammekammeret. ;Konstruksjonen og dimensjoneringen av risten 2 er avhengige av en lang rekke faktorer, som brenseltypen, ovnens størrelse etc. Risten skal holde pyrolyseresten på plass inntil den er blitt fullstendig forbrent. Asken vil derefter bli presset ut gjennom risten og falle ned i askeskuffen 15. Brensel som ikke er blitt fullstendig forbrent, oppsamles på den plane rist 14 for sluttforbrenning. ;Pelletbrensel krever et ristelement med mindre spalter eller åpninger enn vanlige rister. Risten skal gi en hurtig og jevn tilførsel av reaksjonsgass over hele ristoverflaten og en jevnt fordelt avgang av brenselgass. Et annet viktig praktis krav er at<*>det skal være mulig å fjerne biter av ureagerte materialer, som f.eks. spiker fra bygningsavfall, hermetikkbokser fra husholdningsavfall etc.

En lang rekke forskjellige ristkonstruksjoner er tilgjengelige og har funnet praktisk anvendelse. Svensk patent 111352 beskriver ovner med brenselbeholder og skråstilt rist. Forbrenningen finner her sted i et forbrennings^kammer som er anordnet under risten, hvorved gassene prinsipielt strømmer nedad henimot røkgasskanalen. Prinsippet med en temperaturpåvirket regulator for å styre til-førselen av luft til de forskjellige deler av risten kan imidlertid også anvendes for den foreliggende oppfinnelse.

Forskjellige forholdsregler kan anvendes for å styre strømmene av reaksjonsgass og brenselgass, f.eks. ved hjelp av ristelement' med vinger ifølge svensk patent 5805 eller ved hjelp av en rist med en spaltestørrelse som er blitt optimalisert for jevn tilførsel av reaksjonsgass, ifølge svensk patent' 7021. Riststavene kan også være forsynt med luftkanaler, ifølge svensk patent 50499.

For mer avanserte ristkonstruksjoner utnyttes væske-kjøling delvis for å gjenvinne varme, delvis for. å øke ristens levealder, f.eks. ifølge svensk patent 35168. Svensk patent 81188 beskriver en slik væskeavkjølt rist som dessuten • kan beveges. Mekanisk bevegelse av risten er ofte et verdifullt trekk.Fagmannen vil ikke stå overfor noen van-skelighet når han anvender disse ristkonstruksjoner og andre kjente konstruksjoner for den korrekte konstruksjon av den foreliggende rist med sine ristelementer rettet oppad eller av , andre ristelementer med den samme funksjon.

Fig. 4 viser en enklest tenkbar utførelsesform av risten som meget godt tilfredsstiller "alle krav ved forbrenning av ved. Ristelementene 47 er laget av ildfast legert stål, og de har ifølge dette eksempel en bredde av 3 mm og en høyde av 3 cm. Ristelementene er anordnet som et gitter

ved hjelp av forbindende tverrstaver 48 Og 49. Gitter-risten er opphengt slik at den i sin overkant kan beveges

mot en stav 50 som er forbundet med brenselbeholderens 51

kant. Fig. 4 viser hvorledes risten kan klemmes fast-til brenselbeholderen på enkel måte ved at de ytterste ristelementer og også fortrinnsvis enkelte mellomliggende elementer er forsynt med påheng 52.

Risten holdes mot den nedre del av brenselbeholderen ved hjelp av riststaven 53 som er forbundet med den nedre bærestav 48. Riststaven hviler mot undersiden av brenselbeholderen og er i sin øvre del utformet som et håndtak 54 som er låst mot et feste som er anordnet i brenselbeholderen 55. Risten kan lett renses ved å løsne håndtaket for å åpne risten henimot askeskuffdøren, hvorved materialet på risten faller ned i askeskuffen 15 gjennom den åpning som da dannes ved den nedre del av risten.

Fig. 5 viser meget skjematisk de forskjellige komponenter i en sentralenhet med ovnen'ifølge den foreliggende oppfinnelse. Sentralenheten utgjør et tillegg til et eksisterende•hus og er derfor oppstilt utenfor huset som en uavhengig enhet med sin egen skorsten.

En sentralenhet kan avlevere forskjellige typer av energi til huset, f.eks. varmluft for oppvarming, varmtvann for oppvask, dusjer etc, og dessuten andre nyttige bekvem-meligheter som varmluft for en badstu etc.

For enkelhets skyld er den på Fig. 5 viste sentralenhet beregnet for vanlig vannbåren varme. Bortsett fra de karakteristiske trekk ved oppfinnelsen, dvs. ristens konstruksjon, ristrommet og flammerommet og anordningene for tilførsel av reaksjonsgass, primærluft og sekundærluft, har den på Fig. 5 viste varmtvannsgenerator meget til felles med kjente ovner, f.eks. ovnstypen Osby VRT 2500 som er installert ved varmtvannsenheten ved KA 1 på Rindo, Vaxholm, Sverige. En beskrivelse av forsøk med forbrenningsprøver

i denne vanlige ovn er gitt i en rapport fra Ångpanne-foreningen, Stockholm, til Nemnden for Energiproduksjonsforsk-ning, Stockholm, prosjekt nr. 3066261, datert 1978-09-07..

Et vannskjold 56 som utgjør en del av varmtvanns-systemet, beskytter brenselbeholderen 1 mot bestråling i flammerommet 5. Varme fra forbrenningsgassene tas hånd om i rørknippene 5 7 hhv. 58 som transporterer forbrennings- gassen til utløpet via skorstenen som inneholder en røkgass-vifté 59.

Reaksjonsgassen består av luft som er blitt forvarmet til ca. 500°C i luftforvarmeren 60 før innløpene i munnstykkene 61. Primærforbrenningsluften oppvarmes i opp-varmingsapparatet 6 2 og ledes til munnstykkene 6 3 som er anordnet i spalten 9 mellom ristrommet 7 og flammerommet 5. Sekundærforbrenningsluft tilføres via munnstykkene 64 som er anordnet i flammerommet.

Et brenselgasstermometer 65 og et brenselgassanalyse-apparat 66 er anordnet i ristrommet, og et røkgasstermometer 6 7 er anordnet før utløpet til røkgasskanaleh. Luft som skal anvendes som reaksjonsgass, primær- og sekundærfor-brenningsluf t, tilføres via luftinntaket 68 og fordeles derefter mellom forvarmerne 60 og 62 og munnstykkene 64 i fordelingskassen 69 som er forsynt med et spjeld.

Spjeldet i fordelingskassen manøvreres ved hjelp

av posisjoneringsinnretninger som mottar styresignaler fra en styreenhet 70 som er forsynt med en minicomputer 71.

Forbrenningsbetingelsene er selvfølgelig avhengige av den anvendte brenseltype og dens fuktighetsinnhold. De forskjellige strømmer blir i alminnelighet regulert slik at det fås en flammeromtemperatur innen området 1200-1400°C

og en røkgasstemperatur innen området 150-200°C. Forbrenningen er meget fullstendig med ubetydelig sotdannelse og tjæreutfelling selv ved et slikt lavt luftoverskudd som 20-30%, beregnet på røkgassens sammensetning.

Ristrommet kan være forsynt med et elektrisk varme-appparat 72 for antennelse. Strålingen fra elementet 72 oppvarmer hurtig tilstøtende deler'av brenselchargen som begynner å gløde og derefter å brenne. En slik elektrisk anordning må selvfølgelig være konstruert og montert i overensstemmelse med gjeldende forsktxfter.

Sentralenheten ifølge Fig. 5 er også velegnet for høye effekter, f.eks. for regionale varmeanlegg etc. Det samme konstruksjonsprinsipp kan imidlertid med fordel også anvendes for mindre enheter for småhus etc. Rørknipj^ene i konveksjonsseksjonen kan da byttes ut med enkle vannskjold. En slik liten ovn kan også være forsynt med et elektrisk oppvarmingsapparat på kjent måte og være kombinert med andre systemer for varmtvannsproduksjon, som soloppvarmings-•systemer med sol fangere.

En interessant kombinasjon er å forbinde varmtvanns-systemet i sentralenheten med en varmeveksler som er anordnet i skorstenen for peisen i huset ifølge et eksempel

i svensk patentsøknad 8001800-5 som ble innlevert samtidig. Varmen som blir tilbake efter produksjon av varmluft for romoppvarming, blir her tatt vare på ifølge patentsøknaden i en varmeveksler som står i forbindelse med det samme system som sentralenheten ifølge Fig. 5.

En variant er å omvandle energi i det varmtvann som produseres i sentralenheten, til luftbåren varme i huset efter varmeveksLing i en såkalt aerotemper.

En større sentralenhet må drives med en effekt som er avpasset efter behovet, mens en mindre enhet kan drives på to forskjellige måter, dvs. med hhv. spareeffekt.og fulleffekt. Fulleffekt slås på når varmtvannstemperaturen er for lav, og spareeffekt slås på når den ønskede temperatur er blitt nådd.

De forskjellige elementer i sentralenheten kan med fordel være anordnet i en stålkonstruksjon med plater som skiller de forskjellige avdelinger i enheten fra hverandre. Enheten er isolert på kjent måte og er dekket med en stål-plate, treplate, teglsten etc. Sentralenheten som er plassert utendørs, kan konstrueres slik at den harmoniserer med husets ytre. Ved å plassere den utendørs fås sikkerhet mot brann og røkutvikling innendørs. Det er også en praktisk fordel å fylle brenselbeholderen og'å fjerne aske utendørs. Vedstabelen kan med fordel anbringes mot en vegg nær sentralenheten under en tildekning for beskyttelse mot regn.

Den ovenstående beskrivelse har bare befattet seg med de spesielle særtrekk ved ovnen ifølge oppfinnelsen. Noen få foretrukne utførelsesformer er også blitt beskrevet for å hjelpe fagmannen ved tillempningen av oppfinnelsen. Opp-finnelsesgjenstanden er imidlertid ikke begrenset til disse spesielle utførelsesformer.

Claims (4)

1. Ovn for beholderfyring av ikke-slaggende,faste brensler, som ved, torv og brunkull, men en brenselbeholder (1) med en rist (2) , et ristrom (7) og et flammerom (5) ,. karakterisert ved at a) risten (2) er anordnet i den nedre del av brensel-, beholderen (1) og danner en vinkel mot horisontalplanet, b) ristrommet (7) er ved sin nedre del forsynt med anordninger (19,61) for tilførsel av reaksjonsgass for forgassing av det faste brensel i en forgassingssone (6), c) risten er konstruert av riststaver (47) eller ristelementer som er rettet oppad, d) ristrommet (7) er ved sin nedre del forbundet med flammerommet ved en spalte (9) eller en innsnevring, e) flammerommet (5) er forsynt med anordninger (28,63) for tilførsel av forbrenningsluft for forbrenning åv brenselgassen i eller tett ved spalten (9).

2. Ovn ifølge krav 1, karakterisert ved at risten (2) danner en vinkel med horisontalplanet av 30-60°.

3. Ovn ifølge krav 1, karakterisert ved at ristrommet (7) inneholder en plan rist (14).

4. Ovn ifølge krav 1, karakterisert ved at risten (2) er beveg-bart opphengt i sin øvre kant til den .nedre kant av brenselbeholderen (51) og. i sin nedre kant festet ved hjelp av festeanordninger (48,53,54,55) som kan løsnes slik at en åpning dannes ved den nedre kant av risten for å fjerne forbrenningsrester.