EP2966358B1 - Feuerungseinrichtung - Google Patents
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- F24B5/026—Supply of primary and secondary air for combustion
Definitions
- the invention relates to a firing device according to the preamble of claim 1.
- Such a facility is DE 200 11 685 U1 A.
- air inlets are provided for the supply of primary air, which flows through a preheating chamber and a deflection to a nest of embers, and secondary air.
- the secondary air flows through the air chamber, rises in the air duct, which runs partially centrally in the combustion chamber, and finally flows through the outlet openings to the nest of embers and into the flame and the area adjacent to it.
- This also leads to a certain afterburning of the flue gases and thus to a reduction in the CO content of the flue gases.
- This known combustion device has the disadvantage that the air duct for the secondary air is exposed to very high temperatures, since a considerable part of it runs in the flame zone, and that the secondary air flows out at high speed due to the small total cross-sectional area of the outlet openings, which can lead to a disruption of the flame. In addition, it is hardly possible to supply a sufficient amount of secondary air for the flue gases to burn out almost completely.
- the aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a combustion device of the type mentioned at the outset, which is characterized by a simple construction and in which an even more complete combustion is ensured.
- the temperature load is significantly reduced. It is also very easy to achieve a sufficient air supply, which ensures an even distribution of the air in the combustion chamber. In addition, extensive preheating of the air is also ensured.
- the features of claim 4 achieve a particularly uniform mixing of the supplied air with the exhaust gases.
- the nozzles can in particular be directed alternately upwards and downwards.
- claims 5 and 6 result in a high temperature of the flue gases - especially in the start-up phase of combustion - and a substantially uniform temperature distribution over the cross-section is obtained in the afterburning zone, which ensures a substantially complete burnout of the flue gases and thus a very low CO content. In addition, this also results in a high temperature level of the flue gases for a downstream heat exchanger.
- the features of claim 7 result in a long afterburning zone despite the small space requirement.
- the flue gases are guided downwards. If there is enough space available, the flue gases in the afterburning zone can also be guided in other directions, e.g. upwards, without this leading to a deterioration in the exhaust gas values.
- At least one additional pipe with a height of less than 20 cm, preferably less than 15 cm, within the circumference of the combustion chamber floor plan.
- Such additional pipes reduce the CO content even further. Since these pipes are relatively short, mechanical stability is not critical and high thermal loads are not a problem.
- the combustion device has a combustion chamber 6 which is provided on three sides with heat-resistant metal tubes 1 which have an oval cross-section and - as can be seen from Fig.2 can be seen - are provided with outlet openings 13 directed towards the interior of the combustion chamber 6 and inclined at different angles with respect to the horizontal plane for supplying air. Furthermore, the combustion chamber 6 is surrounded by heat-resistant insulation panels 2 and provided with a furnace door 5 through which solid fuel, such as wood, can be supplied.
- insulation panels 2 are provided on the outside with fireclay panels 3, which in turn are surrounded by an outer shell 4 made of tiles or fireclay.
- the bottom of the combustion chamber 6 is formed by a heat-resistant plate 9, which together with another plate 12 and simultaneously in connection with the outer shell 4 defines an air chamber 11 for air distribution, which is connected to the room air via an air inlet opening (not shown).
- the heat-resistant tubes 1 protrude into this air chamber 11, which are lower end have air inlet openings 10.
- Fig.2 As can be seen, the pipes 1 reach up to the upper limit of the combustion chamber 6, which is limited at the top by a flue gas duct 8.
- a flue gas duct 8 it is also possible to surround each pipe at the back with a shaped stone that also surrounds the pipe at the top in order to protect it. In this case, a small distance between the upper end of the pipes and the upper limit of the combustion chamber is unavoidable.
- the flue gas duct 8 is formed by heat-resistant insulation panels 2 and leads to a downdraft 7, via which the flue gases pass downwards to a flue gas opening 14, to which a heat exchanger can be connected. In this way, a long afterburning zone is created despite the small space requirement.
- the carbon monoxide content can be kept below 10 ppm throughout the main fire phase.
- the carbon monoxide content during the main fire phase was temporarily so low that it was below the detection limit of the measuring device used; it was Times therefore a maximum of 1 ppm.
- These short tubes are usually shorter than 10 cm; in the test mentioned, they had a diameter of 50 mm and were 60 mm high (inside the combustion chamber 6). In a larger combustion chamber, four such tubes can be provided.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Feuerungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Eine solche Einrichtung ist aus
DE 200 11 685 U1 A bekannt. Bei der ausDE 3927378 A bekannten Feuerungseinrichtung sind Lufteinlässe für die Zufuhr von Primärluft, die über einen Vorwärmraum und eine Umlenkung zu einem Glutnest strömt, und von Sekundärluft vorgesehen. Dabei durchströmt die Sekundärluft die Luftkammer, steigt in der Luftführung, die teilweise zentral im Brennraum verläuft, nach oben und strömt schließlich über die Auslassöffnungen zum Glutnest und in die Flamme und in den an diese anschließenden Bereich. Dadurch kommt es auch zu einer gewissen Nachverbrennung der Rauchgase und damit zu einer Reduzierung des CO-Gehaltes der Rauchgase. - Bei dieser bekannten Feuerungseinrichtung ergibt sich der Nachteil, dass die Luftführung für die Sekundärluft einer sehr hohen Temperaturbelastung ausgesetzt ist, da sie zu einem beträchtlichen Teil in der Flammenzone verläuft, und dass die Sekundärluft aufgrund der nur geringen gesamten Querschnittsfläche der Auslassöffnungen mit hoher Geschwindigkeit ausströmt, was zu einer Störung der Flamme führen kann. Außerdem kann kaum eine für ein weitgehend vollständiges Ausbrennen der Rauchgase ausreichende Menge an Sekundärluft zugeführt werden.
- Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Feuerungseinrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und bei der eine noch vollständigere Verbrennung sichergestellt ist.
- Erfindungsgemäß wird dies bei einer Feuerungseinrichtung der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.
- Da die Rohre am Umfang verteilt angeordnet sind ist die Temperaturbelastung signifikant reduziert. Dabei ist auch eine ausreichende Luftzufuhr auf sehr einfache Weise zu erreichen, wobei eine gleichmäßige Verteilung der Luft im Brennraum sichergestellt ist. Außerdem ist auch eine weitgehende Vorwärmung der Luft sichergestellt.
- Es ist zweckmäßig, wenn die Rohre möglichst über den gesamten Umfang verteilt sind, soweit dies technisch möglich ist. Dies ist normalerweise überall möglich, ausgenommen im Bereich der Ofentüre. In diesem Sinne sind die Merkmale des Anspruchs 2 zweckmäßig.
- Durch die Merkmale des Anspruchs 3 ergibt sich der Vorteil, dass dem obersten Bereich der Flamme und dem an diesen anschließenden Bereich der Rauchgase ausreichend Luft zugeführt werden kann, um ein sehr weitgehendes Ausbrennen der Rauchgase sicherzustellen, ohne sehr aufwändige Rauchgaszüge vorsehen zu müssen.
- Durch die Merkmale des Anspruchs 4 wird eine besonders gleichmäßige Durchmischung der zugeführten Luft mit den Abgasen erreicht. Die Düsen können insbesondere abwechselnd nach oben und nach unten gerichtet sein.
- Durch die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 wird eine hohe Temperatur der Rauchgase - insbesondere auch in der Startphase der Verbrennung - erzielt, und es ergibt sich in der Nachverbrennungszone eine über den Querschnitt im Wesentlichen gleichmäßige Temperaturverteilung, wodurch ein im Wesentlichen vollständiges Ausbrennen der Rauchgase und damit ein sehr geringer CO-Gehalt derselben sichergestellt ist. Außerdem wird dadurch auch ein hohes Temperaturniveau der Rauchgase für einen nachgeschalteten Wärmetauscher erreicht.
- Durch die Merkmale des Anspruchs 7 ergibt sich trotz geringen Platzbedarfs eine lange Nachverbrennungszone. Bei einem Sturzzug werden die Rauchgase nach unten geführt. Wenn genügend Platz zur Verfügung steht, können die Rauchgase in der Nachverbrennungszone aber auch in anderen Richtungen, z.B. nach oben, geführt werden, ohne dass dies zu einer Verschlechterung der Abgaswerte führt.
- Gemäß der Erfindung ist es möglich, auf eine getrennte Führung von Primär- und Sekundärluft zu verzichten, und es ist auch lediglich eine Lufteinlassöffnung für die Zufuhr von Luft zum Brennraum erforderlich.
- Es ist aber auch möglich, dass innerhalb des Umfangs des Grundrisses des Brennraums zumindest ein weiteres Rohr mit einer Höhe von weniger als 20 cm, vorzugsweise weniger als 15 cm, vorgesehen ist. Durch solch zusätzliche Rohre wird der CO-Gehalt noch weiter reduziert. Da diese Rohre relativ kurz sind, ist die mechanische Stabilität unkritisch und auch eine hohe thermische Belastung kein Problem.
- Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
Fig. 1 einen Schnitt parallel zur Grundfläche einer erfindungsgemäßen Feuerungseinrichtung und -
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-B inFig. 1 . - Die erfindungsgemäße Feuerungseinrichtung weist einen Brennraum 6 auf, der an drei Seiten mit hitzefesten Metallrohren 1 versehen ist, die einen ovalen Querschnitt aufweisen und - wie aus
Fig. 2 zu ersehen ist - mit gegen das Innere des Brennraumes 6 gerichteten, bezüglich der Horizontalebene unterschiedlich geneigten Auslassöffnungen 13 für eine Zufuhr von Luft versehen sind. Weiters ist der Brennraum 6 mit hitzefesten Dämmplatten 2 umgeben und mit einer Ofentür 5 versehen, über die fester Brennstoff, wie z.B. Holz, zugeführt werden kann. - Diese Dämmplatten 2 sind außen mit Schamotteplatten 3 versehen, die ihrerseits von einer Außenhülle 4 aus Kacheln oder Schamott umgeben sind.
- Der Boden des Brennraumes 6 ist durch eine hitzebeständige Platte 9 gebildet, die mit einer weiteren Platte 12 gleichzeitig in Verbindung mit der Außenhülle 4 eine Luftkammer 11 zur Luftverteilung begrenzt, die über eine nicht dargestellte Lufteinlassöffnung mit der Raumluft in Verbindung steht.
- In diese Luftkammer 11 ragen die hitzefesten Rohre 1 hinein, die an ihrem unteren Ende Lufteinströmöffnungen 10 aufweisen. Wie aus
Fig. 2 ersichtlich ist, reichen die Rohre 1 bis zur oberen Begrenzung des Brennraumes 6, der oben durch eine Rauchgasführung 8 begrenzt ist. Es ist aber auch möglich, jedes Rohr an der Rückseite mit einem Formstein zu umgeben, der das Rohr auch oben umfasst, um dieses zu schützen. In diesem Fall ist dann ein geringer Abstand zwischen dem oberen Ende der Rohre und der oberen Begrenzung des Brennraumes unvermeidbar. - Die Rauchgasführung 8 ist durch hitzefeste Dämmplatten 2 gebildet und führt zu einem Sturzzug 7, über den die Rauchgase nach unten zu einer Rauchgasöffnung 14 gelangen, an die ein Wärmetauscher angeschlossen werden kann. Auf diese Weise ergibt sich eine lange Nachverbrennungszone trotz geringen Platzbedarfs.
- Beim Betrieb der Feuerungseinrichtung gelangt Luft zum auf der Platte 9 liegenden Glutnest über die Luftkammer 11 und die Rohre 1 bzw. deren Auslassöffnungen 13 und ermöglicht eine entsprechende Verbrennung eines festen Brennstoffs. Dabei kommt es in den Rohren 1 (und in geringerem Ausmaß in der Luftkammer 11) zu einer Vorwärmung der Luft.
- Weiters wird auch der sich bei der Verbrennung ausbildenden Flamme Luft in den höheren Bereichen des Brennraumes 6 über die Auslassöffnungen 13 zugeführt, und auch der oberhalb der Flamme liegende Bereich wird mit Luft über die Auslassöffnungen 13 versorgt, wodurch die sich bildenden Rauchgase nachverbrannt und deren CO-Gehalt damit weitestgehend eliminiert wird. Dabei ist durch die Dämmplatten eine Abkühlung der Rauchgase weitgehend vermieden, wodurch die Nachverbrennung gefördert wird. Auch in der Startphase werden die Rauchgase durch den noch kalten Schamott nicht zu stark abgekühlt.
- Mit diesem Ofen kann der Kohlenmonoxidgehalt in der Hauptbrandphase durchgehend auf unter 10 ppm gehalten werden. Bei einem Versuch, wo zwei weitere kurze Rohre 15 innerhalb des Umfangs des Brennraums 7 vorgesehen waren, war der Kohlenmonoxidgehalt während der Hauptbrandphase zeitweise so gering, dass er unter der Erfassungsgrenze des verwendeten Messgeräts lag; er war zu diesen Zeiten daher maximal 1 ppm. Diese kurzen Rohre sind meist kürzer als 10 cm, bei dem erwähnten Versuch hatten Sie einen Durchmesser von 50 mm und waren 60 mm hoch (innerhalb des Brennraums 6). Bei einem größeren Brennraum können auch vier derartige Rohre vorgesehen werden.
- Besonders zu erwähnen ist, dass diese gute Verbrennung ohne motorgesteuerte Verbrennungsluftregelung, ohne Zugluftventilator (weder primär noch sekundär) und ohne Rauchgassauger erreicht wird.
Claims (7)
- Feuerungseinrichtung, insbesondere für Stückbrennstoff, mit einem Brennraum (6) und einer Luftzufuhr, wobei unter einem Boden einer Brennstoffaufnahme eine mit einem Lufteinlass verbundene Luftkammer (11) vorgesehen ist, von der aus eine nach oben ragende Luftzuführung durch eine Mehrzahl von nach oben führenden, über den Großteil des Umfanges des Grundrisses des Brennraumes (6) verteilt angeordneten Rohren (1) gebildet ist, von denen jedes mit der Luftkammer (11) in Verbindung steht und mit einer Mehrzahl von über die Höhe des Rohres (1) verteilt angeordneten und gegen den Brennraum (6) gerichteten Auslassöffnungen (13) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhr ausschließlich durch die über den Großteil des Umfanges des Grundrisses des Brennraumes (6) verteilt angeordneten Rohre (1) erfolgt.
- Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (1) im Wesentlichen über den gesamten Umfang des Brennraums (6) mit Ausnahme des Bereichs einer Ofentüre verteilt angeordnet sind.
- Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rohre (1) im Wesentlichen über die gesamte Höhe des Brennraumes (6) erstrecken und die Auslassöffnungen (13) im Wesentlichen über die gesamte Höhe der Rohre (1) verteilt angeordnet sind.
- Feuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen (13) als Düsen ausgebildet sind, die gegenüber der Horizontalebene in unterschiedlichen Winkeln gerichtet sind.
- Feuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Bereich des Brennraums (6) mit Dämmplatten (2) ausgekleidet ist.
- Feuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Brennraum (6) eine Nachverbrennungszone anschließt, die mit Dämmplatten (2) ausgekleidet ist.
- Feuerungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverbrennungszone durch eine Rauchgasführung (8) oberhalb des Brennraums (6) und einen an diese anschließenden Sturzzug (7) gebildet ist.
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Ipc: F23L 9/06 20060101ALI20160816BHEP Ipc: F23B 80/04 20060101ALI20160816BHEP Ipc: F23B 90/04 20110101ALI20160816BHEP Ipc: F24B 5/02 20060101AFI20160816BHEP Ipc: F23L 9/02 20060101ALI20160816BHEP |
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17Q | First examination report despatched |
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INTG | Intention to grant announced |
Effective date: 20200303 |
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GRAP | Despatch of communication of intention to grant a patent |
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GRAS | Grant fee paid |
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GRAA | (expected) grant |
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AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: B1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
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REG | Reference to a national code |
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REG | Reference to a national code |
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REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R096 Ref document number: 502015016902 Country of ref document: DE |