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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feuerungsanlage zur Verbrennung von festen Brennstoffen, beispielsweise Holz, Holzabfälle wie Späne, Sägemehl, Schleifstaub, Holzpresslinge, Holzpellets, Hackschnitzel aus der holzverarbeitenden Industrie, Waldhackgut, Altholz, aber auch Biomassen.
Aus dem Stand der Technik sind grundsätzlich verschiedene Feuerungssysteme bekannt, die für unterschiedliche Brennstoffe verschieden geeignet sind. Für eine breite Brennstoffpalette ist die Unterschubfeuerung bekannt geworden, die besonders für Gewerbe, Industrie und öffentliche Gebäude geeignet ist. Die Einschubfeuerung hat sich für Kleinanlagen bewährt.
Für stark unterschiedliche Brennstoffe ist die Vorofenfeuerung bekannt. Im Fall von aschereichen Brennstoffen wie beispielsweise Rinde oder Holz mit hohem Rindenanteil ist die Rostfeuerung bekannt. Die holzverarbeitende Industrie, bei der an die Abgasreinigung erhöhte Anforderungen gestellt werden, verwendet vermehrt die Einblasfeuerung.
Sämtliche oben beschriebenen Systeme weisen bislang noch nicht gelöste Probleme auf. So ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Feuerungsanlagen die Ausbrandqualität bei Teillast häufig mangelhaft, obwohl viele Anlagen in neunzig Prozent der Betriebszeit in Teillast betrieben werden müssen.
Weiter kann der Wärmeleistungsbereich der bekannten Feuerungsanlagen nicht die tatsächlichen Erfordernisse der Praxis erfüllen. Auch entstehen durch eine ungleichmässige Luftverteilung in der Feuerungsanlage vereinzelte Zonen mit hohen Temperaturen, an denen sich je nach verwendetem Brennstoff Schlacke bildet, sowie Zonen mit Sauerstoffmangel, die eine chemische Zersetzung des Schamottematerials hervorrufen. Es
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kann jedoch auch eine Versinterung der Feuerfestauskleidung erfolgen. Schliesslich bedingt die meist unzureichende Durchmischung der Gase mit Sauerstoff in grossen und nicht optimal gestalteten Feuerräumen einen hohen Gehalt an Restsauerstoff, um die Emissionsgrenzwerte einhalten zu können.
Aus der EP 0 344 498 Bl ist ein Gebläserad bekannt, das gegenseitig bewegliche Glieder aufweist. Dieses Gebläserad ist in eine Feuerungsanlage eingebaut, bei der die Entgasungskammer auch die Flammkammer ist, um möglichst wenig umweltbelastende Schadstoffe entstehen zu lassen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Feuerungsanlage zur Verbrennung von festen Brennstoffen zu schaffen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme auf wirtschaftliche Weise löst und dabei einen guten Wirkungsgrad aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Feuerungsanlage zur Verbrennung von festen Brennstoffen, die eine Entgasungskammer und eine davon getrennte Brennkammer aufweist. Die Sekundärluftzufuhr erfolgt dabei durch ein aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekanntes Gebläse, dessen Gebläserad gegenseitig bewegliche Glieder aufweist. Erfindungsgemäss ist ferner die Brennkammer innerhalb eines wärmeträgerdurchspülten und horizontal angeordneten Kessels eingebaut.
Durch die Kombination eines Gebläserades, das aus Kettenteilstücken besteht, mit einer Brennkammer, die innerhalb eines wärmeträgerdurchspülten (z. B. wasserdurchspülten) Kessels eingebaut ist, ergeben sich aussergewöhnliche Vorteile. Durch das erfindungsgemäss vorgesehene Gebläserad mit gegenseitig beweglichen Gliedern, das auch als Rotationsgliederkopf bezeichnet wird, wird die Sekundärluft für die Nachverbrennung sowohl in Rotation wie auch in Turbulenz versetzt. Hierdurch
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kann die Feuerungsanlage mit einem sehr geringen Luftüberschuss in der Grössenordnung von 1, 2 bis 1, 5 betrieben werden, was gegenüber einem Luftüberschuss von etwa 2, 0 bei üblichen Unterschubfeuerungen eine beachtliche Verbesserung darstellt.
Der feuerungstechnische Wirkungsgrad lässt sich hierdurch um etwa fünf Prozent steigern. Die bei geringem Luftüberschuss entstehenden höheren Temperaturen werden erfindungsgemäss dadurch kompensiert, dass die Brennkammer innerhalb des wasserdurchspülten Horizontalkessels eingebaut ist. Hierdurch entfallen die bisher üblichen Strahlungsverluste von Feuerung und Brennkammer, was eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades um etwa fünf Prozent ermöglicht. Gleichzeitig altert das feuerfeste Brennkammermaterial aufgrund der guten Kühlung nur langsam, was zudem dadurch begünstigt wird, dass der Rotationsgliederkopf aufgrund der erzeugten Turbulenzen eine gleichmässige Temperaturbeaufschlagung entlang der gesamten Brennkammer erzeugt, so dass keine Temperaturspitzen entstehen, die eine lokale Schädigung der Brennkammer hervorrufen könnten.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen beschrieben.
Nach einer ersten Ausführungsform ist die Brennkammer aus feuerfestem Material (Schamotte) gebildet, das unter Ausbildung eines mit Luft gefüllten Zwischenraumes von einem Metallmantel umgeben ist. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich somit neben der Isolierung durch das feuerfeste Material ein weiterer Isolationsraum zwischen der Aussenseite des feuerfesten Materials und dem Metallmantel, der die Brennkammer umgibt. Diese Ausführungsform berücksichtigt die unterschiedlichen Brenntemperaturen bei verschiedenen Brennmaterialien.
Aufgrund der Strahlungsgesetze gibt das feuerfeste Material im oberen Temperaturbereich (etwa 1000 OC) überproportional
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mehr Wärme an den mit Luft gefüllten Zwischenraum und damit an das dahinter liegende Kesselwasser ab, als bei niedrigeren Temperaturen. Hierdurch ist ein Überfeuern, das zu vorzeitigem Verschleiss führen könnte, nicht möglich, wodurch die Lebensdauer des feuerfesten Materials beträchtlich verlängert wird. Auch bei Verbrennen von trockenem Brennstoff mit nur kleinem Luftüberschuss lässt sich die Temperatur des feuerfesten Materials stets unter dem Ascheschmelzpunkt halten.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann sich der mit Luft gefüllte Zwischenraum, der gewissermassen als ausgleichende Isolationsschicht dient, über im wesentlichen die gesamte Länge der Brennkammer und vorzugsweise über etwa zwei Drittel des Umfangs der Brennkammer erstrecken. Hierdurch lässt sich die Isolationsschicht der Brennkammer so anordnen, dass der wesentliche Umfangsbereich entsprechend isoliert wird, dass jedoch im unteren Bereich der Brennkammer, in den die Entgasungskammer einmündet, keine Isolation durch eine Luftschicht vorgesehen ist.
Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich dadurch, dass die Brennkammer zylindrisch ausgebildet und von einem zylindrischen Metallmantel umgeben ist. Der Metallmantel kann dabei relativ zu der Brennkammer exzentrisch nach oben versetzt angeordnet sein, wodurch in dem aufgrund der Konvektion wärmeren Bereich der Brennkammer eine dickere Isolierschicht vorhanden ist. Auch ist es vorteilhaft, wenn sowohl Brennkammer wie auch Kessel zylindrisch ausgebildet sind. Durch diese für eine Holzfeuerung ungewöhnliche Formgebung ist eine einfache und automatisierte Herstellung der einzelnen Komponenten möglich, was die Herstellungskosten senkt.
Nach einer weiteren Ausbildung kann die Brennkammer innerhalb des Kessels exzentrisch, vorzugsweise nach unten versetzt, angeordnet sein. Hierdurch bleibt oberhalb der Brennkammer,
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jedoch innerhalb des Kessels Raum für einen HochleistungsWärmetauscher. Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn sich die Brennkammer nicht über die gesamte Länge des Kessels sondern nur etwa über zwei Drittel der Kessellänge erstreckt.
Hierdurch bleibt in dem verbleibenden hinteren Drittel ein Sammelraum für Flugasche, der auch von dem wassergekühlten Metallmantel umgeben sein kann. Aufgrund des durch den Rotationsgliederkopf auferlegten hohen Drehimpulses wird am Ende der Rotationsverbrennung in der Brennkammer ein Abscheiden der Aschepartikel erzielt, wodurch die nachfolgenden Wärmetauscherflächen sauber bleiben, was zur Senkung von Reinigungsaufwand und-kosten führt. Da hierdurch die Entstaubung direkt im Brennraum geschieht, ist eine gesonderte nachgeschaltete Entstaubung nicht erforderlich, was wiederum die Herstellungskosten senkt.
Vorzugsweise ist der Auslass der Brennkammer mittig in einer Stirnwand der Brennkammer angeordnet, wobei die Stirnwand aus feuerfestem Material besteht und eine ebenfalls aus feuerfestem Material bestehende Austrittsdüse aufweist. Hierdurch trifft der Gasstrom auf die als Prallwand dienende Stirnwand der Brennkammer auf und verlässt die Brennkammer nach Umlenkung durch die Düse. Dies stellt sicher, dass nur vollständig ausgebrannte Gase die Brennkammer verlassen, da noch unverbrannte Partikel innerhalb der Brennkammer an der Prallwand rotieren.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn sich an die Brennkammer ein Rauchgasraum mit einer tangential angeordneten Sammelöffnung für Flugasche anschliesst. Durch Verwendung des erfindungsgemäss eingesetzten Rotationsgliederkopfes rotiert die in der Brennkammer rotierenden Gasmasse auch nach dem Austritt durch die Düse innerhalb des Rauchgasraumes, wodurch ein tangentiales Abscheiden der Flugasche innerhalb des wassergekühlten Rauchgasraumes möglich ist. Das Reinigungsinter-
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vall des nachfolgenden zweiten und dritten Kesselzuges wird hierdurch wesentlich verlängert.
Die Sekundärluftzufuhr ist vorzugsweise an der vorderen Stirnseite der Brennkammer angeordnet, wobei der Rotationsgliederkopf vorteilhafterweise an einem Schwenkflansch montiert werden kann, wodurch gleichzeitig eine Wartungsöffnung für die Brennkammer geschaffen ist. Auch ist es unter strömungstechnischen Aspekten günstig, wenn das Gebläse exzentrisch zu der Brennkammer, vorzugsweise nach oben versetzt angeordnet wird.
Die erfindungsgemäss getrennt von der Brennkammer vorgesehene Entgasungskammer ist vorteilhafterweise unterhalb der Brennkammer angeordnet und steht mit dieser über einen Durchlass in Verbindung, der vorzugsweise gegenüber der vertikalen Symmetrieebene der Brennkammer versetzt angeordnet ist. Hierdurch ist eine störungsfreie Primärfeuerung gewährleistet, da der Durchlass zu der Brennkammer nicht unmittelbar über der Brennstelle liegt. Grundsätzlich kann die Entgasungskammer unter einem beliebigen Winkel relativ zu der Brennkammer angeordnet sein, solange der oben beschriebene Versatz vorhanden ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Brennkammer im Bereich eines Durchlasses zu der Entgasungskammer einen Wandabschnitt auf, der an eine Seite des Durchlasses angrenzt und der im Querschnitt gesehen spiralförmig in Richtung der Brennkammermitte verläuft. Durch einen solchen Wandabschnitt ist gewährleistet, dass die durch das Gebläse erzeugte Rotationsströmung in der Brennkammer bleibt und nicht in die Entgasungskammer eindringt, was unerwünscht ist. Gleichzeitig wird jedoch der Gasstrom aus der Entgasungskammer tangential in die Brennkammer geführt.
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Die Entgasungskammer kann einen von unten beschickten Rost oder Rostabschnitt aufweisen, der vorzugsweise versetzt zu einem Durchlass zu der Brennkammer angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich der bereits erwähnte Vorteil, dass der Entgasungsrost nicht unmittelbar unter der Durchlassöffnung zu der Brennkammer liegt.
Für einen automatischen Betrieb der Feuerungsanlage ist es vorteilhaft, wenn die Entgasungskammer durch eine automatische Fördereinrichtung, beispielsweise eine Förderschnecke schräg von unten beschickt wird. Durch diese spezielle Anordnung der Fördereinrichtung wird ein gleichmässiger Füllgrad der Schnecke und somit eine gleichmässige Brennstoffzufuhr sichergestellt. Im Gegensatz zu den horizontalen Förderschnekken, bei denen aufgrund der erforderlichen 900-Umlenkung des Brennmaterials in diesem Bereich ungewünschte Verdichtungen entstehen, kann erfindungsgemäss das Brennmaterial störungsfrei aus dem Vorratsbehälter und durch den Entgasungsrost geführt werden. Dies sorgt für eine ruhige und störungsfreie Primärfeuerung.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Entgasungskammer einen Entgasungsrost auf, der neben einem Ausbrandrost angeordnet ist. Hierdurch ist eine kontinuierliche Abfuhr des verbrannten Materials auf den Ausbrandrost möglich, was einen vollständigen Ausbrand des entgasten (verkohlten) Brennstoffes ermöglicht. Die verbleibende Asche sowie unbrennbare Bestandteile werden aufgrund der Schwerkraft in einen darunter stehenden Aschebehälter befördert. Vorzugsweise ist der Ausbrandrost schwenkbar gelagert, wodurch dieser auf einfache Weise vollständig geleert werden kann.
Vorteilhafterweise erfolgt in der Entgasungskammer die Primärluftzuführung, wobei es vorteilhaft ist, wenn diese unter-
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halb der Entgasungskammer angeordnete Leitbleche aufweist, die den dynamischen Druck der zugeführten Primärluft in dem Bereich innerhalb der Entgasungskammer erhöhen, der die grösste Materialdichte aufweist. Mit derartigen Leitblechen lässt sich der dynamische Druck der zugeführten Primärluft so konzentrieren, dass ein grösserer Luftanteil auf diejenigen Bereiche innerhalb der Entgasungskammer gelenkt wird, welche die grösste Materialdichte aufweisen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Brennkessel auf einem erhöhten Sockel montiert ist, der ein Aufstellen von Sammelbehältern unterhalb des Kessels ermöglicht. Hierdurch lassen sich beispielsweise Sammelbehälter für Ausbrandmaterial oder für Flugasche an der Unterseite der Feuerungsanlage aufstellen beziehungsweise befestigen. Gleichzeitig ist die Feuerungsanlage besser zugänglich und die Montage der schräg von unten zuführenden Fördereinrichtung ist erleichtert.
Die Materialflussrichtung in der Entgasungskammer verläuft vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zu der Gasströmungsrichtung in der Brennkammer, da hierdurch nahezu die gesamte Länge der Brennkammer ausgenutzt werden kann. Wenn die Materialflussrichtung in der Entgasungskammer im wesentlichen parallel zu der Gasströmungsrichtung in der Entgasungskammer verläuft, werden die beim Verbrennungsprozess entstehenden Gase zwangsweise und vollständig durch die Glutschicht am Entgasungsrost geleitet und der sekundären Gasmasse in der Rotationsbrennkammer zugeführt. Hierdurch ist ein vollständiger Ausbrand gewährleistet. Optimal ist hier ein am Anfang steigender und zum Ausbrandrost hin wieder abnehmender Materialfluss und ein am Anfang horizontal und gegen Ende steigender Gasfluss in der Entgasungskammer.
Dadurch bewegt sich das veraschende Material aus der Hochtemperaturzone und somit werden eventuelle Verschlackungstendenzen vermieden. Wenn die Gasströmungsrichtung in die Brennkammer hinein im wesentli-
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chen senkrecht zu der Sekundärluftströmungsrichtung in der Brennkammer verläuft, ist eine besonders gute Durchmischung bereits beim Eintritt in die Brennkammer gewährleistet.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht ei- ner Feuerungsanlage ; und Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Feuerungsanlage von Fig. 1 entlang der Linie II-II.
Die in den Figuren dargestellte Feuerungsanlage weist einen zylindrischen und horizontal liegend angeordneten Kessel 10 auf, der auf einem erhöhten Sockel 12 montiert ist. Im inneren des Kessels 10 ist aus feuerfestem Material (Schamotte) 14 eine zylindrische Brennkammer 16 gebildet, die sich von dem vorderen Ende des Kessels 10 über etwa zwei Drittel der Kessellänge erstreckt. Die Brennkammer 16 ist ebenfalls horizontal liegend angeordnet und in ihrem Inneren sowie aussen im wesentlichen kreisrund ausgebildet.
Die Vorderseite des Kessels 10 ist mit einer schwenkbaren Türe 18 verschlossen, in die eine Sekundärluftzufuhr 20 eingebaut ist, die in die Brennkammer 16 von aussen Sekundärluft zuführt. Die Sekundärluftzufuhr 20 besteht aus einem Gebläsemotor 22, an dessen Nabe mehrere Kettenteilstücke, dass heisst Elemente mit gegenseitig beweglichen Gliedern, radial befestigt sind. Hierdurch ist ein Rotationsgliederkopf 24 gebildet, der von aussen Luft ansaugt und diese horizontal in die Brennkammer 16 fördert und dabei der einströmenden Sekundärluft einen Drehimpuls auferlegt. Ein Hitzeschild 26 dient dazu, den Rotationsgliederkopf vor übermässiger Hitze zu schüt-
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zen und eine optimale Rotationsströmung in der Brennkammer 16 zu erzeugen.
Die in der Brennkammer 16 in Rotation versetzten Gase strömen durch die Brennkammer 16 hindurch und treten am hinteren Ende der Brennkammer durch eine Düse 28 in Strömungsrichtung aus, die mittig in der hinteren, stirnseitigen Brennkammerwand 19 angeordnet ist, die als Prallwand dient. Die Düse 28 besteht ebenfalls aus feuerfestem Material.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist die Brennkammer 16 von einem zylindrischen Stahlmantel 30 umgeben, wobei zwischen dem feuerfesten Material 14 der Brennkammer 16 und dem Stahlmantel 30 ein mit Luft gefüllter Zwischenraum 32 vorgesehen ist. Der mit Luft gefüllte Zwischenraum 32 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Brennkammer 16 und in Umfangsrichtung über etwa zwei Drittel des Umfangs der Brennkammer 16 (vergleiche Fig. 2). Ferner ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Brennkammer 16 koaxial in dem Stahlmantel 30 angeordnet.
Der zylindrische Stahlmantel 30 erstreckt sich über im wesentlichen die gesamte Länge des Kessels 10 und bildet dadurch hinter der Düse 28 der Brennkammer 16 einen Rauchgasraum 34 mit einer tangential angeordneten Sammelöffnung 36 für Flugasche. Im oberen Bereich des zylindrischen Rauchgasraumes 34 ist ein Auslass 38 angeordnet (es können auch mehrere Auslässe vorgesehen sein), der das austretende Gas durch mehrere als Wärmetauscher dienende Rohrleitungen 40,42 zu einem Auslass 44 (Fig. l) führt, an dem ein Abgasgebläse angeordnet sein kann. Der innerhalb des Kessels 10 und ausserhalb des Stahlmantels 30 vorhandene Raum ist mit Wasser gefüllt, das durch einen Einlass 46 zugeführt und durch einen Auslass 48 abgeführt wird.
Der Kessel 10 ist somit wasserführend beziehungsweise von Wasser durchspült oder durchströmt.
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Unterhalb der Brennkammer 16 und im vorderen Bereich und unterhalb des Kessels 10 ist eine Entgasungskammer 50 angeordnet, die mit der Brennkammer 16 über einen Durchlass 52 (Fig. 2) in Verbindung steht. Der Durchlass 52 ist gegenüber der vertikalen Symmetrieebene der Brennkammer 16 versetzt angeordnet (Fig. 2), dass heisst er befindet sich vollständig auf einer Seite dieser Symmetrieebene. Die Entgasungskammer 50 weist als Wandmaterial ebenfalls feuerfestes Material 54 auf, das sich teilweise in den wasserdurchspülten Kessel 10 erstreckt.
Im Bereich des Durchlasses 52 von der Entgasungskammer 50 zu der Brennkammer 16 ist an einer Seite des Durchlasses 52 ein Wandabschnitt 56 vorgesehen, der durch das feuerfeste Material 14 der Brennkammer 16 gebildet ist, und der im Querschnitt gesehen spiralförmig in Richtung der Mitte der Brennkammer 16 verläuft. An seiner Unterseite ist der Wandabschnitt 56 verjüngt ausgebildet, wodurch im Bereich der Entgasungskammer 50 ein grösserer Durchströmungsquerschnitt gebildet ist.
Die Entgasungskammer 50 weist einen von unten beschickten Entgasungsrost 58 auf, der in Fig. 1 rechts von der vertikalen Symmetrieebene des Kessels 10 angeordnet ist. Links von dieser Symmetrieebene ist ein Ausbrandrost 60 vorgesehen, der schwenkbar gelagert ist und sich nach unten klappen lässt und für die kontinuierliche Ascheentsorgung vorzugsweise bewegt wird. Beispielsweise kann ein Schwingmotor oder ein Exzenterantrieb den Rost in Schwingungen versetzen. Somit ist der Ausbrandrost 60 etwa unterhalb des Durchlasses 52 zu der Brennkammer 16 angeordnet, wohingegen der Entgasungsrost 58 neben dem Durchlass 52 vorgesehen ist. Die Entgasungskammer 50 beziehungsweise der Entgasungsrost 58 wird durch eine automatische Förderschnecke 62 beschickt, die von einem Brennstoff-
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behälter 64 schräg nach oben zu der Entgasungskammer 50 verläuft.
Die mit einer Neigung von mindestens fünf Grad schräg nach oben führende Förderschnecke 62 ist automatisch gesteuert und gewährleistet einen gleichmässigen Füllgrad, um Brennstoff von dem angebauten Brennstoffbehälter 64 von unten auf den Entgasungsrost 58 zuzuführen. In dem Brennstoffbehälter 64 ist eine Infrarot-Lichtschranke vorgesehen, welche die Brennstoffhöhe überwacht und konstant hält, damit während des Abbrandes stets gleiche Verhältnisse vorherrschen und stets eine Brennstoffsperrschicht zur Rückbrandminderung vorhanden ist. Aufgrund der Schräglage der Förderschnecke 62 auch innerhalb des Brennstoffbehälters 64 wird zudem verhindert, dass sich unerwünscht Material an der Austrittswand des Brennstoffbehälters ansammelt, da dieses nach innen zurückfällt.
Ebenfalls unterhalb des Kessels 10 ist eine Primärluftzuführung 66 vorgesehen, die ein Gebläse 68 sowie Leitbleche 70 aufweist, die unterhalb der Entgasungskammer 50 angeordnet sind. Die Leitbleche 70 sind dabei so angeordnet, dass der dynamische Druck der zugeführten Primärluft in dem Bereich innerhalb der Entgasungskammer 50 maximiert ist, der die grösste Materialdichte aufweist.
Unterhalb des Kessels 10 ist ein Sammelbehälter 72 angeordnet, der das durch den Ausbrandrost 60 beziehungsweise das von dem Ausbrandrost 60 fallende Material aufnimmt. Ein weiterer Behälter 74 für Flugasche ist unterhalb der Sammelöffnung 36 und eines sich an diese anschliessenden Leitrichters 76 vorgesehen.
Der Betrieb der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Feuerungsanlage läuft wie folgt ab.
Nachdem das innere des Kessels 10 mit Wasser oder einem anderen Wärmeträger gefüllt worden ist, wird der Brennstoffbehäl-
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ter 64 mit Brennmaterial gefüllt, wodurch sich automatisch die Förderschnecke 62 in Bewegung setzt und durch Sensoren gesteuert eine vorbestimmte Menge an Brennmaterial durch den Entgasungsrost 58 in die Entgasungskammer 50 fördert. Nach Entzünden des Brennmaterials auf dem Entgasungsrost 58 wird das Brennmaterial entgast. Die Verbrennungsgase strömen (in Fig. 2 von rechts nach links) von dem Entgasungsrost 58 in Richtung des Durchlasses 52. Hierbei werden die beim Verbrennungsprozess entstehenden Gase zwangsweise und vollständig durch die Glutschicht am Entgasungsrost geführt.
Durch Nachführen von Brennmaterial mit Hilfe der Förderschnecke 62 wird innerhalb der Entgasungskammer 50 verbranntes Material auf den Ausbrandrost 60 gefördert, indem zu verbrennendes Material auf den Entgasungsrost 58 gefördert wird. Hierbei wird die Verbrennung durch Zuführung von Primärluft, die von dem Gebläse 68 durch die Primärluftzuführung 66 gelangt, aufrechterhalten. Die auf dem Ausbrandrost 58 befindliche Materialhöhe wird dabei automatisch von Infrarot-Lichtschranken überwacht, welche die Materialzufuhr steuern. Innerhalb des Brennstoffbehälters 64 ist auch eine Infrarot-Lichtschranke vorgesehen, welche eine Sperrschicht gegen Funkenflug gewähleistet.
Durch Betreiben des Rotationsgliederkopfes 24 wird von der Stirnseite der Brennkammer 16 Sekundärluft mit hohem Drehimpuls in die waagrechte Rotationsbrennkammer 16 derart eingeleitet, dass die von der Primärfeuerung in die Brennkammer 16 strömenden Gase durch die an der Brennkammerwand rotierende sekundäre Gasmasse mitgenommen werden und sofort und vollständig ausbrennen. Die Strömung der Verbrennungsgase innerhalb der Brennkammer 16 erfolgt schraubenförmig an der Brennkammerwand entlang in Richtung der Prallwand bzw. der Austrittsdüse 28.
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Da der Brennkammeraustritt durch die Düse 28 mittig in der stirnseitigen Prallwand 19 angeordnet, ist, können nur vollständig ausgebrannte Gase die Brennkammer 16 durch die Düse 28 verlassen. Nicht vollständig oder unverbrannte Partikel verbleiben solange innerhalb der Brennkammer, bis eine vollständige Verbrennung stattgefunden hat.
Nach Austritt aus der Düse 28 rotieren die Gase noch innerhalb des Rauchgasraumes 34 und sondern dabei durch die Sammelöffnung 36 und den Trichter 76 Flugasche in den Behälter 74 ab. Die Gase treten anschliessend durch den Auslass 38 aus dem Stahlmantel 30 aus und in die Rohrleitungssysteme 40 und 42 ein.
Da die Rotationsbrennkammer 16 mit feuerfestem Material 14 ausgekleidet ist, das in einem vom Kesselwasser umspülten Flammrohr (Stahlmantel 30) liegt, wird eine entsprechende Wärmeabgabe an den Wärmeträger (Wasser) bewirkt. Da die Wärmeabgabe im oberen Temperaturbereich überproportional erfolgt, wird auch bei einem Verbrennen von trockenem Brennstoff mit kleinem Luftüberschuss die Temperatur des feuerfesten Materials 14 der Brennkammer 16 unter dem Ascheschmelzpunkt gehalten. Die Brennkammer 16 kann mit einem Sauerstoffgehalt von drei bis fünf Prozent betrieben werden, wodurch sich der feuerungstechnische Wirkungsgrad erheblich erhöht.
Die erfindungsgemässe Feuerungsanlage kombiniert den Durchbrand auf dem Entgasungsrost mit einem daneben angeordneten Ausbrandrost sowie eine durch mit einem hohen Drehimpuls rotierende Sekundärluft rotierende Flamme in einem runden Feuerraum. Die Flugasche wird automatisch aus dem Feuerraum beziehungsweise dem Rauchgasraum entfernt. Aufgrund des Luftmantels zwischen der Brennkammerwand 14 und dem Stahlmantel 30 erfolgt eine Anpassung der Wärmeabgabe des feuerfesten Materials an den wassergekühlten Mantel bei Brennstoffen mit
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unterschiedlichem Wassergehalt. Durch den als Sekundärluftzuführung vorgesehenen Rotationsgliederkopf 24 wird die einströmende Sekundärluft mit einem Drehimpuls versehen, wodurch die Rauchgase in Rotation und in Turbulenz versetzt und intensiv durchmischt werden.
Die Rauchgase durchwandern spiralförmig den zylindrischen, mit Feuerbeton ausgekleideten Brennraum, der sich über circa zwei Drittel des Kessels 10 erstreckt, was eine lange Ausbrandstrecke ergibt. Die Zuführung des Brennmaterials geschieht erfindungsgemäss durch eine schräg nach oben zur Unterseite der Entgasungskammer 50 führende Förderschnecke, was eine ruhige und störungsfreie Primärfeuerung gewährleistet. Der bewegbare Ausbrandrost 60 stellt den kontinuierlichen Abtransport der entstehenden Asche sicher.
Der Kessel 10 ist als Dreizugsystem konstruiert und unterscheidet sich durch den auf einem Sockel angeordneten, zylindrischen Kesselkörper von des bisherigen bekannten Holzfeuerungskonstruktionen.
Durch die hohe Turbulenz innerhalb der Brennkammer 16 wird eine gleichmässige Temperaturbeaufschlagung des feuerfesten Materials 14 erzielt. Hierdurch werden lokale Temperaturspitzen verhindert. Aufgrund der optimierten Gas/Sauerstoff- Durchmischung bei der Rotationsverbrennung sind schädliche Emissionen bei sämtlichen Laststufen bedeutend herabgesetzt.
Da ferner der Sekundärluft-Drehimpuls von der Feuerungsleistung unabhängig ist, wird auch bei einer geringeren Gasmenge im Teillastbereich ein hoher Turbulenzeffekt aufrechterhalten, was für einen vollständigen Ausbrand eine wichtige Voraussetzung ist. Der Kessel 10 wird grundsätzlich im modulierenden Betrieb gefahren, das heisst die verschiedenen Zuluftstufen werden mittels frequenzgesteuerter Ventilatoren variiert. Auch ist ein zwei-oder mehrstufiger Betrieb möglich, der in manchen Fällen kostengünstiger sein kann.