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WO2005040680A1 - Vergaserheizkessel für feste brennstoffe, insbesondere für strohballen, mit optimierten abgaswerten - Google Patents

Vergaserheizkessel für feste brennstoffe, insbesondere für strohballen, mit optimierten abgaswerten Download PDF

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WO2005040680A1
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    • F23G2900/50002—Burning with downwards directed draft through the waste mass

Definitions

  • Gasification boiler for solid fuels especially for straw bales, with optimized exhaust gas values
  • the invention relates to a gasification boiler for the combustion of solid fuels, especially straw bales, for heating purposes and hot water production.
  • the invention is characterized by optimal combustion and ash separation. This ensures that the prescribed exhaust gas values are adhered to.
  • the filling shaft has the shape of a double cone with gas outflow openings and a fuel ring channel in the extension. This is to achieve a uniform burn-up and simple construction.
  • DE PS 3617146 shows a special air supply for the primary air in order to achieve a good fuel gas / air mixture.
  • the blower is mounted on the filling door and feeds outside air into three levels of the fuel shaft.
  • the solution in DE PS 3718022 contains two air supply levels in the fuel shaft and one to the combustion chamber. Particularly good gasification is to be achieved with the recirculation of exhaust gas.
  • the straw straw bale fuel has special requirements. There is the problem of uniform gasification, which is hindered by charring of the outer layers. A high content of unburned small components and a low ash melting point have an unfavorable effect on the exhaust gas values and contaminate the heat exchange surfaces (DE OS 41 34 754).
  • the object of the invention is to carry out the combustion even of small parts as completely as possible and to separate the ashes from the fuel gas almost completely before the heat exchangers.
  • the fuel and gasification chamber has recesses on the side next to the grate arranged in the center and the combustion chamber. Coarse particles collect in these, while only the fine particles with the fuel gas are carried into the combustion chamber. The coarse parts can outgas in the wells and do not burden the gas flow. After the combustion is complete, the remaining ash can be removed from there.
  • a cylindrical combustion chamber designed as an additional structural unit is connected to the outlet of the combustion chamber. This post-combustion chamber significantly increases the combustion time, which means that small parts and partially oxidized gases are completely burned. The tangential introduction of the fuel gas acts like a cyclone, so that more ash collects on the floor. This can be removed through a lid.
  • a cylindrical, ash separator designed as an additional structural unit is connected to the combustion chamber.
  • the remaining ash components are removed from the flue gas.
  • the subsequent heat exchanger is no longer loaded with ash.
  • the interaction of the three structural features thus results in more complete combustion, improved ash separation and thus lower exhaust gas pollution.
  • the maintenance and service life of the heat exchanger are also improved.
  • FIG. 1 shows a gasification boiler in front view in section
  • Figure 2 shows the side view of the entire heating system in
  • Figure 3 is a plan view of the entire heating system.
  • a fuel and gasification chamber 1 and a lying, cylindrical combustion chamber 3 are arranged in a housing.
  • a filling door for the straw bale and two doors for ash removal are attached to the front.
  • At the lower vertex of the fuel and gasification chamber 1 there is a longitudinal slot in the floor, which extends over the entire depth.
  • a grate 2 is embedded in this.
  • Below the grate 2 there are gas nozzles which open into a combustion chamber 6. This consists of pipe sections made of refractory concrete, which are guided in a steel pipe.
  • the fuel and gasification chamber 1 has depressions 4 parallel to the grate 2 and combustion chamber 3. These are half-shell-shaped. In the end area, the wall has a door for removal of ashes.
  • the boiler with fuel and gasification chamber 1 and combustion chamber 3 is designed as a structural unit.
  • the downstream combustion chamber 5, ash separator 6 and heat exchanger are combined into a further structural unit by a frame 10.
  • Combustion chamber 5 and Aseheabscheider 6 have a vertical, cylindrical housing.
  • the walls of the housings are insulated, at the top they are closed by a bowl-shaped cover.
  • a pipe is centrally located in the ash separator in the upper area and a circular baffle (8) is attached below it in such a way that an annular opening for the ash deposit remains on the outer wall.
  • the subsequent heat exchangers are arranged in a vertical flue gas outlet.
  • the combustion gases have a rotational movement due to a forced air fan in the fuel and gasification chamber 1.
  • the loose, heavy particles of the firing material collect in the outer, lateral recesses 4 and burn out there completely.
  • Light floating particles are entrained with the fuel gas flow and completely burned in the combustion chamber 5 at the latest.
  • the ash separator 6 the ash is separated several times. When the gas flows in, the ash particles are pressed against the inner wall and fall downward when deflected by the guide plate 8.
  • the ash is removed through the upper covers 7, 9 and a door in the bottom area of the ash separator 6.
  • the gas stream cleaned in this way is passed over the heat exchangers.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vergaserheizkessel für die Verbrennung von Festbrennstoffen, speziell Strohballen, für Heizzwecke und Warmwassererzeugung. Die Erfindung zeichnet sich durch eine optimale Verbrennung und Ascheabscheidung aus. Aufgabe der Erfindung ist es, die Verbrennung auch von Kleinteilen möglichst vollständig durchzuführen und die Asche annähernd vollständig bereits vor den Wärmetauschern aus dem Brenngas abzutrennen. Gemäss Merkmal eins besitzt der Brennstoff- und Vergasungsraum seitlich neben dem mittig angeordneten Rost und dem Brennraum Vertiefungen. In diesen sammeln sich grobe Teilchen, während nur noch die Feinteile mit dem Brenngas in den Brennraum mitgeführt werden. Entsprechend Merkmal zwei ist an dem Ausgang des Brennraumes eine als zusätzliche Baueinheit ausgebildete, zylinderförmige, Brennkammer angeschlossen. Durch diese Nachbrennkammer wird die Verbrennungszeit erheblich verlängert, wodurch enthaltene Kleinteile und teiloxydierte Gase vollständig verbrennen. Nach Merkmal drei ist an der Brennkammer eine als zusätzliche Baueinheit ausgebildeter, zylinderförmiger, Ascheabscheider angeschlossen.

Description

Vergaserheizkessel für feste Brennstoffe, insbesondere für Strohballen, mit optimierten Abgaswerten
[Beschreibung]
Die Erfindung betrifft einen Vergaserheizkessel für die Verbrennung von Festbrennstoffen, speziell Strohballen, für Heizzwecke und Warmwassererzeugung. Die Erfindung zeichnet sich durch eine optimale Verbrennung und Ascheabscheidung aus. Damit werden die vorgeschriebenen Abgaswerte sicher eingehalten.
Stand der Technik Das Prinzip der Brennstoffvergasung in einem Feuerraum und der Nachverbrennung in einem gesonderten Brennraum besitzt für stückige Brennstoffe wesentliche Vorteile. Das sind hauptsächlich eine weitgehende, saubere Verbrennung, damit geringe Umweltbelastung und eine hohe Energieausbeute. Die bekannten Ausführungen bestehen aus einem geschlossenen Brennstofffüllrau mit Fülltür, einer unteren Abbrand- und Vergasungszone, einem unteren Rost und Brenndüse mit einem darunter bzw. dahinterliegendem Brennraum, LuftZuführungen, Wärmetauscher und Ascheabscheider. Ein derartiger Heizkessel für Feststoffverbrennung ist beispielhaft in der DE OS 34 08 602 und DE PS 37 18 022 beschrieben. Zur Verbesserung der Verbrennung sind besondere Luft- und Brenngasführungen vorgeschlagen worden. Entsprechend der DE OS 3411822 hat der Füllschacht die Form eines Doppelkegels mit Gasabströmöffnungen und einen Brennringkanal in der Erweiterung. Damit soll ein gleichmäßiger Abbrand und einfacher Aufbau bewirkt werden. In der DE PS 3617146 wird eine spezielle Luftzuführung für die Primärluft dargestellt, um eine gute Brenngas- Luftmischung zu erreichen. Das Gebläse ist auf der Fülltür montiert und führt Außenluft in drei Ebenen des Brennstoffschachtes zu. Die Lösung in der DE PS 3718022 enthält zwei Luftzuführungsebenen im Brennstoffschacht und eine zum Brennraum. Mit der Rückführung von Abgas soll eine besonders gute Vergasung erreicht werden. Der Brennstoff Getreidestrohballen bewirkt besondere Anforderungen. Es besteht das Problem einer gleichmäßigen Vergasung, die durch Verkohlung der äußeren Schichten behindert wird. Ein hoher Gehalt an unverbrannten Kleinbestandteilen und ein niedriger AseheSchmelzpunkt wirken sich ungünstig auf die Abgaswerte aus und verschmutzen die Wärmetauschflächen (DE OS 41 34 754) .
[Aufgabe der Erfindung]
Aufgabe der Erfindung ist es, die Verbrennung auch von Kleinteilen möglichst vollständig durchzuführen und die Asche annähernd vollständig bereits vor den Wärmetauschern aus dem Brenngas abzutrennen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Gemäß Merkmal eins besitzt der Brennstoff- und Vergasungsraum seitlich neben dem mittig angeordneten Rost und dem Brennraum Vertiefungen. In diesen sammeln sich grobe Teilchen, während nur noch die Feinteile mit dem Brenngas in den Brennraum mitgeführt werden. Die groben Teile können in den Vertiefungen ausgasen und belasten den Brenngastrom nicht. Nach Abschluss der Verbrennung kann die verbleibende Asche dort entnommen werden. Entsprechend Merkmal zwei ist an dem Ausgang des Brennraumes eine als zusätzliche Baueinheit ausgebildete, zylinderformige, Brennkammer angeschlossen. Durch diese Nachbrennkammer wird die Verbrennungszeit erheblich verlängert, wodurch enthaltene Kleinteile und teiloxydierte Gase vollständig verbrennen. Die tangentiale Einleitung des Brenngases wirkt wie ein Zyklon, so dass sich am Boden weitere Asche sammelt. Diese kann durch einen Deckel entnommen werden.
Nach Merkmal drei ist an der Brennkammer eine als zusätzliche Baueinheit ausgebildeter, zylinderförmiger, Ascheabscheider angeschlossen. In diesem werden die restlichen Aschebestandteile aus dem Rauchgas entfernt. Der nachfolgend angeordnete Wärmetauscher wird somit nicht mehr mit Asche belastet. Das Zusammenwirken der drei baulichen Merkmale bewirkt somit eine vollständigere Verbrennung, verbesserte Ascheabscheidung und damit geringere Abgasbelastung. Zusätzlich werden aber auch die Wartung und Lebensdauer des Wärmetauschers verbessert. Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
[Beispiele]
Nachfolgend wird die Erfindung an einem Beispiel erläutert. Die Figur 1 zeigt einen Vergaserheizkessel in der Vorderansicht im Schnitt, Figur 2 die Seitenansicht der gesamten Heizanlage im
Schnitt und
Figur 3 eine Draufsicht der gesamten Heizanlage.
In einem Gehäuse ist ein Brennstoff- und Vergasungsraum 1 und darunter ein liegender, zylinderförmiger Brennraum 3 angeordnet. Eine Fülltür für den Strohballen und zwei Türen für die Ascheentnahme sind auf der Vorderseite befestigt. Am unteren Scheitel des Brennstoff- und Vergasungsraumes 1 ist ein Längsschlitz im Boden vorhanden, der sich über die ganze Tiefe erstreckt. In diesem ist ein Rost 2 eingelassen. Unterhalb des Rostes 2 befinden sich Gasdüsen, die in einem Brennraum 6 münden. Dieser besteht aus Rohrabschnitten aus Feuerbeton, die in einem Stahlrohr geführt sind.
Der Brennstoff- und Vergasungsraumes 1 besitzt parallel zum Rost 2 und Brennraum 3 Vertiefungen 4. Diese sind halbschalenförmig ausgebildet. Die Wandung besitzt im Endbereich jeweils eine Tür zu Aseheentnähme . Der Heizkessel mit Brennstoff- und Vergasungsraumes 1 und Brennraum 3 ist als ein Baueinheit ausgeführt. Die nachgeordnete Brennkammer 5, Ascheabscheider 6 und Wärmetauscher werden durch ein Gestell 10 zu einer weitere Baueinheit zusammengefasst . Brennkammer 5 und Aseheabscheider 6 besitzen ein senkrecht stehendes, zylinderförmiges Gehäuse. Die Wände der Gehäuse sind isoliert, oben sind diese durch einen schalenförmigen Deckel verschlossen. Im Ascheabscheider ist zentrisch im oberen Bereich ein Rohr und unterhalb ein kreisringförmiges Leitblech (8) so angebracht ist, dass zur Außenwandung eine ringförmige Öffnung für den Ascheniederschlag verbleibt.
Die sich anschließenden Wärmeaustauscher sind in einem senkrechten Rauchgasabzug angeordnet. Die Verbrennungsgase besitzen durch ein Umluftgebläse im Brennstoff- und Vergasungsraumes 1 eine Rotationsbewegung. Die losen, schweren Teilchen des Brenngutes sammeln sich in den äußeren, seitlichen Vertiefungen 4 und brennen dort vollständig aus. Leichte Schwebteilchen werden mit dem Brenngastrom mitgerissen und spätestens in der Brennkammer 5 vollständig verbrannt. Im Ascheabscheider 6 erfolgt eine mehrfache Abtrennung der Asche . Bei der Gaseinströmung werden die Ascheteilchen an die Innenwandung gedrückt und fallen bei der Umlenkung durch das Leitblech 8 nach unten. Die Ascheentnahme erfolgt durch die oberen Deckel 7, 9 und eine Tür im Bodenbereich des Ascheabscheiders 6. Der so gereinigte Gasstrom wird über die Wärmetauscher geleitet.
Verzeichnis der Bezugszeichen
1 Brennstoff- und Vergasungsraum
2 Rost 3 Brennraum
4 seitliche Vertiefung
5 Brennkammer
6 Ascheabscheider
7 Deckel Brennkammer 8 Leitblech
9 Deckel Ascheabscheider
10 Gestell

Claims

[Patentansprüche]
1. Vergaserheizkessel für feste Brennstoffe, insbesondere für Strohballen, mit optimierten Abgaswerten und unterem Abbrand, bestehend aus einem mittels einer Fülltür verschließbaren Brennstoff- und Vergasungsraum mit LuftZuführungen, einem unten angeordneten 'Rost, einem darunterliegenden Brennraum, und strömungstechnisch dahinter angeordneten Ascheabscheider, Wärmetauschflächen und Gebläse, dadurch gekennzeichnet, • dass der Brennstoff- und Vergasungsraum(l) seitlich neben dem mittig angeordneten Rost (2) und dem Brennraum (3) Vertiefungen (4) für Aschesammlung besitzt, • an dem Ausgang des Brennraumes (3) eine als zusätzliche Baueinheit ausgebildete, zylinderformige, Brennkammer (5) angeschlossen ist, • und an der Brennkammer (5) eine als zusätzliche Baueinheit ausgebildeter, zylinderförmiger, Ascheabscheider (6) angeschlossen ist, der mit einem bekannten Wärmetauscher verbunden ist.
2. Vergaserheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unteren, seitlichen Vertiefungen (4) des
Brennstoff- und Vergasungsraumes (1) halbschalenförmig ausgebildet sind und parallel zum Brennraum 3 verlaufen, und diesen je eine kleine Tür für den Ascheabzug zugeordnet ist.
3. Vergaserheizkessel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderformige Brennkammer (5) unten, tangential mit dem Ausgang des Brennraumes (3) verbunden ist, so dass das Brenngas wirbeiförmig in diesem aufsteigt und dass die Brennkammer (5) durch einen Deckel (7) oben verschließbar ist.
4. Vergaserheizkessel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderformige Ascheabscheider (6) oben tangential mit dem Ausgang der Brennkammer (5) verbunden ist und zentrisch ein Abzugrohr mit der Öffnung in etwa halber Höhe angeordnet ist.
5. Vergaserheizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Öffnung des Abzugrohres ein kreisringförmiges Leitblech (8) so angebracht ist, dass zur Außenwandung eine ringförmige Öffnung für den Ascheniederschlag verbleibt und dass der Ascheabscheider (6) durch einen Deckel (9) oben verschließbar ist.
6. Vergaserheizkessel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderformige Brennkammer (5) , der zylinderformige Ascheabscheider (6) und der Wärmetauscher in einem Gestell (10) zu einer Baueinheit verbunden sind.
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