NO884852L

NO884852L - OVEN WITH HEAT RECOVERY DEVICE.

Info

Publication number: NO884852L
Application number: NO88884852A
Authority: NO
Inventors: Albert Lambert
Original assignee: Gerofina Sa
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1988-11-01
Publication date: 1989-05-08
Also published as: JPH01296085A; PT88928A; CN1042600A; FI885096L; FI885096A0; NO884852D0; AU2447088A; DK619488D0; DK619488A; CA1319303C; BE1003452A3; EP0315251A1; OA08967A; BR8805654A; FI885096A7

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en ovn med en anordning for gjenvinning av varme i røkgasser som dannes under forbrenning av et brensel såsom f.eks. ved ikke utelukkende trevirke, og varmegjenvinningsanordningen er anbrakt inne i et hulrom (ovnsrom) som bl.a. dannes av to sidevegger, en bakre vegg og en frontvegg som omfatter en åpning for innføring av brensel. The present invention relates to a furnace with a device for recovering heat in flue gases which are formed during the combustion of a fuel such as e.g. in the case of not exclusively wood, and the heat recovery device is placed inside a cavity (furnace chamber) which i.a. is formed by two side walls, a rear wall and a front wall which includes an opening for the introduction of fuel.

Det er allerede gjennomført en rekke forsøk for å gjenvinne varmen i røkgasser fra ovner. Forsøk har vært utført på basis av enkle konsepter og svært sofistikerte løsninger, og har uheldig-vis ikke medvirket til noen tilfredsstillende løsning. A number of experiments have already been carried out to recover the heat in flue gases from ovens. Experiments have been carried out on the basis of simple concepts and highly sophisticated solutions, and have unfortunately not contributed to any satisfactory solution.

I forbindelse med de kjente gamle kaminer føres røkrøret tilnærmet horisontalt gjennom rommet som skal oppvarmes. Dette gav en god fordeling av varmeinnholdet i røkgassen ved enkel konveksjon. Det skal her nevnes at denne løsning ikke lenger er i bruk av estetiske og sikkerhetsmessige grunner. Anvendelse av trevirke som brensel representerer i så måte en viss fare som følge av det faktum at tjæreformet kreosot avsettes i kanalene eller røkrøret. Denne avsetning av tjærekreosot er i vår tid fortsatt en viktig årsak til en mengde skorsteinsbranner og skyldes to velkjente situasjoner: på den ene side en uønsket høy temperatur i røkgassen ved innløpet til skorsteinen (den ideelle temperatur er ca. 200°C), og på den andre side en røkgass som har et for stort kreosotinnhold p.g.a. ufullstendig forbrenning som følge av mangel på nødvendig primærluft ved forbrenningen. I det siste tilfelle hvor de to forhold kombineres skjer det en kondensering i skorsteinsløpet slik at det avsettes tjærekreosot på skorsteinsveggene. In connection with the known old stoves, the smoke pipe is led approximately horizontally through the room to be heated. This gave a good distribution of the heat content in the flue gas by simple convection. It should be mentioned here that this solution is no longer in use for aesthetic and safety reasons. The use of wood as fuel thus represents a certain danger due to the fact that tarry creosote is deposited in the ducts or flue. This deposition of tar creosote is still an important cause of many chimney fires in our time and is due to two well-known situations: on the one hand, an undesirably high temperature in the flue gas at the inlet to the chimney (the ideal temperature is approx. 200°C), and on the on the other hand, a flue gas that has an excessive creosote content due to incomplete combustion as a result of a lack of the necessary primary air during combustion. In the latter case, where the two conditions are combined, condensation occurs in the chimney flue so that tar creosote is deposited on the chimney walls.

For å forbedre varme(kalori)gjenvinningen finnes det i dag kaminer med varmegjenvinning, og i disse kaminer er det over varmekilden anordnet et lukket rom, eventuelt med avsmalnende dimensjoner, på en slik måte at røkgassen bringes til å strømme gjennom en lengst mulig bane slik at mest mulig av varmeenergien utnyttes til oppvarmingen av rommet. Ulempen med dette system, i tillegg til at det er ganske brysomt, er at trekken (eller røkutsuget) ofte blir utilstrekkelig, og strømningene som dannes inne i slike varmegjenvinningsbokser fører ofte til de samme ulemper som ved den allerede omtalte tjærekreosot-avsetning. To improve heat (calorie) recovery, there are today stoves with heat recovery, and in these stoves a closed space is arranged above the heat source, possibly with tapered dimensions, in such a way that the flue gas is made to flow through the longest possible path such that as much of the heat energy as possible is utilized for heating the room. The disadvantage of this system, in addition to being rather troublesome, is that the draft (or smoke extraction) is often insufficient, and the currents that form inside such heat recovery boxes often lead to the same disadvantages as with the already mentioned tar creosote deposition.

Det er også kjent en rekke andre turbo- og katalytiske sy-stemer. En annen og allerede utprøvd løsning består i at det på baksiden av varmekilden anordnes et forbrenningstrinn som er innrettet til å forbrenne de brennbare forbindelser som fortsatt er tilstede i røkgassen. Røkgassene bringes i kontakt med forvarmet oksygen og som er tilført et kjemisk katalysemiddel. Å anbringe en forbrenning på et slikt sted fører til at røkgassen som nå er renset for mesteparten av kreosoten, beveges et stykke på noen titalls centimetre (avhengig av omstendighetene) før gassene strømmer inn i skorsteinen. Dette varmegjenvinningsprin-sipp må regnes som sikrere og det for tiden mest anvendelige. A number of other turbo and catalytic systems are also known. Another and already proven solution consists in arranging a combustion stage on the back of the heat source which is designed to burn the combustible compounds that are still present in the flue gas. The flue gases are brought into contact with preheated oxygen to which a chemical catalyst has been added. Placing a combustion in such a place causes the flue gas, which has now been cleaned of most of the creosote, to be moved a distance of a few tens of centimeters (depending on the circumstances) before the gases flow into the chimney. This heat recovery principle must be considered safer and currently the most applicable.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å over-vinne ulempene ved de ovennevnte tekniske løsninger, og å frem-bringe en fullstendig akseptabel løsning på de problemer som oppstår ved varmegjenvinning fra røkgasser i ovner av den foreliggende type. It is an aim of the present invention to overcome the disadvantages of the above-mentioned technical solutions, and to produce a completely acceptable solution to the problems that arise from heat recovery from flue gases in furnaces of the present type.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette ved at varmegjenvinningsanordningen omfatter et sett rør som oppsamler røkgassen ved den øvre del av ovnsrommets bakre vegg, og røkgassen ledes til frontveggen hvoretter den føres til en øvre del av ovnsrommet og strømmer inn i et horisontalt kammer som er anordnet øverst i ovnsrommet, hvorfra røkgassen avtrekkes ved hjelp av en avtrekksanordning til en skorstein. According to the invention, this is achieved by the heat recovery device comprising a set of pipes which collect the flue gas at the upper part of the back wall of the furnace room, and the flue gas is led to the front wall after which it is led to an upper part of the furnace room and flows into a horizontal chamber arranged at the top of the furnace room , from which the flue gas is extracted by means of an extraction device to a chimney.

I en første utførelse består rørsettet av to rør som hver omfatter en innløpsåpning for innføring av røkgassen, og hvert rør omfatter øverst et første rør som deretter forløper over i et andre rør som forløper over ovnsrommet begynnende fra den bakre vegg og forløpende mot frontveggen for deretter å ledes mot det øvre parti ved hjelp av et tredje rør, samt at det forløper inn i det horisontale kammer. In a first embodiment, the pipe set consists of two pipes, each of which comprises an inlet opening for the introduction of the flue gas, and each pipe comprises at the top a first pipe which then runs into a second pipe which runs over the furnace room starting from the rear wall and running towards the front wall and then to be led towards the upper part by means of a third pipe, and that it extends into the horizontal chamber.

Ifølge en ytterligere utførelse som kan betraktes som en alternativ løsning, omfatter rørsettet et sett med deflektorer som leder røkgassen mellom to sidevegger og som starter fra en innløpsåpning for røkgassen, idet åpningen er anordnet i den øvre del av rørene, og deflektorene leder (issue forth) med sine øvre partier (gassen) over i det horisontale kammer. According to a further embodiment which can be considered as an alternative solution, the set of pipes comprises a set of deflectors which guide the flue gas between two side walls and which start from an inlet opening for the flue gas, the opening being arranged in the upper part of the pipes, and the deflectors lead (issue forth ) with its upper parts (the gas) over into the horizontal chamber.

Ifølge et betydningsfullt kjennetegn ved oppfinnelsen omfatter ovnsrommet, som er utstyrt til å romme den nevnte anordning, i den nedre del en første åpning for innføring av omgivel-ses luft og en andre åpning på sin øvre del og som er anordnet i et ytterligere horisontalt kammer i ovnen hvorigjennom luft oppvarmet mellom veggene i ovnsrommet og anordningens bakre vegg returneres på utsiden av ovnen. According to an important feature of the invention, the furnace room, which is equipped to accommodate the aforementioned device, comprises in the lower part a first opening for the introduction of ambient air and a second opening on its upper part and which is arranged in a further horizontal chamber in the oven, through which air heated between the walls of the oven chamber and the rear wall of the device is returned to the outside of the oven.

Andre detaljer og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse, og vedrører en ovn som omfatter en anordning for gjenvinning av varme i røkgasser. Other details and advantages of the invention will be apparent from the following description, and relate to a furnace which includes a device for recovering heat in flue gases.

Beskrivelsen er kun gitt som et eksempel og skal ikke be-grense oppfinnelsen. Henvisningstallene vedrører de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et perspektivriss av en ovn ifølge oppfinnelsen og viser delvis gjenvinningsanordningen ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et tilsvarende riss som på fig. 1, men viser kun anordningen for gjenvinning av varmen i røkgassen som dannes ved forbrenning av et brensel. Fig. 1 viser et eksempel på en ovn som omfatter sidevegger 1, en bakre vegg som ikke vises på tegningen, og en frontvegg 2 hvor det er en åpning 3 for innføring av brensel. I tillegg til det faktum at ovnen ifølge oppfinnelsen også omfatter viktige detaljer som skal vurderes i det etterfølgende, skal det påpekes at hovedforbedringene for å oppnå en så fullstendig varmegjenvinning fra røkgassen som mulig, består i å anordne et sett av rør som samler opp røkgassen, i nærheten av ovnens bakre vegg. Anordningen omfatter to rør 4', 5<1>som hver omfatter en innløps-åpning 6, 7 for røkgass, og som er plassert i den øvre del av ovnsrommets bakre side. Begge rør omfatter et første parti 4', 5' som forløper mot undersiden og oppviser deretter et horisontalt andre parti 4<*>', 5'<1>som fører mot fronten av ovnen og er for-bundet med et tredje parti 4''', 5<1>'' som er anordnet vertikalt og som øverst leder over i et horisontalt kammer 8 som forløper nesten over hele ovnsrommets øvre flate. Kammeret 8 står i forbindelse med en skorstein 9. ;Det vil således forstås at røkgassen som avtrekkes ved forbrenning i ovnsrommet tvinges til å sirkulere langs den lengst mulige bane inne i ovnsrommet. ;Formålet med oppfinnelsen er å utvinne det maksimale av varmeenergien som fremstilles ved forbrenning av et vilkårlig brensel og å opprettholde en lavest mulig temperatur i den eventuelt filtrerte røkgass når denne strømmer inn i skorsteinen slik at en unngår det velkjente kondenseringsfenomen. ;I en patentsøkt utførelse av oppfinnelsen kan rørsettet 4, 5 erstattes av et sett deflektorer som leder røkgassen (ved start) fra et innløp mot et utløp slik at settet av deflektorer kommuniserer med det horisontale kammer 8. I dette tilfelle sirkulerer de varme gasser sideveis over store flater, noe som er et formål med oppfinnelsen. ;Av fig. 2 fremgår det at de vertikale rør 4', 5<*>er fast-gjort til en vegg 10 som utgjør del av anordningen og som rager nedad til en bunn 11 som kan bestå av et ildfast materiale eller av en metallplate. The description is only given as an example and should not limit the invention. The reference numbers relate to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a perspective view of an oven according to the invention and partly shows the recycling device according to the invention. Fig. 2 shows a corresponding drawing as in fig. 1, but only shows the device for recovering the heat in the flue gas which is formed by burning a fuel. Fig. 1 shows an example of a furnace comprising side walls 1, a rear wall which is not shown in the drawing, and a front wall 2 where there is an opening 3 for the introduction of fuel. In addition to the fact that the furnace according to the invention also includes important details that will be assessed in the following, it should be pointed out that the main improvements to achieve as complete heat recovery from the flue gas as possible consist in arranging a set of pipes that collect the flue gas, near the rear wall of the oven. The device comprises two pipes 4', 5<1>, each of which comprises an inlet opening 6, 7 for flue gas, and which are placed in the upper part of the rear side of the furnace chamber. Both pipes comprise a first part 4', 5' which extends towards the underside and then exhibits a horizontal second part 4<*>', 5'<1> which leads towards the front of the oven and is connected with a third part 4' '', 5<1>'' which is arranged vertically and which at the top leads into a horizontal chamber 8 which extends almost over the entire upper surface of the furnace chamber. The chamber 8 is in connection with a chimney 9. It will thus be understood that the flue gas which is drawn off during combustion in the furnace chamber is forced to circulate along the longest possible path inside the furnace chamber. The purpose of the invention is to extract the maximum of the heat energy produced by burning any fuel and to maintain the lowest possible temperature in the possibly filtered flue gas when it flows into the chimney so as to avoid the well-known condensation phenomenon. In a patent-pending embodiment of the invention, the set of pipes 4, 5 can be replaced by a set of deflectors which direct the flue gas (at start) from an inlet towards an outlet so that the set of deflectors communicates with the horizontal chamber 8. In this case, the hot gases circulate laterally over large surfaces, which is an object of the invention. ;From fig. 2 it appears that the vertical pipes 4', 5<*> are attached to a wall 10 which forms part of the device and which projects downwards to a bottom 11 which may consist of a refractory material or of a metal plate.

Ovnen ifølge oppfinnelsen omfatter en innløpsåpning 12 på undersiden i fronten hvor det strømmer inn omgivelsesluft. Under bunnen 11 danner åpningen 12 et hulrom 13 som, via det vertikale rom som er anordnet bak veggen 10, kommuniserer med et andre horisontalt kammer 14 som er anordnet i anordningens øvre parti. Dette andre horisontale kammer 14 omfatter en åpning 15 hvor den oppvarmede luft strømmer utad. Det er åpenbart at sirkulasjonen av omgivelsesluft i denne andre krets kan realiseres ved hjelp av en vifte som suger eller driver inn luften som sirkulerer i kretsen. The oven according to the invention comprises an inlet opening 12 on the underside in the front where ambient air flows in. Below the bottom 11, the opening 12 forms a cavity 13 which, via the vertical space which is arranged behind the wall 10, communicates with a second horizontal chamber 14 which is arranged in the upper part of the device. This second horizontal chamber 14 comprises an opening 15 through which the heated air flows outwards. It is obvious that the circulation of ambient air in this second circuit can be realized by means of a fan which sucks or drives in the air circulating in the circuit.

Fra beskrivelsen av ovnen omfattende en varmegjenvinnings-anordning ifølge oppfinnelsen vil det sees at rørsettet 4, 5 fremtvinger den lengst mulige fremføringsvei for røkgassen hvorfra varmeenergien (kalorier) skal gjenvinnes. En svært betyd-ningsfull fordel vil sees fra det faktum at de deler som er ster-kest eksponert overfor en kraftig oppvarming er anordnet bakerst i ovnen på en slik måte at en ikke lenger trenger å frykte noen overopphetning i frontveggen og av ovnens innløpsåpning. Dette er selvsagt et svært viktig formål ved oppfinnelsen. From the description of the oven comprising a heat recovery device according to the invention, it will be seen that the pipe set 4, 5 forces the longest possible delivery path for the flue gas from which the heat energy (calories) is to be recovered. A very significant advantage will be seen from the fact that the parts that are most exposed to a strong heating are arranged at the back of the oven in such a way that one no longer needs to fear overheating in the front wall and of the oven's inlet opening. This is of course a very important purpose of the invention.

Det er også klart at rørene kan anordnes med en rekke alternative profilmodifiseringer for å gi disse et løp som er lengst mulig slik at mest mulig av varmeenergien i røkgasseen kan gjenvinnes. It is also clear that the pipes can be arranged with a number of alternative profile modifications to give them a run that is the longest possible so that most of the heat energy in the flue gas can be recovered.

Det er selvsagt også mulig å modifisere fremføringsbanen som omgivelsesluften ledes gjennom når luften passerer gjennom ovnen, men det er også klart at det beskrevne komponentvalg innebærer en optimal løsning for de problemer som er nevnt i innledningen. It is of course also possible to modify the delivery path through which the ambient air is guided when the air passes through the oven, but it is also clear that the described choice of components implies an optimal solution for the problems mentioned in the introduction.

Claims

1. Furnace comprising a device for recovering heat in a flue gas which is formed by burning a fuel such as, for example, but not exclusively, wood, the recovery device being arranged inside a furnace room which i.a. is formed by two side walls, a rear wall and a front wall which includes an opening for the introduction of the fuel, characterized in that the recovery device includes a set of pipes (4,5) for collecting the flue gas at the upper part of the rear wall of the furnace room to lead the flue gas to the front wall and then lead it to an upper part of the furnace room after which it is led to flow into a horizontal chamber (8) arranged in the upper part of the furnace room from which the flue gas is extracted by means of an extraction device to a chimney (9) .

2. Furnace in accordance with claim 1, characterized in that the pipe set comprises two pipes (4,5) each of which comprises an inlet opening (6,7) for the introduction of flue gas, with each pipe at the top comprising a first pipe (4',5') with the first pipe (4', 5') then running into a second pipe (4,, ,5'') which crosses the oven space from the rear wall and extends towards the front wall to then be led over into the upper part by means of a third tube (4",,5'") and then leads into the horizontal chamber (8).

3. Furnace in accordance with claim 1, characterized in that the pipe set consists of a set of deflectors which direct the flue gas between two side walls when starting from an inlet opening for flue gas, and the inlet opening is arranged in the upper part of the pipes, and with its upper part guides the deflectors into the horizontal chamber (8).

4. An oven in accordance with one of the claims 1-3, characterized in that the oven space which is arranged to accommodate the device, comprises in the bottom part a first opening (12) for the introduction of ambient air and comprises a second opening (15) at the top, produced in a further horizontal chamber (14) in the oven, and through these, air that has been heated between the walls of the oven space and the rear wall (10) of the device is returned to the outside of the oven.

5. Recycling device for use in the oven in accordance with one of claims 1-4, characterized in that it comprises a pipe set (4,5).