DE4138656A1 - Verbrennungsofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsofen zum Verbrennen von Feuerholz, Kohle und verschiedenen anderen Materialien wie beispielsweise Müll oder Abfällen.

Es ist sehr schwierig, Müll und Abfälle wie Pappkartons, ge­ mähtes Gras oder Kunststoffteile rauchfrei zu verbrennen. Bei herkömmlichen Verbrennungsöfen wird versucht, eine rauchfreie Verbrennung zu erzielen, indem ein Gebläse zur zwangsweisen Zufuhr von Luft an der Brennkammer angebracht ist oder indem ein zusätzlicher Ölbrenner vorhanden ist, der Verbrennungsgas hoher Temperatur in einen Fuchs eines Abzugsrohrs einbläst, um eine Nachverbrennung des Rauches zu bewirken.

Solange die Temperatur in der Brennkammer noch nicht hoch ge­ nug ist, d. h. während der gesamten, möglicherweise relativ langen Anheizphase, ist ein rauchfreies Verbrennen jedoch nicht möglich. Insbesondere beim Verbrennen von Kunststoffen, zu deren Verbrennung eine hohe Luftmenge erforderlich ist, dauert es sehr lange, bis eine rauchfreie Verbrennung statt­ findet.

Bei herkömmlichen Verbrennungsöfen mit einem Luftgebläse oder einem zusätzlichen Brenner tritt außerdem das Problem auf, daß dafür ein elektrischer Anschluß benötigt wird, so daß solche Verbrennungsöfen nur dort eingesetzt werden können, wo ein Stromanschluß vorhanden ist. Zusätzliche Gebläse oder Brenner führen auch zu einem komplizierteren Aufbau von Ver­ brennungsöfen und erhöhen sowohl deren Anschaffungs- wie auch deren Betriebskosten, abgesehen davon, daß ihre Lebensdauer aufgrund der elektrischen Teile vermindert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungs­ ofen zu schaffen, der Stoffe der genannten Art ohne Verbrauch oder Zufuhr zusätzlicher Energie, von einer Anheizphase abge­ sehen, völlig rauchfrei verbrennt. Der Verbrennungsofen soll nach dem Anzünden bis zum Ende des Verbrennungsvorgangs keine weitere Bedienung mehr benötigen. Weiterhin soll die Menge an Verbrennungsrückständen vermindert sein, so daß eine Reini­ gung des Abzugsrohres und das Herausnehmen von Asche nicht mehr so häufig erfolgen muß wie bei herkömmlichen Verbren­ nungsöfen, wodurch der Verbrennungsofen einfacher zu warten ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verbrennungsofen gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die Wan­ dung der Brennkammer besteht aus einem hitze- und feuerbe­ ständigen Material. Die beispielsweise durch eine Klappe auf einer Seite der Brennkammeroberseite gebildete Luftzufuhröff­ nung kann geöffnet und geschlossen werden, um Luft von außen zuzuführen. Die Auslaßöffnung für Verbrennungsgase ist gegen­ überliegend in der Brennkammeroberseite oder der gegenüber­ liegenden Seitenwand ausgebildet und an ein Abzugsrohr ange­ schlossen.

Zur Abtrennung der Auslaßöffnung von der Luftzufuhröffnung hängt die verbrennungsfördernde Platte von der Oberseite der Brennkammer herab und teilt sie in die Hauptbrennkammer auf der Seite der Luftzufuhröffnung und die Sekundärbrennkammer auf der Seite der Auslaßöffnung für die Verbrennungsgase. Die verbrennungsfördernde Platte reicht nicht bis zum Boden der Brennkammer und weist vorzugsweise eine Vielzahl durch sie hindurchgehender Löcher auf.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verbrennungsofens werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform im Längsschnitt,

Fig. 2 den Querschnitt X-X in Fig. 1,

Fig. 3 die Ausführungsform aus Fig. 1 in perspektivischer Darstellung von schräg oben gesehen,

Fig. 4 die Teilansicht eines Längsschnitts durch eine weitere Ausführungsform,

Fig. 5 eine Darstellung, aus der Temperaturmeßpunkte einer Versuchsanordnung zur Überprüfung der Wirksamkeit einer verbrennungsfördernden Platte hervorgehen,

Fig. 6 ein Diagramm, aus dem die Temperaturverteilung im Verbrennungsofen in Abhängigkeit der Zeit zu ersehen ist,

Fig. 7 ein Diagramm ähnlich Fig. 6, wobei jedoch ohne die verbrennungsfördernde Platte gemessen wurde.

In Fig. 1 ist ein Verbrennungsofen dargestellt, der besonders zur Verbrennung unterschiedlichster Abfälle geeignet ist. Er weist eine kastenförmige Brennkammer 10 auf, die durch ein galvanisiertes Blech 1 gebildet ist, dessen Innenseite mit einem feuerbeständigen Material 2 bedeckt ist. Etwa eine Hälfte der Oberseite der Brennkammer 10 wird von einer Klappe 20 eingenommen, die um ein Scharnier 40 nach oben aufgeklappt werden kann, um einen Einlaß 12 zur Befüllung der Brennkammer mit Abfall zu öffnen, der gleichzeitig auch als Luftzufuhr­ öffnung dient. An einem Seitenrand 21 (sh. auch Fig. 3) der Klappe 20 ist ein Handgriff 44 sowie ein Gegengewicht 46 an­ gebracht, um ein Öffnen und Schließen der Klappe 20 zu er­ leichtern.

In der anderen Hälfte der Brennkammeroberseite, die ein­ stückig mit dem Verbrennungsofen verbunden ist, befindet sich eine Auslaßöffnung 14 an einer vom Einlaß 12 am weitesten entfernten Stelle. In die Auslaßöffnung 14 ist ein Abzugsrohr 42 eingelassen.

Zwischen dem Einlaß 12 und der Auslaßöffnung 14 hängt von der Oberseite der Brennkammer eine verbrennungsfördernde Platte 30 herab, zwischen deren unterem Rand 32 und dem Boden der Brennkammer ein Spalt 15 der Breite L freigelassen ist. Die Breite L des Spaltes 15 beträgt vorzugsweise 1/3 bis 1/4 der Höhe h der Brennkammer 10. Die Platte 30 teilt die Brennkam­ mer 10 in eine Hauptbrennkammer 10a und eine Sekundärbrenn­ kammer 10b und weist eine Vielzahl von sich durch sie er­ streckenden Löchern 36 auf, so daß die Hauptbrennkammer 10a, die mit der Umgebung über den Einlaß 12 in Verbindung steht, auch in Verbindung mit der Sekundärbrennkammer 10b steht, die wiederum über die Auslaßöffnung 14 mit der Umgebung verbunden ist.

In der in Fig. 1 linken Seitenwand der Hauptbrennkammer 10a ist eine Ascheentleerungsöffnung 18 angeordnet.

Im folgenden wird die Funktionsweise des beschriebenen Ver­ brennungsofens erläutert. Durch den Einlaß 12 werden Abfälle in die Hauptbrennkammer 10a gegeben und dann der obere Teil der Abfälle angezündet. Dabei kann Luft zugeführt werden, in­ dem die Klappe 20 in etwas geöffneter Stellung gehalten wird. Zur Vereinfachung der Handhabung ist an einem Seitenrand 22 die Klappe 20 eine Ausnehmung 23 ausgebildet, in der ein polygonales Stützteil 25 drehbar mittels eines Stiftes 24 ge­ lagert ist. Über das Stützteil 25 wird das Gewicht der Klappe 20 auf einer Umrandung 13 des Einlasses 12 abgestützt. Indem das Stützteil 25 um den Stift 24 gedreht wird, ist es auf­ grund auf seiner polygonalen Form möglich, die Klappe 20 mehr oder weniger weit offenzuhalten und so die Luftzufuhr zu steuern (sh. Fig. 3).

Nach dem Anzünden der Abfälle und Einstellen einer geeigneten Luftzufuhrmenge mittels der Klappe 20 wird eine Rauchbildung sehr schnell (üblicherweise nach 1 bis 2 Minuten) unterdrückt und eine rauchfreie Verbrennung erreicht. Wenn nach dem An­ zünden die normale Brenntemperatur erreicht worden ist, strömt der größere Teil der Verbrennungsgase aus der Haupt­ brennkammer 10a durch den Spalt 15 unterhalb der verbren­ nungsfördernden Platte 30 in die Sekundärbrennkammer 10b. Währenddessen ist die verbrennungsfördernde Platte 30 rot­ glühend geworden, so daß der Sekundärbrennkammer 10b durch die in der Platte 30 ausgebildeten Löcher 36 Luft mit hoher Temperatur zugeführt wird und es in der Sekundärkammer zu einer vollständigen Verbrennung kommt.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die ver­ brennungsfördernde Platte eben. In Fig. 4 ist eine abgewan­ delte Ausführungsform dargestellt, bei der eine verbrennungs­ fördernde Platte 50 gekrümmt ist und Löcher 52 aufweist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist eine Auslaßöffnung 54 in einer Seitenwand 58 einer Sekundärbrennkammer 56 angeordnet. In Fig. 4 ist die Klappe mit dem Bezugszeichen 60, der Boden der Brennkammer mit 62 und eine Hauptbrennkammer mit 55 be­ zeichnet.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen hat die Brennkammer die Form eines rechteckigen Kastens, sie kann je­ doch auch zylindrisch oder von anderer Gestalt sein. Ebenso können die Brennkammerwände doppelwandig ausgebildet sein, wobei auch die Innenseite der Brennkammer aus Metall besteht. Durch den zwischen den beiden Wänden der Brennkammer ausge­ bildeten Raum kann Wasser geleitet werden, so daß der Ver­ brennungsofen auch als Heißwasserboiler dienen kann.

Die Klappe braucht nicht schwenkbar ausgeführt zu sein, son­ dern kann beispielsweise durch Verschieben entlang der Um­ randung des Einlasses geöffnet und geschlossen werden.

Der Durchmesser der in der verbrennungsfördernden Platte aus­ gebildeten Löcher beträgt zur Erzielung der besten Verbren­ nung zwischen 10 und 25 mm. Die beste Wirkung hat die ver­ brennungsfördernde Platte, wenn die Fläche aller Löcher zwi­ schen 10 und 25% der Gesamtfläche der Platte beträgt und die Löcher mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind.

Das Volumen der Sekundärbrennkammer liegt bevorzugt bei 1/3 bis 1/5 des Volumens der Hauptbrennkammer.

Mit einem Verbrennungsofen von 300 l Volumen gemäß Fig. 1, der eine verbrennungsfördernde Platte an einer in Fig. 5 durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Stelle aufwies, und einem weiteren Verbrennungsofen gleicher Größe und Aus­ führung, jedoch ohne eine verbrennungsfördernde Platte, wur­ den Vergleichsversuche durchgeführt. Jeweils 10 kg Pappkar­ tonmaterial wurden in die Verbrennungsöfen gegeben, angezün­ det und dann die Temperatur an Meßpunkten A-E in Abhängig­ keit der Zeit gemessen (sh. Fig. 5). Der Lochanteil der aus Gußeisen bestehenden verbrennungsfördernden Platte betrug 16%.

Die Ergebnisse der Vergleichsversuche sind in den Fig. 6 und 7 wiedergegeben. Aus den gezeigten Diagrammen ist er­ sichtlich, daß mit der verbrennungsfördernden Platte ein langsam ablaufender Verbrennungsvorgang und die Aufrecht­ erhaltung hoher Temperaturen über einen langen Zeitraum be­ wirkt wird (sh. Fig. 6), wodurch den Verbrennungsgasen ge­ nügend Luft zugeführt werden kann und bis zur Verbrennung des eingesetzten Materials zu weißer Asche fast kein Rauch aus dem Abzugsrohr austritt.

Ohne verbrennungsfördernde Platte begann der Verbrennungs­ vorgang trotz Luftzufuhr von oben sehr schnell und es trat eine Zeitlang Rauch aus dem Abzugsrohr aus. Danach ging die Temperatur im Verbrennungsofen sehr schnell zurück und es blieb schwarze Kohle als Verbrennungsrückstand übrig.

Es konnte also gezeigt werden, daß beim erfindungsgemäßen Verbrennungsofen die Verbrennung an der Oberseite von in die Hauptbrennkammer geworfenen Abfällen beginnt und nach unten fortschreitet, so daß selbst in der Anheizphase nach dem An­ zünden extrem wenig Rauch erzeugt wird und bei fortschreiten­ der Verbrennung die verbrennungsfördernde Platte einen zu schnellen Verbrennungsvorgang verhindert und hohe Tempera­ turen in der Hauptbrennkammer aufrechterhält. Dabei wird die verbrennungsfördernde Platte mit fortschreitender Verbrennung rotglühend und dient als Verbrennungskatalysator, wobei sie gleichzeitig auch eine hohe Temperatur in der Sekundärbrenn­ kammer aufrechterhält und dieser Luft mit hoher Temperatur zuführt, so daß in der engen Sekundärbrennkammer, ohne die Temperatur in ihr herabzusetzen, genügend gleichmäßig ver­ teilte Luft vorhanden ist und die Verbrennungsgase vollstän­ dig verbrannt durch die Auslaßöffnung ausgestoßen werden.

Aufgrund der vollständigen Verbrennung verbleibt in dem er­ findungsgemäßen Verbrennungsofen verglichen mit herkömmlichen Verbrennungsöfen praktisch keine schwarze unverbrannte Asche und die Aschemenge ist sehr gering. Eine Reinigung des Ab­ zugsrohres ist kaum mehr nötig, während bei herkömmlichen Verbrennungsöfen die Abzugsrohre alle vier bis sechs Wochen gereinigt werden müssen. Der erfindungsgemäße Verbrennungs­ ofen stellt somit verglichen mit herkömmlichen Verbrennungs­ öfen nur sehr geringe Wartungsansprüche.

Claims (5)

1. Verbrennungsofen mit einer Brennkammer (10), die eine Luftzufuhröffnung (12) und eine in der Oberseite oder einer Seitenwand des Verbrennungsofens gegenüber der Luftzufuhröff­ nung (12) angeordnete, an ein Abzugsrohr (42) angeschlossene Auslaßöffnung (14; 54) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (10) eine verbrennungsfördernde Platte (30; 50), die zwischen der Auslaßöffnung (14; 54) und der Luftzufuhröffnung (12) von der Oberseite der Brennkammer (10) herabhängt, in eine Haupt­ brennkammer (10a; 55) mit der Luftzufuhröffnung (12) und eine Sekundärbrennkammer (10b; 56) mit der Auslaßöffnung (14; 54) unterteilt ist, wobei die Haupt- und Sekundärbrennkammer un­ tereinander durch einen Spalt (15) in Verbindung stehen, der zwischen dem unteren Rand (32) der verbrennungsfördernden Platte (30; 50) und dem Boden (16; 62) der Brennkammer (10) ausgebildet ist.

2. Verbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrennungs­ fördernde Platte (50) gekrümmt ist und die Auslaßöffnung (14; 54) umgibt.

3. Verbrennungsofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (30; 50) eine Vielzahl von Löchern (36; 52) aufweist.

4. Verbrennungsofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der in der Platte (30; 50) ausgebildeten Löcher (36; 52) zusammen 10 bis 25% der Gesamtfläche der Platte beträgt.

5. Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrennungs­ fördernde Platte (30; 50) aus bis zur Rotglut erhitzbarem Me­ tall oder aus Keramik besteht.