DE3524962C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsofen mit einem Füllschacht für die zu verbrennenden Stoffe, der über einen Einzugskanal, eine Rauchgasnachverbrennungs-Kammer und über einen Abzugskanal mit einer nachgeordneten Brenn­ kammer verbunden ist.

Es ist bereits bekannt, Verbrennungssysteme zu verwenden, bei denen die bei der Verbrennung von Feststoffen ent­ stehenden Rauchgase zusätzlich verbrannt werden, um einen höheren Wirkungsgrad der Brennstoffe zu erzielen. Dies wird bisher dadurch erreicht, daß die beim Anheizen des Ofens entstehenden Schwelgase zusammen mit der überschüs­ sigen Luft aus dem Füllschacht abgesaugt und mit Frisch­ luft gemischt dem Glutbett zur Nachverbrennung zugeführt werden. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Füllschacht und dem Isoliermantel des Ofens ein Kanal vorgesehen, der im Bereich seiner Sohle mit einer regulierbaren Frischluft­ zufuhr in Verbindung steht. Diese Maßnahme reicht für sich allein noch nicht aus, um praktisch alle unverbrannten An­ teile der Rauchgase von der Rauchgaskammer und den Rauchgas­ zügen fernzuhalten.

Der vorgenannte Stand der Technik wird gemäß DE-GM 79 19 301 durch eine sogenannte Zündschleuse für eine Rauchgasnachver­ brennung verbessert, welche in einem Durchlaß zwischen dem Füllschacht und der nachgeordneten Brennkammer angeordnet ist. Die Zündschleuse besteht aus einem Körper aus wärme­ speicherndem Material, beispielsweise aus Schamotte. Hier­ durch ist es möglich, den Körper durch den Brenner bis zum Glühen aufzuheizen und dann den Brenner abzuschalten. Im Betrieb werden unverbrannte Anteile der Rauchgase beim Durch­ strömen des glühenden Schamottekörpers verbrannt, so daß eine größere Reinheit der Rauchgase als beim eingangs erwähnten Stand der Technik gewährleistet ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verbrennungs­ ofens der eingangs genannten Art, der einfach aufgebaut ist und einen sehr hohen Wirkungsgrad der Brennstoffe durch sehr gute, schadstoffarme Verbrennung erzielt.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe da­ durch, daß die Rauchgasnachverbrennungs-Kammer eine erste Kammerwand umfaßt, an der die Rauchgase im wesentlichen tangential eingeleitet werden, und daß der Ausgang der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer eine Nasenversetzung mit einer ersten Nase und einer im wesentlichen gegenüber­ liegenden, jedoch versetzten zweiten Nase besitzt, wobei die erste Nase der ersten Kammerwand radial näher zum Zen­ trum der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer als die zweite Nase der gegenüberliegenden Kammerwand gelegen ist.

Zweckmäßigerweise verläuft der Einzugskanal zwischen Füll­ schacht und Rauchgasnachverbrennungs-Kammer schräg nach oben, und es weist bevorzugt der Abzugskanal zumindest eine Schräg­ fläche nach Art des Einzugskanals auf.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Abzugskanal zur Brenn­ kammer hin erweitert ausgebildet.

Der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer kann zumindest eine weitere Rauchgasnachverbrennungs-Kammer im wesentlichen gleicher Bauart nachgeordnet sein.

Durch die Erfindung werden sämtliche aus dem Füllschacht bzw. Verbrennungsraum in die nachgeordnete Brennkammer strömenden Heizgase gezwungen, die Rauchgasnachverbrennungs-Kammer zu passieren, bevor sie zur nachgeordneten höherliegenden eigent­ lichen Brennkammer gelangen und dort letztlich verbrannt wer­ den. Ein guter Durchzug durch den Durchgang zwischen Füll­ schacht und Brennkammer wird insbesondere durch die ver­ gleichsweise engen Querschnitte des Einzugskanals vor der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer und des Abzugskanals nach der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer erreicht, wobei der Einzugskanal vorzugsweise zur Rauchgasnachverbrennungs- Kammer hin verjüngt nach Art einer Düse und der Abzugskanal in Richtung Brennkammer erweitert ausgebildet sind. Dazwischen befindet sich die Rauchgasnachverbrennungs-Kammer mit vergleichs­ weise breitem Querschnitt, und es ist der Gesamtquerschnitt der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer so getroffen, daß die in die Rauchgasnachverbrennungs-Kammer eintretenden Gase einem Verweilvorgang unterworfen werden, in welcher eine sehr gute, schadstoffarme Verbrennung der unverbrannten brennbaren Brennstoffbestandteile stattfinden kann. Gleichwohl ist durch die Gesamtanordnung Sorge dafür getragen, daß eine hohe Verwirbelung in der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer eintritt, welche eingangsseitig den Durchzug erhöht und ausgangsseitig dazu führt, daß bereits in die nachgeordnete Brennkammer entwichene noch unverbrannten Restbestandteile des Brennstoffs in die Rauchgasnachverbrennungs-Kammer zurück­ gezogen werden, unterstützt durch das Eigengewicht der unver­ brannten Bestandteile und die Schrägflächen des Abzugskanals. Bereits in die Brennkammer entwichene Bestandteile werden mithin nochmals zur Rauchgasnachverbrennungs-Kammer gelei­ tet und einer Nachverbrennung zugeführt. In der Rauchgas­ nachverbrennungs-Kammer selbst tritt praktisch keine Ver­ schmutzung von anhaftenden oder liegengebliebenen Teilen ein, da die Rauchgasnachverbrennungs-Kammer selbst keinen festen Boden besitzt, sondern an dieser Stelle die Ein­ mündung des Einzugskanals, so daß nicht exakt verwirbelte Bestandteile nicht in der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer liegenbleiben können, allenfalls zum Füllschacht zurückge­ leitet werden, sofern dies die Strömung im Einzugskanal zuläßt. Die Drehbewegung bzw. Verwirbelung der Teilchen in der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer wird in erster Linie durch die tangentiale Einmündung des Einzugskanals in die Rauchgasverbrennungs-Kammer und durch die im wesent­ lichen zylindrische Ausbildung der Rauchgasnachverbrennungs- Kammer selbst erreicht, sowie insbesondere durch die ober­ seitige "Nasenversetzung", wobei die erste Nase näher am Zentrum des Wirbels als die zweite Nase liegt, einströmende Gase also gezwungen werden, zumindest eine 360°-Drehbewegung in der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer auszuführen. Bei dem vorgeschilderten Vorgang ist der Abbrand bzw. Ausbrand der Schwebeteilchen so hochgradig, daß die Rauchgas­ emission bis auf ein Minimum reduziert ist, wodurch die Reinheit der Umgebung letztlich erhalten bleibt. Bereits nach kurzer Inbetriebnahme des Verbrennungsofens tritt praktisch vollständige Verbrennung der Brennstoffe ein. Es werden sämtliche Rauch- und Schwelgase gezündet und exakt verbrannt. Mit dem guten Wirkungsgrad des Verbrennungsofens geht auch eine optimale Brennstoffausnützung einher, d. h. eine vorgegebene Heizleistung verlangt nur eine geringe Brennstoffmenge. Die Rauchgasnachverbrennungs-Kammer(n) ist/sind bevorzugt auswechselbar. Das Rauchgasnachver­ brennungs-Kammerverfahren kann nicht nur bei Verbrennungs­ öfen und/oder Heizkesseln kleiner bis mittlerer Größenord­ nung, sondern auch bei Großkesselanlagen und bei Küchen- Kachelherden wie auch bei Kachelöfen verwendet werden. Her­ kömmliche Kachelöfen sind bekanntlich sehr schlecht in ihrem Ausbrand, was durch die Erfindung vermieden wird.

Trotz gutem Durch­ zug und effektiver Nachverbrennung im erfindungsgemäßen Durchgang (Einzugskanal, Rauchgasnachverbrennungs-Kammer und Abzugskanal) wirkt der Durchgang durch seinen konstruktiven Aufbau als Trennglied zwischen Füllschacht und nachgeord­ neter Brennkammer, d. h. selbst bei einem mit Brennstoff vollgefüllten Füllschacht gelangt von Haus aus kein Brenn­ stoff in die Rauchgasnachverbrennungs-Kammer, und zwar auf­ grund der höheren Anordnung der Rauchgasnachverbrennungs- Kammer und insbesondere aufgrund der Verjüngung des schräg nach oben verlaufenden Einzugskanals.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die aus einer einzigen Figur bestehende Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist schematisch eine vertikale Schnittan­ sicht eines Verbrennungsofens mit der Erfindung veranschau­ licht.

Der Verbrennungsofen 1 besitzt an seiner einen (Front-)Seite einen vertikalen Füllschacht 2 mit oberem Füllschachtdeckel 16. Die Brennstoff-Festkörper fallen im Füllschacht 2 auf einen (Rüttel-)Rost 19.

An vorderster Vertikalfront ist im Verbrennungsofen 1 ein vertikal verlaufender Luft- bzw. Schwelgaskanal 22 ausge­ bildet, durch welchen Luft durch eine Primärzuluftklappe 20 zum Füllschacht 2 gelangen kann, und zwar für einen oberen Abbrand im Füllschacht 2 durch Eintritt der Luft durch die obere Eintrittsöffnung 24 bei Stellung der Umstellklappe 21 gemäß Zeichnung und für einen unteren Abbrand im Füllschacht 2 durch Eintritt der Luft durch die untere Eintrittsöffnung 23 in der anderen nicht veranschaulichten Stellung der Umstell­ klappe 21, wobei dann auch Schwelgase des Füllschachts 2 durch die obere Eintrittsöffnung 24 im Schwelgaskanal 22 nach unten zu den Seitenöffnungen 27 bzw. zur unteren Eintrittsöffnung 23 zurückgeleitet und einer Nachverbrennung zugeführt werden.

Hinter dem eigentlichen Füllschacht 2 befindet sich im Ver­ brennungsofen 1 an oberer Stelle eine Brennkammer 3 und eine darunterliegende Rauchgasnachverbrennungs-Kammer 4, die ihrerseits über einen unteren schräg nach oben verlau­ fenden Einzugskanal 5 mit der Unterseite des Füllschachts 2 und über einen oberen Abzugskanal 7 mit der darüberliegen­ den Brennkammer 3 verbunden ist.

Der Einzugskanal 5 ist in Richtung Rauchgasnachverbrennungs-Kammer 4 verjüngt ausgebildet und weist eine untere schräg nach oben gezogene Schrägfläche 11 auf, die tangential in die darüberliegende im Querschnitt im wesentlichen zylindrische Rauchgasverbrennungs-Kammer 4 anschließt. Die mit der Schrägfläche 11 verbundene erste Kammerwand 6 weist an oberer Stelle eine erste Nase 8 auf, welche zum Zentrum der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer 4 näher gelegen ist als eine zweite Nase 9 an der anderen gegenüberliegenden Kammerwand 10 im Bereich der Austrittsöffnung des oberen Abzugskanals 7, der seinerseits in Richtung darüber­ liegender Brennkammer 3 erweitert ist und zumindest eine Schrägfläche 11 nach Art des unteren Einzugskanals 5 auf­ weist.

Die Brennkammer 3 weist ausgangsseitig eine weitere Schräg­ wand 12 nach Art der Schrägfläche 11 auf, so daß ein ver­ jüngter Abzugsschacht 13 zu den nachgeordneten Rauchgas­ zügen 14 eines Wärmetauschers 15 des Verbrennungsofens 1 ausgebildet ist.

Im Betrieb des Verbrennungsofens 1 werden die im Füllschacht 2 befindlichen Brennstoffe verbrannt. Die Rauch- und/oder Brennstoffteilchen gelangen durch den Einzugskanal 5 in die Rauchgas­ nachverbrennungs-Kammer 4, werden dort einem Verweilvorgang und einer extremen Verwirbelung ausgesetzt und gelangen schließlich durch den Abzugskanal 7 in die Brennkammer 3. Sowohl in der Rauchgas­ nachverbrennungs-Kammer 4 als auch in der Brennkammer 3 werden unver­ brannte Bestandteile noch einer Verbrennung unterzogen. Sollten in die Brennkammer 3 gelangte Bestandteile des Brennstoffs trotz vorgeschalteter Rauchgasnachverbrennungs-Kammer 4 und trotz Verbrennung in der Brennkammer 3 nicht verbrannt werden, so werden die tatsächlich noch unverbrannten Brennstoffrest­ bestandteile aufgrund ihres Eigengewichts und insbesondere aufgrund der Verwirbelung in der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer 4 wieder zu­ geleitet und einem weiteren Nachverbrennungsvorgang unter­ zogen, unterstützt durch die Schrägwand 12 sowie die Schräg­ flächen 11 des Abzugskanals 7. Dadurch wird ein hochgradiger Ab- bzw. Ausbrand der Schwebeteilchen der Brennkammer 3 er­ zielt, so daß die aus dem Rauchrohr 28 des Verbrennungs­ ofens 1 abgeleiteten Rauchgase einen hohen Reinheitsgrad infolge der optimalen Verbrennung besitzen.

Einzugskanal 5, Abzugskanal 7, Rauchgasnachverbrennungs- Kammer 4 und Schrägwand 12 bestehen im Ausführungs­ beispiel der Zeichnung aus Plicast. Sie können gegebenen­ falls in konventionellen Verbrennungsöfen nachträglich eingebaut werden.

Erste Kammerwand 6 und zweite Kammerwand 10 können in Höhenrichtung relativ zueinander versetzt werden, um die wirk­ samen Querschnitte des Einzugskanals 5 und des Abzugs­ kanals 7 zu verändern bzw. einzustellen.

Claims (5)

1. Verbrennungsofen mit einem Füllschacht für die zu ver­ brennenden Stoffe, der über einen Einzugskanal, eine Rauchgasnachverbrennungs-Kammer und über einen Abzugs­ kanal mit einer nachgeordneten Brennkammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasnachverbrennungs-Kammer (4) eine erste Kammer­ wand (6) umfaßt, an der die Rauchgase im wesentlichen tangential eingeleitet werden, und daß der Ausgang der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer (4) eine Nasenversetzung mit einer ersten Nase (8) und einer im wesentlichen gegenüber­ liegenden, jedoch versetzten zweiten Nase (9) besitzt, wobei die erste Nase (8) der ersten Kammerwand (6) ra­ dial näher zum Zentrum der Rauchgasnachverbrennungs- Kammer (4) als die zweite Nase (9) der gegenüberliegen­ den Kammerwand (10) gelegen ist.

2. Verbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzugskanal (5) zwischen Füllschacht (2) und der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer (4) schräg nach oben verläuft.

3. Verbrennungsofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abzugskanal (7) zumindest eine Schräg­ fläche (11) nach Art des Einzugskanals (5) aufweist.

4. Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugskanal (7) zur Brennkammer (3) hin erweitert ausgebildet ist.

5. Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgasnachverbrennungs-Kammer (4) zumindest eine weitere Rauchgasnachverbrennungs-Kammer im wesentlichen gleicher Bauart nachgeordnet ist.