DE102009033006A1

DE102009033006A1 - Brenner für die Verbrennung von festem Brennstoff

Info

Publication number: DE102009033006A1
Application number: DE102009033006A
Authority: DE
Inventors: Werner Boos
Original assignee: HOLTHOF BETTINA
Current assignee: HOLTHOF BETTINA
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2011-01-05
Also published as: WO2011000552A2; WO2011000552A3

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Brenner für die Verbrennung von festem Brennstoff (2), insbesondere Biomasse, mit einem Brennrohr (3), mit einer Brennstelle, mit einer Zuführeinrichtung (4) zur Förderung des Brennstoffs (2) zur Brennstelle (4) und mit einer Primär-Luftzufuhreinrichtung (6). Mit dem erfindungsgemäßen Brenner sind dadurch größere Leistungen erreichbar, dass das Brennrohr (3) im Grundzustand im Wesentlichen waagerecht angeordnet ist und aus Keramik besteht, dass die Zuführeinrichtung (4) auf der der offenen Seite (7) des Brennrohres (3) gegenüberliegenden Seite (8) in das Brennrohr (3) hineinragt, und dass eine Antriebsvorrichtung (9) zur drehenden Bewegung des Brennrohres (3) um seine Längsachse vorgesehen ist, so dass das Brennrohr (3) derart drehbar ist, dass der von der Zuführeinrichtung (4) zur Brennstelle geförderte Brennstoff (2) durch die Drehung des Brennrohres (3) sowohl umgewälzt als auch in Richtung der offenen Seite (7) des Brennrohres (3) bewegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für die Verbrennung von festem Brennstoff, insbesondere Biomasse, mit einem Brennrohr, mit einer Brennstelle, mit einer Zuführeinrichtung zur Förderung des Brennstoffs zur Brennstelle und mit einer Primär-Luftzufuhreinrichtung. Daneben betrifft die Erfindung noch ein Heizungssystem mit einem Brenner für die Verbrennung von festem Brennstoff.
Zur Erzeugung von Wärmeenergie werden regelmäßig brennbare Stoffe verbrannt, um die dabei gewonnene thermische Energie zur Erwärmung von Medien zu nutzen. Die Erwärmung erfolgt dabei mit Hilfe eines Wärmetauschers, beispielsweise eines Luft-Wasser-Wärmetauschers, bei dem das Wasser durch die beim Verbrennen der Brennstoffe entstehende heiße Luft erwärmt wird. Neben klassischen Brenner oder Heizkesseln, bei denen fossile Brennstoffe wie beispielsweise Erdöl, Erdgas oder Kohle verbrannt werden, gibt es auch Brenner bzw. Heizkessel, bei denen nachwachsende Rohrstoffe, insbesondere Holz in Form von Hackgut und Pellets, als Brennstoffe verwendet werden. Derartige Pellets-Heizkessel, die auch als Stückholzkessel bezeichnet werden, sind mittlerweile in einem sehr großen Leistungsbereich von ca. 5 bis 100 kW erhältlich.
Im Rahmen dieser Erfindung sollen unter dem Begriff ”Biomasse” nachwachsende Rohstoffe verstanden werden. Hierzu gehören neben Holz, insbesondere in der Form von Holzspänen, Holzhackschnitzeln oder Holzpellets, und Getreide auch getreideähnliche Stoffe wie Raps oder Stroh, diese dann vorzugsweise in Form von Rapspresskuchen oder Strohpellets, sowie Energiepflanzen wie Miscanthus. Der Begriff ”Biomasse” umfasst somit Stoffe organischer Herkunft, d. h. kohlenstoffhaltige Materie.
Beim Betrieb der für Holzpellets vorgesehenen Heizkessel mit Getreide sind eine Reihe von Problemen aufgetreten, so dass bisher ein Betrieb mit der gleichen Qualität wie mit dem bestimmungsgemäßen Brennstoff kaum erzielt werden konnte. Die wesentlichen Probleme liegen dabei in einem schlechteren Wirkungsgrad aufgrund eines schlechteren Ausbrandes des Getreides, einer erhöhten Emission von Staub, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoff und Stickoxiden, wodurch die zulässigen Grenzwerte der Heizkessel häufig überschritten werden, und einem erhöhten Aschegehalt, der zu Problemen bei der Ascheaustragung und zu Problemen durch Verschlackung führt.
Ein Heizkessel mit dem unterschiedliche nachwachsende Rohstoffe, insbesondere Holzpellets, Getreide, Rapspresskuchen (in pelletierter Form) oder Strohpellets verbrannt werden können, ist aus der EP 1 288 570 A2 bekannt. Bei dem bekannten Heizkessel ist zusätzlich zur eigentlichen Brennstelle – der ersten Verbrennungsstufe – ein Ausbrand- bzw. Ausglühraum als zweite Verbrennungsstufe vorgesehen, in der die in der ersten Verbrennungsstufe nur teilweise ausgebrannten Brennstoffe, die noch einen Kohlenstoffanteil und damit auch noch einen Energiewert aufweisen, weiter ausbrennen können. Da der Ausbrand- bzw. Ausglühraum unterhalb der als Brennteller ausgebildeten Brennstelle angeordnet ist, kann der Brennstoff einfach dadurch von der ersten Verbrennungsstufe zur zweiten Verbrennungsstufe gelangen, dass der Brennstoff vom Brennteller in den Ausbrand- bzw. Ausglühraum fällt.
Durch die Kapselung der ersten und der zweiten Verbrennungsstufe innerhalb der gemeinsamen Brennkammer wird erreicht, dass die beim Ausbrennen bzw. Ausglühen der Brennstoffe in dem Ausbrand- bzw. Ausglühraum entstehenden Rauchgase, die aufgrund der dort vorherrschenden etwas geringeren Temperaturen schlechtere Abgaswerte aufweisen, den bei der Verbrennung des Brennstoffes in der ersten Verbrennungsstufe entstehenden Rauch- bzw. Brenngasen zugeführt werden und gemeinsam mit diesen innerhalb des Flammrohres in der dort herrschenden großen Hitze ausbrennen, so dass die Abgaswerte des Heizkessels durch die ”schlechten” Abgaswerte aus der zweiten Verbrennungsstufe kaum negativ beeinflusst werden.
Bei dem bekannten Heizkessel wird somit nicht nur der Wirkungsgrad dadurch erhöht, dass der Energiewert der Brennstoffe nahezu vollständig ausgenutzt wird, sondern es werden zusätzlich die eigentlichen damit verbundenen ”schlechteren” Rauchgase dadurch zum großen Teil unschädlich gemacht, dass diese Rauchgase durch die extrem heiße erste Verbrennungsstufe geleitet werden und dort weiter ausbrennen.
Eine Weiterentwicklung dieses Heizkessels ist in der DE 10 2007 054 A1 beschrieben. Bei diesem Heizkessel können die Emissionswerte weiter verbessert, insbesondere der Anteil an Stickoxiden weiter reduziert werden, dass die Primär-Luftzufuhreinrichtung derart ausgebildet und angeordnet ist, dass zum einen Luft in die erste Verbrennungszone eingeblasen werden kann, zum anderen die beim Ausbrennen bzw. Ausglühen der Brennstoffe im Ausbrand- bzw. Ausglühraum entstehenden Rauchgase im wesentlichen an der Primär-Luftzufuhreinrichtung sowie an der Brennstelle vorbei geleitet werden, so dass die Rauchgase der zweiten Verbrennungsstufe die Verbrennung des Brennstoffes auf der Brennstelle nicht negativ beeinflussen.
Mit diesen Heizkesseln können zwar auch bei Verwendung von unterschiedlichen Biomassen als Brennstoff, insbesondere von Getreide, Rapspresskuchen oder Strohpellets die geforderten Emissionswerte eingehalten werden, der Leistungsbereich dieser Heizkessel ist jedoch auf ca. 50 kW beschränkt, so dass der Einsatz der Heizkessel in erster Linie auf den privaten oder landwirtschaftlichen Bereich beschränkt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgrabe zugrunde, einen Brenner für die Verbrennung von festen Brennstoffen, insbesondere von Biomasse, sowie ein Heizungssystem mit einem Brenner und mit zumindest einem Heizkessel zur Erzeugung von Wärmeenergie durch Verbrennung von Biomasse zur Verfügung zu stellen, mit dem größere Leistungen erreichbar sind, so dass der Brenner bzw. das Heizungssystem auch für größere Einrichtungen, beispielsweise Nahwärmeversorgungsnetze oder öffentliche Schwimmbäder eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Brenner dadurch gelöst, dass das Brennrohr im Grundzustand im Wesentlichen waagerecht angeordnet ist und aus Keramik besteht, wobei die Zuführeinrichtung auf der der offenen Seite des Brennrohres bzw. des Brenners gegenüberliegenden Seite in das Brennrohr hineinragt, und dass eine Antriebsvorrichtung zur drehenden Bewegung des Brennrohres um seine Längsachse vorgesehen ist. Mittels der Antriebsvorrichtung ist das waagerecht angeordnete Brennrohr derart drehbar, dass der von der Zuführeinrichtung in das Brennrohr geförderte Brennstoff durch die Drehung des Brennrohres sowohl umgewälzt als auch in Richtung der offenen Seite des Brennrohres bewegt wird.
Im Unterschied zu dem beispielsweise aus der DE 10 2007 054 114 A1 bekannten Heizkessel, dessen Kesselwand senkrecht angeordnet ist und bei dem die Brennstelle von einem innerhalb der eigentlichen Brennkammer angeordneten, ruhenden Brennteller gebildet wird, dient bei dem erfindungsgemäßen Brenner das im Wesentlichen waagerecht angeordnete, sich drehende Brennrohr als Brennstelle. Durch eine entsprechende Dimensionierung des Brennrohres wird ein entsprechend großer Brennraum gebildet, wodurch die Leistung erhöht werden kann.
Da das Brennrohr von der Antriebsvorrichtung um seine Längsachse gedreht wird, wird der Brennstoff allein durch die Drehung des Brennrohres sowohl umgewälzt als auch in Richtung der offenen Seite des Brennrohres bewegt. Das Umwälzen des Brennstoffes fördert dabei dessen Vergasung, was zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades führt. Darüber hinaus kann auf mechanische Bauteile im Bereich der Brennstelle zum Durchrühren sowie zum Austragen des Brennstoffes verzichtet werden, da beide Bewegungen des Brennstoffes automatisch durch die Drehung des Brennrohres erfolgen. Da im Bereich der Brennstelle angeordnete mechanische Bauteile, wie Bewegungselementen oder Schubrosten, aufgrund der dort herrschenden hohen Temperaturen sehr verschleißanfällig sind, ist der Verschleiß beim erfindungsgemäße Brenner, bei dem auf derartige mechanische Bauteile verzichtet werden kann, wesentlich geringer.
Der Verringerung des Verschleißes dient auch die Ausbildung des Brennrohres aus Keramik, da Keramik zum einen sehr hitzebeständig ist, zum anderen die Eigenschaft aufweist, sich selber zu reinigen, so dass es nicht oder nur in sehr geringem Maße zu Anbackungen und Ablagerungen am Brennrohr kommt. Da derartige Anbackungen unter anderem zu Störungen, Betriebsunterbrechungen und Veränderungen bei der Verbrennungsluftzufuhr führen können, werden bei bekannten Brennern bzw. Heizkesseln aufwendige und damit kostenintensive Zusatzeinrichtungen wie beispielsweise wassergekühlte Rostsysteme oder Brennmulden als Brennstellen zur Vermeidung von Anbackungen verwendet. Auch auf diese konstruktiven Zusatzmaßnahmen kann bei dem erfindungsgemäßen ”Drehrohrbrenner” verzichtet werden.
Darüber hinaus hat die Verwendung von Keramik für das Brennrohr den Vorteil, dass die an der Brennstelle durch die Verbrennung des Brennstoffes auftretende Temperatur einerseits von der Keramik aufgenommen wird, andererseits die Temperatur von der Keramik jedoch auch an die innerhalb des Brennrohres befindliche Luft sowie den Brennstoff abgegeben wird, so dass innerhalb des Brennrohres insgesamt eine hohe und relativ gleichmäßige Temperatur erreicht wird, die zu einer guten Vergasung des Brennstoffes führt.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brenners ist das keramische Brennrohr von einem Stahlmantel umgeben, wobei das Brennrohr und der Stahlmantel drehfest miteinander verbunden sind, so dass sich mit dem Brennrohr auch der Stahlmantel um seine Längsachse dreht. Der Stahlmantel dient dabei insbesondere zur Erhöhung der Stabilität des keramischen Brennrohres. Vorteilhafterweise ist darüber hinaus das keramische Brennrohr bzw. der Stahlmantel von einem doppelwandigen Zylinder umgeben, der von einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, durchflossen ist, so dass durch den doppelwandigen Zylinder die von dem Brenner insgesamt an die Umgebung abgegebene Temperatur begrenzt wird. Das Brennrohr bzw. das Brennrohr und der Stahlmantel sind dabei relativ zum Zylinder drehbar angeordnet, so dass der doppelwandige, von der Flüssigkeit durchflossene Zylinder ortfest ausgebildet ist.
Vorteilhafterweise weist die Antriebsvorrichtung zur Drehung des Brennrohres neben einem Motor eine Antriebswelle und eine – nicht angetriebene – Stützachse auf. Zur Übertragung der Drehbewegung der Antriebswelle auf das Brennrohr bzw. den das Brennrohr umgebenden Stahlmantel weist die Antriebswelle mindestens zwei Antriebsräder und die parallel dazu angeordnete Stützachse mindestens zwei Stützräder auf. Vorzugsweise sind darüber hinaus an dem Brennrohr bzw. an dem Stahlmantel mindestens zwei Laufringe befestigt. Zur axialen Führung der Laufringe und damit des Brennrohrs bzw. des Stahlmantels weisen die Antriebsräder und vorzugsweise auch die Stützräder jeweils eine U-förmige Felge auf, deren Abmessungen auf die Breite der Laufringe abgestimmt ist. Anstelle der Ausbildung der Felgen an den Antriebsrädern und den Stützrädern ist es grundsätzlich auch möglich, dass die Laufringe entsprechende Nuten aufweisen, in denen die Antriebsräder und die Stützräder geführt sind. Der Motor zur Drehung der Antriebswelle und damit auch zur Drehung des Brennrohres kann je nach Art des verwendeten Brennstoffes im Dauerbetrieb oder getaktet betrieben werden.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante sind die Antriebswelle und die Stützachse derart angeordnet und ausgebildet, dass das freie Ende der Antriebswelle und das korrespondierende Ende der Stützachse wahlweise anhebbar oder absenkbar ist, so dass die offene Seite des Brennrohres relativ zur gegenüberliegenden Seite, an der der Brennstoff über die Zuführeinrichtung in das Brennrohr gelangt, angehoben oder abgesenkt werden kann. Das Brennrohr kann dadurch – in Förderrichtung des Brennstoffes gesehen – in eine ansteigende oder abfallende Position gebracht werden. Dadurch kann bei ansonsten unveränderter Drehzahl der Antriebswelle die Verweilzeit des Brennstoffes innerhalb des Brennrohres verändert werden; ein Ansteigen des Brennrohres führt dabei zu einer längeren Verweildauer, ein Absenken zu einer kürzeren Verweildauer des Brennstoffes innerhalb des Brennrohres.
Durch das zuvor beschriebene Anheben oder Absenken des offenen Endes des Brennrohres kann der Brenner für unterschiedliche Brennstoffe optimiert werden. Bei Brennstoffen mit einer erhöhten Feuchtigkeit kann dadurch die Verweilzeit des Brennstoffes innerhalb des Brennrohres erhöht werden, so dass die Feuchtigkeit vor der eigentlichen Vergasung bzw. Verbrennung des Brennstoffes besser entweichen kann. Bei Brennstoffen mit einem niedrigeren Erweichungspunkt der Asche kann dagegen durch ein Absenken der offenen Seite des Brennrohres der Vorschub des Brennstoffes erhöht und damit dessen Verweildauer innerhalb der Brennkammer verringert werden, so dass es nicht zu einer Verschlackung bzw. zu einem Verkleben des Brennstoffes innerhalb der Brennkammer kommt. Je nach Neigungswinkel und Drehzahl des Brennrohres kann somit genau festgelegt werden, wann der entgaste Kohlenstoff aus dem Brennrohr herausgefördert wird.
Eingangs ist ausgeführt worden, dass das Brennrohr im Grundzustand im Wesentlichen waagerecht angeordnet ist. Hierbei ist mit ”Grundzustand” der Zustand gemeint, bei dem die offene Seite des Brennrohres nicht – wie zuvor beschrieben – relativ zur gegenüberliegenden Seite angehoben oder abgesenkt ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Primär-Luftzufuhreinrichtung einen innerhalb des keramischen Brennrohres angeordneten Hohlkörper mit mehreren Primär-Luftdüsen auf, durch die Luft in Richtung der Brennstelle in die Verbrennungszone eingeblasen werden kann. Die Verbrennung von Biomasse umfasst eine Reihe verschiedener physikalischer und chemischer Prozesse, von der Trocknung über die Vergasung durch partielle Luftzufuhr bis hin zur anschließenden Oxidation von brennbaren Gasen und festem Kohlenstoff. Um den Prozess der Entgasung nicht nur in Gang zu halten sondern möglichst auch in der Leistung zu steuern ist es grundsätzlich bekannt, der Brennstelle Luftsauerstoff als so genannte ”Primär-Luft” zuzuführen. Dadurch, dass die Primär-Luftzufuhreinrichtung einen innerhalb des keramischen Brennrohres angeordneten Hohlkörper aufweist, wird die von außen zugeführte Verbrennungsluft auf ihrem Weg von einem Gebläse zu den Primär-Luftdüsen durch die in dem Brennrohr bestehende Hitze erwärmt, was sich sowohl positiv beim Zünden des Brennstoffes als auch bei der Vergasung auswirkt.
Darüber hinaus wird durch die Ausbildung eines großflächigen Hohlkörpers die Möglichkeit geschaffen, eine Mehrzahl von Primär-Luftdüsen vorzusehen, die darüber hinaus vorzugsweise so angeordnet und ausgerichtet sind, dass die Primär-Luft unter verschiedenen Winkeln in Richtung der Brennstelle in die Verbrennungszone eingeblasen wird. Dadurch ist eine gleichmäßige und großflächige Zufuhr der Verbrennungsluft zur Brennstelle gewährleistet. Da sich der Brennstoff aufgrund der Drehung des Brennrohres aus dem unteren Scheitelpunkt des Brennrohres herausbewegt, sind vorzugsweise auch die Primär-Luftdüsen in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Brennrohres so ausgerichtet, dass der durchgerührte bzw. umgewälzte Brennstoff möglichst gleichmäßig mit Primärluft versorgt wird.
Um eine möglichst vollständige Oxidation der freigesetzten gasförmigen Bestandteile zu erreichen und damit die Verbrennung zu optimieren ist darüber hinaus eine Sekundär-Luftzufuhreinrichtung vorgesehen, die ein Sekundär-Luftzufuhrrohr und mindestens eine ins Innere des keramischen Brennrohres ragende Sekundär-Luftdüse aufweist, durch die ”Sekundärluft” in die Flamme des verbrennenden Brennstoffes geblasen wird. Das Sekundär-Luftzufuhrrohr ist dabei vorzugsweise durch den Hohlkörper der Primär-Luftzufuhreinrichtung geführt, so dass auch die Sekundär-Luftdüsen auf der der offenen Seite gegenüber liegenden Seite in das Brennrohr hineinragen.
Darüber hinaus ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung ein zweites Sekundär-Luftzufuhrrohr aufweist, dass außen am keramischen Brennrohr bzw. am doppelwandigen Zylinder derart vorbeigeführt ist, dass das Ende des zweiten Sekundär-Luftzufuhrrohres von der offenen Seite in das Brennrohr hineinragt. Dadurch ist sichergestellt, dass sich über die gesamte Länge des Brennrohres ausreichend Luftsauerstoff innerhalb des Brennrohres befindet, wodurch die Vergasung der flüchtigen Bestandteile des Brennstoffes verbessert werden kann.
Grundsätzlich besteht zwar die Möglichkeit, dass die Primär-Luftzufuhreinrichtung und die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung an ein gemeinsames Gebläse angeschlossen sind, vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die Primär-Luftzufuhreinrichtung und die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung jeweils an ein eigenes Gebläse angeschlossen sind. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass die Menge und/oder der Druck der Luft, die durch die Primär-Luftdüsen auf den Brennstoff in der Brennstelle bzw. durch die Sekundär-Luftdüsen und das zweite Sekundär-Luftzufuhrrohr in die Flamme geblasen wird, unabhängig voneinander eingestellt werden können.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Messfühler vorgesehen ist, der mindestens einen Abgaswert des Brenners, insbesondere den Restsauerstoffgehalt misst, wobei dann in Abhängigkeit vom gemessenen Abgaswert die Menge und/oder der Druck der Luft durch die Primär-Luftzufuhreinrichtung und/oder durch die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung eingestellt oder geregelt werden.
Das erfindungsgemäße Heizungssystem besteht aus dem erfindungsgemäßen Brenner und zumindest einem Heizkessel, wobei der Heizkessel an die offene Seite des Brenners bzw. des Brennrohres angrenzt. Bezüglich der Vorteile eines derartigen Heizungssystems wird zunächst auf die zuvor beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Brenners verwiesen. Das Heizungssystem zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, dass es modular aufgebaut ist. Je nach gewünschtem Verwendungszweck, insbesondere in Abhängigkeit von der mit dem Heizungssystem erzielbaren Leistung und des verwendeten Brennstoffes, kann der erfindungsgemäße Brenner mit unterschiedlichen Heizkesseln kombiniert werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Heizungssystems weist der Heizkessel ein Kesselunterteil und ein Kesseloberteil auf, wobei im Kesselunterteil ein Ausbrand- bzw. Ausglühraum als zweite Verbrennungsstufe angeordnet ist und die offene Seite des Brennrohres in das Kesselunterteil hineinragt, so dass der aus dem Brennrohr heraus transportierte feste Kohlenstoff in den Ausbrand- bzw. Ausglühraum gelangt und dort weiter ausbrennt bzw. ausglüht. Das Kesseloberteil weist zumindest eine Kesselwand, einen Kesseldeckel und ein innerhalb der Kesselwand angeordnetes Flammenrohr auf, wobei die im Ausbrand- bzw. Ausglühraum entstehenden Rauchgase zusammen mit den aus dem Brennrohr aufsteigenden Rauchgasen im Flammenrohr ausbrennen. Bei einer derartigen Ausgestaltung des Heizkessels weist das Heizungssystem somit neben der im Brenner realisierten ersten Verbrennungsstufe eine im Kesselunterteil des Heizkessels ausgebildete zweite Verbrennungsstufe auf, in der die in der ersten Verbrennungsstufe nur teilweise ausgebrannten Brennstoffe, die noch einen Kohlenstoffanteil und damit auch noch einen Energiewert aufweisen, weiter ausbrennen können.
Bei dem Heizsystem wird die zu verbrennende Biomasse in flüchtige Bestandteile einerseits und festen Kohlenstoff andererseits aufgespalten, wobei der feste Kohlenstoff nicht im Brennrohr sondern im Ausbrand- bzw. Ausglühraum des Heizkessels ausbrennt. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn als Biomasse ein Brennstoff verwendet wird, der einen relativ niedrigen Ascheerweichungspunkt aufweist, wie dies in der Regel bei Getreide und Stroh der Fall ist. Dadurch, dass der feste Kohlenstoff nicht in dem sehr heißen Brennrohr, sondern in dem eine niedrigere Temperatur aufweisenden Ausbrand- und Ausglühraum weiter ausbrennt, wird eine Verschlackung des festen Kohlenstoffes verhindert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Heizkessel von einem vorzugsweise mehr zügigen Wärmetauscher umgeben, der dann die eigentliche Außenwand des Heizkessels bzw. des Kesseloberteils des Heizkessels darstellt. Der Wärmetauscher ist dabei bevorzugt mit Teflon oder einem anderen hitzebeständigen Material beschichtet. Vorzugsweise weist dabei der Heizkessel und/oder der Wärmetauscher mindestens einen Zug auf, in dem die Rauchgase abwärts strömen, so dass es zu einer Beruhigung der Rauchgase und insbesondere von in den Rauchgasen enthaltenen Staubpartikeln kommen kann. Außerhalb des Flammenrohres ist dann mindestens ein Abscheideraum vorgesehen, in den die Staubpartikel absinken können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Heizungssystem zusätzlich ein zweites Kesselunterteil auf, das an das Kesselunterteil des Heizkessels angrenzt. Der feste Kohlenstoff wird dabei durch den Ausbrand- bzw. Ausglühraum des ersten Kesselunterteils in einen im zweiten Kesselunterteil ausgebildeten zweiten Ausbrand- bzw. Ausglühraum transportiert, so dass der feste Kohlenstoff dort weiter ausbrennen bzw. ausglühen kann. Der zweite Ausbrand- bzw. Ausglühraum im zweiten Kesselunterteil ist derart angeordnet und ausgebildet, dass auch die dort entstehenden Rauchgase, zusammen mit den aus dem Brennrohr aufsteigenden Rauchgasen und den Rauchgasen aus dem ersten Ausbrand- bzw. Ausglühraum, im Flammenrohr ausbrennen.
Weist das erfindungsgemäße Heizungssystem ein zweites Kesselunterteil auf, so kann vorteilhafter weise ein separater Wärmetauscher vorgesehen sein, der auf dem zweiten Kesselunterteil angeordnet und derart mit dem Kesseloberteil des Heizkessels verbunden ist, dass die im Flammenrohr ausbrennenden Rauchgase durch die Züge des Wärmetauschers geleitet werden. Durch die Verwendung eines separaten Wärmetauschers kann die mit dem erfindungsgemäßen Heizungssystem erreichbare Leistung weiter erhöht werden. Durch den modulartigen Aufbau des Heizungssystems besteht dabei die Möglichkeit, für unterschiedliche Leistungen unterschiedliche Wärmetauscher mit dem zweiten Kesselunterteil zu verbinden.
Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Brenner bzw. das erfindungsgemäße Heizsystem auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die den Patentansprüchen 1 und 15 nachgeordneten Patentansprüche, als auch auf die Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Brenners,
2 eine Skizze des inneren Aufbaus des erfindungsgemäßen Brenners, in Schnittdarstellung,
3 eine Skizze des Aufbaus des Brenners gemäß 2, mit Antriebswelle und Sekundär-Luftzufuhreinrichtung,
4 eine Skizze der Antriebsvorrichtung des erfindungsgemäßen Brenners,
5 eine schematische Darstellung des Heizungssystems mit Brenner, Heizkessel und separatem Wärmetauscher, im Längsschnitt, und
6 eine perspektivische Darstellung des Heizsystems gemäß 5.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brenners 1 für die Verbrennung von festem Brennstoff 2, insbesondere von pelletierter und gehexelter Biomasse, beispielsweise Holz, Getreide oder getreideähnlichen Stoffen wie Stroh oder Raps. Der Brenner 1 weist zunächst ein Brennrohr 3 auf, das aus Keramik besteht und im in 1 dargestellten Grundzustand waagerecht angeordnet ist. Die Innenwand des Brennrohres 3 bildet dabei die Brennstelle für den mit einer Zuführeinrichtung 4 ins Innere des Brennrohres 3 geförderten Brennstoff 2. Zur Förderung des Brennstoffes 2 aus einem – hier nicht dargestellten – Vorratsbehälter weist die Zuführeinrichtung 4 eine Förderschnecke 5 auf.
Um den Prozess der Endgasung des mittels einer – hier nicht dargestellten – Zündeinrichtung gezündeten Brennstoffes 2 in Gang zu halten und in der Leistung zu steuern, ist eine Primär-Luftzufuhreinrichtung 6 vorgesehen, deren Aufbau nachfolgend im Zusammenhang mit den 2 und 3 genauer beschrieben wird.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ragt die Zuführeinrichtung 4 auf der der offenen Seite 7 des Brennrohres 3 bzw. des Brenner 1 gegenüberliegenden Seite 8 in das Brennrohr 3 hinein. Der Brennstoff 2 wird somit von der Förderschnecke 5 in die – in 1 links dargestellte – Seite 8 des Brennrohres gefördert. Da der Brenner 1 eine – separat in 4 dargestellte – Antriebsvorrichtung 9 zur Drehung des Brennrohres 3 um seine Längsachse aufweist, wird der von der Förderschnecke 5 in das sich das drehende Brennrohr 3 transportierte Brennstoff 2 durch die Drehung des Brennrohres 3 sowohl umgewälzt als auch in Richtung der – in 1 rechts dargestellten – offenen Seite 7 des Brennrohres bewegt. Sowohl die die Vergasung fördernde Umwälzung des Brennstoffes 2, als auch der Transport des ausbrennenden Brennstoffes 2 in Richtung der offenen Seite 7 des Brennrohres 3 und aus dem Brennrohr 3 heraus, erfolgt alleine durch die Drehung des Brennrohres 3. Auf die Anordnung mechanischer Bauteile zur Umwälzung und Förderung des Brennstoffes 2 innerhalb des Brennrohrs 3 kann somit verzichtet werden.
Insbesondere aus 2 und 3 ist ersichtlich, dass das keramische Brennrohr 3 von einem Stahlmantel 10 umgeben ist, der drehfest mit dem Brennrohr 3 verbunden ist. Die Baueinheit aus Brennrohr 3 und Stahlmantel 10 ist darüber hinaus – mit radialem Abstand – von einem doppelwandigen Zylinder 11 umgeben, der von einer Flüssigkeit durchströmt wird, wodurch die Wärmeabstrahlung des Brenners 1 an die Umgebung reduziert wird.
Die in 4 separat dargestellte Antriebsvorrichtung 9 weist neben einem Motor 12 eine Antriebswelle 13 und eine parallel dazu angeordnete Stützachse 14 auf. Zur Übertragung der Drehung der Antriebswelle 13 auf das Brennrohr 3 bzw. den das Brennrohr 3 fest umgebenden Stahlmantel 10 sind an dem Stahlmantel 10 zwei Laufringe 15 angeordnet, die auf den beiden mit der Antriebswelle 13 verbundenen Antriebsrädern 16 und den beiden Stützrädern 17 der Stützachse 14 aufliegen. Zur axialen Führung der Laufringe 15 und damit auch des Stahlmantels 10 sowie des Brennrohres 3 weisen die Antriebsräder 16 und die Stützräder 17 jeweils U-förmige Felgen 18 auf, in denen die Laufringe 15 geführt werden.
In 1 ist durch zwei Strich, die zueinander einen Winkel α bilden, angedeutet, dass die Antriebswelle 13 und die Stützachse 14 um ihren waagerechte Grundzustand so ausgelenkt werden können, dass das freie Ende der Antriebswelle 13 und das korrespondierende Ende der Stützachse 14 wahlweise angehoben oder abgesenkt werden können. Dadurch kann auch die offene Seite 7 des Brennrohres 3 relativ zur gegenüberliegenden Seite 8, an der der Brennstoff 2 über die Zuführeinrichtung 4 in das Brennrohr 3 gelangt, angehoben oder abgesenkt werden kann, was in 1 durch den Pfeil A angedeutet ist. Das Brennrohr 3 kann dadurch – in Förderrichtung des Brennstoffes 2 gesehen – in eine ansteigende oder abfallende Position gebracht werden, wodurch die Verweilzeit des Brennstoffes 2 innerhalb des Brennrohres 3 verändert werden kann. Bei einem Ansteigen des Brennrohres 3 verlängert sich die Verweildauer, während sich die Verweildauer des Brennstoffes 2 innerhalb des Brennrohres 3 bei einem Absenken des Brennrohres 3 verkürzt.
Sowohl die Antriebswelle 13 als auch die Stützachse 14 ist über Lager 19 an dem doppelwandigen Zylinder 11 befestigt, so dass die Lager 19 in vorteilhafter Weise durch den mit Wasser durchströmten doppelwandigen Zylinder 11 gekühlt werden. Damit die innerhalb des Zylinders 11 angeordneten Laufringe 15 mit den Antriebsrädern 16 und den Stützrädern 17 zusammenwirken können, sind an der Unterseite des Zylinders 11 vier Öffnungen 20 vorgesehen, durch die die Antriebsräder 16 und die Stützräder 17 ins Innere des Zylinders 11 ragen.
Wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, weist die Primär-Luftzufuhreinrichtung 6 einen innerhalb des keramischen Brennrohres 3 angeordneten Hohlkörper 21 auf, an dem eine Mehrzahl von vorzugsweise beweglichen Primär-Luftdüsen 22 angeordnet ist, durch die – in 1 als Pfeile 23 dargestellte – Primär-Luft in verschiedenen Winkeln auf den brennenden Brennstoff 2 und damit in die Verbrennungszone eingeblasen werden kann. Die Primär-Luftzufuhreinrichtung 6 weist darüber hinaus ein Gebläse 24 auf, das an einem zweiten, außerhalb des Brennrohres 3 angeordneten Hohlkörper 25angeschlossen ist, der über einen Kanal 26 mit dem ersten Hohlkörper 21 verbunden ist. In dem zweiten Hohlkörper 25, an dem das Gebläse 24 angeschlossen ist, kann ein Luftdruck aufgebaut werden, so dass die Primär-Luft 23 unter einem vorgegebenen Druck durch die Primär-Luftdüsen 22 in die Verbrennungszone eingeblasen werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Brenner 1 ist neben der Primär-Luftzufuhreinrichtung 6 noch eine Sekundär-Luftzufuhreinrichtung 27 vorgesehen, die zunächst ein Sekundär-Luftzufuhrrohr 28, mehrere Sekundär-Luftdüsen 29, ein Gebläse 30 sowie einen Hohlkörper 31 als Sekundär-Luftverteiler aufweist. Wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, ist das Sekundär-Luftzufuhrrohr 28 sowohl durch den inneren Hohlkörper 21 als auch durch den äußeren, zweiten Hohlkörper 25 der Primär-Luftzufuhreinrichtung 6 geführt. Bei der in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausgestaltung des Brenners 1 weist die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung 27 darüber hinaus noch ein zweites Sekundär-Luftzufuhrrohr 32 auf, das außen am doppelwandigen Zylinder 11 und damit auch außen am Brennrohr 3 vorbeigeführt ist, wobei das Ende 33 des zweiten Sekundär-Luftzufuhrrohres 32 so abgebogen ist, dass es von der offenen Seite 7 in das Brennrohr 3 hineinragt. Dadurch kann – in 1 ebenfalls durch Pfeile 34 dargestellte Sekundär-Luft zusätzlich auch von der offenen Seite 7 in die Flammen des verbrennenden Brennstoffes 2 geblasen werden.
Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich ist, ist der Brenner 1 auf einer Seite offen, wobei auf dieser Seite das Brennrohr 3 mit seiner offenen Seite 7 etwas aus dem doppelwandigen Zylinder 11 hinausragt. Das Brennrohr 3 selber ist rohrförmig ausgebildet, wobei das Brennrohr 3 jedoch auf der der offenen Seite 7 gegenüberliegenden Seite 8 durch einen mit dem Stahlmantel 10 verbundenen Boden 35, in dem eine kreisförmige Öffnung 36 ausgebildet ist, verschlossen ist. Ebenso wie der Stahlmantel 10 weist auch der Zylinder 11 einen Boden 37 mit einer kreisförmigen Öffnung 38 auf. Durch die Öffnungen 36, 38 im Boden 35 des Stahlmantels 10 bzw. im Boden 37 des Zylinders 11 ist der Kanal 26 der Primär-Luftzufuhreinrichtung 6 geführt, wobei an der Innenseite des Bodens 35 der Hohlkörper 21 und an der Außenseite des Bodens 37 der zweite Hohlkörper 25 der Primär-Luftzufuhreinrichtung 6 angrenzt, so dass die Seite 8 des Brennrohres 3 durch die Böden 35, 37 sowie die in den Öffnungen 36, 37 der Böden 35, 37 eingesetzte Primär-Luftzufuhreinrichtung 6, insbesondere die beiden Hohlkörper 21, 25 verschlossen ist. Das Ende der Zuführeinrichtung 4 ist innerhalb der Primär-Luftzufuhreinrichtung 6 durch die Öffnungen 36, 38 geführt, so dass in dem Boden 35 des Stahlmantels 10 bzw. in dem Boden 37 des Zylinders 11 keine weitere Öffnung für die Zuführeinrichtung 4 erforderlich ist.
Die 5 und 6 zeigen ein erfindungsgemäßes Heizungssystem 39, bei dem an der offenen Seite 7 des Brennrohres 3 bzw. des Brenners 1 ein Heizkessel 40 angrenzt. Der Heizkessel 40 besteht aus einem einen Ausbrand- bzw. Ausglühraum 41 als zweite Verbrennungsstufe aufweisenden Kesselunterteil 42 und einem eine Kesselwand 43, einen Kesseldeckel 44 und ein Flammenrohr 45 aufweisenden Kesseloberteil 46.
Wie aus 5 ersichtlich ist, ragt die offene Seite 7 des Brennrohres 3 in das Kesselunterteil 42 hinein, so dass der aus dem Brennrohr 3 aufgrund dessen Drehung heraustransportierte feste Kohlenstoff 47 in den Ausbrand- bzw. Ausglühraum 41 gelangt und dort weiter ausbrennen bzw. ausglühen kann. Die im Ausbrand- bzw. Ausglühraum 41 entstehenden Rauchgase gelangen aus dem Kesselunterteil 42 in das Flammenrohr 45 im Kesseloberteil 46, wo sie zusammen mit den aus dem Brennrohr 3 aufsteigenden Rauchgasen ausbrennen.
Bei dem in den 5 und 6 dargestellten Heizungssystem 39 ist die Kesselwand 43 und der Kesseldeckel 44 von einem Wärmetauscher 48 umgeben, der die eigentliche Außenwand des Heizkessels 40 bildet. Der Wärmetauscher 48 weist mehrere Züge 49a, 49b auf, wobei das Rauchgas zumindest in einem Zug 49a nach unten strömt, so dass sich Staubpartikel, die beim Verbrennen im Flammenrohr 45 mit aufsteigen, beim nachfolgenden Abwärtströmen im Zug 49a beruhigen und in außerhalb des Flammenrohres 45 ausgebildeten Abscheideräumen 50 absinken können.
Das in den 5 und 6 dargestellte Heizungssystem 39 weist neben dem zum Heizkessel 40 gehörenden ersten Kesselunterteil 42 noch ein zweites Kesselunterteil 51 auf, in dem ebenfalls ein Ausbrand- bzw. Ausglühraum 52 ausgebildet ist. Dabei wird der feste Kohlenstoff 47 mit Hilfe geeigneter – hier nicht dargestellter – Transportvorrichtungen, beispielsweise mittels eines Schubrostes, durch den Ausbrand- bzw. Ausglühraum 41 des ersten Kesselunterteils 42 in den Ausbrand- bzw. Ausglühraum 52 des zweiten Kesselunterteils 51 transportiert. Da die Temperatur in den beiden Ausbrand- bzw. Ausglühräumen 41, 52 geringer ist als die Temperatur innerhalb des Brennrohres 3, kommt es innerhalb der Ausbrand- bzw. Ausglühräume 41, 52 nicht zu einer Verschlackung des festen Kohlenstoffs 47, auch wenn als Brennstoff 2 eine Biomasse mit einem niedrigerem Ascherweichungspunkt, beispielsweise Getreide, verwendet wird.
Auf dem zweiten Kesselunterteil 51 ist ein zusätzlicher Wärmetauscher 53 so angeordnet, dass die im Flammenrohr 45 des Heizkessels 40 ausbrennenden Rauchgase, nachdem sie durch die Züge 49a, 49b des ersten Wärmetauschers 48 geströmt sind, durch die Züge 54 des Wärmetauschers 53 geleitet werden. Da innerhalb des Wärmetauschers 53 kein Flammenrohr 45 angeordnet ist, können in dem Wärmetauscher 53 eine Vielzahl von Zügen 54 angeordnet sein, so dass der Wärmetauscher 53 eine entsprechend große Oberfläche aufweist, wodurch ein Heizungssystem 39 mit einer hohen Leistung von mehreren 100 KW erreicht werden kann.
Über einen Messfühler 55, der im Abgaskanal 56 des Heizungssystems 39 angeordnet ist, können Abgaswerte des Heizkessels 40 bzw. des Heizungssystems 39, insbesondere der Restsauerstoffgehalt der Rauchgase gemessen werden. In Abhängigkeit vom gemessenen Abgaswert kann dann die Menge und/oder der Druck der Luft durch die Primär-Luftzufuhreinrichtung 6, d. h. die Primär-Luft 23 oder die Luft durch die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung 27, d. h. die Sekundär-Luft 34, eingestellt oder geregelt werden.
Das dargestellte Heizungssystem 39 weist schließlich noch ein die Antriebsvorrichtung 9 umgebendes Gehäuse 57 auf, durch das auch das zweite Sekundär-Luftzufuhrrohr 32 geführt wird. Durch das Gehäuse 57 wird dabei neben einem mechanischen Schutz der Antriebsvorrichtung 9 auch eine verbesserte Dichtigkeit des Brenners 1 erreicht, so dass gewährleistet ist, dass im Betrieb innerhalb des Heizungssystems 39 stets ein Unterdruck vorhanden ist, so dass kein Rauchgas nach außen entweichen kann.
Auf der dem Brenner 1 gegenüberliegenden Seite des Heizungssystems 39 ist ein Staub- und Aschekasten 58 angeordnet, in dem die am Ende des zweiten Ausbrand- bzw. Ausglühraumes 52 sowie die in den Abscheideräumen 50 anfallende mineralische Asche 59 gesammelt wird.
Aus der obigen Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brenners 1 sowie des Heizungssystems 39 ist ersichtlich, dass das Heizungssystem 39 insgesamt modular aufgebaut ist, so dass es in Abhängigkeit von der gewünschten Leistung sowie in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Brennstoffes 2 neben dem Brenner 1 unterschiedliche Komponenten aufweisen kann. Dabei ist es grundsätzlich auch möglich, dass der Brenner 1 lediglich mit einem herkömmlichen Heizkessel, der einen Wärmetauscher aufweist, verbunden wird, wenn als Brennstoff beispielsweise Holz verwendet wird, dessen Ascheerweichungspunkt so hoch ist, dass das Holz vollständig innerhalb des Brennrohres 3 verbrannt und somit auf die Verwendung einer zweiten Verbrennungsstufe verzichtet werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1288570 A2 [0005]
- DE 102007054 A1 [0008]
- DE 102007054114 A1 [0012]

Claims

Brenner für die Verbrennung von festem Brennstoff (2), insbesondere Biomasse, mit einem Brennrohr (3), mit einer Brennstelle, mit einer Zuführeinrichtung (4) zur Förderung des Brennstoffs (2) zur Brennstelle (4) und mit einer Primär-Luftzufuhreinrichtung (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Brennrohr (3) im Grundzustand im Wesentlichen waagerecht angeordnet ist und aus Keramik besteht, dass die Zuführeinrichtung (4) auf der der offenen Seite (7) des Brennrohres (3) gegenüberliegenden Seite (8) in das Brennrohr (3) hineinragt, und dass eine Antriebsvorrichtung (9) zur drehenden Bewegung des Brennrohres (3) um seine Längsachse vorgesehen ist, so dass das Brennrohr (3) derart drehbar ist, dass der von der Zuführeinrichtung (4) zur Brennstelle geförderte Brennstoff (2) durch die Drehung des Brennrohres (3) sowohl umgewälzt als auch in Richtung der offenen Seite (7) des Brennrohres (3) bewegt wird.
Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Brennrohr (3) von einem Stahlmantel (10) umgeben ist, wobei der Stahlmantel (10) drehfest mit dem Brennrohr (3) verbunden ist.
Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Brennrohr (3) bzw. der Stahlmantel (10) von einem doppelwandigen, von einer Flüssigkeit durchflossenen Zylinder (11) umgeben ist, wobei das Brennrohr (3) bzw. der Stahlmantel (10) relativ zum Zylinder (11) drehbar ist.
Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (9) einem Motor (12), eine Antriebswelle (13) und eine Stützachse (14) aufweist.
Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Brennrohr (3) bzw. an dem Stahlmantel (10) mindestens zwei Laufringe (15) angeordnet sind, und dass die Antriebswelle (13) mindestens zwei Antriebsräder (16) und die Stützachse (14) mindestens zwei Stützräder (17) aufweist, wobei die Antriebsräder (16) und die Stützräder (17) vorzugsweise jeweils eine U-förmige Felge (18) zur axialen Führung der Laufringe (15) aufweisen.
Brenner nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Antriebswelle (13) und der Stützachse (14) anhebbar oder absenkbar ist, so dass die offenen Seite (7) des Brennrohrs (3) relativ zur gegenüberliegenden Seite (8) anhebbar oder absenkbar ist.
Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär-Luftzufuhreinrichtung (6) einen innerhalb des keramischen Brennrohres (3) angeordneten Hohlkörper (19) mit mehre Primär-Luftdüsen (20) aufweist, durch die Luft, vorzugsweise in verschiedenen Winkeln, in Richtung der Brennstelle in die Verbrennungszone eingeblasen werden kann.
Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär-Luftdüsen (20) derart ausgerichtet sind, dass Luft unter einem Winkel größer 45° zur Waagerechten in Richtung des sich in der Brennstelle befindenden Brennstoffes (2) geblasen werden kann.
Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sekundär-Luftzufuhreinrichtung (21) vorgesehen ist, die ein Sekundär-Luftzufuhrrohr (22) und mindestens eine ins Innere des keramischen Brennrohres (3) ragende Sekundär-Luftdüse (23) aufweist, durch die Luft in die Flamme des verbrennenden Brennstoffes (2) geblasen werden kann, der sich in der Brennstelle befindet.
Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundär-Luftzufuhrrohr (22) durch den Hohlkörper (19) der Primär-Luftzufuhreinrichtung (6) geführt ist.
Brenner nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung (21) ein zweites Sekundär-Luftzufuhrrohr (24) aufweist, das außen am keramischen Brennrohr (3) vorbeigeführt ist und dessen Ende (25) von der offenen Seite (7) in das Brennrohr (3) hineinragt, so dass Luft in die Flamme des verbrennenden Brennstoffes (2) geblasen werden kann, der sich in der Brennstelle befindet.
Brenner nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär-Luftzufuhreinrichtung (6) und die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung (21) jeweils an ein eigenes Gebläse (26, 28) angeschlossen sind, und dass die Menge und/oder der Druck der Luft, die durch die Primär-Luftzufuhreinrichtung (6) und/oder die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung (21) in die Brennstelle bzw. in die Flamme des verbrennenden Brennstoffes (2) geblasen wird, einstellbar ist.
Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messfühler vorgesehen ist, der mindestens einen Abgaswert des Brenner (1) misst, und dass in Abhängigkeit vom gemessenen Abgaswert die Menge und/oder der Druck der Luft durch die Primär-Luftzufuhreinrichtung (6) und/oder die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung (21) einstellbar oder regelbar ist.
Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (4) durch den Hohlkörper (19) der Primär-Luftzufuhreinrichtung (6) ins Innere des Brennrohres (3) geführt ist.
Heizungssystem mit einem Brenner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, für die Verbrennung von festem Brennstoff (2), insbesondere Biomasse, und mit einem an der offenen Seite (7) des Brennrohres (3) des Brenners (1) angrenzenden Heizkessel (31).
Heizungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkessel (31) aus einem einen Ausbrand- bzw. Ausglühraum (32) als zweite Verbrennungsstufe aufweisenden Kesselunterteil (33) und einem eine Kesselwand (34), einen Kesseldeckel (35) und ein Flammenrohr (36) aufweisenden Kesseloberteil (37) besteht, wobei die offene Seite (7) des Brennrohres (3) in das Kesselunterteil (33) hineinragt, so dass der aus dem Brennrohr (3) heraus transportierte feste Kohlenstoff (38) in den Ausbrand- bzw. Ausglühraum (32) gelangt und dort weiter ausbrennt bzw. ausglüht und wobei die im Ausbrand- bzw. Ausglühraum (32) entstehenden Rauchgase zusammen mit den aus dem Brennrohr (3) aufsteigenden Rauchgasen im Flammenrohr (36) ausbrennen.
Heizungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kesselwand (34) von einem vorzugsweise mehrzügigen Wärmetauscher (39) umgeben ist, wobei der Wärmetauscher (39) vorzugsweise mit Teflon oder einem anderen hitzebeständigen Material beschichtet ist.
Heizungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkessel (1) und/oder der Wärmetauscher (39) mindestens einen Zug (40a) aufweisen, in dem die Rauschgase abwärts strömen, und dass außerhalb des Flammenrohres (36) mindestens ein Abscheideraum (41) vorgesehen ist, in den Staubpartikel (42) absinken können.
Heizungssystem nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass an das Kesselunterteil (33) des Heizkessels (31) ein zweites Kesselunterteil (43) angrenzt, und dass der feste Kohlenstoff (38) durch den Ausbrand- bzw. Ausglühraum (32) des ersten Kesselunterteils (33) in einen im zweiten Kesselunterteil (43) ausgebildeten zweiten Ausbrand- bzw. Ausglühraum (44) transportiert wird und dort weiter ausbrennt bzw. ausglüht, wobei auch die im zweiten Ausbrand- bzw. Ausglühraum (44) entstehenden Rauchgase zusammen mit den aus dem Brennrohr (3) aufsteigenden Rauchgasen im Flammenrohr (36) ausbrennen.
Heizungssystem nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher (45) vorgesehen ist, der derart mit dem Kesseloberteil (37) des Heizkessels (31) verbunden ist, dass die im Flammenrohr (36) ausbrennenden Rauschgase durch die Züge (46) des Wärmetauschers (45) geleitet werden.
Heizungssystem nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (45) auf dem zweiten Kesselunterteil (43) angeordnet ist.
Heizungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messfühler (47) vorgesehen ist, der mindestens einen Abgaswert des Heizkessels (31), insbesondere den Restsauerstoffgehalt der Rauchgase im Abgaskanal (48) des Heizkessels (31) misst, und dass in Abhängigkeit vom gemessenen Abgaswert die Menge und/oder der Druck der Luft durch die Primär-Luftzufuhreinrichtung (6) und/oder die Sekundär-Luftzufuhreinrichtung (21) einstellbar oder regelbar ist.