AT400180B

AT400180B - Festbrennstoffbeheizter unterbrand-kessel

Info

Publication number: AT400180B
Application number: AT0004090A
Authority: AT
Original assignee: Froeling Heizkessel Und Behael
Priority date: 1990-01-10
Filing date: 1990-01-10
Publication date: 1995-10-25
Also published as: ATA4090A

Description

AT 400 180 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen festbrennstoffbeheizten Unterbrand-Kessel mit einem Abgasgebläse. bestehend aus einem den Brennstoff aufnehmenden, an eine Primärluftzufuhr angeschiossenen Füllraum und aus einer unterhalb des Füllraumes angeordneten und mit diesem Uber einen Rauchgasdurchtritt verbundenen Brennkammer, die Snströmöffnungen für Sekundärluft aufweist und stimseitig an einen Saugzug anschließt

Bel bekannten Feuerungen dieser Art ist der Füllraum gegenüber der Brennkammer durch einen Rost getrennt, auf dem der Brennstoff aufruht. Die über den Saugzug durch den Rost angesaugte Primärluft bedingt eine von oben nach unten fortschreitende Verbrennung und damit eine vorteilhafte Brennstoffausnutzung, zumal den durch den Rost in den Brennraum der Brennkammer angesaugten Rauchgasen Sekundärluft zur Nachverbrennung zugeführt werden kann. Nachteilig bei diesen bekannten Feuerungen ist allerdings, daß die Nachverbrennung der Rauchgase in der Brennkammer durch die ungleichmäßige Vermischung der Rauchgase mit der angesaugten Sekundärluft merklich beeinträchtigt ist. Diese Beeinträchtigung der Nachverbrennung führt zwangsläufig zu höheren Schadstoffemissionen. In diesem Zusammenhang ist auch zu berücksichtigen, daß die Möglichkeiten einer entsprechenden Vorwärmung der Sekundärluft begrenzt sind. Außerdem ergibt sich aufgrund der durch den Rost angesaugten, heißen Rauchgase eine erhebliche Temperaturbelastung der Roststäbe, die folglich mit einem entsprechenden Aufwand gekühlt werden müssen.

Bei Ölbrennern ist es bekannt (US-PS 4 395 225), den flüssigen Brennstoff mit Hilfe von Primärluft zu zerstäuben und dann zu zünden, bevor über ein Brennerrohr Sekundärluft zugeführt wird. Die entstehenden Flamm- und Rauchgase werden stimseitig in einen zylindrischen Brennraum geleitet, wobei zu feststoffbeheizten Unterbrand-Kesseln grundsätzlich unterschiedliche Verhältnisse auftreten, die keine Lehre geben können, wie bei einem gattungsgemäßen Unterbrand-Kessel eine geringe Schadstoffemission gewährleistet werden kann.

Schließlich ist es bei einer Zugregelung für einen Oberbrand-Kessel bekannt (DE-OS 3 833 263), die zwischen der Begrenzungswand des Brennraumes und einer Außenwand dem Brennraum zugeführte Sekundärluft vorzuwärmen, was ebenfalls keine Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe vermitteln kann, die darin gesehen wird, bei einem festbrennstoffbeheizten Unterbrand-Kessel der eingangs geschilderten Art eine weitgehend unbeeinträchtigte Nachverbrennung und demzufolge eine sehr geringe Schadstoffemission sicherzustellen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Brennkammer einen zylinderförmigen Brennraum mit horizontaler Achse bildet, in dem der als Rauchgaskanal ausgebildete Rauchgasdurchtritt zumindest angenähert in tangentialer Richtung einmündet, daß die Einströmöffnungen für die Sekundärluft in der zylindrischen Umfangswand des Brennraumes vorgesehen sind und daß der Rauchgaskanal insbesondere in einem an der dem Anschluß des Saugzuges gegenüberliegenden Stirnwand der Brennkammer unmittelbar angrenzenden Axialbereich in den Brennraum mündet.

Durch das Vorsehen eines zylinderförmigen Brennraumes wird im Zusammenhang mit der tangentialen Rauchgaseinleitung und dem stirnseitig anschließenden Saugzug eine im wesentlichen schraubenförmig verlaufende Gasströmung in der Brennkammer erreicht, was zunächst wegen der damit verbundenen Wirbel- und Umwälzbewegungen eine vorteilhafte Vermischung der durch den Rauchgaskanal angesaugten Rauchgase mit der Sekundärluft ergibt die über die Einströmöffnungen in der zylindrischen Umfangswand zuströmt. Da außerdem der schraubenförmige Verlauf der Gasströmung innerhalb der Brennkammer einen vergleichsweise langen Strömungsweg sicherstellt, können in der Brennkammer tatsächlich die für eine vollständige Nachverbrennung wesentlichen Bedingungen eingehalten werden. Die Ausbildung des Rauchgasdurchtrittes zwischen dem Füllraum und der Brennkammer als Rauchgaskanal sorgt dabei für die zum Einleiten der Umwälzbewegung der Rauchgase um die Brennraumachse erforderliche Ausrichtung der in den Brennraum einströmenden Rauchgase. Mündet der Rauchgaskanal in einem an der dem Saugzuganschluß gegenüberliegenden Stirnwand der Brennkammer unmittelbar angrenzenden Axiaibereich der Umfangswand in den Brennraum, so kann durch die Beschränkung der axialen Erstreckung des Rauchgaskanales eine vorteilhafte Einströmgeschwindigkeit der Rauchgase in die Brennkammer erreicht werden. Die Snströmöffnungen für die Sekundärluft sollen ebenfalls in einem an der dem Saugzuganschluß gegenüberliegenden Stirnwand der Brennkammer unmittelbar angrenzenden Axialbereich der Umfangswand vorgesehen werden, um die zur Nachverbrennung notwendige Sekundärluft gleich zu Beginn der Nachverbrennungsstrecke zur Verfügung zu haben.

Verläuft die Luftzuleitung zu den Snströmöffnungen für die Sekundärluft in der Umfangswand des Brennraumes insbesondere parallel zur Brennraumachse, so kann die von der Umfangswand aufgenommene Wärme vorteilhaft zur Vorwärmung der Sekundärluft ausgenützt werden, was wiederum höhere Verbrennungstemperaturen in der Brennkammer zur Folge hat. Die Einströmöffnungen können dabei vorteilhaft als parallel zur Brennraumachse verlaufende Wandschlitze ausgebildet sein, deren Länge vorzugsweise an die 2

Claims

AT 400 180 B axiale Erstreckung des Rauchgaskanales angepaßt wird. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Brennkammer bietet den zusätzlichen Vorteil, daß auf einen Rost aus Roststäben od. dgl. verzichtet werden kann, weil die Brennkammer eine Auflage für den Brennstoff bildet und der Rauchgaskanal gegen den Füllraum nach oben abgedeckt werden kann, wenn ein Durchfal-5 len des unverbrannten Brennstoffes in die Brennkammer befürchtet werden muß. Mit einer solchen Ausbildung entfallen alle mit der Kühlung der Roststäbe zusammenhängenden Schwierigkeiten. Um die für eine vollständige Nachverbrennung erforderlichen hohen Verbrennungstemperaturen sicherstellen zu können, soll eine Wärmeabfuhr über die Wände der Brennkammer möglichst verhindert werden. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, den Saugzug von der einen Stirnseite der Brennkammer an der io Außenseite der Umfangswand des Brennraumes zur gegenüberliegenden Stirnseite der Brennkammer zu führen, so daß die Brennkammer auch entlang ihrer Außenseite von den heißen Abgasen umströmt wird. Besonders günstige Konstruktionsverhäitnisse ergeben sich dabei, wenn die Brennkammer zumindest teilweise aus einem Werkstoff mit einer guten Wärmespeicherfähigkeit, vorzugsweise Schamotte, besteht. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen 75 - erfindungsgemäßen Unterbrand-Kessel in einem schematischen Längsschnitt und Fig. 2 diesen Unterbrand-Kessel in einem Schnitt nach der Linie ll-ll der Fig. 1. Der dargestellte Unterbrand-Kessel besteht im wesentlichen aus einem den Brennstoff aufnehmenden Füllraum 1, der an seiner vorderen Stirnseite eine Fülltür 2 und eine Reinigungstür 3 aufweist, aus einer unterhalb des Füllraumes 1 angeordneten Brennkammer 4, die an ihrer vorderen Stirnseite an einen 20 Saugzug 5 angeschlossen und über eine Aschentür 6 zugänglich ist, und aus einem Wassermantel 7, der auf der Hinterseite des Füllraumes 1 eine lediglich symbolisch angedeutete Rohrschlange 8 eines Wärmetauschers aufnimmt, der beim Überschreiten einer Grenztemperatur für eine Kühlung sorgt. Der in den Füllraum 1 über die Fülltür 2 eingebrachte Brennstoff kommt nicht wie üblich auf einem Rost, sondern auf der, vorzugsweise aus Schamott bestehenden Brennkammer 4 zu liegen, die zur 25 Verbindung mit dem Füllraum 1 einen Rauchgaskanal 9 bildet, der nach oben gegen den Füllraum 1 durch einen Aufsatz 10 abgedeckt werden kann, um den Durchtritt des Brenngutes in den Brennraum zu verhindern, und etwa tangential in den Brennraum 11 der Brennkammer 4 einmündet. Dieser Brennraum weist eine im wesentlichen zylindrische Form mit einer liegenden Achse auf, wie dies insbesondere der Fig. 2 entnommen werden kann. 30 Die Primärluft wird dem Füllraum 1 Uber eine mit einer Steuerklappe 12 versehene Zuluftleitung 13 zugeführt, die in zwei Seitenäste aufgeteilt ist und die Primärluft dem Füllraum über Zuluftöffnungen 14 zuführt. Mit Hilfe des in den Saugzug 5 eingeschalteten Saugzuggebläses 15 werden die aufgrund der Verbrennung des Brennstoffes im Füllraum 1 entstehenden Rauchgase über den Rauchgaskanal 9 in den Brennraum 11 der Brennkammer 4 angesaugt, wo sie zur Nachverbrennung mit Sekundärluft vermischt 35 werden. Zu diesem Zweck sind für die Sekundärluft Luftzuleitungen 16 vorgesehen, die im Bereich der Brennkammer 4 in axialer Richtung durch die Umfangswand der Brennkammer verlaufen und über axiale Wandschlitze als Einströmöffnungen 17 in den Brennraum 11 münden. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß sich die Einströmöffnungen 17 entsprechend der axialen Erstreckung des Rauchgaskanales 9 von der hinteren Stirnwand der Brennkammer 4 in den Brennraum erstrecken, wie dies der Fig. 1 40 entnommen werden kann. Die über den zum zylindrischen Brennraum 11 tangential verlaufenden Rauchgaskanal 9 angesaugten Rauchgase werden daher unmittelbar nach dem Eintritt in die Brennkammer 4 mit der Sekundärluft vermischt, wobei die schraubenförmige Umwälzbewegung der Rauchgase in der Brennkammer für eine gute Vermischung der Rauchgase mit der Sekundärluft sorgt, so daß entlang des Strömungsweges innerhalb der Brennkammer 4 die Nachverbrennung unter vorteilhaften Bedingungen 45 erfolgen kann. Die heißen Abgase werden im Bereich der vorderen, offenen Stirnseite des Brennraumes 11 zu den beiden Brennkammeraußenseiten hin umgelenkt und strömen entlang der sich zwischen dem Wassermantel 7 und der Brennkammer 4 ergebenden Saugzugkanäle gegen die hintere Stirnseite der Brennkammer 4, von wo sie über entsprechende Gasleitungen durch den Wassermantel hindurch zum Saugzuggebläse 15 hin abgesaugt werden, um anschließend über einen Anschluß 18 in ein Abgasrohr zu so gelangen. Da die Brennkammer 4 aus Schamott besteht und nicht gekühlt zu werden braucht, kann die in der Brennkammerwandung gespeicherte Wärme vorteilhaft für die Vorwärmung der Sekundärluft ausgenützt werden, die ja durch die Umfangswand der Brennkammer 4 axial zugeführt wird, so daß sich ein ausreichender Strömungsweg für einen entsprechenden Wärmeübergang ergibt. 55 Patentansprüche 1. Festbrennstoffbeheizter Unterbrand-Kessel mit einem Abgasgebläse, bestehend aus einem den Brennstoff aufnehmenden, an eine Primärluftzufuhr angeschlossenen Füllraum und aus einer unterhalb des 3 AT 400 180 B Füllraumes angeordneten und mit diesem über einen Rauchgasdurchtritt verbundenen Brennkammer, die Bnströmöffnungen für Sekundärluft aufweist und stirnseitig an einen Saugzug anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (4) einen zylinderförmigen Brennraum (11) mit horizontaler Achse bildet, in dem der als Rauchgaskanal (9) ausgebildete Rauchgasdurchtritt zumindest angenähert in tangentialer Richtung einmündet, daß die Einströmöffnungen (17) für die Sekundärluft in der zylindrischen Umfangswand des Brennraumes (11) vorgesehen sind und daß der Rauchgaskanal (9) insbesondere in einem an der dem Anschluß des Saugzuges (5) gegenüberliegenden Stirnwand der Brennkammer (4) unmittelbar angrenzenden Axialbereich in den Brennraum (11) mündet.
2. Unterbrand-Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Bnströmöffnungen (17) für die Sekundärluft in einem an der dem Saugzuganschluß gegenüberliegenden Stirnwand der Brennkammer (4) unmittelbar angrenzenden Axialbereich der Umfangswand vorgesehen sind.
3. Unterbrand-Kessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuleitung (16) zu den Einströmöffnungen (17) für die Sekundärluft in der Umfangswand des Brennraumes (11) insbesondere parallel zur Brennraumachse verläuft.
4. Unterbrand-Kessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Bnströmöffnungen (17) als parallel zur Brennraumachse verlaufende Wandschlitze ausgebildet sind.
5. Unterbrand-Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (4) eine Auflage für den Brennstoff bildet und daß der Rauchgaskan! (9) gegen den Füllraum (1) nach oben abgedeckt ist.
6. Unterbrand-Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Saugzug (5) von der einen Stirnseite der Brennkammer (4) an der Außenseite der Umfangswand des Brennraumes (11) zur gegenüberliegenden Stirnseite der Brennkammer (4) führt
7. Unterbrand-Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Brennkammer (4) zumindest teilweise aus einem Werkstoff mit einer guten Wärmespeicherfähigkeit, vorzugsweise Schamotte, besteht. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4