DE2821767A1 - Ofen fuer feste abfallbrennstoffe - Google Patents
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Description
PATEN TAiV Ψ A LTE
DIPL.-ING. H. VuN SCHUMANN DIPL-ING. W. D. OEDEKOVEN 2821767
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Telefon 089-221273
18. Mai 1978 6/Ha
Josef Probsteder, 8399 Euhstorf
Ofen für feste Abfallbrennstoffe
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ofen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Stroh hat einen Heizwert von etwa 14.000 kJAg, d. h.
ein kg Stroh entspricht dem Energiewert von 0,36 1 Heizöl. Ein Großrundballen Stroh von etwa 500 kg ersetzt somit
etwa 180 1 Heizöl. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich bei Abfallholz, beispielsweise Eeisig. In Zeiten
ständig wachsender Energieknappheit gewinnt deshalb die Verwertung derartiger Abfälle zur Energieerzeugung zunehmend
an Bedeutung.
Gerade in land- und forstwirtschaftlichen Betrieben stehen diese Abfälle jedoch reichlich zur Verfügung. Nennenswerte
Transportkosten fallen damit nicht an. Andererseits besteht in landwirtschaftlichen Betrieben ein
beträchtlicher Wärme verbrauch. Insbesondere zur Getreide-, Mais-und Grünfuttertrocknung, aber auch zur Beheizung
von großen Räumen, wie Stallungen, sind erhebliche Wärmemengen erforderlich. Das Bedürfnis nach für land-
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und forstwirtschaftliche Abfälle geeignete öfen ist
also hier besonders groß.
Ein Ofen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches
1 ist bereits bekannt (deutsche Auslegeschrift 27 21 2I3.I-I3). Dabei ist ein Zylinder vorgesehen, dessen
oberer Teil den Füllschacht für den Abfallbrennstoff und dessen unterer Teil den Brennraum bildet. Am Boden
des Zylinders ist die Nachverbrennungskammer angeordnet. Der Brennstoff, und zwar werden bevorzugt Strohgroßrundballen
verwendet, sinkt nach Inbrandsetzung in den Brennraum ab, worauf ein neuer Strohgroßrundballen oben in den
Füllschacht gegeben werden kann. Nachteilig bei diesem Ofen ist, daß bei kontinuierlichem Betrieb das Nachfüllen
von Zeit zu Zeit von einer Bedienungsperson besorgt werden muß.
Auch ist ein vollautomatisch arbeitender Ofen für Abfallbrennstoffe
bekannt, bei dem ein separater Brennstoffvorrat sbehälter vorgesehen ist, an dessen Austrittsöffnung
eine Förderschnecke angeordnet ist, die den Brennstoff in eine leitung transportiert, die zum
Brennraum führt und in diesen von oben einmündet (deutsches Gebrauchsmuster 66 00 441). Der Transport des
Brennstoffes in der Leitung erfolgt dabei durch pneumatische Druckluftbeförderung, wobei die zum Transport
vorgesehene Luft gleichzeitig als Verbrennungsluft dient. Eine Nachverbrennung, durch die einerseits der Brennstoff
optimal ausgenutzt wird und die andererseits zu Kohlendioxyd und Wasser als für die Umwelt unschädlichen
Verbrennungsgasen führt, ist allerdings nicht vorgesehen.
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-y-6.
Eine Nachverbrennung setzt voraus, daß der Brennstoff
in. einem Brennraum zunächst unter Teilverbrennung verschwelt
wird. Dies ist jedoch ausgeschlossen, wenn, wie bei einer Druckluftförderung erforderlich, dem
Brennraum ein viel zu großer Luftüberschuß zugeführt wird.
Durch die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, soll die Aufgabe gelöst werden, den Ofen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, daß er praktisch vollautomatisch betrieben werden kann.
Der getrennt von dem Brennraum angeordnete Brennstoffvorratsbehälter
kann ein genügend großes Aufnahmevermögen für einen Brennstoffverbrauch des Ofens von mehreren
Stunden oder gar Tagen aufweisen. Durch die in der Leitung angeordnete und dieselbe im wesentlichen
verschließende Fördereinrichtung ist erreicht, daß die Verbrennungserstluft nur über die dafür vorgesehene
Vorrichtung in einer eine Teilverbrennung gewährleistenden Menge dem Brennraum, also der Schwel- und
Teilverbrennungszone, zugeführt wird.
Gleichzeitig wird dadurch die für einen vollautomatisehen
Betrieb unerläßliche Betriebssicherheit des Ofens geschaffen, da ein Übergreifen der Verbrennung von dem
Brennraum in die Leitung mangels Sauerstoff in der Leitung verhindert ist.
Dem gleichen Zweck dient das Einmünden der Leitung von unten in den Brennraum. Neben Sauerstoff ist nämlich
für eine Verbrennung eine bestimmte Entzündungstemperatur erforderlich. Durch das Einmünden der Leitung von
unten in den Brennraum ist aber ein Eindringen heißer Gase
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vom Brennraum in die Leitung wenn nicht gar ausgeschlossen,
so jedenfalls doch so erschwert, daß eine Erhitzung des Brennstoffes in der Leitung auf Entzündungstemperatur
verhindert ist.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigen:
!"ig. 1 eine Seitenansicht des Ofens mit weggebrochenen
Teilen, wobei ein hin- und herbeweglicher Kolben als Brennstoffördereinrichtung vorgesehen ist;
Mg. 2 einen Schnitt durch den Ofen entlang der
linie I - I nach Hg. 1; und
Mg. 3 eine Seitenansicht des Ofens mit teilweise weggebrochenen Teilen, wobei eine Förderschnecke
als Brennstoffördereinrichtung vorgesehen ist.
Der in den !Figuren dargestellte Ofen weist einen Vorratsbehälter
1 auf, der über eine Rohrleitung 2 mit einem Brennraum 3 verbunden ist, der in einem durch einen Dekkel
4 verschlossenen Zylinder 5 angeordnet ist, so daß zwischen der Seitenwandung 6 und dem Boden 7 des Brennraumes
3 sowie der Seitenwandung und dem Boden des Zylinders
ein Baum zur Isolation gebildet wird.
Eine als Rohr ausgebildete Nachverbrennungskammer 8 erstreckt sich über dem Boden 7 durch den Brennraum 3· Die
Hälfte des Bodens 7* in der die Rohrleitung 2 über eine
rechteckige Öffnung 9 einmündet, verläuft schräg nach unten zur Mitte des Bodens 7 hin. Über dem Boden 7 befindet
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sich in der Seitenwandung 6 des Brennraumes 3 nahe der
öffnung 9 eine nicht dargestellte Ofentür.
Dem Brennraum 3 wird durch Öffnungen 10 in seiner Seitenwandung 6 Verbrennungserstluft zugeführt. Dazu sind
die öffnungen 10 mit einer Eingleitung 11 verbunden, die außen am Zylinder 4 angeordnet ist. Weiterhin gelangt
Verbrennungserstluft über mehrere sich durch den Boden 7 des Brennraumes 3 erstreckende Leitungen 12 in
den Brennraum 3· Die Leitungen 12 sind mit Verteilerköpfen
13 versehen, die zwischen der Öffnung 9 und der
Nachverbrennungskammer 8 angeordnet sind. Die Eingleitung 11 und die Leitungen 12 sind an eine nicht dargestellte
Druckluftquelle, wie einen Kompressor, angeschlossen.
Die im Brennraum 3 erzeugten Schwelgase gelangen über
Rohrstutzen 14, deren öffnungen auf der der öffnung 9
abgewandten Seite der Nachverbrennungskammer 8 vorgesehen sind, in die Nachverbrennungskammer 8. Die zur
Verbrennung der Schwelgase erforderliche Verbrennungszweitluft wird über eine Leitung 1J? an einer Stirnseite
der Nachverbrennungskammer 8 in dieselbe eingespeist, und zwar gegebenenfalls mit Hilfe der erwähnten Druckluftquelle.
An dieser Stirnseite ist außerdem ein Stutzen 16 vorgesehen, der zur Reinigung der Nachverbrennungskammer
8 oder als Schauloch dient.
Auf der anderen Stirnseite ist an der Nachverbrennungskammer 8 ein Absaugrohr 17 angeschlossen, das in einen
Wärmeaustauscher 18 führt. Die so abgekühlten Verbrennungsgase werden durch einen nicht dargestellten Ventilator
abgesaugt.
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Der in Hg. 1 und 2 dargestellte Ofen dient insbesondere
zur Verbrennung von Strohgroßrundballen. Zu diesem Zweck endet der Vorratsbehälter 1 unten mit seiner Austrittsöffnung
19 über einer sog. Heißkette 20, die als endloses umlaufendes, außen mit Reißzähnen versehenes Band
ausgebildet ist. Durch die Eeißkette 20 werden die Strohgroßrundballen wieder in loses Stroh übergeführt und zu
einem Trichter 21 oberhalb einem Einlaß 22 in die Rohrleitung 2 befördert.
In dem Einlaß 22 ist in der Rohrleitung 2 ein Kolben 23
in Längsrichtung der Rohrleitung 2 hin- und herbeweglich geführt. Der Kolben 23 ist durch einen Zylinder gebildet,
der durch einen an der Außenseite nach innen gewölbten Boden verschlossen ist. Die Länge des Zylinders
bzw. des Kolbens 23 ist größer als die Länge des Einlasses 22 in Längsrichtung der Rohrleitung 2. Über eine Halterung
24 ist der Kolben 23 an der Kolbenstange 25 eines hydraulischen Arbeitszylinders 26 befestigt.
In der in 3?ig. 1 gezeigten einen Endstellung des Kolbens
23 links vom Einlaß 22, die durch ausgezogene Linien wiedergegeben ist, also in den Arbeitszylinder 26 eingefahrener
Kolbenstange 25, kann damit von dem Vorratsbehälter 1 über die Reißkette 20, den Trichter 21 und den Einlaß
22 Brennstoff in die Rohrleitung 2 gelangen. Beim Ausfahren der Kolbenstange 25 aus dem Arbeitszylinder 26 wird
dann dieser Brennstoff durch den Kolben 23 in die Rohrleitung 2 auf den Brennraum 3 zu gedrückt, bis der Kolben
seine andere Endstellung rechts vom Einlaß 22 erreicht hat, die durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Da
der Außenumfang des Kolbens 23 dem Innenumfang der Rohrleitung 2 zumindest in deren Abschnitt 27 entspricht,
wird dadurch gleichzeitig jedwede ins Gewicht fallende Zufuhr von Luft vom Einlaß 22 über die Rohrleitung 2
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in den Brenn raum 3 unterbunden.
An den dem Einlaß 22 benachbarten Abschnitt 27 der Rohrleitung
2, der gerade ausgebildet ist, schließt sich ein knieförmig nach oben gebogener Abschnitt 28 an, der an
der öffnung 9 im Boden 7 des Brennraumes 3 endet. Der Abschnitt
28 der Rohrleitung 2 erweitert sich zur öffnung 9 im Boden des Brennraumes 3 hin, wie besonders deutlich
aus Fig. 2 ersichtlich. Einem Verstopfen der Rohrleitung 2 in dem von dem Kolben 23 nicht mehr erreichbaren Abschnitt
28 wird auf diese Weise vorgebeugt.
Der in Fig. 3 gezeigte Ofen unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß
statt dem Kolben 23 nebst Arbeitszylinder 26 eine Förderschnecke 29 vorgesehen ist, die sich vom Einlaß 22 in
die Rohrleitung 2 hinein erstreckt, ferner die Reißkette 22 fehlt und stattdessen die Austrittsöffnung 19 des Vorratsbehälters
1 unmittelbar über dem Einlaß 22 angeordnet ist. Langfaserige Brennstoffe, wie loses Stroh, sind
mit einer Förderschnecke kaum zu transportieren. Im Gegensatz zu dem Ofen nach Fig. 1 und 2 ist der Ofen nach
Fig. 3 daher nur für kleinstückige Abfallbrennstoffe, wie
Hobelspäne, Sägemehl, Rinde, Maisspindeln oder zerkleinertes Stroh, gedacht.
Die Förderschnecke 29 wird durch einen Elektromotor 30
angetrieben. Sie reicht fast bis zum knieförmigen Abschnitt 28 der Rohrleitung 2 und ist wegen ihrer großen
Länge, die erforderlich ist, um jedwede Luftzufuhr durch die Rohrleitung 2 zum Brennraum 3 zu unterbinden, auf
nicht dargestellten Metalleisten gelagert, die an der Innenwand des Abschnittes 27 der Rohrleitung 2 befestigt
sind und sich in deren Längsrichtung erstrecken.
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Zwischen Nachverbrennungskammer 8 und Wärmeaustauscher
18 ist am Absaugrohr 17 ein Temperaturfühler 31 angeordnet,
der bei Erreichen einer vorgegebenen Mindesttemperatur der Verbrennungsgase über nicht dargestellte
Einrichtungen den Arbeitszylinder 26 des Kolbens 23 sowie den Motor zum Antrieb der Reißkette 20 bzw. den
Elektromotor 30 der Förderschnecke 29 in Gang setzt.
Weiterhin ist eine nur in Pig. 3 gezeigte, jedoch ebenso beim Ofen nach Fig. 1 und 2 vorsehbare Löschmittelleitung
32 an die Rohrleitung 2 angeschlossen. Die Löschmittelleitung
32 ist normalerweise durch ein Ventil 33 verschlossen. Das Ventil 33 steht mit einem Temperaturfühler
34 an der Rohrleitung 2 in Verbindung. Falls durch irgendwelche Betriebsstörungen die Verbrennung
vom Brennraum 3 in die Rohrleitung 2 übergreifen sollte,
wird das Ventil 33 über den Temperaturfühler 34- geöffnet
und damit ein Brand in der Rohrleitung 2 gelöscht, bevor er sich gegebenenfalls zum Vorratsbehälter 1
fortpflanzen kann.
Im Betrieb arbeitet der Ofen folgendermaßen, wobei der Einfachheit halber nur auf den Ofen nach Fig. 1 und 2
Bezug genommen wird.
In den Vorratsbehälter 1 wird die für die gewünschte
Betriebszeit erforderliche Brennstoffmenge gegeben, also beispielsweise die erforderliche Anzahl von Strohgroßrundballen.
Alsdann wird die Reißkette 20 in Gang gesetzt, ferner der Arbeitszylinder 26. Das über den
Trichter 21 und den Einlaß 22 in die Rohrleitung 2 fallende lose Brenngut, also beispielsweise Stroh, wird
damit bei Bewegung des Kolbens 23 auf den Brennraum zu um ein dem Hub des Kolbens 23 entsprechendes Stück nach
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rechts geschoben. Bei Bewegung des Kolbens 23 vom Brennraum 3 weg in seine Endstellung links vom Einlaß
22 wird derselbe freigegeben, also weiteres loses Brenngut der Rohrleitung 2 über den Trichter 21
zugeführt. Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 23 erfolgt solange, bis der Brennraum 3 mit Brenngut beschickt
ist.
Nach Inbrandsetzen des Brenngutes im Brennraum 3 wird über die Öffnungen 9 sowie die Leitungen 12 dem Brennraum
3 Verbrennungserstluft und über die Leitung 15 der Nachverbrennungskammer 8 Verbrennungszweitluft zugeführt.
Auch wird der Ventilator, der dem Wärmeaustauscher 18 nachgeschaltet ist, eingeschaltet.
Im Brennraum 3 bildet sich dann in Höhe der Öffnungen 10 und der Verteilerköpfe 13 eine Schwel- bzw. Teilverbrennung
sz one aus, wobei aus dem Brenngut brennbare Gase, wie Holzessig oder Ehenole, ausgetrieben werden.
Durch den Sog des dem Wärmeaustauscher 18 nachgeschalteten Ventilators werden diese unvollständig verbrannten
Gase über die Rohrstutzen 14 in die Nachverbrennungskammer 8 gesaugt, um vollständig zu verbrennen,
also in Kohlendioxyd und Wasser übergeführt zu werden. Die Wärme der vollständig verbrannten Gase
wird dann über den Wärmeaustauscher 18 dem Verbraueher zugeführt.
Sobald die Temperatur der Verbrennungsgase im Absaugrohr 17 einen bestimmten Mindestwert erreicht hat,
kann der weitere Betrieb des Ofens automatisch erfolgen, wobei bei Absinken der Temperatur auf diesen
Mindestwert dies der Temperaturfühler 3"! meldet, worauf
die Reißkette 20 und der Kolben 23 mittels des
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Arbeitszylinders 26 in Gang gesetzt werden und damit weiteres Brenngut in den Brennraum 3 geschoben wird.
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Claims (10)
- AnsprücheOfen für feste Abfallbrennstoffe mit einem Brennstoffvorratsbehälter, einem Brennraum, einer Nachverbrennungskammer, einer Vorrichtung zur Zufuhr von Verbrennungserstluft in den Brennraum zur Verschwelung des Brennstoffes unter teilweiser Verbrennung, einer Vorrichtung zur Zufuhr von Verbrennungszweitluft in die Nachverbrennungskammer und einer an der Nachverbrennungskammer angeschlossenen Vorrichtung zur Absaugung der vollständig verbrannten Gase, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffvorratsbehälter (1) über eine Leitung (2) mit einer Brenn- stoffördereinrichtung (23» 29) an den Brennraum (3) angeschlossen ist, die Brennstoffördereinrichtung (23> 29) eine Zufuhr von Luft durch die Leitung (2) zum Brennraum (3) im wesentlichen unterbindet und die Leitung (2) in den Brennraum (3) von unten einmündet.
- 2. Ofen nach Anspruch 1, insbesondere für langfaserige Abfallbrennstoffe, wie Stroh, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Einlaß (22) für den von dem Vorratsbehälter (1) kommenden Brennstoff in die Leitung (2) in Längsrichtung derselben ein hin- und herbeweglicher Kolben (23) vorgesehen ist, der in seiner dem Brennraum (3) benachbarten Endstellung die Lei tung (2) zwischen dem Einlaß (22) und dem Brennraum (3) verschließt.
- 3. Ofen nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Kolben (23) als Hohlzylinder mit einer Länge ausgebildet ist, die mindestens dem Abstand zwischen der dem Brennraum (3)909847/0330"benachbarten Endstellung und dem dem Brennraum (3) abgewandten Ende des Einlasses (22) entspricht.
- 4-, Ofen nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (23) von einem hydraulischen Arbeitszylinder (26) betätigt wird.
- 5. Ofen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, insbesondere für zu Ballen gepreßte langfaserige Abfallbrenastoffe, wie Strohballen, dadurch gekennzeichn β t, daß zur Auflösung der Ballen zwischen der Austrittsöffnung (19) des Vorratsbehälters (1) und dem Einlaß (22) in die Leitung (2) eine Eeißkette (20) vorgesehen ist.
- 6. Ofen nach Anspruch 1, insbesondere für kleinetükkige Abfallbrennstoffe, wie Hobelspäne, Binde, zerkleinertes Stroh oder Maisspindeln, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (2) eine Förderschnecke (29) vorgesehen ist, die sich in Längsrichtung der Leitung (2) vom Einlaß (22) in die Leitung (2) hinein erstreckt.
- 7- Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung der Förderschnecke (29) in der Leitung (2) an der^brmenwand sich in Längsrichtung erstreckende Leisten vorgesehen sind.
- 8. Ofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an durch die Fördereinrichtung bzw. den hin- und herbeweglichen Kolben (23) bzw. die Förderschnecke (29) in den Brennraum (3) gefördertem Brennstoff über einen Temperaturfühler (31) geregelt wird, der die Temperatur der voll-90S847/0330282176?ständig verbrannten Gase mißt und den Antrieb der Fördereinrichtung bzw. des Kolbens (23) bzw. der Förderschnecke (29) entsprechend steuert.
- 9· Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Brennraum (3) benachbarte Abschnitt (28) der Leitung (2) sich zum Brennraum (3) hin erweitert.
- 10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Leitung (2) eine Löschmittelleitung (32) mit einem Ventil (33) angeschlossen ist, das über einen zwischen Brennraum (3) und Löschmittelleitung (32) an der Leitung (2) angeordneten Temperaturfühler betätigbar ist.909847/0330
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