DE3943620C2 - Solid fuel gasification heating boiler - Google Patents

Abstract

The central heating boiler arrangement has movable grate (5) and a combustion chamber (14) below it. It contains a double-skin heating tube (4).The outer tube (16) is connected to a waste gas flue (10) and a heat exchanger (11), to recover residual energy from waste gas. A hot air engine (22) and/or a gas engine, is located between the aperture of the outer flame tube, and the heat exchanger

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Feststoffver­ gasungsheizkesselanordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a solid matter ver Gasungsheizkesselanordnung according to the preamble of Main claim.

Aus der DE 37 05 406 A1 ist eine solche Heizkessel­ anordnung bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird ein Brenngas von hoher Qualität erreicht, und da kaum Öle und Teere in den Abgasen enthalten sind, wird eine sehr umweltfreundliche Verbrennung ge­ schaffen. Außerdem fällt bei dem bekannten Kessel in außergewöhnlich geringem Maße Asche an, wobei es sich um eine ungeschmolzene, sterile Asche in mehligem Zustand handelt.Such a boiler is known from DE 37 05 406 A1 arrangement known. In this known arrangement a high quality fuel gas is obtained, and since there are hardly any oils and tars in the exhaust gases, is a very environmentally friendly combustion create. In addition, in the known boiler exceptionally low ash, taking it an unmelted, sterile ashes in mealy condition.

Aus der DE 35 02 308 A1 ist eine dezentrale Strom­ versorgung durch Wärme-Stromkopplung mit einem Stirling-Motor bekannt. Bei einer der dargestellten Anordnungen ragt der heiße Kopf des Stirling-Motors direkt in den Verbrennungsraum des Verbrennungs­ ofens. Hier wird er aber gegenüber der Flamme bzw. den heißen Gasen des Brenners durch einen Wärme­ tauscher abgedeckt und die heißen Gase oder die Flamme werden zuerst durch den Wärmetauscher ge­ schickt und umspült dann erst den Stirlingkopf. Bei dieser bekannten Anordnung erfolgt also die Primär­ wärmeausbeute durch den Wärmetauscher und erst die Restwärme kommt dem Stirling-Motor zugute. Bei einer solchen Anordnung ist zu vermuten, daß der Stirling- Motor nicht mit ausreichendem Wirkungsgrad ange­ trieben wird.DE 35 02 308 A1 describes a decentralized electricity supply by heat-power coupling with one Stirling engine known. In one of the illustrated The hot head of the Stirling engine sticks out of orders directly into the combustion chamber of the combustion oven. Here he is facing the flame or the hot gases of the burner by a heat exchanger covered and the hot gases or the Flames are first passed through the heat exchanger then sends and rinses the Stirling head. At This known arrangement is the primary heat yield through the heat exchanger and only the Residual heat benefits the Stirling engine. At a such an arrangement it can be assumed that the Stirling  Engine not operating with sufficient efficiency is driven.

Insbesondere wurde dieses bekannte Anordnung in Ver­ bindung mit einem Vergasungsheizkessel als unbe­ friedigend erkannt.In particular, this known arrangement in Ver binding with a gasification boiler as unbe recognized peacefully.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ener­ gieausbeute und den Einsatzbereich des bekannten Feststoffvergasungsheizkessels noch zu erweitern.The invention is based on the task, the Ener yield and the application of the known Solid gasification boiler to expand.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an die Abgabeseite des eigent­ lichen Flammrohres unmittelbar der Einlaß eines Heißluftmotors angeschlossen ist. Dieser Heißluft­ motor wird dann ohne Zwischenschaltung eines Wärme­ tauschers mit Gasen beaufschlagt, die außerordent­ lich heiß sind, so daß hier eine gute Energieausbeu­ te möglich ist, wobei die Austrittsgase aus dem Heißluftmotor in den Wärmetauscher geführt werden.This object underlying the invention will solved in that on the delivery side of the owner Lich flame tube directly the inlet of a Hot air motor is connected. That hot air Motor is then switched off without any heat exchangers charged with gases that are extraordinary Lich are hot, so that there is good energy te is possible, the exit gases from the Hot air motor are led into the heat exchanger.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfol­ gend anhand der Zeichnung erläutert.An embodiment of the invention will follow explained using the drawing.

in der Zeichnung ist ein Feststoffvergasungsheiz. kessel mit einem anschließenden Wärmeaustauscher dargestellt, der einen Füllschacht 12 besitzt, wobei oberhalb des Füllschachtes 12 eine Beschickungsan­ lage 8 vorgesehen ist. In die obere Wandung des eigentlichen Kessels mündet ein Druckausgleichsrohr 9.in the drawing is a solid gasification heater. Boiler shown with a subsequent heat exchanger, which has a filling shaft 12 , wherein a charging position 8 is provided above the filling shaft 12 . A pressure compensation tube 9 opens into the upper wall of the actual boiler.

Bei 21 ist ein Füllstandsregler erkennbar.A fill level controller can be seen at 21 .

Oberhalb eines Rostes 5, der als Rüttelrost ausge­ bildet ist, ist ein Reaktionsraum 6 geschaffen, wo­ bei in diesen Reaktionsraum 6 oberhalb des Rostes 5 ein Zündbrenner 7 mündet. Unterhalb des Rostes 5 ist eine Brennkammer 14 geschaffen, an deren unteres Ende die Entaschung 1 anschließt. Innerhalb der Brennkammer 14 ist ein Flammrohr 4 vorgesehen, das aus einem äußeren Flammrohr 15 und einem inneren Flammrohr 16 gebildet ist. In das Flammrohr 4 mündet ein Stützbrenner 2, der mit einer Explosionsklappe 3 ausgerüstet ist.Above a grate 5 , which is formed as a vibrating grate, a reaction space 6 is created, where a pilot burner 7 opens into this reaction space 6 above the grate 5 . Below the grate 5 , a combustion chamber 14 is created, at the lower end of which the ash removal 1 connects. A flame tube 4 is provided within the combustion chamber 14 and is formed from an outer flame tube 15 and an inner flame tube 16 . A support burner 2 , which is equipped with an explosion flap 3 , opens into the flame tube 4 .

An das innere Flammrohr 16 schließt sich ein Abgas­ rohrstutzen 10 an und die hier austretenden Verbren­ nungsgase werden in einen Heißluftmotor 22 geführt. Die vom Heißiuftmotor 22 abgegebenen Abgase werden über einen zweiten Abgasrohrstutzen 10 zu einem Wärmetauscher 11 geführt.At the inner flame tube 16 , an exhaust pipe socket 10 connects and the escaping combustion gases are led into a hot air motor 22 . The exhaust gases emitted by the hot air engine 22 are led to a heat exchanger 11 via a second exhaust pipe socket 10 .

Mit 17 sind in der Darstellung Sekundärluftzuführun­ gen bezeichnet, die im Bereich der Eintrittsöffnung des äußeren Flammrohres 15 in dessen Innenraum mün­ den. Diese Sekundärluftzuführungen 17 können injek­ torartig ausgebildet sein, so daß hier ein Mitreis­ sen der Brenngase erfolgt.With 17 secondary air supply conditions are shown in the illustration, the mouth in the area of the inlet opening of the outer flame tube 15 in the interior. These secondary air supply lines 17 can be designed in gate shape, so that entrainment of the fuel gases takes place here.

Die beiden Flammrohre 15 und 16 sind so angeordnet, daß sich das äußere Flammrohr 15 zur Brennkammer 14 hin öffnet, während das innere Flammrohr 16 inner­ halb des äußeren Flammrohres 15 so angeordnet ist, daß es sich zum äußeren Flammrohr 15 öffnet.The two flame tubes 15 and 16 are arranged so that the outer flame tube 15 opens to the combustion chamber 14 , while the inner flame tube 16 is arranged within half of the outer flame tube 15 so that it opens to the outer flame tube 15 .

Im Inneren des inneren Flammrohres 16 ist ein Trich­ tereinsatz 19 vorgesehen, der konisch ausgebildet ist und sich in Strömungsrichtung der Gase verjüngt, wobei die Austrittsseite offen ist. In der Wandung dieses Trichtereinsatzes 19 sind Durchtrittsöffnun­ gen 20 vorgesehen, wobei die Summe der Durchtritts­ öffnungen 20 und des offenen Endes des Trichterein­ satzes 19 gleich der Innenfläche des inneren Flamm­ rohres 16 ist.Inside the inner flame tube 16 , a trich ter insert 19 is provided, which is conical and tapers in the direction of flow of the gases, the outlet side being open. In the wall of this funnel insert 19 are provided Durchtrittsöffnun gen 20, wherein the sum of the passage openings 20 and the open end of Trichterein set 19 is equal to the inner surface of the inner flame tube sixteenth

Im Bereich des Stützbrenners 2 vor der Mündung des inneren Flammrohres 16 sind Düsen 18 angeordnet, die der Zuführung eines die Verbrennung unterstützenden Gases, beispielsweise und vorzugsweise Sauerstoff, dienen.In the area of the support burner 2 in front of the mouth of the inner flame tube 16 there are nozzles 18 which are used to supply a gas which supports the combustion, for example and preferably oxygen.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch die lange Führung der Brenngase durch die Brennkammer 14, das äußere Flammrohr 15 und das innere Flammrohr 16 drei unterschiedliche Temperaturstufen geschaffen werden mit ggf. unterschiedlicher Luftzuführung, so daß ein vollständiger Ausbrand der Brenngase bewirkt wird. Die höchste Temperaturstufe liegt im inneren des inneren Flammrohres 16.In summary, it can be stated that the long guidance of the fuel gases through the combustion chamber 14 , the outer flame tube 15 and the inner flame tube 16 creates three different temperature levels with possibly different air supply, so that a complete burnout of the fuel gases is brought about. The highest temperature level lies inside the inner flame tube 16 .

Die erste Ausnutzung dieser Abgase erfolgt in dem Heißluftmotor 22, und die dann noch in den Abgasen vorhandene Energie wird durch den Wärmetauscher 11 umgesetzt.The first use of these exhaust gases takes place in the hot air motor 22 , and the energy still present in the exhaust gases is converted by the heat exchanger 11 .

Durch die injektorartige Ausbildung der Sekundär­ luftzuführungen 17 und der Düsen 18 wird erreicht, daß mit einem geringen Unterdruck im Kessel gear­ beitet werden kann und dadurch mit geringen Strö­ mungsgeschwindigkeiten, so daß ein ruhiger und sau­ berer Ausbrand der Gase bewirkt wird.The injector-like design of the secondary air supply lines 17 and the nozzles 18 ensures that gear can be worked with a low negative pressure in the boiler and thereby with low flow velocities, so that a quiet and clean burnout of the gases is effected.

In der Brennkammer 14 herrscht eine Temperatur von 600-800°C, so daß die vom Rost 5 herabfallende Asche nicht schmilzt und somit in einem mehl- oder granulatförmigen Zustand verbleibt. In dem äußeren Flammrohr 15 herrscht eine regelbare Temperatur zwischen 900-1000°C, wodurch bereits ein guter Ausbrand der Brenngase bewirkt wird. Schließlich wird im inneren Flammrohr 16 die höchste Tempera­ turstufe zwischen 1000-1600°C erreicht, so daß dadurch fast alle Schadstoffe, die in den Brenngasen mitgeführt werden, ausgebrannt werden können.A temperature of 600-800 ° C. prevails in the combustion chamber 14 , so that the ash falling from the grate 5 does not melt and thus remains in a flour or granular state. In the outer flame tube 15 there is a controllable temperature between 900-1000 ° C, which already causes a good burnout of the fuel gases. Finally, the highest temperature level between 1000-1600 ° C is reached in the inner flame tube 16 , so that almost all pollutants that are carried in the fuel gases can be burned out.

Claims (1)

Feststoffvergasungsheizkesselanordnung mit einem oberhalb eines beweglichen Rostes (5) angeordneten Füllschacht (12), einem sich an den Füllschacht (12) oberhalb des Rostes (5) anschließenden Reaktionsraum (6), einer unterhalb des Rostes (5) angeordneten Brennkammer (14) und einem innerhalb der Brennkammer (14) angeordneten, mit einem Stützbrenner (2) ausge­ rüsteten Flammrohr (4), an das sich ein Abgasrohr (10) anschließt sowie eine von einem Gebläse be­ schickte Luftzuleitung im Bereich des Rostes (5), im unteren Bereich der Brennkammer (14) und im oberen Bereich des Reaktionsraumes (6), die eine gesteuerte Frischluftzuführung zu den verschiedenen Bereichen ermöglicht, wobei das Flammrohr (4) aus einem äuße­ ren sich zur Brennkammer (14) hin öffnenden Flamm­ rohr (15) und einem inneren, sich im inneren des äußeren Flammrohres (15) befindenden und an das Ab­ gasrohr (10) anschließenden Flammrohr (16) gebildet ist und daß das äußere Flammrohr (15) mit einer Sekun­ därluftzuführung (17) ausgerüstet ist und im Bereich der Gaseintrittsseite des inneren Flammrohres (16) Düsen (18) münden, über die ein die Verbrennung stützen des Gas, z. B. Sauerstoff, zuführbar ist, wobei sich an das Abgasrohr (10) ein Wärmetauscher (11) anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen der Mündung des Flammrohres (16) und dem Ein­ laß des Wärmetauschers (11) ein Heißluftmotor (22) eingeschaltet ist.Solid gasification boiler arrangement with a filling shaft ( 12 ) arranged above a movable grate ( 5 ), a reaction chamber ( 6 ) adjoining the filling shaft ( 12 ) above the grate ( 5 ), a combustion chamber ( 14 ) arranged below the grate ( 5 ) and a arranged within the combustion chamber ( 14 ), with a support burner ( 2 ) equipped flame tube ( 4 ), to which an exhaust pipe ( 10 ) connects and a fan sent air supply in the area of the grate ( 5 ), in the lower area of the Combustion chamber ( 14 ) and in the upper region of the reaction chamber ( 6 ), which enables a controlled fresh air supply to the various areas, the flame tube ( 4 ) from an outer tube ( 15 ) opening towards the combustion chamber ( 14 ) and an inner flame tube , Located inside the outer flame tube ( 15 ) and from the gas tube ( 10 ) connecting flame tube ( 16 ) is formed and that the outer Flame tube ( 15 ) with a secondary air supply ( 17 ) is equipped and in the area of the gas inlet side of the inner flame tube ( 16 ) nozzles ( 18 ) open, via which a support the combustion of the gas, for. As oxygen, can be supplied, with a heat exchanger ( 11 ) connecting to the exhaust pipe ( 10 ), characterized in that between the mouth of the flame tube ( 16 ) and the inlet of the heat exchanger ( 11 ) a hot-air motor ( 22 ) is switched on is.