DE3247242C2

DE3247242C2 -

Info

Publication number: DE3247242C2
Application number: DE3247242A
Authority: DE
Inventors: Jan Aamaal Se Magnusson
Original assignee: Individual
Current assignee: Swedish Bioburner System AB
Priority date: 1981-12-23
Filing date: 1982-12-21
Publication date: 1991-05-23
Also published as: SE8207193L; DK156971B; FI74340C; FI824421L; FI824421A0; DE3247242A1; DK156971C; SE8207193D0; NO824311L; SE450734B; FI74340B; NO155215B; DK568082A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verbrennung von körnigem bzw. granuliertem Brennstoff der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung.

Verbrennungsanordnungen mit rotierender Brennkammer sind bereits bekannt (GB-PS 20 79 910, US-PS 40 60 042, 35 47 056, 33 57 382, 33 80 407, 30 98 458, 34 55 257, 38 08 989 und DE-OS 23 56 294). Diese Verbrennungsanordnungen haben eine rotierende Brennkammer in Form eines meistens verhältnismäßig großen, rotierenden Zylinders. Dabei sind auch Mitnehmer im rotierenden Zylinder angeordnet.

Bei der aus der GB-PS 20 79 910 bekannten, rotierenden Brennkammer wird die Luftzufuhr in der Regel so eingerichtet, daß Primär- und Sekundärluft gemeinsam der Brennkammer zugeführt werden. Dabei wird die Verbrennungsluft, die nicht als Primärluft ausgenützt wird, als Sekundärluft ausgenützt. Hieraus folgt, daß die Sekundärluft nicht mit größerer Genauigkeit geregelt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad mit einfachen Mitteln zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einer gattungsgemäßen Anordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

In der Brennkammer wird die Verbrennungsluft so verteilt, daß eine definierte Luftmenge dem Brennstoff als Primärluft zugeführt wird, während die übrige Luftmenge, die auch aus dem quantitativen Gesichtswinkel recht definiert ist, durch die rotierende Brenn kammer hindurch bis nach vorn zur Brennkammeröffnung geleitet wird, wo sie den gebildeten Verbrennungsgasen, die in der Brenn kammer freigemacht worden sind, zugeführt wird. Gleichzeitig wird der feste Brennstoff in der Brennkammer aufgerührt und gezielt aufgeblasen.

Eine sehr effektive Verbrennung wird dadurch ermöglicht, daß die kegelförmige Austrittsöffnung zum Kessel keramisch isoliert ist und eine Verbrennung der Gase bei einer Temperatur von 1300°C zuläßt. Dadurch, daß man die Luftzufuhr moderieren kann, kann die Temperatur in der Primärzone so geregelt werden, daß Schlackenbildung vermieden wird. Gleichzeitig kann eine hohe Temperatur in der Zone der Sekundärverbrennung aufrecht erhalten werden, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Verbrennung erzielt wird.

Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und aus Unteransprüchen hervor.

Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung erläutert; dabei zeigt

Fig. 1 einen zentralen Schnitt der Länge nach durch die Brennkammer;

Fig. 2 Einzelheiten der Rohrleitungen für die Zufuhr von Primär- und Sekundärluft;

Fig. 3 einen Schnitt quer durch das tragende Rohr und eine Ventilplatte, welche die Primärluft an verschiedene Kanäle verteilt, und

Fig. 4 die Funktion der kombinierten Organe, welche für das Umrühren und für die Zufuhr von Primärluft vorgesehen sind.

Die in der Zeichnung gezeigte Anordnung zur Verbrennung ist in einem äußeren Raum 2 eingesetzt, welcher waagrecht und zylindrisch und im Anschluß an einen Heizkessel eingesetzt ist. In dem äußeren Raum 2 ist folgendes eingesetzt: Eine rotierende Brennkammer 1, eine Zufuhrleitung 20 für die Zufuhr des Brennstoffes, ein in Axialrichtung bewegliches Zuführrohr 5 für die Sekundärluft, ein rotierendes und tragendes Zuführ rohr 4, zwei Lager 3, welche das Zuführrohr 4 tragen, und eine hintere, nicht rotierende rohrförmige Einheit 14. Das Zuführrohr 4 ist mit einem inneren Zentralrohr 7 ausgestattet, das in konzentrischer Lage im Verhältnis zum Zuführrohr 4 durch acht Scheidewände 9 gehalten wird. Diese befinden sich in Ebenen, welche die Symmetrie- und Drehachse des Zuführrohres 4 enthalten. Dabei verteilen sie sich gleichmäßig über die Innenwand des Zuführrohres 4. Der Mantelraum zwischen dem Zuführrohr 4 und dem Zentralrohr 7 wird dadurch in acht Kanäle 10 aufgeteilt. Jeder einzelne der Kanäle 10 ist durch eine Öffnung 23 mit einem der acht als Rührorgane 8 dienenden Arme verbunden.

Die Fig. 2 zeigt eine als Steuerorgan 12 dienende Ventilplatte, welche um eine Drehachse drehbar ist, welche mit der Drehachse des Zuführrohres 4 überein stimmt.

Die rotierende Brennkammer 1 ist inwendig mit acht als Rührorgane 8 wirkenden rohrförmigen Armen ausgestattet, welche mit dem rotierenden Zuführrohr 4 fest verbunden sind. Die Arme sind auch fest im Verhältnis zur Brennkammer 1, welche von den Armen getragen wird. Die rotierende Brennkammer 1 weist eine runde Austrittsöffnung 11 am Ende der Brennkammer 1 auf, die in den Kessel mündet. Die kegelförmige Austrittsöffnung 11 der Brennkammer 1 zum Kessel ist mit keramischer Isolierung 27 ausgestattet.

Auch an dem entgegengesetzten Ende weist die Brennkammer 1 eine runde Öffnung auf, welche an die festliegende, nicht rotierende, zylinder förmige Einheit 14 anschließt. Das Fallrohr (Zufuhrleitung 20) ist fest verbunden mit der zylinderförmigen Einheit 14, welche ausgestattet ist mit einer hinteren Gleitplatte 18, welche eine Dichtungsanordnung 15 unterstützt, die die Durchführung des rotierenden Zuführrohres 4 durch die hintere Gleit platte 18 abdichtet. Eine hintere, kegelförmige Mantelfläche 17, welche mit der Brennkammer 1 fest verbunden ist durch einen Flansch verband 26, dichtet gegen eine zirkelförmige Dichtfläche an der Einheit 14 ab.

Die Arme bzw. Rührorgane 8 sind am rotierenden Zuführrohr 4 dort befestigt, wo das rotierende Rohr eine Anzahl Öffnungen 23 aufweist, welche eine Fortsetzung des inneren Raumes der rohrförmigen Arme bilden. Die Öffnungen 23 ermöglichen somit den Durchgang der Primär luft, welche durch die Kanäle 10 zugeführt wird, in die rohrförmigen Arme der Rührorgane 8.

Durch Drehen des Steuerorgans 12 kann die Primärluft so verteilt werden, daß nur gewisse der Kanäle 10 und somit auch nur gewisse Arme Primärluft erhalten. Die Primärluft soll im wesentlichen nur den jenigen der Arme bzw. Rührorgane 8 zugeführt werden, die sich aufwärts bewegen. Bei einer normalen Einstellung der Ventilplatte bzw. des Steuerorgans 12 und bei einer Ver brennungskammer mit acht Armen wird zum Beispiel demjenigen Arm Primärluft zugeführt, der sich in der niedrigsten Lage befindet. Außerdem wird noch Primärluft zu drei weiteren Armen bzw. Rührorganen 8 geführt, welche sich aufwärts bewegen. Die übrigen vier Arme erhalten keine Luft zufuhr.

Ein Luftdurchgang (Steuerorgan 6) bildet eine Verbindung zwischen dem inneren Zentralrohr 7 und dem vorderen Zuführrohr 5. Der Luftdurchgang kann dadurch vergrößert oder verkleinert werden, daß das vordere Rohr in axialer Richtung bewegt wird. Wenn das Rohr so bewegt wird, daß es sich dem Zuführrohr 4 nähert, vermindert man den Luftdurchgang, durch welchen die Ver brennungsluft dem Zuführrohr 5 vom Zentralrohr 7 zugeführt wird.

Im äußeren Ende des äußeren Raumes 2 befinden sich zwei scheiben förmige Giebel, welche zwei Lager 3 unterstützen, die ihrerseits das rotierende Zuführrohr 4 unterstützen.

Am vorderen Ende des axial verschiebbaren Zuführrohres 5 befindet sich eine Luft austrittsöffnung 19, durch welche die Sekundärluft vom Zuführrohr 5 den unverbrannten Brennstoffmolekülen zugeführt wird, welche durch die Austritts öffnung (Kanal 11) der rotierenden Brennkammer 1 dem Kesselraum zugeführt werden. Im vorderen Ende des Zuführrohres 5 sind ein Ablenkorgan 16 oder schiefgestellte Flansche eingesetzt, welche dem Zweck dienen, der Sekundärluft Turbulenz zu übertragen.

Die Fig. 4 zeigt, wie das Brennstoffmaterial durch die Rührorgane 8 bzw. Arme umge rührt und angehoben wird, wobei die Arme mit Flanschen ausge stattet sein können. Die Rotationsrichtung der Brennkammer 1 ist durch den Pfeil 21 angezeigt. Die Luftaustrittsöffnungen 13 in den Armen sind so ausgerichtet, daß die Primärluft in derjenigen Richtung ausge blasen wird, die der Drehrichtung der Brennkammer 1 entspricht. Die Primärluft wird somit in der Richtung ausgeblasen, die von den Pfeilen 22 angegeben wird. Man läßt somit die Primärluft durch die Masse des Brennstoffes hindurchdringen. In gewissen Fällen und besonders bei größeren Anlagen kann es jedoch geeignet sein, die Primärluft in beide Rich tungen auszublasen.

Die rohrförmigen Arme haben außer der Zufuhr der Primärluft zum Brennstoff im Zusammenhang mit der Primärverbrennungsphase auch die Aufgabe als Rührorgane 8 den Brennstoff mechanisch zu bearbeiten und während etwa ¹/₃ Umdrehung anzuheben, um danach den Brennstoff durch einen schief aufwärts gerichteten, aus den Luftaustrittsöffnungen 13 blasenden Luftstrom hindurch abwärts zu entleeren.

Durch die mechanische Bearbeitung wird die Asche vom Brennstoff getrennt. Dadurch, daß die Primärluft von unten zugeführt wird, wird die leichte Asche in Richtung zum Zentrum der Kammer angehoben, wenn der Brennstoff abwärts niederfällt. Der Luftstrom der Luftaustrittsöffnungen 13 führt dann die Asche mit sich aus der Brennkammer 1 hinaus. Die Primärverbrennung wird dadurch effektiver ohne hindernde Asche auf dem Brenn stoff oder um den Brennstoff herum.

Die Verbrennungsluft wird vom Gebläse aus durch das rotierende Zuführrohr 4 zugeführt. Durch die Kanäle 10 und durch die Öffnungen 23 im Zuführrohr 4 wird die Primärluft den Armen und den Luftaustrittsöffnungen 13 zugeführt. Die Primärluft wird somit der Brennkammer 1 in der Nähe der inneren Mantelfläche der Brennkammer 1 zugeführt, von da aus dringt die Primärluft durch die Masse des Brennstoffes in Richtung zum Zentrum der Brennkammer 1. In Zusammenhang mit der Primärverbrennung in der Brennkammer 1 werden verbrennbare Gase gebildet, welche aus der Brennkammer 1 durch die Austrittsöffnung 11 geführt werden, wo Sekundärluft zugeführt wird für die Verbrennung dieser Gase.

Die Sekundärluft wird durch das Steuerorgan 6 in das Zuführrohr 5 geführt. Die Sekundärluftzufuhr kann durch axiale Verschiebung des Zuführrohres 5 regu liert werden. Die Zufuhr der Primärluft kann beispielsweise durch eine Schieberanordnung reguliert werden.

Durch die Konstruktion der Luftaustrittsöffnung 19 und der Zufuhrleitung 20 wird verhindert, daß ein zusammenhängender Brennstoffstrom vom Lager aus bis zur Brennkammer gebildet wird, wodurch sich ein Risiko für Hinterver brennung ergäbe.

Die Zeichnung zeigt eine Anordnung mit acht Armen bzw. Rührorganen 8. Für verschiedene Brennstoffarten und verschiedene Ofendimensionen und verschiedene Maße der Brennkammern 1 kann es aber angebracht sein, die Anzahl der Arme zu vergrößern oder zu vermindern. Die Brennkammer 1 kann somit mit beispielsweise fünf oder zehn Armen ausgestattet werden.

Es ist schon erwähnt worden, daß die Arme zusätzlich auch mit Flanschen ausge stattet werden können, welche das Umrühren des Brennstoffes begünstigen. Für gewisse Brennstoffarten und besonders Brennstoffe mit gewissen Stückgrößen kann es jedoch angebracht sein, separate Anordnungen für die Zufuhr von Primärluft zu haben, welche beispiels weise zwischen Flanschen liegen können, die direkt an der Innenseite der Brennkammer 1 an der inwendigen Mantelfläche befestigt sind.

In der Zeichnung ist die Brennkammer 1 in rotationssymmetrischer Ausführung gezeigt. Die Brennkammer 1 kann jedoch auch so ausgeführt werden, daß deren Querschnitt die Form eines Polygons erhält. Bei einer solchen Ausführung erhält man schon durch die Form der Brenn kammer 1 ein gewisses Umrühren in Zusammenhang mit der Rotation der Brennkammer 1.

Claims

1. Anordnung zur Verbrennung von körnigem bzw. granuliertem Brennstoff, z. B. Holzmehltabletten oder Hackspäne, mit einer im wesentlichen horizontalen rotierbaren Brennkammer (1) mit wenigstens einer Zufuhrleitung (20) für die Zufuhr des Brennstoffs, mit einer Austrittsöffnung (11) für die Ver brennungsgase zu einem Kesselteil bzw. Wärmetauscher zur Wärmeübertragung an z. B. wassergekühlten Oberflächen und mit Luftaustrittsöffnungen (13) für Primärluft in der Nähe des Mantels der Brennkammer (1) sowie mit wenigstens einer Luftaustrittsöffnung (19) für Sekundärluft im Bereich der Austrittsöffnung (11) der Brennkammer zur Verbrennung der Verbrennungsgase und anderer nicht verbrannter Restprodukte, welche in der Brennkammer (1) frei gemacht worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (1) Rührorgane (8) zum Heben und Umrühren des Brennstoffs und ein rotierbares Zuführrohr (5) für Sekundär luft aufweist, welches sich axial durch die Brennkammer (1) bis zur Luftaustrittsöffnung (19) für die Sekundärluft in der Nähe der Austrittsöffnung (11) der Brennkammer (1) erstreckt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührorgane (8) im wesentlichen längslaufende Rohre sind, welche Luftaustrittsöffnungen (13) für Primärluft aufweisen.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rührorgane (8) in Bezug zur Brennkammer (1) fest installiert sind.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerorgan (12) die Verteilung von Primärluft an die Rührorgane (8) steuert.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittsöffnungen (13) die Primärluft in Rotations richtung der Rührorgane (8) ausblasen.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär- und Sekundärluft der Brennkammer (1) durch ein gemeinsames, rotierendes Zuführrohr (4) zuströmen, das einen äußeren Mantel mit längslaufenden Kanälen (10) für Primärluft, von denen jeder einzelne mit einem Rührorgan (8) in Verbindung steht, sowie ein Zentralrohr (7) für die Sekundärluft aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführrohr (5) zur Leitung der Sekundärluft durch die Brennkammer (1) in axialer Richtung beweglich angeordnet ist und ein Steuerorgan (6) zum Steuern der Sekundärluft durch axiales Verschieben des Zuführrohrs (5) aufweist.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführrohr (5) für Sekundärluft in der Nähe der Austrittsöffnung (11) der Brennkammer (1) inwendig mit Ablenkorganen (16) zum turbulenten Ablenken der Sekundärluft ausgestattet ist.