WO2005061959A1 - Anordnung zur thermischen umsetzung kleinstückiger brennstoffe, vorzugsweise pellets - Google Patents

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WO2005061959A1
WO2005061959A1 PCT/DE2004/002497 DE2004002497W WO2005061959A1 WO 2005061959 A1 WO2005061959 A1 WO 2005061959A1 DE 2004002497 W DE2004002497 W DE 2004002497W WO 2005061959 A1 WO2005061959 A1 WO 2005061959A1
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WO
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burner plate
arrangement according
designed
combustion
air
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PCT/DE2004/002497
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Biegel
Matthias GRÖNKE
Peter Kosel
Gerd Langheinrich
Peter Loose
Jan Magister
Michael Noack
Michael Schäfer
Schwanzara-Bennoit
Original Assignee
Fachhochschule Lausitz
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B1/00—Combustion apparatus using only lump fuel
    • F23B1/16—Combustion apparatus using only lump fuel the combustion apparatus being modified according to the form of grate or other fuel support
    • F23B1/28—Combustion apparatus using only lump fuel the combustion apparatus being modified according to the form of grate or other fuel support using ridge-type grate, e.g. for combustion of peat, sawdust, or pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M9/00—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields
    • F23M9/02—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields in air inlets

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for thermal conversion in the sense of burning pellets and the like combustible small-scale substances such as granules and the like in a underfeed combustion system.
  • combustion plants for generating heat which are used in particular to heat a heat transfer medium, as is the case with water, are operated by means of coal, electricity or oil.
  • the coal is naturally in the form of a disperse material and with a different grain size distribution, or larger pieces are obtained from coal of lesser lump size by appropriate shaping.
  • special fuels or energy sources such as sawdust, wood chips and pellets
  • special training is common, which takes into account the specific properties of these fuels such as calorific value, water content and the like properties.
  • these specific properties consist of a relatively small dimensioning of the individual grain, so that the combustion grate must be designed accordingly.
  • these difficulties in the design of the grate, in addition to the burning properties of these heating agents lead to a slag accumulation which is difficult to control, since temperatures arise at which energy sources melt.
  • DE-OS 32 00 194 proposes a method for operating a firing device in which the compressed air pulses Frequent fuel is loosened and light parts such as fly ash, coal dust and the like are transported to an adjacent chamber.
  • the operation of the furnace and thus also of the compressed air pulses can be controlled, the parameters being selected on the basis of empirical values, which are subsequently set.
  • the combustion chamber is loaded from above. Operation with pellets is therefore not practical and control is based on preset values that have no relation to changes that occur during the actual firing process.
  • a fuel supply is proposed vertically from the bottom upwards by the entry of the fuel via a screw, the vertically formed channel has a constant cross-section, its length is telescopically changeable and at the free end it closes upwards a fire pit is formed.
  • An air supply chamber is formed under the fire trough, via which air is supplied to the fuel bed from below through the grate designed as a fire trough. The combustion is brought about by the height adjustment of the fuel duct, the height of the fire bed and the flow resistance of the combustion air being influenced by its adjustability. Ash is transported outside via the vertical feed of the fuel. There are no statements on slag formation.
  • the burning process is controlled by changing the speed of the fuel supply and changing the length of the vertical channel. Due to the formation of a ring-shaped supply of combustion air, an area remains in the center of the fire pit in which the combustion takes place at different times with respect to the full cross-section and irregularities in the combustion process cannot be ruled out.
  • the object of the invention is therefore to develop a underfeed combustion system, with the aid of which combustion of different qualities of small-sized fuels, preferably pellets, is made possible and the formation of a slag crown on the grate which hinders controlled combustion and sintering are reduced.
  • this underfeed combustion system initially has a known vertical fuel supply via an essentially vertical shaft, which can also deviate from the vertical with its central axis within limits.
  • a burner plate At its free end towards the top, a burner plate, the main surface of which is essentially horizontal, is formed with a free cross-section in the middle.
  • the transition area between the essentially vertical shaft of the fuel supply and the horizontally designed burner plate is designed to be greatly rounded to flared.
  • the solution according to the invention further provides that, in addition to the horizontally designed region of the burner plate, the upper region of the essentially vertically constructed shaft which deviates from the vertical and which ultimately merges into the burner plate, preferably has uniformly distributed outlet openings for the entry of the primary air ,
  • a central air nozzle for further supply of primary air is formed lying on the vertical bisector extending through the burner plate.
  • this can be formed in the volume flow of the fuel with an air supply from below and emit it upwards, on the other hand in the area of the rounded deten up to conical extension lying from above with an air supply and this downward arranged.
  • the preferred variant according to the invention has a central air supply from above.
  • the cone similarity can be in the form of a cone. However, it can also be a multifaceted pyramid, a cone with a concave shape. act coat or similar designs. Ultimately, the conditions in the combustion chamber are decisive.
  • the middle air supply can also be drop-shaped.
  • the middle air supply is made of a sufficiently high-temperature material by using titanium, ceramic or similar high-temperature materials.
  • the middle air nozzle is preferably designed in two parts, in that the two parts are connected to one another via a plug connection.
  • All embodiments of the middle air nozzle can also have air outlets distributed laterally and over their circumference.
  • the height of the mid-air nozzle can also be adjusted so that it can be adjusted to optimally match the values of the fuel.
  • This adjustability can be achieved, for example, if the mid-air nozzle is attached to a trapezoid-like, high-temperature-resistant suspension on its lower crossmember, which is fixed in elongated holes in relation to the two short sides of equal length. If both short sides of the same length are connected by means of a spindle, preferably with a counter-rotating round thread, the distance between the lower crossbar changes in relation to the fixed points.
  • a variation provides that rollers tangent to a circumferential circle of the burner plate and lying horizontally in its edge zone with its central longitudinal axis and at right angles to the vertical and breaking through the surface of the burner plate, which have a self-sufficient drive and longitudinal grooves and air nozzles on their cylindrical outside , It has been shown that such a design prevents the combustion residues from sintering.
  • Another variation according to the invention provides that, arranged in a star shape under the burner plate, tapering towards the center of the burner plate and tapering its surface through tapered conical rollers that have a twist on the outside and are driven in such a way that deposits in the twist are transported outwards and for another Transport will be provided. Since they are removed from the area influenced by the primary air, there is no longer any slagging.
  • Another proposal according to the invention provides that preferably at right angles to the central axis of the vertically constructed shaft is star-shaped for this purpose, the upper end surface and the transition from the upper region of the essentially vertically designed shaft to the burner plate are integrated in the firing plate, with outstanding flow dividers which prevent the formation of a closed slag crown.
  • Each of these volume flow dividers is disc-like and loosely rotatable on a transverse axis. Due to the successive advance of the fuel, the combustion residues are pushed over it and a ring that is formed is divided in a radially segmented manner. Even if, for whatever reason, the volume flow dividers are not rotated, the disk-like design of the volume flow dividers ensures that the possible accumulation of the combustion residues pushed over by the pushing fuel.
  • the outer circumference of the burner plate can be horizontally widened and this can be designed in the form of a ring comprising a rotatable motor-driven burner plate outer ring.
  • At least one slag designed as a guide body and located on the burner divider is preferably designed to have slag clearers which move on the burner plate outer ring.
  • a further proposal provides, in relation to the enveloping housing, to form at least one slag remover that sweeps the burner outer ring and discharges slag to the surrounding free space.
  • the burner plate can be slightly convexly curved outwards in its outer edge zone. This makes it easier to roll off the combustion residue segments or the slag parts and Kungen are prevented.
  • the combustion residues in the form of ash and slag follow the force of gravity and fall into the lower part of the casing of the underfeed combustion system. Here they can be transported away by an appropriately designed, well-known conveyor system.
  • moisture accumulation preferably takes place in the upper air supply, ie above the middle air supply.
  • this can be spraying of water, preferably process water, on the other hand, moisture can also be added by injecting.
  • slag if it forms, tends to become brittle and adheres less to the surface of the burner plate. To this extent, the contamination of the burner plate surface by caking of combustion residues is reduced.
  • the upper air can also be a flue gas-water-air mixture.
  • a conventional device can be arranged in the flue gas area, by means of which the residual oxygen contained can be determined by means of a ⁇ probe and the CO content can be determined by means of a CO probe.
  • a device can also be integrated which enables the flue gas quantities to be determined. The values determined at time intervals can also be given to a computer unit connected to these devices, which first adjusts a change in the speed of the fuel supply after comparison with a standard and, if necessary, further regulates the primary and secondary air volume per unit of time.
  • a hot combustion chamber was also built above the center air nozzle, in which secondary air is supplied to the flames in a controlled manner.
  • the determined values and Measures taken as a result of a difference determination are also stored in the computer and are available there for an online query.
  • the underfeed combustion system can be completed by safety-relevant assemblies.
  • the fuel delivery device can have a fast-closing, preferably temperature-controlled shut-off.
  • a preferably temperature-controlled extinguishing device can be formed around the fuel delivery device and / or around the burner plate.
  • FIG. 1 is a side view of a burner plate designed according to the invention with a transition area to the vertical shaft of the fuel supply and in the variant with volume flow dividers and air nozzle with air outlet directed downwards,
  • FIG. 1 shows the top view of the representation according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows the section A - A 'of FIG. 2
  • Fig. 4 is a perspective view of the combination of center air nozzle and burner plate with volume flow dividers.
  • a burner plate 2 is then formed on a vertically designed shaft 1 of a underfeed combustion system supplied with pellets by a driven screw.
  • the transition region 3 between the vertically designed shaft 1 and the burner plate 2 is rounded with a radius which corresponds to the diameter of the vertically designed shaft 1.
  • this rounding has air outlet openings 4 distributed symmetrically over the circumference, which continue in a concentric arrangement in the immediate inner edge region of the burner plate 2.
  • the air is supplied via the air inlet openings 8 or 8 ' .
  • disk-shaped volume flow dividers 5 are integrated in the burner plate 2 and protrude above the burner plate 2.
  • the burner plate 2 is designed with a slightly convex curvature, so that the combustion residues can easily fall outwards when fuel is added from the inside in the vertically designed shaft 1.
  • a central air nozzle 6 via which combustion air is fed into the center of the embers bed that forms after the fuel has been ignited.
  • This middle air nozzle 6 is made of ceramic, for example, and has a cone-like shape, in that it initially tapers inwards in a parabolic manner, in relation to the lateral projection of the surface line toward the tip.
  • the central air nozzle 6 in the specific case has a receptacle 7 on the side for releasably fixing a supply line for the air to be supplied.
  • the distance between the center air nozzle 6 and the burner plate 2 can be adjusted in order to be able to influence optimal combustion based on the calorific value of the available fuel and its admixtures, based on the stoichiometric measurements in the exhaust gas.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur thermischen Umsetzung im Sinne einer Verbrennung von Pellets und dergleichen brennbaren kleinstückigen Stoffen wie Granulate in einer Unterschubverbrennungsanlage, bei deren Kon­zeption es Aufgabe war, eine Unterschubverbrennungsanlage zu entwickeln, mit deren Hilfe eine Verbrennung von unterschiedlichen Qualitäten kleinstücki­ger Brennstoffe, vorzugsweise Pellets, ermöglicht wird und eine Bildung einer eine geregelte Verbrennung behindernden Schlackenkrone auf dem Rost sowie Versinterungen reduziert werden. Die Aufgabe wird gelöst, indem diese Unter­schubverbrennungsanlage eine bekannte vertikale Brennstoffzufuhr über einen im wesentlichen vertikal ausgeführten Schacht aufweist, über dem ein Brenntel­ler mit mittig freiem Querschnitt ausgebildet ist.

Description

Anordnung zur thermischen Umsetzung kleinstückiger Brennstoffe, vorzugsweise Pellets
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur thermischen Umsetzung im Sinne einer Verbrennung von Pellets und dergleichen brennbaren kleinstückigen Stoffen wie Granulate und dergleichen in einer Unterschubverbrennungsanlage.
Im Allgemeinen werden Feuerungsanlagen zur Erzeugung von Wärme, die insbesondere zum Erwärmen eines Wärmeträgermediums dienen, wie das bei Wasser der Fall ist, mittels Kohle, Elktrizität oder Oel betrieben. In der Regel liegt die Kohle naturgemäss als disperses Matrial und mit unterschiedlicher Korngrössenverteilung vor, oder es werden aus Kohle geringerer Stückigkeit über eine zweckentsprechende Formgebung grössere Stückigkeiten erzielt. Für andere Sonderbrennstoffe oder Energieträger, wie das Sägespäne, Holzhackschnitzel und Pellets sind, sind Sonderausbildungen üblich, die die spezifischen Eigenschaften dieser Brennstoffe wie Heizwert sowie Wassergehalt und dergleichen Eigenschaften berücksichtigen. Diese spezifischen Eigenschaften bestehen zum einen in einer relativ geringen Dimensionierung des Einzelkorns, sodass der Verbrennungsrost entsprechend ausgelegt werden muss. Zum anderen führen diese Schwierigkeiten der Rostauslegung neben den Brenneigenschaften dieser Heizmittel zu einem schwierig zu beherrschenden Schlackeanfall, da Temperaturen entstehen, bei denen Energieträger schmelzen.
Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, diesen Schwierigkeiten abzuhelfen. So wird in der DE-OS 32 00 194 ein Verfahren zum Betreiben einer Feue- rungseinrichtung vorgeschlagen, bei dem mittels Druckluftimpulsen das ange- häufte Brennmaterial aufgelockert wird und leichte Teile wie Flugasche, Kohlestaub und dergleichen in eine benachbarte Kammer transportiert werden. Der Betrieb der Feuerung und somit ebenfalls der Druckluftimpulse lässt sich steuern, wobei die Auswahl der Parameter an Hand von Erfahrungswerten erfolgt, die im weiteren fest eingestellt werden. Die Beschickung der Brennkammer erfolgt von oben her. Damit ist ein Betrieb mittels Pellets nicht zweckmässig und die Steuerung erfolgt an Hand voreingestellter Werte, die keine Beziehung zu eintretenden Veränderungen während des eigentlichen Brennprozesses haben.
Nach der DE-OS 35 38 511 wird eine Brennstoffzufuhr vertikal von unten nach oben vorgeschlagen, indem über eine Schnecke der Eintrag des Brennmaterials erfolgt, der vertikal ausgebildete Kanal einen konstanten Querschnitt aufweist, seine Länge teleskopisch veränderbar ist und am freien Ende nach oben hin abschliessend eine Feuermulde ausgebildet ist. Unter der Feuermulde ist eine Luftzuführungskammer ausgebildet, über die durch den als Feuermulde ausgebildeten Rost dem Brennstoffbett von unten her Luft zugeführt wird. Die Verbrennung wird durch die Höhenverstellung des Brennstoffkanals herbeigeführt, indem durch seine Verstellbarkeit die Höhe des Feuerbettes und der Strömungswiderstand der Verbrennungsluft beeinflusst werden sollen. Über die vertikale Zuführung des Brennmaterials wird Asche nach aussen abtransportiert. Aussagen zur Schlackebildung sind nicht vorhanden.
Der Brennprozess wird gesteuert durch eine Veränderung der Geschwindigkeit der Brennstoffzuführung sowie der Veränderung der Länge des vertikalen Kanals. Auf Grund der Ausbildung einer ringförmigen Zuführung der Verbrennungsluft verbleibt im Zentrum der Feuermulde ein Bereich, in dem die Verbrennung bezogen auf den vollen Querschnitt zeitlich differenziert erfolgt und Unregelmässigkeiten im Verbrennungsprozess nicht auszuschliessen sind. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Unterschubverbrennungsanlage zu entwickeln, mit deren Hilfe eine Verbrennung von unterschiedlichen Qualitäten kleinstückiger Brennstoffe, vorzugsweise Pellets, ermöglicht wird und eine Bildung einer eine geregelte Verbrennung behindernden Schlackenkrone auf dem Rost sowie Versinterungen reduziert werden.
Die Aufgabe wird gelöst, indem diese Unterschubverbrennungsanlage zunächst eine bekannte vertikale Brennstoffzufuhr über einen im wesentlichen vertikal ausgeführten Schacht aufweist, der mit seiner Mittelachse ebenfalls in Grenzen von der Lotrechten abweichen kann. An dessen nach oben hin freiem Ende ist ein Brennteller, dessen Hauptfläche im wesentlichen horizontal liegend ausgeführt ist, mit mittig freiem Querschnitt ausgebildet. Der Übergangsbereich zwischen im wesentlichen vertikal ausgeführtem Schacht der Brenn Stoffzuführung und horizontal ausgebildetem Brennteller ist stark gerundet bis konisch erweitert ausgeführt. Diese Ausbildung begünstigt zunächst die Verlagerung der Verbrennung in das freie Ende des sich ständig bewegenden Volumenstrom des Brennstoffes hinein.
Die erfindungsgemässe Lösung sieht des weiteren vor, dass neben dem horizontal ausgeführten Bereich des Brenntellers ebenso der von der Vertikalen abweichende obere Bereich des im wesentlichen vertikal ausgeführten Schachtes, der letztendlich in den Brennteller übergeht, vorzugsweise gleich- massig verteilt Austrittsöffnungen für den Eintritt der Primärluft aufweist.
Erfindungsgemäss wird des weiteren vorgeschlagen, dass auf der durch den Brennteller verlaufenden Mittelsenkrechten liegend eine Mittelluftdüse für eine weitere Zuführung von Primärluft ausgebildet ist. Diese kann zum einen im Volumenstrom des Brennstoffes liegend mit Luftzuführung von unten her und dies nach oben abgebend ausgebildet sein, zum anderen im Bereich der abgerun- deten bis konischen Erweiterung liegend von oben her eine Luftzuführung aufweisend und diese Nach unten abgebend angeordnet sein. Damit ist ein weiteres Detail vorhanden, das die Verlagerung der Verbrennung in den sich ständig bewegenden Volumenstrom des Brennstoffes hinein begünstigt, indem die die Luftzuführung insbesondere bei Luftaustritt nach unten hin verlassende Primärluft sich in dem ihr entgegen kommenden Brennstoffstrom verteilt und diesen auf Zündtemperatur aufheizt. Daraus folgt, dass sich über den gesamten Brennteller ein Glutbett ausbildet und sich der heisse Kern dieses Glutbettes in dessen Zentrum befindet.
Die erfindungsgemässe Vorzugsvariante weist eine Mittelluftzuführung von oben her auf.
Diese kann in einen Doppelkörper integriert sein, der aus zwei kegelähnlichen Körpern besteht, die mit ihren Grundflächen miteinander verbunden sind und dessen Mittellängsachse eine Verlängerung der durch den Brennteller verlaufenden Mittelsenkrechten darstellt. Damit ist es möglich, über den unteren kegelähnlichen Körper die Mittelluftzuführung von oben her zu realisieren und über den oberen kegelähnlichen Körper nach oben austretend Sekundärluft zuzuführen. Damit wird im weiteren eine Strahlungsabschirmung erreicht, indem unterhalb des Doppelkörpers und in Nähe des Brenntellers befindlich eher eine niedere Temperatur entsteht, sodass eher eine Vergasung des Brennstoffes stattfindet und sich die höheren Temperaturen, bei denen eher eine Verbrennung stattfindet und ein optimales Ausbrennen der Brenngase erreicht wird, bei dem letztendlich in erhöhtem Masse Schlacke anfällt, sich oberhalb des Doppelkörpers vollziehen.
Die Kegelähnlichkeit kann in der Form eines Kegels bestehen. Es kann sich aber ebenfalls um eine vielflächige Pyramide, einen Kegel mit konkav gestalte- tem Mantel oder ähnliche Gestaltungen handeln. Massgebend sind letztlich die Verhältnisse in der Brennkammer.
Statt als Doppelkörper aus zwei kegelähnlichen Körpern kann die Mittelluftzuführung ebenfalls tropfenförmig ausgebildet sein.
Es versteht sich von selbst, dass die Mittelluftzuführung aus einem hinreichend hochwarmfesten Material gefertigt wird, indem Titan, Keramik oder dergleichen hochwarmfeste Materialien eingesetzt werden. Vorzugsweise ist die Mittelluftdüse zweiteilig ausgeführt, indem beide Teile über eine Steckverbindung miteinander verbunden sind.
Alle Ausführungsformen der Mittelluftdüse können ebenso seitlich und über ihren Umfang verteilt Luftaustritte aufweisen.
In der Relation zum Brennteller kann die Mittelluftdüse hinsichtlich ihrer Höhenlage ebenfalls verstellbar eingerichtet sein, um angepasst an die Werte des Brennstoffes eine optimale Verbrennung einstellen zu können. Diese Verstellbarkeit kann beispielhaft erreicht werden, wenn die Mittelluftdüse an einer trapezähnlichen hochwarmfesten Aufhängung an deren unterer Quertraverse befestigt ist, die in Langlöchern im Verhältnis zu den beiden kurzen gleichlangen Seiten festgelegt ist. Werden beide kurzen gleichlangen Seiten mittels einer mit vorzugsweise gegenläufigem Rundgewinde versehenen Spindel verbunden, verändert sich der Abstand der unteren Quertraverse im Verhältnis zu den Festpunkten. Es ist ebenso möglich, von oben her ein einfaches Gestänge vorzusehen, das die Mittelluftdüse trägt und höhenverstellbar im umhüllenden Gehäuse befestigt ist. Unabhängig davon kann im Randbereich des Brenntellers noch immer eine Verkrustung von Verbrennungsrückständen auftreten, die einer Beseitigung bedarf.
Diese Rückstände entstehen im Glutbett, das in seinem Inneren eine Temperatur von weit über 1000°C aufweist. Es entstehen zunächst glaskugelähnliche Gebilde, die im weiteren zu grösseren festen Gebilden zusammenwachsen. Um das zu verhindern, weist die unmittelbar an die Verbrennungszone angrenzende Randzone des Brenntellers spezifische die Beseitigung von Verbrennungsrückständen begünstigende Ausbildungen auf.
Eine Variation sieht vor, dass an einem Umfangskreis des Brenntellers tangierend und in dessen Randzone mit ihrer Mittellängsachse horizontal liegend und im rechten Winkel zur Senkrechten sowie die Oberfläche des Brenntellers durchbrechend Walzen ausgebildet sind, die einen autarken Antrieb sowie auf ihrer zylindrischen Außenseite Längsnuten sowie Luftdüsen aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige Ausbildung ein Versintern der Verbrennungsrückstände verhindert.
Eine weitere erfindungsgemässe Variation sieht vor, dass unter dem Brennteller sternförmig angeordnet zum Mittelpunkt des Brenntellers zu sich verjüngend und dessen Oberfläche durchbrechend konisch zulaufende Kegelrollen, die äusserlich einen Drall aufweisen und derartig angetrieben sind, dass im Drall befindliche Ablagerungen nach aussen transportiert und für einen weiteren Abtransport bereitgestellt werden. Da sie aus dem Bereich der Beeinflussung durch die Primärluft entfernt sind, ist ein Verschlacken nicht mehr gegeben.
Ein anderer erfindungsgemässer Vorschlag sieht vor, dass im rechten Winkel zur Mittelachse des vertikal ausgeführten Schachtes vorzugsweise sternförmig dazu in den Brennteller seine obere Abschlussfläche sowie den Übergang vom obere Bereich des im wesentlichen vertikal ausgeführten Schachtes zum Brennteller überragend Volumenstromteiler integriert sind, die das Ausbilden einer geschlossenen Schlackenkrone verhindern. Jeder dieser Volumenstromteiler ist scheibenartig und auf einer querliegenden Achse lose drehbar ausgebildet. Durch den sukzessiven Vorschub des Brennstoffes werden die anfallenden Verbrennungsrückstände darüber geschoben und ein sich bildender Ring wird radial segmentiert geteilt. Selbst wenn aus welchen Gründen auch immer ein Drehen der Volumenstromteiler unterbleibt, sorgt die scheibenartige Ausbildung der Volumenstromteiler für ein Teilen der vom nachdrängenden Brennstoff darüber geschobenen möglichen Anhäufung der Verbrennungsrückstände.
Des weiteren kann der Brennteller, wenn dieser feststehend ausgeführt ist, an seinem äusseren Umfang diesen horizontal verbreiternd und diesen kreisringförmig umfassend einen drehbaren motorisch angetriebenen Brennteller- aussenring aufweisend ausgebildet sein.
Auf diesem Brenntelleraussenring ist vorzugsweise mindestens ein als Leitkörper ausgebildeter und auf dem Brennteiler befindliche Schlacken bei seiner Bewegung auf den Brenntelleraussenring verschiebender Schlackenräumer aufweisend ausgebildet. Ein weiterer Vorschlag sieht vor, im Verhältnis zum umhüllenden Gehäuse festgelegt wenigstens einen den Brenntelleraussenring bestreichenden und Schlacken zum umgebenden Freiraum ableitenden Schlackenentferner auszubilden.
In allen Fällen kann der Brennteller in seiner äusseren Randzone leicht konvex nach aussen gekrümmt sein. Damit wird das Abrollen der Verbrennungsrückstandssegmente beziehungsweise der Schlackenteile erleichtert und Anbak- kungen werden verhindert. Die in Form von Asche und Schlacke anfallenden Verbrennungsrückstände folgen der Schwerkraft und fallen in den unteren Teil der Umhüllung der Unterschubverbrennungsanlage. Hier können sie durch eine zweckmässig gestaltete bekannte fördertechnische Einrichtung zum Aufhalden abtransportiert werden.
Es ist ebenso möglich, die vorgeschlagene Kombination vorteilhaft so zu betreiben, dass vorzugsweise in der Oberluftzuführung, also oberhalb der Mittelluftzuführung, eine Feuchtigkeitsanreicherung erfolgt. Das kann zum einen ein Verdüsen von Wasser, vorzugsweise Brauchwasser, sein, zum anderen kann eine Feuchtigkeitsanreicherung ebenfalls durch Einspritzen erfolgen. In allen Fällen neigt Schlacke, falls sie sich bildet, zum Brüchigwerden und sie haftet weniger an der Brenntelleroberfläche. Insoweit wird die Verschmutzung der Brenntelleroberfläche durch Anbackungen von Verbrennungsrückständen verringert. Die Oberluft kann ebenfalls ein Rauchgas-Wasser-Luftgemisch sein.
Im Rauchgasbereich kann eine übliche Einrichtung angeordnet sein, über die der enthaltene Restsauerstoff mittels λ-Sonde und der CO-Anteil über eine CO-Sonde festgestellt werden. Ebenso kann eine Einrichtung integriert sein, die ein Feststellen der Rauchgasmengen ermöglicht. Die in zeitlichen Intervallen ermittelten Werte können ebenso einer mit diesen Einrichtungen verbundenen Rechnereinheit aufgegeben werden, die zunächst nach Vergleich mit einem Normal eine Veränderung der Geschwindigkeit der Brennstoffzuführung und, falls erforderlich, im weiteren die Primär- und Sekundärluftmenge je Zeiteinheit neu einregelt.
Um die Brenngase optimal auszubrennen, wurde zusätzlich, wie bereits beschrieben, über der Mittelluftdüse eine heisse Brennkammer ausgebildet, in der den Flammen geregelt Sekundärluft zugeführt wird. Die ermittelten Werte und infolge einer Differenzermittlung ergriffenen Massnahmen werden ebenso im Rechner gespeichert und stehen dort für eine online-Abfrage zur Verfügung.
Die Unterschubverbrennungsanlage kann durch sicherheitsrelevante Baugruppen komplettiert werden. So kann die Brennstofffördereinrichtung eine schnell- schliessende vorzugsweise temperaturgesteuerte Absperrung aufweisen. Ebenso kann um die Brennstofffördereinrichtung und/oder um den Brennteller eine vorzugsweise temperaturgesteuerte Löscheinrichtung ausgebildet sein.
Mittels der vorgeschlagenen Konstruktion ist es möglich, unterschiedliche Pellet- und Granulatarten, sortiert oder in der Mischung, so zu verbrennen, dass ein Schlackeanfall sich nicht hinderlich auf die Verbrennung dieser Pellets oder Granulate auswirkt. Auch regional unterschiedliche Qualitäten nichtfossiler kleinstückiger Brennstoffe führen nicht zu Störungen des Brennprozesses. Insoweit ist die erfindungsgemässe Lösung vorteilhaft einsetzbar.
Die Lösung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen erfindungsgemäss gestalteten Brennteller mit Übergangsbereich zum vertikal ausgeführten Schacht der Brenn- stoffzuführung sowie in der Variante mit Volumenstromteilern und Mittel luftdüse mit nach unten gerichtetem Luftauslass in einer Seitenansicht,
Fig. 2 die Draufsicht auf die Darstellung gemäss Fig. 1 ,
Fig. 3 den Schnitt A - A' nach Fig. 2, Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Kombination von Mittelluftdüse und Brennteller mit Volumenstromteilern.
Sich anschliessend an einen vertikal ausgeführten Schacht 1 einer über eine angetriebene Schnecke mit Pellets versorgten Unterschubverbrennungsanlage ist ein Brennteller 2 ausgebildet. Der Übergangsbereich 3 zwischen vertikal ausgeführtem Schacht 1 und Brennteller 2 ist mit einem Radius, der dem Durchmesser des vertikal ausgeführten Schachtes 1 entspricht, gerundet. In dieser Rundung sind unmittelbar nach Abweichung aus der Senkrechten für den Eintritt der Primärluft symmetrisch über den Umfang verteilt Luftaustrittsöffnungen 4 vorhanden, die sich im unmttelbar inneren Randbereich des Brenntellers 2 in einer konzentrischen Anordnung fortsetzen. Die Zuführung der Luft erfolgt über die Lufteintrittsöffnungen 8 beziehungsweise 8'. Des weiteren sind in den Brennteller 2 scheibenförmig ausgebildete Volumenstromteiler 5 integriert, die den Brennteller 2 nach oben hin überragen. Im äusseren Randbereich ist der Brennteller 2 nach aussen hin abfallend leicht konvex gekrümmt ausgeführt, damit die Verbrennungsrückstände leicht nach aussen hin abfallen können, wenn von innen her Brennstoff im vertikal ausgeführten Schacht 1 nachgeschoben wird.
Über dem Brennteller 2 angeordnet befindet sich eine Mittelluftdüse 6, über die Verbrennungsluft nach dem Zünden des Brennstoffes in das Zentrum des sich bildenden Glutbettes zugeführt wird. Diese Mittelluftdüse 6 ist beispielhaft aus Keramik gefertigt und weist eine kegelähnliche Form auf, indem sich diese bezogen auf die seitliche Projektion der Mantellinie zur Spitze zunächst nach innen gewölbt im weiteren parabelförmig verjüngt. Zum Zweck der Luftzuführung weist die Mittelluftdüse 6 im konkreten Fall seitlich eine Aufnahme 7 für eine lösbare Fixierung einer Zuleitung für die zuzuführende Luft auf. Durch das Einblasen der Luft in das Zentrum des Glutbetts bildet sich dort ein heisser Kern, indem sich die Verbrennung der Pellets dort besonders intensiv vollzieht.
Der Abstand der Mittelluftdüse 6 im Verhältnis zum Brennteller 2 ist einstellbar, um in Abhängigkeit vom Heizwert des zur Verfügung stehenden Brennstoffes und seiner Beimengungen eine optimale Verbrennung an Hand der stöchiome- trischen Messungen im Abgas beeinflussen zu können.
Bezugszeichen:
vertikal ausgeführter Schacht 1
Brennteller 2
Übergangsbereich 3
Luftaustrittsöffnungen 4
Volumenstromteiler 5
Mittelluftdüse 6
Aufnahme 7
Lufteintrittsöffnungen 8; 8

Claims

Schutzansprüche:
1. Anordnung zur Verbrennung kleinstückiger Brennstoffe, vorzugsweise Pellets, auch unterschiedlicher Zusammensetzung, die im wesentlichen aus einem in ein umhüllendes einen Brennraum bildendem Gehäuse mit seiner Brennfläche horizontal ausgebildetem Brennteller (2) besteht, dem Brennteller untergelagert eine vertikale Brennstoffzuführung ausgeführt ist, an deren nach oben hin freiem Ende der Brennteller (2) mit mittig freiem Querschnitt ausgebildet ist, der Übergangsbereich (3) von horizontaler Fläche zum mittig freien Querschnitt zwischen im wesentlichen vertikal ausgeführtem Schacht (1 ) der Brennstoffzuführung und horizontal ausgebildetem Brennteller (2) stark gerundet bis konisch erweitert ausgeführt ist, in diesem in den Brennteller übergehenden Übergangsbereich (3) Luftaustrittsöffnungen für den Eintritt von Primärluft ausgebildet sind sowie auf der durch den Brennteller (2) verlaufenden Mittelsenkrechten liegend eine Mittelluftdüse (6) für einen weiteren Lufteintrag ausgebildet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , bei der die Mittelluftdüse (6) einen Lufteintrag von unten nach oben ermöglichend und diese nach oben austragend ausgebildet und im Brennstoffstrom angeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 , bei der die Mittelluftdüse (6) oberhalb des Brenntellers (2) einen Lufteintrag von oben nach unten ermöglichend ausgebildet ist, diese die Luft nach unten austragend und mit ihrer unteren Abschlusskante in der Nähe einer waagerechten Projektion der Oberfläche des Brenntellers (2) liegend angeordnet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, bei der die Mittelluftdüse (6) in Form zweier kegelähnlicher Körper ausgeführt ist, bei dem die beiden kegelähnlichen Körper mit ihren Grundflächen miteinander verbunden sind und die Mittellängsachse des aus kegelähnlichen Körpern zusammengesetzten Doppelkörpers eine Verlängerung der durch den Brennteller (2) verlaufenden Mittelsenkrechten darstellt sowie der untere Kegel des Doppelkörpers die Mittel luftzuführung von oben her zum Brennteller (2) ermöglichend ausgebildet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 3, bei der die Mittelluftdüse (6) als tropfenförmiger Körper ausgeführt ist, dessen Mittelängsachse eine Verlängerung der durch den Brennteller (2) verlaufenden Mittelsenkrechten darstellt sowie der untere Teil des tropfenförmigen Körpers die Mittelluftzuführung von oben her zum Brennteller (2) ermöglichend ausgebildet ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei der der obere Teil des jeweiligen Körpers eine Luftzuführung nach oben hin ermöglichend ausgebildet ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Mittelluftdüse (6) einen seitlichen Luftaustritt ermöglichend ausgebildet ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Mittelluftdüse (6) im Verhältnis zum Brennteller (2) hinsichtlich ihres Abstandes höhen- mässig verstellbar festgelegt ausgebildet ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der im Brennteller (2) die unmittelbar an die Verbrennungszone angrenzende Randzone des Brenntellers (2) eine spezifische die Beseitigung von Verbrennungsrückständen begünstigende Ausbildung aufweist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Brennteller (2) an seinem äusseren Umfang diesen horizontal verbreiternd und diesen kreisringförmig umfassend einen drehbaren motorisch angetriebenen Brenntelleraussenring aufweisend ausgebildet ist.
11. Anordnung nach Anspruch 10, bei dem der Brenntelleraussenring ein als Leitkörper ausgebildeten und auf dem Brennteiler (2) befindliche Schlacken bei seiner Bewegung auf den Brenntelleraussenring verschie- . benden Schlackenräumer aufweisend ausgebildet ist.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , bei dem ein den Brenntelleraussenring bestreichender und Schlacken zum umgebenden Freiraum ableitender, im Verhältnis zum umhüllenden Gehäuse festgelegter Schlackenentferner ausgebildet ist.
13. Anordnung nach Anspruch 9, bei der an einem Umfangskreis des Brenntellers (2) tangierend und in dessen Randzone mit ihrer Mittellängsachse horizontal liegend und die Oberfläche des Brenntellers (2) durchbrechend Walzen ausgebildet sind, die einen autarken Antrieb sowie auf ihrer zylindrischen Außenseite Längsnuten sowie Luftaustrittsdüsen aufweisen.
14. Anordnung nach Anspruch 9, bei der in den Brennteller sternförmig angeordnet zum Mittelpunkt des Brenntellers (2) zu sich verjüngend und die Oberfläche des Brenntellers (2) durchbrechend konisch zulaufende Kegelrollen ausgebildet sind, die äusserlich einen Drall aufweisen und derartig angetrieben ausgestaltet sind, dass im Drall befindliche Ablagerungen durch Verbrennungsrückstände nach aussen transportiert und für einen weiteren Abtransport bereitgestellt werden.
15. Anordnung nach Anspruch 9, bei der im rechten Winkel zur durch den Brennteller (2) verlaufenden Mittelsenkrechten sternförmig dazu in den Brennteller (2) seine obere Abschlussfläche und den oberen Bereich des im wesentlichen vertikal ausgeführten Schachtes überragend Volumenstromteiler (5) integriert sind, die scheibenartig ausgebildet sind und jeder derselben auf einer querliegenden Achse lose drehbar ausgeführt ist.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der der Brennteller (2) in seiner äusseren Randzone leicht konvex nach aussen gekrümmt ausgebildet ist.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der der untere Teil des umhüllendes Gehäuses eine zweckmässig gestaltete bekannte fördertechnische Einrichtung zum Abtransport der über den Rand des Brenntellers (2) hinaus geratenen und im unteren Teil des umhüllenden Gehäuses gesammelten Verbrennungsrückstände aufweisend ausgebildet ist.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dass die zugeführte Luft mit Feuchtigkeit angereichert ist.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der die zugeführte Luft mit Rauchgas angereichert ist.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der der in das umhüllende Gehäuse für die Abluft integrierte Rauchgaskanal einen mit einer Rechnereinheit verbundenen Sensor aufweist, der den enthaltenen Sauerstoff hinsichtlich der absoluten Grosse seines Anteils am Abgas in zeitlicher Abhängigkeit feststellt und einen dem Sauerstoffgehalt adäquaten Wert der Rechnereinheit übermittelnd ausgebildet ist.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der der Rauchgaskanal eine mit einer Rechnereinheit verbundene Einheit aufweist, die die Menge Rauchgas in zeitlicher Abhängigkeit pro Zeiteinheit feststellt und einen adäquaten Wert der Rechnereinheit übermittelnd ausgebildet ist.
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 20 oder 21 , bei der der dem Sau- erstoffgehait adäquate Wert als Steuergrösse für eine Veränderung der Geschwindigkeit der Brennstoffzuführung herangezogen ist.
23. Anordnung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, bei der der dem Sauerstoffgehalt adäquate Wert als Steuergrösse für eine Veränderung der Primärluftmenge je Zeiteinheit herangezogen ist.
24. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, bei der die Brennstofffördereinrichtung eine schnellschliessendes vorzugsweise temperaturgesteuerte Absperrung aufweisend ausgebildet ist.
25. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, bei der die Brennstofffördereinrichtung eine temperaturgesteuerte Löscheinrichtung aufweisend ausgebildet ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, bei der um den Brennteller (2) eine temperaturgesteuerte Löscheinrichtung ausgebildet ist.
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