DE202010013794U1 - Wood gasification boiler in the fall fire principle - Google Patents

Abstract

Holzvergaserkessel arbeitend nach dem Sturzbrandprinzip, im wesentlichen bestehend aus einem Füllraum (2), einer Düse (3), einer Nachbrennkammer (4), einer Anheizklappe, verschiedenen Wärmetauscherflächen (1) und einer Steuerungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse als dünnwandiger von Sekundärluft durchströmter Hohlkörper ausgebildet ist, dass die Nachbrennkammer aus Feuerbeton mit isolierenden Eigenschaften besteht und in diese Prall und Leitelemente eingebaut sind, dass ein motorisch angetriebenen Nachdrücker für den Brennstoff vorgesehen ist, und dass eine Einrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur in der Nachbrennkammer vorgesehen ist die als Führungsgröße zur Steuerung der Primär- und Sekundärluftklappen sowie des Rauchsaugers dient.Wood gasifying boiler operating on the fall fire principle, consisting essentially of a filling chamber (2), a nozzle (3), a Nachbrennkammer (4), a Anheizklappe, various heat exchanger surfaces (1) and a control device, characterized in that the nozzle as a thin wall of secondary air is formed by flow-through hollow body, that the afterburner chamber made of cast concrete with insulating properties and are incorporated in this baffle and vanes, that a motor-driven Nachdrücker is provided for the fuel, and that means for non-contact measurement of the temperature in the afterburner is provided as Reference variable for controlling the primary and secondary air dampers and the smoke extractor is used.

Description

Stand der Technik:State of the art:

Die Erfindung betrifft einen Holzvergaserkessel arbeitend nach dem Starzbrandprinzip, im wesentlichen bestehend aus Füllraum, Düse, Nachbrennkammer, Anheizklappe, verschiedenen Wärmetauscherflächen und Steuerungseinrichtung. Als Brennstoff dienen Scheitholz, Hackschnitzel, Holzabfälle oder Pressholz.The invention relates to a wood gasifier boiler operating on the Starzbrand principle, consisting essentially of filling space, nozzle, afterburner, Anheizklappe, various heat exchanger surfaces and control device. As fuel used logs, wood chips, wood waste or compressed wood.

Die möglichen geringen Abgasemissionswerte werden auch von hochwertigen Holzvergaserkesseln nur bei optimalen Bedingungen erreicht. Häufig ist der Betrieb jedoch von Störungen überschattet, welche einen Benutzereingriff nötig machen und hohe Emissionen verursachen.The possible low exhaust emissions are also achieved by high quality wood gasification boilers only under optimal conditions. Often, however, the operation is overshadowed by disturbances that require user intervention and high emissions.

Die Feuerungstechnik insbesondere die Nachverbrennung des Holzgases stellt ein zentrales Problem bei Holzvergaserkesseln dar. Die bei den meisten Modellen fehlende Modulierbarkeit der Abgabeleistung hat zur Folge, dass große Pufferspeicher mit entsprechendem Platzbedarf und hohen Kosten nötig sind um die in kurzer Zeit anfallende Wärmemenge zwischen zu speichern.The combustion technology, in particular the post-combustion of the wood gas is a central problem in wood gasification boilers. The lack of modulation of the output power in most models means that large storage tanks with corresponding space requirements and high costs are required to store the heat generated in a short time.

Ein sehr häufig auftretendes Problem sind Hohlbrände im Füllraum. Der Brennstoff brennt um die Düse gewölbeartig aus, so dass die Vergasung und Nachverbrennung nicht mehr richtig funktionieren können. Hohe Emissionen und Geruchsbelästigungen entstehen neben einer sehr schlechten Brennstoffnutzung. Bei herkömmlichen Geräten ist zur Behebung des Hohlbrandes ein Eingriff des Benutzers nötig, was den Kontroll- und Bedienungsaufwand erheblich steigert. Zudem ist beim Nachdrücken des unverbrannten Holzes mit großem Rauchabschlag im Aufstellraum und durch den Schornstein zu rechnen. Damit entweichen große Mengen unverbrannter Bestandteile was einen Verlust an Energie des Brennstoffes bedeutet.A very common problem is hollow fires in the filling space. The fuel burns around the nozzle like a vault, so that the gasification and post-combustion can no longer function properly. High emissions and unpleasant odors arise in addition to a very poor use of fuel. In conventional devices, an intervention of the user is necessary to remedy the hollow fire, which significantly increases the control and operating costs. In addition, when crushing the unburned wood with a large smoke in the installation room and through the chimney is to be expected. This releases large quantities of unburned components, which means a loss of energy of the fuel.

Die Abgastemperaturen werden gewöhnlich recht hoch gewählt um ein Kondensieren der Rauchgase und damit Korrosion im Kessel zu vermeiden. Dies begrenzt den Wirkungsgrad beträchtlich: Die im Wasserdampf der Rauchgase enthaltene Energie entweicht durch den Schornstein.The exhaust gas temperatures are usually chosen quite high to avoid condensation of the flue gases and thus corrosion in the boiler. This limits the efficiency considerably: The energy contained in the steam of the flue gases escapes through the chimney.

Ein weiterer nachteiliger Punkt bei herkömmlichen Holzvergaserkesseln ist die Unklarheit wie viel Brennstoff sich noch im Füllraum befindet. Dies erschwert die Abschätzung der zu erwartenden Brenndauer und kann im Falle eines Hohlbrandes für den ahnungslosen Bediener eine Gefahr durch Verpuffung und Rauchgasaustritt darstellen.Another disadvantageous point with conventional wood gasification boilers is the lack of clarity on how much fuel is still in the filling space. This makes it difficult to estimate the expected burning time and, in the case of a blister, can present a danger for the unsuspecting operator due to deflagration and flue gas leakage.

Die ökologisch sinnvolle Art der Wärmeerzeugung durch Holzverbrennung mit einem Holzvergaserkessel wird durch die beschriebenen Nachteile begleitet. Dies hemmt eine weitere Verbreitung der Holzvergaserkessel zur Wärmeerzeugung.The ecologically sound way of generating heat by burning wood with a wood gasification boiler is accompanied by the disadvantages described. This inhibits a further spread of wood gasification boilers for heat production.

Lösung des Problems:The solution of the problem:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Holzvergaserkessel der eingangs genannten Gattung zu verbessern. Die Erfindung löst die Aufgabe durch Ausgestaltung des Holzvergaserkessels gemäß der in Anspruch 1 angegebenen technischen Merkmale.The invention has for its object to improve a wood gasification boiler of the type mentioned. The invention solves the problem by designing the wood gasification boiler according to the technical features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Die Abgrenzung zu auf dem Markt befindlichen Holzvergaserkesseln basiert im wesentlichen auf mehreren auch unabhängig voneinander zu betrachtenden innovativen Ansätzen. Eine Übersicht der Komponenten des erfindungsgemäßen Holzvergaserkessels ist in 1 dargestellt. Man erkennt den Kesselgrundkörper (1) mit Wärmetauscher, den Füllraum (2) für den Brennstoff, die Mischdüse (3) zur Beimischung von Sekundärluft sowie die Nachbrennkammer (4) zum vollständigen Ausbrand der Rauchgase. Der Nachdrücker im oberen Bereich wirkt über eine Druckstange (8) und eine Druckgabel (7) auf den Brennstoff, der Antrieb (6) wird durch einen Getriebemotor realisiert.The differentiation from wood gasification boilers on the market is essentially based on several innovative approaches that can also be considered independently. An overview of the components of the wood gasifying boiler according to the invention is in 1 shown. One recognizes the boiler basic body ( 1 ) with heat exchanger, the filling space ( 2 ) for the fuel, the mixing nozzle ( 3 ) for the admixture of secondary air and the afterburner chamber ( 4 ) for complete burnout of the flue gases. The push button in the upper area acts via a push rod ( 8th ) and a pressure fork ( 7 ) on the fuel, the drive ( 6 ) is realized by a geared motor.

Mischdüsemixing nozzle

Bei vielen Holzvergaserkesseln auf dem Markt besteht die Mischdüse aus keramischem Material welches erfahrungsgemäß der mechanischen und thermischen Beanspruchung nicht gewachsen ist, das Material erlaubt auch keine kleindimensionierten Kanäle für eine feinverteilte Zumischung der Sekundärluft.In many wood gasification boilers on the market, the mixing nozzle consists of ceramic material which experience has shown that the mechanical and thermal stress is not equal, the material also allows no small-sized channels for a finely divided admixing of the secondary air.

Die Mischdüse (2), eine der wichtigsten Komponenten der Feuerungstechnik, besteht im Gegensatz zu den auf dem Markt befindlichen Geräten aus dünnwandigem, hitzebeständigen Metall. In den Holzgastrom wird gut vorgewärmte Sekundärluft (10) durch Ausströmöffnungen (9) feinverteilt zugemischt und somit die Voraussetzung für eine optimale Verbrennung geschaffen. Die Vorwärmung der Sekundärluft geschieht hauptsächlich in den Kanälen und Hohlräumen in der Mischdüse selbst, dadurch wird die Mischdüse von innen gekühlt, was eine Erhöhung der Lebensdauer erwarten lässt.The mixing nozzle ( 2 ), one of the most important components of combustion technology, consists of thin-walled, heat-resistant metal, in contrast to the devices on the market. In the wood gas stream is preheated secondary air ( 10 ) through outflow openings ( 9 ) mixed and thus created the conditions for optimal combustion. The preheating of the secondary air takes place mainly in the channels and cavities in the mixing nozzle itself, thereby the mixing nozzle is cooled from the inside, which can expect an increase in the life.

Nachbrennkammerafterburner chamber

Bei einem Großteil der Holzvergaserkessel auf dem Markt ist die Nachbrennkammer aus massiver Keramik hoher Dichte, dadurch ist diese thermisch träge und gibt die in ihr entstandene Warme leicht nach außen ab. Die erforderliche Betriebstemperatur wird erst nach langer Zeit oder nur bei Maximalleistung erreicht. Die Gestaltung der Brennkammer ist häufig ungünstig ausgeführt, so dass die Turbulenz und Verweilzeit der brennenden Gase zu kurz ist und sie deshalb nicht vollständig verbrennen können.For most of the wood gasifier boilers on the market, the afterburning chamber is off solid ceramic high density, this is thermally inert and gives the resulting heat in her easily to the outside. The required operating temperature is reached only after a long time or only at maximum power. The design of the combustion chamber is often carried out unfavorably, so that the turbulence and residence time of the burning gases is too short and therefore they can not burn completely.

In der erfindungsgemäßen Nachbrennkammer (3) brennt das Holzgas-Luft Gemisch vollständig aus, dazu sind Temperaturen um 1000°C, Turbulenz und entsprechende Verweilzeit nötig.In the afterburning chamber according to the invention ( 3 ) burns the wood gas-air mixture completely, this requires temperatures around 1000 ° C, turbulence and corresponding residence time.

Dies soll realisiert werden durch eine Nachbrennkammer aus Feuerbeton mit isolierenden Eigenschaften. Die notwendige Turbulenz und Verweilzeit der brennenden Gase wird durch die Gestaltung der Brennkammer erzielt. Das aus der Düse strömende Holzgas-Luft Gemisch wird durch eine Prallplatte (14) in zwei Teilströme umgelenkt, stark verwirbelt und nach unten umgelenkt. Unter der Prallplatte haben die Gase noch Zeit vollständig auszubrennen und ziehen dann in Richtung der Wärmetauscherflächen (1).This will be realized by a post combustion chamber made of refractory concrete with insulating properties. The necessary turbulence and residence time of the burning gases is achieved by the design of the combustion chamber. The flowing from the nozzle wood gas-air mixture is by a baffle plate ( 14 ) deflected into two partial flows, strongly swirled and deflected downwards. Under the baffle plate, the gases still have time to completely burn out and then pull in the direction of the heat exchanger surfaces ( 1 ).

Regelung und TemperaturerfassungControl and temperature detection

Der Regelung von Primär und Sekundärluft kommt eine besondere Bedeutung zu, da hierdurch die Holzgas-Luft Zusammensetzung und die Abgabeleistung bestimmt werden. Die Wärmeabgabeleistung hängt vom Brennstoff und von der Menge der zugeführten Primärluft ab und spiegelt sich in der Abgastemperatur und der Temperatur der Nachbrennkammer wieder.The control of primary and secondary air is of particular importance, as this determines the wood gas-air composition and the output power. The heat output depends on the fuel and the amount of primary air supplied and is reflected in the exhaust gas temperature and the temperature of the afterburner chamber.

Bei den meisten Holzvergaserkesseln kann die Leistung nicht geregelt werden, sie laufen stets mit Nennleistung. Dies hat zur Folge, dass die für einen Tag benötigte Wärmemenge in wenigen Stunden erzeugt ist und in großen Pufferspeichern verlustbehaftet zwischengelagert werden muss. Bei leistungsgeregelten Holzvergaserkesseln ist meist die Vorlauftemperatur die Regelgröße, die Vorlauftemperatur hängt jedoch von zeitlich veränderlichen Größen wie Rücklauftemperatur und von der externen hydraulischen Beschaltung des Kessels ab, was häufig zu Fehlfunktionen führt.Most wood gasification boilers can not regulate the power, they always run at rated power. This has the consequence that the amount of heat required for a day is generated in a few hours and must be stored in large buffers lossy. In the case of capacity-controlled wood gasification boilers, the flow temperature is usually the controlled variable, but the flow temperature depends on variables that vary with time, such as the return temperature and the boiler's external hydraulic circuit, which often leads to malfunctions.

Der Wasserinhalt des Kessels reagiert außerdem träge, so dass die Regelung der Leistung nur mit erheblicher Verzögerung stattfinden kann und dadurch das Ausgehen der Flamme in der Nachbrennkammer oder deren Schädigung durch Überhitzung vorgezeichnet ist. Ähnlich verhält es sich bei einer abgastemperaturgeregelten Steuerung, da die Abgastemperatur von der Kesseltemperatur und vom Brennstoff abhängig ist.The water content of the boiler also reacts sluggishly, so that the regulation of the power can take place only with considerable delay and thus the outset of the flame in the afterburner or its damage is marked by overheating. The situation is similar with an exhaust-gas-controlled control, since the exhaust-gas temperature depends on the boiler temperature and the fuel.

Das innovative Konzept der Luftklappensteuerung für Primär und Sekundärluft basiert darauf, dass die Temperatur in der Nachbrennkammer gemessen und in die Steuerung einbezogen wird. Die Luftklappen werden nach einem Regelalgorithmus mit mehreren Regelkreisen über Stellmotore betätigt. Die Temperatur in der Nachbrennkammer soll in einem Temperaturfenster gehalten werden um einerseits einen guten Wirkungsgrad der Verbrennung zu erzielen andererseits die Nachbrennkammer vor Überhitzung zu schützen.The innovative concept of damper control for primary and secondary air is based on measuring the temperature in the afterburning chamber and including it in the control system. The louvers are actuated by a control algorithm with multiple control circuits via actuators. The temperature in the afterburner should be kept in a temperature window on the one hand to achieve a good combustion efficiency on the other hand to protect the afterburner from overheating.

Da bei der erfindungsgemäßen Regelung direkt an der für die Verbrennung relevanten Stelle, nämlich der Nachbrennkammer, die Temperatur gemessen und in der Regelung verarbeitet wird, ist es möglich die Verbrennung gut zu kontrollieren und auf optimale Werte einzustellen. Die Messung erfolgt berührungslos mit einem Infrarottemperaturmessfühler (12). Dies bietet den Vorteil der berührungslosen, flinken und verschleißfreien Messung, was bei den zumessenden Temperaturen ein nicht zu vernachlässigender Punkt ist. Zudem wird die Oberflächentemperatur der Nachbrennkammer ausgewertet, welche die Voraussetzung für eine vollständige Verbrennung ist. Der Sensor an sich wird von Luft umspült, so dass eine geringe Temperaturbelastung des Sensors gegeben ist.Since, in the regulation according to the invention, the temperature is measured directly at the point relevant for combustion, namely the afterburner chamber, and processed in the control system, it is possible to control the combustion well and set it to optimum values. The measurement is made without contact with an infrared temperature sensor ( 12 ). This offers the advantage of non-contact, fast and wear-free measurement, which is a not negligible point at the temperatures to be measured. In addition, the surface temperature of the post-combustion chamber is evaluated, which is the prerequisite for complete combustion. The sensor itself is surrounded by air, so that a low temperature load of the sensor is given.

Die Solltemperatur der Nachbrennkammer wird unter Einbeziehung der Pufferspeichertemperatur von der Steuerung vorgegeben.The setpoint temperature of the afterburning chamber is specified by the controller, taking into account the buffer storage temperature.

Die Leistung des Kessels wird dadurch dem Wärmebedarf angepasst, um mit kleineren Pufferspeichern auszukommen und den Aufwand des wieder Anfeuerns durch lange Brennzeiten zu verringern.The performance of the boiler is thereby adapted to the heat demand to get along with smaller buffers and reduce the cost of re-firing by long firing times.

Der Wirkungsgrad und die Heizeigenschaften des Kessels werden somit in einem optimalen Bereich gehalten, der Investitions- und Platzbedarf der Gesamtanlage dadurch kleinstmöglich gehalten. Die unvermeidlichen Verluste bei Zwischenlagerung des erzeugten Warmwassers in einem Pufferspeicher werden dadurch ebenfalls auf ein Minimum reduziert.The efficiency and heating properties of the boiler are thus kept within an optimum range, keeping the investment and space requirements of the entire system as small as possible. The inevitable losses in intermediate storage of the produced hot water in a buffer memory are thereby also reduced to a minimum.

Ist noch Restglut im Kessel erhalten, so gestaltet sich das Anfeuern sehr unproblematisch indem einfach neuer Brennstoff aufgelegt wird. Die Restgluterhaltung wird durch schließen der Luftklappen bei fast ausgebranntem Füllraum realisiert, dadurch wird das Glutbett über viele Stunden gehalten.If there is still residual heat in the boiler, it is very easy to fire up by simply putting up new fuel. The residual gluten preservation is achieved by closing the louvers in nearly burned out filling space, thereby the ember bed is held for many hours.

Um die zum Betrieb einer Heizanlage notwendige möglichst konstante Vorlauftemperatur zu erreichen, wird die Durchflussmenge der Pufferladepumpe entsprechend geregelt.In order to achieve the most constant flow temperature necessary for operating a heating system, the flow rate of the buffer charging pump is regulated accordingly.

Rauchsauger Chimney fans

Da der Kaminzug zu unregelmäßig und oft auch zu gering ist, wird zur Leistungsregelung und Schwelgasabsaugung häufig ein Gebläse eingesetzt.Since the chimney draft is too irregular and often too low, a blower is often used for capacity control and carbonization.

Bei herkömmlichen Saugzuggebläsen zur Aufrechterhaltung des Zuges und zur Leistungsregelung ist ein Abschalten nicht möglich, da durch Ablagerung von Asche und Ruß Unwucht im Lüfterrad entstehen würde. Dies bedeutet unnötigen Stromverbrauch und Geräuschbelästigung im Aufstellraum. Druckgebläse haben den Nachteil, dass geringste Undichtigkeiten an Kesseltüren zu Rauchgasaustritt im Aufstellraum führen.With conventional induced draft blowers to maintain the train and for power control shutdown is not possible because of the deposition of ash and soot imbalance in the fan would arise. This means unnecessary power consumption and noise pollution in the installation room. Compressed air blowers have the disadvantage that the smallest leaks in boiler doors lead to flue gas leakage in the installation room.

Bei dem erfindungsgemäßen Holzvergaserkessel ist zur Aufrechterhaltung des Schornsteinzuges bei niedrigen Abgastemperaturen und zur Leistungsregelung des Kessels ein vom Gebrauchsmusterinhaber entwickelter Rauchsauger Abströmkopf auf dem Schornsteinkopf vorgesehen. Die Verwendung eines Rauchsaugers statt eines Druck- oder Saugzuggebläses direkt am Kessel hat den Vorteil, dass im Schornstein permanent Unterdruck herrscht, somit ein Austritt von Rauchgasen an Verbindungsstellen des Schornsteins auch bei niedrigen Abgastemperaturen zuverlässig vermieden wird. Dies ermöglicht den Betrieb als Brennwertgerät ohne druckdichten Schornstein, was bei Holzheizungen bisher als nicht beherrschbar galt.In the wood gasification boiler according to the invention, a smoke extractor discharge head on the chimney head developed by the utility model owner is provided to maintain the chimney draft at low exhaust gas temperatures and to regulate the power of the boiler. The use of a smoke aspirator instead of a pressure or induced draft fan directly on the boiler has the advantage that the chimney is permanently under pressure, thus reliably avoiding leakage of flue gases at junctions of the chimney even at low exhaust gas temperatures. This allows operation as a condensing boiler without pressure-tight chimney, which was previously considered uncontrollable in wood heating.

Außerdem wird der patentrechtlich geschützte Rauchsauger Abströmkopf nur bei Bedarf zugeschaltet, so dass ein geringer Energieaufwand zum Betrieb notwendig wird. Ein im Aufstellraum praktisch geräuschloser Betrieb des Kessels ist dadurch ebenfalls möglich. Die Reinigung des Rauchsauger Abströmkopfes geschieht zusammen mit dem Schornstein und stellt für den Kaminkehrer keinen Mehraufwand dar.In addition, the patented Rauchsauger outflow head is switched on only when needed, so that a low energy consumption for operation is necessary. A virtually noiseless operation of the boiler in the installation room is thus also possible. The cleaning of the smoke extractor outlet head is done together with the chimney and represents no additional effort for the chimney sweep.

Nachdrückerpusher

Ein großes Problem im realen Betrieb sind sogenannte Hohlbrände, welche durch gewölbeartiges Ausbrennen des Brennstoffs um die Düse herum entstehen.A big problem in real operation are so-called hollow fires, which are caused by vault-like burning out of the fuel around the nozzle.

Der Bedienungsaufwand eines Holzkessels hängt sehr davon ab, wie oft Eingriffe des Bedieners im Betrieb notwendig sind um den Brennstoff nachzuschieben. Dabei werden durch das Öffnen der Bypassklappe große Rauchabschläge verursacht, damit entweicht unverbranntes Gas durch den Schornstein und in den Aufstellraum, was den Wirkungsgrad erniedrigt und Emissionen erhöht.The operating effort of a wood boiler depends very much on how often intervention by the operator in operation is necessary to feed the fuel. The opening of the bypass damper causes large chimneys, so that unburned gas escapes through the chimney and into the installation room, which reduces the efficiency and increases emissions.

Der erfindungsgemäße Nachdrücker (6–8) übernimmt die Arbeit der Hohlbrandbeseitigung selbsttätig bei geschlossener Bypassklappe und geschlossener Füllraumtüre. Ein durch einen Motor (6) angetriebener Zahnstangenantrieb (8) in der Decke des Füllraumes drückt mit einer Gabel (7) den Brennstoff nach unten in Richtung Düse. Die Wirkung: Kein Rauchabschlag, kein Eingriff des Bedieners, hohe Betriebssicherheit des Kessels, niedrigste Emissionen im Alltag.The Nachdrücker invention ( 6 - 8th ) takes over the work of the hollow fire removal automatically with closed bypass door and closed Füllraumtüre. One by a motor ( 6 ) driven rack drive ( 8th ) in the ceiling of the filling space presses with a fork ( 7 ) Move the fuel down towards the nozzle. The effect: No smoke reduction, no operator intervention, high operating safety of the boiler, lowest emissions in everyday life.

Regelungstechnisch ist der Nachdrücker mit der Temperatur der Nachbrennkammer verknüpft, kann diese trotz voll geöffneter Primärluft und eingeschaltetem Rauchsauger nicht auf Sollwert gehalten werden, wird der Nachdrücker aktiv.Control technology is the Nachdrücker associated with the temperature of the afterburner, this can not be maintained at setpoint despite fully open primary air and activated smoke aspirator, the pusher is active.

Ein weiterer positiver Nebeneffekt ist die durch den Nachdrücker mögliche Füllstandskontrolle des Brennstoffs. Dies macht eine Unterscheidung der Betriebszustände:
„Hohlbrand” oder „Brennstoff ausgebrannt” möglich. Der Zustand Restgluterhaltung kann somit in Abhängigkeit vom Füllstand präzise definiert werden, was ein unnötiges Durchlüften und damit Auskühlen des Füllraumes (2) und der Nachbrennkammer (4) verhindert. Überdies können dem Bediener wichtige Hinweise zur sicheren und komfortablen Bedienung des Kessels über die Steuerung mitgeteilt werden.Another positive side effect is the possible level control of the fuel through the push-pull. This makes a distinction of the operating states:
"Hohlbrand" or "fuel burned out" possible. The state Restgluterhaltung can thus be precisely defined depending on the level, resulting in unnecessary ventilation and thus cooling the filling space ( 2 ) and the afterburning chamber ( 4 ) prevented. In addition, the operator can be informed of important instructions for the safe and comfortable operation of the boiler via the control.

Die Angabe des Füllstandes in Prozent und eine Prognose wie lange es bis zum Ausbrand des Brennstoffes noch dauern wird, ist aufgrund des Nachdrückers ebenfalls möglich. Die Position des Nachdrückers kann über die bei der Fahrt verstrichene Zeit oder über eine Vorrichtung zur Erfassung des Weges mittels Motorumdrehungen, Umdrehungen der Ritzelwelle oder durch das Erfassen von Markierungen an der druckübertragenden Stange ermittelt werden.The indication of the filling level in percent and a forecast how long it will take to burn out the fuel, is also possible due to the Nachdrückers. The position of the pusher may be determined by the time elapsed during travel or by means for detecting the path by means of engine revolutions, revolutions of the pinion shaft, or by detecting marks on the pressure transmitting rod.

Nachschalt WärmetauscherSecondary heat exchanger

Bei herkömmlichen Holzvergaserkessel ist man stets bestrebt eine Kondensation von Wasserdampf zu vermeiden um die Korrosion an den Wärmetauscherflächen möglichst gering zu halten. Ein weiterer Grund ist der benötigte, temperaturabhängige Schornsteinzug zur Abfuhr der Rauchgase. Im gesamten abgasführenden System sollte Unterdruck herrschen um einen Rauchgasaustritt aus unvermeidlichen Undichtigkeiten zu verhindern.In conventional wood gasification boilers one always strives to avoid condensation of water vapor in order to keep the corrosion on the heat exchanger surfaces as low as possible. Another reason is the required, temperature-dependent chimney draft for the removal of flue gases. Negative pressure should prevail in the entire exhaust-gas-carrying system in order to prevent the escape of flue gas from unavoidable leaks.

Eine druckdichte Ausführung des Abgassystems ist bei einem Holzkessel wegen der hohen Temperaturen beim Anheizen mit offener Bypassklappe, sowie beim Nachlegen aufgrund der benötigten gummielastischen Dichtungen nicht möglich.A pressure-tight design of the exhaust system is not possible in a wood boiler because of the high temperatures during heating with open bypass flap, as well as when refilling due to the required rubber-elastic seals.

Zur besonders effizienten Wärmeerzeugung ist beim erfindungsgemäßen Holzvergaserkessel als Option ein Nachschalt Wärmetauscher (4) vorgesehen, dieser ist aus korrosionsbeständigem Stahl gefertigt und erlaubt deshalb den Betrieb mit kondensierenden Rauchgasen. Bei der Kondensation von Wasser wird Energie frei welche damit nutzbar wird, ein Wirkungsgrad von mehr als 100% bezogen auf den Heizwert des Brennstoffes ist damit möglich. Die hydraulische Schaltung ist so vorgesehen, dass der Wärmetauscher vor der Rücklaufanhebung eingebaut ist, also eine Vorwärmung des Kesselrücklaufes bewirkt. Eine weitere Option ist die direkte Versorgung eines Heizkreises bei entsprechender Erwärmung des Wärmeträgers. Um die Sicherheit gegen Überhitzung gewährleisten zu können ist im oberen Bereich des Wärmetauschers (19) ein Sicherheitswärmetauscher (20) angeordnet, welcher bei Öffnung der thermostatisch geregelten Ablaufsicherung (21) aktiv wird und überflüssige Wärme abführt. Reinigungsöffnungen (17) für den Wärmetauscher, sowie eine Möglichkeit zur Sammlung des anfallenden Kondensats (18) sind ebenfalls vorgesehen. Durch die Kombination mit Rauchsauger Abströmkopf ist Unterdruck im Kamin und damit eine Abfuhr der kondensierenden Gase stets gegeben, dies verhindert eine Versottung des Kamins sowie den Austritt von Rauchgasen aufgrund von Undichtigkeiten im Kaminsystem. Der Anschluss erfolgt rauchgasseitig am Stutzen des Kessels (15), der Abgasstutzen (16) wird mit dem Kamin verbunden. Der Kamin an sich muss feuchteunempfindlich sein, und eine Möglichkeit zum Abführen des Kondensats besitzen. Durch die Verwendung des Rauchsaugers auf dem Schornsteinkopf ist trotz der niedrigen Abgastemperaturen der Unterdruck im Kamin gegeben. Dies ist wichtig um einen Austritt von Rauchgasen an undichten Stellen des rauchgasführenden Systems zu verhindern.For particularly efficient heat generation is in the wood gasification boiler according to the invention as an option, a secondary heat exchanger ( 4 ), which is made of corrosion-resistant steel and therefore allows operation with condensing flue gases. In the condensation of water, energy is released which is thus usable, an efficiency of more than 100% based on the calorific value of the fuel is thus possible. The hydraulic circuit is provided so that the heat exchanger is installed before the return flow increase, thus causing a preheating of the boiler return. Another option is the direct supply of a heating circuit with appropriate heating of the heat carrier. In order to ensure the safety against overheating is in the upper part of the heat exchanger ( 19 ) a safety heat exchanger ( 20 ), which when opening the thermostatically controlled drain safety ( 21 ) becomes active and dissipates excess heat. Cleaning openings ( 17 ) for the heat exchanger, as well as a way to collect the resulting condensate ( 18 ) are also provided. Due to the combination with the smoke extractor discharge head, there is always a vacuum in the chimney and thus a removal of the condensing gases, this prevents sooting of the chimney as well as the escape of flue gases due to leaks in the chimney system. The connection is made on the flue gas side of the boiler ( 15 ), the exhaust pipe ( 16 ) is connected to the fireplace. The chimney itself must be insensitive to moisture and have a means of removing the condensate. By using the smoke extractor on the chimney head, the vacuum in the chimney is given despite the low exhaust gas temperatures. This is important to prevent leakage of flue gases to leaks in the flue gas-carrying system.

Claims (20)

Holzvergaserkessel arbeitend nach dem Sturzbrandprinzip, im wesentlichen bestehend aus einem Füllraum (2), einer Düse (3), einer Nachbrennkammer (4), einer Anheizklappe, verschiedenen Wärmetauscherflächen (1) und einer Steuerungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse als dünnwandiger von Sekundärluft durchströmter Hohlkörper ausgebildet ist, dass die Nachbrennkammer aus Feuerbeton mit isolierenden Eigenschaften besteht und in diese Prall und Leitelemente eingebaut sind, dass ein motorisch angetriebenen Nachdrücker für den Brennstoff vorgesehen ist, und dass eine Einrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur in der Nachbrennkammer vorgesehen ist die als Führungsgröße zur Steuerung der Primär- und Sekundärluftklappen sowie des Rauchsaugers dient.Wood gasification boiler operating according to the fall fire principle, essentially consisting of a filling space ( 2 ), a nozzle ( 3 ), a secondary combustion chamber ( 4 ), a Vorheizklappe, different heat exchanger surfaces ( 1 ) and a control device, characterized in that the nozzle is formed as a thin-walled perfused by secondary air hollow body, that the afterburner chamber made of refractory concrete with insulating properties and are incorporated in this baffle and vanes, that a motor-driven Nachdrücker is provided for the fuel, and that a device for non-contact measurement of the temperature in the afterburner chamber is provided which serves as a reference variable for controlling the primary and secondary air dampers and the smoke extractor. Holzvergaserkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Nachdrücker für den Brennstoff aus dem Antrieb (6) oberhalb des Füllraumes, einer Druck- und Führungsstange (8) welche durch die Decke des Füllraumes nach innen verlängert ist und einer Platte (7) oder einer Gabel zur Kraftübertragung auf den Brennstoff besteht.Wood gasifier boiler according to claim 1, characterized in that the Nachdrücker for the fuel from the drive ( 6 ) above the filling space, a pressure and guide rod ( 8th ) which is extended inwardly by the ceiling of the filling space and a plate ( 7 ) or a fork for transmitting power to the fuel. Holzvergaserkessel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (3) aus hitzebeständigem, dünnwandigen Metall besteht und die Sekundärluft (5) feinverteilt und vorgewärmt mit den unverbrannten Gasen mischt, wobei die Vorwärmung der Sekundärluft im Hohlkörper der Düse gleichzeitig die Temperatur der Düse reduziert.Wood gasifier boiler according to claim 1 and 2, characterized in that the nozzle ( 3 ) consists of heat-resistant, thin-walled metal and the secondary air ( 5 ) and preheated mixed with the unburned gases, wherein the preheating of the secondary air in the hollow body of the nozzle simultaneously reduces the temperature of the nozzle. Holzvergaserkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse zahlreiche Öffnungen (9) in der Mantelwand zur Beimischung der Sekundärluft knapp unterhalb des Eintrittsquerschnitts für das Holzgas aufweist.Wood gasifying boiler according to claim 3, characterized in that the nozzle has numerous openings ( 9 ) in the jacket wall for admixing the secondary air just below the inlet cross section for the wood gas has. Holzvergaserkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperaturbrennkammer (2) aus Feuerbeton geringer Dichte mit isolierenden Eigenschaften besteht, eine herausnehmbare Prallplatte (14) teilt die durch die Düse eintretenden Gase, lenkt diese mäanderförmig um und leitet diese in Richtung Austrittsquerschnitt der Nachbrennkammer.Wood gasifying boiler according to one of the preceding claims, characterized in that the high-temperature combustion chamber ( 2 ) consists of low density refractory concrete with insulating properties, a removable baffle plate ( 14 ) divides the gases entering through the nozzle, deflects them in a meandering shape and directs them in the direction of the outlet cross section of the afterburner chamber. Holzvergaserkessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbrennkammer im Austrittsquerschnitt eine herausnehmbare Platte mit reduzierender Öffnung (11) und im Bereich vor der Eintrittsöffnung des Holzgases eine herausnehmbare Platte (13) mit einem Griff aus hitzebeständigem Metall aufweist.Wood gasifying boiler according to claim 5, characterized in that the afterburner chamber in the outlet cross section a removable plate with reducing opening ( 11 ) and in the area in front of the inlet opening of the wood gas, a removable plate ( 13 ) with a handle made of heat-resistant metal. Holzvergaserkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturerfassung (12) der Nachbrennkammer durch berührungslose Messung der emittierten Infrarotstrahlung vorgesehen ist, dabei wird die Intensität der emittierten Strahlung mittels eines Infrarotsensors erfasst.Wood gasifying boiler according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature detection ( 12 ) of the post-combustion chamber is provided by non-contact measurement of the emitted infrared radiation, while the intensity of the emitted radiation is detected by means of an infrared sensor. Holzvergaserkessel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor und gegebenenfalls die Auswertelektronik an der Türe vor der Nachbrennkammer in einem durchlüfteten Gehäuse angeordnet ist, welches durch eine Öffnung direkt mit dem Innenraum des Kessels verbunden ist.Wood gasifying boiler according to claim 7, characterized in that the sensor and optionally the evaluation electronics are arranged on the door in front of the afterburning chamber in a ventilated housing, which is connected through an opening directly to the interior of the boiler. Holzvergaserkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen auf dem Schornsteinkopf angebrachten Rauchsauger, vorzugsweise in Ausführung nach DE 20 2007 012 528 .Wood gasifying boiler according to one of the preceding claims, characterized by a smoke extractor mounted on the chimney head, preferably in execution DE 20 2007 012 528 , Holzvergaserkessel nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Saugzuggebläse welches direkt am Abgasstutzen des Kessels angeordnet ist.Wood gasifying boiler according to claim 8, characterized by an induced draft fan which is arranged directly on the exhaust pipe of the boiler. Holzvergaserkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Nachdrückers als Zahnstangenantrieb ausgeführt wird, die Zahnstange ist oberhalb des Füllraumes geführt. Wood gasification boiler according to claim 2, characterized in that the drive of the Nachdrückers is designed as a rack drive, the rack is guided above the filling space. Holzvergaserkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Nachdrückers mit einem Spindelantrieb aufgebaut ist, der Antrieb wirkt dabei auf die Spindelmutter, die Spindel ist mit einer Längsnut oder einer separat angeordneten Führungsstange verdrehgesichert.Wood gasifying boiler according to claim 2, characterized in that the drive of the Nachdrückers is constructed with a spindle drive, the drive acts on the spindle nut, the spindle is secured against rotation with a longitudinal groove or a separately arranged guide rod. Holzvergaserkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abfragevorrichtung der beiden Endlagen des Nachdrückers vorhanden ist, diese kann vorzugsweise als mechanischer Schalter, als Lichtschranke, als induktiver Schalter ausgeführt sein.Wood gasifier boiler according to claim 2, characterized in that an interrogation device of the two end positions of the Nachdrückers is present, this can be preferably designed as a mechanical switch, as a light barrier, as an inductive switch. Holzvergaserkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenposition des Nachdrückers mittels den erfolgten Motorumdrehungen, durch eine Lichtschranke, einen Schalter oder durch Erfassung der benötigten Zeit bis zum Erreichen des Stillstandes ausgewertet wird.Wood gasifier boiler according to claim 2, characterized in that the intermediate position of the Nachdrückers is evaluated by means of the engine revolutions, by a light barrier, a switch or by detecting the time required to reach standstill. Holzvergaserkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft des Nachdrückers über den Motorstrom, das Drehmoment oder einem Drucksensor erfasst wird und damit ein Signal zum Abschalten des Antriebsmotors erzeugt.Wood gasifying boiler according to claim 2, characterized in that the force of the push-button is detected by the motor current, the torque or a pressure sensor and thus generates a signal for switching off the drive motor. Holzvergaserkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die außerhalb des Füllraumes angeordnete Mechanik durch ein Gehäuse geschützt ist sowie eine Sicherheitsüberwachung der oberen Fülltüre mit einem Schalter realisiert wird.Wood gasifier boiler according to claim 2, characterized in that the mechanism arranged outside of the filling space is protected by a housing and a safety monitoring of the upper filling door is realized with a switch. Holzvergaserkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuerungseinrichtung zur Luftklappensteuerung, der Auswertung der Temperaturen von Nachbrennkammer, Puffer, Kesselwasser, der Ansteuerung der Pufferladepumpe sowie zum Betrieb des Nachdrückers und des Rauchsaugers vorhanden ist, eine Anzeige- und Bedienvorrichtung ermöglicht die Interaktion des Benutzers, das Programm beeinflusst die Stellorgane in Abhängigkeit von den Sensorsignalen und den Benutzereingaben derart, dass eine dem Bedarf angepasste Betriebsweise des Holzvergaserkessels erzielt wird.Wood gasifier boiler according to one of the preceding claims, characterized in that an electronic control device for air damper control, the evaluation of the temperatures of the afterburner, buffer, boiler water, the control of the buffer charging pump and the operation of the Nachdrückers and the smoke extractor is present, a display and control device allows interaction the user, the program affects the actuators in response to the sensor signals and the user inputs such that a customized operation of the wood gasification boiler is achieved. Holzvergaserkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher (4) aus korrosionsbeständigem Stahl, mit Kondensationsflächen für den in den Rauchgasen enthaltenen Wasserdampf am Austritt der Rauchgase aus dem Kessel angeordnet ist, er verlängert den Kessel dadurch um Wärmetauscherdicke.Wood gasifying boiler according to one of the preceding claims, characterized in that a heat exchanger ( 4 ) made of corrosion-resistant steel, with condensation surfaces for the water vapor contained in the flue gases at the outlet of the flue gases from the boiler, it extends the boiler by heat exchanger thickness. Holzvergaserkessel nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher im wesentlichen aus zwei doppelwandigen Röhren (19) mit Anschlüssen und Gewindemuffe für eine thermische Ablaufsicherung, einem oben und unten angeordneten Sammler (23) mit Reinigungsöffnungen (17), Eintrittsöffnung (15) und Auslassstutzen (16) sowie einer Auffangschale (22) und einem Ablauf für Kondensat (18) besteht.Wood gasifier boiler according to claim 18, characterized in that the heat exchanger consists essentially of two double-walled tubes ( 19 ) with connections and threaded sleeve for a thermal discharge safety device, a collector arranged above and below ( 23 ) with cleaning openings ( 17 ), Inlet ( 15 ) and outlet ( 16 ) and a drip tray ( 22 ) and a drain for condensate ( 18 ) consists. Holzvergaserkessel nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich der senkrecht stehenden Röhren konzentrisch zum Wärmtauscheraußenrohr ein weiterer Wassermantel (20) zur Notkühlung des Wärmetauschers vorhanden ist.Wood gasifying boiler according to claim 18, characterized in that in the upper region of the vertical tubes concentric with the heat exchanger outer tube another water jacket ( 20 ) is present for emergency cooling of the heat exchanger.

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