DE20321670U1

DE20321670U1 - Brenner für Pelletbrennstoff

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Publication number: DE20321670U1
Application number: DE20321670U
Authority: DE
Original assignee: TERMOCABI Srl; TERMOCABI Srl PIEVE S GIACOMO
Current assignee: TERMOCABI Srl; TERMOCABI Srl PIEVE S GIACOMO
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2013-04-16

Abstract

Brenner für Pelletbrennmaterial, der mit Brennmaterialzuführungsvorrichtungen, Luftzuführungsvorrichtungen und Zündvorrichtungen verbunden ist und der ein Hauptteil (1), eine Brennkammer (2), in der heiße Verbrennungsgase im Wesentlichen in Längsflussrichtung (F) fließen, und ein Gitter (3) zur Unterstützung des Brennmaterials innerhalb dieser Kammer (2) aufweist, wobei das Gitter (3) im Verhältnis zur genannten Flussrichtung (F) rückwärts geneigt ist und Luftlieferungsvorrichtungen (16, 19) mit dem Gitter (3) verbunden sind, um Luft auf das Pelletbrennmaterial, das auf ihm positioniert ist, zu blasen, um für eine partielle Vergasung des Brennstoffes zu sorgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftlieferungsvorrichtungen im Wesentlichen zylindrische Düsen (16) aufweisen, die am oberen Ende geschlossen sind und Öffnungen (17) an der Seitenfläche haben und angeordnet sind, um Primärvergasungsluft über die gesamte Oberfläche des Gitters (3) zu liefern.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für Pelletbrennmaterial.
Pelletbrennmaterial ist bekannt und besteht meistens aus Holzspänen, Sägespänen, Biomasse oder anderen Materialien, die in kleine Scheiben oder Zylinder mit einem Durchmesser von ca. 6 bis 12 mm und einer Länge von 10 bis 30 mm verdichtet worden sind.
Kessel für Pelletbrennmaterial besitzen im wesentlichen ein Gehäuse aus Stahl, einen Brenner, ein Bündel Rohre oder andere Wärmetauschvorrichtungen und verschiedene Einrichtungen oder verschiedenes Zubehör, das normalerweise bei Brennern vorhanden ist, wie beispielsweise Regelungen, Sonden, Sicherheitsthermostate und Druckschalter, ein Steuerpult, ein separater Brennstoffbehälter u. s. w..
Genauer gesagt, besitzt der Brenner im Wesentlichen eine Brennkammer, eine Vorrichtung zur Zuführung von Brennmaterial einfach durch Schwerkraft oder mit Einrichtungen zum Transport der Pellets, Einrichtungen für die Zufuhr der Luft, die normalerweise ein Hochleistungsgebläse mit niedriger Druckhöhe und eine Zündvorrichtung aufweisen.
Die Brennkammer steht mit dem Gehäuse des Kessels in Verbindung, so dass heiße Verbrennungsgase in den Kessel strömen, um Wärme auf eine Wärmeübertragungsflüssigkeit zu übertragen, bei der es sich normalerweise um Wasser von 60 bis 80°C handelt.
Bei manchen Pelletbrennern weist die Brennkammer eine Düse auf, die aus zwei koaxialen Zylindern besteht, wobei die Brennkammer durch den inneren Zylinder begrenzt ist. Der Brennstoff wird direkt in den inneren Zylinder zugeführt, während Verbrennungsluft in den ringförmigen Spalt zwischen den beiden Zylindern eingeblasen wird und durch die Öffnungen an der Oberfläche des inneren Zylinders in die Brennkammer eintritt.
Bei anderen Brennern besteht die Düse aus einem einzelnen Zylinder oder sie hat eine polygonale Form, und die Verbrennungsluft wird in diesem Fall direkt in die Brennkammer eingeblasen.
Ein Gitter bzw. Rost zum Lagern des festen Brennstoffes während der Verbrennung wird normalerweise bereitgestellt.
Ein Nachteil dieser Pelletbrenner besteht darin, dass Pellets, die in die Brennkammer fallen, aus dem Gitter bzw. Rost herausrollen bzw. herausrutschen können und in einen Bereich der Brennkammer gelangen können, in dem die Temperatur niedriger ist oder in dem die Luftzufuhr schlecht ist, oder sie können sogar in die Kammer des Kessels fallen. Pellets, die nicht auf dem Gitter bzw. Rost verbleiben, verbrennen unvollständig und verursachen dadurch einen schlechten Wirkungsgrad, übermäßige Asche und eine bestimmte Menge an unverbrannten Schadstoffpartikeln.
Aus diesem Grund besitzen die bekannten Pelletbrenner in der Nähe des Gitters bzw. Rostes oder des Austritts des Verbrennungsgases normalerweise Prallbleche, um Brennstoffelemente zurückzuhalten. Bei manchen Brennern sind an der Innenseite der Brennkammer Absätze vorgesehen, um zu verhindern, dass Pelletelemente in die Kammer des Kessels hineinfallen.
Bei der Zündvorrichtung handelt es sich meistens um eine Heißluftvorrichtung oder eine Glühvorrichtung.
Im ersten Fall wird die Verbrennung in Gang gesetzt, indem der Brennkammer Heißluft zugeführt wird, wobei die Heißluft durch einen elektrischen Widerstand aufgeheizt wird.
Im zweiten Fall weist die Zündvorrichtung eine Glühkerze oder mehrere Glühkerzen auf, um die Pelletelemente durch direkten Kontakt zu erhitzen, bis die Verbrennung eintritt.
Die Glühkerzen können auch mit Motor versehen sein, um während der Zündphase mit den Pelletelementen in Berührung zu bleiben, und dann zurückzufahren, um nicht den Flammen ausgesetzt zu bleiben.
Die Verbrennung der Pellets weist im wesentlichen zwei Phasen auf. In der ersten Phase wird der Brennstoff durch hohe Temperaturen und Luft, die in die Brennkammer eingeblasen wird, teilweise in Gas umgewandelt; in der zweiten Phase tritt die Verbrennung des in Gas umgewandelten Teils sowie die Verbrennung der restlichen Feststoffe ein.
Allgemein ausgedrückt, wird der Wirkungsgrad der Verbrennung durch die Umwandlung der Pellets in Gas erhöht, weil gasförmiger Brennstoff mit der Verbrennungsluft besser vermischt wird, und eine geringere Emission von Schadstoffen, weniger unverbrannte Partikel und Asche erzeugt werden.
Doch diese Brenner für Pelletbrennmaterial weisen die folgenden Nachteile und Probleme auf.
Ein erstes Problem besteht in der nicht gleichmäßigen Verteilung der Pellets in der Brennkammer und insbesondere auf dem Gitter bzw. Rost, wodurch der Wirkungsgrad der Verbrennung verringert und die Emission von Schadstoffen erhöht wird. Durch diesen Nachteil kann auch die Zündung behindert werden, wenn sich ein Bereich ohne Brennstoff in der Nähe der Zündvorrichtung befindet.
Mit Schneckenförderern, mittels derer die Pellets der Brennkammer direkt zugeführt werden, wird dieses Problem teilweise gelöst, doch dies erhöht auch die Kosten und macht die Dinge komplizierter.
Prallbleche oder Absätze in der Brennkammer können diesen Nachteil ebenfalls begrenzen und vermeiden, dass der Brennstoff aus dem Gitter bzw. Rost herausrollt bzw. herausrutscht oder sogar in die Kammer des Kessels hineinfällt, doch sie behindern die Luftströmungen und verhindern eine optimale Mischung von Luft und Brennstoff.
Bei Brennern mit rechteckiger oder polygonaler Düse ist die unregelmäßige Form der Düse außerdem ein weiteres Hindernis für eine gleichmäßige Luftverteilung und eine gute Mischung von Luft und Brennstoff.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass eine unvollständige Verbrennung infolge der nicht gleichmäßigen Verteilung des Brennstoffes auf dem Gitter bzw. Rost und infolge der nicht optimalen Mischung von Luft und Brennstoff die Anhäufung und das Herabfallen von unverbrannter Asche durch die Lufteintrittsöffnungen – die direkt auf den Verbrennungsrost führen – in die Luftkanäle begünstigt.
Dies ist besonders störend und verursacht häufige Unterbrechungen, um Wartungsarbeiten wie Reinigen durchzuführen.
Aus allen diesen Gründen wird in der Brennkammer normalerweise ein großer Luftüberschuss aufrechterhalten, doch dadurch nehmen die Flammentemperatur und der Wirkungsgrad der Verbrennung ab, und es kommt zu hohen NO_x-Emissionen.
Der Einsatz eines Gebläses mit niedriger Druckhöhe liefert keine geeignete Wirbelströmung der Luft in der Brennkammer und ermöglicht deshalb auch keine optimale Mischung von Luft und Brennstoff.
Ein weiteres Problem bei den bekannten Brennern besteht noch darin, dass die beiden Phasen – Umwandlung der Pellets in Gas und Verbrennung – mittels der gleichen Luftmenge gleichzeitig in der gesamten Brennkammer stattfinden.
Um einen besseren Wirkungsgrad zu erzielen, wäre es wünschenswert, der Brennkammer zwei separate Luftströmungen zuzuführen, nämlich einen Primärluftstrom für die Umwandlung der Pellets in Gas, und einen sekundären Verbrennungsluftstrom; außerdem wäre es von Vorteil, wenn die Brennkammer eine Zone für die Umwandlung der Pellets in Gas hätte, in der diese Umwandlung in Gas stattfindet, sowie eine Zone für die Verbrennung von Gas, in der hauptsächlich die Verbrennung des Gases stattfindet.
Schließlich existieren einige Nachteile in Bezug auf die Zündvorrichtungen. Heißluftvorrichtungen benötigen eine hohe elektrische Leistung und verursachen hohe Kosten; Zündkerzen benötigen weniger Strom, doch sie benötigen bewegliche Teile, da die Zündkerzen motorisiert sein müssen; sie sind teuer, kompliziert und können bezüglich Zuverlässigkeit ein Problem darstellen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Nachteile zu beseitigen oder zumindest zu reduzieren.
Eine generelle Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Brenner für Pelletbrennmaterial herzustellen, der einen hohen Wirkungsgrad in der Verbrennung und geringe Emissionen aufweist. Insbesondere besteht der Schutzbereich der Erfindung darin, einen Brenner herzustellen, in dem der Brennstoff gleichmäßig auf dem Verbrennungsrost verteilt wird, so dass das Problem der Zonen ohne Brennstoff, insbesondere in der Nähe der Zündvorrichtung, umgangen wird.
Ein weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, zu verhindern, dass die Pellets von dem Verbrennungsrost herunterfallen oder in den Kessel fallen, der mit dem Brenner verbunden ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Asche in der Brennkammer zu reduzieren, so dass auch der Wartungsbedarf und der Reinigungsbedarf reduziert werden.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gute Mischung von Luft und Brennstoff zu erreichen, um eine vollständige Verbrennung ohne hohen Luftüberschuss über dem stöchiometrischen Wert zu erhalten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Brenner herzustellen, bei dem die Brennkammer eine regelmäßige Form ohne Prallbleche, Absätze oder andere Elemente hat, die eine Luftzirkulation und eine Mischung von Luft und Brennstoff verhindern könnten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Brenner herzustellen, bei dem die Phase der Gasumwandlung des Brennstoffes mit Hilfe von Primärluft verbessert wird, die über dem Pelletbrennmaterial ordnungsgemäß zugeführt wird, sowie sekundärer Verbrennungsluft, die mit dem Gas, das man erhält, vermischt wird.
Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brenner mit einer Brennkammer herzustellen, die eine Zone für die Umwandlung der Pellets in Gase besitzt, in der der Brennstoff aufgrund des Primärluftstroms in Gas umgewandelt wird, sowie eine Gasverbrennungszone besitzt, in der die sekundäre Verbrennungsluft zugeführt und der in Gas umgewandelte Brennstoff verbrannt wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Brenner mit einer Zündvorrichtung herzustellen, die keine hohe elektrische Leistung erfordert, und dabei doch gleichzeitig wirksam und zuverlässig ist.
Schließlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Ziele mit Hilfe eines einfachen, kostengünstigen Pelletbrenners zu erreichen.
Die oben genannten Ziele werden mit Hilfe der vorliegenden Erfindung erreicht, welche aus einem Brenner für Pelletbrennmaterial besteht, der mit Einrichtungen zur Brennstoffzufuhr, Einrichtungen für die Luftzufuhr und Zündvorrichtungen verbunden ist, und einen Hauptteil, eine Brennkammer, in der heiße Verbrennungsgase im wesentlichen in Längsrichtung strömen, und ein Gitter bzw. Rost aufweist, auf dem der Brennstoff in der Kammer gelagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter bzw. der Rost in Bezug auf die Strömungsrichtung nach hinten geneigt ist, und Vorrichtungen für die Luftzufuhr mit dem Gitter bzw. Rost verbunden sind, um Luft auf das Pelletbrennmaterial zu blasen, das sich auf dem Gitter bzw. Rost befindet, um eine teilweise Umwandlung des Brennstoffes in Gas zu erreichen.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass sich der Brennstoff auf dem geneigten Gitter bzw. Rost ansammelt und nicht in der Brennkammer – die eine rechteckige Form ohne Prallbleche oder Absätze haben kann – verteilt wird, wodurch eine bessere Luftzirkulation und ein besserer Wirkungsgrad der Verbrennung erzielt werden; der Brenner benötigt daher keinen hohen Luftüberschuss und die NOx-Emissionen werden reduziert; die Einrichtungen für die Luftzufuhr, die mit dem Gitter bzw. Rost verbunden sind, führen den festen Brennstoffpellets Primärluft für die Umwandlung in Gas zu, und ermöglichen es auf diese Art und Weise, einen hohen Grad der Umwandlung in Gas zu erreichen, was den Wirkungsgrad weiter erhöht; durch den hohen Wirkungsgrad wird die Bildung von Schadstoffen und Asche verringert und damit verringert sich auch der Bedarf an Wartung und Reinigung; die Zündung wird durch Bereitstellen der Zündvorrichtungen in der Nähe der Zone des geneigten Gitters bzw. Rostes, auf dem sich der Brennstoff ansammelt, erleichtert. Deshalb ist es möglich, bei geringerem Energiebedarf eine Zündvorrichtung mit demselben Wirkungsgrad zu verwenden.
Die Einrichtungen für die Luftzufuhr weisen vorteilhafterweise zylinderförmige Düsen mit Öffnungen an ihren Seitenflächen auf, die über der gesamten Fläche des Gitters bzw. Rostes, auf dem sich der Brennstoff befindet, Primärluft für die Umwandlung in Gas zuführen.
Im Hinblick auf eine gleichmäßige Verteilung der Pellets auf dem Gitter bzw. Rost besitzen diese Einrichtungen zur Brennstoffzufuhr vorteilhafterweise ein Zufuhrrohr mit einem Fach am Austrittsabschnitt, das in Bewegungsrichtung der Pellets in das Rohr hinein geschlossen und am oberen Ende geöffnet ist, um die kinetische Energie der Pelletelemente abzugeben, indem sie mit einer im wesentlichen vertikalen Bewegung auf das Gitter bzw. den Rost fallen. Daher ist die Gefahr, dass Pellets von dem Gitter bzw. Rost herunterfallen oder in die Kammer des Kessels fallen, reduziert.
Bei der Zündvorrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen voltaischen Lichtbogen, der weniger Energie benötigt als elektrische Luftvorwärmer und er ist kostengünstiger und zuverlässiger als Zündkerzen, weil die Zündvorrichtung nicht motorisiert ist, die Elektroden nicht in direktem Kontakt zu dem Brennstoff stehen, und sie nicht so leicht verschmutzen.
Aus Gründen der Kompaktheit und aus Kostengründen besitzt der Brenner vorteilhafterweise ein im wesentlichen kastenförmiges Verteilelement für den Brennstoff und die Verbrennungsluft und eine zylinderförmige Düse, die die Brennkammer begrenzt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit den Zeichnungen, auf denen eine bevorzugte Ausführungsart zu sehen ist.
1 ist ein Längsschnitt durch einen Brenner für Pelletbrennmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem die elektromechanischen Vorrichtungen für die Zufuhr der Verbrennungsluft nicht gezeigt sind.
2 ist eine perspektivische Ansicht des Brenners aus 1.
3 ist eine Vorderansicht von der Brennkammer des Brenners aus 1.
4 ist eine Vorderansicht des Außenflansches zur Befestigung des Brenners an dem Kessel.
5 ist ein Querschnitt durch den Brenner gemäß einer vertikalen Ebene in dem Kessel in Richtung des inneren Befestigungsflansches.
6 ist ein Querschnitt durch den Brenner gemäß der gleichen Schnittebene aus 5 in Richtung der Heißgase.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer Einzelheit des Verbrennungsrostes des Brenners gemäß 1.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsrostes, der in Bezug auf das Gitter bzw. den Rost aus 7 vereinfacht ist, ohne die Luftverteildüsen.
9 ist eine perspektivische Ansicht der Halteelemente für die Düsen an dem Gitter bzw. Rost aus 7.
10 ist ein Längsschnitt durch das Zufuhrrohr für den Brennstoff.
11 ist eine horizontale Schnittansicht entlang der Ebene XI-XI aus 1, die eine Einzelheit des Brenners zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Figuren besitzt der Brenner für Pelletbrennmaterial im wesentlichen einen Hauptteil 1 mit einer Brennkammer 2 und er ist mit Zufuhrvorrichtungen für den Brennstoff, Zufuhrvorrichtungen für Luft und Zündvorrichtungen verbunden, die nachstehend näher beschrieben werden.
Die heißen Verbrennungsgase fließen in Längsrichtung F durch die Brennkammer 2.
Außerdem befindet sich in der Kammer 2 ein Gitter bzw. Rost 3, auf dem sich die Brennstoffpellets befinden.
Die Zufuhrvorrichtungen für den Brennstoff weisen mindestens ein Brennstoffrohr 4 für die Zufuhr der Pellets in die Brennkammer 2 und bei Bedarf einen Schneckenförderer oder eine ähnliche Vorrichtung zum mechanischen Anheben und Transportieren von Brennstoffpellets, sowie einen externen Brennstoffbehälter auf.
Die Zufuhrvorrichtungen für die Luft besitzen ein nicht gezeigtes Gebläse sowie Öffnungen oder Durchgänge für die Luft, die nachstehend näher beschrieben werden.
Die Zündvorrichtungen weisen einen Zünder 5 auf, bei dem es sich vorzugsweise um einen voltaischen Lichtbogenzünder handelt.
In einer bevorzugten Ausführungsart, wie sie in den Figuren gezeigt ist, weist der Hauptteil 1 des Brenners im wesentlichen einen Verteiler 6 und eine zylinderförmige Düse 7 auf, die die Brennkammer 2 begrenzen.
Der Boden der Kammer 2 ist durch eine Platte 8 unter dem Gitter bzw. Rost 3 geschlossen.
Das Gitter bzw. der Rost 3 begrenzt in Verbindung mit der Platte 8 einen Kanal 9, der als Sammler für die Primärluft zur Umwandlung in Gas fungiert.
Der Brenner besitzt auch einen Eintrittsstutzen für Brennstoff 10, Öffnungen 11a und 11b für die Zufuhr von Primärluft zu dem Kanal 9, einen Durchgang 12 für die Zufuhr von sekundärer Verbrennungsluft zu der Kammer 2, eine Zündöffnung 13, Durchgänge 30a und 30b für weitere Primärluft, einen Gasaustritt 14 und eine Vielzahl von Gasrezirkulationsöffnungen 15.
Bei den Öffnungen 11a und 11b kann es sich um Löcher handeln oder sie können für die gleichmäßige Zuführung zu dem Kanal 9 auch eine andere Form haben.
Der Durchgang für die Verbrennungsluft 12 fluchtet im wesentlichen mit der Achse der zylinderförmigen Düse 7 und führt durch ein Rohr 28 Luft in die Mitte der Brennkammer 2 über dem Gitter bzw. Rost 3 zu.
Die Zündöffnung 13 erlaubt den Durchfluss von Primärluft und den Einschub eines Zünders 5, so dass der elektrische Lichtbogen, der von dem Zünder erzeugt wird, die festen Brennstoffelemente auf dem Gitter bzw. Rost 3 erreichen kann.
Öffnungen zur Gasrezirkulation 15 sind am Umfang der Düsenfläche 7 in der Nähe des Eintrittsabschnittes für Luft und Brennstoff der Brennkammer 2 angeordnet.
Die Düse 7 ist vorteilhafterweise zylinderförmig, wie in den Figuren gezeigt, doch bei einigen äquivalenten Ausführungsarten der Erfindung kann sie auch aus Wänden bestehen, die miteinander verbunden sind, und die der Kammer 2 eine im wesentlichen achsensymmetrische, polygonale Form verleihen.
Das Gitter bzw. der Rost 3 ist in Bezug auf die Richtung F nach hinten geneigt, wobei das obere Ende in Richtung Gasaustritt 14 und das untere Ende in der Nähe der Zündöffnung 13 liegt.
Das Gitter bzw. der Rost 3 weist Düsen 16 für die Zufuhr von Primärluft zur Umwandlung in Gas auf, die durch den Kanal 9 zu den festen Brennstoffelementen über dem Gitter bzw. Rost strömt.
Die Düsen 16 sind im Wesentlichen zylinderförmig, an ihrem Ende geschlossen und besitzen an der Seitenfläche Öffnungen für die Luftzufuhr 17.
Die Düsen 16 können an dem Gitter bzw. Rost 3 befestigt sein. Doch in einer vorteilhafteren Ausführungsart sind die Düsen an zwei Halteelementen für die Düsen 18a und 18b befestigt, die unter dem Gitter bzw. Rost 3 eingeschoben werden können, wobei die Düsen 16 durch Öffnungen 19 verlaufen, welche sich an dem Gitter bzw. Rost selbst befinden.
In einer vereinfachten Ausführungsart der Erfindung befinden sich keine Düsen 16 an dem Gitter bzw. Rost und die Luft, die durch den Kanal 9 zugeführt wird, wird den Brennstoffpellets einfach mit Hilfe der Öffnungen 19 zugeführt.
In äquivalenten Ausführungsarten der Erfindung können diese Löcher 19 durch Öffnungen einer anderen Form ersetzt werden, die an der Oberfläche des Gitters bzw. Rostes 3 verteilt sind.
Außerdem besitzt das Gitter bzw. der Rost 3 eine konkave Form und deshalb liegen die Düsen 16 erhöht über der Mittellinie des Gitters bzw. Rostes. Die Kanten des Gitters bzw. Rostes 3 sind vorteilhafterweise ebenfalls erhöht.
In der gezeigten Ausführungsart sind die Düsen 16 an zwei Längslinien symmetrisch angeordnet, so dass die Luftstrahlen aus den Öffnungen 17 gleichmäßig auf dem Brennstoff über dem Gitter bzw. Rost 3 verteilt werden.
Es ist einleuchtend, dass die Anzahl, die Form und die Anordnung der Düsen 16 auf dem Gitter bzw. Rost 3 je nach Art und Abmessungen des Brenners variieren können.
Der Verteiler 6 ist mit dem Zufuhrrohr 4 für Brennstoff verbunden und über einen Außenflansch 20 mit dem Kessel verbunden.
An der Innenseite des Kessels wird die Düse 7 über einen Innenflansch 29 mit dem Kessel verbunden.
Der Verteiler 6 weist außerdem ein Eintrittsrohr 21 für die Luft und einen Halter 22 für die Zündvorrichtung 5 auf. Ein nicht gezeigtes Gebläse, mit dem die Luft durch das Rohr 21 geblasen wird, kann an dem Verteiler 6 befestigt oder in dem Verteiler untergebracht werden.
Der Verteiler 6 ist innen in eine obere Kammer 23 und eine untere Kammer 24 aufgeteilt, die im wesentlichen durch ein Prallblech 25 isoliert ist, welches vorteilhafterweise in Richtung des Stutzens 10 geneigt ist.
Außerdem besitzen die Seitenwände des Verteilers 6 Wärmeisolierbereiche 26, die hohl oder mit einem Wärmeisoliermaterial gefüllt sein können.
Das Brennstoffrohr 4 endet in der Kammer 23, die über den Stutzen 10 mit der Brennkammer 2 in Verbindung steht.
Der Austrittsabschnitt von Rohr 4 in die Kammer 23 weist ein Fach 27 auf, das oben offen ist und in einer Richtung quer zu der Rohrachse im wesentlichen geschlossen ist.
Die untere Kammer 24 steht über die Durchgänge 11a und 11b, 30a und 30b, die Primärluft und die Zündöffnung 13 sowie den Sekundärluftzugang 12 mit der Brennkammer 2 in Verbindung.
Der Brenner gemäß der Erfindung funktioniert wie folgt:
Brennstoff wird durch das Brennstoff-Zufuhrrohr 4 der Kammer 23 zugeführt, gleitet an dem Prallblech 25 entlang und tritt in die Brennkammer 2 ein, indem es durch den Stutzen 10 über dem Gitter bzw. Rost 3 fällt.
Die kinetische Energie der Brennstoffpellets wird abgegeben, indem sie gegen das Fach 27 am Austrittsende des Rohres 4 stoßen, so dass sie im wesentlichen vertikal auf das Gitter bzw. den Rost 3 fallen, ohne sich in der Brennkammer 2 auszubreiten oder zu der Öffnung 14 hin zu rollen, von wo aus sie in die Kammer des Kessels eintreten könnten.
Durch die Neigung des Gitters bzw. Rostes 3 wird die Ansammlung der Pellets vor allem an der Zündöffnung 13 erleichtert, so dass die Verbrennung mit Hilfe des Zünders 5 leicht in Gang gesetzt werden kann.
Die Verbrennungsluft wird der Kammer 24 des Verteilers 6 über ein Rohr 21 zugeführt und sie tritt über die Öffnungen 11a und 11b, den Durchgang 12, das Loch 13 und die Durchgänge 30a und 30b in die Brennkammer 2 ein.
Bei der Luft, die durch die Öffnungen 11a, 11b, das Loch 13 und die Durchgänge 30a und 30b strömt, handelt es sich um die Primärluft für die Umwandlung in Gas.
Ein Teil der Primärluft tritt durch die Öffnungen 11a und 11b unter dem Gitter bzw. Rost 3 in den Kanal 9 ein und wird den Brennstoffpellets durch die Düsen 16 zugeführt.
Ein anderer Teil der Primärluft tritt genau über dem unteren Teil des geneigten Gitters bzw. Rostes 3 durch die Öffnung 13 und die Durchgänge 30a und 30b in die Kammer 2 ein.
Dank der Primärluftmenge und der hohen Temperaturen werden die Pellets teilweise in Gas umgewandelt und es wird ein brennbares Gas erzeugt, das von dem Gitter bzw. Rost 3 in die Mitte der Kammer 2 aufsteigt.
Bei der Luft, die durch das Rohr 28 über den Durchgang 12 eingeblasen wird, und in die Kammer 2 eintritt, handelt es sich um die sekundäre Verbrennungsluft, die mit dem brennbaren Gas vermischt wird.
Außerdem kühlt die Luft, die durch die Kammer 24 strömt, die Wände des Verteilers 6 ab, wodurch eine überhöhte Temperatur des Verteilers selbst und des Brennstoffes, der durch das Brennstoffrohr 4 in die Kammer 23 eintritt, vermieden wird.
Heiße Verbrennungsgase strömen durch die Gasaustrittsöffnung 14 von der Brennkammer 2 zu dem Kessel, und zwar hauptsächlich entlang einer Längsrichtung F.
Aufgrund des Venturi-Effektes, der dadurch hervorgerufen wird, dass Sekundärluft über das Rohr 28 in die Düse 7 eintritt, wird ein Teil der Verbrennungsgase durch die Gasrezirkulationsöffnungen 15 in die Kammer 2 gesaugt.
Eine gute Mischung der rezirkulierten Verbrennungsgase mit dem frischen Luft-/Brennstoffgemisch wird durch die Anordnung von Löchern 15 am Umfang erreicht, wodurch die Emission unverbrannter Partikel und die Emission von NOx reduziert werden.
Dadurch, dass die Primärluft durch die Düsen 16, die Durchgänge 30a und 30b und den Durchgang 13 zugeführt wird, kann ein erheblicher Teil des Brennstoffes in Gas umgewandelt werden.
Aufgrund der Neigung des Gitters bzw. Rostes (3) sind keine Prallbleche oder Absätze erforderlich, um die Pellets zu halten, die Sekundärluftströmungen werden nicht behindert und es wird eine gute Mischung von Luft und Brennstoff erreicht.
Der Wirkungsgrad der Verbrennung ist hoch und die Bildung von unverbrannten Substanzen und Asche wird reduziert.
Dies bedeutet auch, dass der Brenner keinen hohen Luftüberschuss benötigt, wodurch die Bildung von NOx reduziert wird.
Der Wirkungsgrad der Verbrennung kann durch Einsatz eines Gebläses mit großer Druckhöhe, wie jene, die normalerweise bei Methanbrennern oder Ölbrennern Verwendung finden, weiter verbessert werden. Ein Gebläse mit großer Druckhöhe erzeugt nämlich eine Wirbelströmung in der Brennkammer, was die Mischung von Luft und Brennstoff verbessert.
Die Wartung, insbesondere im Hinblick auf die Reinigung der Brennkammer 2 und des Gitters bzw. Rostes 3 und für den Austausch der Düsen, ist leichter, weil die untere Platte 8 abmontiert werden kann und die Halteelemente 18 der Düsen 18a und 18b von dem Gitter bzw. Rost 3 entfernt werden können.
Die bevorzugte Ausführungsart, bei der der Hauptteil des Brenners – wie beschrieben – vor allem aus dem Verteiler 6 und der Düse 7 besteht, ist besonders kompakt und funktional.

Claims

Brenner für Pelletbrennmaterial, der mit Brennmaterialzuführungsvorrichtungen, Luftzuführungsvorrichtungen und Zündvorrichtungen verbunden ist und der ein Hauptteil (1), eine Brennkammer (2), in der heiße Verbrennungsgase im Wesentlichen in Längsflussrichtung (F) fließen, und ein Gitter (3) zur Unterstützung des Brennmaterials innerhalb dieser Kammer (2) aufweist, wobei das Gitter (3) im Verhältnis zur genannten Flussrichtung (F) rückwärts geneigt ist und Luftlieferungsvorrichtungen (16, 19) mit dem Gitter (3) verbunden sind, um Luft auf das Pelletbrennmaterial, das auf ihm positioniert ist, zu blasen, um für eine partielle Vergasung des Brennstoffes zu sorgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftlieferungsvorrichtungen im Wesentlichen zylindrische Düsen (16) aufweisen, die am oberen Ende geschlossen sind und Öffnungen (17) an der Seitenfläche haben und angeordnet sind, um Primärvergasungsluft über die gesamte Oberfläche des Gitters (3) zu liefern.
Brenner gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (3) einen konkaven Querschnitt hat.
Brenner gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (16) an Düsenhalteelementen (18a, 18b) befestigt sind, die umkehrbar mit dem Gitter (3) verbunden werden können.
Brenner gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennmaterialzuführungsvorrichtungen ein Brennmaterialrohr (4) aufweisen, dessen Auslassteil ein Fach (27) umfasst, das oben offen und in Querrichtung zur Achse des genannten Rohrs (4) zum größten Teil geschlossen ist.
Brenner gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuführungsvorrichtungen das Folgende aufweisen: – Zumindest eine Primärluftöffnung (11) zur Zuführung von Luft durch einen Kanal (9) unter dem Gitter (3), das mit den Luftzuführungsvorrichtungen (16, 19) verbunden ist; – Primärluftzuführungen (13, 30) zur Lieferung von Luft über den anfänglichen unteren Bereich des Gitters (3); – zumindest einen Sekundärluftdurchgang (12) zum Blasen von Luft im Wesentlichen zum Axialbereich der Brennkammer (2).
Brenner gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündvorrichtungen einen Zünder (5) und zumindest ein Zündloch (13) enthalten, durch dass der Heizvorgang der Zündvorrichtung (5) auf das Brennmaterial auf dem Gitter (3) übertragen wird, wobei das Loch (13) sich in Übereinstimmung mit dem untersten Ende des Gitters (3) befindet, so dass sich das Brennmaterial durch die Neigung des Gitters (3) nahe am Loch (13) ansammelt.
Brenner gemäß wenigstens einen der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Hauptteil (1) ein Verteilungselement (6) für das Brennmaterial und für die Verbrennungsluft aufweist sowie eine zylindrische Düse (7), die mit dem Element (6) verbunden ist und die Brennkammer (2) begrenzt.
Brenner gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungselement (6) eine obere Kammer (23) und eine untere Kammer (24) aufweist, die durch ein Prallblech (25) getrennt und im Wesentlichen voneinander isoliert sind, wobei: – die obere Kammer (23) mit den Brennmaterialzuführungsvorrichtungen verbunden ist und mit der Brennkammer (2) mittels eines Zuführungsanschlusses (10) kommuniziert; – die untere Kammer (24) mit den Luftzuführungsvorrichtung und mit den Zündvorrichtungen verbunden ist und mit der Brennkammer (2) durch Öffnungen zur Lieferung von Luft und Verbrennungsentzündung (11, 12, 13, 30) kommuniziert.
Brenner gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der zylindrischen Düse (7) eine Vielzahl von Gasrezirkulationslöchern (15) aufweist, die auf einen Kreis angeordnet sind.