Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Abbrandes fester Brennstoffe in einer Verbrennυngsanlage.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Abbrandes fester Brennstoffe in einer Festbrennstoffverbrennungsanlage, bei der die im Füllraum gebildeten Schwelgase vom Decken¬ bereich des Füllraumes über mindestens einen zwischen einer Füllrau auBenwandυng und eine Ofenwandung vorgesehenen Kanal als Fallströmung im unteren Bereich des Füllraυmes in das Glutbett des Füllraumes zurückgeführt werden.
Bei der in dem DE-PS 26 48 732 beschriebenen Verbrennυngsanlage ist der Fullschacht durch eine Wand von einer dem Füllschacht nachgeschalteten Brennkammer getrennt, die über eine Durchlaß- Öffnung, den sogenannten Brenπaυsgang, mit dem Füllschacht ver¬ bunden ist. Ferner verläuft zwischen der Ofenwandung und dem Füllschacht mindestens ein Kanal, dessen unteres Ende über einen Durchlaß mit dem unteren Bereich des Füllschachtes und dessen obere
ERSATZBLATT
Ende über einen weiteren Durchlaß mit dem oberen Füllschacht¬ bereich in Verbindung steht. Den Kanälen wird über den oberen Durchlaß ein Schwelgas-Lufigemisch zugeführt, das als Fallströmung in dem oder den Kanälen nach unten strömt und über den unteren Durchlaß dem im Bereich des Rostes be¬ findlichen Glutbett zur Verbrennung zugeführt wird.
Das Abbrandverhalten in diesem bekannten Füllschachtver- breπnungsofen ist aber noch nicht zufriedenstellend, da die sich im Bereich des Brennausganges bildenden kühleren Schwel¬ gase die Verbrennung in nachteiliger Weise beeinflussen. Die kühleren Schwelgase strömen zum Teil unmittelbar durch den Brennausgaπg in die Brennkammer. Dadurch ist keine vollständige Verbrennung der Schwelgase möglich. Ferner erfolgt auf der gegenüberliegenden Seite des Brenπausganges ein Hochbrennen durch das Brennmaterial. Um die hierdurch bedingten negativen Auswirkungen auf die Verbrennung zu beheben und einen zu- friedenstellenden Abbrand der Brennmaterialien zu erzielen, war man bisher dazu gezwungen, die Luft-Gas ischuπg vor dem Brennausgang zu verstärken, wjas aber wiederum zu einem schnelleren Abbrand in diesem Bereich führte, der einen sogenannten Leerbrand zur Folge hatte, bei dem die zugeführte Luftgasmischung, ohne durch das Glutbett hindurchzuströmen, un¬ mittelbar in den Abgasstrom gelangte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, Maßnahmen zu finden, die es ermöglichen, daß die sich im Bereich des Brenπ¬ ausganges bildenden und zuströmenden Schwelgase nicht mehr nach unten durch den Brennausgang strömen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die unmittelbar über dem Brennausgangsbereich entstehenden Schwelgase längs
ERSATZBLATT
der zwischen Füllraum und Brennkammer verlaufenden Innenwandung des Füllraumes nach oben geleitet und längs des Deckenbe¬ reiches des Füllraumes in den Kanälen zwischen Füllraumaußen¬ wand und Ofenwand als Fallströmung dem Glutbett zugeführt. Dabei wird vorzugsweise der Strömungsverlauf der Schwelgase durch Frischluftzufuhr mit Injektorwirkung im Deckenbereich des Füllraumes und/oder durch die Fallströmuπg der Schwelgase in dem oder den die Schwelgasfallströmung führenden Kanälen, gegebenenfalls bei zusätzlicher Frischluftzufuhr mit Injektor¬ wirkung bewirkt.
Eine zur Durchführung des erfiπdungsgemäßen Verfahrens ge¬ eignete Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Brennausganges eine die Öffnung des Brennausganges gegen den Durchtritt sich oberhalb des Brennausganges bildender Schwel¬ gase abschirmende Überdachung- angeordnet ist und/oder daß sich im Deckenbereich des Füllraumes ein Kanal (im folgenden Füllraumdeckelkanal genannt) befindet, der den oberen Bereich des Füllraumes mit dem oder den zwischen Füllraum und Ofenwandung verlaufenden Kanälen verbindet und die sich un¬ mittelbar oberhalb des Brennausganges bildenden Schwelgase in die Fallströmung des Schwelgas-Luftgemisches in dem oder den Kanälen einleitet, wobei gegebenenfalls der im Deckenbereich des Füllraumes vorgesehene Füllraumdeckelkanal mit einer Frischluftzufuhr in Verbindung steht und/oder gegebenenfalls der oder die Kanäle zwischen Füllraum und Ofenwandung mit einer Frischluftzufuhr in Verbindung stehen.
Das heißt, zur Durchführung des Verfahrens sind zwei konstruk¬ tive Maßnahmen geeignet, die jede für sich eingesetzt, bereits zu einer gewissen Verbesserung des bisherigen Verbrennungsver-
ERSATZBLATT
laufes führt, die jedoch miteinander kombiniert, zu einer Optimierung des Brennvorganges führen.
Mit Hilfedes ersten charakteristischen Merkmales der Erfindung, das in einer oberhalb des Brennausganges angeordneten Überdachung des Brennausganges besteht, kann erreicht werden, daß die sich am Brennausgang bildenden kühleren Schwelgase nicht mehr durch den Brenπausgang in die Brennkammer gelangen und die dem Kamin zugeführte Abluft belasten. Zusätzlich wird durch die Überdachung des Brennausganges der Kaminzug besser dem Glutbett zugeleitet, wodurch ein gleichmäßiger Abbrand .gewährleistet ist.
Durch das zweite charakteristische Merkmal der Erfindung, das in einem im Deckenbereich des Füllraumes vorgesehenen Kanal besteht, der den oberen Bereich des Füllraumes mit dem oder den zwischen Füllraum und Ofenwandung ver¬ laufenden Kanälen verbindet, wird erreicht, daß die im Bereich der Brennausgangswandung entstehenden Schwelgase , aufgrund der sich aufbauenden Druckverhältnisse. ,im Füll¬ raum nach oben strömen und durch den Füllraumdeckel¬ kanal der in dem oder den Außenkanälen nach unten geführten Fallströmung des Schwelgas -ftgemisches zugeführt und zu- sammen mit diesem in das Glυtbett einer Nachverbrennυng zugeführt werden.
Die Effizienz dieses zweiten charakteristischen Merkmales der Erfindung, welches alternativ zu der Überdachung des Brennausganges eingesetzt werden kann, läßt sich erheblich verbessern, wenn entweder der Füllraumdeckelkanal mit einer Frischluftzufuhr in Verbindung steht oder die Außeπkanäle mit einer Frischluftzuführung versehen sind, oder, wenn beide Maßnahmen gemeinsam angewendet werden.
RSATZBLATT
Am wirkungsvollsten wird das erfindungsgemäße Verfahren aber durch die Kombination der beiden vorstehend erörterten charakteristischen Vorrichtungs-Merkmale gelöst.
Gemäß einer vorzugsweisen Ausbildung ist die Überdachung des Brennausganges als Glühkörper ausgebildet. Hierdurch werden die kühlen Schwelgase, die sich am Brennausgaπg bilden, auf eine höhere Temperatur gebracht. Die auf den Glühkörper aufliegenden Brennmaterialien produzieren somit heiße Schwelgase, die nach oben strömen, also vom Brennaυsgang fortgeführt werden.1
Vorzugsweise ist die Überdachung durch eine oder mehrere geschlossene Platten gebildet. Dabei ist die Überdachung zweckmäßigerweise an der Brennausgangswand schräg nach unten verlaufend angeordnet.
Die Überdachung kann aber auch als Guß- oder Steinblock ausgebildet sein.
Um die oberhalb des Brennausganges, vorzugsweise oberhalb des Glühkörpers entstehenden heißen Schwelgase längs der Brenn¬ ausgangswand besser nach oben führen zu können, ist gemäß einem weiteren vorzugsweisen Merkmal der Erfindung in einem Abstand von der Brennausgangswand im Füllschachtinneren eine Leitwandung vorgesehen, die vorzugsweise als Klappwand ausgebildet ist. Durch diese Leitwand wird ein Strömungskanal geschaffen, durch den die heißen Schwelgase konzentriert""nach oben geführt werden.
Die nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehene Frisch¬ luftzufuhr im Deckenbereich des Füllschachtraumes kann zur
ERSATZBLATT
Verbesserung der Strömungsgeschwindigkeit der Schwelgase mit Injektorwirkung zugeführt werden. Entsprechend kann auch die Zufuhr der Frischluft in die Außenkanäle mit Injektorwirkuπg erfolgen.
Der stets erforderliche Druckausgleich im Deckenbereich des Füllschachtes erfolgt aber unabhängig von der vorstehend genannten Frischluftzufuhr.
Weitere bevorzugte Merkmale des Anmeldungsgegenstande.s er¬ geben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachstehen¬ den Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, Hierin zeigen:
Fig. 1 einen Füllschachtverbrennungsofen mit multivalεnter Verbrennung von Gas oder Öl im Schnitt, in dem eine Überdachung des Brennaus¬ ganges sowie ein Füllschachtdeckelkanal mit Frischluftzufuhr unter Injektorwirkuπg sowie eine längs der Brennausgangswand verlaufende Klappwand vorgesehen sind,
Fig. 2 einen Zimmerofen, bei dem der Füllschachtdeckel¬ kanal mit Frischluftzufuhr fehlt, aber das Schwelgas-üJftgemisch als Fallströmung durch den Aυßenkanal mit Frischluftzufuhr in das Glυtbett zurückgeführt wird,
Fig. 3 einen Füllschachtverbrennungsofen mit einer im
Füllschachtdeckelkanal erfolgenden Schwelgasrück¬ führung unter Frischluftzufuhr mit Injektorwir- kυng,
Fig. 4 einen Kachelofe.n, ei,dem die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Injektorwirkung eingebaut ist und
Fig. 5 einen Ausschnitt aus dem Füllschachtdeckelbereich des Ofens nach Fig. 1.
ERSATZBLATT
Sich entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren sind mit übereinstimmenden Bezυgszeichen gekennzeichnet.
Der in Fig. 1 gezeigte Füllschachtverbrennungsofen umfaßt einen Füllschacht 1. Der Füllschacht 1 dient zur Aufnahme der verschiedenen Festbrennstoffe, wie Holz, Kohle, Koks usw. Der Füllschacht 1 ist durch eine Seitenwand 2 von einer dem Füllschacht 1 nachgeschalteten Ausbrandkammer 3 getrennt. In der Seitenwaπd 2 befindet sich ein Öl- oder Gasbrennraum 4, der in den Brennaυsgang 5 mündet. Der Brennraυm 4 dient als Brennraυ für die Öl- oder Gasverbrennung, wobei mittels Öl- brenner oder Gasbrenner die Festbrennstoffe am Brennaυsgang 5 gezündet werden können. Der Brennausgang 5 wird nach oben begrenzt von einer als Glühkörper 6 ausgebildeten, aus einer oder mehreren geschlossenen Platten gebildeten Überdachung, durch die der Brennausgang 5. gegenüber dem Fullschacht 1 ab¬ gedeckt wird. Die Funktionsweise des Glühkörpers 6 wird nach¬ stehend näher erläutert.
Die untere Begrenzung des Brennausganges 5 bildet ein Gasmisch¬ kopf 7, der an einen über einer Aschenlade 8 liegenden Ent¬ aschungsrost 9 angrenzt. Ein Kanal 14 befindet sich zwischen einer Seitenwand 12 des Füllschachtes 1 und der Ofenwand 13. Im Gasmischkopf 7 wird die durch den Kanal 14 geführte Luft- und Rauchgasmenge über Löcher und Schlitze dem Glυtbett, am Brennaυsgang 5 der Festbrennstoffe zugeführt. Der Entaschungs¬ rost 9 ist mit einer Zugstange 10 verbunden, mit der das Glυtbett durchgerüttelt und die Verbrennungsrückstände in die Aschenlade 8 abgeführt werden können.
An das andere Ende des Entaschungsrostes 9 grenzt ein sogenannter Ruschrost 11, der die der Seitenwand 2 gegenüberliegende zweite Seitεnwand 12 des Füllschachtes 1 nach unten fortsetzt. Das
ERSATZBLATT
untere Ende des Kanals 14 ist mit dem Füllschacht 1 über den Rυtschrost 11, oberhalb des Entaschυngsrostes 9 verbunden. Der Kanal 14 steht an seinem oberen Ende über einen Durchlaß 15 zwischen der Unterseite des Füllschachtdeckels 16 und der Seitenwand 12 in Verbindung, wobei der Durchlaß 15 als Druck- aυsgleichsöffπung dient. Über den Durchlaß 15 können dann
ERSATZBLATT
sich oberhalb des im Füllschacht 1 befindlichen Brennmaterials bildende Schwelgase vermischt mit Luft im Kanal 14 und über diesen in den Füllschacht 1 zurückgeführt werden. Die Luft wird dabei durch eine Frischluftklappe 17 im Deckenbereich des Ofens regelbar über einen Frischluftzufuhrkanal 18 durch einen Füllschachtdeckelkanal 19 zugeführt. In Fig. 5 ist ein vergrößerter Ausschnitt des Deckenbereiches des Füllschachtes 1 dargestellt. Durch die Frischluftklappe 17 mit regelbarer Einstellung zur Begrenzung der Frischluftzufuhr strömt die Frischluft durch den Frischluftzufuhrkanal 18, durch eine Um¬ lenkwand 20 nach oben umgelenkt, zum Füllschachtdeckel 16 hin. Unterhalb des Füllschachtdeckels 16 befindet sich der längs des Füllschachtdeckels 16 verlaufende Füllschachtdeckelkanal 19, Infolge der durch die Umlenkwand 20 und ein das obere Ende der Seitenwand 2 bildendes zum Füllschachtdeckelkanal 19 führendes Leitblech 21 verengten Strömungsbahn der durch die Frischlufklappe 17 zugeführten Frischluft wird die Strömungs¬ geschwindigkeit des Luftstromes erhöht und reißt mit Iπjektor- wirkung die in dem Füllschacht 1 durch das Brennmaterial hindurch aufsteigenden Schwelgase mit sich und durch den Füll¬ schachtdeckelkanal 19 hindurch und führt das Schwelgas-Luft¬ gemisch dem Kanal 14 zu, in dem das Schwelgas-Luftgemisch als Fallströmung zusammen mit den über den druckausgleichenden Durchlaß 15 in den Kanal 14 gelangenden Schwelgasen aus dem Füllschacht 1 nach unten geleitet und durch den Rutschrost 11 dem Füllschacht 1 zur Verbrennung zugeführt wird.
Der Glühkörper 6,welcher , wie vorstehend bereits erwähnt, den Brennausgang 5 überdacht, ist ein wesentlicher Teil des Füllschachtverbrennungsofens nach Fig. 1. Der Glühkörper 6 wird durch die durch den Brennausgang 5 strömenden heißen Gase zum Glühen gebracht.
ERSATZBLATT
Infolge der Überdachung des Brennausganges 5 unterbindet der Glühkörper 6 das Eindringen der sich am Brennausgang 5 bil¬ denden kühlen Schwelgase in die Ausbraπdkammer 3. Durch die Temperatur des Glükörpers 6 werden die auf ihm aufliegenden Brennmaterialien zur Bildung heißer Schwelgase angeregt. Es bildet sich somit oberhalb des Brennausganges 5 eine Vor- schwelzone, in der die Schwelgase bevorzugt längs der Seiten¬ wand 2, der sogenannten Breπnausgangswand 2 aufsteigen, so daß die Schwelgasrückführung gezielt gefördert und verbessert wird. Zusätzlich wird durch die Überdachung des Brennausganges 5 der Kaminzug dem Glutbett besser zugeleitet, mit der Folge, daß ein gleichmäßiger Abbrand vom Rutschrost 11 bis zum Gasmisch¬ kopf 7 gesichert ist, da eine geringe Restluftzuführung am Gasmischkopf 7 oder am Entaschungsrost 9 eine saubere Ver¬ brennung ermöglicht.
In erster Linie ist aber hervorzuheben, daß durch die erhitzten Schwelgase eine verbesserte Strömuπgsri'chtung nach oben und damit wiederum eine verbesserte Schwelgasrückführung durch den Füllschachtdeckelkanal 19 sowie den Außenkanal 14 er¬ möglicht wird.
Das heißt, durch die vorstehend beschriebene Konstruktion des Füllschachtofens wird ein gezielter Strömuπgsverlauf erreicht, durch den die im Bereich des Brennausganges gebildeten Schwel¬ gase, im wesentlichen längs der Brennausgangswand 2 nach oben gezogen und infolge der Injektorwirkung und durch' Wirkung der Fallströmung im Kanal 14 durch den Kanal 14 durch den Rost 11 dem Glutbett im Füllschacht wieder zugeführt werden.
Um die Schwelgasrückführung, insbesondere der sich im Brenn- ausgangsberεich bildenden Schwelgase noch gezielter längs
ERSATZBLATT
der Brennausgangswand 2 nach oben in den Fϋllschachtdeckel- bereich und von da aus durch die Kanäle 14 schließlich zurück in den Füllschacht 1 durchführen zu können, ist an der Brennausgangswand 2 eine Leitwand 22 angeordnet, die um das Gelenk 22a schwenkbar ist. Durch die Brennausgangswand 2 und die Leitwand 22 wird ein nach oben gerichteter Strömungs¬ kanal 23 gebildet, der in den Füllschachtdeckelbereich mündet, so daß die in ihm aufsteigenden Schwelgase von der Frischluftströmung mitgerissen, noch besser durch den Füll¬ schachtdeckelkanal 19 zum Außenkanal 14 geleitet werden.
Das heißt aber mit anderen Worten, die Schwelgase werden gezielt aus dem Bereich oberhalb des Brennausganges 5 abge¬ zogen, so daß die negativen Auswirkungen kühler Schwelgase auf den Verbrennungsvorgang nicht mehr eintreten können.
Da die hinter dem Brennausgang 5 befindlichen Teile des Verbrennungsofens im Zusammenhang mit der vorliegenden Er¬ findung ohne Bedeutung sind, wird darauf verzichtet, diese im einzelnen zu erläutern.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Zimmerofen fehlt die im Zusammenhang mit dem Füllschachtverbrennurrgsofen nach Fig. 1 erläuterte, im Deckelbereich des Füllraumes 1 vorgesehene Frischluftzufuhr sowie der mit dieser in Verbindung stehende Füllschachtdeckel¬ kanal 19. Anstelle des Glühkörpers 6 in Fig. 1 setzt sich die Brennausgangswand 2 in einen Guß- oder Steinblock 6a fort, der den Brennausgang 5 überdacht.
Durch den Strömungskanal 23 zwischen Brennausgangswand 2 und der Leitwand 22 steigen die heißen Schwelgase nach oben und werden oberhalb des Füllmaterials von der durch Luftzufuhr
ERSATZBLATT
bei 24 mit Injektorwirkung stark beschleunigten Fallstrδmung des aus dem Füllraum 1 kommenden Schwelgas-Luftgemisches im Außenkaπal 14 mit nach unten gerissen und in das Glutbett zurückgeführt.
Anstelle des Gasmischkopfes 7 ist hier ein Durchbrandrost 7a eingebaut, durch den notwendige Restluft der Verbrennung zuge¬ führt wird.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Verbrennungsofen ist auf die Luft¬ zufuhr im Außenkanal 14 verzichtet. Demgegenüber wird aber Frischluft durch die Frischluftklappe 17 im Füllschacht- deckelbereich unter Iπjektorwirkung zugeführt und das längs der Seitenwand 2 nach oben steigende heiße Schwelgas wird längs des Deckelbereiches des Füllschachtes 1 dem Außenkanal 14 zugeführt, durch den es als Fallströmung an das Glutbett zurückgeleitet wird.
Bei diesem Ausbildungsbeispiel ist auf eine Überdachung des Brenn ausganges 5 verzichtet. Dennoch gelingt es durch die im Deckelbereich befindliche Frischluftzufuhr mit Iπjektor¬ wirkung die Schwelgase längs der Seitenwaπd 2 nach oben zu ziehen und als Fallströmung in das Glutbett zurückzuleiten.
Eine weitere Ausbildung der erfinduπgsgemäßen Vorrichtung ist in Form eines Kachelofens in Fig. 4 gezeigt. Hier fehlt wiederum eine im Deckenbereich angeordnete Frischluftklappe, doch wird durch eine Frischluftklappe 25 am oberen- Ende des Außenkanals 14 Frischluft mit Injektorwirkung eingeleitet. Der Sog der Fallströmung im Außenkanal 14 bewirkt, daß die längs der Brennausgangswand 2 aufsteigenden erhitzten Schwelgase mitgerissen und in der Fallströmung der Schwelgasluftmischuπg dem Glutbett wieder zugeführt werden können.
ERSATZBLATT
Zusätzlich wird an der dem Brennausgang 5 gegenüberliegenden Seite 12 und in dessen Bereichshöhe mit Hilfe des Rutschrostes 11 mit der rückgeführten Schwelgasluftmischung eine Injektor¬ wirkung 26 auf die im Füllraum 1 befindlichen Schwelgase ausgeübt um den gewünschten Strömungsverlauf zu verstärken.
ERSATZBLATT