CH633360A5

CH633360A5 - Combustion chamber for chip-type heating installations

Info

Publication number: CH633360A5
Application number: CH611878A
Authority: CH
Inventors: Alfred Steurer
Original assignee: Mawera Maschinen Gmbh
Priority date: 1977-06-14
Filing date: 1978-06-05
Publication date: 1982-11-30
Also published as: ATA416777A; DE2825103A1; AT360629B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer für Späneheizanlagen, mit einer Späneeinblaseinrichtung, deren Austrittsmündung im bodennahen Bereich der Brennkammer angeordnet ist, wobei die Brennkammer eine Brennkammerdecke aufweist, auf welcher ein Wärmetauscher angeordnet ist und für den Durchtritt der Heizgase aus der Brennkammer in den Wärmetauscher eine Gasdurchtrittsöffnung in der Brennkammerdecke vorgesehen ist,welche derjenigen Seitenwand der Brennkammer benachbart ist, in deren Bereich die Austrittsmündung der Späneeinblaseinrichtung vorgesehen ist.

Es ist ein Feststoffheizkessel zur Befeuerung mit Spänen bekannt. Der Feuerraum dieses Kessels hat an zwei einander gegenüberliegenden Seiten gewölbte Kammerwände, um eine Umlenkung zu erzielen und in die Feuerkammer mündet etwa tangential ein Kanal zur Zuführung der Späne. Die Späne werden dabei mit Luft eingelbasen, wodurch für eine ausreichende Sauerstoffzufuhr gesorgt ist. Die Feuerkammer kann dabei so ausgestaltet sein, dass die gewölbten Wandungen entweder horizontal oder vertikal stehen. Unabhängig von der relativen Lage dieser gewölbten Wandteile ist die Feuerkammer gegen den Kessel hin praktisch zur Gänze offen, so dass die Rauchgase nicht nur unmittelbar, sondern darüberhinaus auch mit hohem Festkörperanteil aus dieser Feuerkammer in den Feuerraum des Kessels und von hier in den Schornstein gelangen. Eine solche Anlage kann nur mit geeigneten Staubabscheidern betrieben werden, damit die gesetzlich zulässigen Werte hinsichtlich der Festkörperanteile im Rauchgas nicht überschritten werden. Diese liegen zur Zeit bei 300 Milligramm pro Normkubikmeter Rauchgas, wobei sich auch hier von Seiten des Gesetzgebers 5 eine Tendenz bereits abzeichnet, diese Werte noch weiter zu reduzieren. Die Erfindung zielt nun darauf ab, die in solchen Wirbelkammern sich vollziehende Verbrennung zu verbessern und damit den Wirkungsgrad der Brennkammer zu erhöhen. Die Verbrennung kann dadurch verbessert werden, dass der io Anteil der nicht oder nur unvollständig verbrannten Teilchen möglichst klein gehalten wird und dass die Temperatur in der Brennkammer selbst erhöht wird.

Zur Erreichung dieses Zieles wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die Brennkammerdecke vor ihrem Ubergang in 15 die Gasdurchtrittsöffnung durch eine abfallende Schürze nach unten gezogen ist. Zweckmässigerweise ist die Höhe dieser Schürze 5 bis 15 % der inneren Höhe der Brennkammer, vorzugsweise jedoch 8 bis 10%. Durch diese baulich relativ einfache Massnahme werden, wie Versuche zeigen, überraschende 20 Vorteile erzielt. Der von unten nach oben strömende Teilchen-fluss wird durch die nach unten gezogene Schürze abgelenkt und führt die noch spezifisch schweren, unvollständig oder gar unverbrannten Teilchen zurück in die heisse Brennzone, wogegen die bereits verbrannten, leichten Aschenteilchen durch die Öff-25 nung in der Decke der Brennkammer nach oben abgezogen werden und zusammen mit den heissen Brenngasen in den Wärmetauscher gelangen. Durch die herabgezogene Schürze wird ferner ein Wärmestau in der Brennkammer erzielt, wohl bedingt durch die längere Verweilzeit der heissen Brenngase, wodurch 30 wiederum die Temperatur in der Brennkammer beträchtlich erhöht werden kann. Wurden bei Brennkammern der bisherigen Bauart Temperaturen von ca. 700 Grad gemessen, so konnte durch die erfindungsgemässe Massnahme die Temperatur um ca. 150 °, also auf 850 ° gesteigert werden. Der Nutzungsgrad 35 der Brennkammer steigt dadurch ganz erheblich an. Ferner ist hier noch darauf hinzuweisen, dass mit der erfindungsgemässen Massnahme allein ohne zusätzliche Staubabscheider die gesetzlich vorgeschriebenen, oben angeführten Werte hinsichtlich des Staubanteiles im Rauchgas nicht nur ohne Mühe erreicht, son-40 dern ganz erheblich unterboten werden. Unter Berücksichtigung der hohen Auflagen, die zur Schonung der so gefährdeten Umwelt zu berücksichtigen sind und unter Berücksichtigung der Tatsache, dass Staubabscheider, wie sie von der Technik angeboten werden, einen erheblichen Investitions, Betriebs- und 45 Energieaufwand erfordern, bildet die erfindungsgemäss beanspruchte Massnahme einen ausserordentlich grossen und für den Fachmann zweifelsohne nicht zu erwartenden technischen Fortschritt, der mit einer relativ einfachen Einrichtung erzielbar ist, die darüberhinaus für einen Betrieb keinen Aufwand erfor-50 dert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Späneheizkessel mit Flugverbrennung und die Fig. 2 eine Ansicht, teilweise im Schnitt; die 55 Fig. 3,4 und 5 zeigen Längsschnitte durch je einen Späneheizkessel mit Flugverbrennung und mit jeweils unterschiedlicher Gestaltung der Brennkammer. In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern ausgestattet, welchen jeweils zur Unterscheidung ein Indexstrich hinzugefügt wurde. 60 Der Späneheizkessel mit Flugverbrennung nach den Fig. 1 und 2 besteht aus der eigentlichen Brennkammer 1 und dem auf dieser Brennkammer angeordneten Wärmetauscher 2. Die Brennkammer 1 besitzt an ihrer einen Stirnseite 3 eine Aschentüre 4. Unterhalb dieser Aschentüre 4 mündet die Späneein-65 blasleitung 5 in die Brennkammer. Die Späneeinblasleitung 5 führt zu einem Späne-Vorratsbehälter und einer Spänedosier-einrichtung, die hier jedoch nicht dargestellt sind. Die Mündung 6 der Späneeinblasleitung 5 ist gegen den Boden 7 der Brenn-

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kammer 1 gerichtet. Dieser Boden 7 steigt nach hinten an, geht in den vertikalen Wandabschnitt 8 über, an den die Brennkammerdecke 9 anschliesst. Oberhalb der Einblasmündung 6 ist in dieser Decke 9 eine Durchtrittsöffnung 10 für den Durchtritt der heissen Rauchgase vorgesehen, die beim Betrieb des Kessels durch diese Öffnung 10 in den eigentlichen Wärmetauscher 2 strömen. Der Fluss der heissen Rauchgase ist durch die Pfeile 11 angedeutet. Im Wärmetauscher 2 sind Anschlussstutzen 12 und 13 für Wasservorlauf und Wasserrücklauf eingeschweisst. Eine stirnseitig am Wärmetauscher 2 angeordnete Türe 14 ermöglicht den Zugang zu dem vom Rauchgas durchströmten Inneren des Wärmetauschers, so dass der Wärmetauscher gereinigt und entrusst werden kann. Als zusätzliche Heizquelle kann an der Stirnseite des Wärmetauschers 2 ein Ölbrenner 15 angeflanscht werden. Um Sekundärluft in die Brennkammer einzuführen ist seitlich der Brennkammer ein zusätzlicher Ventilator 16 angeflanscht, von welchem aus Luftführungsleitungen in das Innere der Brennkammer führen, diese sind hier jedoch nicht dargestellt. Der Kessel ist wie bei solchen Anlagen üblich, von einer Wärmeisolation 17 eingehüllt und von einem Mantel überdeckt.

Wesentlich für die Erfindung ist nun, dass die Brennkammerdecke 9 (Fig. 1) vor ihrem Übergang in die Durchtrittsöffnung 10 durch eine Schürze 18 nach unten gezogen ist. Die Höhe h dieser Schürze 18 beträgt ca. 8 bis 10% der inneren Höhe H der Brennkammer. Die Anströmfläche 19 der Schürze 18 ist so geneigt, dass ihre nach unten verlängert gedachte Ebene den Boden 7 der Brennkammer schneidet und diese Schnittlinie vorzugsweise hinter der Mündung 6 der Späneeinblasleitung 5 liegt. Dadurch wird vermieden, dass sich Flugasche im Schacht 20 unmittelbar hinter der Aschentüre 4 ansammelt, die dann beim Öffnen dieser Türe herausfallen könnte. Die Schürze 18 ist hier durch die nach unten gezogene Ausmauerung der Brennkammer gebildet.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entspricht in allen wesentlichen Punkten jenem nach Fig. 1. Sind bei der Brennkammer nach Fig. 1 die einzelnen inneren Wandabschnitte durch im wesentlichen ebene Flächen begrenzt, so weist die Brennkammer 1 ' beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 eine bogenförmig verlaufende Begrenzungswand auf, wie aus Fig. 3 unmittelbar ersichtlich. Die Ausmauerung der Brennkammer in dieser Form ist zwar aufwendiger als jene nach Fig. 1, doch werden dadurch die Strömungsverhältnisse günstig beeinflusst, die ja bei einer

Hochtemperatur-Flugverbrennung doch von wesentlicher Bedeutung sind. Durch diese Ausgestaltung der Brennkammer nach Fig. 3 wird ein besonders intensiver Wirbeleffekt erzielt. Auch hier beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Brenn-5 kammerdecke 9' durch eine Schürze 18' nach unten gezogen, so dass auch bei dieser Ausgestaltung der Brennkammer die eingangs erwähnten Vorteile erzielt werden können.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist anstelle einer festen gemauerten Schürze eine Klappe 18" vorgesehen, die zweck-lomässigerweise aus Eisenblech besteht und welche schwenkbar gelagert wird, so dass sie von aussen verstellt werden kann. Die Schürze 18" oder Klappe kann so dem jeweiligen Verbrennungsvorgang optimal angepasst werden. Beim Anfahren des Kessels kann beispielsweise die Schürze 18" oder Klappe völlig i5 umgelegt werden, so dass der innere Strömungswiderstand der Brennkammer verringert wird, was wiederum den Anheizvorgang begünstigt. Ist der Kessel dann auf seine volle Betriebstemperatur gefahren, so wird die Schürze 18" oder Klappe in diejenige Stellung eingeschwenkt, die den Verbrennungsvor-20 gang optimiert und der eingangs erläutert worden ist. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 kann die Schwenklagerung so ausgebildet sein, dass die Schürze oder Klappe 18" sogar gegen die rückwärtige Wand 8 ' ' der Brennkammer verstellt werden kann, wenn eine besonders intensive Verwirbelung angestrebt 25 wird, die durch die Art des verwendeten Brennstoffes gefordert sein kann.

Eine derartige intensive Verwirbelung kann auch durch die entsprechende Gestaltung der Ausmauerung des Brennraumes 30 erzielt werden, wie dies nun die Fig. 5 veranschaulicht. Die Schürze ist hier so ausgebildet, dass ihre Anströmfläche 19'" bzw. deren unmittelbare Verlängerung gegen den rückwärtigen Teil der Brennkammer gerichtet ist.

Diese relativ einfachen vorstehend geschilderten Massnah-35 men erbringen überraschende Vorteile: Verbesserte Ausnützung des Brennstoffes durch Verringerung des un- oder nur teilweise verbrannten Anteiles; beachtliche Erhöhung der Betriebstemperatur bei gleichem Luftdurchsatz und gleicher Brennstoffmenge; dadurch Erhöhung des Nutzungsgrades der 40 Kesselanlage ; Vergrösserung des in der Brennkammer zurückgehaltenen Aschenanteiles und dadurch pro Zeiteinheit verringerte Verrussung und Verschmutzung des Wärmetauschers.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

633 360 PATENTANSPRÜCHE

1. Brennkammer für Späneheizanlagen, mit einer Späneein-blaseinrichtung, deren Austrittsmündung im bodennahen Bereich der Brennkammer angeordnet ist, wobei die Brennkammer eine Brennkammerdecke aufweist, auf welcher ein Wärmetauscher angeordnet ist und für den Durchtritt der Heizgase aus der Brennkammer in den Wärmetauscher eine Gasdurchtritts-öffnung in der Brennkammerdecke vorgesehen ist, welche derjenigen Seitenwand der Brennkammer benachbart ist, in deren Bereich die Austrittsmündung der Späneeinblaseinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerdecke (9,9', 9", 9"') vor ihrem Übergang in die Gasdurchtritts-öffnung (10,10', 10", 10"') durch eine abfallende Schürze (18, 18', 18", 18'") nach unten gezogen ist.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) der Schürze (18,18', 18", 18'") 5 bis

15%, vorzugsweise 8 bis 10% der inneren Höhe (H) der Brennkammer (1, 1', 1", 1'") beträgt.

3. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nach unten verlängert gedachte Anströmfläche (19, 19', 19'") der Schürze (18,18', 18'") den Boden (7,7', 7"') der Brennkammer (1,1', 1'") schneidet.

4. Brennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nach unten verlängert gedachte Anströmfläche der Schürze den Boden der Brennkammer nahe der Austrittsmündung (6,6') der Späneeinblaseinrichtung (5,5') schneidet.

5. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schürze durch eine in ihrer Neigung vorzugsweise von aussen verstellbare Klappe (18") gebildet ist (Fig. 4).

6. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nach unten verlängert gedachte Anströmfläche (19'") der Schürze (18'") gegen die der Austrittsmündung (6'") der Späneeinblaseinrichtung (5'") gegenüberliegende Brennkammerwand gerichtet ist.

7. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass der an die Austrittsmündung (6', 6'") der Späneeinblaseinrichtung anschliessende Boden der Brennkammer (1', 1"') über seine Länge bogenförmig, verzugsweise kreisbogenförmig verläuft (Fig. 3, Fig. 5).