WO1986000390A1 - Chaudiere de chauffage pour la production d'energie a partir de paille - Google Patents

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WO1986000390A1
WO1986000390A1 PCT/DE1985/000220 DE8500220W WO8600390A1 WO 1986000390 A1 WO1986000390 A1 WO 1986000390A1 DE 8500220 W DE8500220 W DE 8500220W WO 8600390 A1 WO8600390 A1 WO 8600390A1
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bale
boiler according
boiler
combustion chamber
abutment
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PCT/DE1985/000220
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Inventor
Heinrich Sen. Bollmann
Heinrich Jun. Bolmann
Original Assignee
Bollmann Heinrich Sen
Bolmann Heinrich Jun
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Publication date
Application filed by Bollmann Heinrich Sen, Bolmann Heinrich Jun filed Critical Bollmann Heinrich Sen
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/10—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of field or garden waste or biomasses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J1/00—Removing ash, clinker, or slag from combustion chambers
    • F23J1/06—Mechanically-operated devices, e.g. clinker pushers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H2230/00—Solid fuel fired boiler
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • Boiler with a fuel supply opening lying in a vertical plane for the generation of heat from straw, paper and similar combustible material which is in the form of high-pressure bales and is under constant feed force, in which a bale abutment arranged in the combustion chamber in connection with one in the bale gripping device is provided for loosening the fuel supplied to the combustion and corresponding to the amount of heat to be generated.
  • the invention has for its object to provide a boiler with devices for automatic heat demand control from full load to partial loads while maintaining optimal combustion conditions with optimal flame formation and combustion of all combustible substances.
  • the emission values should not exceed the prescribed limit values by separating the fly ash within the boiler.
  • heat utilization should be made possible not only of the volatile gas components but also of the solid residues until their complete combustion.
  • the solution according to the invention is characterized in that the high-pressure bales to be fed to the combustion chamber are surrounded by channel walls within the boiler chamber. These end in front of the combustion chamber, ie they extend to the combustion chamber is preferably arranged within a chamber isolating the flames from the water jacket of the boiler.
  • the length of the press bale channel is determined here by the time required for the complete drying of the fuel and generation of carbonization gas.
  • the combustion chamber opens into a flame duct arranged above the bale duct, which essentially takes up the entire length of the boiler.
  • the exhaust gases can first be diverted into an upper exhaust gas duct, which takes up the upper part of the boiler space, in order to be introduced into two further exhaust gas ducts after its flow, which are arranged on both sides of the bale channel and thus below the upper exhaust gas duct. Due to their cross-sectional expansions compared to the flame channel, the exhaust gas passages form calming sections which cause the burnout.
  • the bale abutment from a closed ring, on the side of which, facing the press bale, at least two pins engaging in the fuel are arranged.
  • a screw is arranged within an ash box arranged under the combustion chamber and the water jacket, with the aid of which all combustible fuel components which have already fallen into the ash box are loosened and can thereby burn completely. The resulting heat can rise upwards and be transferred to the water jacket of the boiler.
  • 1 is a vertical longitudinal section through the boiler
  • 2 shows a horizontal longitudinal section through the boiler above the combustion chamber
  • Fig. 7 the front of the boiler
  • FIG. 8 shows a diagrammatic representation of the bale abutment.
  • the boiler according to the embodiment shown is of circular cross section. Its outer walls are encased by insulating material 1. Its interior is almost completely covered by channel walls 2. The interior thus encased serves to hold high-pressure bales 3, made of straw in the example shown.
  • the channel walls 2 end in front of the combustion chamber 4, into which a shaft 5 with a ball abutment 6 projects and against which the bale is pressed by the bale feed plate 7. The channel walls 2 continue outwards in the bale feed channel 8.
  • the flame channel 9 begins, which extends through the entire length of the boiler room above the channel walls 2. It passes into the upper exhaust duct 10, the two lower flue gas ducts 11 and 12 join on both sides of the duct walls 2. They end at two exhaust pipe openings 13 and 14 at the rear boiler end on both sides of the bale feed channel 8.
  • the flue gas flues 10, 11 and 12, with the elements arranged therein, are encompassed by a water jacket 15, which has a cutout 16 in the area of the combustion chamber 4 in order to allow the combustion residues to pass through the ash pan 17 below.
  • air preheater tubes 18 are arranged within the flame channel 9, to which the secondary air 19 is supplied, preheated via a pipe stub 20 and can be mixed with fresh air 23 in a mixing box 21 with an adjustable mixing cap 22.
  • the connecting piece of the air preheater 18 to the mixing box 21 is designated by " 24.
  • the primary air 26 is supplied via an opening 25 below the combustion chamber 4 at the level of the ash box 17.
  • preheating of the secondary air in an air preheater is not always the case ⁇ Required since secondary air already flowing through the bale channel 2 reaches the combustion chamber preheated and there is also the possibility of leading primary air over the full length of the ash pan into the combustion chamber. In this way, it extracts considerable amounts of heat and heat from the glowing ash reaches the combustion chamber preheated.
  • a transport screw 27 is installed in the front area of the ash box below the combustion chamber 4 in order to first loosen up and then compress the falling fuel. The loosening enables a complete afterburning of unburned residues, which Ren heat is given ge in the lower region of the water jacket 15. With 28 a removal flap for the ashes is designated.
  • a rod-shaped crusher 29 is additionally arranged above the screw 27 and is able to keep the falling space free for the burned material at all times.
  • the upper exhaust duct 10 is separated from the lower two exhaust ducts 11 and 12 by sheets 30.
  • a cleaning flap 31 is provided in the rear area of the boiler for removing the fly ash from the upper flue gas duct.
  • two cleaning flaps 32 and 33 are provided for the lower exhaust flues.
  • the front boiler area is accessible through the cleaning openings 34 and 35.
  • Both the bale abutment 6 and the screw 27 in the ash pan and the crumbling device 29 can be driven by a common drive motor 36.
  • the motor is switchable so that the bale wide bearing can be driven in alternating directions to increase its effectiveness.
  • the ash screw since the ash screw has only one direction of rotation, it is preferably equipped with a one-way freewheel.
  • the water heated in the water jacket leaves the boiler via the flow connection 37 and returns to it after passing through, for example, room heat exchangers via the return connection 38.
  • thermometers for combustion, the straw bale 3 is pressed against the ring 40 of the bale abutment 6 by the pressure plate 7.
  • the pins 41 reach into the fuel.
  • the rotation of the ring loosens the material on the face of the bale, partially tears it out and burns it, the flames reaching into the flame channel 9 and not being narrowed by it.
  • Both the drive shaft 5 and the ring 40 of the bale abutment 6 are equipped with rod-shaped elements 42 for crumbling combustion residues.
  • the exhaust gas follows the upper exhaust duct 10 by deflection and transfers its energy to the upper half of the water jacket.
  • the exhaust gas is deflected again and follows the two exhaust gas ducts 11 and 12 up to the exhaust gas openings 13 and 14 through which it leaves the boiler space and is fed to the chimney. As the lower flue gas passages pass, further heat energy is transferred to the lower half of the water jacket.
  • a thermostat for the boiler water and a thermostat for the combustion chamber are provided.
  • the combustion chamber thermostat ensures the most favorable combustion chamber temperature around 700 C.
  • compliance with the prescribed emission values within the temperature limits specified by the water thermostat is essentially maintained.
  • the water thermostat switches off the drive motor 36 when the limit value of the water temperature has reached 80 ° C., even if the combustion chamber thermostat has not yet given a switch-off pulse.
  • the bale abutment is stopped, the flames extinguish, only a layer of embers remains, which does not lead to charring, however, since in the front area of the straw bale facing the combustion chamber, the carbonization gas has already been almost completely removed from the material.
  • the supply of a part of the combustion air in the form of a bundled jet, for example through a nozzle 44 arranged in the combustion chamber end wall, which is directed against the end face of the bale on the combustion chamber side and only one, has proven to be particularly advantageous narrowly defined area of the end face.
  • the supply of the air jet is only limited to the operating time of the bale abutment, ie it is switched off together with the temporary shutdown of the abutment and switched on again at the appropriate time when it is put into operation. As a result, the heating-up phases are considerably shortened until the combustion chamber temperature is reached and the emission limit values are reached much more quickly.

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Description

Heizkessel zur Energiegewinnung aus Stroh
Heizkessel mit einer in einer Vertikalebene liegenden Brennstoffzuführöffnung zur Wärmegewinnung aus in Form von Hochdruckballen vorliegendem und unter ständiger Vorschub¬ kraft stehenden Stroh, Papier und dergl. brennbarem Mate¬ rial, bei welchem ein im Brennraum angeordnetes Ballenwider¬ lager in Verbindung mit einer in den Ballen greifenden Vor¬ richtung zum Auflockern der der Verbrennung zugeführten und der zu erzeugenden Wärmemenge entsprechenden Brennstof en¬ ge vorgesehen ist.
Die Wärmegewinnung aus Stroh ist bisher durch die mit der Strohverbrennung in Heizungsanlagen verbundenen Schwierig¬ keiten wirtschaftlich bedeutungslos geblieben. Besonders problematisch ist der hohe Gehalt an flüchtigen Bestandtei¬ len für die Strohverbrennung. Es handelt sich um jene Be¬ standteile, die bei Erwärmung über 300 C unter Sauerstoff¬ abschluß freigesetzt werden, jedoch erst ab 600°C brennen. Stroh weist mit 65 % der lufttrockenen Substanz den absolu- ten Höchstwert auf, worin auch das größte Problem der Verfeuerung dieses Brennstoffes liegt. Bei einer Ofen¬ konstruktion, bei der der gesamte eingelagerte Brennstoff in kurzer Zeit, d. h. gleichzeitig in Glut kommt, werden nach Übersteigen einer Temperatur von 300 C innerhalb we¬ niger Minuten 80 % der brennbaren Substanz in Form von Gas freigesetzt. Solche Öfen werden deshalb als Durchbrandöfen bezeichnet. Durch notwendige Leistungsbegrenzungen des Kessels im Teillastbereich erfolgt entweder eine unvoll¬ ständige Verbrennung verbunden mit einem schlechten Wir¬ kungsgrad und hohen Emissionswerten an Staub, Ruß und Teer oder der Brennraum kann jeweils nur mit einem geringen Teil seines Fassungsvermögens an Stroh gefüllt werden, das nach dem Durchbrennen der der geforderten Teilleistung ent¬ sprechenden geringen Menge sofort ersetzt werden muß. Ein kontinuierlicher Brennvorgang ist dadurch jedoch nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel mit Einrichtungen zur automatischen Wärmebedarfsregelung von Vollast auf Teillasten unter Einhaltung optimaler Ver¬ brennungsbedingungen mit einer optimalen Flammenausbildung und Verbrennung aller brennbaren Substanzen zu schaffen. Dabei sollen die Emissionswerte durch Abscheidung der Flug¬ asche innerhalb des Kessels die vorgeschriebenen Grenzwerte nicht überschreiten. Ferner soll eine Wärmeausnutzung nicht nur der flüchtigen Gasbestandteile, sondern auch der festen Rückstände bis zu deren vollständiger Verbrennung ermög¬ licht werden.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß die dem Brennraum zuzuführenden Hochdruckballen innerhalb des Kesselraumes von Kanalwänden umfaßt sind. Diese enden vor dem Brennraum, d. h. reichen bis zum Brennraum, der vorzugsweise innerhalb einer die Flammen gegen den Wasser¬ mantel des Kessels isolierenden Kammer angeordnet ist. Die Länge des Pressballenkanals wird hierbei bestimmt durch die für die völlige Trocknung des Brennmaterials und Er¬ zeugung von Schwelgas notwendige Zeit. Um eine optimale Ausbildung der Flammen zu gewährleisten, mündet die Brenn¬ kammer in einen oberhalb des Ballenkanals angeordneten Flammenkanal, der im wesentlichen die gesamte Länge des Heizkessels einnimmt. Am Ende des Flammenkanals können die Abgase zunächst in einen den oberen Teil des Kesselraumes einnehmenden oberen Abgaszug umgelenkt werden, um nach dessen Durchströmung in zwei weitere Abgaszüge eingeleitet zu werden, die zu beiden Seiten des Ballenkanals und damit unterhalb des oberen Abgaszuges angeordnet sind. Die Ab¬ gaszüge bilden durch ihre Querschnittserweiterungen gegen¬ über dem Flammenkanal Beruhigungsstreckeπ, die das Aus¬ brennen bewirken.
In weiterer vorteilhafter Ausbildung des Erfindungsgegen¬ standes wird vorgeschlagen, das Ballenwiderlager aus einem geschlossenen Ring zu fertigen, an dessen dem Preßballen zugewandter Seite wenigstens zwei in den Brennstoff grei¬ fende Zapfen angeordnet sind. Vorzugsweise ist innerhalb eines unter dem Brennraum und dem Wassermantel angeordne¬ ten Aschenkastens eine Schnecke angeordnet, mit deren Hil¬ fe alle noch brennbaren jedoch bereits in den Aschenkasten gefallenen Brennstoffanteile aufgelockert werden und da¬ durch vollständig verbrennen können. Die dadurch entste¬ hende Wärme kann nach oben steigen und auf den Wasserman¬ tel des Heizkessels übertragen werden.
Mit einem erfindungsgemäß gestalteten Heizkessel gelingt es, aus Stroh, Papier und dergl. brennbarem Material, War- e unter Einhaltung der vorgeschriebenen Grenzen für die Abgasemissionen zu gewinnen und zwar nicht nur für einen bestimmten Lastbereich, sondern von Vollast bis herab zu ganz geringen Teillasten, ohne daß die Verbrennung ver¬ schlechtert wird und die Emissionen von Ruß und verbrann¬ ten Schwelgasen, Flugasche und Teer unzulässige Grenzen überschreiten. Der Brennstoff wird bereits vor seiner Ver¬ brennung im Kessel erhitzt. Das Material wird dadurch vollständig getrocknet und zu einem großen Teil verschwelt. Während der Stillstandszeiten können deshalb nur gering¬ fügige Schwelgasanteile erzeugt werden. Das vollkommen trockene Brennmaterial ist zur Wiederanzündung hervorragend geeignet, so daß eine sehr rasche Flammenbildung einsetzen kann. Ein weiterer Vorteil ist durch die inmitten des Kes¬ sels angeordnete Brennkammer gegeben, wodurch ein Berühren der Wärmetauscherwände durch die Flammen verhindert wird (sog. trockene Brennkammer). Durch entsprechend geringe Abstrahlungsverluste wird eine optimale Breπnraumtempera- tur erreicht und in .Verbindung mit einem dafür vorgesehe¬ nen Thermostaten gehalten.
Für die Herstellung können handelsübliche Einzelteile ver¬ wendet werden, so daß sich insgesamt eine kostengünstige Bauweise ergibt.
Weitere den Erfindungsgegenstand in vorteilhafter Weise ausgestaltende zusätzliche Merkmale sind den übrigen Un¬ teransprüchen zu entnehmen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfin- dungsgegenstaπdes dargestellt und nachstehend erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch den Heizkessel, Fig. 2 einen horizontalen Längsschnitt durch den Heiz¬ kessel oberhalb der Brennkammer,
Fig. 3 einen horizontalen Längsschnitt durch den Heiz¬ kessel in Höhe des Luftvorwärmers,
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Fig. 4 einen Querschnitt durch den Heizkessel im Bereich der Brennkammer,
Fig. 5 einen Querschnitt in Kesselmitte,
Fig. 6 einen Querschnitt durch den Ballenzuführungska¬ nal außerhalb des Kessels,
Fig. 7 die Frontseite des Heizkessels und
Fig. 8 eine schaubildliche Darstellung des Ballenwider¬ lagers.
Der Kessel nach dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist von kreisförmigem Querschnitt. Seine Außenwände sind von Iso¬ liermaterial 1 umhüllt. Sein Innenraum wird nahezu in voll¬ ständiger Länge von Kanalwänden 2 durchzogen. Der dadurch umhüllte Innenraum dient der Aufnahme von Hochdruckballen 3, im gezeigten Beispiel aus Stroh. Die Kanalwände 2 enden vor dem Brennraum 4 in welchen eine Welle 5 mit einem Bal¬ lenwiderlager 6 hineinragt und gegen welches der Ballen durch die Ballenvorschubplatte 7 gedrückt wird. Nach außen setzen sich die Kanalwände 2 in dem Ballenzuführkanal 8 fort.
Oberhalb der Brennkammer 4 beginnt der Flammenkanal 9, der die gesamte Länge des Kesselraumes oberhalb der Kanalwände 2 durchsetzt. Er geht über in den oberen Abgaszug 10, dem sich zwei untere Abgaszüge 11 und 12 zu beiden Seiten der Kanalwände 2 anschließen. Sie enden an zwei Abgasrohröff¬ nungen 13 und 14 am hinteren Kesseleπde zu beiden Seiten des Ballenzuführkanals 8.
Die Abgaszüge 10, 11 und 12 sind mit den darin angeordne¬ ten Elementen von einem Wassermantel 15 umfaßt, der im Be¬ reich der Brennkammer 4 einen Ausschnitt 16 aufweist, um den Brennrückständen den Durchtritt in den darunter be¬ findlichen Aschenkasten 17 zu ermöglichen.
Innerhalb des Flammenkanals 9 sind bei dem gezeigten Bei¬ spiel Luftvorwärmerohre 18 angeordnet, denen die Sekundär¬ luft 19 zugeführt, über einen Rohrstutzeπ 20 vorgewärmt und in einem Mischkasten 21 mit einer verstellbaren Misch¬ kappe 22 mit Frischluft 23 gemischt werden kann. Der Ver¬ bindungsstutzen des Luftvorwärmers 18 mit dem Mischkasten 21 ist mit" 24 bezeichnet. Unterhalb der Brennkammer 4 in Höhe des Aschenkastens 17 wird über eine Öffnung 25 die Primärluft 26 zugeführt. Eine Vorwärmung der Sekundärluft in einem Luftvorwärmer ist jedoch nicht in jedem Fall er¬ forderlich, da bereits durch den Ballenkanal 2 hindurch¬ strömende Sekundärluft vorgewärmt in die Brennkammer ge¬ langt. Außerdem besteht die Möglichkeit, Primärluft über die volle Länge des Aschenkastens in die Brennkammer zu führen. Auf diesem Wege entzieht sie der glühenden Asche erhebliche Wärmemengen und gelangt vorgewärmt in die Brenn¬ kammer.
Im vorderen Bereich des Aschenkastens unterhalb der Brenn¬ kammer 4 ist eine Transportschnecke 27 installiert, um herabfallendes Brennmaterial zunächst aufzulockern und an¬ schließend zu verdichten. Das Auflockern ermöglicht eine vollständige Nachverbrennung von unverbrannten Resten, de- ren Wärme in den unteren Bereich des Wassermantels 15 ge¬ geben wird. Mit 28 ist eine Entnahmeklappe für die Asche bezeichnet. Oberhalb der Schnecke 27 ist zusätzlich ein stabförmiger Zerbröseler 29 angeordnet, der in der Lage ist, den Fallraum für das verbrannte Material ständig frei¬ zuhalten.
Der obere Abgaszug 10 ist durch Bleche 30 von den unteren beiden Abgaszügen 11 und 12 getrennt. Im hinteren Bereich des Kessels ist eine Reinigungsklappe 31 für die Entnah¬ me der Flugasche aus dem oberen Abgaszug vorgesehen. Zu¬ sätzlich sind zwei Reinigungsklappen 32 und 33 für die unteren Abgaszüge vorgesehen. Der vordere Kesselbereich ist durch die Reinigungsöf nungen 34 und 35 zugänglich.
Sowohl das Ballenwiderlager 6 als auch die Schnecke 27 im Aschenkasten und die Zerbröselungsvorrichtung 29 sind durch einen gemeinsamen Antriebsmotor 36 antreibbar. Der Motor is.t umschaltbar, so daß das Ballenwide lager in wechseln¬ den Richtungen angetrieben werden kann, um dessen Wirkung zu erhöhen. Da die Aschenschnecke jedoch nur eine Dreh¬ richtung auszuführen hat, ist sie vorzugsweise mit einem in einer Richtung wirkenden Freilauf ausgerüstet.
Das in dem Wassermantel erwärmte Wasser verläßt den Kessel -über den Vorlaufanschluß 37 und kehrt in diesen nach Durch¬ laufen von beispielsweise Raumwärmetauschern über den Rück¬ laufstutzen 38 zurück.
An der hinteren Kesselstirnseite sind zusätzliche Öffnungen für Thermometer, eine thermische AblaufSicherung und deren Fühler vorgesehen. Die vordere Kesselstirnseite zeigt Öff¬ nungen für Thermostatanschlüsse und eine thermische Ablauf¬ sicherung. Zur Verbrennung wird der Strohballen 3 durch die Druck¬ platte 7 gegen den Ring 40 des Ballenwiderlagers 6 ge¬ drückt. Dabei greifen die Zapfen 41 in das Brennmaterial hinein. Durch die Drehbewegung des Ringes wird das Mate¬ rial an der Stirnseite des Ballens gelockert, teilweise herausgerissen und verbrannt, wobei die Flammen in den Flammenkanal 9 hineinreichen und durch diesen nicht ein¬ geengt werden. Sowohl die Antriebswelle 5 als auch der Ring 40 des Ballenwiderlagers 6 sind mit stabför igen Ele¬ menten 42 zur Zerbröselung von Verbrennungsrückständen be¬ stückt. Das Abgas folgt durch Umlenkung dem oberen Abgaszug 10 und überträgt dabei seine Energie auf die obere Hälfte des Wassermantels. Am vorderen Ende des Kessels zu beiden Seiten der Brennkammer 4 wird das Abgas abermals umgelenkt und folgt den beiden Abgaszügen 11 und 12 bis zu den Ab¬ gasöffnungen 13 und 14 durch welche es den Kesselraum ver¬ läßt und dem Schornstein zugeleitet wird. Während des Durchlaufens der unteren Abgaszüge wird weitere Wärmeener¬ gie auf die untere Hälfte des Wassermantels übertragen.
Im Umlenkbereich des Abgases, d. h. im Bereich des Über¬ gangs vom Flammenkanal 9 in den oberen Abgaszug 10 lagert sich fast die gesamte im Abgas enthaltene Flugasche ab. Sie kann bequem nach Öffnen der Reinigungsklappe 31 entnom¬ men werden. Die restliche Flugasche lagert sich in den un¬ teren Abgaszügen 11 und 12 ab und kann ebenfalls ohne Mühe von Zeit zu Zeit entnommen werden.
Das aus der Brennkammer 4 herabfallende z. T. noch nicht vollständig ausgebrannte Material wird durch die Schnecke 27 im Aschenkasten aufgelockert und kann insbesondere auch durch die Einwirkung der in diesem Bereich eintretenden Frischluft 26 vollständig verbrennen und gibt dabei seine restliche Wärmeenergie an die Unterseite des Wassermantels 15 ab. Die vollständig verbrannten Aschenteile werden durch die Schnecke 27 im weiteren Verlauf verdichtet und dabei in den Bereich der Entnahmeklappe 28 geschoben.
Zur Sicherung des Kessels ist ein Thermostat für das Kes¬ selwasser und ein Thermostat für die Brennkammer vorgesehen. Der Brennraumthermostat sorgt für die günstigste Brennraum¬ temperatur um 700 C. Dadurch wird wesentlich die Einhaltung der vorgeschriebenen Emissionswerte innerhalb der Tempera¬ turgrenzen, die der Wasserthermostat vorgibt, eingehalten. So schaltet beispielsweise der Wasserthermostat den An¬ triebsmotor 36 ab, wenn der Grenzwert der Wassertemperatur 80°C erreicht ist und zwar auch dann, wenn der Brennraum¬ thermostat einen Abschaltimpuls noch nicht abgibt. Durch das Stillsetzen des Ballenwiderlagers verlöschen die Flammen, es verbleibt lediglich eine Glutschicht, die jedoch nicht zu einer Verschwelung führt, da im vorderen, dem der Brenn¬ kammer zugewandten Bereich des Strohballens dem Material das Schwelgas bereits fast vollständig entzogen worden ist. Deshalb werden auch während der Stillstandszeiten die Grenzwerte der Kohlen onoxyd-Emission nicht übe schritten. Sobald der Wasserthermostat nach entsprechender Abkühlung des Wassermantels um einige Grad den Antriebsmotor wieder in Betrieb setzt, entsteht durch die wiedereinsetzende Auf¬ lockerung des Brennmaterials an der Stirnseite des Stroh¬ ballens erneut eine Flamme. Hierzu trägt die vollständige Austrocknung des Brennmaterials bei.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Zuführung eines Tei¬ les der Verbrennungsluft in Form eines gebündelten Strah¬ les, beispielsweise durch eine in der Brennkammerstirnwand angeordnete Düse 44, erwiesen, der gegen die brennraumsei- tige Stirnfläche des Ballens gerichtet ist und nur einen eng begrenzten Bereich der Stirnfläche erfaßt. Die Zu¬ führung des Luftstrahles ist dabei nur auf die Betriebs¬ dauer des Ballenwiderlagers beschränkt, d. h. er wird zu¬ sammen mit der zeitweiligen Stillsetzung des Widerlagers abgeschaltet und zu gegebener Zeit mit dessen Inbetrieb¬ setzung wieder eingeschaltet. Dadurch werden die Aufheiz¬ phasen bis zum Erreichen der Brennraumtemperatur erheblich verkürzt und die Emissionsgrenzwerte wesentlich rascher erreicht.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Heizkessel mit einer in einer Vertikalebene liegenden Brennstoffzuführöffnung zur Wärmegewinnung aus in Form von Hochdruckballen vorliegendem und unter ständiger Vor¬ schubkraft stehendem Stroh, Papier und dergl. brennbarem Material bei welchem ein im Brennraum angeordnetes Ballen¬ widerlager in Verbindung mit einer in den Ballen greifen¬ den Vorrichtung zum Auflockern der der Verbrennung zuge¬ führten und der zu erzeugenden Wärmemenge entsprechenden Brennstoffmenge vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brennraum zuzuführenden Hochdruckballen (3) innerhalb des Kesselraumes von Kanalwänden (2) umfaßt sind, welche bis zum Brennraum reichen, und von Heizgasen umspült werden.
2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum innerhalb einer die Flammen gegen den Wassermantel (15) isolierenden Kammer (4) angeordnet ist.
3. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Länge des Ballenkanals (2) mindestens der für die völlige Trocknung des Brennmaterials und die Erzeugung von Schwelgas notwendigen Zeit entspricht.
4. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (4) in einen oberhalb des 8allenkanals (2) angeordneten Flammen¬ kanal (9) mündet, an dessen der Brennkammer (4) abgekehr¬ tem Ende die Abgase zunächst in einen oberen Abgaszug (10) und nach dessen Durchströmung in zwei untere zu beiden Sei¬ ten des Ballenkanals angeordnete untere Abgaszüge umlenkbar sind.
5. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Brennkam¬ mer ein sich über die gesamte Kessellänge erstreckender Aschenkasten (17) mit einer im Bereich der Brennkammer an¬ geordneten Schnecke (27) zum Auflockern der Aschenteile für eine vollständige Nachverbrennung mit anschließender Ver¬ dichtung angeordnet ist.
6. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ballenwiderlager (6) durch einen für wechselnde Drehrichtungen umschaltbaren An¬ triebsmotor (36) antreibbar ist.
7. Heizkessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichne , daß das Ballenwiderlager aus einem geschlossenen Ring (40) be¬ steht, an dessen dem Preßballen zugewandter Seite wenigstens zwei in den Brennstoff greifende Zapfen (41) angeordnet sind
8. Heizkessel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (5) des Ballenwiderlagers und hinter diesem ein stabförmiges Element (42) zum Zerbröseln der Brennrückstände befestigt ist.
9. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (27) im Aschenkasten (17) vom Motor (36) des Ballenwiderlagers antreibbar und mit einem in einer Drehrichtung wirksamen Freilaufgetriebe ausgerüstet ist.
10. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Thermostat für das Kesselwasser und mit einem Thermostat für die Brenn¬ kammer ausgerüstet ist.
11. Heizkessel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltfunktion des Wasserthermostaten der des Brennkammerthermostaten übergeordnet ist.
12. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis 11, dadurch gekennzeichnet,, daß sich der Flammenkanal (9) über die gesamte Länge des Kesselraumes -erstreckt.
13. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abgaszug (10) durch θleche (30) von den beiden unteren, zu beiden Seiten des Ballenkanals (2) verlaufenden Abgaszügen (11, 12) ge- trennt ist.
14. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Abgas- umlenkung vom Fla meπkanal (9) in den oberen Abgaszug (10) eine Reinigungsklappe (31) angeordnet ist.
15. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Übergangs von der Brennkammer (4) zum Aschenraum ein weiterer stabför- miger Zerbröseler (29) zum Freihalten des Aschenfallraumes vorgesehen ist .
16. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Flammenkanal (9) ein Verbrennungsluftvorwärmer (18) für die Sekun¬ därluft angeordnet ist.
17. Heizkessel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgewärmte Sekundärluft (19) in einem Mischka¬ sten (21) mit Kaltluft (23) mischbar ist.
18. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem kreis¬ förmigen Querschnitt versehen ist.
19. Heizkessel nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß innerhalb des Ringes (40) des Ballen¬ widerlagers eine Querstrebe (42) als Abstreifelement für Verbrennungsrückstände angeordnet ist.
20. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 19 gekennzeichnet durch einen in die am Ballenwider¬ lager anliegende Stirnseite des Ballens gerichteten Luft¬ strahl, der während der Betriebszeit des Ballenwiderlagers einen begrenzten Bereich der Ballenstirnseite erfaßt.
21. Heizkessel nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stirnseite der Brennkammer (4) eine gegen die brennraumseitige Ballenfläche gerichtete Luftdüse angeord¬ net ist.
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