| Dokumentenidentifikation |
DE4136409B4 19.05.2005 |
| Titel |
Verfahren und Feuerungsanlage zum Verbrennen von kleinstückigen Festbrennstoffen, insbesondere Hackschnitzel |
| Anmelder |
Wilde, Andreas, Gschwandt, AT |
| Erfinder |
Wilde, Andreas, Gmunden, AT; Padinger, Reinhard, Graz, AT |
| Vertreter |
PRÜFER & PARTNER GbR, 81545 München |
| DE-Anmeldedatum |
05.11.1991 |
| DE-Aktenzeichen |
4136409 |
| Offenlegungstag |
14.05.1992 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
19.05.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
19.05.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
F23B 7/00
|
| IPC-Nebenklasse |
F23B 1/06
F23K 3/00
F23L 5/00
F23J 11/00
F23N 3/00
F23Q 9/00
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Feuerungsanlage zum Flugverbrennen
von kleinstückigen Festbrennstoffen, insbesondere Hackschnitzel, mit einer einen
Feuerraum und davon ausgehende Rauchgaszüge bildenden Brennkammer, einer Brennstoffbeschickungsvorrichtung
und einer Luftversorgungseinrichtung, wobei die Beschickungsvorrichtung einen über
einen Vorratsbehälter zu einer Eintragsöffnung des Feuerraumes führenden Beschickungsförderer
und wobei die Luftversorgungseinrichtung jeweils über unabhängig voneinander ansteuerbare
Gebläse in den Feuerraum führende Zuluftleitungen für eine Primär-, Sekundär- und
gegebenenfalls Tertiärluftbeaufschlagung aufweisen.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der GB
2 103 781 A bekannt.
Bedingt durch den steigenden Energiebedarf einerseits und die wachsende
Notwendigkeit der Umweltschonung andererseits gewinnt die Forschung nach der Optimierung
der Verbrennungstechnik hinsichtlich Emission schädlicher Gase und Stäube und hinsichtlich
des erreichbaren Wirkungsgrades zunehmend an Bedeutung. Dabei bereiten Festbrennstoffe
im Gegensatz zu flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen wesentlich größere Schwierigkeiten,
da sieh bisher sowohl die Brennstoffbeschickung als auch die Verbrennungsluftzufuhr
nur bedingt regeln und damit der Verbrennungsablauf beeinflussen lassen. Eine Zerkleinerung
der Brennstoffe ermöglicht zwar, die Brennstoffeigenschaften der Festbrennstoffe
an die der flüssigen und gasförmigen Brennstoffe anzunähern und die Dosierbarkeit
des Brennstoffeintrages zu verbessern, doch können die bekannten Verbrennungsverfahren
bezüglich der Verbrennungsoptimierung keinesfalls befriedigen.
Kleinstückige und rieselfähige Festbrennstoffe sind darüber hinaus
auch wegen der Sicherstellung der Brennstoffbeschickung Voraussetzung für den automatischen
Betrieb einer Feuerungsanlage, wobei es grundsätzlich zwei verschiedene Verbrennungsverfahren,
nämlich die Flugverbrennung (DE 1 501 765
A) und die Ein- oder Unterschubfeuerung (AT
362 860) gibt. Bei der Flugverbrennung werden die Brennstoffstückchen meist
über ein Gebläse zusammen mit einer nicht näher definierbaren Förderluftmenge in
den Feuerraum eingeblasen, so daß nicht nur die zuführbare Brennstoffmenge recht
unbestimmt bleibt, sondern vor allem auch die teils mit dem Brennstoff und teils
zusätzlich über eigene Zuluftleitungen zugeführte Verbrennungsluft in ihrer Gesamtheit
nur in engen Mengenbereichen regelbar ist. Bei der Ein- oder Unterschubfeuerung
wiederum wird der Brennstoff strangförmig in den Feuerraum eingeschoben und bildet
einen von der Oberfläche her abbrennenden Brennstoffhaufen. Die separat zugeführte
Verbrennungsluft ließe sich hier zwar unabhängig von der Brennstoffzufuhr regeln,
doch bleibt der Abbrand des einen Glutstock ergebenden Brennstoffhaufens praktisch
unkontrollierbar und es kommt zu Schwelzonen mit unerwünschtem Nachbrennverhalten,
so daß diese Art von Feuerung nur sehr träge auf eine Regelung reagiert und die
für eine Optimierung erforderliche ständige Überwachung des Betriebszustandes unmöglich
ist.
Zur Durchführung von Flugverbrennungsverfahren wurde gemäß der
DE 35 36 824 A1 zwar bereits eine
Wurf-Beschickungseinrichtung vorgeschlagen, bei der der gesamte Wurfapparat einschließlich
der Zuteileinheit durch ein weitgehend luftdichtes Blechgehäuse gekapselt wird,
doch läßt sich dabei nicht erkennen, wie das Eindringen von Falschluft verhindert
werden soll, und es gibt auch keine Angaben über die eigentliche Verbrennungsluftzufuhr.
Auch sind, wie die US 13 255 89,
US 20 011 52, US
24 874 64 und US 25 389 44 zeigen,
bereits verschiedene Beschickungsvorrichtungen für Feuerungsanlagen mit um horizontale
Drehachsen rotierenden Schleuderrädern bekannt, aber es fehlen auch hier genauere
Hinweise über Luftführungs- und Verbrennungsverhältnisse.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen
und eine Feuerungsanlage zum Flugverbrennen der eingangs geschilderten Art anzugeben,
die auf rationelle Weise eine echte Optimierung der Verbrennungstechnik auch bei
Festbrennstoffen erlaubt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Beschickungsvorrichtung
einen an die Eintragsöffnung angeschlossenen Beschickungskanal für den Beschickungsförderer
umfaßt, wobei der Beschickungsförderer über einen Zufuhrkanal mit einem Austragsförderer
des Vorratsbehälters in Verbindung steht, und der Zufuhrkanal und der Beschickungsförderer
samt seinem Beschickungskanal zu einem nach außen luftdicht abgeschlossenen Förderstrang
zusammengebaut sind, der mit einer dem Beschickungsförderer vorgeordneten Zellenradschleuse
ausgestattet ist, und daß die Luftversorgungseinrichtung zur Ansteuerung der Gebläse
eine Steuerungseinrichtung aufweist, die mit Meßfühlern für den Feuerraum und die
Rauchgaszüge und mit in einem an die Rauchgaszüge anschließenden Meßrohr eingesetzten
Meßfühlern für die Abgase in Verbindung steht.
Die Zellenradschleuse und der geschlossene Förderstrang gewährleisten,
daß der Brennstoff unter Luftabschluß in den Feuerraum gefördert werden
kann und erlauben durch die entsprechend regelbaren Antriebe für den Austragsförderer,
die Zellenradschleuse und den Beschickungsförderer die gewünschte Dosierung der
Eintragsmenge des Brennstoffes. Die jeweils separat regelbaren Gebläsen wiederum
ermöglichen es, den Verbrennungsvorgang gezielt zu beeinflussen und genau die für
den jeweiligen Betriebszustand erforderliche Luftmenge in den Feuerraum bzw. die
Rauchgaszüge einzublasen, so daß es zur angestrebten Durchmischung von Brennstoff
und Verbrennungsluft und zu einer vollständigen Verbrennung kommt. Dabei lassen
sich Brennstoff- und Luftzufuhr unabhängig voneinander regeln, wobei die Dosierung
der Brennstoffmenge von der Verbrennungsleistung abhängt und, bedingt durch die
Flugverbrennung, über weite Bereiche bis weit in den Teillastbetrieb hinein möglich
ist. Die Verbrennungsluftzufuhr wiederum erfolgt in Abhängigkeit vom Verbrennungsvorgang,
wozu entsprechende Meßgrößen, beispielsweise die Konzentration oxydierbarer Rauchgaskomponenten,
die Regelung bestimmen. Entsprechend der geforderten Leistung kann so der Verbrennungsablauf
in bezug auf den Ausbrand, die Abgastemperatur und die Schadstoffemissionen optimiert
werden.
Um die Luftverhältnisse während der Verbrennung auch im Teillastbereich
u. dgl. einwandfrei beeinflussen zu können, ist zur Ansteuerung der Gebläse eine
Steuerungseinrichtung vorgesehen, die mit Meßfühlern für den Feuerraum und die Rauchgaszüge
und mit in einem an die Rauchgaszüge anschließenden Meßrohr eingesetzten Meßfühlern
für die Abgase in Verbindung steht, so daß stets kontrollierbare Strömungsverhältnisse
im Feuerraum und den Rauchgaszügen vorhanden sind und eine exakte Regelung des Verbrennungsvorganges
möglich ist.
An und für sich könnte als Beschickungsförderer eine einfache Rutsche
od. dgl. dienen, die den Brennstoff unter Luftabschluß in den Feuerraum gleiten
läßt und durch das Abfallen des Brennstoffes eine Flugverbrennung ermöglicht. Besonders
zweckmäßig ist es jedoch, wenn als Beschickungsförderer ein Schleuderrad vorgesehen
ist, dessen Auswurfkanal den Beschickungskanal bildet, wobei das Schleuderrad eine
vertikale Drehachse aufweist und aus einer mit Schleuderflügeln bestückten Scheibe
besteht. Es ergibt sich eine robuste, leistungsstarke Konstruktion, die eine genaue
Mengendosierung erlaubt und beim Brennstoffeintrag zu einer eine entsprechend gute
Luftvermischung mit sich bringenden Streuwirkung fuhrt.
Um eine besonders genaue Mengendosierung des Brennstoffes zu erreichen,
kann der Zellenradschleuse im Förderstrang eine Verwiegestrecke nachgeordnet sein,
so daß die eingetragene Brennstoffmenge tatsächlich erfaßt und dementsprechend die
Antriebe von Austragsförderer, Zellenradschleuse und Beschickungsförderer angesteuert
werden können.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigen
1 eine erfindungsgemäße Feuerungsanlage
in einer Gesamtansicht,
2 einen Längsschnitt durch die Brennkammer
dieser Feuerungsanlage in größerem Maßstab und
3 und 4
den Beschickungsförderer in teilgeschnittener Seitenansicht bzw. im Horizontalschnitt
ebenfalls im größeren Maßstab.
Eine Feuerungsanlage 1 zum automatischen Flugverbrennen von
kleinstückigen Festbrennstoffen, insbesondere Hackschnitzel, setzt sich aus der
mit einem Heizkessel 2 kombinierten Brennkammer 3, einer Brennatoffbeschickungsvorrichtung
4 und einer Luftversorgungseinrichtung 5 zusammen. Die Brennkammer
3 bildet dabei einen Feuerraum 6 und davon ausgehende Rauchgaszüge
7 und ist an den Innenwänden mit einer Schamotteauskleidung 8
versehen.
Die Beschickungsvorrichtung 4 besteht aus einem den Brennstoff
aufnehmenden Vorratsbehälter 9, der mit einem Austragaförderer
10 ausgerüstet ist, einem vom Austragsförderer 10 über eine Zellenradachleuse
11 und vorzugsweise eine Verwiegestrecke 12 zu einem Beschickungsförderer
13 führenden Zufuhrkanal 14 und einem den Beschickungsförderer
an eine Eintragsöffnung 15 des Feuerraumes 6 anschließenden Beschickungskanal
16, wobei der Zufuhrkanal 14 zumindest von der Zellenradachleuse
11 aus, die Verwiegestrecke 12 und der Beschickungsförderer
13 mit seinem Beschickungskanal 16 zu einem nach außen hin luftdicht
abgeschlossenen Förderstrang 17 zusammengebaut sind. Als Beschickungsförderer
13 ist hier ein Schleuderrad 18 vorgesehen, das um eine Vertikalachse
dreh- und antreibbar gelagert ist und aus einer Scheibe 19 mit aufgesetzten
Schleuderflügeln 20 besteht. Der Auswurf 21 führt direkt in den
Beschickungskanal 16, so daß dieser gleichzeitig als Auswurfkanal dient.
Die Luftversorgungseinrichtung 5 ist für eine Primär-, Sekundär-
und Tertiärluftbeaufachlagung ausgelegt, wobei die Zuluftleitungen 22 für
die Luftbeaufschlagung, die über Einlaßdüsen 23 für die Primärluft in den
Feuerraum 6, für die Sekundär- und Tertiärluft in geeignete, an den Feuerraum
6 anschließende bzw. dem Rauchgasübergang 24 zum Kessel
2 vorgeordnete Abschnitte der Rauchgaszüge 7 einmünden,
jeweils über eigene Gebläse 25 führen, wobei die Gebläse 25 unabhängig
voneinander über Stelltriebe 26 regelbar sind. Außerdem ist zwischen Brennkammer
3 und einem entsprechenden Kamin 27 ein Saugzugventilator
28 angeordnet, um für genau bestimmte Strömungsverhältnisse innerhalb des
Feuerraumes und der Rauchgaszüge sorgen und die gewünschte Luftzufuhr auch im Teillastbereich
sicherstellen zu können.
Zur Regelung und Überwachung der Anlage 1 ist eine Steuerungseinrichtung
29 vorgesehen, die in Abhängigkeit von den über Maßfühler 30 für
den Feuerraum und die Rauchgaszüge, Meßfühler 3i für den Kessel
2 und Meßfühler 32 für die Abgase, die in einem dem Saugzugventilator
28 vorgeordneten Meßrohr 33 angeordnet sind, eingelesenen Meßdaten
einerseits den Brennstoffeintrag entsprechend dem Leistungsbedarf durch Ansteuern
der Antriebe des Austragsförderers 10, der Zellradschleuse 11
und des Beschickungsförderers 13 regelt und anderseits die Verbrennungsluftzufuhr
entsprechend den Verbrennungsverhältnissen und Betriebszuständen im Feuerraum und
den Rauchgaszügen durch Ansteuern der Stalltriebe 26 für die Gebläse
25 und des Saugzugventilators 28 kontrolliert. Ein in den Beschickungskanal
16 einmündender Zündgebläsebrenner 34, der ebenfalls von der Steuerungseinrichtung
29 ansteuerbar ist, erlaubt ein automatisches Anfeuern und Vorwärmen der
Brennkammer.
In Abhängigkeit vom Leistungsbedarf wird der Brennstoff, beispielsweise
Hackschnitzel, vom Vorratsbehälter 9 über den Austragsförderer
10 und den Förderstrang 17 in die vorgeheizte Brennkammer
6 eingebracht, wobei durch die Zellenradschleuse 11 und das Schleuderrad
13 das Material unter Luftabschluß fein verteilt und genau dosierbar in
den Feuerraum 6 eingeworfen wird und es auf Grund der separat zugeführten
Verbrennungsluft zu einer optimalen Flugverbrennung kommt. Es ist möglich, den Verbrennungsvorgang
im gewünschten Sinne hinsichtlich der Wirkungsgrade und der Schadstoffemissionen
zu optimieren und auch mit Festbrennstoffen ähnlich gute Verbrennungsergebnisse
wie mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen zu erreichen. Die voneinander unabhängige
Regelbarkeit des Brennstoffeintrages und der Verbrennungsluftzufuhr erlaubt es außerdem,
die Feuerungsanlage 1 leistungsgerecht zu fahren und dabei sowohl im Vollastbereich
wie im Teillastbereich beste Verbrennungsergebnisse zu erzielen.
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| Anspruch[de] |
- Feuerungsanlage (1) zum Flugverbrennen von kleinstückigen
Festbrennstoffen, insbesondere Hackschnitzel, mit einer einen Feuerraum (6)
und davon ausgehende Rauchgaszüge (7) bildenden Brennkammer (3),
einer Brennstoffbeschickungsvorrichtung (4) und einer Luftversorgungseinrichtung
(5), wobei die Beschickungsvorrichtung (4) einen über einen Vorratsbehälter
(9) zu einer Eintragsöffnung (15) des Feuerraumes (6)
führenden Beschickungsförderer (13) und wobei die Luftversorgungseinrichtung
(5) jeweils über unabhängig voneinander ansteuerbare Gebläse (25)
in den Feuerraum (6) führende Zuluftleitungen (22) für eine Primär-,
Sekundär- und gegebenenfalls Tertiärluftbeaufschlagung aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschickungsvorrichtung (4) einen an die Eintragsöffnung (15)
angeschlossenen Beschickungskanal (16) für den Beschickungsförderer (13)
umfaßt, wobei der Beschickungsförderer (13) über einen Zufuhrkanal (14)
mit einem Austragsförderer (10) des Vorratsbehälters (9) in Verbindung
steht, und der Zufuhrkanal (14) und der Beschickungsförderer (13)
samt seinem Beschickungskanal (16) zu einem nach außen luftdicht abgeschlossenen
Förderstrang (17) zusammengebaut sind, der mit einer dem Beschickungsförderer
(13) vorgeordneten Zellenradschleuse (11) ausgestattet ist, und
daß der Luftversorgungseinrichtung (5) zur Ansteuerung der Gebläse (25)
eine Steuerungseinrichtung (29) zugehört, die mit Meßfühlern (30)
für den Feuerraum (6) und die Rauchgaszüge (7) und mit in einem
an die Rauchgaszüge (7) anschließenden Meßrohr (33) eingesetzten
Meßfühlern (32) für die Abgase in Verbindung steht.
- Feuerungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schleuerrad
als Beschickungsförderer vorhanden ist, dessen Auswurfkanal den Beschickungskanal
bildet, und wobei das Schleuderrad (18) eine vertikale Drehachse aufweist
und aus einer mit Schleuderflügeln (20) bestückten Scheibe (19)
besteht.
- Feuerungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zellenradschleuse (11) im Förderstrang (17) eine Verwiegestrecke
(12) nachgeordnet ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen
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