RUCK, Berhard (Blumhofer Strasse 4, Bad Mergentheim, 97980, DE)
| Patentansprüche
1. Betriebsverfahren für einen Feststoffbrenner, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerstart mit einem Startbrennmaterial - Brennmaterialgruppe 1 - , welches bei einer Temperatur unterhalb der für den Brenner geltenden Brennerbetriebstemperatur keine aggressiver Stoffe wie z.B. Säuren bildet, ausgeführt wird, dass dazu die Brennmaterialzuführung aus einem dafür festgelegten ersten Brennmaterialeingang (7a) vorgenommen wird, wobei der zweite Brennmaterialeingang (7b) für das Hauptbrennmaterial - Brennmaterialgruppe 2 - zunächst noch nicht aktiv ist, dass nach Erreichen der Brennerbetriebstemperatur die Brennmaterialzuführung an diesem ersten Brennmaterialeingang (7a) deaktiviert und dafür die Brennmaterialzuführung am zweiten Brenn- materialeingang (7b) für das Hauptbrennmaterial aktiviert wird, dass der Dauerbetrieb des Brenners - soweit er seine Betriebstemperatur nicht unterschreitet - fortfolgend läuft, wobei er bei dementsprechender Ausgestaltung des zweiten Brennmaterialeingangs (7b) als Mehrwegeingang alternative Brennmaterialien innerhalb der Brennmaterialgruppe 2 zeitlich oder von anderen Bedingungen abhängig getaktet zugeführt bekommen und in seinem Verlauf getaktet ausgeführt werden kann, dass das Beenden des Brennprozesses, wenn der Brenner sich gerade im Zustand des Verbrennens von Brennmaterial der Brennmaterial- gruppe 2 befindet, in Abhängigkeit von den aktuellen
Verbrennungsbedingungen entweder so vorgenommen wird, dass zunächst die Brennmaterialzuführung der Brennmaterialgruppe 2 deaktiviert und die Brennmaterialzuführung der Brennmaterialgruppe 1 aktiviert wird und danach die Verbrennung aus dieser Brennmaterialgruppe heraus eingestellt wird oder dass die
Verbrennung aus dem Zustand des Verbrennens von Brennmaterial der Brennmaterialgruppe 2 eingestellt wird.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennvorgang alternierend mit Brennmaterialien innerhalb der Brennmaterialgruppe 2 und/oder alternierend zwischen den Brennmaterialgruppen 1 und 2 ausgeführt wird. |
Beschreibung
Betriebsverfahren für einen Feststoffbrenner
Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Feuerungen, damit zum Bereich der Feuerungen für stückige bis fließfähige Brennstoffe in fester Form und betrifft insbesondere ein Betriebsverfahren für einen Feststoffbrenner.
Zum Stand der Technik gehört es, stückige Güter, wie z.B. Pellets oder kleinstückige bis fließfähige Körper, wie z.B. Kerne oder Körner aus biogenem Material in Feststoffbrennern als Brennstoff zu verarbeiten. Zum Zwecke der Zuführung solcher stückiger bis fließfähiger Brennstoffe zum Feststoffbrenner werden entweder die Schwerkraft oder bestimmter Fördereinrichtungen ausgenutzt. Die Verbrennung erzeugt in der Regel unter bestimmten Umständen zwangsläufig ungewünschte bzw. schädliche Stoffe. So entstehen in Brenner- und nachfolgenden Räumen in deren noch kaltem Zustand sowie bei noch kalten Abgasen aggressive Stoffe, wie Säuren, die zur Schädigung der ganzen Anlage führen müssen, da bei solchen Betriebszuständen eine Kondensation nicht zu verhindern ist. Bei der in Rede stehenden Kategorie von Feststoffbrennern und deren Betriebsverfahren und damit bei dem ihnen zugrundeliegenden Temperatureinsatzbereich bzw. Temperaturregime ist es nicht möglich, die v.g. Entstehung selbst zu beseitigen. Nach der Beurteilung des Standes der Technik ist dieses Problem bisher noch nicht zufriedenstellend gelöst.
Die in EP 1 396 679 A1 offenbarte technische Lösung beschreibt eine Förderung der Brennstoffe zunächst im Vorratsbehälter mittels Schnecke und danach zum entfernt positionierten Heizgerät über eine pneumatische Zuführung mittels Unterdruck und dann die Zuführung zur Brennkammer mittels elektro-mechanischer Mengendosierung. Auf das Betriebsverfahren geht diese technische Lösung nicht ein.
Die Schrift DE 20 2005 003 836 U1 beschreibt einen rotationssymetrisch ausgestalteten Warmlufterzeuger zur Erwärmung eines Gases mittels eines biogenes Material verbrennenden Feststoffbrenners. Die Erfindung befasst sich mit der Kombination einer Wärmequelle in Gestalt eines Feststoffbrenners mit einem Wärmetauscher in einem, wobei die technische Lehre die Ausgestaltung der Zirkulation der Verbrennungsgase in Zügen und die der zu erwärmenden Luft durch Wärmetauscher-Konstruktionselemente beschreibt. Die Schrift AT 413 881 B beschreibt eine Systemlösung aus Heizkessel mit Wärmetauscher, Feststoffbrenner, Zündeinrichtung, Luftzuführung und Lager- sowie Zuführungseinrichtungen für den Brennstoff. Diese technische Lösung befasst sich hauptsächlich mit einer automatischen Zündeinrichtung und dem sicheren Wirken dieser im Zusammenwirken mit anderem. Insofern sich diese technische Lösung überhaupt mit der Verbrennung befasst, geht sie jedoch auf das Betriebsverfahren nicht ein.
Nach AT 003 685 U1 und AT 410 364 B sowie zugehörig auch DE 200 07 801 U1 wird ein Feststoffbrenner mit einer unter dem Brenneraumgehäuse befindlichen Unterschubvorrichtung nicht aber der Führung des Verbrennungsprozesses beschrieben.
Ausgehend von den Mängeln des vorgenannten Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte und effiziente Fahrweise des Feststoffbrenners zu erreichen, mit der das Entstehung aggressiver Stoffe wie z.B. Säuren zu minimiert wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgaben- und Zielstellung durch die Merkmale des Hauptanspruchs und in vorteilhaft ausgestaltender Form durch die Merkmale des abhängigen Anspruchs gelöst.
Das nachfolgend Dargestellte soll insbesondere auf die vorteilhaften Wirkungen der erfinderischen Verfahrensweise hinweisen.
Voraussetzung für das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ist ein Brenner, beispielsweise ein ebenfalls erfindungsgemäßer Feststoffbrenner mit hohizylindrischer, mehrfach geteilter Brennerausgestaltung mit auf einer gemeinsamen Achse angeordneten Rohrteilen und seitlichem in Achsrichtung erfolgendem Schlackeaustrag, für zwei Arten von Brennmaterialien, dieser mit mindestens zwei Eingängen, die sich auch etwas entfernt - so ca. 1 m - vom Brenner befinden können.
Der eine Brennmaterialeingang ist für gröberes biogenes Brennmaterialien, wie Hackschnitzel, Getreideabfall und -ausputz vorgesehen. Der andere Brennmaterialeingang der Gesamtanordnung ist für kleinstückige bis fließfähige Körper, wie z.B. Kerne oder Körner aus biogenem Brennmaterial vorgesehen. Wenn man die beiden Brennmaterialeingänge, als Mehrwegeingänge vorsieht, können auch wahlweise sehr unterschiedliche Brennmaterialien der Verbrennung zugeführt werden. Somit können Brennmaterialien den Brennprozess einleiten, die keine aggressiven Stoffe freisetzen, und es kann im Fortfolgendem im Verbrennungsprozess Brennmaterialien eingesetzt werden, die aus verschiedenen Gründen zur Verbrennung gebracht werden sollen, aber bei der Verbrennung zunächst im Startprozess der Verbrennung aggressive Stoffe freisetzen würden.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ist als Mehrphasenbrennverlauf, speziell als 2 oder 3-Brennphasenverlauf, vorgesehen. Dazu ist auch vorgesehen, dass der Brenner mit 2 verschiedenen Brennmaterialgruppen arbeitet. Eine Brennmaterialgruppe 1 umfasst biogenes Brennmaterial, welches bei einer Temperatur unterhalb der für den Brenner geltenden Brennerbetriebstemperatur keine aggressiven Stoffe, z.B. Säuren, bei seiner Verbrennung bildet, so z.B. reine Holzbrennmaterialien. Eine Brennmaterialgruppe 2 umfasst dann alle übrigen biogenen Brennmaterialien, so z.B. Stroh, Getreide, Raps, Mais, Miskantus, Kirschkerne. Der Start des Brenners, Phase 1 des Brennerbetriebs, erfolgt mit einem Startbrennmaterial der Brennmaterialgruppe 1. Dazu wird die
Brennmaterialzuführung aus einem gesondert dafür festgelegten Brennmaterialeingang vorgenommen, wobei der 2. Brennmaterialeingang für das Hauptbrennmaterial der Brennmaterialgruppe 2 zunächst noch nicht aktiv ist. Nach dem Erreichen der Brennerbetriebstemperatur wird die Brenn- materialzuführung am Brennmaterialeingang für die Brennmaterialgruppe 1 deaktiviert und dafür die Brennmaterialzuführung am Brennmaterialeingang für das Hauptbrennmaterial, die Brennmaterialgruppe 2, aktiviert. Der Dauerbetrieb des Brenners - soweit er seine Betriebstemperatur nicht unterschreitet - läuft dann fortfolgend weiter, wobei er bei alternativer Ausgestaltung des Brennmaterialeingangs dieser Brennmaterialgruppe als Mehrwegeingang alternative Brennmaterialien innerhalb der Brennmaterialgruppe 2 zeitlich oder von anderen Bedingungen abhängig getaktet verbrennen kann, Phase 2 des Brennerbetriebs. Das Beenden des Brennprozesses, Phase 3 des Brennerbetriebs, wenn der Brenner sich gerade im Zustand des Verbrennens von Brennmaterial der Brennmaterialgruppe 2 befindet, wird so vorgenommen, dass zunächst die Brennmaterialzuführung der Brennmaterialgruppe 2 deaktiviert und die Brennmaterialzuführung der Brennmaterialgruppe 1 aktiviert wird und danach die Verbrennung aus dieser Brennmaterialgruppe heraus eingestellt wird, Phase 3 des Brennerbetriebs.
Beim 2-Brennphasenverlauf wird aus der Phase 2, d.h. beim Verbrennung der Brennmaterialgruppe 2, der Brennbetrieb eingestellt.
Wie zur Brennphase 2 bereits teilweise angegeben, kann der Brennvorgang grundsätzlich alternierend mit Brennmaterialien innerhalb der Brennmaterial- gruppe 2 und/oder alternierend zwischen den Brennmaterialgruppen 1 und 2 ausgeführt werden.
An nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die Figur 1 stellt einen schon beschriebenen Feststoff brenner dar, der Teil
einer nicht näher dargestellten Heiz- oder Warmwasseranlage/Warmwasseraufbereitung ist.
Am außenseitig angeordneten Rohrteil 3 sind die zwei Eingänge 7a und 7b für das Brennmaterial vorgesehen. Der Brennmaterialeingang 7b ist für die Zuführung von gröberen festen biogenen Brennmaterialien, wie Hackschnitzel, Getreideabfall und -ausputz in den Brennraum vorgesehen. Der Brennmaterialeingang 7a ist für kleinstückige bis fließförmige Feststoffe, Getreidekörner, Kirschkerne etc., vorgesehen. Diese Brennmaterialeingänge können sich auch etwas weiter entfernt vom Brennerraum befinden und dann durch ein „zentrales" Rohr in den Brennerraum eingebracht werden.
Ausführungsbeispiel:
Mit einem beispielhaft für dieses Verfahren in der Fig. 1 dargestellten
Feststoffbrenner, jeder andere Feststoffbrenner mit mindestens zwei Brennmaterialeingängen ist hierfür geeignet, soll biogenes Material zum Betrieb einer Heizanlage verbrannt werden.
Phase 1 des Brennerbetriebs beginnt sobald die Steuerungssoftware der Heizungsanlage eine Heizungs- und/oder Warmwasseranforderung an den Kessel stellt und sie wird eine Brennmaterialförderung aus dem Silo über den Brennmaterialeingang für die Brennmaterialgruppe 1 in den Brennraum aktivieren. Hierfür ist eine bestimmte, den genauen Vorort-Bedingungen entsprechende Zeitdauer gegeben, beispielsweise 30 sec. Gleichzeitig mit der Förderung von z.B. Holzpellets oder etwas zeitversetzt danach startet das Heißluftgebläse und führt Heißluft über den Anschluss 9, Heißluftfön, zu. Es hat eine Mindestleistung von beispielsweise 2000 Watt und erzeugt Heißluft von ca. 600 0 C. Die Laufzeit ist auf maximal sechs Minuten begrenzt. 30 sec. nach dem das Heißluftgebläse gestartet ist, startet der Abgasventilator, d.h. es wird ein Luftstrom bewirkt, welcher die Entzündung der Pellets unterstützt. Sobald ein Sauerstoffsensor einen Rückgang der Sauerstoffkonzentration auf unter ca. 15% feststellt, weil die Pellets brennen, wird der Heißluftfön abgeschaltet. Sobald die Sauerstoffkonzentration auf unter 12% gefallen ist,
werden erneut 30 sec. lang Pellets nachgefördert. Danach wartet die Regelung 90 sec. und fördert anschließend wieder für 30 sec. Pellets. Dieser Vorgang wiederholt sich fünf Mal. Nach Abschluss dieser Vorgänge wird auf „intelligente" Steuerung/Regelung umgeschaltet, d.h. der Abgaslüfter sorgt kontinuierlich via Unterdruck und PID-geregelter Lüfterdrehzahl für einen Unterdruck am Abgasrohr von hier 40 bis 60 Pascal und dies je nach Einsatzzweck, weiteren gerätetechnischen Bedingungen und nachgeschaltetem Wärmetauscher, so dass auch höhere Unterdrücke notwendig sein können, beispielsweise 1000 - 2000 Pascal. Am Sauerstoffsensor ist eine bestimmte Sauerstoffkonzentration, z.B. 9,5% je nach Brennmateial etc., eingestellt. Anhand des Soll-Ist-Vergleichs errechnet die Steuerung das Verhältnis zwischen Schneckenlaufzeit bzw. -stillstand; Mittelwertbildung 60 sec. Der Brenner erreicht langsam seine maximale Leistung bei optimaler Verbrennung. So lange die Rücklaufanhebung, (Kesselwasser wird nicht in das Heizungsnetz abgegeben, da es noch zu kalt ist) geschlossen ist, werden nur Brennmaterialien der Gruppe 1 - Holzpellets - verbrannt. Sobald die Rücklaufanhebung öffnet oder die Abgastemperatur einen bestimmten festgelegten Wert, z.B. 150 0 C, erreicht hat, wird die Zufuhr weiterer Holzpellets gestoppt, Beenden des Brennprozesses, Phase 1 , und es wird der andere Brennmaterialeingang für die Brennmaterialgruppe 2 - Hauptbrennmaterial, z.B. Strohpellets - aktiviert, Beginn des Brennprozesses, Phase 2. Sobald die Brenneranforderung der Steuerung entfällt, wird der Brennprozesses, Phase 3 eingeleitet, d.h. der Brennmaterialeingang für die Brennmaterialgruppe 2 - Hauptbrennmaterial, z.B. Strohpellets - wird deaktiviert und der Brennmaterialeingang für die Brennmaterialgruppe 1 wird wieder aktiviert. Damit ist sichergestellt, dass bei weiterer Verbrennung „reiner" Holzpellets Reste des aggressive Stoffen erzeugenden Brennmaterials vollständig verbrannt sind und damit belastete Abgase aus dem Brenner und dem Abgaskanal ausgetragen sind. Unter bestimmten aktuellen Verbrennungsbedingungen kann auch aus der Phase 2, d.h. unter Weglassen der Phase 3, der Brennbetrieb eingestellt werden.
Next Patent: SOLID FUEL BURNER AND OPERATING METHOD FOR THE COOLING THEREOF