SE513953C2

SE513953C2 - Solid fuel burners, combustion plants with a solid fuel burner and a way of discharging combustion products from a burner tube in a solid fuel burner such as flue gases and combustion residues

Info

Publication number: SE513953C2
Application number: SE9901433A
Authority: SE
Inventors: Klaus Lorenz
Original assignee: Klaus Lorenz
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2000-12-04
Also published as: SE9901433L; EP1046862A1; SE9901433D0

Abstract

The invention relates to a method of discharging products of combustion from a burner pipe (2) of a solid fuel burner (1), whereby combustion gases formed during combustion are passed in and out from the burner pipe in a first direction (A), substantially coinciding with the center axis (C) of the burner pipe, wherein the combustion gases after having left the burner pipe (2) are redirected substantially 180 DEG and are subjected to a helical movement around the outer side of the burner pipe (2) while at the same time being conveyed back in a general second direction (B) along the outer side of the burner pipe (2), simultaneously emitting heat to a surrounding heat absorbing medium. <IMAGE>

Description

lO 15 20 25 30 513 953 brännarens brännarrör är placerat vågrätt leder den ofullständiga förbränningen i sin tur ofta till kvarblivande oförbrända partiklar som samlar sig i pannan. Slutligen kan förbränningsres- tema i form av aska konventionellt vara en källa till problem, både vad gäller den producerade mängden och själva uraskningen, dvs uttagningen av aska ur förbränningskammaren eller eldstaden. The burner tube of the burner is placed horizontally, the incomplete combustion in turn often leads to remaining unburned particles which accumulate in the boiler. Finally, the incineration residues in the form of ash can conventionally be a source of problems, both in terms of the amount produced and the incineration itself, ie the removal of ash from the combustion chamber or fireplace.

Såsom nämnts har således mycket lite gjorts för att ﬁnna helhetslösningar som är speciﬁkt inriktade på en förbränning av det aktuella slaget av fast bränsle, och efterföljande vârmeväx- ling, i stället för att vara kompromisser i forrn av brännare anpassade efter en användning i konventionella pannor.As mentioned, very little has been done to find complete solutions that are specifically focused on a combustion of the type of solid fuel in question, and subsequent heat exchange, instead of being compromises in the form of burners adapted to a use in conventional boilers.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ett grundläggande syfte med uppfinningen är att ﬁnna ett enkelt och förhållandevis mycket billigt sätt att möjliggöra framställning av en förbränningsanläggning för fast material, som är konstruerad med utgångspunkt från dagens krav på funktionalitet, kompakthet och möjlighet till integrering av olika värmekällor. Uttryckt på annat sätt är syftet att i stället för den vanligt förekommande anpassningen av en traditionell förbrärmingsanläggning åstadkomma ett sätt att lösa de ovan diskuterade problemen med utgångspunkt direkt från de förutsättningar som gäller vid förbränning av den aktuella typen av bränsle.DISCLOSURE OF THE INVENTION A basic object of the invention is to provide a simple and relatively inexpensive way of enabling the manufacture of a solid incineration plant, which is designed based on current requirements for functionality, compactness and the possibility of integrating various heat sources. In other words, instead of the usual adaptation of a traditional incineration plant, the purpose is to provide a way to solve the problems discussed above based directly on the conditions that apply when burning the type of fuel in question.

Uppﬁnningen baserar sig på insikten om att man uppnår en mycket effektiv rökgaskylning i kombination med en oöverträffad funktionalitet genom att direkt efter att de lärnnat brärmaren leda tillbaka rökgasema en lång väg utefter brännarrörets yttersida, motriktat inmatningsrikt- ningen för bränslet. Enligt uppﬁnningen åstadkommes detta närmare bestämt genom att rök- gasema efter att de lämnat brännarröret leds om huvudsakligen 180° och underkastas en spiralformig rörelse runt brännarrörets yttersida samtidigt som de allmänt rnotrilctat bränsle- inmatningsriktningen leds tillbaka utefter utsidan av brännarröret under avgivande av värme till ett omgivande värmeupptagande medium. Den spiralformiga rörelsen åstadkommes med hjälp av en fast yttre spiral på brärmarröret. Därigenom erhålles förutom nämnda effektiva rökgaskylning ett mycket kompakt byggnadssätt som lämpar sig utomordentligt väl för inte- grering i anläggningar med allt från en minimal vattenfylld kassett till en ackumulatortank exempelvis i ett värmesystem uppbyggt för ﬂera olika värmekällor. lO 15 20 25 '30 515 953 Vidare uppnås enligt uppﬁnningen en särskilt fördelaktig utmatning av förbränningsrester genom att dessa efter att de lämnat brännarröret leds tillbaka uteﬁer utsidan av brännarröret genom rotation av brärmarröret och genom den vid dess yttre omkrets anordnade spiralen som bildar en matníngsskruv. Härigenom uppnås en fördelaktig utmaming av förbränningsrester, såsom aska.The invention is based on the realization that a very efficient flue gas cooling is achieved in combination with unsurpassed functionality by directing the flue gases back a long way along the outside of the burner pipe, immediately after they have taught the burner, opposite the feed direction for the fuel. According to the invention, this is achieved in particular by directing the flue gases after leaving the burner tube by mainly 180 ° and subjecting to a helical movement around the outside of the burner tube while the generally recommended fuel supply direction is returned along the outside of the burner tube to emit heat. heat-absorbing medium. The helical movement is effected by means of a fixed outer spiral on the baffle tube. In this way, in addition to the aforementioned efficient flue gas cooling, a very compact construction method is obtained which is extremely well suited for integration in plants with everything from a minimal water-filled cassette to an accumulator tank, for example in a heating system built for your various heat sources. Furthermore, according to the invention, a particularly advantageous discharge of combustion residues is achieved in that these, after leaving the burner tube, are led back outside the burner tube by rotation of the burner tube and by the spiral arranged at its outer circumference which forms a feed screw. In this way an advantageous removal of combustion residues, such as ash, is achieved.

Enligt en i kravet 2 angiven utföringsforrn kan en mycket effektiv och fullständig förbränning uppnås genom att en bränsle-luftblandning och rökgasema samt eventuella förbränningsrester försätts i en roterande rörelse genom en tangentiell sekundärlufttillförsel, vilket även under- stödjer utmatningen av rökgasema och förbränningsresterna ur brärmarröret.According to an embodiment specified in claim 2, a very efficient and complete combustion can be achieved by placing a fuel-air mixture and the flue gases and any combustion residues in a rotating motion through a tangential secondary air supply, which also supports the discharge of the flue gases and the combustion residues from the combustion residue.

Enligt en i kravet 3 angiven variant kan den mycket effektiva och fullständiga förbränningen likaledes uppnås genom att bränsle-luftblandningen och rökgasema samt eventuella förbrän- ningsrester försätts i en roterande rörelse genom anordnande av en formation vid brännarrörets inneryta.According to a variant specified in claim 3, the very efficient and complete combustion can likewise be achieved by placing the fuel-air mixture and the flue gases as well as any combustion residues in a rotating motion by arranging a formation at the inner surface of the burner tube.

Enligt ett ytterligare utförande av uppﬁnningen, vilket anges i kravet 4, leds rökgasema och förbränningsresterna tillbaka utefter i huvudsak hela längden av brärmarröret och avleds från brännaren i anslutning till en första ände därav, vid vilken bränsletillfórseln till brännaren anordnas. Härigenom skapas möjlighet för att kunna konstruera en ytterst kompakt enhet bestående av integrerad brärmare och panna, och i ett utförande såsom en i exempelvis en ackumulatortank eller en arman vattenbehållare monterbar kassett.According to a further embodiment of the invention, as stated in claim 4, the flue gases and the combustion residues are led back along substantially the entire length of the burner pipe and are diverted from the burner in connection with a first end thereof, at which the fuel supply to the burner is arranged. This creates the possibility of being able to construct an extremely compact unit consisting of an integrated burner and boiler, and in a design such as a cassette mountable in, for example, an accumulator tank or a poor water tank.

Enligt en i kravet 5 angiven utföringsfonn av uppﬁnningen kombineras utförandet enligt upp- ﬁnningens grundläggande syfte med en sådan dimensionering och isolering av brännarröret att i huvudsak fullständig förbränning av bränslet sker i brännarröret, vilket därigenom i prak- tiken bildar såväl brännare som panna.According to an embodiment of the invention specified in claim 5, the design according to the basic purpose of the invention is combined with such a dimensioning and insulation of the burner tube that substantially complete combustion of the fuel takes place in the burner tube, which in practice forms both burner and boiler.

Enligt en arman aspekt av uppﬁmiingen, vilken anges i kravet 6, tillhandahålles en förbrän- ningsanläggriing av inledningsvis angivet slag, vilken utnyttjar principerna för föreliggande uppﬁnning. I denna är, enligt uppﬁnningen, rökgaskanalen i huvudsak spiralforrnad, och består av en yttre kanalvägg som omger brärmarrörets yttre omkrets, som uppvisar en ändvägg 10 15 20 25 30 513 9534 anordnad på ett avstånd utanför brännarröret ena ände, som är utsträckt utefter brärmarrörets utsida och som vid sin yttersida står i kontakt med ett värmeupptagande medium, varigenom rökgasema efter att de lämnat brärmarrörets nämnda ände leds om l80° och således leds tillbaka utefter utsidan av brämiarröret under avgivande av värme till det omgivande värme- upptagande mediet.According to another aspect of the invention, which is set forth in claim 6, an incineration plant of the type initially indicated is provided, which utilizes the principles of the present invention. In this, according to the invention, the flue gas duct is substantially helically shaped, and consists of an outer duct wall surrounding the outer circumference of the burner tube, which has an end wall 10 arranged at a distance outside the burner tube one end, which extends along the outside of the burner tube and which at its outer side is in contact with a heat-absorbing medium, whereby the flue gases after leaving the said end of the brim pipe are led about 180 ° and thus led back along the outside of the brim pipe while giving off heat to the surrounding heat-absorbing medium.

Utföringsforrner av demia andra aspekt av uppﬁnningen anges i de beroende kraven 7-1 1. Ärmu en aspekt av uppfinningen avser en brännare för fast bränsle konstruerad i enlighet med uppﬁnningens grundläggande principer. Såsom anges i kravet 12 är, enligt uppﬁnningen, brärmarens brärmarrör vid dess yttre omkrets försett med en fast därmed förbunden första matningsskruv, är det roterbart lagrat och är det förbundet med en drivanordning för rotation av brännarröret runt dess längsgående centrumaxel.Embodiments of the second aspect of the invention are set forth in the dependent claims 7-1 1. Another aspect of the invention relates to a solid fuel burner constructed in accordance with the basic principles of the invention. As stated in claim 12, according to the invention, the burner tube of the burner is provided at its outer circumference with a first feed screw fixedly connected thereto, it is rotatably mounted and is connected to a drive device for rotation of the burner tube about its longitudinal center axis.

Utföringsformer av den sistnämnda aspekten av uppﬁnningen anges i de beroende kraven 13- 18.Embodiments of the latter aspect of the invention are set out in the dependent claims 13-18.

Ytterligare syften, särdrag och fórdelar med uppfinningen framgår av de beroende patent- kraven samt av den efterföljande beskrivningen av exempliﬁerande utföringsforrner.Further objects, features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description of exemplary embodiments.

FIGURBESKRIVNING Uppﬁnningen skall nu beskrivas närmare i detalj nedan, i anslutning till de bifogade ritningama, på vilka: Fig.l visar ett längdsnitt genom en brärmare enligt uppfinningen, i en utföringsforrn där den är monterad såsom en kassett i en ackumulatortank, och Fig.2 visar ett tvärsnitt genom brännaren enligt ﬁg. 1, längs linjen I-I.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described in more detail below, in connection with the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a longitudinal section through a beam according to the invention, in an embodiment where it is mounted as a cassette in an accumulator tank, and Fig.2 shows a cross section through the burner according to ﬁ g. 1, along the line I-I.

BESKRIVNING Av UTFÖMNGSEXEMPEL Med hänvisning nu i första hand till ﬁgur 1 skall uppfinningens grundläggande principer beskrivas med hjälp av en utiöringsforrn och skall samtidigt fördelarna gentemot konventio- 10 15 20 25 30 513 953 nella anläggningar förklaras. I bägge ﬁgurema åskådliggöres uppﬁnningens grundprinciper med hjälp av ett mycket schematiskt visat utföringsexempel.DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Referring now primarily to Figure 1, the basic principles of the invention will be described by means of an embodiment and at the same time the advantages over conventional plants will be explained. In both diagrams, the basic principles of the invention are illustrated with the aid of a very schematically shown embodiment.

I ﬁg 1 visas ett längdsnitt genom en brännare som allmänt betecknas med hänvisningssiffran 1 och som i det visade utförandet är avsedd för förbränning av pellets. Med mindre, här icke speciﬁkt visade eller beskrivna, modiﬁeringar kan den emellertid anpassas för förbränning av annat fast bränsle, såsom ﬂis och spån.Fig. 1 shows a longitudinal section through a burner which is generally denoted by the reference numeral 1 and which in the embodiment shown is intended for the combustion of pellets. However, with minor modifications, not specifically shown or described here, it can be adapted for the combustion of other solid fuels, such as ice and shavings.

Brännaren 1 visas i ﬁg. 1 i en applikation för integrering i en endast ytterst schematiskt antydd ackumulatortank 10 eller motsvarande vattenvolym, och är för denna applikation utförd i en en- het, såsom en kassett som är införbar i en hålighet 6 i ackumulatortanken 10. På ett sätt som kommer att förklaras närmare nedan bildar väggen 7 i ackumulatortankens 10 hålighet 6 en yttre kanalvägg i en rökgaskanal som leder ut från brännaren 1 och vars inre kanalvägg bildas av yttersidan av brännarens 1 brännarrör 2. Inåt tillslutes håligheten eller rökgaskanalen 6 av en ändvägg 7a. Med denna konstruktion uppnår man att rökgasema efter att de lämnat brännar- röret 2 leds om huvudsakligen 180° och, såsom beskrivs nedan, underkastas en spiralformig rörelse runt brärmarrörets 2 yttersida samtidigt som de i en riktning B som är allmänt motriktad en inmatningsriktning A för bränsle, leds tillbaka utefter utsidan av brännarröret 2 under avgivande av värme till det omgivande värmeupptagande mediet i tanken 10.Burner 1 is shown in ﬁ g. 1 in an application for integration in an accumulator tank 10 or equivalent volume indicated only in a highly schematic manner, and is for this application carried out in a unit, such as a cassette which is insertable into a cavity 6 in the accumulator tank 10. In a manner which will explained in more detail below, the wall 7 in the cavity 6 of the accumulator tank 10 forms an outer duct wall in a flue gas duct leading out from the burner 1 and whose inner duct wall is formed by the outside of the burner tube 2 of the burner 1. Inwardly the cavity or flue gas duct 6 is closed by an end wall 7a. With this construction it is achieved that the flue gases after leaving the burner tube 2 are led by substantially 180 ° and, as described below, are subjected to a helical movement around the outside of the burner tube 2 at the same time as in a direction B which is generally opposite a feed direction A for fuel , is led back along the outside of the burner tube 2 while delivering heat to the ambient heat absorbing medium in the tank 10.

Brännarröret 2, vilket i monterat tillstånd skjuter in i háligheten 6 och med en ﬁärme ände 2b därav slutar på ett avstånd från rökgaskanalens 6 ändvägg 7a, är vid en bakre ände 2a roterbart lagrat i en basenhet 12 med hjälp av lämpliga lager 13. I utföringsfonnen enligt ﬁg. 1 visas bas- enheten 12 i sin principiella uppbyggnad, men det skall vara uppenbart att denna i sitt detaljutfö- rande kan ändras och modifieras kraftigt inom ramen för uppﬁnningen, för anpassning efter aktuell applikation.The burner tube 2, which in assembled condition projects into the cavity 6 and with a sleeve end 2b thereof ends at a distance from the end wall 7a of the flue gas duct 6, is rotatably mounted at a rear end 2a in a base unit 12 by means of suitable bearings 13. In the embodiment according to ﬁ g. 1, the base unit 12 is shown in its basic structure, but it should be obvious that this in its detailed design can be changed and modified greatly within the framework of the invention, for adaptation to the current application.

Basenheten 12 består grundläggande av ett lager-rör 14 på vilket brännarröret 2 är roterbart lagrat, och i vars inre är anordnat ett med brännarens 1 längsgående centrumaxel C sammanfal- lande centrumrör 11 som tjänar för tillförsel av luft, företrädesvis primärluft, till brännarens 1 förbrännings-/törgasningszon X . Lagerröret 14 står vidare i förbindelse med en allmänt med hänvisningsbeteckningen 5 angiven bränsletillförsel via ett inmatningsrör 15. Bränsletillförseln 5 10 15 20 25 30 513 9556 sker således genom tyngdkraﬁmatning, vid behov kompletterad med en aktiv matning genom en skruv eller motsvarande i lagerröret 14 (såsom antyds i ﬁg. 1 och anges närmare nedan), från en icke visad lagringsbehållare för aktuell typ av bränsle, in i lagerröret 14 och vidare in till brännarröret 2. I brännarröret sker sedan bränslematningen på nedan beskrivet sätt.The base unit 12 basically consists of a bearing tube 14 on which the burner tube 2 is rotatably mounted, and in its interior is arranged a center tube 11 coinciding with the longitudinal center axis C of the burner 1 which serves to supply air, preferably primary air, to the combustion of the burner 1 - / drying gasification zone X. The bearing tube 14 is further connected to a fuel supply generally indicated by the reference numeral 5 via a feed tube 15. The fuel supply 5 thus takes place by gravity feeding, if necessary supplemented by an active feed through a screw or equivalent in the bearing tube 14 (such as is indicated in ﬁ g. 1 and is specified in more detail below), from a storage container (not shown) for the current type of fuel, into the storage pipe 14 and further into the burner pipe 2. The fuel pipe is then fed in the manner described below.

Vid basenheten 12 är vidare en drivmotor 8 uppburen, vilken via en i ett transmissionshus 17 anordnad transmission 16 överför rotation till brännarröret 2. Såsom antyds i ﬁg. 1 är transmis- sionen 16 lämpligen av typen ändlös kedja eller rem förd över motsvarande hjul anbringade vid motorns 8 utgående axel respektive vid brännarrörets 2 utsida, men även andra typer av ändamålsenliga transmissioner kan förekomma.At the base unit 12, a drive motor 8 is further supported, which via a transmission 16 arranged in a transmission housing 17 transmits rotation to the burner tube 2. As indicated in ﬁ g. 1, the transmission 16 is suitably of the endless chain or belt type carried over corresponding wheels mounted at the output shaft of the motor 8 and at the outside of the burner tube 2, respectively, but other types of expedient transmissions may also occur.

Transmissionshuset 17 är sammanbyggt med ett anslutningsparti 18 vilket är avpassat att med en anslutningsvägg 18a törbindas ﬂuidtuntätt med ackurnulatoms 10 yttervägg, omgivande håligheten 6. För detta ändamål uppvisar anslutningsväggen 18a en central öppning omgiven av en ﬂäris l8b som är avpassad att införas i håligheten 6. Basenheten törbinds därefter med ackumulatortanken 10 med hjälp av lämpliga, icke visade törbindningsorgan, exempelvis i förrn av bultförband. För åstadkommande av den ﬂuidumtäta iörbindningen är anslutningsväggen 18a och/eller íörbindningsﬂänsen 18b vid utsidan försedd med ett lämpligt tätningsmaterial som antyds vid 19.The transmission housing 17 is assembled with a connecting portion 18 which is adapted to be tightly bonded with a connecting wall 18a to the outer wall of the accumulator 10, surrounding the cavity 6. For this purpose the connecting wall 18a has a central opening surrounded by an arc 18 which is adapted to be inserted into the hollow. The base unit is then dry-bonded to the accumulator tank 10 by means of suitable, dry-bonding means (not shown), for example in the case of bolted joints. To provide the sealed connection, the connecting wall 18a and / or the connecting end 18b are provided on the outside with a suitable sealing material indicated at 19.

Vid sin överdel är anslutningspartiet 18 förbundet med ett rökgasrör 20 via vilket rökgasema leds ut till atmosfären. Genom de enligt uppﬁnningen föreslagna, nedan närmare beskrivna åtgärderna har rökgastemperaturen i detta skede sänkts så kraftigt att det om så önskas inte ställs krav på någon skorsten. Vid dess nederdel är vidare anslutningspartiet 18 utfört med en ask- uppsamlingsﬁcka 21, se ﬁg. 2, i vilken de förbränningsrester som på nedan beskrivet sätt utrnatas ur brännaren 1 och håligheten 6, samlas upp för att rensas ut genom en på ﬁgurema icke visad lucka.At its upper part, the connecting portion 18 is connected to a flue gas pipe 20 via which the flue gases are led out to the atmosphere. Through the measures proposed in accordance with the invention, described in more detail below, the flue gas temperature has been reduced so sharply at this stage that no chimney is required if desired. At its lower part, the connecting portion 18 is further formed with an ash collecting ﬁcka 21, see ﬁ g. 2, in which the combustion residues which are removed from the burner 1 and the cavity 6 in the manner described below, are collected for cleaning out through a hatch not shown on the gurns.

Nu skall själva brännarröret 2 beskrivas vilket, såsom framgått ovan, med sin bakre eller första ände 2a är roterbart uppburet vid lagerröret 14, och vilket i monterat tillstånd är infört i hålig- heten 6 i ackumulatortanken 10, så att det med sin andra eller främre ände slutar på ett relativt kort avstånd ﬁån hålighetens 6 ändvägg 7a. Brännarröret 2 utgöres i den visade utföringsformen lO 15 20 25 '30 515 9557 grundläggande av ett cylindriskt stålrör vilket vid sin inneryta är försett med en termisk isolering 9 som lämpligen består av ett keramiskt material. I och med denna isolering och en motsvarande dimensionering av brännarröret 2 kan såväl förgasning av bränslet som efterförbränning ske i brännarröret 2, vilket dänned även tjänstgör som en panna från vilken rökgaserna kan utrnatas direkt till den i håligheten 6 bildade rökgaskanalen. Till detta bidrar även det faktum att rökgasema, vilka leds på utsidan av brännarröret 2, skapar ett slags ”isoleringszon” mellan förbränningen i brännarröret 2 och det järnförelsevis kalla vattnet i tanken 10. Man kan även uttrycka detta såsom att förbränningszonen ”isoleras” - jämfört med om den var direkt omgiven av luft eller vatten - vilket leder till hög-e temperatur i efterförbränningszonen Xi-Y.Now the burner tube 2 itself will be described which, as stated above, with its rear or first end 2a is rotatably supported at the bearing tube 14, and which in mounted condition is inserted into the cavity 6 in the accumulator tank 10, so that with its second or front end ends at a relatively short distance ﬁ from the end wall 7a of the cavity 6. In the embodiment shown, the burner tube 2 consists basically of a cylindrical steel tube which at its inner surface is provided with a thermal insulation 9 which suitably consists of a ceramic material. Due to this insulation and a corresponding dimensioning of the burner pipe 2, both gasification of the fuel and afterburning can take place in the burner pipe 2, which then also serves as a boiler from which the flue gases can be discharged directly to the flue gas duct formed in the cavity 6. The fact that the flue gases, which are led on the outside of the burner pipe 2, creates a kind of "isolation zone" between the combustion in the burner pipe 2 and the iron-cold water in the tank 10. This can also be expressed as the combustion zone "insulated" - compared with whether it was directly surrounded by air or water - leading to high-e temperature in the afterburning zone Xi-Y.

I detta sammanhang skall även närrmas att det inom ramen för uppﬁnningen är tänkbart att lagra brännarröret 2 roterbart direkt i håligheten 6, dvs utan särskilda lager, och detta naturligtvis under förutsättning att man i den aktuella applikationen kan lösa problem med avseende på friktion och nötning På insidan av brännarröret 2 är vidare anordnad en i huvudsak från dess första ände 2a till förbränningszonen X utsträckt, obruten inre spiral 4 bildande en matningsskruv som har till syfte att vid rotation av brännarröret, kontinuerligt inmata bränsle i och genom detta fram till, förbränningszonen X. Såsom antyds i ﬁg. l kan det vara lämpligt att åstadkomma inmatningen av bränslet från området nedanför inmatningsröret 15 och fram till den bakre änden 2a av brännarröret 2 genom att den inre matningsskruven 4 utföres med ett inmatningsparti 4” som i det visade exemplet är utfört med en mindre diameter än matningsskruvens 4 huvudparti och som är fribärande utsträckt in i lagerröret 14, så gott som fram till dess ändvägg. I ett armat utförande kan inmatningspartiet 4” vara utfört med i huvudsak samma diameter som huvudpar- tiet.In this context, it should also be noted that within the scope of the invention it is conceivable to store the burner tube 2 rotatably directly in the cavity 6, ie without special bearings, and this of course provided that in the current application one can solve problems with respect to friction and wear. the inside of the burner pipe 2 is further arranged an, unbroken inner spiral 4 extending substantially from its first end 2a to the combustion zone X, forming a feed screw which has the purpose of continuously feeding fuel in and through it to the combustion zone X when rotating the burner pipe. As indicated in ﬁ g. 1, it may be convenient to provide the feed of the fuel from the area below the feed pipe 15 to the rear end 2a of the burner pipe 2 by making the inner feed screw 4 with an feed portion 4 "which in the example shown is made with a smaller diameter than the feed screw. 4 main portion and which is cantilevered extending into the bearing tube 14, substantially up to its end wall. In a reinforced design, the feed portion 4 ”can be made with substantially the same diameter as the main portion.

Såsom antyds med streckprickad linje i ﬁg. 1 kan man även åstadkomma en mycket gynnsam inverkan på förbränningen genom att i efterförbränningszonen Xl-Y, anordna en fomration 4°, exempelvis med en spiralform, vid isoleringens 9 innersida. Härigenom åstadkommes en ständig ”omstjälpning” av bränslet så att hela tiden nya ytor av icke förbrända partier därav exponeras och så att man därigenom uppnår en mycket ren förbränning. En sådan spiralforrn 4' kan även bidra till utmatning av rökgaserna och eventuella förbränningsrester, dvs aska, ur brännarröret 2, 10 15 20 25 30 513 955* vid Y. Därvid skulle fonnationema 4' ha till uppgift att, eventuellt i kombination med en nedan beskriven tangentiell sekundärlufttillförsel, åstadkomma en roterande luft-bränslevirvel inne i brännarröret, så att oförbrända partiklar kommer att befinna sig i en het omgivning under en så lång och spiralformad väg att ﬁillständig förbränning uppnås.As indicated by the dotted line in ﬁ g. 1, a very favorable effect on the combustion can also be achieved by arranging in the post-combustion zone X1-Y, a formation 4 °, for example with a spiral shape, at the inside of the insulation 9. In this way, a constant "overturning" of the fuel is achieved so that new surfaces of unburned portions thereof are constantly exposed and so that a very clean combustion is thereby achieved. Such a spiral form 4 'can also contribute to the discharge of the flue gases and any combustion residues, ie ash, from the burner tube 2, at 5 Y 95. At the formation 4, the formations 4' would have the task of, possibly in combination with a described tangential secondary air supply, to provide a rotating air-fuel vortex inside the burner tube, so that unburned particles will be in a hot environment under such a long and helical path that independent combustion is achieved.

På utsidan av brännarröret 2 är anordnad en obruten yttre spiral 3 som likaledes är utsträckt i huvudsak från dess första 2a till dess andra 2b ände och som bildar en yttre matningsskruv vilken har till uppgift att vid brännarrörets 2 rotation utmata de vid förbränningen bildade rökgasema i en spiralforrnig bana från bränrrarrörets 2 främre ände 2b och till anslutningspartiet 12 och vidare till rökgasröret 20. Dessutom har den yttre matningsskruven 3 till uppgift att utmata de förbränningsrester som förs ut ur brännarrörets ﬁämre ände 2b och faller ned på botten av den huvudsakligen horisontellt anordnade hâligheten 6. Dessa förbränningsrester, huvudsakligen i form av aska, skjuts av den yttre matningsskruven på hålighetens 6 botten i riktning mot brännarrörets 2 bakre ände 2a tills de faller ner i askuppsamlingsﬁckan 21, från vilken de regelbundet kan tömmas ut.Arranged on the outside of the burner tube 2 is an unbroken outer spiral 3 which likewise extends substantially from its first 2a to its second 2b end and which forms an outer feed screw which has the task of discharging the flue gases formed during combustion in the rotation of the burner tube 2 into a helical path from the front end 2b of the burner pipe 2 and to the connecting portion 12 and further to the flue gas pipe 20. In addition, the outer feed screw 3 has the function of discharging the combustion residues which are carried out of the upper end 2b of the burner pipe and fall to the bottom of the substantially horizontal These combustion residues, mainly in the form of ash, are pushed by the outer feed screw on the bottom of the cavity 6 towards the rear end 2a of the burner tube 2 until they fall into the ash collecting tank 21, from which they can be regularly emptied.

Av ﬁg. 1 framgår att i den visade utföringsforrnen är den yttre matningsskruven 3 utefter dess längd utförd med olika stigning. Den yttre matriingsskniven 3 har här en minskande stigning, sett i riktning från brännarrörets frärnre ände 2b och mot dess bakre ände, och detta utförande är att föredraga i de ﬂesta fall, eftersom rökgasema har högre temperatur och därmed större volym närmare brännarrörets främre ände. Även den inre spiralforrnationen 4” kan ha en föränderlig stigning. Den inre matningsskruven 4 uppvisar däremot en konstant stigning, som i sig kan varieras beroende på den speciella applikationen, det utnyttjade bränslet etc., eftersom stigningen för matningsskruven i brännarrörets 2 bakre område bestämmer frammatningshastigheten för bränslet vid fast rotationshastighet för brännarröret, och med detta effekten på pannan.Av ﬁ g. 1 shows that in the embodiment shown, the outer feed screw 3 along its length is made with different pitch. The outer mating knife 3 here has a decreasing pitch, seen in the direction from the front end 2b of the burner tube and towards its rear end, and this embodiment is preferable in most cases, since the flue gases have a higher temperature and thus a larger volume closer to the front end of the burner tube. The internal spiral formation 4 ”can also have a variable pitch. The internal feed screw 4, on the other hand, has a constant pitch, which in itself can be varied depending on the particular application, the fuel used, etc., since the pitch of the feed screw in the rear area of the burner tube 2 determines the feed rate of the fuel at a fixed rotational speed of the burner tube. on the forehead.

Funktionen för den visade utföringsfonnen av uppﬁnningen skall nu beskrivas kortfattat.The function of the embodiment shown of the invention will now be briefly described.

Bränsle inmatas från den icke visade lagringsbehållaren till brännarröret 2 via inmatningsröret 15 och lagerröret 14 och förflyttas av den inre matningsskruven 4 in i brännarröret, i riktning mot förbränningszonen X, i och med att brännarröret satts i rotation av motom 8. I detta sammanhang skall understrykas att motorns 8 hastighet kan regleras med hjälp av en lämplig styrutrustning som i sig inte utgör någon del av denna uppﬁnning, men som i fallet med 10 15 20 25 30 513 952? inbyggnation i en ackurnulatortank kan vara en enkel on-off styrning, eftersom vattenvolyrnen i tanken tjänar som buffert och ger rimliga driﬁtider. I andra applikationer kan det vara befogat med en mer avancerad styrning som åstadkommer en kontinuerlig effektanpassning till det vid varje tillfälle föreliggande behovet.Fuel is fed from the storage container (not shown) to the burner tube 2 via the feed tube 15 and the bearing tube 14 and moved by the inner feed screw 4 into the burner tube, in the direction of the combustion zone X, in that the burner tube is rotated by the engine 8. In this context that the speed of the engine 8 can be regulated by means of a suitable control equipment which in itself does not form part of this invention, but which in the case of 10 15 20 25 30 513 952? installation in an accumulator tank can be a simple on-off control, as the water volumes in the tank serve as a buffer and provide reasonable operating times. In other applications, more advanced control may be warranted which provides a continuous power adaptation to the occasional need.

Vid början av fórbränningszonen X tillförs primärluft på angivet sätt genom centrumröret 11 och vid de med L betecknade pilama i förbränningszonen tillförs sekundärluft på icke närmare visat sätt, företrädesvis genom kanaler i brännarröret 2. Sektmdärluﬁen L kan med fördel tillföras tangentiellt - med avseende på brännarrörets omkrets - för åstadkommande av en rotation av bränsle-luftblandningen i brännarröret 2.At the beginning of the combustion zone X primary air is supplied in the specified manner through the center pipe 11 and at the arrows denoted by L in the combustion zone secondary air is supplied in a manner not shown in more detail, preferably through ducts in the burner pipe 2. A section can be advantageously supplied tangentially with respect to the circumferential burner pipe. - to effect a rotation of the fuel-air mixture in the burner tube 2.

Efter förbränningszonen X och efterförbräruringszonen Xr-Y förs de vid förbränningen bildade rökgasema och askan ur brännarröret 2 vid Y och kommer in i håligheten 6 i ackumulatortanken 10, vilken tillsammans med brännarrörets utsida och den där anordnade yttre matningsskruven 3 bildar en rökgaskanal såväl som en uraskningsanordning. Rökgasema kommer således, genom fórbränningsrörets och därmed skruvens 3 rotation, att ledas i en lång spiralforrnig bana runt hålighetens vägg 7, så att de kyls maximalt genom den långa kontakten med väggen 7 vilken i sin tur kyls av vattnet eller motsvarande medium i tanken 10. Detta innebär att när rökgaserna når anslutningspartiet 18 och rökgasröret 20 har de kylts till en så låg temperatur att det inte är några problem att vid korrekt dimensionering och instälhring - exempelvis dimensione- ring/reglering av ﬂäkten för primärluft och sekundärluft, val av stigning på den yttre skruven 3 eller radiell storlek på rökgaskanalen, dvs avstånd mellan brännarrör 2 och yttervägg 7 - uppnå en lösning där ingen skorsten krävs för utmatning av dessa till atmosfären. Samtidigt förs askan och eventuella andra förbränningsrester som samlat sig på hålighetens 6 botten, ut från denna av den yttre skruven 3, för att slutligen falla ner i askuppsamlingsñckan 21. Det skall i detta sammanhang påpekas att i ritningsﬁgrrrerrra har avståndet mellan den yttre mamingsskruven 3 och hålighetens 6 vägg 7 överdrivits i syfte att förtydliga illustrationen, och att avståndet i verkligheten är väsentligt mindre.After the combustion zone X and the post-combustion zone Xr-Y, the flue gases and ash formed during combustion are taken out of the burner tube 2 at Y and enter the cavity 6 in the accumulator tank 10, which together with the outside of the burner tube and the external feed screw 3 there forms a flue gas duct . The flue gases will thus, by the rotation of the combustion tube and thus the screw 3, be led in a long helical path around the wall 7 of the cavity, so that they are cooled maximally by the long contact with the wall 7 which in turn is cooled by the water or corresponding medium in the tank 10. This means that when the flue gases reach the connection portion 18 and the flue gas pipe 20, they have been cooled to such a low temperature that it is no problem that with correct dimensioning and setting ring - for example dimensioning / regulation of the för shaft for primary air and secondary air, external screw 3 or radial size of the flue gas duct, ie distance between burner pipe 2 and outer wall 7 - achieve a solution where no chimney is required for discharge of these to the atmosphere. At the same time, the ash and any other combustion residues that have accumulated on the bottom of the cavity 6 are moved out of it by the outer screw 3, to finally fall into the ash collection neck 21. It should be pointed out in this connection that in the drawing har grrrerrra the distance between the outer feeding screw 3 and the wall 7 of the cavity 6 has been exaggerated in order to clarify the illustration, and that the distance is in reality considerably smaller.

Med ledning av vad som beskrivits ovan står det nu klart att det utmärkande fór uppﬁnningen, i dess grundläggande omfattning, är att inmatningen av bränsle och utmatningen av rökgaser samt uraskning sker generellt från samma område av arrläggningen, i sinsemellan motsatta riktningar. 10 15 20 25 30 10 515 955 Härigenom kan brännarkonsuuktionen utföras ytterst kompakt så att den lämpar sig mycket väl för direkt inbyggnad i en vattenvolym vars vägg samverkar till bildande av rökgaskanalen. I en ackurnulatortank kan brännaren enkelt inbyggas såsom direkt ersättning för en elpatron. På detta sätt åstadkommer man vidare en möjlighet till mycket enkel anslutning av såväl rökgasutmat- ning som bränsleinmatning.Based on what has been described above, it is now clear that the distinguishing feature, in its basic scope, is that the input of fuel and the emission of flue gases as well as scrubbing generally take place from the same area of the arrest, in opposite directions. 10 15 20 25 30 10 515 955 As a result, the burner construction can be made extremely compact so that it is very well suited for direct installation in a volume of water whose wall cooperates to form the flue gas duct. The burner can easily be built into an accumulator tank as a direct replacement for an immersion heater. In this way, an opportunity is also created for a very simple connection of both flue gas discharge and fuel supply.

Andra fördelar som uppnås vid utförandet med en enda rörlig del i form av det roterande brännarröret som är försett med yttre och inre spiraler, är en mycket enkel och servicevänlig kon- stniktion som lämpar sig väl för ett utförande såsom en enkelt inbyggbar och utbytbar kassett. Även om uppﬁnningen visats och beskrivits i en utföiingsfonn med ett roterbart brännarrör som vid dess ytteryta uppvisar en yttre spiral för bildande av den spiralfonnade, långa rökgasvägen, skall det understrykas att uppﬁnningen i dess grundläggande form även omfattar ett utförande med fast brännarrör och med en spiralfonnad ﬂäns fastsatt vid hålighetens vägg. I detta altemativa utförande åstadkommes matningen av rökgasema i den av ﬂänsen bildade spiralfor- made rökgaskanalen genom ändamålsenlig inställning av den ﬂäkt eller de ﬂäktar som åstad- kommer matningen av primär- och sekundärluft.Other advantages obtained in the embodiment with a single movable part in the form of the rotating burner tube which is provided with outer and inner spirals, is a very simple and service-friendly construction which is well suited for an embodiment such as a simple built-in and replaceable cassette. Although the invention has been shown and described in an embodiment with a rotatable burner tube which at its outer surface has an outer spiral for forming the spiral-shaped, long flue gas path, it should be emphasized that the invention in its basic form also comprises an embodiment with a fixed burner tube and with a spiral-shaped ﬂ also attached to the wall of the cavity. In this alternative embodiment, the supply of the flue gases in the helical flue gas duct formed by the ﬂ array is effected by appropriately setting the ﬂ pair or the ﬂ pairs which provide the supply of primary and secondary air.

Uppﬁnningen lämpar sig vidare mycket väl för användning i system som integrerar ﬂera värme- källor och som behöver en ackumuleringsvolym, såsom kombinationssystem utnyttjande solvärme, eldning av fast bränsle, företrädesvis pellets, och nattel.The invention is also very well suited for use in systems that integrate your heat sources and that need an accumulation volume, such as combination systems utilizing solar heat, burning of solid fuel, preferably pellets, and night electricity.

I en altemativ användning av uppﬁnningen åstadkommes en fórbränningsariläggning med minimala dimensioner, genom att brännaren l införes i en hålighet i en vattenkassett som kan ha en minimal volym från exempelvis 10 liter och uppåt. I exemplet med en volym av 10 liter skulle brännarröret 2 vara mantlat med en vattenspalt av ungefär 2cm och i praktiken ftmgera som en genomströmriingsvärmare.In an alternative use of the invention, a pre-combustion plant with minimal dimensions is achieved by inserting the burner 1 into a cavity in a water cassette which can have a minimum volume from, for example, 10 liters and upwards. In the example with a volume of 10 liters, the burner tube 2 would be jacketed with a water gap of approximately 2 cm and in practice act as a flow-through heater.

Fackmannen inser att olika modiﬁeringar och förändringar kan göras vid föreliggande uppﬁn- ning utan avvikelse från uppﬁmiingens ram, som den definieras av de bifogade patentkraven.Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims

10 15 20 25 515 955 “PATENT REQUIREMENTS

A method of discharging combustion products from a burner tube (2) into a solid fuel burner (1), the flue gases and combustion residues formed during the combustion being led in and out of the burner tube in a first direction (A), substantially coinciding with the burner tube center axis (C), the flue gases after leaving the burner tube (2) being led back in a general second direction (B) along the outside of the burner tube (2) while giving off heat to an ambient heat absorbing medium, characterized in that the flue gases at the same time they are guided if substantially 180 ° are subjected to a helical movement around the outside of the burner tube (2) through a outer spiral (3) fixedly connected to its outer circumference and by the fact that combustion residues after they have fed the burner tube (2) are led back along the outside of the burner tube (2) in the very close second direction (B) by rotation of the burner tube (2) and the outer coil (3) forming a first feed screw (3).

Method according to claim 1, characterized in that in the burner pipe (2) a fuel-air mixture is first introduced and then the flue gases and any combustion residues in a rotating motion through a tangential secondary air supply, which also supports the discharge of the flue gases and the combustion residues in the first direction (A) from the burner tube (2).

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that a fuel-air mixture is first introduced into the burner pipe (2) and then the flue gases and any combustion residues in a rotating motion by arranging a formation (4 ') at the inner surface of the burner pipe (2), which also supports the discharge of the flue gases and the combustion residues in the first direction (A) from the fuel pipe (2).

Method according to one or more of Claims 1 to 3, characterized in that the flue gases and the combustion residues are led back in the general second direction (B) along substantially the entire length of the burner tube (2) and are diverted from the burner (1) in connection with a first end (2a) thereof, at which the fuel supply (5) to the burner is arranged.

Method according to one or more of Claims 1 to 4, characterized in that the burner tube (2) is dimensioned with such a diameter and length and is insulated so that the fuel is substantially completely burned in the burner tube, which thereby also forming the combustion chamber of the burner.

Combustion plant with a burner (1) for solid fuels, consisting of a burner pipe (2) with a first end (2a) adapted for connection to a fuel supply (5) and with a second end (2b) in connection with a flue gas duct ( 6) consisting of an outer channel wall (7) surrounding the outer circumference of the burner tube (2), which has an end wall (7a) arranged at a distance outside the other end (2b) of the burner tube, which extends along the outside of the burner tube (2) and which at its outer side is in contact with a heat-absorbing medium whereby the flue gases after leaving the other end (2b) of the burner tube (2) are led back along the outside of the burner tube (2) while giving off heat to the surrounding heat-absorbing medium, characterized in that the burner tube (2) at its outer circumference is provided with a fixedly connected outer coil (3) forming a substantially helical flue gas duct (6) through which the flue gases from the burner tube are fed in a helical path and from the fact that the burner tube (2) is root the combustion residues of the outer coil (3) discharged from the second end (2b) of the burner tube (2), such as a first feed screw, are fed towards the first end (2a) of the burner tube upon rotation thereof by means of a drive device (8). .

Combustion plant according to claim 6, characterized in that the burner tube (2) has a generally cylindrical shape and is arranged substantially horizontally, centered in the flue gas duct (6) -

Combustion plant according to claim 6 or 7, characterized in that the outer spiral forming the first feed screw (3) is designed with varying pitch and in that the pitch decreases stepwise or gradually in the direction from the second end (2b) of the fuel pipe towards its first end. (2a).

Combustion plant installation according to one or more of Claims 6 to 8, characterized in that the burner tube (2) in a post-combustion zone (X1 - Y), at its inner surface, has a formation (4 ") for supplying a fuel-air mixture and the flue gases and any combustion residues in a rotating motion and also to support the discharge of the flue gases and the combustion residues from the combustion nozzle (2). 10 15 20 25 '30 515 95233

Combustion device according to one or more of Claims 6 to 9, characterized in that the outer wall (7) of the flue gas duct (6) is formed in a storage unit (10) for a heat-absorbing medium and in that the burner (1) is designed as a unit, in in the form of a flue gas duct (6) in the mounted state extends along substantially the entire length of the burner tube (2) and wherein the burner (1) in connection with the first end (2a) of the burner tube ) has a base unit (12) sealed against the storage volume, connected to the flue gas duct (6), for diverting cooled flue gases and / or combustion residues from the flue gas tank.

11. ll. Combustion plant according to claim 8, characterized in that the burner tube (2) forms the combustion chamber of the burner (1), i.e. is designed with such a relationship between its length and its cross section and with such insulation that substantially complete combustion of the fuel takes place therein.

Burner (1) for solid fuels, consisting of a burner pipe (2) having a first end (2a) adapted for connection to a fuel supply (5) and a second end (2b) for connection to a flue gas duct (6), characterized in that the burner tube (2) is provided at its outer circumference with an outer spiral (3) fixedly connected thereto, is rotatably mounted and is connected to a drive device (8) for rotation thereof along its longitudinal center axis (c).

Boiler (1) according to claim 12, characterized in that the boiler pipe (2) forms its combustion core, i.e. is made with such a ratio between its length and its cross section and with such an insulation that substantially complete gasification and combustion of the fuel happens in it

Burner (1) according to claim 12 or 13, characterized in that the outer spiral (3) is made with a varying pitch and in that the pitch decreases stepwise or gradually in the direction from the second end (2b) of the burner tube towards its first end (2a). ).

Burner (1) according to one or more of Claims 12 to 14, characterized in that the burner tube (2) in a post-burn zone (X1 - Y) has a formation (4 ') at its inner surface in order for 513 955 "f put a fuel-air mixture and flue gases as well as any combustion residues in a rotating motion.

Burner (1) according to one or more of Claims 12 to 15, characterized in that the burner tube (2) has a generally cylindrical shape.

Burner (1) according to one or more of Claims 12 to 16, characterized in that the burner tube (2) has a layer (9) of refractory material, preferably a ceramic material, at its inner circumferential surface.

Burner (1) according to one or more of Claims 12 to 17, characterized in that it is designed as a unit, in the form of a cassette which can be inserted into a storage unit (10) for a heat-absorbing medium and can be mounted thereon, wherein the burner ( 1) in connection with a first end (2a) of the burner tube (2) has a mountable base unit (12) sealed relative to the storage volume, forming an outlet (18, 20) for diverting cooled flue gases and / or an outlet (21) for removing combustion residues and rotatably supporting the burner tube therein.