WO2008122279A2 - Feststoffbrenner und verfahrensweise seiner kühlung - Google Patents

Feststoffbrenner und verfahrensweise seiner kühlung Download PDF

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WO2008122279A2
WO2008122279A2 PCT/DE2008/000584 DE2008000584W WO2008122279A2 WO 2008122279 A2 WO2008122279 A2 WO 2008122279A2 DE 2008000584 W DE2008000584 W DE 2008000584W WO 2008122279 A2 WO2008122279 A2 WO 2008122279A2
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    • F23G2209/00Specific waste
    • F23G2209/26Biowaste
    • F23G2209/261Woodwaste

Definitions

  • the present invention belongs to the technical field of the firing, thus to the range of firings for lumpy to flowable fuels in solid form and relates to a solid fuel burner and the arrangement and method of its cooling.
  • EP 1 396 679 A1 technical solution describes a promotion of the fuels first in the reservoir by means of screw and then to the remotely positioned heater via a pneumatic supply by means of negative pressure and then the supply to the combustion chamber by means of electro-mechanical metering. On the Brenneraustruck and the removal of the resulting slag this technical solution does not go.
  • the document DE 20 2005 003 836 U1 describes a rotationally symmetrically designed hot air generator for heating a gas by means of a biogenic material burning solid fuel burner.
  • the invention is concerned with the combination of a heat source in the form of a solid fuel burner with a heat exchanger in one, the technical teaching describes the configuration of the circulation of combustion gases in trains and the technical design of the heating of the air by heat exchanger design elements.
  • a solid fuel burner according to AT 003 685 U1 and AT 410 364 B and also belonging to DE 200 07 801 U1 is operated with a under the burner chamber housing underpinning device consisting of a channel with two counter-rotating screws, via which the fuel forcibly located in the burner bottom Opening up into the burner chamber is performed.
  • the deashing in this technical solution is made by a so-called ash removal.
  • This is by an obviously fixed burner bottom or acting as a burner bottom, u.U. rotating disc, both of which are provided at a certain adjustable distance from the combustion chamber housing formed. Clogging of the ash removal gap can not be ruled out, as a result of which the gap height and the combustion process can be subject to permanent adverse changes. Also, ash removal cycles and cleaning cycles must be provided, which may also adversely affect the combustion process.
  • the invention is based on the object to design a solid fuel burner, with a technical simplification of the entire system, a simplification of the combustion for a wide variety of different fuel materials, minimizing the formation of aggressive substances such. Acids and an efficient discharge of the resulting combustion residues during combustion and an expansion in the operating temperature range is achieved.
  • the hollow cylindrical burner according to the invention is multiply divided, advantageously divided in three, configured, these parts being associated with a common axis.
  • a pipe part is located, each outside, fixed.
  • At least one pipe part is pushed in between and / or inserted inserted into one of the two fixed pipe parts.
  • This inserted tube part is provided by means of a preferably electromotive drive, rotating. Since all pipe parts are assigned to a common axis, corresponding bearing elements are provided because of the rotation of the intermediate or inserted pipe part.
  • an externally arranged fixed pipe part for example on the left side of the overall arrangement, at least two inputs for two types of fuel, and an inspection tube, a fresh air supply and ignition device are arranged.
  • the one fuel input is provided with its axis parallel but offset from the axis of the overall device and includes a screw conveyor.
  • the other fuel input is provided with its axis at an angle to the axis of the overall device and integrally incorporates the inspection tube.
  • the feed screw is particularly intended for coarser biogenic fuels such as wood chips, grain waste and plaster, and safely conveys these fuels to a spout that merges into an inclined plane.
  • the combustion chamber are supplied.
  • the other fuel input provided at an angle to the axis of the overall arrangement is provided in particular for the small-sized to flowable bodies, such as cores or granules of biogenic fuel.
  • the fuel is also supplied to the combustion chamber via the vg inclined plane, whereby the fuel is safely fed to the actual combustion chamber in the middle, rotating tube part.
  • the ignition source designed as a detonator or firing rod.
  • combustion materials can optionally be supplied to the combustion.
  • fuel materials can initiate the burning process, which does not release any aggressive substances, and then in the combustion process, fuel materials can be used that are to be incinerated for various reasons, but would initially release aggressive substances during combustion in the startup process of combustion.
  • the interposed pushed or inserted arranged, rotating tube part forms the main combustion chamber.
  • the fuel is ignited.
  • the ember will form during combustion, so at this point elements such as knobs, thorns, sting are arranged on the inner wall of the pipe part, which are responsible for a continuous mixing of the embers and the Combustion residues provide and counteract the caking of slag.
  • this rotating burner part On the inner circumference of this "rotary tube” a spiral for the purpose of the slag-slag promotion and its discharge is arranged.With the rotary movement, the ember or fire and thus the combustion residues is continuously conveyed along the axis of rotation, making them ultimately forcibly laterally safe
  • the entire or at least part of this rotating burner part is encompassed by at least one fixed tube part and supported and sealed by means of further known elements, whereby the above-mentioned annular cavity is formed, on the one hand cooling the burner
  • This water runs, as previously known, in the circulation, in this case also by a heat exchanger which is not further described here
  • the heating return is to be integrated in the middle pipe section where the ember is formed, thereby achieving that will form the gradually "coldest" point of the combustion zone of the "rotary tube", which also counteracts the formation of slag.
  • On the outer circumference of this vg rotating burner part elements are provided for effecting the rotational movement such as sprocket or
  • a spirally wound and fitting the tube inner circumference coil arranged.
  • This coil serves, since it is located in the cooling space of the two pipe parts, on the one hand to give the flowing cooling water a twist, so that this cooling water circulates around the burner chamber and thus dissipates the resulting heat with higher reliability.
  • this coil of the failover in the event that the power supply and thus the circulation pump, fails, because then there would be an overheating of the cooling water circulation.
  • An open-system Water supply to this coil can, because of the energy loss is not affected, connected to a cold water line, which then in any case cold water passed without limit and overheating can be averted with high security.
  • This pipe part also contains various sensors / transducers and is intended to connect the solid fuel burner to the heating system or its ash / slag tank.
  • the hollow cylindrical burner according to the invention is multiply divided, advantageously split in three, and configured such that at least one pipe part (first pipe) is assigned to a common axis, a pipe concentrically enclosing these pipes or parts thereof (second pipe) and another
  • This tube assembly concentrically comprehensive tube (3rd tube) all tube parts each outside both sides fixed, as well as a rotating on the axis of spiral spring, on the inner peripheral surface of / the tube part / tube parts slidably disposed, are arranged as an alternative to the 3rd tube, which with his interior, which is evacuated, would then be omitted, the second pipe should be provided with an insulation against heat dissipation to the outside.
  • the centrally arranged tube carries a variety of sensors / transducers and is for connection to a Zeolith Grande or other high-temperature consumer or that "normal" heating network provided.Furthermore, the solid burner is connected to the heating system, not shown, or their ash / slag tank inner tube forms the main combustion chamber and includes a mounted on the inner circumference of this tube, rotating around the plant axis, spring, which serves the purpose of the slag feed and their discharge and has a motor drive Assigned axis are fixed because of the no longer provided rotation of the intermediate or inserted pipe part, no corresponding bearing and sealing elements are more necessary, resulting in maintaining the operation for combustion of different fuel, the document DE 10 2007 017 101 allows, app arative simplifications.
  • the circulating cooling liquid which in this case represents a high-temperature oil with at least a thermal stability of about 300 ° C or depending on the application of the burner normal water, is contained in the cavity between the inner "combustion tube” and the concentrically arranged above the tube , likewise concentrically arranged, optionally mirrored on its inside, also causes an annular cavity which is evacuated for the purpose of insulation of the cooling oil, so far to avoid heat transfer to the outside, similarly the outer tube, thus the evacuated cavity, omitted and be replaced by a suitable insulation material on the outside of the second tube.
  • a double-box-shaped input for two types of fuel is arranged, either directly next to the combustion chamber, whereby no additional conveying element, such as a screw conveyor, is needed, or in more or less large distance from the combustion chamber, in which case a conveying element, preferably a screw conveyor, is additionally provided for the fuel supply.
  • a fresh air supply and ignition device is also provided there.
  • the one fuel input is provided with its axis parallel but offset from the axis of the overall device.
  • the other fuel input is provided with its axis at an angle to the axis of the overall device.
  • the arranged parallel to the plant axis fuel input is particularly intended for coarser biogenic fuels, such as wood chips, grain waste and -ausputz and promotes these fuels safely on a spout, which merges into an inclined plane.
  • the combustion chamber are supplied.
  • the other fuel input provided at an angle to the axis of the overall arrangement is provided in particular for the small-sized to flowable bodies, such as cores or granules of biogenic fuel.
  • the fuel is also supplied to the combustion chamber via the vg inclined plane, whereby the fuel is safely fed to the actual combustion chamber in the middle tube part.
  • the ignition source designed as a detonator or firing rod.
  • fuel materials, as fuel group 1 the burning process Initiate that release no aggressive substances, and it can then be used in the combustion process, fuel materials, as fuel group 2, which should be brought to combustion for various reasons, but would initially release in the combustion process, aggressive substances in the combustion.
  • the inner tube part forms the main combustion chamber.
  • the fuel is ignited.
  • the ember will form during combustion, so shortly thereafter a rotating about the axis of the device, sliding on the peripheral surface of this tube coil spring begins and by their expansion in cooperation with their rotation for the lateral discharge of the combustion residues the burner ensures.
  • the axis carrying the rotating spiral spring has, in front of the spring at the level of the ember bed, spines or stirrers or the like for mixing the ember bed.
  • the ash box is designed as an afterburner with heat exchanger surfaces.
  • this ash box / afterburner of the present invention further developed as a high-temperature burner solid fuel give the about 300 ° C to 400 ° C hot exhaust gases most of their remaining energy through the heat exchanger elements with their cooling water circuit to the entire system. The exhaust gases are thus cooled to about 120 ° to 150 ° C.
  • a mixer ensures that the temperature of the cooling water return at the desired temperature, for example, 80 ° C, depending on the application. Dere cooling water flow is then fed depending on the application either in the heater, used for hot water supply or used via a radiator to preheat the combustion air.
  • the exhaust gas is from the ash box via a likewise not shown exhaust pipe for further treatment to a another heat exchanger, which may consist of carbon, stainless steel, titanium or other acid-resistant material forwarded.
  • a) the heat exchanger cools the exhaust gases further from - to below 45 ° C - and the condensation takes place here the exhaust more energy -
  • Heating return temperature is used, but this energy to
  • Preheating the combustion air is used. Since this is always below 40 ° C, the year-round heating effect is safe.
  • the annular cavity formed between the inner and the middle tube serves to cool the burner.
  • the forming between the middle and the outer tube annular cavity is evacuated, optionally the inside mirrored, and to prevent the heat radiation to the environment.
  • This cooling liquid is conveyed by means of one or more speed-controlled circulating pump (s) by a combination of one or more zeolite storages with pelleting elements, the circulating pump speed (s) being determined by the inlet temperature required for optimum operation of pelletizing elements. preferably about 200 ° C, directed. This temperature should be present at the outlet of the zeolite storage and transported to the pelletizing elements.
  • the cooling liquid oil After the cooling liquid oil has passed through the pelletizing elements, it is again passed from the pelletizing elements into the cooling space of the burner, thus into the space between the inner and the middle pipe, for the purpose of re-heating or cooling the burner.
  • the cold side of the Peiletier elements is cooled by water, which is passed to a cooler, which is either integrated into the intake air flow of the burner, or gives off its heat directly into the heating network.
  • a cooler which is either integrated into the intake air flow of the burner, or gives off its heat directly into the heating network.
  • particularly energy-efficient effects are achieved in such a way that parts of the amount of heat withdrawn during cooling are fed back to the solid fuel burner to preheat its intake air and thus make the burner work more efficiently, since it requires less fuel in preheated combustion air.
  • the higher the temperature difference between the hot and cold side of the pelletizing elements the higher their efficiency.
  • the cooled cooling liquid may be additionally cool as required, for example via a diversion through the heating network and / or by heating the hot water tank of a heating system.
  • the direct current generated by the pelleting elements can then be easily fed into the public grid via commercially available photovoltaic inverters.
  • Figures 1 to 6 represent the solid fuel burner according to the invention, which is part of a not shown heating or hot water system / hot water treatment, and its partial views.
  • Figs. 1 3 and 5 show the overall arrangement of the burner apparatus.
  • Figs. 2, 4 and 6 show a section of the overall arrangement.
  • Exemplary Embodiment 1 A preferred embodiment does not conclusively show FIGS. 1 and 2.
  • a hollow cylindrical burner 1 is configured 3-divided. Assigned to a common axis 2 are left hand a fixed pipe part 3 and right hand a fixed pipe part 4, in which an inserted lying pipe part 5 is arranged.
  • the two inputs 6 and 7 for the fuel, a fresh air supply 9 and an ignition device 10 are provided on the outside arranged pipe part 3, which may also be arranged slightly removed as shown.
  • the fuel input 7 is axially offset or axially offset and executed with a screw conveyor 13, by means of coarser solid biogenic fuels, such as wood chips, grain waste and plaster can be promoted in the combustion chamber.
  • the fuel input 6 is intended for small-sized to flowable solids, cereal grains, cherry pits, etc. If necessary, however, the fuel input 7 can be used with the screw conveyor 13 for the supply of Malawist Committeeigen to flowable solids.
  • this tube part 3 after the fuel supply nozzle 6 and 7 and an inclined plane 14 for the purpose of slipping the fuel into the main combustion chamber.
  • This inclined plane is equipped with air passage slots 15.
  • the kiln is conveyed by means of a screw directly into the burner chamber, which is why an inclined plane is then unnecessary.
  • a spirally wound coil 11 resting against the tube inner circumference is arranged in the other tube part 4 arranged on the outside.
  • This coil 11 is provided by their spiral arrangement and location in the hollow and cooling chamber 19 with the purpose of a swirl flow generation of water flow and with its connection to a system-open water pipe with the purpose of failover in case of power failure.
  • this pipe part 4 carries various sensors / transducers and is provided for connection of the solid fuel burner to the heating system, not shown, or their ash / slag tank.
  • the inserted tube part 5 includes the main combustion chamber, wherein on the inner circumference of this "rotary tube” in the Glutbeetes pimples, spines, or similar intermixing acting elements 16 are mounted and over the entire peripheral surface a spiral 12 for the purpose of slag-slag promotion and On the outer circumference of this tubular part 5 there are provided elements for effecting the rotational movement, such as sprocket, chain 17 with a motor drive 18. Between the externally arranged tubular parts 3 and 4 and the rotating tubular part 5 interposed therebetween, sealing The cavity 19 is filled with flowing cooling water between the tube part 4 arranged on the outside and the inserted, rotatable tube part 5. The inflow to it is formed by the heating return, which is arranged approximately at the location of the ember for that to the In this place, the "coldest" place of the combustion chamber is formed, whereby also by the formation of slag is counteracted.
  • Exemplary Embodiment 2 A preferred embodiment shows, not to conclude, FIGS. 3 to 6.
  • the hollow-cylindrical burner is multiply divided, in an advantageous manner 3-way, and designed so that a common axis 2 'associated with a tube 3', a concentrically this tube comprising tube 4 'and in turn this tube assembly concentrically comprehensive tube 20', each on the outside both sides fixed, and one about the axis 2 'rotating spiral spring 21' and spikes or stirrups 25 ', on the inner peripheral surface of the tube 3' slidably disposed, are arranged.
  • an input T with the part inputs 7a' and 7b 'for the fuel, a fresh air supply 9' and an ignition device 10 'is provided.
  • the tube 4 ' carries various sensors / transducers and it is provided for connection to a zeolite storage and / or the heating network and / or pelleting elements.
  • the inner tube 3 ' includes the main combustion chamber and the spiked on the inner circumference of this tube spines 25' for the purpose of Brenngut penmischung and also sliding on the inner circumference spring 21 ', this for the purpose of slag promotion and the discharge of slag ,
  • an inclined plane 14' is provided for the purpose of slipping the fuel material into the main combustion chamber.
  • This inclined plane or if you put them in a suitable vertical position, is equipped with air passage slots 15 'for air supply.
  • a rod assembly 22' is further provided and mounted axially on both sides of the burner. This serves to hold and execute the rotational movement of the spikes or pipe bracket 25 'and the discharge spring 21'.
  • the motor drive for this is not shown.
  • the cavity 19 ' is formed, which is filled with coolant, depending on the application of high-temperature oil or water.
  • the tubes 4 'and 20' results in the cavity 22 ', which includes a vacuum.
  • the inside of this tube 20 ' is mirrored for the purpose of radiation inside.
  • the burner side of the pipe part 3 'mounted inlet T for the fuel is double box-shaped with vertical Schüttzu operationsschacht 7a' for the fuel of the fuel assembly 1 and the approximately horizontal feed channel 7b 'is for carried out the fuel of the fuel assembly 2, wherein the feed of these approaches according to the technical solution of the document DE 10 2007 017 101, with the effects and advantages of the solid fuel burner according to the invention, there is carried out.
  • the cooling according to the method takes place via the connections 24 'on the pipe 4' and is shown sufficiently accurately in the description part, which is why further explanations are unnecessary here.
  • Exemplary Embodiment 3 The solid fuel burner shown in FIG. 3 can be converted into a burner of essentially the same characteristics without much effort
  • Liquid fuels are exchanged.
  • Cavity 23 '(vacuum) is eliminated and, instead of this isolation vacuum 23', an insulating material coating 23 ', such as e.g.
  • Mineral wool be arranged on the outer surface of the tube 4 '.
  • Embodiment 5 is a diagrammatic representation of Embodiment 5:
  • Embodiment 2 retaining all of the parts of the embodiment of Embodiment 2 and optionally Embodiment 3, instead of the flanges connected to the pipe 3 'in the immediate vicinity of the pipes connecting the pipes 3' and 4 ', there is no input T to the part inputs 7a' and 7b 'and the inclined plane 14' may be provided, but the input T with the part inputs 7a 'and 7b' is then located at a slightly further distance from the burner space, for example, 1 m away, and the supply to the burner chamber is done by a with a Feed screw 26 'occupied "central" of the common axis associated feed pipe without inclined plane as a chute.
  • Embodiment 6 is a diagrammatic representation of Embodiment 6
  • the solid burner can be used with the cooling liquid water as a normal burner.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Feuerungen, damit zu Feuerungen für stückige bis fließfähige Brennstoffe in fester Form und betrifft einen Feststoffbrenner. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Feststoffbrenner nach der Hauptpatentanmeldung so weiter zu entwickeln und so auszugestalten, dass eine technische Vereinfachung der Gesamtanlage, eine Erweiterung im Betriebstemperaturbereich und eine Erhöhung der Betriebssicherheit erreicht wird. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass ein hohlzylindrischer Brenner mehrfach geteilt vorgesehen ist, wobei diese Teile einer gemeinsamen Achse zugeordnet sind. Jeweils drei Rohre bzw. Rohteile sind konzentrisch übereinander angeordnet. Eine konzentrisch eingeschobene rotierende Feder sorgt für den Austrag der Verbrennungsrückstände. Die Kühlung erfolgt mittels Öl oder Wasser.

Description

Beschreibung
Feststoffbrenner und Verfahrensweise seiner Kühlung
Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Feuerungen, damit zum Bereich der Feuerungen für stückige bis fließfähige Brennstoffe in fester Form und betrifft einen Feststoffbrenner und die Anordnung und Verfahrensweise seiner Kühlung.
Zum Stand der Technik gehört es, stückige Güter, wie z.B. Pellets oder kleinstückige bis fließfähige Körper, wie z.B. Kerne oder Körner aus biogenem Material in Feststoffbrennern als Brennstoff zu verarbeiten. Zum Zwecke der Zuführung solcher stückiger bis fließfähiger Brennstoffe zum Feststoffbrenner werden entweder die Schwerkraft oder bestimmte Fördereinrichtungen ausgenutzt. Die Verbrennung erzeugt in der Regel unter bestimmten Umständen zwangsläufig ungewünschte bzw. schädliche Stoffe. So entstehen in Brenner- und nachfolgenden Räumen in deren noch kaltem Zustand sowie bei noch kalten Abgasen aggressive Stoffe, wie Säuren, die zur Schädigung der ganzen Anlage führen müssen, da bei solchen Betriebszuständen eine Kondensation nicht zu verhindern ist. Desweiteren fallen bei der Verbrennung Asche und Schlacke in nennenswerten Umfangen an. Da es bei der in Rede stehenden Kategorie von Feststoffbrennern und damit bei dem ihnen zugrundeliegenden Temperatureinsatzbereich bzw. Temperaturregime nicht möglich ist, die v.g. Entstehung selbst zu beseitigen, wird mit diversen Maßnahmen versucht, die entstandene Asche bzw. Schlacke (im Fortfolgenden summierend nur noch die Bezeichnung „Schlacke") aus dem Brennraum auszutragen. So ist deren Behandlung bzw. Beseitigung aus den in Frage kommenden Räumen heraus nach Beurteilung des Standes der Technik bisher noch nicht zufriedenstellend gelöst.
Allgemein bekannt ist, dass mit verschiedenen Rostausgestaltungen, wie zum Beispiel Klapp- und Stufenrost, oder mit Retorden- und Brennteller- feuerungen, welche unabhängig vom Brennmaterialaufschub die Schlacke aus dem Brennraum befördern, gearbeitet wird.
Die in EP 1 396 679 A1 offenbarte technische Lösung beschreibt eine Förderung der Brennstoffe zunächst im Vorratsbehälter mittels Schnecke und danach zum entfernt positionierten Heizgerät über eine pneumatische Zuführung mittels Unterdruck und dann die Zuführung zur Brennkammer mittels elektro-mechanischer Mengendosierung. Auf die Brennerausgestaltung und die Beseitigung der anfallenden Schlacke geht diese technische Lösung nicht ein. Die Schrift DE 20 2005 003 836 U1 beschreibt einen rotationssymetrisch ausgestalteten Warmlufterzeuger zur Erwärmung eines Gases mittels eines biogenes Material verbrennenden Feststoffbrenners. Die Erfindung befasst sich mit der Kombination einer Wärmequelle in Gestalt eines Feststoffbrenners mit einem Wärmetauscher in einem, wobei die technische Lehre die Ausgestaltung der Zirkulation der Verbrennungsgase in Zügen und die technische Ausgestaltung der Erwärmung der Luft durch Wärmetauscher- Konstruktionselemente beschreibt. Auf die Brennerausgestaltung und die Beseitigung der anfallenden Schlacke geht auch diese technische Lösung nicht ein. Die Schrift AT 413 881 B beschreibt eine Systemlösung aus Heizkessel mit Wärmetauscher, Feststoffbrenner, Zündeinrichtung, Luftzuführung und Lager- sowie Zuführungseinrichtungen für den Brennstoff. Diese technische Lösung befasst sich hauptsächlich mit einer automatischen Zündeinrichtung und dem sicheren Wirken dieser im Zusammenwirken mit anderem. Insofern sich diese technische Lösung überhaupt mit der Abführung der anfallenden Verbrennungsrückstände befasst, wird dazu darauf verwiesen, dass durch das nachkommende Brennmaterial die Verbrennungsrückstände selbst aus dem Brenner geschoben werden. Von eklatantem Nachteil dieser technischen Lösung dürfte sein, dass eine sichere Trennung von beiden wohl nicht möglich ist, da es beim Abbrand immer mehr oder weniger weit ausgedehnte Übergangszonen zwischen Frischmaterial, Glutmaterial und reinem Verbrennungsrückstand geben wird.
Ein Feststoffbrenner nach AT 003 685 U1 und AT 410 364 B sowie zugehörig auch DE 200 07 801 U1 wird mit einer unter dem Brennerraumgehäuse befindlichen Unterschubvorrichtung, bestehend aus einem Kanal mit zwei gegenläufigen Schnecken, betrieben, über die das Brennmaterial zwangsweise durch eine im Brennerboden befindliche Öffnung nach oben in den Brennerraum geführt wird. Die Entaschung bei dieser technischen Lösung wird durch einen sogenannten Entaschungsspalt vorgenommen. Dieser wird durch einen offensichtlich feststehenden Brennerboden oder eine als Brennerboden fungierende, u.U. rotierende Scheibe, die beide in einem bestimmten einstellbaren Abstand vom Brennraumgehäuse vorgesehen sind, gebildet. Ein Zusetzen des Entaschungsspalts kann wohl nicht ausgeschlossen werden, wodurch die Spalthöhe und der Verbrennungsprozess ständigen nachteiligen Veränderungen unterworfen sein kann. Auch müssen Entaschungszyklen und Reinigungszyklen vorgesehen werden, die sich ggf. ebenfalls nachteilig auf den Verbrennungsprozess auswirken.
Ausgehend von den Mängeln des vorgenannten Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Feststoffbrenner auszugestalten, mit dem eine technische Vereinfachung der Gesamtanlage, eine Vereinfachung der Verbrennung für eine große Vielfalt von unterschiedlichen Brennmaterialien, eine Minimierung der Entstehung aggressiver Stoffe wie z.B. Säuren und ein effizienter Austrag der während des Brennvorgangs entstehenden Verbrennungsrückstände und eine Erweiterung im Betriebstemperaturbereich erreicht wird.
Im Weiteren soll auch dadurch eine effiziente Fahrweise des Feststoffbrenners erreicht werden, die hauptsächlich darauf abstellt, das Entstehung aggressiver Stoffe wie z.B. Säuren zu minimieren. Erfindungsgemäß wird diese Aufgaben- und Zielstellung durch die Merkmale der Hauptansprüche 1 , 9 und 19 und in vorteilhaft ausgestaltender Form durch die Merkmale deren abhängiger Ansprüche gelöst.
Das nachfolgend Dargestellte soll insbesondere auf die vorteilhaften Wirkungen des Aufbaus der erfinderischen Vorrichtung nach Hauptanspruch 1 und dessen abhängige Ansprüche hinweisen.
Der erfindungsgemäße hohlzylindrische Brenner ist mehrfach geteilt, in vorteilhafter Weise 3-geteilt, ausgestaltet, wobei diese Teile einer gemeinsamen Achse zugeordnet sind. Jeweils ein Rohrteil ist, jeweils außen befindlich, feststehend angeordnet. Mindestens ein Rohrteil ist dazwischengeschoben und/oder eingeschoben in eines der beiden feststehenden Rohrteile angeordnet. Dieses eingeschobene Rohrteil ist, mittels eines vorzugsweise elektromotorischen Antriebs, rotierend vorgesehen. Da alle Rohrteile einer gemeinsamen Achse zugeordnet sind, sind wegen der Rotation des dazwischen- bzw. eingeschobenen Rohrteils entsprechende Lagerelemente vorgesehen. Da das dazwischengeschobene und/oder eingeschobene Rohrteil einen geringeren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser des umgreifenden feststehenden Rohres beträgt und da der damit gebildete ringförmige Hohlraum u.a. mit Wasser oder einer gleichwirkenden Kühlflüssigkeit gefüllt ist, sind entsprechende Dichtelemente für den sicheren Abschluss diese Ringraumes seitlich begrenzend angeordnet. An vorzugsweise einem außenseitig angeordnetem feststehendem Rohrteil, beispielsweise auf der linken Seite der Gesamtanordnung, sind mindestens zwei Eingänge für zwei Arten von Brennmaterial, sowie ein Inspektionsrohr, eine Frischluftzuführung und Zündeinrichtung angeordnet. Der eine Brennmaterialeingang ist mit seiner Achse parallel aber versetzt zur Achse der Gesamtvorrichtung vorgesehen und beinhaltet eine Förderschnecke. Der andere Brennmaterialeingang ist mit seiner Achse winklig zur Achse der Gesamtvorrichtung vorgesehen und beinhaltet integrativ das Inspektionsrohr. Die Förder- bzw. Einbringungsschnecke ist insbesondere für gröbere biogene Brennmaterialien, wie Hackschnitzel, Getreideabfall und -ausputz vorgesehen und fördert diese Brennmaterialien sicher auf einen Auslauf, der in eine schiefe Ebene übergeht. Genau so gut kann aber bei Bedarf vermittels dieser Förder- bzw. Einbringungsschnecke auch kleinstückig bis fließfähiges Brennmaterial, wie z.B. Kerne oder Körner aus biogenem Brennmaterial, dem Brennraum zugeführt werden. Der andere winklig zur Achse der Gesamtanordnung vorgesehene Brennmaterialeingang ist insbesondere für die kleinstückig bis fließfähigen Körper, wie z.B. Kerne oder Körner aus biogenem Brennmaterial, vorgesehen. Mit diesem wird das Brennmaterial gleichfalls dem Brennraum über die v.g. schiefe Ebene zugeführt, wodurch das Brennmaterial sicher dem eigentlichen Brennraum im mittleren, rotierenden Rohrteil zugeleitet wird. An diese Stelle befindet sich auch die Frischluftzufuhr, durch die Luftschlitze in der schiefen Ebene, und die Zündquelle, als Zündfön oder Zündstab ausgestaltet.
Wenn man die beiden Brennmaterialeingänge, von denen einer, vorzugsweise der winklig zur Achse der Gesamtanordnung angeordnete, als Mehrwegeeingang vorgesehen ist, wahlweise betreibt, können auch wahlweise sehr unterschiedliche Brennmaterialien der Verbrennung zugeführt werden. Somit können Brennmaterialien den Brennprozess einleiten, die keine aggressiven Stoffe freisetzen, und es können dann im Fortfolgendem im Verbrennungsprozess Brennmaterialien eingesetzt werden, die aus verschiedenen Gründen zur Verbrennung gebracht werden sollen, aber bei der Verbrennung zunächst im Startprozess der Verbrennung aggressive Stoffe freisetzen würden.
Das dazwischengeschoben bzw. eingeschoben angeordnete, rotierende Rohrteil bildet den Hauptbrennraum. An seinem Beginn wird das Brennmaterial gezündet. Anschließend an den Ort der Zündung wird sich bei der Verbrennung das Glutbeet bilden, weswegen an dieser Stelle Elemente wie Noppen, Dornen, Stachel an der Innenwand des Rohrteils angeordnet sind, die für ein kontinuierliches Durchmischen der Glut und der Verbrennungsrückstände sorgen und einem Anbacken von Schlacke entgegen wirken. Auf dem Innenumfang dieses „Drehrohres" ist eine Spirale zum Zwecke der Brenngut-Schlacke-Förderung und ihres Austrage angeordnet. Durch die Drehbewegung wird das Glutbeet bzw. Brandgut und damit auch die Verbrennungsrückstände kontinuierlich längs der Drehachse befördert, wodurch sie letztendlich zwangsweise seitlich sicher aus dem Drehrohr in den Asche-/Schlackebehälter transportiert werden. Der gesamte oder mindestens ein Teil dieses drehenden Brennerteils ist durch mindestens ein feststehendes Rohrteil umfasst und mittels weiterer vorbekannter Elemente gelagert und abgedichtet, wodurch der o.g. ringförmige Hohlraum gebildet ist, der einerseits der Kühlung des Brenners andererseits der Erzeugung von Warm-/Heißwasser zu Heizzwecken dient. Dieses Wasser läuft, wie vorbekannt, im Kreislauf, dabei auch durch einen hier nicht weiter beschriebenen Wärmetauscher. Der Heizungsrücklauf ist im mittleren Rohrabschnitt, dort wo sich das Glutbeet bildet, einzubinden, wodurch erreicht wird, dass sich dort die graduell „kälteste" Stelle der Verbrennungszone des „Drehrohres" bilden wird, was ebenfalls der Bildung von Schlacke entgegen wirkt. Am Außenumfang dieses v.g. sich drehenden Brennerteils sind Elemente zur Bewirkung der Drehbewegung wie Zahnkranz oder Kette mit Motorantrieb vorgesehen.
Im Weiteren ist in dem anderen außenseitig angeordnetem feststehendem Rohrteil, beispielsweise auf der rechten Seite der Gesamtanordnung, eine spiralförmig gewundene und am Rohrinnenumfang anliegende Rohrschlange angeordnet. Diese Rohrschlange dient dazu, da sie im Kühlzwischenraum der beiden Rohrteile befindlich ist, einerseits dem strömenden Kühlwasser einen Drall zu verleihen, damit diese Kühlwasser um der Brennerraum zirkuliert und so mit höherer Zuverlässigkeit die entstehende Wärme abführt. Andererseits dient diese Rohrschlange der Ausfallsicherung, für den Fall, dass die Energieversorgung und damit die Umwälzpumpe, ausfällt, denn dann käme es zu einer Überhitzung des Kühlwasserumlaufs. Eine systemoffene Wasserzuleitung zu dieser Rohrschlange kann, da deswegen vom Energieausfall nicht betroffen, an eine Kaltwasserleitung angeschlossen werden, wodurch dann jedenfalls Kaltwasser ohne Mengebegrenzung geleitet und eine Überhitzung mit hoher Sicherheit abgewendet werden kann. Dieses Rohrteil enthält darüber hinaus diverse Fühler/Messwertgeber und ist zum Anschluss des Feststoffbrenners an die Heizanlage bzw. deren Asche- /Schlackebehälter vorgesehen.
Das im Weiteren nachfolgend Dargestellte soll insbesondere auf die vorteilhaften Wirkungen des Aufbaus der erfinderischen Vorrichtung nach den Hauptansprüchen 9 und 19 und deren abhängige Ansprüche hinweisen. Der erfindungsgemäße hohlzylindrische Brenner ist mehrfach geteilt, in vorteilhafter Weise 3-geteilt, und so ausgestaltet, dass einer gemeinsamen Achse zugeordnet mindestens ein Rohrteil (1. Rohr), ein konzentrisch diese Rohre oder Teile davon umfassendes Rohr (2. Rohr) und ein wiederum diese Rohranordnung konzentrisch umfassendes Rohr (3. Rohr), alle Rohrteile jeweils außenbeidseitig feststehend, sowie eine auf der Achse rotierende spiralförmige Feder, an der Innenumfangsfläche des/der Rohrteils/Rohrteile gleitend anliegend, angeordnet sind, Alternativ zu dem 3. Rohr, welches mit seinem Innenraum, der evakuiert ist, dann entfiele, soll das 2. Rohr mit einer Isolation gegen Wärmeableitung nach außen versehen sein.
Ais weitere Alternative kann bei Beibehaltung aller vorgenannten und nachfolgenden Beschreibungsteile an Stelle des am 1. Rohr in der unmittelbaren Nähe der das 1. und 2. Rohr verbindenden Flansche kein Brennstoffeingang mit seinen Teileingängen und keine schiefe Ebene angeordnet sein, sondern der Eingang mit den Teileingängen ist dann in etwas weiterer Entfernung vom Brennerraum, z.B. 1m entfernt, angeordnet und die Zuführung hin zum Brennerraum geschieht durch ein mit einer Förderschnecke besetztes „zentrales" der gemeinsamen Achse zugeordnetes Zuführungsrohr ohne schiefe Ebene als Rutsche. An dem einen außenseitig angeordnetem Rohrteil des innen liegenden Rohres ist außer dem nahe oder weiter entfernt liegendem Eingang für das Brennmaterial eine Frischluftzuführung mit oder ohne Verwirbelungen erzeugenden Elementen und eine Zündeinrichtung vorgesehen und nahe dem Brennerraum angeordnet. Das mittig angeordnete Rohr trägt diverse Fühler/Messwertgeber und ist zum Anschluss an einen Zeolithspeicher bzw. sonstige Hochtemperaturverbraucher oder an dass „normale" Heizungsnetz vorgesehen. Im übrigen ist der Feststoff brenner an die nicht dargestellte Heizanlage bzw. deren Asche-/Schlackebehälter angeschlossen. Das innen liegende Rohr bildet den Hauptbrennraum und beinhaltet eine auf dem Innenumfang dieses Rohres angeordnete, um die Anlagenachse rotierende, Feder, die dem Zwecke der Brenngut-Schlacke-Förderung und ihres Austrage dient und über einen motorischen Antrieb verfügt. Da alle Rohrteile, die einer gemeinsamen Achse zugeordnet sind, wegen der nicht mehr vorgesehenen Rotation des dazwischen- bzw. eingeschobenen Rohrteils feststehend angeordnet sind, sind keine entsprechenden Lager- und Dichtelemente mehr nötig, wodurch sich bei Beibehaltung der Arbeitsweise zur Verbrennung verschiedener Brennmaterialien, die die Druckschrift DE 10 2007 017 101 ermöglicht, apparative Vereinfachungen ergeben. Die zirkulierende Kühlflüssigkeit, die hierbei ein Hochtemperatur-Öl mit mindestens einer Temperaturbelastbarkeit von ca. 300° C oder je nach Anwendungsfall des Brenners normales Wasser darstellt, ist im Hohlraum zwischen dem inneren „Brennrohr" und dem konzentrisch darüber angeordneten Rohr enthalten. Das außen abschließende, ebenfalls konzentrisch angeordnete, gegebenenfalls auf seiner Innenseite verspiegelte, Rohr bewirkt ebenfalls einen ringförmigen Hohlraum, der zum Zwecke einer Isolation des Kühlöles, insofern zur Vermeidung von Wärmeübergängen nach außen, evakuiert ist. Gleichwirkend kann das äußere Rohr, damit der evakuierte Hohlraum, weggelassen und durch ein geeignetes Isolationsmaterial auf der Außenseite des 2. Rohres ersetzt werden. An vorzugsweise einem außenseitig angeordnetem feststehendem Rohrteil, beispielsweise auf der linken Seite der Gesamtanordnung (brennerseitig), ist ein doppelkastenförmiger Eingang für zwei Arten von Brennmaterial angeordnet, entweder direkt neben dem Brennraum, wodurch kein zusätzliches Förderelement, wie z.B. eine Förderschnecke, benötigt wird, oder im mehr oder wenig großem Abstand vom Brennraum, wobei dann ein Förderelement, vorzugsweise eine Förderschnecke, für die Brennmaterialzuführung zusätzlich vorgesehen ist. Eine Frischluftzuführung und Zündeinrichtung ist dort ebenfalls vorgesehen. Der eine Brennmaterialeingang ist mit seiner Achse parallel aber versetzt zur Achse der Gesamtvorrichtung vorgesehen. Der andere Brennmaterialeingang ist mit seiner Achse winklig zur Achse der Gesamtvorrichtung vorgesehen. Der parallel zur Anlagenachse angeordnete Brennmaterialeingang, ist insbesondere für gröbere biogene Brennmaterialien, wie Hackschnitzel, Getreideabfall und -ausputz vorgesehen und fördert diese Brennmaterialien sicher auf einen Auslauf, der in eine schiefe Ebene übergeht. Genau so gut kann aber bei Bedarf vermittels einer geeigneten Fördereinrichtung auch kleinstückig bis fließfähiges Brennmaterial, wie z.B. Kerne oder Körner aus biogenem Brennmaterial, dem Brennraum zugeführt werden. Der andere winklig zur Achse der Gesamtanordnung vorgesehene Brennmaterialeingang ist insbesondere für die kleinstückig bis fließfähigen Körper, wie z.B. Kerne oder Körner aus biogenem Brennmaterial, vorgesehen. Mit diesem wird das Brennmaterial gleichfalls dem Brennraum über die v.g. schiefe Ebene zugeführt, wodurch das Brennmaterial sicher dem eigentlichen Brennraum im mittleren Rohrteil zugeleitet wird. An diese Stelle befindet sich auch die Frischluftzufuhr, durch die Luftschlitze in der schiefen Ebene, und die Zündquelle, als Zündfön oder Zündstab ausgestaltet.
Wenn man die beiden Brennmaterialeingänge wie bei der Hauptpatentanmeldung wahlweise betreibt, können auch wahlweise sehr unterschiedliche Brennmaterialien der Verbrennung zugeführt werden. Somit können Brennmaterialien, als Brennmaterialgruppe 1 , den Brennprozess einleiten, die keine aggressiven Stoffe freisetzen, und es können dann im Fortfolgendem im Verbrennungsprozess Brennmaterialien, als Brennmaterialgruppe 2, eingesetzt werden, die aus verschiedenen Gründen zur Verbrennung gebracht werden sollen, aber bei der Verbrennung zunächst im Startprozess der Verbrennung aggressive Stoffe freisetzen würden.
Das innen angeordnete Rohrteil bildet den Hauptbrennraum. An seinem Beginn wird das Brennmaterial gezündet. Anschließend an den Ort der Zündung wird sich bei der Verbrennung das Glutbeet bilden, weswegen kurz dahinter eine um die Achse der Vorrichtung rotierende, auf der Umfangsfläche dieses Rohres gleitende Spiralfeder beginnt und durch ihre Ausdehnung im Zusammenwirken mit ihrer Rotation für den seitlichen Austrag der Verbrennungsrückstande aus dem Brenner sorgt. Die die rotierende Spiralfeder tragende Achse besitzt vor der Feder in Höhe des Glutbeetes Stacheln bzw. Rührbügel o.a. zur Durchmischung des Glutbeetes. Durch diese Drehbewegung wird das Glutbeet bzw. Brandgut selbst ohne Förderung durchmischt, dann aber, die Verbrennungsrückstände kontinuierlich längs der Drehachse ausgefördert, wodurch sie letztendlich zwangsweise seitlich sicher aus dem Innerohr in den Asche-/Schlackebehälter transportiert werden. Der nicht dargestellte Aschekasten ist als Nachbrenner mit Wärmetauscherflächen ausgebildet. In diesem Aschekasten/Nachbrenner des nun damit erfindungsgemäß als Hochtemperaturbrenner weitergebildete Feststoffbrenner geben die ca. 300° C bis 400° C heißen Abgase den größten Teil ihrer noch vorhandene Energie über die Wärmetauscherelemente mit ihrem Kühlwasserkreislauf an die Gesamtanlage ab. Die Abgase werden damit auf ca. 120° bis 150° C abgekühlt. Ein Mischer sorgt dafür, dass sich die Temperatur des Kühlwasserrücklaufs auf der gewünschten Temperatur, von z.B. 80° C, je nach Anwendungsfall einstellt. Dere Kühlwasservorlauf wird dann je nach Einsatzwunsch entweder in die Heizung eingespeist, zur Warmwasserversorgung verwendet oder über einen Kühler zur Vorwärmung der Verbrennungsluft verwendet. Das Abgas wird aus dem Aschekasten über ein gleichfalls nicht dargestelltes Abgasrohr zur weiteren Behandlung an einen weiteren Wärmetauscher, welcher aus Karbon, Edelstahl, Titan oder einem anderen säurebeständigen Material bestehen kann, weitergeleitet. Hierbei werden weitere vorteilhafte Wirkungen ausgenutzt, nämlich a) der Wärmetauscher kühlt die Abgase weiter ab - auf unter 45° C - und die hier stattfindende Kondensation entzieht dem Abgas weitere Energie -
Brennwerteffekt - wodurch sich die Effizienz der Gesamtanlage zusätzlich erhöht sowie b) die feuchten Wärmetauscherflächen reinigen das Abgas von Feinstaubpartikeln, wodurch die gesetzlich zulässigen Höchstgrenzen deutlich unter- schritten werden - mind. 70 % Feinstaubreduzierung. c) eventuell entstandene aggressive Stoffe, z.B. Chlor oder Schwefelgase, kondensieren zu Säuren und werden ausgewaschen
Der ganzjährige Brennwerteffekt - unabhängig von der Heizungsrücklauftem- peratur - wird dadurch erreicht, dass das Abgas nicht zur Erhöhung der
Heizungsrücklauftemperatur verwendet wird, sondern diese Energie zur
Vorheizung der Verbrennungsluft verwendet wird. Da diese immer unter 40° C beträgt, ist der ganzjährige Brennwerteffekt sicher.
Der zwischen dem inneren und dem mittleren Rohr sich bildende ringförmige Hohlraum dient der Kühlung des Brenners. Der zwischen dem mittleren und dem äußeren Rohr sich bildende ringförmige Hohlraum ist evakuiert, gegebenenfalls die Innenseite verspiegelt, und soll die Wärmeabstrahlung an die Umgebung verhindern.
Im Vergleich zur Schrift DE 10 2007 017 101 ermöglicht diese verbesserte und weiter ausgebildete technische Lösung eine starke Ausweitung der
Betriebstemperatur bis zur Erzeugung von Temperaturen von etwa 6000C, wodurch sich für diesen Brenner neben den schon beschriebenen komplett neue Anwendungsgebiete eröffnen.
Verfahrensgemäß wird die Kühlung des Feststoffbrenners nach der technischen Lösung gemäß Hauptanspruch 9 vermittels der Kühlflüssigkeit Öl, welches hochtemperaturbelastbar bis mind. 300° C ist, vorgenommen. Diese Kühlflüssigkeit wird vermittels einer oder mehrerer drehzahlgesteuerten Umwälzpumpe/n durch eine Kombination von einem oder mehreren Zeolith- Speichern mit Pelletier-Elementen gefördert, wobei sich die Umwälz- pumpendrehzahl/en nach der für einen optimalen Betrieb von Pelletier- Elementen erforderlichen Eintritts-Temperatur, vorzugsweise ca. 200° C, richtet. Diese Temperatur soll am Ausgang des Zeolith-Speicher anstehen und zu den Pelletier-Elementen transportiert werden. Nach dem die Kühlflüssigkeit Öl die Pelletier-Elementen durchströmt hat, wird diese wieder zum Zwecke ihres erneuten Aufheizens bzw. des Kühlens des Brenners von den Pelletier-Elementen in den Kühlraum des Brenners, somit in den Zwischenraum zwischen dem inneren und dem mittleren Rohr geleitet. Die kalte Seite der Peiletier-Elemente wird durch Wasser gekühlt, das zu einem Kühler geleitet wird, der entweder in den Ansaugluftstrom des Brenners eingebunden ist, oder seine Wärme direkt in das Heizungsnetz abgibt. Vorteilhafterweise werden hierbei besonders energieeffiziente Wirkungen derart erreicht, dass Teile der bei der Kühlung entzogenen Wärmemenge dem Feststoffbrenner wieder zugeführt werden, um seine Ansaugluft vorzuwärmen und damit den Brenner effizienter arbeiten zu lassen, da er bei vorgewärmter Verbrennungsluft weniger Brennstoff benötigt. Je höher die Temperaturdifferenz zwischen der warmen und kalten Seite der Pelletier- Elemente ist, um so höher ist deren Wirkungsgrad. Aus diesem Grund kann es vorteilhaft sein, die abgekühlte Kühlflüssigkeit je nach Bedarf zusätzlich abzukühlen, z.B. über eine Umleitung durch das Heizungsnetz und/oder durch die Erwärmung des Warmwasserspeichers einer Heizanlage. Der von den Pelletier-Elementen erzeugte Gleichstrom kann dann problemlos über handelsübliche Photovoltaikwechselrichter in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
An nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren 1 bis 6 stellen den erfindungsgemäßen Feststoffbrenner, der Teil einer nicht näher dargestellten Heiz- oder Warmwasseranlage/Warmwasser- aufbereitung ist, und dessen Teilansichten dar.
Fig. 1 3 und 5 zeigen die_Gesamtanordnung der Brennervorrichtung. Fig. 2, 4 und 6 zeigen einen Schnitt der Gesamtanordnung.
Ausführungsbeispiel 1 : Eine bevorzugte Ausführungsform zeigen nicht abschließend die Figuren 1 und 2.
Ein hohlzylindrische Brenner 1 ist 3-geteilt ausgestaltet. Einer gemeinsamen Achse 2 zugeordnet sind linkerhand ein feststehendes Rohrteil 3 und rechterhand ein feststehendes Rohrteil 4, in welchem ein eingeschoben liegendes Rohrteil 5 angeordnet ist.
Am außenseitig angeordneten Rohrteil 3, welches auch etwas entfernt als dargestellt angeordnet sein kann, sind die zwei Eingänge 6 und 7 für das Brennmaterial, eine Frischluftzuführung 9 und eine Zündeinrichtung 10 vorgesehen. Der Brennmaterialeingang 7 ist axial oder parallel achsversetzt und mit einer Förderschnecke 13 ausgeführt, vermittels der gröbere feste biogene Brennmaterialien, wie Hackschnitzel, Getreideabfall und -ausputz in den Brennraum gefördert werden können. Der Brennmaterialeingang 6 ist für kleinststückige bis fließförmige Feststoffe, Getreidekörner, Kirschkerne etc., vorgesehen. Bei Bedarf kann aber auch der Brennmaterialeingang 7 mit der Förderschnecke 13 für die Zuführung von kleinststückigen bis fließförmigen Feststoffen genutzt werden. Auch beinhaltet dieses Rohrteil 3 nach den Brennmaterialzuführungsstutzen 6 und 7 und eine schiefe Ebene 14 zum Zwecke des Abgleitens des Brennmaterials in den Hauptbrennraum. Diese schiefe Ebene ist mit Luftdurchtrittsschlitzen 15 ausgestattet. Alternativ wird das Brenngut mittels Schnecke direkt in den Brennerraum gefördert, weswegen eine schiefe Ebene dann entbehrlich ist. Im anderen außenseitig angeordnetem Rohrteil 4 ist eine spiralförmig gewundene und am Rohrinnenumfang anliegende Rohrschlange 11 angeordnet. Diese Rohrschlange 11 ist durch ihre spiralförmige Anordnung und Lage im Hohl- und Kühlraum 19 mit der Zweckbestimmung einer Drallströmungserzeugung der Wasserströmung und mit ihrem Anschluss an eine systemoffene Wasserleitung mit der Zweckbestimmung einer Ausfallsicherung bei Energieausfall vorgesehen. Auch trägt dieses Rohrteil 4 diverse Fühler/Messwertgeber und ist zum Anschluss des Feststoffbrenners an die nicht dargestellte Heizanlage bzw. deren Asche-/Schlackebehälter vorgesehen.
Das eingeschoben liegende Rohrteil 5 beinhaltet den Hauptbrennraum, wobei auf dem Innenumfang dieses „Drehrohres" im Bereich des Glutbeetes Noppen, Stacheln, oder ähnlich durchmischend wirkende Elemente 16 angebracht sind sowie über der gesamten Umfangsfläche eine Spirale 12 zum Zwecke der Brenngut-Schlacke-Förderung und ihres Austrage angeordnet ist. Am Außenumfang dieses Rohrteils 5 sind Elemente zur Bewirkung der Drehbewegung wie z.B. Zahnkranz, Kette 17 mit einem Motorantrieb 18 vorgesehen. Zwischen den außenseitig angeordneten Rohrteilen 3 und 4 und dem dazwischen- und eingeschoben liegenden, rotierenden Rohrteil 5 sind Dicht- und Lagerelemente angeordnet. Der zwischen dem außenseitig angeordnetem Rohrteil 4 und dem eingeschoben liegenden, rotierenden Rohrteil 5 sich abbildende der Hohlraum 19 ist mit strömenden Kühlwasser ausgefüllt. Der Zufluss dazu wird durch den Heizungsrücklauf, der etwa am Ort des Glutbeetes angeordnet ist, gebildet und sorgt dafür, dass an dieser Stelle sich die „kälteste" Stelle des Brennraums ausbildet, wodurch auch dadurch der Bildung von Schlacke entgegengewirkt wird.
Ausführungsbeispiel 2: Eine bevorzugte Ausführungsform zeigen, nicht abschließend, die Figuren 3 bis 6. Der hohlzylindrische Brenner ist mehrfachgeteilt, in vorteilhafter Weise 3-geteilt, und so ausgestaltet, dass einer gemeinsamen Achse 2' zugeordnet ein Rohr 3', ein konzentrisch dieses Rohr umfassendes Rohr 4' und ein wiederum diese Rohranordnung konzentrisch umfassendes Rohr 20', alle jeweils außenbeidseitig feststehend, sowie eine um die Achse 2' rotierende spiralförmige Feder 21' sowie Stacheln bzw. Rührbügel 25', an der Innenumfangsfläche des Rohres 3' gleitend anliegend, angeordnet sind. Am außenseitig angeordnetem Rohrteil des Rohres 3' ist ein Eingang T mit den Teileingängen 7a' und 7b' für das Brennmaterial, eine Frischluftzuführung 9' und eine Zündeinrichtung 10' vorgesehen. Das Rohr 4' trägt diverse Fühler/Messwertgeber und es ist zum Anschluss an einen Zeolithspeicher und/oder das Heizungsnetz und/oder Pelletierelemente vorgesehen. Das innen liegende Rohr 3' beinhaltet den Hauptbrennraum und die auf dem Innenumfang dieses Rohres gleitenden Stacheln bzw. Rührbügel 25' zum Zwecke der Brenngutdurchmischung und die ebenfalls auf dem Innenumfang gleitende Feder 21', diese zum Zwecke der Schlacke-Förderung und des Austrags der Schlacke. Im außenseitig angeordneten Rohrteil 3' ist eine schiefe Ebene 14' zum Zwecke des Abgleiten des Brennmaterials in den Hauptbrennraum vorgesehen. Diese schiefe Ebene, oder wenn man diese in geeigneter Weise senkrecht stellt, ist mit Luftdurchtrittsschlitzen 15' zur Luftzufuhr ausgestattet. Im Innern des Rohres 3' ist weiterhin eine Stangenanordnung 22' vorgesehen und beidseitig am Brenner axial gelagert. Diese dient der Halterung und Ausführung der Drehbewegung der Stacheln bzw. Rohrbügel 25' und der Austragsfeder 21'. Der Motorantrieb hierfür ist nicht dargestellt. Zwischen den Rohren 3' und 4' bildet sich der Hohlraum 19', der mit Kühlflüssigkeit, je nach Anwendung Hochtemperatur-Öl oder Wasser, ausgefüllt ist. Zwischen den Rohren 4' und 20' ergibt sich der Hohlraum 22', der ein Vakuum beinhaltet. Die Innenseite dieses Rohres 20' ist zum Zwecke der Abstrahlung nach innen verspiegelt. Der brennerseitig am Rohrteil 3' angebrachte Eingang T für das Brennmaterial ist doppelkastenförmig mit senkrechtem Schüttzuführungsschacht 7a' für das Brennmaterial der Brennmaterialgruppe 1 und der etwa horizontale Zuführungskanal 7b' ist für das Brennmaterial der Brennmaterialgruppe 2 ausgeführt, wobei die Beschickung dieser Zugänge gemäß der technischen Lösung der Schrift DE 10 2007 017 101 , mit den dort dargestellten Wirkungen und Vorteilen des erfindungsgemäßen Feststoffbrenners, erfolgt. Die verfahrensgemäße Kühlung erfolgt über die Anschlüsse 24' am Rohr 4' und ist im Beschreibungsteil hinreichend genau dargestellt, weswegen sich hier weitere Ausführungen erübrigen.
Ausführungsbeispiel 3: Der in Figuren 3 dargestellte Feststoffbrenner lässt sich ohne große Mühen in einen im wesentlichen nach gleichen Merkmalen aufgebauten Brenner für
Gas- oder Flüssigbrennstoffe umwandeln, indem die für die
Feststoffbrennmaterialzuführung erforderlichen Elemente durch solche für
Flüssigbrennstoffe ausgetauscht werden.
Ausführungsbeispiel 4:
Als Alternative zu Ausführungsbeispiel 2 kann bei Beibehaltung aller v.g.
Beschreibungsteile dieses Ausführungsbeispiels 2 das Rohr 20' mit seinem
Hohlraum 23' (Vakuum) entfallen und an Stelle dieses als Isolation vorgesehenen Vakuums 23' ein Isolationsmaterialbelag 23', wie z.B.
Mineralwolle, auf der Außenfläche des Rohres 4' angeordnet sein.
Ausführungsbeispiel 5:
Als Alternative zu Ausführungsbeispiel 2 kann bei Beibehaltung aller v.g. Beschreibungsteile des Ausführungsbeispiels 2 und gegebenenfalls auch des Ausführungsbeispiels 3 an Stelle des am Rohr 3' in der unmittelbaren Nähe der die Rohre 3' und 4' verbindenden Flansche kein Eingang T mit den Teileingängen 7a' und 7b' und der schiefen Ebene 14' vorgesehen sein, sondern der Eingang T mit den Teileingängen 7a' und 7b' ist dann in etwas weiterer Entfernung vom Brennerraum, z.B. 1 m entfernt, angeordnet und die Zuführung hin zum Brennerraum geschieht durch ein mit einer Förderschnecke 26' besetztes „zentrales" der gemeinsamen Achse zugeordnetes Zuführungsrohr ohne schiefe Ebene als Rutsche.
Ausführungsbeispiel 6:
Unter Beibehaltung aller oder einer Auswahl von v.g. Beschreibungsteilen der Ausführungsbeispiele 2 bis 5, incl. der Berücksichtigung der dort benannten alternativen Möglichkeiten kann der Feststoff brenner mit der Kühlflüssigkeit Wasser als Normalbrenner eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Feststoffbrenner, mit hohlzylindrischer Brennerausgestaltung und seitlichem in Achsrichtung erfolgendem Schlackeaustrag, dadurch gekennzeichnet, dass der hohlzylindrische Brenner (1) mehrfachgeteilt und so ausgestaltet ist, dass einer gemeinsamen Achse (2) zugeordnet mindestens je ein Rohrteil (3) und (4) jeweils außenbeidseitig feststehend und mindestens ein dazwischen- und eingeschoben liegendes Rohrteil (5), dieses der gemeinsamen Achse (2) ebenfalls zugeordnet, rotierend angeordnet sind, wobei an dem einen außenseitig angeordnetem Rohrteil (3) mindestens zwei Eingänge (6), (7) für das Brennmaterial, ein eine Frischluftzuführung (9) und Zündeinrichtung (10) angeordnet sind, wobei weiterhin in dem anderen außenseitig angeordnetem Rohrteil (4) eine spiralförmig gewundene und am Rohrinnenumfang anliegende
Rohrschlange (11) angeordnet ist, dieses diverse Fühler/Messwertgeber trägt und dieses Rohrteil (4) zum Anschluss des Feststoffbrenners an die Heizanlage bzw. deren Asche-/Schlackebehälter vorgesehen ist, wobei des weiteren das dazwischen und eingeschoben liegende Rohrteil (5), den Hauptbrennraum beinhaltet und auf dem Innenumfang dieses
„Drehrohres" eine Spirale (12) zum Zwecke der Brenngut-Schlacke- Förderung und ihres Austrags angeordnet ist.
2. Feststoffbrenner nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am außenseitig angeordneten Rohrteil (3) mindestens ein axialer oder achsversetzter, ggf. eine Förderschnecke (13) beinhaltender Brennmaterialzuführungsstutzen (7) und eine schiefe Ebene (14) zum Zwecke des Abgleiten des Brennmaterials in den Hauptbrennraum mit Luftdurchtrittsschlitzen (15) vorgesehen sind, wobei bei Vorhandensein einer Förderschnecke, wenn sie in den Brennerraum hineinragt, die schiefe Ebene entbehrlich sein kann.
3. Feststoffbrenner nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des dazwischen und eingeschoben liegenden, rotierenden
Rohrteils (5) im Bereich des Glutbeetes Noppen, Stacheln oder ähnlich durchmischend wirkende Elemente (16) angebracht sind und dass am Außenumfang Elemente zur Bewirkung der Drehbewegung wie Zahnkranz, Kette (17) mit Motorantrieb (18) vorgesehen sind.
4. Feststoffbrenner nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das dazwischen- und eingeschoben liegende, rotierende Rohrteil (5) einen deutlich geringeren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser des feststehenden umgreifenden Außenrohrteils (4) beträgt.
5. Feststoffbrenner nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den außenseitig angeordneten Rohrteilen (3) und (4) und dem dazwischen- und eingeschoben liegenden, rotierenden Rohrteil (5) Dicht- und Lagerelemente angeordnet sind.
6. Feststoffbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den außenseitig angeordnetem Rohrteil (4) und/oder weiteren gleichwirkenden Rohrteilen und dem dazwischen- und eingeschoben liegenden, rotierenden Rohrteil (5) der Hohlraum (19) mit strömenden Kühlwasser ausgefüllt ist.
7. Feststoffbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizungsrücklauf im Rohrabschnitt des außenseitig angeordnetem Rohrteil (4), dort wo sich das Glutbeet im „Drehrohr" bildet, eingebunden ist.
8. Feststoffbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrschlange (11) durch ihre spiralförmige Anordnung und Lage im Hohl- und Kühlraum (19) mit der Zweckbestimmung einer
Drallströmungserzeugung der Wasserströmung und mit ihren Anschluss an eine systemoffene Wasserleitung mit der Zweckbestimmung einer Ausfallsicherung bei Energieausfall vorgesehen ist.
9. Feststoffbrenner mit hohlzylindrischer Brennerausgestaltung und seitlichem in Achsrichtung erfolgendem Schlackeaustrag, dadurch gekennzeichnet, dass der hohlzylindrische Brenner (1') mehrfachgeteilt, in vorteilhafter Weise 3-geteilt, und so ausgestaltet ist, dass einer gemeinsamen Achse (2') zugeordnet, mindestens ein Rohrteil
(1. Rohr) (3'), ein konzentrisch diese Rohre oder Teile davon umfassendes Rohr (2. Rohr) (4') und ein wiederum diese Rohranordnung konzentrisch umfassendes Rohr (3. Rohr) (20') oder hierfür eine Isolationsschicht (23') angeordnet sind, dass alle Rohrteile jeweils außenbeidseitig feststehend angeordnet sind, dass auf vorgenannter Achse (2') vermittels der Achse (22') rotierende Stacheln bzw. Rohrbügel (25') und eine rotierende spiralförmige Feder (21'), beides an der Innenumfangsfläche des/der Rohrteils/Rohrteile (3') gleitend anliegend, angeordnet sind, wobei an dem einen außenseitig angeordnetem Rohrteil (3') des innen liegenden Rohres nahe an den Verbindungsflanschen oder weiter entfernt davon ein Eingang (7') mit den Teileingängen 7a' und 7b' für das Brennmaterial, mit oder ohne Abgleitebene (14') und passend hierzu ohne oder mit Brennmaterialförderschnecke (26') im Rohrteil (3'), eine Frischluftzuführung mit oder ohne Verwirbelungen erzeugenden Elementen (9') und eine Zündeinrichtung (10') angeordnet sind, wobei das Rohrteil (4') diverse Fühler/Messwertgeber trägt und dieses Rohrteil (4') zum Anschluss an einen Zeolithspeicher bzw. sonstige Hochtemperaturverbraucher oder an das Heizungsnetz vorgesehen ist, wobei des weiteren das innenliegende Rohrteil (3') den Hauptbrennraum beinhaltet und die auf dem Innenumfang dieses Rohres gleitend, um die
Anlagenachse rotierend, angeordnete Stacheln bzw. Rohrbügel (25') zum Zwecke der Brenngutdurchmischung und angeordnete Feder (21') zum Zwecke der Schlacke-Förderung und ihres Austrage in den Aschekasten mit Abgasrohr, vorgesehen sind, wobei am Ende des Brenners (1') und somit dem Rohr (3') und (4') nachfolgend ein Aschekasten angeordnet ist und dieser Aschekasten als Nachbrenner vorgesehen ist.
10. Feststoffbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im außensßitig angeordneten Rohrteil (3') eine schiefe Ebene (14') zum Zwecke des Abgleiten des Brennmaterials in den Hauptbrennraum oder eine senkrechte Ebene mit Luftdurchtrittsschlitzen (15') vorgesehen sind.
11. Feststoffbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im außenseitig angeordneten Rohrteil (3') eine Förderschnecke (26') angeordnet ist.
12. Feststoffbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Rohres (3') axial eine Achse als Stangenanordnung (22'), diese beidseitig am Brenner axial gelagert, verbunden mit und zur Bewirkung der Drehbewegung der Stacheln bzw. Rohrbügel (25') und
Austragsfeder (21') mit nicht dargestelltem Motorantrieb vorgesehen ist.
13. Feststoffbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Rohren (3') und (4') und/oder ggf. weiteren gleichwirkenden Rohrteilen der Hohlraum (19') mit zirkulierender Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Hochtemperatur-Öl, ausgefüllt ist.
14. Feststoffbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Rohren (4') und (20') und/oder ggf. weiteren gleichwirkenden Rohrteilen der Hohlraum (22') mit einem Vakuum ausgefüllt ist und die Innenseite des Rohres (20') gegebenenfalls auf der Innenseite verspiegelt ist.
15. Feststoff brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ zu dem äußeren Rohr (20') und dem dadurch gebildeten evakuierten Hohlraum (22') dies beides ersetzt ist durch eine Isolation gegen Wärmeableitung nach außen auf dem Rohr (4').
16. Feststoffbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der brennerseitig am Rohrteil (3') angebrachte Eingang (7') für das Brennmaterial doppelkastenförmig mit senkrechtem Schüttzuführungs- schacht (7a1) für das Brennmaterial 1 und etwa horizontaler Zuführungskanal (7b') für das Brennmaterial 2 ausgeführt ist und dass zwischen Brennmaterialzuführung, wenn diese abseits versetzt angeordnet ist, und Brennraum ein Förderelement vorgesehen sein kann.
17. Feststoffbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffbrenner in einen Brenner für gas- und flüssige Brennstoffe umwandelbar ist, indem die- Zuführungselemente für die Feststoffe ersetzt werden durch Zuführungselemente für Gas- und
Flüssigbrennstoffe.
18. Feststoff brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der am Ende des Brenners (1') und somit dem Rohr (3') und (4') nachfolgend angeordnete Aschekasten als Nachbrenner mit Wärmetauscherflächen zum Zwecke der Energieübergabe der Wärmeenergie aus den Abgasen an das Kühlwasser der Gesamtanlage ausgestaltete ist und mit dem an ihn angeschlossenen Abgasrohr die Abgase zur weiteren Behandlung an einen weiteren Wärmetauscher übergeleitet werden.
19. Verfahrensweise der Kühlung des Feststoffbrenners nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung des Brenners vermittels der Kühlflüssigkeit Öl vorgenommen wird, welches hochtemperaturbelastbar bis mind. 300° C ist, dass diese Kühlflüssigkeit vermittels einer oder mehrerer drehzahlgesteuerten Umwälzpumpe/n durch einen oder mehrere Zeolith-Speicher und Pelletier-Elemente gefördert wird, wobei sich die Umwälzpumpen- drehzahl/en nach der für einen optimalen Betrieb von Pelletier-Elementen erforderlichen Eintritts-Temperatur = Austrittstemperatur der Zeolith- Speicher, vorzugsweise ca. 200° C, richtet, dass danach zum Zwecke des erneuten Aufheizens der Kühlflüssigkeit/des weiteren Kühlens des Brenners diese von den Pelietier-Elementen wieder in den Zwischenraum zwischen den Rohren (3') und (4'), geleitet wird, dass die kalte Seite der Peiletier-Elemente durch Wasser gekühlt wird, welches zu einem Kühler geleitet wird, der entweder im Ansaugluftstrom des Brenners eingebunden ist, oder seine Wärme direkt in das Heizungsnetz abgibt.
20. Verfahrensweise der Kühlung des Feststoffbrenners und Feststoffbrenner nach den Ansprüchen 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung des Brenners vermittels der Kühlflüssigkeit Wasser vorgenommen wird und damit der Feststoffbrenner nicht als Hochtemperaturbrenner sondern als Normalbrenner eingesetzt wird.
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