WO2014033100A2 - Feuerung für holzartige verklumpbare biomassebrennstoffe - Google Patents

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    • F23G2209/26Biowaste
    • F23G2209/261Woodwaste

Definitions

  • the present invention relates to a woody biomass fuel furnace having a combustion chamber having a surface having a first bed portion at an angle to the horizontal with first fluid injection means and a substantially horizontally disposed second bed portion with second fluid injection means Preamble of claim 1.
  • the invention is concerned with the generation of heat from woody biomass, which may be, for example, forest residues, waste wood or industrial lumber, so wood materials that are produced in the wood industry, such as wood chips, sawdust, sawdust and the like.
  • the fuels combustible by the combustion according to the invention are therefore solid fuels which also include wood bark, peat moss, lignite or hard coal and also agricultural waste or landscape care material such as, for example, sprouts, straw or the like and semi-solid biomass.
  • the firing according to the invention is an all-fuel firing.
  • Such fuels, and especially wood-based materials tend to clump together, which is the case, for example, when stored outdoors, which is often the case with industrial lumber and forest debris.
  • incontinence system waste As a fuel, incontinence system waste has the property of being prone to forming packages that are not good fuel when left untreated.
  • a stoker with a stub shaft and ribs arranged thereon is provided, which mechanically isolate and divide the incontinence system waste supplied to the plant in sacks.
  • the burn-off behavior can be improved by injecting air from air outlet openings provided on the ribs of the purging shaft. A loosening of the incontinence system waste in the combustion chamber should not explicitly be carried out with an air flow.
  • a wet coal firing is proposed wherein the coal is in a narrowing space between a grate provided with openings for the passage of firebox firing products and an adjustable gate valve.
  • combustible coal dust is promoted by releasable from the slide openings in the direction of the firebox so that it ignites there.
  • Existing volatile products are expelled by the supply of coal to the firebox and ignite there.
  • the blower grate has aligned openings in the direction of the slide, which are arranged at an angle of less than 90 degrees relative to the grate surface.
  • JP 100 38 238 A describes a furnace for the combustion of medical waste, in particular, with a sloping fixed bed on which the waste is dried and fed to a feed grate arranged in the combustion chamber.
  • a burner is provided, the drying process is supported by hot gas from the combustion chamber, in the firebox a second burner is provided, which performs the ignition of the dried waste.
  • JP 2002-022124 A describes a furnace for the combustion of urban and industrial waste with an inclined bed for drying the waste by means of under-air, a main combustion chamber with under-air admission and a Nachbrennhunt with under-air admission.
  • the underwinding chamber of the inclined bed for drying the waste is fed by means of combustion products from the afterburner chamber.
  • US Pat. No. 4,502,397 A describes a wet waste wood firing system which is introduced into a shaft through which hot flue gas flows from the firebox in countercurrent. The partially dried wood falls onto a movable grate provided in the firebox for incineration.
  • DE 203 16 982 U1 describes a pre-dryer for wet wood chips, which are removed by means of a screw a storage bunker and further conveyed by a further screw conveyor, which is arranged in a drying chamber. Heated air flows through the drying chamber from below, is through a layer of subsidized by the auger wood chips passed and passed to the discharge of residual heat in the storage bunker.
  • JP 0213 0 309 A describes a wet waste firing in which gas transported by heat from the firebox is used to dry the wet waste and the dried waste falls on a grate where it is burned.
  • DE 692 00 448 T2 describes an incineration plant which has a scraper belt conveyor which reciprocates in the firebox and through which combustion air can be introduced into the firebox.
  • the firebox has sidewalls with air inlets for introducing combustion air.
  • Fuel is fed via a screw conveyor directly to the bottom surface of the firebox.
  • DE 1 526 092 A describes an incineration plant in which moist fuel falls stepwise onto drying grates arranged at different heights above the grate, and through which drying gas flows from the combustion chamber in countercurrent flow.
  • a boiler furnace for burning moist waste has become known, in which the moist waste is subjected to a drying process by supplying hot flue gas from above onto the moist waste prior to combustion Purpose a suction flue gas fan is provided below the drying grate, which sucks the hot flue gas through the wet garbage through.
  • the RU 2 159 390 C1 discloses a solid fuel combustion furnace having a combustion chamber with a stationary grate and a slag bunker provided on the underside of the furnace.
  • a solid fuel feeder is coupled to the combustor via a drive device and a vertically disposed fuel hopper, where the fuel feeder is a powered push rod that can be reciprocated along its axis.
  • the fuel supply device is connected via a metering device to the fuel chamber and the grate is coupled to a drive device which moves the fuel and removes the ash.
  • the fuel bunker has a cross-sectional shape widening from top to bottom.
  • biomass fuels in the form of, for example, wood-based materials are characterized by the fact that they clump together due to a high proportion of stored moisture and therefore have lost their flowability.
  • Known plants for increasing the price of wood-based materials are very demanding in terms of the composition of the raw materials and their moisture, which usually means that an additional processing step for the pretreatment of the fuel is necessary, namely a specific external pre-drying of the fuel outside the furnace.
  • a moist and agglomerated amount of wood fuels typically does not start to burn until it has dried and transferred from its caked state to a loose state.
  • a known firing plant for wood fuel is charged with such a moist, agglomerated amount of wood fuel, then the fuel only dries gradually starting from the outer edges of the lumped fuel quantity and starting to burn from there, but the combustion efficiency is not high and may suffer from the boiler efficiency of a boiler plant fed by the furnace.
  • such a known firing plant with moist, lumpy amounts of wood fuel is not automatically operable because the temperature drop in the fuel chamber due to incomplete combustion of the fuel is detected by a sensor and interpreted as a lack of fuel, resulting in that further moist, clumped fuel material is supplied and this process is repeated until the fire is completely extinguished.
  • the object of the present invention is to provide a firing system for biomass fuels, in particular residual wood of the wood industry, which solves the problem of mechanical incomplete combustion of the biomass fuel and is suitable for the combustion of such biomass fuels, which is their property, flowable to be lost and have high moisture levels. Also, a method for automatically controlling such a furnace is to be created.
  • the invention has to solve this problem with respect to the firing on the features specified in claim 1, wherein advantageous embodiments thereof are described in the further claims.
  • the invention for solving the problem with respect to the method on the features specified in claim 1 1.
  • the invention provides firing for woody biomass fuels having a combustion chamber with a surface having a first bed portion at an angle to the horizontal and first fluid injection means and a substantially horizontally disposed second bed portion with second fluid injection means.
  • first fluid injection means for discharging gaseous fluid are formed from below the surface of the first bed portion in the direction substantially perpendicular to the surface of the first bed portion
  • second fluid injection means for applying gaseous fluid both from below the surface of the second bed portion in the direction substantially perpendicular to the surface of the second bed portion and are formed laterally in a cross section of the second bed portion in the direction at an angle to the surface of the second bed portion.
  • the firing according to the invention therefore makes it possible to avoid an independent predrying process, which takes place outside the furnace, of biomass fuels in the form of waste materials of the wood industry intended for combustion, in particular clumped biomass fuels.
  • the inventive design of the furnace allows fluidization of the fuel, similar to fluidized bed fluidization on the first and second bed sections of the grate, resulting in an even distribution of the fuel.
  • Fuel which is applied to the first bed section arranged at an angle to the horizontal, is separated from the air or flue gas already heated by the firing by the first fluid injection means in the form of air or flue gas which is simultaneously heated by, in particular, heat radiation from the region of dried second bed portion from the outer edges of the bonded fuel lump and subjected to an active movement, so that the fuel clumps disintegrate and flow down along the inclined first bed portion towards the second bed portion in the already inflamed or at least partially burning condition.
  • the already ignited fuel is also in the region of the second horizontally arranged bed portion by means of the second fluid injection means from below the surface of the second bed portion with a gaseous mass flow of fluid acted upon while still kept in motion, so that even those components of the fuel, which remain during their residence on the first bed section still in a partially clumped state, disintegrate.
  • the process of disintegration of the lumps of fuel and complete combustion of the fuel is further assisted by the second fluid injection means in the region of the second bed portion by the fluid injection means for delivering gaseous fluid to the fuel lying on the second bed portion in a cross section of the second Bed section viewed in the direction at an angle to the surface of the second bed portion are formed.
  • the firing according to the invention therefore also ensures, in the case of clumped, moist wood fuel materials, bed fluidization of the fuel, ie liquefaction of the clumped fuel to a fuel stream similar to a fluid flow and thus also complete combustion even of moist wood fuels that do not or not with known firing high efficiency can be burned.
  • the first and second bed portion are formed by a provided with a fluid inlet opening hollow box-shaped body with Fluideinblasffenn, and the body is provided with aligned in the direction of the surface of the first and second bed portion Fluidaustrittsöff- and the body has sidewalls extending laterally from the surface of the second bed section at least along a portion of the second bed section at angles to the horizontal, which are provided with fluid outlet openings at an angle to the surface of the second bed section.
  • the hollow body acts as an air diffuser, wherein at the top of the hollow body in each case in the first and in the second bed portion respectively largely vertically arranged fluid injection means in the form of, for example, injectors or nozzles are arranged.
  • the hollow body has sidewalls extending at an angle to the horizontal, which are provided with injectors or nozzles which are also arranged substantially at right angles relative to the tops of the sidewalls and the fuel arranged on the second bed section also act on the side with a fluid flow in the form of flue gas or air and thus provide together with the other provided in the second bed portion Fluideinblasmitteln for a continuous movement of the fuel.
  • corresponding fluid injection means may also be provided at least on a partial region of the longitudinal extension of the first bed section.
  • the Fluideinblasmittel have a plurality of extending away from the interior of the hollow body pipe piece-shaped devices with exhaust nozzles and between the devices thermally insulating means are arranged in particular Ziegelwerk- fabric and the facilities at largely the Whole area are provided distributed in the longitudinal and transverse directions of the first and second bed portion.
  • the brick material may be a material for forming refractory linings in the form of tiles or plates, more generally, materials for forming chamottes, such as firebricks.
  • the exhaust nozzles provide kinetic energy to the fuel lumps so that they are kept in motion and disintegrate into a fuel stream similar to a fluid stream flowing in a channel or riverbed. This decay movement is due to the heat load of the fuel lumps in the form of, for example, wood fuel lumps in the region of the first bed section where the fuel particles are already starting to burn, so that the lumps of fuel dissolve and become dried, fluidly flowing fuel particles.
  • the first and second bed section are arranged in a combustion chamber of the furnace and in the region of the second bed section an actuatable in particular by means of a push rod feed grate is hen provided with channels for the passage of cooling fluid hen.
  • the feed grate can be a sliding plank provided with channels for the passage of water.
  • the slide plank may be configured to convey the fuel toward a discharge area of slag from the furnace and to be formed with inclined surfaces that slide under the fuel or fuel slag away from the discharge area upon relative movement of the sliding plank and then upon movement the sliding plank in the direction of the discharge to promote the fuel or the fuel slag in the direction of the discharge.
  • the application of radiant heat to the wood-burning material also ensures that the wood-burning material ignites already in the area of the first bed section and remains in the inflamed and in the form of ever-decreasing lumps until, finally, there is a fluid flow of burning fuel particles. moved along the longitudinal direction of the first bed portion towards the second bed portion.
  • the advancing grate already mentioned above in the form of, for example, a sliding plank is provided, which also helps to further divide or disintegrate any wood particles still present in the form of lumps and already completely burned fuel particles in the direction to promote a discharger of the second bed section.
  • the feed grate may be provided with channels extending, for example, meandering along the longitudinal direction of the feed grate, for the passage of cooling fluid.
  • the heat transferred to the cooling fluid may be used for heating purposes or for energy conversion and power generation by pressurizing one or more in-line turbines driving a generator.
  • the invention also provides, for loading the first bed section with, for example, wood-based fuel, a hopper provided with a push rod discharge device above the first bed section, which is provided with fill level sensors for determining a lower and upper fuel fill level in the hopper, and by a conveyor in the form of, for example, a scraper belt conveyor, which is controllable by means of the level sensors, can be automatically filled with fuel.
  • a hopper provided with a push rod discharge device above the first bed section, which is provided with fill level sensors for determining a lower and upper fuel fill level in the hopper, and by a conveyor in the form of, for example, a scraper belt conveyor, which is controllable by means of the level sensors, can be automatically filled with fuel.
  • the device for feeding the first bed section in the form of, for example, the push rod discharge device can be actuated by means of suitable sensors, for example temperature measuring sensors or sensors which measure the layer thickness of the wood material fuel on the first bed section, thus conveying fuel to the first bed section. Due to this promotion, the fuel level drops in the hopper, a lower level sensor When a lower fuel level has been reached, the scraper conveyor for loading the hopper is activated, the scraper conveyor continues to run until the upper fuel level in the hopper detects that the upper fuel level has been reached and the scraper conveyor is moved from the upper level sensor switched off again.
  • the firing system according to the invention can be automated.
  • a device for automatic delivery of fuel ash or fuel slag is provided, in the form of, for example, a screw conveyor, which is designed for automatic delivery of fuel ash or slag , This also ensures the possibility of complete automation of the firing system according to the invention.
  • the first bed portion is arranged at an angle in a range of 20 to 60 degrees, preferably in a range of 30 to 50 degrees, preferably in a range of 35 to 45 degrees relative to the second bed portion.
  • the angle at which the first bed section is arranged relative to the second bed section can be set, for example, as a function of the moisture value of the biomass fuel intended for combustion.
  • hollow body clamshell wherein a first shell or a first portion is associated with the first bed portion and the second shell or the second portion of the hollow body is associated with the second bed portion.
  • the angle to the surface of the second bed section in which the second fluid blowing means expels gaseous fluid is about 20 to 60 degrees, preferably 30 to 50 degrees, preferably 35 to 45 degrees, in each case relative to the substantially horizontal surface of the second bed section.
  • the first bed portion and the first Fluideinblasffen are designed such that woody, clumped biomass fuels by the heat input and the application of gaseous fluid substantially in the longitudinal direction of the first bed section and dry from the lumpy state into a liquid-like state can be transferred.
  • This design ensures that the particles composing the fuel are already transferred substantially in the longitudinal direction of the first bed portion of the lumpy state in a flowable liquid-like state and there already dried and ignited.
  • the invention provides, in general, a wood-fuel firing system with wood-burning materials which have been clumped together with fluid blowing agents for bed fluidization in order to form a A fuel flow, with a combustion chamber, at the bottom region of a fluid discharge device is arranged, which is in the form of a hollow body formed with vertically arranged fluid injectors, between which a layer of insulating material is arranged and the hollow body arranged with each other Sections is formed and at the top of the furnace, a hopper is arranged, which provides fuel to a surface of the combustion chamber and the end of the firing a screw conveyor for ash removal is arranged and a portion of the hollow body is arranged horizontally and provided with lateral extensions, the provide second Fluideinblasströmung to promote the combustion of the wood fuels.
  • the invention also provides a method for automatically controlling a furnace such that when a temperature detected in the combustion chamber drops, in particular moist, agglomerated wood fuel of the wood processing industry, is discharged from a hopper to a surface of the combustion chamber of the furnace, the at least one has substantially horizontally disposed portion is discharged onto the sidewall of the bed portion of gaseous fluid in the direction of located on the bed portion fuel and the decrease of the detected by a first sensor fuel level in the hopper below a predetermined value, a fuel conveyor for supplying fuel into the hopper as long is actuated until an increase of the fuel level in the hopper is determined by a second sensor to a predetermined value.
  • the level in the fuel funnel or hopper is detected and then, when the fuel supply in the hopper has dropped below a predetermined level, set a fuel conveyor in motion, which actuates the Greps- ter until by a second sensor is determined in the hopper that the fuel level has reached a predetermined value again. This achieves efficient control of the firing to a trouble-free continuous operation.
  • Fig. 1 is a side view of a schematic representation of an embodiment of a furnace according to the present invention
  • Fig. 2 is an enlarged view of a sectional view taken along section A - A of Fig. 1;
  • Fig. 4 is a sectional view of a movable sliding plank, which is provided in the region of the second bed portion.
  • Fig. 1 of the drawing shows a side view of a schematic representation of an embodiment of a furnace according to the present invention.
  • the furnace has a combustion chamber 1 which extends over the entire area of the first bed section 5 and the second bed section 6.
  • the combustion chamber 1 has in the illustrated embodiment, a first combustion chamber portion or pre-combustion chamber 101, in which a first bed portion 1 1 1 of a surface 1 10 is arranged and a second combustion chamber portion 102, in which a second bed portion 1 12 of the surface 1 10 is arranged.
  • the area 1 10 is the entire implementation of the fuel in the furnace, the application of fuel to the surface, the drying of the fuel, the bed fluidization, the fluid loading of the fuel, the combustion to the discharge of ash or slag from the combustion chamber.
  • the surface 1 10 may have a grate, in the preferred embodiment, a fire grate is not provided, which helps to reduce the entertainment costs of the furnace.
  • hopper 8 or fuel storage is a non-illustrated wood fuel, for example, from wood residues of the wood industry, wood chips, wood chips, sawdust, shredded wood residues from the forest and the like can be composed and stored due high humidity has lost its fluidity or flowability.
  • wood fuel the fuel may be biomass fuel in general, so be coal or halmy biomass or contain.
  • the hopper 8 or fuel hopper is formed in a top-bottom flaring configuration to prevent clogging of the hopper with the clogging wet wood fuel.
  • the hopper 8 is provided with an upper level sensor 10 and a lower level sensor 1 1.
  • the wood material in the hopper 8 is located in the region of the lower end of the hopper 8 at a conveyor 90 or can be discharged from the hopper 8 onto the conveyor 90 by
  • a closure is opened, and can be conveyed by the conveyor 90, for example by means of the push rod discharge device 9 shown in the drawing on the first bed section 1 1 described in more detail below.
  • the push rod discharge device 9 has a hydraulic cylinder 91, with which the wood fuel material can be conveyed via a conveyor grate 92 in the direction of the feed area 1 13 of the first bed section 1 1 1.
  • the lower level sensor 1 1 sets a schematically illustrated on the top of the hopper 8 conveyor 13 in the form of a Kratzbandoneers in motion, then the wood fuel of a storage warehouse, not shown, transported to the hopper 8, on the upper side, for example, an automatically opening closure can be provided, which is then opened, so that over the conveyor belt conveyor wood fuel is introduced into the hopper 8.
  • the scraper conveyor remains in operation until it is determined by the upper level sensor 10 that an upper level of wood fuel in the hopper 8 has been reached and then the scraper conveyor is switched off and the open closure of the hopper 8 closed again.
  • the task area 1 13 of the first bed section 1 1 1 is already arranged within the first combustion chamber section 101, the task area 1 13 has thus already been heated by the existing heat in the combustion chamber 1 and the clumped moist wood fuel from the hopper 8 falls on the heated Task area 1 13.
  • the first bed portion 1 1 1 is formed inclined relative to the second bed portion 1 12, so that the wood fuel due to the inclination of the surface of the first bed portion 1 1 1 toward the second bed portion 1 12, which is arranged substantially horizontally, can move. Due to its moist consistency, the wood fuel has lost its fluidity or flowability and is in the task area 1 13 on.
  • the first bed section 1 1 1 is the same as the second bed section 1 12 provided with Fluideinblasmit- means. With these fluid injection means, gaseous fluid in the form of, for example, heated air or recirculated exhaust gas can be discharged toward the surface of the first bed section 1100 and second bed section 112.
  • the first bed section 1 1 1 has a plurality of tubular means 3 in the form of exhaust nozzles or injectors, which are arranged substantially perpendicular to the angled surface 14 of the first bed portion are. From the nozzles, hot fluid flows out onto the fuel located on the surface 110 and thus ensures the mixing and dehumidifying of the fuel and comminution of fuel lumps and for a very effective combustion of the fuel in the furnace 1.
  • a box-shaped hollow body 2 which has an arrow marked with an inlet region 16, can be introduced into the hot gaseous fluid, for example by a not shown high-pressure fan, the fluid, for example by means of one of the firing fed, not shown air heater can be heated.
  • the heated air rises the hollow box-shaped body 2 along the first portion 5 toward the task area 1 13 up and there as well as all other pipe-shaped means 3 of the first bed portion 1 1 1 in the direction of the surface of the bed portion 1 1 1 from namely at a high flow rate, so that the lumped wood fuel material lying on the feed area 13 is set in motion, which, together with the application of heat, causes the wood fuel lumps to disintegrate.
  • the dried and already ignited wood-material particles flow in this way, supported by the inclination of the first bed section 1 1 1 opposite the second bed section 1 12 and reach there into the detection range of a scraper or sliding plank 7, of a hydraulic cylinder 70 along the longitudinal direction of the second Bed section 1 12 can be moved back and forth.
  • This movement of the sliding plank 7 on the one hand results in a further thorough mixing of the fuel particles and on the other hand also a transport of the particles in the direction of the discharge end region 17 of the second bed section 1 12.
  • an automatic means of transport is provided provided by fuel ash in the form of the apparent in the drawing screw conveyor 12, can be transported out and disposed of with the fuel ashes during operation of the furnace.
  • the screw conveyor is arranged in a collecting container in which the ash or slag can be collected.
  • a second section 6 of the hollow body 2 which is traversed by hot air, which extends over also provided in the region of the second bed section 1 12 tubular piece extending.
  • directions 3 with exhaust nozzles or injectors in the direction of the surface of the second bed portion 1 12 can be discharged from the hollow body 2, whereby a further mixing of the fuel carried on the surface 15 of the second bed portion similar to a fluid flowing in a bed fuel take place can.
  • the thus heated water can be used for heating purposes, for example.
  • an insulating layer 4 of, for example, a Schamottwerkstoff is provided between the pipe-shaped devices 3, which ensures that the heat generated by the intensive combustion on the second bed section 1 12 not unhindered in the direction to the hollow body 2 can proceed.
  • tube piece-shaped devices 3 of the second bed section 1 12, which are arranged below the largely horizontally arranged sliding plank 7 and the rohr choir- shaped devices 3, which are arranged in the side walls 1 19, ensure that any remaining fuel lumps due to the intense movement the application of hot air completely disintegrate and in this way a complete combustion of the originally moist clumped fuel material is achieved.
  • Fig. 3 of the drawing shows a section of the second bed portion 102 with the fluid injectors 3, which pass through the nozzle plate 120.
  • the surface between the fluid injectors 3 is filled by refractory insulating material in the form of firebricks 121, which ensure that the combustion heat does not pass unimpeded in the direction of the hollow body 2.
  • Fig. 4 of the drawing shows a sectional view of the movable sliding plank 7 can be moved by means of the hydraulic cylinder 70 shown in Fig. 1 in the direction of the double arrow.
  • the sliding plank 7 inclined plank surfaces 121 which infiltrate the fuel in a movement of the sliding plank 7 in the direction of arrow 123 and a movement in the direction of arrow 124, the fuel and / or fuel ash with the largely vertical surfaces 125 in Direction of Austragend Schemes 1 17 of the furnace 1 can promote.
  • a complete automation of the combustion is possible.
  • an instruction can be issued by an intended but not shown control device in such a way that the filling funnel 8 the combustion chamber supplied with a further amount of wood fuel. This is then transported by the conveyor 90 back to the task area 1 13.
  • the lower level sensor 11 which then operates the conveyor 13, opens a shutter located at the top of hopper 8, for example, and introduces wood fuel into the hopper is until the level of the fuel in the hopper 8 reaches the upper level sensor 10 and the conveyor 13 is turned off by the level sensor 10.
  • a continuous operation of the furnace according to the invention can be achieved because it does not cause the formation of lumps, as is the case with known firing in contrast to known firing in the furnace according to the invention and it is also not necessary, the firing in a predetermined rhythm To stop, for example, monthly to perform a cleaning, the firing invention can remain in operation all year round.
  • the furnace according to the invention has the advantage that, in contrast to known furnaces, it reacts uncritically to fundamentally disadvantageous compositions of the starting material for combustion since this can also be supplied to the furnace according to the invention in the moist and agglomerated state.
  • the invention provides a furnace with which biomass fuels can be fired in any form, without having to undergo a costly pretreatment, such as drying, screening, separation or the like.
  • the Combustion of the fuel takes place in a fluidized bed of the combustion chamber, the bottom of which is provided with nozzles for supplying combustion air.
  • the fuel may have high humidity levels, even a moisture content of 70% does not interfere with the combustion efficiency.
  • the degree of combustion achievable with the inventive furnace can reach values of up to 99.5% of the fuel, which is achieved by the application of the fuel by the fluid injection means and the mixing of the fuel supported by the movable sliding plank.
  • the furnace according to the invention can be used with heating systems in the power range from 100 kW to 50 MW.
  • the installation space required by the furnace can be significantly reduced compared to known firing, so that the furnace with its height of about 40 cm to about 150 cm can be positioned in block construction below a boiler of a heating systems and not next to it, as is the case with known fires.
  • the furnace according to the invention is insensitive to changing compositions of the fuel and its moisture content, so that a continuous operation of the furnace is possible without having to constantly adjust the control parameters of the furnace.
  • Consumables, such as quartz sand, which are required for the operation of known firing, are completely eliminated, since no fire grids must be used, the maintenance of the furnace is significantly reduced, continuous continuous operation is possible.

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Abstract

Es wird eine Feuerung für holzartige Biomassebrennstoffe vorgeschlagen, mit einer Brennkammer (1) mit einer Fläche (110), die einen ersten, in einem Winkel zur Horizontalen angeordneten Bettabschnitt (111) mit ersten Fluideinblasmitteln (3) und einen weitgehend horizontal angeordneten zweiten Bettabschnitt (112) mit zweiten Fluideinblasmitteln (3) aufweist, wobei die ersten Fluideinblasmittel (3) zur Ausbringung von gasförmigem Fluid von unterhalb der Oberfläche (114) des ersten Bettabschnitts in Richtung weitgehend rechtwinklig zur Oberfläche (114) des ersten Bettabschnitts (111) ausgebildet sind und die zweiten Fluideinblasmittel (3) zur Ausbringung von gasförmigem Fluid sowohl von unterhalb der Oberfläche (115) des zweiten Bettabschnitts in Richtung weitgehend rechtwinklig zur Oberfläche (115) des zweiten Bettabschnitts als auch von seitlich in einem Querschnitt des zweiten Bettabschnitts (112) betrachtet in Richtung in einem Winkel zur Oberfläche (115) des zweiten Bettabschnitts ausgebildet sind.

Description

Feuerung für holzartige verklumpbare Biomassebrennstoffe Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feuerung für holzartige Biomassebrennstoffe, mit einer Brennkammer mit einer Fläche, die einen ersten, in einem Winkel zur Horizontalen angeordneten Bettabschnitt mit ersten Fluideinblasmitteln und einen weitgehend horizontal angeordneten zweiten Bettabschnitt mit zweiten Fluideinblasmitteln aufweist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Die Erfindung beschäftigt sich mit der Erzeugung von Wärme aus holzartiger Biomasse, bei der es sich beispielsweise um Waldreste, Altholz oder Industrierestholz handeln kann, also Holzwerkstoffen, die bei der Holzindustrie anfallen, wie beispielsweise Hackschnitzel, Sägestaub, Sägemehl und dergleichen. Bei der von der erfin- dungsgemäßen Feuerung verbrennbaren Brennstoffen handelt es sich also um feste Brennstoffe, die auch Holzrinde, Torfmoos, Braunkohle oder Steinkohle und auch landwirtschaftliche Abfälle oder Landschaftspflegematerial, wie beispielsweise Sprosse, Stroh oder ähnliches und halmartige Biomasse umfasst. Dadurch ist die erfindungsgemäße Feuerung eine Allbrennstofffeuerung. Solche Brennstoffe und insbesondere Holzwerkstoffe neigen dazu, zu verklumpen, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn sie im Freien gelagert werden, was bei Industrierestholz und Waldresten häufig der Fall ist. Wenn solche Brennstoffe und insbesondere Holzwerkstoffe dann zur Energieumwandlung verfeuert werden sollen, wurden sie bislang einer aufwändigen Vorbehandlung durch eine ausserhalb der Feuerungsanlage durchgeführte Vortrocknung unterzogen. Zur Verteuerung von feuchten Brennstoffen sind auch bereits spezielle Feuerungsanlagen bekannt geworden, die beispielsweise aus dem Bereich der Verteuerung von Klärschlammen stammen, also nicht gattungsgemäße Feuerungen für holzartige verklumpbare Biomassebrennstoffe darstellen.
Anhand der DE 10 2007 029 577 A1 ist eine Verbrennungsanlage für Inkontinenzsystemabfall bekannt geworden. Als Brennstoff weist der Inkontinenzsystemabfall die Eigenschaft auf, zur Bildung von Paketen zu neigen, die unaufbereitet keinen guten Brennstoff darstellen. Zur Verbesserung des Brennverhaltens des Inkontinenzsystemabfalls ist eine Schürvorrichtung mit einer Schürwelle und daran angeordneten Rippen vorgesehen, die den der Anlage in Säcken zugeführten Inkontinenzsystemabfall mechanisch vereinzeln und zerteilen. Das Abbrandverhalten kann durch das Einbla- sen von Luft aus Luftaustrittsöffnungen verbessert werden, die an den Rippen der Schürwelle vorgesehen sind. Eine Auflockerung des Inkontinenzsystemabfalls im Brennraum soll explizit nicht mit einer Luftströmung durchgeführt werden.
In der AT 201 754 B wird eine Feuerung für nasse Kohle vorgeschlagen, wobei sich die Kohle in einem sich verengenden Zwischenraum zwischen einer mit Öffnungen zum Durchtritt von Brennprodukten aus der Feuerkammer versehenen Rost und einem verstellbaren Schieber befindet. Durch das Einblasen der Brennprodukte auf die Kohleschüttung wird brennbarer Kohlestaub durch vom Schieber freigebbare Öffnungen in Richtung zur Feuerkammer befördert, damit er sich dort entzündet. In der Koh- le vorhandene flüchtige Produkte werden durch die Beaufschlagung der Kohleschüt- tung in Richtung zur Feuerkammer ausgetrieben und entzünden sich dort. Der Blasrost weist in Richtung zum Schieber ausgerichtete Öffnungen auf, die im Winkel kleiner 90 Grad relativ zur Rostfläche angeordnet sind.
Die JP 100 38 238 A beschreibt eine Feuerung für die Verbrennung von insbesondere medizinischem Abfall mit einem geneigten feststehenden Bett, auf dem der Abfall getrocknet wird und einem Vorschubrost zugeführt wird, der in der Brennkammer angeordnet ist. Zum Trocknen des Abfalls auf dem feststehenden Bett ist ein Brenner vorgesehen, der Trocknungsprozess wird von heißem Gas aus der Brennkammer unterstützt, in der Feuerkammer ist ein zweiter Brenner vorgesehen, der die Entzündung des getrockneten Abfalls durchführt.
Die JP 2002-022124 A beschreibt eine Feuerung für die Verbrennung von städti- schem und industriellem Abfall mit einem geneigten Bett zur Trocknung des Abfalls mittels Unterluft, einer Hauptbrennkammer mit Unterluftbeaufschlagung und einer Nachbrennkammer mit Unterluftbeaufschlagung. Die Unterwindkammer des geneigten Betts zur Trocknung des Abfalls wird mittels Brennprodukten aus der Nachbrennkammer gespeist.
Die US 4,502,397 A beschreibt eine Feuerung für feuchtes Abfallholz, das in einen Schacht eingetragen wird, der im Gegenstrom von heißem Rauchgas aus der Feuerkammer durchströmt wird. Das zum Teil getrocknete Holz fällt auf einen in der Feuerkammer vorgesehenen beweglichen Rost, um dort verbrannt zu werden.
Die DE 203 16 982 U1 beschreibt einen Vortrockner für feuchte Hackschnitzel, die mittels einer Schnecke einem Vorratsbunker entnommen werden und über eine weitere Förderschnecke, die in einer Trocknungskammer angeordnet ist, weiter befördert werden. Erwärmte Luft durchströmt die Trocknungskammer von unten, wird durch eine Schicht der von der Förderschnecke geförderten Hackschnitzel hindurch geführt und zur Abgabe von Restwärme in den Vorratsbunker geleitet.
Die JP 0213 0 309 A beschreibt eine Feuerung für feuchten Abfall, bei der mittels Gas transportierte Wärme aus der Feuerkammer zum Trocknen des feuchten Abfalls benutzt wird und der getrocknete Abfall auf einen Rost fällt, auf dem er verbrannt wird.
Die DE 692 00 448 T2 beschreibt eine Verbrennungsanlage, die einen in der Feuer- kammer hin- und her gehenden Kratzbandförderer aufweist, durch den Verbrennungsluft in die Feuerkammer eingetragen werden kann. Die Feuerkammer weist Seitenwände mit Lufteintrittsöffnungen zum Einbringen von Verbrennungsluft auf. Brennstoff wird über eine Förderschnecke direkt auf die Bodenfläche der Feuerkammer eingetragen.
Die DE 1 526 092 A beschreibt eine Verbrennungsanlage, bei der feuchter Brennstoff schrittweise auf in unterschiedlichen Höhen über dem Feuerrost angeordnete Trocknungsroste fällt und im Gegenstrom von Rauchgas aus dem Brennkammer zur Trocknung durchströmt wird.
Anhand der DE-PS 201379 ist ein Feuerrost mit quer durch die Roststäbe geführten Kanälen bekannt geworden. Bei diesem bekannten Feuerrost ist an der Unterseite ein Dampfrohr angeordnet, aus dem Dampf zu dem auf dem Rost liegenden festen Brennstoff geführt werden kann und mit dem auch flüssiger Brennstoff in die Feue- rung geführt werden soll.
Anhand der DE 199 37 523 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen, Bevorraten und Dosieren von Abfallstoffen bekannt geworden, welche insbesondere der Auflockerung von Abfallstoffen für die Verbrennung dient. Anhand der DE 298 23 149 U1 ist ein kühlbarer Vorschubrost mit wassergekühlten Roststäbe bekannt geworden, die mäanderförmig verlaufend miteinander verbunden sind.
Anhand der DE 1 451 501 A1 ist ein Verfahren zur Trocknung von vorentwässertem Klärschlamm in einer Brennkammer durch das Einleiten von heißem Rauchgas von unten auf den auf einem Vorschubrost aufgebrachten Klärschlamm bekannt geworden und auch das Einblasen von Sekundärluft von oben auf den Klärschlamm.
Anhand der DE 298 19 816 U1 ist eine Schubrostanordnung für einen Festbrennstoff-Kessel bekannt geworden, die eine Luftzufuhr auf den Brennstoff durch die Schubrostelemente von unten her gestattet. Anhand der DE 39 13 885 A1 ist eine Kesselfeuerung zum Verfeuern feuchter Brennstoffe bekannt geworden, die einen Feuerrost aufweist, die in einen Trocknungsrost und einen eigentlichen Feuerrost aufgeteilt ist, wobei in dem Bereich des Trocknungstrostes heißes rezirkuliertes Rauchgas oder vorgewärmte Luft von unten auf das auf dem Trocknungsrost liegende feuchte Brennstoffmaterial aufgebracht wird.
Anhand der DE 42 26 632 C1 ist eine Kesselfeuerung zur Verbrennung von feuchtem Müll bekannt geworden, bei der der feuchte Müll vor der Verbrennung einem Trock- nungsprozess durch die Zuführung von heißem Rauchgas von oben auf den feuch- ten Müll unterzogen wird, wobei zu diesem Zweck ein saugendes Rauchgasgebläse unterhalb des Trocknungsrostes vorgesehen ist, welches das heiße Rauchgas durch den feuchten Müll hindurch absaugt. Schließlich ist anhand der RU 2 159 390 C1 eine Feuerung zur Verbrennung von festen Brennstoffen bekannt geworden, die eine Brennkammer mit einem stationären Feuerrost und einen Schlackebunker aufweist, der an der Unterseite der Feuerung vorgesehen ist. Eine Zuführvorrichtung für festen Brennstoff ist mit der Brennkammer über eine Antriebsvorrichtung und einen vertikal angeordneten Brennstoffbunker gekoppelt, bei dem die Brennstoffzuführvorrichtung eine mit einem Antrieb versehene Schubstange ist, die entlang ihrer Achse hin und her bewegt werden kann. Die Brennstoffzuführvorrichtung ist dabei über eine Dosiervorrichtung mit der Brennstoffkammer verbunden und der Rost ist mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelt, die den Brennstoff bewegt und die Asche entfernt. Der Brennstoffbunker besitzt eine sich querschnittlich von oben nach unten erweiternde Form.
Wie es vorstehend bereits erwähnt wurde, sind die bekannten Feuerungsanlagen nicht für die Verteuerung von holzartigen, zum Verklumpen neigenden Biomasse- brennstoffen spezifisch ausgebildet. Diese Biomassebrennstoffe in der Form von beispielsweise Holzwerkstoffen zeichnen sich dadurch aus, dass sie aufgrund eines hohen Anteils an eingelagerter Feuchtigkeit verklumpen und daher ihre Rieselfähigkeit verloren haben. Bekannte Anlagen zur Verteuerung von Holzwerkstoffen sind sehr anspruchsvoll hinsichtlich der Zusammensetzung der Rohmaterialien und deren Feuchtigkeit, was üblicherweise dazu führt, dass ein zusätzlicher Bearbeitungsschritt zur Vorbehandlung des Brennstoffs notwendig ist, nämlich eine spezifische externe Vortrocknung des Brennstoffs ausserhalb der Feuerungsanlage.
Typischerweise beginnt nämlich eine feuchte und verklumpte Menge an Holzbrenn- Stoffen solange nicht zu brennen, bis sie getrocknet und aus ihrem verklumpten Zustand in einen losen Zustand überführt worden ist.
Wenn eine bekannte Feuerungsanlage für Holzbrennstoff mit einer solchen feuchten, verklumpten Holzbrennstoffmenge beschickt wird, dann trocknet der Brennstoff nur allmählich von den Au ßenrändern der verklumpten Brennstoffmenge her und beginnt von dort aus zu brennen, der Wirkungsgrad der Verbrennung ist aber nicht hoch und darunter kann der Kesselwirkungsgrad einer von der Feuerungsanlage beschickten Kesselanlage leiden. Zudem ist eine solche bekannte Feuerungsanlage mit feuch- tem, verklumpten Holzbrennstoffmengen nicht automatisch betreibbar, da der Temperaturabfall in der Brennstoffkammer aufgrund der unvollständigen Verbrennung des Brennstoffs von einem Sensor erfasst wird und als Mangel an Brennstoff interpretiert wird, was dazu führt, dass weiteres feuchtes, verklumptes Brennstoffmaterial zugeführt wird und sich dieser Vorgang solange wiederholt, bis das Feuer vollständig erloschen ist.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Feuerung für Biomassebrennstoffe, insbesondere Restholz der Holzindustrie zu schaffen, die das Problem der mechanischen unvollständigen Verbrennung des Bio- massebrennstoffs löst und für die Verbrennung von solchen Biomassebrennstoffen geeignet ist, die ihre Eigenschaft, fließfähig zu sein, verloren haben und hohe Feuchtigkeitswerte aufweisen. Auch soll ein Verfahren zur automatischen Steuerung einer solchen Feuerung geschaffen werden. Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich der Feuerung die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon in den weiteren Ansprüchen beschrieben sind. Darüber hinaus weist die Erfindung zur Lösung der Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens die im Anspruch 1 1 angegebenen Merkmale auf.
Die Erfindung schafft Feuerung für holzartige Biomassebrennstoffe, mit einer Brennkammer mit einer Fläche, die einen ersten, in einem Winkel zur Horizontalen angeordneten Bettabschnitt mit ersten Fluideinblasmitteln und einen weitgehend horizontal angeordneten zweiten Bettabschnitt mit zweiten Fluideinblasmitteln aufweist, wo- bei die ersten Fluideinblasmittel zur Ausbringung von gasförmigem Fluid von unterhalb der Oberfläche des ersten Bettabschnitts in Richtung weitgehend rechtwinklig zur Oberfläche des ersten Bettabschnitts ausgebildet sind und die zweiten Fluideinblasmittel zur Ausbringung von gasförmigem Fluid sowohl von unterhalb der Oberfläche des zweiten Bettabschnitts in Richtung weitgehend rechtwinklig zur Oberfläche des zweiten Bettabschnitts als auch von seitlich in einem Querschnitt des zweiten Bettabschnitts betrachtet in Richtung in einem Winkel zur Oberfläche des zweiten Bettabschnitts ausgebildet sind. Die erfindungsgemäße Feuerung macht es daher möglich, einen eigenständigen, außerhalb der Feuerung ablaufenden Vortrocknungsprozess von für die Verbrennung vorgesehenen, insbesondere verklumpten Biomassebrennstoffen in der Form von Abfallstoffen der Holzindustrie zu vermeiden. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Feuerung ermöglicht eine Fluidisation des Brennstoffs ähnlich einer Wirbelbettfluidi- sation auf dem ersten und zweiten Bettabschnitt des Feuerrostes, es kommt zu einer Gleichverteilung des Brennstoffes. Brennstoff, der auf den im Winkel zur Horizontalen angeordneten ersten Bettabschnitt aufgebracht wird, wird von dem durch die ersten Fluideinblasmittel eingebrachten gasförmigen Fluidstrom in der Form von beispielsweise durch die Feuerung bereits erhitzter Luft oder Rauchgas unter gleichzei- tiger Wärmebeaufschlagung durch insbesondere Wärmestrahlung aus dem Bereich des zweiten Bettabschnitts von den Außenrändern des verklebten Brennstoffklumpens her getrocknet und einer aktiven Bewegung unterzogen, so dass die Brennstoffklumpen zerfallen und entlang des im Winkel geneigten ersten Bettabschnitts in Richtung zum zweiten Bettabschnitt herunter fließen und zwar im bereits entzündeten oder zumindest teilweise brennenden Zustand.
Der bereits entzündete Brennstoff wird auch im Bereich des zweiten horizontal angeordneten Bettabschnitts mittels der zweiten Fluideinblasmittel von unterhalb der Oberfläche des zweiten Bettabschnitts aus mit einem gasförmigen Fluidmassenstrom beaufschlagt und dabei weiterhin in Bewegung gehalten, so dass auch solche Bestandteile des Brennstoffs, die während ihrer Verweilzeit auf dem ersten Bettabschnitt noch in einem teilweise verklumpten Zustand verblieben sind, zerfallen. Der Vorgang des Zerfallens der Brennstoffklumpen und der vollständigen Verbrennung des Brennstoffs wird durch die zweiten Fluideinblasmittel im Bereich des zweiten Bettabschnitts noch weiter unterstützt und zwar durch die Fluideinblasmittel, die zur Ausbringung von gasförmigem Fluid auf den auf dem zweiten Bettabschnitt liegenden Brennstoff in einem Querschnitt des zweiten Bettabschnitts betrachtet in Richtung in einem Winkel zur Oberfläche des zweiten Bettabschnitts ausgebildet sind.
Die erfindungsgemäße Feuerung sorgt daher auch bei verklumpten, feuchten Holzbrennstoffwerkstoffen für eine Bettfluidisation des Brennstoffs, also für eine Verflüssigung des verklumpten Brennstoffs zu einem ähnlich einem Fluidstrom vorliegenden Brennstoffstrom und damit auch für eine vollständige Verbrennung auch feuchter Holzbrennstoffe, die mit bekannten Feuerungen nicht oder nicht mit hohem Wirkungsgrad verfeuert werden können.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der erste und zweite Bettabschnitt von einem mit einer Fluideintrittsöffnung versehenen hohlen kastenför- migen Körper mit Fluideinblasmitteln gebildet sind, und der Körper mit in Richtung zur Oberfläche des ersten und zweiten Bettabschnitts ausgerichteten Fluidaustrittsöff- nungen versehen ist und der Körper zumindest entlang eines Teilbereiches des zweiten Bettabschnitts sich seitlich von der Oberfläche des zweiten Bettabschnitts im Winkel zur Horizontalen erstreckende Seitenwangen besitzt, die mit Fluidaustrittsöff- nungen im Winkel zur Oberfläche des zweiten Bettabschnitts versehen sind.
Der hohle Körper fungiert als Luftdiffusor, wobei an der Oberseite des hohlen Körpers sowohl im ersten als auch im zweiten Bettabschnitt jeweils weitgehend vertikal angeordnete Fluideinblasmittel in der Form von beispielsweise Injektoren oder Düsen angeordnet sind. Zumindest im Bereich des zweiten Bettabschnitts weist der hohle Körper sich im Winkel zur Horizontalen erstreckende Seitenwangen auf, die mit Injektoren oder Düsen versehen sind, die ebenfalls weitgehend rechtwinklig relativ zu den Oberseiten der Seitenwangen angeordnet sind und die den auf dem zweiten Bettab- schnitt angeordneten Brennstoff auch von der Seite her mit einem Fluidstrom in der Form von Rauchgas oder Luft beaufschlagen und so zusammen mit den weiteren im zweiten Bettabschnitt vorgesehenen Fluideinblasmitteln für eine ständige Bewegung des Brennstoffs sorgen. Dadurch kommt es zu einer vollständigen Verbrennung des Holzbrennstoffs und auch dazu, dass noch etwaig vorhandene, bereits zerkleinerte Holzbrennstoffklumpen weiter zerfallen. Nach einer Variante hierzu können sich im Winkel zur Horizontalen erstreckende Seitenwangen mit den Fluideinblasmittteln der Seitenwangen des zweiten Bettabschnitts entsprechenden Fluideinblasmittel auch zumindest an einem Teilbereich der Längserstreckung des ersten Bettabschnitts vorgesehen sein.
Ganz allgemein ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Fluideinblasmittel eine Vielzahl von sich vom Innenraum des hohlen Körpers weg erstreckende rohrstückförmige Einrichtungen mit Ausblasdüsen aufweisen und zwischen den Einrichtungen thermisch isolierende Mittel aus insbesondere Ziegelwerk- Stoff angeordnet sind und die Einrichtungen an weitgehend der gesamten Fläche in Längsrichtung und Querrichtung des ersten und zweiten Bettabschnitts verteilt vorgesehen sind. Bei dem Ziegelwerkstoff kann es sich um Werkstoff zur Bildung feuerfester Auskleidungen in der Form von Ziegeln oder Platten handeln, ganz allgemein also um Werkstoffe zur Bildung von Schamotten, beispielsweise Schamottsteinen.
Die Ausblasdüsen sorgen für eine Beaufschlagung der Brennstoffklumpen mit kinetischer Energie, so dass sie in Bewegung gehalten werden und zu einem Brennstoffstrom ähnlich einem in einem Kanal oder Flussbett strömenden Fluidstrom zerfallen. Diese Zerfallsbewegung wird von der Wärmebeaufschlagung der Brennstoffklumpen in der Form von beispielsweise Holzbrennstoffklumpen im Bereich des ersten Bettabschnitts, wo die Brennstoffpartikel bereits zu brennen beginnen, unterstützt, so dass sich die Brennstoffklumpen auflösen und zu getrockneten, fluidartig strömenden Brennstoffpartikeln werden.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der erste und zweite Bettabschnitt in einer Brennkammer der Feuerung angeordnet sind und im Bereich des zweiten Bettabschnitts ein insbesondere mittels einer Schubstange betätigbarer Vorschubrost vorgesehen ist, der mit Kanälen zum Durchtritt von Kühlfluid vorgese- hen ist. Bei dem Vorschubrost kann es sich um eine Schiebeplanke handeln, die mit Kanälen zum Durchtritt von Wasser versehen ist. Auch kann die Schiebeplanke zur Förderung des Brennstoffs in Richtung zu einem Austragbereich von Schlacke aus der Feuerung ausgebildet sein und hierzu mit geneigten Flächen ausgebildet sein, die sich bei einer Relativbewegung der Schiebeplanke vom Austragbereich weg unter den Brennstoff oder die Brennstoffschlacke schieben und dann bei der Bewegung der Schiebeplanke in Richtung zum Austragbereich hin den Brennstoff oder die Brennstoffschlacke in Richtung zum Austragbereich fördern.
Durch die Anordnung der beiden Bettabschnitte in der Brennkammer kommt es auch bereits im Bereich des ersten Bettabschnitts zu einer intensiven Beaufschlagung des Brennstoffs in der Form von beispielsweise Holzwerkstoffklumpen mit Strahlungswärme, wodurch eine rasche Trocknung der feuchten Holzwerkstoffklumpen erreicht wird, die durch die Unterwindbeaufschlagung mittels der ersten Fluideinblasmitteln gefördert und intensiviert wird.
Die Beaufschlagung des Holzbrennwerkstoffes mit Strahlungswärme sorgt auch dafür, dass sich der Holzbrennwerkstoff bereits im Bereich des ersten Bettabschnitts entzündet und sich im entzündeten sowie in der Form sich ständig verkleinernder Klumpen, bis schließlich ein Fluidstrom aus brennenden Brennstoffpartikeln vorliegt, entlang der Längsrichtung des ersten Bettabschnitts in Richtung zum zweiten Bettabschnitt bewegt.
Im Bereich des zweiten Bettabschnitts ist der oben bereits angesprochene Vorschub- rost in der Form beispielsweise einer Schiebeplanke vorgesehen, der auch dabei behilflich ist, etwaige noch in der Form von Klumpen vorliegende Holzpartikel weiter zu zerteilen oder zerfallen zu lassen und bereits vollständig verbrannte Brennstoffpartikel in Richtung zu einem Austragende des zweiten Bettabschnitts zu fördern. Darüber hinaus kann der Vorschubrost mit beispielsweise mäanderförmig entlang der Längsrichtung des Vorschubrosts verlaufenden Kanälen zum Durchtritt von Kühlfluid versehen sein. Die auf das Kühlfluid übertragene Wärme kann beispielsweise für Heizzwecke oder zur Energiewandlung und zur Stromerzeugung durch eine Beaufschlagung einer oder mehrerer in Reihe angeordneter Turbinen, die einen Generator antreiben, verwendet werden.
Die Erfindung sieht nach einer vorteilhaften Weiterbildung auch vor, dass zur Beaufschlagung des ersten Bettabschnitts mit beispielsweise Holzwerkstoffbrennstoff ein mit einer Schubstangenaustrageinrichtung versehener Fülltrichter oberhalb des ersten Bettabschnitts vorgesehen ist, der mit Füllstandssensoren zur Ermittlung eines unteren und oberen Brennstofffüllstands im Fülltrichter versehen ist und durch eine Fördereinrichtung in der Form beispielsweise eines Kratzbandförderers, die bzw. der mittels der Füllstandssensoren steuerbar ist, automatisch mit Brennstoff befüllbar ist.
Die Vorrichtung zur Beschickung des ersten Bettabschnitts in der Form beispielswei- se der genannten Schubstangenaustrageinrichtung kann mittels einer geeigneten Sensorik, beispielsweise Temperaturmesssensoren oder Sensoren, die die Schichtdicke des Holzwerkstoffbrennstoffs auf dem ersten Bettabschnitt messen, betätigt werden und so Brennstoff auf den ersten Bettabschnitt fördern. Durch diese Förderung sinkt der Brennstofffüllstand im Fülltrichter ab, ein unterer Füllstandssensor schaltet nach dem Erreichen eines unteren Brennstofffüllstands den oben lediglich als Beispiel genannten Kratzbandförderer zur Beschickung des Fülltrichters ein, der Kratzbandförderer läuft solange, bis der Füllstandssensor zur Feststellung eines oberen Brennstofffüllstands im Fülltrichter feststellt, dass der obere Brennstofffüllstand erreicht ist und der Kratzbandförderer wird vom oberen Füllstandssensor wieder abgeschaltet. Damit ist die erfindungsgemäße Feuerungsanlage automatisierbar.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass am Austragendbereich des zweiten Bettabschnitts eine Vorrichtung zum automatischen Austra- gen von Brennstoffasche oder Brennstoffschlacke vorgesehen ist, und zwar in der Form beispielsweise eines Schneckenförderers, der zur automatischen Förderung von Brennstoffasche oder -schlacke ausgebildet ist. Auch dies sorgt für die Möglichkeit der vollständigen Automatisierung der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage. Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der erste Bettabschnitt im Winkel in einem Bereich von 20 bis 60 Grad, vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 50 Grad, vorzugsweise in einem Bereich von 35 bis 45 Grad relativ zum zweiten Bettabschnitt angeordnet ist. Der Winkel, in dem der erste Bettabschnitt relativ zum zweiten Bettabschnitt angeordnet ist, kann beispielsweise in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitswert des zur Verbrennung vorgesehenen Biomassebrennstoffs eingestellt werden. Es ist hierbei auch vorgesehen, den hohlen Körper zweischalig auszubilden, wobei eine erste Schale oder ein erster Abschnitt dem ersten Bettabschnitt zugeordnet ist und die zweite Schale oder der zweite Abschnitt des hohlen Körpers dem zweiten Bettabschnitt zugeordnet ist. Über eine gelenkige Anbindung des ersten Bettabschnitts am zweiten Bettabschnitt und eine gelenkige Anbindung des ersten Abschnitts des hohlen Körpers am zweiten Abschnitt des hohlen Körpers lässt sich eine einfache Winkeleinstellung des ersten Bettabschnitts sowie des ersten Abschnitts des hohlen Körpers relativ zum zweiten Bettabschnitt und zum zweiten Abschnitt des hohlen Körpers erreichen. ln ähnlicher Weise ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Winkel zur Oberfläche des zweiten Bettabschnitts, in welchem die zweiten Flui- deinblasmittel gasförmiges Fluid ausbringen, etwa 20 bis 60 Grad beträgt, vorzugs- weise 30 bis 50 Grad beträgt, vorzugsweise 35 bis 45 Grad beträgt, jeweils relativ zur weitgehend horizontal verlaufenden Oberfläche des zweiten Bettabschnitts.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass der erste Bettabschnitt und die ersten Fluideinblasmittel derart ausgebildet sind, dass holzartige, verklumpte Biomassebrennstoffe durch den Wärmeeintrag und die Beaufschlagung mit gasförmigem Fluid im wesentlichen in Längsrichtung des ersten Bettabschnitts trockenbar und vom klumpenförmigen Zustand in einen flüssigkeitsähnlichen Zustand überführbar sind. Diese Gestaltung sorgt dafür, dass die Partikel, aus denen sich der Brennstoff zusammensetzt, bereits im Wesentlichen in Längsrichtung des ersten Bettabschnitts vom klumpenförmigen Zustand in einen fließfähigen flüssigkeitsähnlichen Zustand überführt werden und dort bereits getrocknet und entzündet werden. Die weitere Verbrennung der Brennstoffpartikel bis zu ihrer vollständigen Verbrennung findet dann im Bereich des zweiten Bettabschnitts statt, die Partikel strömen vom ersten Bettabschnitt aufgrund der Neigung des ersten Bettabschnitts in Richtung zum zweiten Bettabschnitt und gelangen dort in den Erfassungsbereich des Vorschubrosts in Form der beispielsweise genannten Schiebeplanke, die sie letztlich dann in der Form von Asche in Richtung zu der am Austragendbereich des zweiten Bettabschnitts vor- gesehenen automatischen Einrichtung zur Entsorgung von Brennstoffasche weiter befördert.
Die Erfindung sieht ganz allgemein eine Holzbrennwerkstofffeuerung vor mit Flui- deinblasmitteln zur Bettfluidisation verklumpter Holzbrennwerkstoffe zur Bildung ei- nes Brennstoffstroms, mit einer Brennkammer, an deren Bodenbereich eine Flui- dausströmeinrichtung angeordnet ist, die in der Form eines hohl ausgebildeten Körpers mit vertikal angeordneten Fluidinjektoren ausgebildet ist, zwischen denen eine Schicht aus isolierendem Werkstoff angeordnet ist und der hohle Körper mit anein- ander angeordneten Abschnitten ausgebildet ist und an der Oberseite der Feuerung ein Fülltrichter angeordnet ist, der Brennwerkstoff auf eine Fläche der Brennkammer bereitstellt und am Endbereich der Feuerung ein Schneckenförderer zur Ascheentfernung angeordnet ist und ein Abschnitt des hohlen Körpers horizontal angeordnet und mit seitlichen Erweiterungen versehen ist, die eine zweite Fluideinblasströmung zur Förderung der Verbrennung der Holzbrennwerkstoffe bereit stellen.
Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zur automatischen Steuerung einer Feuerung dergestalt, dass beim Absinken einer in der Brennkammer festgestellten Temperatur Brennstoff, insbesondere feuchter, verklumpter Holzbrennwerkstoff der Holz- Verarbeitungsindustrie, aus einem Fülltrichter auf eine Fläche der Brennkammer der Feuerung abgegeben wird, die zumindest einen weitgehend horizontal angeordneten Abschnitt aufweist, auf den von Seitenwangen des Bettabschnitts aus gasförmiges Fluid in Richtung auf auf dem Bettabschnitt befindlichen Brennstoff abgegeben wird und beim Absinken des von einem ersten Sensor festgestellten Brennstofffüllstands in dem Fülltrichter unterhalb eines vorbestimmten Werts ein Brennstoffförderer zur Brennstoffzufuhr in den Fülltrichter solange betätigt wird, bis von einem zweiten Sensor ein Ansteigen des Brennstofffüllstands in dem Fülltrichter auf einen vorbestimmten Wert festgestellt wird. Durch die seitliche Beaufschlagung des Brennstoffs auf dem weitgehend horizontal verlaufenden Bettabschnitt mit gasförmigem Fluid wird eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs, der im Fülltrichter eine feuchte, zur Verklumpung neigende Konsistenz aufweist, erreicht und gleichzeitig eine Bewegung des Brennstoffs realisiert dergestalt, dass noch vorhandene Holzbrennstoffklumpen zerfallen und so eine vollstän- dige Verbrennung ermöglicht wird. Nach einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Füllstand im Brennstofftrichter oder Fülltrichter erfasst und dann, wenn der Brennstoffvorrat in dem Fülltrichter unterhalb eines vorbestimmten Niveaus abgesunken ist, ein Brennstoffförderer in Gang gesetzt, der den Fülltrich- ter solange betätigt, bis von einem zweiten Sensor im Fülltrichter festgestellt wird, dass der Brennstofffüllstand wieder einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Dadurch wird eine effiziente Steuerung der Feuerung zu einem problemlosen Dauerbetrieb erreicht. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Feuerung nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Schnittansicht gemäß dem Schnitt A - A nach Fig. 1 ;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus dem zweiten Bettab- schnitt; und
Fig. 4 eine Schnittansicht einer beweglichen Schiebeplanke, die im Bereich des zweiten Bettabschnitts vorgesehen ist. Fig. 1 der Zeichnung zeigt Seitenansicht auf eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Feuerung nach der vorliegenden Erfindung.
Die Feuerung weist eine Brennkammer 1 auf, die sich über den gesamten Bereich des ersten Bettabschnitts 5 und des zweiten Bettabschnitts 6 erstreckt. Die Brennkammer 1 besitzt bei der dargestellten Ausführungsform einen ersten Brennraumabschnitt oder Vorbrennkammer 101 , in dem ein erster Bettabschnitt 1 1 1 einer Fläche 1 10 angeordnet ist und einen zweiten Brennraumabschnitt 102, in dem ein zweiter Bettabschnitt 1 12 der Fläche 1 10 angeordnet ist. Die Fläche 1 10 dient der gesamten Umsetzung des Brennstoffs in der Feuerung, vom Auftrag von Brennstoff auf die Fläche, der Trocknung des Brennstoffs, der Bettfluidisation, der Fluid- beaufschlagung des Brennstoffs, der Verbrennung bis zum Austrag von Asche oder Schlacke aus der Brennkammer 1 . Die Fläche 1 10 kann einen Feuerrost aufweisen, bei der bevorzugten Ausführungsform ist ein Feuerrost nicht vorgesehen, was dazu beiträgt, den Unterhaltungsaufwand der Feuerung zu verringern.
In einem auf der linken Seite der Zeichnung ersichtlichen Fülltrichter 8 oder Brennstoffspeicher befindet sich ein nicht näher dargestellter Holzbrennwerkstoff, der sich beispielsweise aus Holzresten der Holzindustrie, Holzschnitzeln, Holzhackschnitzeln, Sägespänen, zerkleinerten Holzresten aus dem Wald und dergleichen zusammensetzen kann und der aufgrund eingelagerter hoher Feuchtigkeit seine Fließfähigkeit oder Rieselfähigkeit verloren hat. Obwohl hier von Holzbrennwerkstoff gesprochen wird, kann der Brennwerkstoff ganz allgemein Biomassebrennwerkstoff sein, also auch Kohle oder halmartige Biomasse sein oder enthalten.
Daher ist der Fülltrichter 8 oder Brennstoffbunker in einer sich von oben nach unten erweiternden Konfiguration ausgebildet, um ein Verstopfen des Fülltrichters mit dem zum Verklumpen neigenden feuchten Holzbrennwerkstoff zu vermeiden.
Der Fülltrichter 8 ist mit einem oberen Füllstandssensor 10 sowie einem unteren Füllstandssensor 1 1 versehen. Das im Fülltrichter 8 befindliche Holzmaterial liegt im Bereich des unteren Endes des Fülltrichters 8 an einer Fördereinrichtung 90 auf bzw. kann vom Fülltrichter 8 auf die Fördereinrichtung 90 abgegeben werden, indem bei- spielsweise am unteren Ende des Fülltrichters 8 ein Verschluss geöffnet wird, und kann von der Fördereinrichtung 90 beispielsweise mittels der in der Zeichnung dargestellten Schubstangenaustrageinrichtung 9 auf den nachfolgend noch näher erläuterten ersten Bettabschnitt 1 1 1 befördert werden. Zu diesem Zweck besitzt die Schubstangenaustrageinrichtung 9 einen Hydraulikzylinder 91 , mit dem der Holzbrennwerkstoff über einen Förderrost 92 in Richtung zu dem Aufgabebereich 1 13 des ersten Bettabschnitts 1 1 1 befördert werden kann.
Wenn der Brennstofffüllstand im Fülltrichter 8 einen unteren Schwellenwert unter- schreitet, dann wird dies vom unteren Füllstandssensor 1 1 festgestellt, der daraufhin eine an der Oberseite des Fülltrichters 8 schematisch dargestellte Fördereinrichtung 13 in der Form beispielsweise eines Kratzbandförderers in Gang setzt, der dann Holzbrennwerkstoff von einem nicht näher dargestellten Vorratslager zum Fülltrichter 8 befördert, an dessen Oberseite beispielsweise ein automatisch zu öffnender Ver- schluss vorgesehen sein kann, der dann geöffnet wird, so dass über den Kratzbandförderer Holzbrennwerkstoff in den Fülltrichter 8 eingefüllt wird. Der Kratzbandförderer bleibt dabei so lange in Betrieb, bis vom oberen Füllstandssensor 10 festgestellt wird, dass ein oberer Füllstand an Holzbrennwerkstoff im Fülltrichter 8 erreicht wurde und daraufhin wird der Kratzbandförderer ausgeschaltet und der geöffnete Ver- schluss des Fülltrichters 8 wieder geschlossen.
Der Aufgabebereich 1 13 des ersten Bettabschnitts 1 1 1 befindet sich bereits innerhalb des ersten Brennkammerabschnitts 101 angeordnet, der Aufgabebereich 1 13 ist also bereits durch die in der Brennkammer 1 vorhandene Wärme erhitzt worden und der verklumpte feuchte Holzbrennwerkstoff aus dem Fülltrichter 8 fällt auf den erhitzten Aufgabebereich 1 13. Der erste Bettabschnitt 1 1 1 ist relativ zum zweiten Bettabschnitt 1 12 geneigt ausgebildet, so dass sich der Holzbrennwerkstoff aufgrund der Neigung der Oberfläche des ersten Bettabschnitts 1 1 1 in Richtung zum zweiten Bettabschnitt 1 12, der weitgehend horizontal angeordnet ist, fortbewegen kann. Aufgrund seiner feuchten Konsistenz hat der Holzbrennwerkstoff aber seine Fließfähigkeit bzw. Rieselfähigkeit verloren und liegt im Aufgabebereich 1 13 auf. Der erste Bettabschnitt 1 1 1 ist genauso wie der zweite Bettabschnitt 1 12 mit Fluideinblasmit- teln versehen. Mit diesen Fluideinblasmitteln kann gasförmiges Fluid in der Form von beispielsweise erhitzter Luft oder rezirkuliertem Abgas in Richtung auf die Oberfläche des ersten Bettabschnitts 1 1 1 und zweiten Bettabschnitts 1 12 abgegeben werden.
Wie es näher anhand von Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich ist, besitzt der erste Bett- abschnitt 1 1 1 eine Vielzahl von rohrstückförmigen Einrichtungen 3 in der Form von Ausblasdüsen oder Injektoren, die weitgehend rechtwinklig zur im Winkel verlaufenden Oberfläche 1 14 des ersten Bettabschnitts angeordnet sind. Aus den Düsen strömt heißes Fluid auf den auf der Fläche 1 10 befindlichen Brennstoff aus und sorgt so für die Durchmischung und Entfeuchtung des Brennstoffs sowie Zerkleinerung von Brennstoffklumpen und für eine sehr effektive Verbrennung des Brennstoffs in der Feuerung 1 .
Unterhalb des ersten Bettabschnitts 101 befindet sich ein kastenförmiger hohler Körper 2 angeordnet, der einen mit einem Pfeil 1 16 gekennzeichneten Einlassbereich aufweist, in den heißes gasförmiges Fluid beispielsweise durch ein nicht näher dargestelltes Hochdruckgebläse eingebracht werden kann, wobei das Fluid beispielsweise mittels eines von der Feuerung gespeisten, nicht näher dargestellten Lufterhitzers erhitzt werden kann. Die erhitzte Luft steigt den hohlen kastenförmigen Körper 2 entlang des ersten Abschnitts 5 in Richtung zum Aufgabebereich 1 13 hoch und tritt dort genauso wie an allen anderen rohrstückförmigen Einrichtungen 3 des ersten Bettabschnitts 1 1 1 in Richtung zur Oberfläche des Bettabschnitts 1 1 1 aus und zwar mit hoher Strömungsgeschwindigkeit, so dass der auf dem Aufgabebereich 1 13 liegende verklumpte Holzbrennwerkstoff in Bewegung versetzt wird, was zusammen mit der Wärmebeaufschlagung dafür sorgt, dass die Holzbrennwerkstoffklumpen zerfal- len und ihre Fließfähigkeit wiedergewinnen und sich entlang des ersten Bettabschnitts 1 1 1 in Richtung zum zweiten Bettabschnitt 1 12 bewegen. Durch die Wärmebeaufschlagung in Verbindung mit der Beaufschlagung der Holzwerkstoffklumpen mit heißem ausströmenden gasförmigem Fluid zerfallen die Holzwerkstoffklumpen ent- lang ihres Wegs längs des ersten Bettabschnitts 1 1 1 zu immer kleiner werdenden Holzwerkstoffklumpen, bis sie schon im Bereich des ersten Bettabschnitts 1 1 1 zu rieselfähigen bzw. auf dem durch die heiße einströmende Luft ausgebildeten Luftkissen fließfähigen Holzpartikel fluidisiert zerfallen sind, getrocknet sind und entzündet worden sind.
Die getrockneten und bereits entzündeten Holzwerkstoffpartikel strömen auf diese Weise unterstützt durch die Neigung des ersten Bettabschnitts 1 1 1 dem zweiten Bettabschnitt 1 12 entgegen und gelangen dort in den Erfassungsbereich einer Räumers oder Schiebeplanke 7, die von einem Hydraulikzylinder 70 entlang der Längs- richtung des zweiten Bettabschnitts 1 12 hin- und her bewegt werden kann.
Durch diese Bewegung der Schiebeplanke 7 findet einerseits eine weitere Durchmischung der Brennstoffpartikel statt und andererseits auch eine Beförderung der Partikel in Richtung zum Austragendbereich 1 17 des zweiten Bettabschnitts 1 12. Im Be- reich des Austragendes des zweiten Bettabschnitts 1 12 ist eine automatische Einrichtung zur Beförderung von Brennstoffasche in der Form des in der Zeichnung ersichtlichen Schneckenförderers 12 vorgesehen, mit der Brennstoffasche im laufenden Betrieb der Feuerung heraus befördert und entsorgt werden kann. Der Schneckenförderer ist dabei in einem Auffangbehälter angeordnet, in dem die Asche oder Schlacke aufgefangen werden kann.
Auch im Bereich unterhalb des zweiten Bettabschnitts 1 12 erstreckt sich ein zweiter Abschnitt 6 des hohlen Körpers 2, der von heißer Luft durchströmt wird, die über auch im Bereich des zweiten Bettabschnitts 1 12 vorgesehene rohrstückförmige Ein- richtungen 3 mit Ausblasdüsen oder Injektoren in Richtung auf die Oberfläche des zweiten Bettabschnitts 1 12 vom hohlen Körper 2 ausgehend ausgebracht werden kann, wodurch eine weitere Durchmischung des auf der Oberfläche 1 15 des zweiten Bettabschnitts ähnlich einem in einem Bett strömenden Fluid transportierten Brenn- Stoff stattfinden kann.
Wie es sich anhand von der in Fig. 2 der Zeichnung ersichtlichen Schnittansicht ergibt, strömt die Luft dabei vom zweiten Abschnitt 6 ausgehend durch die rohrstück- förmigen Einrichtungen 3 in Richtung zur Oberfläche 1 15 des zweiten Bettabschnitts 1 12 hindurch und durchtritt dabei auch die Schiebeplanke 7, die mit Durchlässen oder Durchbrüchen versehen ist, die zwischen Kühlkanälen 1 18 der Schiebeplanke 7, durch die Kühlmittel in der Form beispielsweise von Wasser hindurch geleitet werden kann, ausgebildet sind. Das so erhitzte Wasser kann beispielsweise zu Heizzwecken verwendet werden.
Wie es sich anhand von Fig. 2 zudem ergibt, ist zwischen den rohrstückförmigen Einrichtungen 3 jeweils eine isolierende Schicht 4 aus beispielsweise einem Schamottwerkstoff vorgesehen, was dafür sorgt, dass die durch die intensive Verbrennung auf dem zweiten Bettabschnitt 1 12 entstehende Wärme nicht ungehindert in Richtung zum hohlen Körper 2 fortschreiten kann. Fig. 2 zeigt darüber hinaus auch, dass der zweite Bettabschnitt 1 12 in der dort dargestellten Querschnittsansicht des zweiten Bettabschnitts 1 12 sich im Winkel zur Horizontalen erstreckende seitlichen Erweiterungen oder Seitenwangen aufweist, unterhalb derer sich ebenfalls der zweite Abschnitt 6 des hohlen Körpers 2 mit seinen Luftführungskanälen erstreckt und die er- hitzte Luft über die auch in den Seitenwangen 1 19 angeordneten rohrstückförmigen Einrichtungen 3 mit dazwischen angeordneten isolierenden Schichten 4 aus Schamottsteinen in Richtung zu dem auf der Oberfläche 1 15 des zweiten Bettabschnitts 1 12 befindlichen Brennwerkstoff gelangen kann und auf diese Weise die vollständige Verbrennung des Brennwerkstoffes erreicht werden kann. Zudem sorgen die rohr- stückförmigen Einrichtungen 3 des zweiten Bettabschnitts 1 12, die unterhalb des weit gehend horizontal angeordneten Schiebeplanke 7 angeordnet sind und die rohrstück- förmigen Einrichtungen 3, die sich in den Seitenwangen 1 19 angeordnet befinden, dafür, dass etwaige noch vorhandene Brennwerkstoffklumpen durch die intensive Bewegung aufgrund der Beaufschlagung mit heißer Luft vollständig zerfallen und auf diese Weise eine vollständige Verbrennung des ursprünglich feuchten verklumpten Brennwerkstoffes erreicht wird.
Fig. 3 der Zeichnung zeigt einen Ausschnitt des zweiten Bettabschnitts 102 mit den Fluidinjektoren 3, die den Düsenboden 120 durchsetzen. Die Fläche zwischen den Fluidinjektoren 3 ist durch feuerfestes isolierendes Material in Form von Schamottsteinen 121 ausgefüllt, die dafür sorgen, dass die Verbrennungswärme nicht ungehindert in Richtung zu dem hohlen Körper 2 hindurch tritt. Fig. 4 der Zeichnung zeigt eine Schnittansicht der beweglichen Schiebeplanke 7 mit mittels des in Fig. 1 dargestellten Hydraulikzylinders 70 in Richtung des Doppelpfeils bewegt werden kann.
Dabei weist die Schiebeplanke 7 geneigte Plankenflächen 121 auf, die den Brenn- Stoff bei einer Bewegung der Schiebeplanke 7 in Richtung des Pfeils 123 unterwandern und bei einer Bewegung in Richtung des Pfeils 124 den Brennstoff und/oder Brennstoffasche mit den weitgehend vertikal verlaufenden Flächen 125 in Richtung des Austragendbereichs 1 17 der Feuerung 1 fördern können. Mit der erfindungsgemäßen Feuerung ist auch eine vollständige Automatisierung der Verbrennung möglich. Zu diesem Zweck kann mittels einer Überwachung der Temperatur in der Brennkammer, wenn diese unter einen vorbestimmten Wert gefallen ist, von einer vorgesehenen, aber nicht näher dargestellten Steuereinrichtung eine Anweisung ausgegeben werden dergestalt, dass der Fülltrichter 8 die Brennkammer mit einer weiteren Menge an Holzbrennwerkstoff versorgt. Diese wird dann von der Fördereinrichtung 90 wieder auf den Aufgabebereich 1 13 befördert. Wenn sich der Brennstofffüllstand im Fülltrichter 8 einem vorbestimmten unteren Wert des Brennstofffüllstands nähert, wird dies von dem unteren Füllstandssensor 1 1 festgestellt, der dann die Fördereinrichtung 13 in Betrieb setzt, eine beispielsweise am Fülltrichter 8 oben angeordnete Verschlussklappe öffnet, und Holzbrennwerkstoff in den Fülltrichter eingebracht wird, bis der Füllstand des Brennstoffs im Fülltrichter 8 den oberen Füllstandssensor 10 erreicht und der Fördereinrichtung 13 vom Füllstandssensor 10 abgeschaltet wird. Damit kann ein ununterbrochener Betrieb der erfindungsgemäßen Feuerung erreicht werden, da es im Gegensatz zu bekannten Feuerungen in der erfindungsgemäßen Feuerung nicht zur Bildung von Verklumpungen kommt, wie dies bei bekannten Feuerungen der Fall ist und es ist auch nicht notwendig, die Feuerung in einem vorbestimmten Rhythmus, beispielsweise monatlich anzuhalten, um eine Reinigung durchzuführen, die erfindungsgemäße Feuerung kann ganzjährig in Be- trieb bleiben.
Die Feuerung nach der Erfindung weist den Vorteil auf, dass sie im Gegensatz zu bekannten Feuerungen unkritisch reagiert auf grundsätzlich nachteilige Zusammensetzungen des Ausgangsmaterials zur Verbrennung da dieses der erfindungsgemä- ßen Feuerung auch im feuchten und verklumpten Zustand zugeführt werden kann. Dadurch, dass die erfindungsgemäße Feuerung kontinuierlich betrieben werden kann, weist sie einen hohen Wirkungsgrad auf und erbringt damit die Voraussetzungen, einen hohen Kesselwirkungsgrad einer Dampfkesselanlage sicherzustellen, was nicht zuletzt der Eigenschaft der erfindungsgemäßen Feuerung zuzurechnen ist, dass sie im Dauerbetrieb gefahren werden kann.
Die Erfindung schafft eine Feuerung, mit der Biomassebrennstoffe in jeder Form verfeuert werden können, ohne dass diese einer aufwendigen Vorbehandlung, wie Trocknung, Sichtung, Trennung oder dergleichen unterzogen werden müssen. Die Verbrennung des Brennstoffs erfolgt in einer Wirbelschicht der Brennkammer, deren Boden flächendeckend mit Düsen zur Zufuhr von Verbrennungsluft versehen ist. Das Brennmaterial darf hohe Feuchtigkeitswerte aufweisen, selbst ein Feuchtegehalt von 70% wirkt sich nicht störend auf die Effizienz der Verbrennung aus. Der mit der erfin- dungsgemäßen Feuerung erzielbare Verbrennungsgrad kann Werte von bis zu 99.5% des Brennstoffs erreichen, was durch die Beaufschlagung des Brennstoffs durch die Fluideinblasmittel und die Durchmischung des Brennstoffs unterstützt durch die beweglichen Schiebeplanke erreicht wird. Die erfindungsgemäße Feuerung kann mit Heizanlagen im Leistungsbereich von 100 KW bis 50 MW eingesetzt werden. Durch die sehr effiziente Verbrennung wird zudem erreicht, dass der von der Feuerung benötigte Bauraum verglichen mit bekannten Feuerungen deutlich verkleinert werden kann, so dass die Feuerung mit ihrer Höhe von etwa 40 cm bis etwa 150 cm in Blockbauweise unterhalb eines Kessels einer Heizanlagen positioniert werden kann und nicht daneben, wie dies bei bekannten Feuerungen der Fall ist.
Da die Erwärmung und Trocknung des Brennstoffs in der Feuerung ablaufende reguläre Vorgänge sind, reagiert die erfindungsgemäße Feuerung unempfindlich auf sich verändernde Zusammensetzungen des Brennstoffs und dessen Feuchtigkeitsgehalt, so dass ein Dauerbetrieb der Feuerung möglich ist, ohne dass die Steuerparameter der Feuerung ständig nachgestellt werden müssen. Verbrauchsmaterial, wie beispielsweise Quarzsand, der zum Betrieb bekannter Feuerungen benötigt wird, entfällt vollständig, da auch keine Feuerroste zum Einsatz kommen müssen, wird der War- tungsaufwand der Feuerung deutlich verringert, ein kontinuierlicher Dauerbetrieb wird ermöglicht.
Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird in übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen. Bezugszeichenliste
1 Brennkammer 1 16 Pfeil, Fluideintrittsöffnung
2 hohler Körper 1 17 Austragendbereich 3 rohrstückförmige Einrichtung, Fluideinblas- 1 18 Kühlkanäle
mittel, Fluidinjektoren 1 19 Seitenwangen
4 isolierende Schicht 120 Düsenboden
5 erster Abschnitt 121 Schamottsteine
6 zweiter Abschnitt 122 Plankenfläche
7 Vorschubrost 123 Pfeil
8 Fülltrichter 124 Pfeil
9 Schubstangenaustrageinrichtung 125 Fläche
10 oberer Füllstandssensor
1 1 unterer Füllstandssensor
12 Schneckenförderer
13 Fördereinrichtung, Kranzbandförderer
90 Fördereinrichtung
91 Hydraulikzylinder
92 Förderrost
101 erster Brennraumabschnitt
102 zweiter Brennraumabschnitt
1 10 Fläche
1 1 1 erster Bettabschnitt
1 12 zweiter Bettabschnitt
1 13 Aufgabebereich
1 14 Oberfläche des ersten Bettabschnitts
1 15 Oberfläche des zweiten Bettabschnitts

Claims

Patentansprüche
1 . Feuerung für holzartige Biomassebrennstoffe, mit einer Brennkammer (1 ) mit einer Fläche (1 10), die einen ersten, in einem Winkel zur Horizontalen angeordneten Bettabschnitt (1 1 1 ) mit ersten Fluideinblasmitteln (3) und einen weitgehend horizontal angeordneten zweiten Bettabschnitt (1 12) mit zweiten Fluideinblasmitteln (3) auf- weist, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Fluideinblasmittel (3) zur Ausbringung von gasförmigem Fluid von unterhalb der Oberfläche (1 14) des ersten Bettabschnitts in Richtung weitgehend rechtwinklig zur Oberfläche (1 14) des ersten Bettabschnitts (1 1 1 ) ausgebildet sind und die zweiten Fluideinblasmittel (3) zur Ausbringung von gasförmigem Fluid sowohl von unterhalb der Oberfläche (1 15) des zweiten Bett- abschnitts in Richtung weitgehend rechtwinklig zur Oberfläche (1 15) des zweiten Bettabschnitts als auch von seitlich in einem Querschnitt des zweiten Bettabschnitts (1 12) betrachtet in Richtung in einem Winkel zur Oberfläche (1 15) des zweiten Bettabschnitts ausgebildet sind.
2. Feuerung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste (1 1 1 ) und zweite (1 12) Bettabschnitt von einem mit einer Fluideintrittsöffnung (1 16) versehenen hohlen kastenförmigen Körper (2) mit Fluideinblasmitteln (3) gebildet sind, und der Körper (2) mit in Richtung zur Oberfläche des ersten (1 1 1 ) und zweiten (1 12) Bettabschnitts ausgerichteten Fluidaustrittsöffnungen versehen ist und der Körper (2) zu- mindest entlang eines Teilbereiches des zweiten Bettabschnitts (1 12) sich seitlich von der Oberfläche (1 15) des zweiten Bettabschnitts im Winkel zur Horizontalen erstreckende Seitenwangen (1 19) besitzt, die mit Fluidaustrittsöffnungen im Winkel zur Oberfläche des zweiten Bettabschnitts (1 12) versehen sind.
3. Feuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flui- deinblasmittel eine Vielzahl von sich vom Innenraum des hohlen Körpers (2) weg erstreckende rohrstückförmige Einrichtungen (3) mit Ausblasdüsen aufweisen und zwischen den Einrichtungen (3) thermisch isolierende Mittel (4) aus insbesondere Ziegelwerkstoff angeordnet sind und die Einrichtungen (3) an weitgehend der gesamten Fläche in Längsrichtung und Querrichtung des ersten (1 1 1 ) und zweiten (1 12) Bettabschnitts verteilt vorgesehen sind.
4. Feuerung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (1 1 1 ) und zweite (1 12) Bettabschnitt in einer Brennkammer (1 ) der
Feuerung angeordnet sind und im Bereich des zweiten Bettabschnitts (1 12) ein insbesondere mittels einer Schubstange betätigbarer Vorschubrost (7) vorgesehen ist, der mit Kanälen (1 18) zum Durchtritt von Kühlfluid versehen ist.
5. Feuerung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mit einer Schubstangenaustrageinrichtung (9) versehenen Fülltrichter (8), der mit Füllstandssensoren (10, 1 1 ) zur Ermittlung eines unteren und oberen Brennstofffüllstands im Fülltrichter (8) versehen ist und durch einen Kratzbandförderer (13), der mittels der Füllstandssensoren (10, 1 1 ) steuerbar ist, automatisch mit Brennstoff be- füllbar ist.
6. Feuerung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen am Austragendbereich (1 17) des zweiten Bettabschnitts (1 12) angeordneten Sehne- ckenförderer (13), der zur automatischen Förderung von Brennstoffasche ausgebildet ist.
7. Feuerung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bettabschnitt (1 1 1 ) im Winkel in einem Bereich von 20 bis 60 Grad, vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 50 Grad, vorzugsweise in einem Bereich von 35 bis 45 Grad relativ zum zweiten Bettabschnitt (1 12) angeordnet ist.
8. Feuerung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zur Oberfläche (1 15) des zweiten Bettabschnitts (1 12), in welchem die zweiten Fluideinblasmittel (3) gasförmiges Fluid ausbringen, etwa 20 bis 60 Grad, vorzugsweise 30 bis 50 Grad, vorzugsweise 35 bis 45 Grad relativ zur weitgehend horizontal verlaufenden Oberfläche (1 15) des zweiten Bettabschnitts (1 12) beträgt.
9. Feuerung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bettabschnitt (1 1 1 ) und die ersten Fluideinblasmittel (3) derart ausgebildet sind, dass holzartige verklumpte Biomassebrennstoffe durch den Wärmeeintrag und die Beaufschlagung mit gasförmigem Fluid im wesentlichen in Längsrichtung des ersten Bettabschnitts (1 1 1 ) trockenbar und vom klumpenförmigen Zustand in einen flüssigkeitsähnlichen Zustand überführbar sind.
10. Holzbrennwerkstofffeuerung mit Fluideinblasmitteln (3) zur Bettfluidisation verklumpter Holzbrennwerkstoffe zur Bildung eines Brennstoffstroms, mit einer Brennkammer (1 ), an deren Bodenbereich eine Fluidausströmeinrichtung angeordnet ist, die in der Form eines hohl ausgebildeten Körpers (2) mit vertikal angeordneten Flui- dinjektoren (3) ausgebildet ist, zwischen denen eine Schicht (4) aus isolierendem Werkstoff angeordnet ist und der hohle Körper (2) mit aneinander angeordneten Abschnitten (5, 6) ausgebildet ist und an der Oberseite der Feuerung ein Fülltrichter (8) angeordnet ist, der Brennwerkstoff auf eine Fläche (1 10) der Brennkammer (1 ) be- reitstellt und am Endbereich der Feuerung ein Schneckenförderer (12) zur Ascheentfernung angeordnet ist und ein Abschnitt (6) des hohlen Körpers (2) horizontal angeordnet und mit seitlichen Erweiterungen (1 19) versehen ist, die eine zweite Flui- deinblasströmung zur Förderung der Verbrennung der Holzbrennwerkstoffe bereit stellen.
1 1 . Verfahren zur automatischen Steuerung einer Feuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Absinken einer in der Brennkammer (1 ) festgestellten Temperatur Brennstoff aus einem Fülltrichter (8) auf eine Fläche (1 10) der Brennkammer (1 ) der Feuerung abgegeben wird, die zumindest einen weitgehend horizontal angeordneten Bettabschnitt (1 12) aufweist, auf den von Seitenwangen (1 19) des Bettabschnitts (1 12) aus gasförmiges Fluid in Richtung auf auf dem Bettabschnitt (1 12) befindlichen Brennstoff abgegeben wird, und beim Absinken des von einem ersten Sensor (1 1 ) festgestellten Brennstofffüllstands in dem Fülltrichter (8) unterhalb eines vorbestimmten Werts ein Brennstoffförderer (13) zur Brennstoffzufuhr in den Fülltrichter (8) solange betätigt wird, bis von einem zweiten Sensor (1 1 ) ein Ansteigen des Brennstofffüllstands in dem Fülltrichter (8) auf einen vorbestimmten Wert festgestellt wird.
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