SE433000B

SE433000B - Wood boiler

Info

Publication number: SE433000B
Application number: SE8103589A
Authority: SE
Inventors: I Christiansen
Original assignee: Thermoved Ab
Priority date: 1981-06-09
Filing date: 1981-06-09
Publication date: 1984-04-30
Also published as: SE8103589L

Abstract

A wood boiler for solid fuels such as wood, chipping, peat, etc. The wood boiler comprises a combustion chamber, which is effectively insulated with several different layers with different properties, and a heat exchanger with a water magazine. As the combustion chamber is effectively insulated, and no heat energy is taken off directly from the combustion chamber, very high combustion temperatures may be reached. The combustion is divided into primary combustion and secondary combustion, whereby the secondary combustion takes place at temperatures in the order of 1500 degrees centigrade. Hereby, the flue gases become practically free from pollution. The supply of combustion air may be controlled without the combustion temperatures being noticeably affected, and power take-offs as low as 15 per cent of full capacity are possible. The construction of the wood boiler appears from Fig. 1. <IMAGE>

Description

l5 20 25 30 35 40 siossee-i 2 som efterförbränningskammaren är mycket väl isolerade så att de mycket höga temperaturer som erfordras för en fullständig förbränning kan uppnås även vid en långsam förbränning. Vedpannans yttre blir ej så varm att man kan bränna sig. siossee-i 2 as the post-combustion chamber are very well insulated so that the very high temperatures required for a complete combustion can be achieved even at a slow combustion. The outside of the wood boiler does not get so hot that you can burn yourself.

Slutligen erfordras i en dylik vedpanna, att en effektiv Värmeväxlare används för kylning av de utströmmande rökgaserna till en iika låg temperatur som vid oljee1d_ ning och så att vattenmagasinet erhåller avsedd uppvärmnina. Värmeväxlarens ytor får inte bli belagda med sot, vilket avsevärt skulle minska verkningsgraden.Finally, in such a wood boiler, it is required that an efficient heat exchanger be used for cooling the effluent flue gases to a temperature as low as during oil heating and so that the water reservoir obtains the intended heating. The surfaces of the heat exchanger must not be coated with soot, which would significantly reduce the efficiency.

För att uppfylla de ovanstående kraven har vi konstruerat en vedpanna med de särdrag som framgår av nedanstående patentkrav.To meet the above requirements, we have designed a wood boiler with the features that appear from the following claims.

I exemplifierande syfte beskrives i det följande föredragna utföringsformer av uppfinningen under hänvisning till bifogade ritningar. Därvid är fig. l en schematisk tvärsnittsvy sedd från sidan genom vedpannan enligt uppfinningen.a Fig. 2 är en tvärsnittsvy av eldstaden i enlighet med fig. l. Fig. 3 är ett tvär- snitt taget enligt linjen A-A i fig. 2. Fig. 4, s; s och 7 a» tvärsnitt tagna enim linjerna B-B, C-C, D-D, F-F i fig. 2.By way of example, preferred embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 is a schematic cross-sectional view seen from the side through the wood boiler according to the invention. Fig. 2 is a cross-sectional view of the fireplace in accordance with Fig. 1. Fig. 3 is a cross-section taken along the line AA in Fig. 2. 4, s; s and 7 a »are cross-sections taken along the lines B-B, C-C, D-D, F-F in Fig. 2.

I fig. l visas i schematiskt tvärsnitt en vedpanna enligt uppfinningen. Ved- pannan l innefattar ett bränslemagasin 2 med en primärbrännkammare eller eldstad 3. En isolerad påfyllningslucka 4 försluter bränslemagasinet 2. Den i bränsle- magasinet 2 införda veden ligger på en rost 5 som har en speciell konstruktion som beskrives mer i detalj härnedan. Under rosten 5 finns en askuppsamlingslåda 6 och askan kan uttagas genom en isolerad asklucka 7.Fig. 1 shows in schematic cross section a wood boiler according to the invention. The wood boiler 1 comprises a fuel magazine 2 with a primary combustion chamber or fireplace 3. An insulated filling hatch 4 closes the fuel magazine 2. The wood introduced into the fuel magazine 2 rests on a grate 5 having a special construction which is described in more detail below. Under the grate 5 there is an ash collection box 6 and the ash can be taken out through an insulated ash hatch 7.

När veden förbränns bildas gaser som avges till en sekundärförbrännings- kammare 8. Dessa gaser förbränns vid en högre temperatur uppgående till kanske l500°C, varunder alla aromatiska kolväten förbränns. De varma rökgaserna från sekundärförbränningskammaren 8 avges till en vänneväxlare 9 som i det visade ut- föringsexemplet består av 24 intill varandra liggande rör eller tuber, vilkaxomges av vatten i en vattenackumulator l0. Efter värmeväxlartuberna avges den nu avkyida rökgasen (temperatur mellan l50°C och 30006) genom ett rökuttag ll till skorstenen (ej visad). Ett bimetallreglerat spjäll kan inkoppla och urkoppla ett antal tuber 9 så att rökgasen erhåller tämligen konstant temperatur oberoende av driftsbe- tingelserna för vedpannan.When the wood is burned, gases are formed which are discharged to a secondary combustion chamber 8. These gases are burned at a higher temperature of perhaps 1500 ° C, during which all aromatic hydrocarbons are burned. The hot flue gases from the secondary combustion chamber 8 are discharged to a friend exchanger 9 which in the embodiment shown consists of 24 adjacent pipes or tubes, which are emitted by water in a water accumulator 10. After the heat exchanger tubes, the now cooled flue gas (temperature between 150 ° C and 30006) is discharged through a flue outlet 11 to the chimney (not shown). A bimetallic regulated damper can switch on and off a number of tubes 9 so that the flue gas obtains a fairly constant temperature regardless of the operating conditions of the wood boiler.

Den nedre delen av vedpannan, dvs. den del som innefattar eldstaden är noggrant isolerad. Således är väggarna uppbyggda av flera skikt eller lager. Det inre mot eldstaden vända lagret l4 utgöres av eldfast tegel av ett speciellt högeldfast keramiskt material. Därefter följer ett andra lager 15 av isolerande keramik, som har ett lägre värmegenomgângstal men inte utsättes för alltför höga temperaturer.The lower part of the wood boiler, ie. the part that includes the fireplace is carefully insulated. Thus, the walls are made up of several layers or layers. The inner layer 14 facing the fireplace consists of refractory bricks of a special high-strength ceramic material. This is followed by a second layer 15 of insulating ceramic, which has a lower heat transfer rate but is not exposed to excessive temperatures.

Dessa keramiska lager l4 och l5 är inneslutna och omgivna av en plåt 16 för att ge stadga åt pannan och keramiken samt tillförsäkra att eldstaden är lufttät.These ceramic layers l4 and l5 are enclosed and surrounded by a plate 16 to provide stability to the boiler and the ceramic and to ensure that the fireplace is airtight.

Utanför plåten 16, som kan vara en cortenplåt, finns ett luftmellanrum där till' 10 15 20 25 30 35 40 3 0 ß1osss9~i eldstaden inkonmande luft passerar och uppvärmes till en temperatur av i stor- leksordningen 80°C. Utanför luftmellanrummet l7 finns en aluminiumbelagd stålplåt l8 som reflekterar värmestrålning tillbaka mot eldstaden och bildar den yttre väggen för luftmellanrummet. Utanför aluminiumplâten l8 finns ett lager stenull l9 och därefter ett lager glasull 20. Slutligen finns en ytterplåt 21, som omsluter hela vedpannan.Outside the plate 16, which may be a corten plate, there is an air gap where air entering the fireplace passes and is heated to a temperature of the order of 80 ° C. Outside the air gap l7 there is an aluminum-coated steel plate l8 which reflects heat radiation back towards the fireplace and forms the outer wall of the air gap. Outside the aluminum plate 18 there is a layer of rock wool 19 and then a layer of glass wool 20. Finally, there is an outer plate 21, which encloses the entire wood boiler.

Dessa olika lager har till ändamål att motstå de höga temperaturer som upp- kommer i speciellt sekundärförbränningskammaren 8 och att förhindra att för- bränningskamrarna kyles genom att värme bortledes genom eldstadens väggar. Även påfyllningsluckan 4 är kraftigt isolerad. Denna kraftiga isolering medför att eldstadens yttertemperatur blir mycket låg och endast obetydligt över rums- temperaturen. Detta gäller även luckan 4.The purpose of these different layers is to withstand the high temperatures which arise in the secondary combustion chamber 8 in particular and to prevent the combustion chambers from being cooled by dissipating heat through the walls of the fireplace. The filling hatch 4 is also strongly insulated. This strong insulation means that the outside temperature of the fireplace is very low and only slightly above the room temperature. This also applies to door 4.

När luckan 4 öppnas manövreras ett automatiskt spjäll 22 som avleder even- tuell utströmmande rök till skorstenen.When the door 4 is opened, an automatic damper 22 is operated which diverts any escaping smoke to the chimney.

Luftintaget för vedpannan är beläget vid eldstadens sida och framgår ej av ritningarna. Luften inkommer i luftmellanrummet l7 och stiger under uppvärmning samt fördelas omkring huvudsakligen hela eldstadens periferi, samt strömar i kanaler utmed eldstadens båda sidor ner mot eldstadens botten och utträder under rosten 5 såsom anges med pilar i fig. l. Förvärmd primärluft till primärför- bränningen tillföres genom hål eller slitsar i rosten 5 och framför rosten.The air intake for the wood boiler is located by the side of the fireplace and is not shown in the drawings. The air enters the air gap 17 and rises during heating and is distributed around mainly the entire periphery of the fireplace, and flows in ducts along both sides of the fireplace down to the bottom of the fireplace and exits under the grate 5 as indicated by arrows in Fig. 1. Preheated primary air is supplied to the primary combustion through holes or slits in the grate 5 and in front of the grate.

Förvärmd sekundärluft tillföres via ett inlopp 23 till inloppsmynningen av sekun- därförbränningskamnaren 8.Preheated secondary air is supplied via an inlet 23 to the inlet mouth of the secondary combustion chamber 8.

Sekundärförbränningskammaren 8 innehåller ett flertal turbulensbildare 24, vilka förlänger rökgasernas uppehållstid i sekundärförbränningskammaren och för- bättrar blandningen mellan tillförd sekundärförbränningsluft och gaser och därigenom förbränningen av dessa gaser. Inloppsmynningen 25 för gaserna från eldstaden eller primärförbränningskammaren 3 till sekundärförbränningskammaren 8 är välvd uppåt sås0m framgår ur fig. 5 så att de tillförda gaserna centrcras i så stor utsträck- ning som möjligt.The secondary combustion chamber 8 contains a plurality of turbulence generators 24, which prolong the residence time of the flue gases in the secondary combustion chamber and improve the mixing between supplied secondary combustion air and gases and thereby the combustion of these gases. The inlet mouth 25 for the gases from the fireplace or primary combustion chamber 3 to the secondary combustion chamber 8 is arched upwards as shown in Fig. 5 so that the supplied gases are centered as far as possible.

De bâda lagren med isolerande keramik l5 och högeldfast keramik l4 utgöres av delar med speciella former vilka vid uppbyggnaden formläses relativt varandra. De olika keramikdelarna framgår närmare ur fig. 4, 5 och 6. Genom att delarna är form- låsta relativt varandra erfordras inget murbruk. Vidare har varje detalj eller keramikdel den för sin funktion och plats optimala formen. Keramikdelarna kan till- verkas med mycket god noggrannhet så att delarna noggrant passar i och mot varandra.The two layers of insulating ceramic l5 and high-strength ceramic l4 consist of parts with special shapes which, during construction, are form-readed relative to each other. The various ceramic parts are shown in more detail in Figs. 4, 5 and 6. Because the parts are form-locked relative to each other, no mortar is required. Furthermore, each detail or ceramic part has the optimal shape for its function and location. The ceramic parts can be manufactured with very good accuracy so that the parts fit snugly in and against each other.

Eventuell uppkommande värmeutvidgning sker homogent i hela detaljen och risk för sprickor och liknande på grund av uppvärmningen undvikes. Med detta system kan en lekman montera vedpannan efter våra noggranna instruktioner där varje keramikdel inplaceras i noggrant angiven ordning.Any resulting thermal expansion occurs homogeneously throughout the detail and the risk of cracks and the like due to the heating is avoided. With this system, a layman can mount the wood boiler according to our detailed instructions, where each ceramic part is placed in a carefully specified order.

Rosten 5 är utformad i nämnda högeldfasta keramik och är dessutom så motstånds- kraftig mot slag och stötar att den tål att en kraftig vedstock släppes direkt från _w 20 25 30 8l03569~l luckan 4 ned på rosten. Rosten är försedd med ett antal lufthål för tillförsel av primärluft. Bränslemagasinet 2 är svagt koniskt med den smala änden nedåt.The grate 5 is formed in said highly refractory ceramic and is moreover so resistant to impacts and shocks that it can withstand a strong log of wood being released directly from the door 4 onto the grate. The grate is equipped with a number of air holes for the supply of primary air. The fuel magazine 2 is slightly conical with the narrow end downwards.

En ventil i inloppet för förbränningsluften styr mängden tillförd luft. Med denna ventil kan förbränningshastigheten för vedpannan inställas. Eftersom tempera- turen i såväl primärkammaren 3 som sekundärkammaren 8 kan hållas mycket hög även vid låga tillförda nängder luft på grund av den effektiva èšoleringen kan vedpannan kon- tinuerligt drivas med en kapacitet av l5 % relativt full effekt utan att verknings- graden reduceras väsentligt. Det är möjligt att 80 % och närmare 90 %.A valve in the inlet for the combustion air controls the amount of air supplied. With this valve the combustion rate of the wood boiler can be set. Since the temperature in both the primary chamber 3 and the secondary chamber 8 can be kept very high even at low supplied amounts of air due to the effective insulation, the wood boiler can be continuously operated with a capacity of 15% relatively full power without significantly reducing efficiency. It is possible to 80% and closer to 90%.

Keramikinsatsen i vedpannan monteras i en bestämd ordningsföljd med i varandra I erhålla verkningsgrader överstigande passande stenar och utan någon mellanliggande fogmassa. Monteringsordningen framgår av bifogade tabell. Genom att ingen fogmassa eller murbruk kommer till användning kan en lekman enkelt montera insatsen med fullgott resultat. Pâﬂgnund av de höga temperatu- rerna i vedpannan sker praktiskt taget ingen sotbildning utan alla sotpartiklar för- brännes. Vid igângsättningsfasen kan en del kondens och tjära avsättas i primärkamma- ren 3 men så snart temperaturen stiger till normal arbetstemperatur bortbrännes tjära och kondens. Rökgaserna efter sekundärförbränningen är praktiskt taget helt fria från aromatiska kolväten och sotpartiklar. Detta innebär bl.a. att värmeväxlartuberna 9 inte erhåller någon sotbeläggning som kan minska deras effektivitet.The ceramic insert in the wood boiler is mounted in a specific order with in each other I obtain efficiencies exceeding suitable stones and without any intermediate sealant. The assembly order is shown in the attached table. Because no sealant or mortar is used, a layman can easily assemble the insert with satisfactory results. Due to the high temperatures in the wood boiler, virtually no soot formation takes place, but all soot particles are burned. During the start-up phase, some condensation and tar can be deposited in the primary chamber 3, but as soon as the temperature rises to normal working temperature, tar and condensation are burned off. The flue gases after the secondary combustion are practically completely free of aromatic hydrocarbons and soot particles. This means i.a. that the heat exchanger tubes 9 do not receive any soot coating which can reduce their efficiency.

Vedpannan kan naturligtvis användas för förbränning av ved men även flis, torvpellets m.m. fasta bränslen kan med fördel användas.The wood boiler can of course be used for burning wood but also wood chips, peat pellets etc. solid fuels can be used to advantage.

Genom möjligheten att reglera förbränningshastigheten genom minskning av lufttillförseln kan långa förbränningstider och ningen upp till l5 timmar erhållas. pâfyllningsintervall i storleksord- Vattenackumulatorn kan förses med elpatroner, som styres med lämplig automa- tik. Vattenackumulatorn kan ocksåidnnefatta Varmvattenberedare.Due to the possibility to regulate the combustion rate by reducing the air supply, long combustion times and up to 15 hours can be obtained. filling intervals in the order of magnitude The water accumulator can be equipped with immersion heaters, which are controlled by suitable automation. The water accumulator may also include a water heater.

På grund av den låga utgående rökgastemperaturen förstöres inte skorstenen såsom vid konventionell vedeldning. Den ofullständiga förbränningen vid konventionell vedeldning resulterar i rökgasrester som är frätande på skorstenen. vedpannan enligt uppfinningen kan modifier ram och dessa modifikationer är avsedda att ing gränsas endast av nedanstående patentkrav. as på många sätt inom uppfinningens å i uppfinningen. Uppfinningen be- 5 8103539~l MONTERINGSANVISNING STEG TEGELKVALI TET NUMMER MÄRKN . ELDFAST I SOLER ANTAL ANM 1 5F _X 2 En till höger och en till vänster längst fram 2 lS X 4 Två till höger sida och två till vänster sida 3 25 2 En till var sida 4 38 X 2 Längst bak 5 14 X l Framför tvärjärn i botten 6 lA X 5 Fem pá rad bak mot (l4A) (=ROST) 7 6HB X l Till höger längst fram 8 6VB X l Till vänster längst fram 9 7A X 2 En på var sida om (lA) längst fram 10 15A X l 1 botten längst bak mot (38) ll l2A X 2 En på var sida mellan (7A) och (l5A) 12 8A X 2 En på var sida ovanpå (7A) 133 10A X l Tvärs över mellan (8A) och (l2A) ovanpå (7A) 14 16A X 2 Tvärs över i nedre hyllan på (l2A) 15 l7A X i l Tvärs över i övre hyllan på (lZA) 16 l5A X l Längst bak 11 snï x 1 ovanpå (sne) 18 6VT X 1 Ovanpå (6VB) 19 8A X 2 En på var sida 20 l3A X 2 En på var sida längst-bak 2l llA X 1 Mellan (8A) och (l3A) tvärs över 22 l5A X l Längst bak 23 l6A X 2 Tvärs över i nedre hyllan på (l3A) 24 17A X 1 Tvärs över i mellersta hyllan på (131 25 9A X 2 Som tak ovanpå (8A) 26 16A X 2 Tvärs över i övre hyllan på (l3A) 27 4T x 2 ovanpå (9A) Anmärkningar: Steg 1-4 fasa kanterna på tegelbitama så att de komer ända ut till plåtväggen Tvinga inte dit någon sten ty spänningama kan vid uppvärmning göra att teglet sprickei om det sitter i spänn!Due to the low outgoing flue gas temperature, the chimney is not destroyed as in conventional wood burning. The incomplete combustion in conventional wood burning results in flue gas residues that are corrosive to the chimney. the wood boiler according to the invention can be modified and these modifications are intended to be limited only by the following claims. as in many ways within the scope of the invention. THE INVENTION IS INSTALLATION INSTRUCTIONS STEP BRICK QUALITY NUMBER MARK. REFRACTORY IN SOLES NUMBER 1 5F _X 2 One on the right and one on the left front 2 lS X 4 Two on the right side and two on the left side 3 25 2 One on each side 4 38 X 2 At the back 5 14 X l Front crossbar at the bottom 6 lA X 5 Five in a row at the back towards (l4A) (= ROST) 7 6HB X l Right at the front 8 6VB X l To the left at the front 9 7A X 2 One on each side of (lA) at the front 10 15A X l 1 bottom at the back towards (38) ll l2A X 2 One on each side between (7A) and (l5A) 12 8A X 2 One on each side on top of (7A) 133 10A X l Across between (8A) and ( l2A) on top (7A) 14 16A X 2 Across the lower shelf on (l2A) 15 l7A X il Across the upper shelf on (lZA) 16 l5A X l At the back 11 snï x 1 on top (sne) 18 6VT X 1 On top (6VB) 19 8A X 2 One on each side 20 l3A X 2 One on each side at the back 2l llA X 1 Between (8A) and (l3A) across 22 l5A X l At the back 23 l6A X 2 Across in lower shelf on (l3A) 24 17A X 1 Across the middle shelf on (131 25 9A X 2 As a roof on top (8A) 26 16A X 2 Across the upper shelf lan on (l3A) 27 4T x 2 on top (9A) Remarks: Steps 1-4 bevel the edges of the brick pieces so that they come all the way out to the sheet metal wall Do not force any stone there because the tensions can cause the brick to crack when heated if it is in tension !

Claims

1. 0 15 20 25 30 35 81035 39-'1 PATENTKRAV-

A wood boiler comprising a primary combustion chamber (2), a secondary combustion chamber (8), a water reservoir (10), a heat exchanger (9), the wood boiler being divided into two sections, a first section where the primary and secondary combustion takes place and a second section, which contains the water reservoir and the heat exchanger and the secondary combustion chamber is partly isolated from the primary combustion chamber while the primary and secondary combustion chambers are strongly isolated from the environment with several layers with different thermal properties and tasks, characterized in that the innermost insulating layer is which is joined without cement through a fitting system where each brick fits against and locks adjacent bricks. A wood boiler according to claim 1, characterized in that the combustion air is divided into primary air, which is supplied to the primary combustion chamber through a grate (5), via holes or slots therein, and secondary air which is directly supplied to the secondary combustion chamber for the secondary combustion.

A wood boiler according to claim 1 or 2, characterized in that the secondary combustion chamber comprises a flow barrier (24) for extending. the residence time of the combustion gases in the secondary combustion chamber and effect eddy current formation therein to improve the mixing with the secondary air.

Wood boiler according to one of the preceding claims, characterized in that the primary combustion chamber is tapered downwards towards the grate.

Wood boiler according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating layers on the outside consist of an outer plate (21), a layer of glass wool (20), a layer of rock wool (19), an aluminum plate (18), an air gap (17), a plate (16), an insulating ceramic layer (15) and a high-strength ceramic layer (14).

Wood boiler according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (9) is directly connected to the outlet from the secondary combustion chamber for direct heat exchange and cooling of the flue gases.

Wood boiler according to claim 6, characterized in that the heat exchanger contains several sections that can be connected, manually or automatically if necessary.

Wood boiler according to claim 6 or 7, characterized by a flue gas duct, which opens above a feed hatch for the wood or the like, for extraction of any flue gases flowing out through an open feed hatch.

Wood boiler according to any one of the preceding claims, characterized in that the connection between the primary combustion chamber and the secondary combustion chamber comprises an upwardly curved passage (25).