EP0905442A2 - Feuerungsanlage - Google Patents

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EP0905442A2
EP0905442A2 EP98117792A EP98117792A EP0905442A2 EP 0905442 A2 EP0905442 A2 EP 0905442A2 EP 98117792 A EP98117792 A EP 98117792A EP 98117792 A EP98117792 A EP 98117792A EP 0905442 A2 EP0905442 A2 EP 0905442A2
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EP
European Patent Office
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combustion chamber
chamber
degassing
firing system
secondary air
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EP98117792A
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EP0905442B1 (de
EP0905442A3 (de
Inventor
Siegfried Köb
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KOEB WAERMETECHNIK AG
Original Assignee
Kob & Schafer KG
Koeb & Schaefer KG
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Publication of EP0905442A3 publication Critical patent/EP0905442A3/de
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Definitions

  • the present invention relates to a combustion system for combustion solid fuels, for example wood, wood waste such as chips, sawdust, Grinding dust, wood pellets, wood pellets, wood chips from the wood processing industry, wood chips, waste wood, but also biomass, according to the preamble of claim 1.
  • a combustion system for combustion solid fuels for example wood, wood waste such as chips, sawdust, Grinding dust, wood pellets, wood pellets, wood chips from the wood processing industry, wood chips, waste wood, but also biomass, according to the preamble of claim 1.
  • Such a furnace is known from German utility model 297 07 032.
  • the cylinder through which the secondary air supply can flow simultaneously takes place on all sides with air within the combustion chamber, in particular Primary air flows around, so that an intimate mixing the gases occur.
  • the cylinder provided according to the invention does not have to be a circular cylindrical one Have cross-section, but can also be polygonal or similar be square. In other words, it is sufficient that a flow tube is provided, which is partially in the combustion chamber extends and through which the secondary air supply takes place.
  • the degassing chamber arranged below the combustion chamber and with this over a Passage connected can be arranged concentrically to the combustion chamber axis and by which the secondary air supply takes place.
  • This embodiment has the great advantage that worked in the degassing chamber with negative pressure and that the gases from the degassing chamber into the combustion chamber first through the passage and then around the cylinder or pipe socket until it flows away from the secondary air flow get carried away. This already takes place when the Gases from the degassing chamber into the combustion chamber distribute the Gases radially outside on the combustion chamber wall.
  • Operation of the degassing chamber with vacuum has the advantage that the risk of Burnback is reduced and that is essential in the main chamber less dust accumulates.
  • the fan provided according to the invention for introducing secondary air can be arranged concentrically to the combustion chamber axis in an advantageous manner be, the impeller mutually movable members, for example May have chain links.
  • the secondary air for post-combustion is both in rotation as well as in turbulence, which means that the furnace with one very little excess air can be operated.
  • the degassing chamber can have a grate or top loading Have grate section, which is curved and preferably opposite the horizontal is inclined, as a result of which Burning is favored.
  • the degassing chamber is blower-free Primary air is fed, that is, when the primary air through the in the Degassing chamber prevailing negative pressure is sucked in from the outside, since the combustion system then has a low negative pressure in the degassing chamber can be driven.
  • Driving with lack of air can also be in the area the primary air intake a controlled flap can be provided, the Controls primary airflow.
  • they are in the combustion chamber flowing fuel gases accelerated again by a swirl body, by imposing an angular momentum on them.
  • the Rotational flow stabilized in front of the swirl body.
  • the Combustion gases through the swirl body have a strong radial component imposed, causing the carried fly ash behind the swirl body flows along the wall of the combustion chamber due to the centrifugal force.
  • the flow of fly ash is separated by such a flow strongly promoted by a tangential outlet opening, so that the in the Fuel gases entering the heat exchanger are almost dust and ash free are.
  • the dust separation is not after Heat exchanger, but before the heat exchanger, what the great advantage is that the separated from the hot exhaust gases Fly ash - in contrast to fly ash from the cooled exhaust gases after the heat exchanger - not contaminated by heavy metals is.
  • the cleaning intervals for the invention Firing system clearly compared to conventional embodiments extended. Since the ash separation is still within or at the end of the Combustion chamber takes place, it is ensured according to the invention that the fly ash separated from the hot gases, no heavy metals have accumulated.
  • the swirl body preferably provided in the combustion chamber effects in addition to an improved hot gas dedusting also a stabilization the rotational flow between the secondary air supply and the swirl body, which further promotes good mixing of the fuel gases.
  • this is preferred Round swirl body made of refractory material and consists of several Divide.
  • the swirl body can consist of several, preferably four similarly formed fireclay elements consist of one conical middle part can be wedged within the combustion chamber.
  • the swirl body can have several Have spiral gas channels, the inlet of which is preferably in the area the combustion chamber wall is arranged.
  • the swirl body preferably extends over the entire Cross-section of the combustion chamber, as a result of which the entire gas flow is passed through the swirl element.
  • the swirl body is preferably in the rear third of the combustion chamber or arranged at the end of the combustion chamber and is immediately in front the ash outlet opening, which is preferably arranged tangentially.
  • Dedusting room is on the one hand a tangentially arranged Opening for discharging the fly ash into an underlying collecting room, on the other hand, outlets protruding into the center for the discharge of the cleaned exhaust gases in the heat exchanger.
  • the firing system shown in FIGS. 1 and 2 has a cylindrical and horizontally arranged boiler 10 on a raised and insulated base 12 is mounted. Inside the boiler 10 is a cylindrical combustion chamber made of refractory material (chamotte) 14 16 formed from the front end of the boiler 10 in Extends towards the end of the boiler. The combustion chamber 16 is also horizontally arranged and inside and outside in essentially circular.
  • chamotte refractory material
  • the front of the boiler 10 is closed with a pivotable door 18, in which a secondary air supply 20 is installed.
  • the secondary air supply 20 is in the embodiment shown in Fig. 1 from a blower motor 22, on the hub of which several chain sections, that is, elements with mutually movable members, radially are attached.
  • a rotary link head 24 is formed, which of sucks in outside air and conveys it horizontally into the combustion chamber 16 and imposing an angular momentum on the inflowing secondary air.
  • a heat shield 26 serves to prevent the rotary link head from becoming excessive Protect heat and optimal rotation flow in the combustion chamber 16 to generate.
  • the secondary air supply 20 is in a cylinder or pipe socket 27 arranged centrally, which extends from the door 18 into the combustion chamber 16 extends into so that between the cylinder 27 and the combustion chamber wall an annulus is created.
  • the pipe socket 27 protrudes inside the combustion chamber.
  • the combustion chamber 16 is of a cylindrical Surround steel sheath 30, being between the refractory 14 of the combustion chamber 16 and the steel jacket 30 with air or high temperature resistant insulation material filled space 32 is provided.
  • the gap 32 extends essentially over the entire length of the combustion chamber 16.
  • the combustion chamber coaxially in the steel jacket 30 arranged.
  • the swirl body 28 Inside the combustion chamber 16 is a swirl body 28 at its end provided that extends over the entire cross section of the combustion chamber extends and which is made of refractory material.
  • the swirl body 28 consists of four fireclay elements in the illustrated embodiment 28a to 28d (see FIG. 2), which are formed by a conical center piece 28e be wedged in the combustion chamber.
  • Each of the fireclay elements 28a to 28d has a helix with a trapezoidal cross section and forms a Combustion chamber wall a spiral gas channel, making a total of four spiral gas channels 29a to 29d are formed, the inlet of which in the area the combustion chamber wall, that is to say radially on the outside, opens out.
  • the swirl body 28 is arranged in the rear third of the combustion chamber 16 and thereby separates the dedusting chamber 34 from the combustion chamber 16, in which the refractory material 14 is still about half extends. In principle, however, the swirl body can also be omitted become.
  • the dedusting chamber 34 is through the cylindrical steel jacket 30 formed, which extends substantially over the entire length of the Boiler 10 extends, one at the bottom of the dedusting chamber 34 tangentially arranged collecting opening 36 is provided for fly ash, in which a nozzle 76 is attached.
  • the nozzle 76 opens into one Collection space 74, which is provided in the rear base 12.
  • an outlet 38 is arranged in the region of the combustion chamber axis flows and the emerging dust-free gas through several as a heat exchanger serving boiler tubes 40, 42 (Fig. 2) to an exhaust manifold 44th (Fig. 1) leads, on which an exhaust fan 45 is arranged.
  • the inside of the boiler 10 and outside of the steel jacket 30 or the boiler tubes 40, 42 existing space is filled with water that enters through water (Return) 46 fed and through a water outlet (flow) 48 is dissipated.
  • the boiler 10 is therefore water-bearing or water flushed or flowed through.
  • a degassing chamber 50 is arranged, which with the Combustion chamber 16 communicates via a passage 52 (FIG. 1).
  • the passage 52 opens into the combustion chamber 16 at the front end thereof and is covered in the axial direction by the pipe socket 27.
  • the degassing chamber 50 also has refractory material as the wall material 54, which extends partially into the water-flushed boiler 10. Furthermore, the degassing chamber 50 is covered by a cover in the form of a Firebrick vault 55 separated from the combustion chamber 16, which is convex extends over the entire width of the combustion chamber 16.
  • the degassing chamber 50 has a degassing grate charged from above 58 on the right in Fig. 2 from the vertical plane of symmetry of Boiler 10 is arranged.
  • a burnout grate is to the left of this plane of symmetry 60 provided by a vibrating device 61 in vibrations can be moved.
  • the degassing grate 58 is concave and opposite the Horizontal inclined. However, it may be advantageous to Burnout grate 60 also inclined and trough-shaped.
  • the Degassing chamber 50 or degassing grate 58 is replaced by a automatic screw conveyor 62 loaded by a fuel tank 64 extends obliquely upwards to the degassing chamber 50.
  • the with an incline of at least 5 ° upwards 62 is automatically controlled and ensures a smooth Filling level to fuel from the attached fuel tank 64 feed from the degassing grate 58 from above.
  • an infrared light barrier is provided, which the fuel level monitored and constant stop, so during the burn Always the same conditions prevail and always a fuel barrier is available to reduce burn-back. Because of the sloping position the screw conveyor 62 is also inside the fuel tank 64 also prevents undesirable material on the outlet wall of the fuel tank because it falls back inside.
  • a primary air supply 66 is provided, which by a not shown Flap can be closed automatically and in a controlled manner.
  • each Collection container 72 arranged below the degassing grate 58 and the burnout grate 60 arranged, the falling or shaken Ash and non-combustible foreign bodies.
  • the fuel tank 64 filled with fuel, which automatically turns sets the screw conveyor 62 in motion and one by means of IR level sensors 68 limited amount of fuel on the degassing grate 58 and the burnout grate 60 in the degassing chamber 50 promotes. After ignition of the fuel on the degassing grate 58 the fuel is degassed.
  • the combustion gases flow (from bottom to top in Fig. 1) from the Degassing grate 58 and the burnout grate 60 in the direction of the passage 52.
  • the resulting during the combustion process and reacting gases forcibly and completely through the ember layer led up and away from the ashes.
  • the non-combustible residues (ashes) in the collection container 72 By tracking fuel with the help of the screw conveyor 62 on the falling degassing grate 58 and by shaking the burnout grate at intervals the non-combustible residues (ashes) in the collection container 72 out.
  • This causes the ashes to come out of the reacting and thus temperature increasing gas flow down in cooler zones. So there is a softening and melting the ashes prevent.
  • the combustion is carried out by supplying primary air maintain the degassing grate 58.
  • the from the degassing chamber 50 into the combustion chamber 16 Incoming gases initially flow in a ring around the pipe socket 27 before being carried away by the rotating secondary gas mass and burn out immediately and completely.
  • In primary firing, that is, in the degassing chamber 50 remains through that Exhaust fan 45 generated negative pressure exist.
  • the combustion gases flow helically on the combustion chamber wall within the combustion chamber 16 along in the direction of the swirl element 28 and flow through the spiral gas channels 29a to 29d, causing the gas flow receives another angular momentum.

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Abstract

Eine Feuerungsanlage zur Verbrennung von festen Brennstoffen weist eine Entgasungskammer (50), eine davon getrennte Brennkammer (16) und eine Sekundärluftzufuhr (20) auf, die durch ein Gebläse (24) erfolgt. Die Brennkammer (16) ist innerhalb eines wärmeträgerdurchspülten und horizontal angeordneten Kessels (10) eingebaut, in dem ein Rohrstutzen (27) vorgesehen ist. <IMAGE>

Description

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, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Feuerungsanlage ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 297 07 032 bekannt.
Es ist das der Erfindung zugrundeliegende Problem (Aufgabe), eine Feuerungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, daß ein sich teilweise in die Brennkammer erstreckender Zylinder vorgesehen ist, durch den hindurch die Sekundärluftzufuhr erfolgt. Erfindungsgemäß wird somit innerhalb der Brennkammer ein Strömungskanal vorgesehen, durch den die Sekundärluft eingebracht wird. Hierbei kann die durch das Gebläse bereits in Rotation versetzte Sekundärluft rotierend in das Innere der Brennkammern gelangen, ohne daß der Drehimpuls beim Eintritt in die Brennkammer wesentlich gestört wird. Gleichzeitig ist ein störender Einfluß der aus der Entgasungskammer strömenden Luft ausgeschlossen.
Erfindungsgemäß kann gleichzeitig der Zylinder, durch den die Sekundärluftzufuhr erfolgt, allseitig mit Luft innerhalb der Brennkammer, insbesondere Primärluft umströmt werden, so daß eine innige Durchmischung der Gase erfolgt.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen beschrieben.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Zylinder muß keinen kreiszylindrischen Querschnitt besitzen, sondern kann auch polygonartig oder ähnlich einem Quadrat ausgebildet sein. Mit anderen Worten ist es ausreichend, daß ein Strömungsrohr vorgesehen ist, das sich teilweise in die Brennkammer erstreckt und durch das die Sekundärluftzufuhr erfolgt.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Entgasungskammer unterhalb der Brennkammer angeordnet und mit dieser über einen Durchlaß verbunden. Hierbei ist in der Brennkammer im Bereich des Durchlasses zu der Entgasungskammer der Rohrstutzen vorgesehen, der konzentrisch zur Brennkammerachse angeordnet sein kann und durch den die Sekundärluftzufuhr erfolgt. Diese Ausführungsform besitzt den großen Vorteil, daß in der Entgasungskammer mit Unterdruck gearbeitet werden kann und daß die Gase von der Entgasungskammer in die Brennkammer zunächst durch den Durchlaß und anschließend um den Zylinder bzw. Rohrstutzen herumströmen, bis diese von der Sekundärluftströmung mitgerissen werden. Hierdurch erfolgt bereits beim Einströmen der Gase von der Entgasungskammer in die Brennkammer eine Verteilung der Gase radial außen an der Brennkammerwand. Der Betrieb der Entgasungskammer mit Unterdruck besitzt den Vorteil, daß die Gefahr eines Rückbrandes verringert ist und daß sich in der Hauptkammer wesentlich weniger Staub ansammelt. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, daß die Primärluft nicht durch ein Gebläse in die Entgasungskammer eingeblasen sondern lediglich von außen angesaugt wird.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Gebläse zur Sekundärlufteinbringung kann in vorteilhafter Weise konzentrisch zur Brennkammerachse angeordnet sein, wobei das Gebläserad gegenseitig bewegliche Glieder, beispielsweise Kettenglieder aufweisen kann. Durch ein derartiges Gebläserad wird die Sekundärluft für die Nachverbrennung sowohl in Rotation wie auch in Turbulenz versetzt, wodurch die Feuerungsanlage mit einem sehr geringen Luftüberschuß betrieben werden kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Rohrstutzen den Durchlaß zwischen Entgasungskammer und Brennkammer in Axialrichtung überdeckt, da hierdurch sichergestellt ist, daß die Brenngase nach Austritt aus dem Durchlaß sich zunächst kreisförmig entlang der Brennkammerwand verteilen, bevor diese von der Sekundärströmung mitgerissen werden.
Die Entgasungskammer kann einen von oben beschickten Rost oder Rostabschnitt aufweisen, der gewölbt ausgebildet und vorzugsweise gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet ist, da hierdurch der Abbrand begünstigt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Entgasungskammer gebläsefrei mit Primärluft beschickt wird, das heißt wenn die Primärluft durch den in der Entgasungskammer herrschenden Unterdruck von außen angesaugt wird, da die Feuerungsanlage dann mit geringem Unterdruck in der Entgasungskammer gefahren werden kann. Um die Anlage in der Entgasungskammer mit Luftmangel zu fahren, kann zusätzlich im Bereich der Primärluftansaugung eine gesteuerte Klappe vorgesehen sein, die den Primärluftstrom regelt.
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Entgasungskammer durch ein Schamottgewölbe von der Brennkammer getrennt ist, da in diesem Fall die in der Brennkammer erzeugte Rotationsströmung den Abbrand der Gase in der Vorkammer (Entgasungskammer) nicht beeinflußt.
Bei einer weiteren Ausführungsvariante werden die in der Brennkammer strömenden Brenngase durch einen Drallkörper nochmals beschleunigt, indem diesen ein Drehimpuls auferlegt wird. Hierdurch wird einerseits die Rotationsströmung vor dem Drallkörper stabilisiert. Andererseits wird den Verbrennungsgasen durch den Drallkörper eine starke Radialkomponente auferlegt, wodurch die mitgetragene Flugasche hinter dem Drallkörper infolge der Fliehkraft an der Wand der Brennkammer entlangströmt. Durch eine derartige Strömung wird die Absonderung von Flugasche durch eine tangentiale Austrittsöffnung stark gefördert, so daß die in den Wärmetauscher eintretenden Brenngase nahezu staub- bzw. aschefrei sind. Erfindungsgemäß wird somit die Staubabscheidung nicht nach dem Wärmetauscher, sondern vor dem Wärmetauscher vorgenommen, was den großen Vorteil mit sich bringt, daß die aus den heißen Abgasen abgesonderte Flugasche - im Gegensatz zur Flugasche aus den abgekühlten Abgasen nach dem Wärmetauscher - nicht durch Schwermetalle kontaminiert ist. Gleichzeitig sind die Reinigungsintervalle bei der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage gegenüber herkömmlichen Ausführungsformen deutlich verlängert. Da die Ascheabscheidung noch innerhalb bzw. am Ende der Brennkammer erfolgt, ist erfindungsgemäß sichergestellt, daß sich an der aus den heißen Gasen abgesonderten Flugasche keine Schwermetalle angelagert haben.
Der in der Brennkammer vorzugsweise vorgesehene Drallkörper bewirkt neben einer verbesserten Heißgasentstaubung auch eine Stabilisierung der Rotationsströmung zwischen Sekundärluftzufuhr und Drallkörper, wodurch eine gute Durchmischung der Brenngase weiter gefördert wird.
Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform ist der vorzugsweise runde Drallkörper aus feuerfestem Material gebildet und besteht aus mehreren Teilen. Bei dieser Ausführungsform ist ein sehr verschleißfestes Bauteil gegeben, dessen Montage durch die mehrteilige Ausbildung erleichtert ist. Der Drallkörper kann hierbei aus mehreren, vorzugsweise vier gleichartig ausgebildeten Schamottelementen bestehen, die durch ein konisches Mittelteil innerhalb der Brennkammer verkeilt werden.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann der Drallkörper mehrere spiralförmige Gaskanäle aufweisen, deren Einlaß vorzugsweise im Bereich der Brennkammerwand angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine besonders gute Beschleunigung der Brenngase im Drallelement und eine gute Stabilisierung des Rotationswirbels vor dem Drallelement. Bevorzugt erstreckt sich der Drallkörper über den gesamten Querschnitt der Brennkammer, da hierdurch die gesamte Gasströmung durch das Drallelement geleitet wird.
Bevorzugt ist der Drallkörper im hinteren Drittel der Brennkammer bzw. am Ende der Brennkammer angeordnet und befindet sich unmittelbar vor der Ascheaustrittsöffnung, die vorzugsweise tangential angeordnet ist. In einem erfindungsgemäß nach dem Drallkörper angeordneten runden Entstaubungsraum befindet sich einerseits eine tangential angeordnete Öffnung zur Ableitung der Flugasche in einen darunterliegenden Sammelraum, andererseits in das Zentrum hineinragende Auslässe für die Ableitung der gereinigten Abgase in den Wärmetauscher.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch eine Feuerungsanlage; und
Fig. 2
einen Querschnitt entlang der Linie II - II von Fig. 1.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Feuerungsanlage weist einen zylindrischen und horizontal liegend angeordneten Kessel 10 auf, der auf einem erhöhten und isolierten 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 in Richtung des Kesselendes 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 Sekundärluftzufuhr 20 besteht bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Gebläsemotor 22, an dessen Nabe mehrere Kettenteilstücke, das 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 schützen und eine optimale Rotationsströmung in der Brennkammer 16 zu erzeugen.
Die Sekundärluftzufuhr 20 ist in einem Zylinder bzw. Rohrstutzen 27 zentrisch angeordnet, der sich von der Türe 18 in die Brennkammer 16 hinein erstreckt, so daß zwischen dem Zylinder 27 und der Brennkammerwand ein Ringraum geschaffen ist. Hierbei ragt der Rohrstutzen 27 in das Innere der Brennkammer hinein.
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 oder hochtemperaturbeständigem Isolationsmaterial gefüllter Zwischenraum 32 vorgesehen ist. Der Zwischenraum 32 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Brennkammer 16. Ferner ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Brennkammer koaxial in dem Stahlmantel 30 angeordnet.
Im Inneren der Brennkammer 16 ist an deren Ende ein Drallkörper 28 vorgesehen, der sich über den gesamten Querschnitt der Brennkammer erstreckt und der aus feuerfestem Material gebildet ist. Der Drallkörper 28 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus vier Schamottelementen 28a bis 28d (vgl. Fig. 2), die von einem konischen Mittelstück 28e in der Brennkammer verkeilt werden. Jedes der Schamottelemente 28a bis 28d besitzt eine Wendel mit trapezförmigern Querschnitt und bildet zur Brennkammerwand einen spiralförmigen Gaskanal, so daß insgesamt vier spiralförmige Gaskanäle 29a bis 29d gebildet sind, deren Einlaß im Bereich der Brennkammerwand, das heißt radial außen, mündet.
Der Drallkörper 28 ist im hinteren Drittel der Brennkammer 16 angeordnet und trennt dadurch den Entstaubungsraum 34 von der Brennkammer 16 ab, in den sich das feuerfeste Material 14 noch etwa zur Hälfte erstreckt. Grundsätzlich kann der Drallkörper jedoch auch weggelassen werden. Der Entstaubungsraum 34 ist durch den zylindrischen Stahlmantel 30 gebildet, der sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Kessel 10 erstreckt, wobei am Boden des Entstaubungsraumes 34 eine tangential angeordnete Sammelöffnung 36 für Flugasche vorgesehen ist, in der ein Stutzen 76 befestigt ist. Der Stutzen 76 mündet in einen Sammelraum 74, der in dem hinteren Sockel 12 vorgesehen ist.
Im oberen Bereich des zylindrischen Entstaubungsraumes 34 ist mindestens ein Auslaß 38 angeordnet, der im Bereich der Brennkammerachse mündet und das austretende entstaubte Gas durch mehrere als Wärmetauscher dienende Kesselsrohre 40, 42 (Fig. 2) zu einem Abgassammler 44 (Fig. 1) führt, an dem ein Abgasgebläse 45 angeordnet ist. Der innerhalb des Kessels 10 und außerhalb des Stahlmantels 30 bzw. der Kesselrohre 40, 42 vorhandene Raum ist mit Wasser gefüllt, das durch einen Wassereintritt (Rücklauf) 46 zugeführt und durch einen Wasseraustritt (Vorlauf) 48 abgeführt wird. Der Kessel 10 ist somit wasserführend bzw. von Wasser durchspült oder durchströmt.
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. 1) in Verbindung steht. Der Durchlaß 52 mündet am vorderen Ende der Brennkammer 16 in diese und wird in Axialrichtung von dem Rohrstutzen 27 überdeckt. Die Entgasungskammer 50 weist als Wandmaterial ebenfalls feuerfestes Material 54 auf, das sich teilweise in den wasserdurchspülten Kessel 10 erstreckt. Ferner ist die Entgasungskammer 50 durch eine Abdeckung in Form eines Schamottgewölbes 55 von der Brennkammer 16 getrennt, das sich konvex über die gesamte Breite der Brennkammer 16 erstreckt.
Die Entgasungskammer 50 weist einen von oben beschickten Entgasungsrost 58 auf, der in Fig. 2 rechts von der vertikalen Symmetrieebene des Kessels 10 angeordnet ist. Links von dieser Symmetrieebene ist ein Ausbrandrost 60 vorgesehen, der von einer Rütteleinrichtung 61 in Schwingungen versetzt werden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Entgasungsrost 58 konkav gewölbt ausgebildet und gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet. Es kann jedoch vorteilhaft sein, den Ausbrandrost 60 ebenfalls geneigt und muldenförmig auszubilden. Die Entgasungskammer 50 bzw. der Entgasungsrost 58 wird durch eine automatische Förderschnecke 62 beschickt, die von einem Brennstoffbehälter 64 schräg nach oben zu der Entgasungskammer 50 verläuft. Die mit einer Neigung von mindestens 5° schräg nach oben führende Förderschnecke 62 ist automatisch gesteuert und gewährleistet einen gleichmäßigen Füllgrad, um Brennstoff von dem angebauten Brennstoffbehälter 64 von oben auf den Entgasungsrost 58 zuzuführen. In dem Brennstoffbehälter 64 ist eine Infrarot-Lichtschranke vorgesehen, welche die Brennstoffhöhe überwacht und konstant halt, damit während des Abbrandes stets gleiche Verhältnisse vorherrschen und stets eine Brennstoffspertschicht 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 Entgasungsrostes 58 ist in der Entgasungskammer 50 eine Primärluftzuführung 66 vorgesehen, die von einer nicht dargestellten Klappe automatisch und geregelt verschlossen werden kann.
Unterhalb des Entgasungsrostes 58 und des Ausbrandrostes 60 ist je ein Sammelbehälter 72 angeordnet, der die durchfallende bzw. abgerüttelte Asche und nicht brennbare Fremdkörper aufnimmt.
Der Betrieb der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Feuerungsanlage läuft wie folgt ab.
Nachdem das Innere des Kessels 10 mit Wasser gefüllt worden ist, wird der Brennstoffbehälter 64 mit Brennmaterial gefüllt, wodurch sich automatisch die Förderschnecke 62 in Bewegung setzt und eine mittels IR-Niveausensoren 68 begrenzte Menge an Brennmaterial auf den Entgasungsrost 58 und den Ausbrandrost 60 in der Entgasungskammer 50 fördert. Nach Entzündung des Brennmaterials auf dem Entgasungsrost 58 wird das Brennmaterial entgast.
Die Verbrennungsgase strömen (in Fig. 1 von unten nach oben) von dem Entgasungsrost 58 und dem Ausbrandrost 60 in Richtung des Durchlasses 52. Hierbei werden die beim Verbrennungsprozeß entstehenden und reagierenden Gase zwangsweise und vollständig durch die Glutschicht nach oben und von der Asche weggeführt. Durch Nachführen von Brennmaterial mit Hilfe der Förderschnecke 62 auf den fallenden Entgasungsrost 58 sowie durch intervallmäßiges Rütteln des Ausbrandrostes 60 werden die nichtbrennbaren Rückstände (Asche) in die Sammelbehälter 72 geführt. Dies bewirkt, daß die Asche aus dem nach oben gehenden, reagierenden und somit temperaturerhöhenden Gasstrom nach unten in kühlere Zonen geführt wird. Somit wird ein Erweichen und Aufschmelzen der Asche verhindert. Dies ergibt vorteilhafterweise, daß auch bei zur Verschlackung neigenden Brennmaterialien keine Verschlackung eintritt und somit ein Dauerbetrieb auch in solchen Fällen gewährleistet ist.
Die Verbrennung wird durch Zuführung von angesaugter Primärluft durch den Entgasungsrost 58 aufrechterhalten. Durch Betreiben des Rotationsgliederkopfes 24 wird von der Stirnseite der Brennkammer 16 Sekundärluft mit hohem Drehimpuls in die waagerechte Rotationsbrennkammer 16 eingeleitet. Die von der Entgasungskammer 50 in die Brennkammer 16 einströmenden Gase umströmen dabei zunächst ringförmig den Rohrstutzen 27, bevor diese von der rotierenden sekundären Gasmasse mitgenommen werden und sofort und vollständig ausbrennen. In der Primärfeuerung, das heißt in der Entgasungskammer 50 bleibt der durch das Abgasgebläse 45 erzeugte Unterdruck bestehen. Die Verbrennungsgase strömen innerhalb der Brennkammer 16 schraubenförmig an der Brennkammerwand entlang in Richtung des Drallelementes 28 und durchströmen die spiralförmigen Gaskanäle 29a bis 29d, wodurch die Gasströmung einen weiteren Drehimpuls erhält. Hierdurch rotieren die Verbrennungsgase im Außenbereich des Entstaubungsraumes 34 mit einer starken Radialkomponente und sondern dabei durch die Sammelöffnung 36 Flugasche in den Stutzen 76 und den Sammelraum 74 ab. Die Gase treten anschließend durch die ins Zentrum des Entstaubungsraumes 34 hineinragenden Auslässe 38 in die Kesselrohre 40 und 42 ein. Am Abgassammler 44 werden die Abgase durch das Abgasgebläse 45 nach außen abgesaugt.
Bezugszeichenliste
10
Kessel
12
Sockel
14
Schamotte
16
Brennkammer
18
Türe
20
Sekundärluftzufuhr
22
Gebläsemotor
24
Rotationsgliederkopf
26
Hitzeschild
27
Rohrstutzen
28
Drallkörper
28a - e
Schamottelement
29a - d
Gaskanal
30
Stahlmantel
32
Zwischenraum
34
Entstaubungsraum
36
Sammelöffnung
38
Auslaß
40, 42
Kesselrohre
44
Abgassammler
45
Abgasgebläse
46
Wassereintritt
48
Wasseraustritt
50
Entgasungskammer
52
Durchlaß
54
feuerfestes Material
55
Schamottgewölbe
58
Entgasungsrost
60
Ausbrandrost
61
Rütteleinrichtung
62
Förderschnecke
64
Brennstoffbehälter
66
Primärluftzuführung
68
Niveausensoren
72
Sammelbehälter
74
Sammelraum
76
Stutzen

Claims (10)

  1. Feuerungsanlage zur Verbrennung von festen Brennstoffen, mit
    einer Entgasungskammer (50);
    einer davon getrennten Brennkammer (16); und
    einer Sekundärluftzufuhr (20), die durch ein Gebläse (24) erfolgt; wobei
    die Brennkammer (16) innerhalb eines wärmeträgerdurchspülten und horizontal angeordneten Kessels (10) eingebaut ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    ein sich teilweise in die Brennkammer (16) erstreckender, vorzugsweise konzentrisch zur Brennkammerachse angeordneter, Rohrstutzen (27) vorgesehen ist, durch den hindurch die Sekundärluftzufuhr erfolgt.
  2. Feuerungsanlage nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Entgasungskammer (50) unterhalb der Brennkammer (16) angeordnet ist und mit dieser über einen Durchlaß (52) in Verbindung steht und/oder daß der Rohrstutzen im Bereich des Durchlasses (52) zu der Entgasungskammer (50) angeordnet ist.
  3. Feuerungsanlage nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Rohrstutzen (27) den Durchlaß (52) in Axialrichtung überdeckt und/oder daß sich der Rohrstutzen teilweise aus der Brennkammer (16) heraus erstreckt.
  4. Feuerungsanlage nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Entgasungskammer (50) gebläsefrei mit Primärluft beschickt wird und/oder daß das Gebläse (24) durch einen Rotationsgliederkopf gebildet ist.
  5. Feuerungsanlage nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Entgasungskammer (50) einen von oben beschickten Rost (58, 60) oder Rostabschnitt aufweist, der gewölbt ausgebildet und vorzugsweise gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet ist.
  6. Feuerungsanlage nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Brennkammer in Strömungsrichtung nach der Sekundärluftzuführung einen im wesentlichen zylindrischen Querschnitt aufweist.
  7. Feuerungsanlage nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    am Ende der Brennkammer (16) ein Entgasungsraum (34) mit einer vorzugsweise tangential angeordneten Sammelöffnung (36) für Flugasche vorgesehen ist.
  8. Feuerungsanlage nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    mindestens ein in das Zentrum eines Entstaubungsraumes (34) führender Auslaß (38) für die Ableitung der gereinigten Gase vorgesehen ist.
  9. Feuerungsanlage nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Entgasungskammer (50) durch eine Abdeckung, vorzugsweise ein Schamottgewölbe (55) von der Brennkammer (16) getrennt ist.
  10. Feuerungsanlage nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    in der Brennkammer (16) ein Drallkörper (28) vorgesehen ist, der vorzugsweise eine axiale Breite aufweist, die etwa 10% der Brennkammerlänge beträgt, wobei der Drallkörper (28) bevorzugt zumindest einen spiralförmigen Gaskanal (29a - 29d) aufweist, dessen Einlaß vorzugsweise im Bereich der Brennkammerwand angeordnet ist.
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