Beschreibung

Feststoffbrenner und Verfahrensweise seiner Kühlung

Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Feuerungen, damit zum Bereich der Feuerungen für stückige bis fließfähige Brennstoffe in fester Form und betrifft einen Feststoffbrenner und die Anordnung und Verfahrensweise seiner Kühlung.

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 bestimmte 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. Desweiteren fallen bei der Verbrennung Asche und Schlacke in nennenswerten Umfangen an. Da es bei der in Rede stehenden Kategorie von Feststoffbrennern und damit bei dem ihnen zugrundeliegenden Temperatureinsatzbereich bzw. Temperaturregime nicht möglich ist, die v.g. Entstehung selbst zu beseitigen, wird mit diversen Maßnahmen versucht, die entstandene Asche bzw. Schlacke (im Fortfolgenden summierend nur noch die Bezeichnung „Schlacke") aus dem Brennraum auszutragen. So ist deren Behandlung bzw. Beseitigung aus den in Frage kommenden Räumen heraus nach Beurteilung des Standes der Technik bisher noch nicht zufriedenstellend gelöst.

Allgemein bekannt ist, dass mit verschiedenen Rostausgestaltungen, wie zum Beispiel Klapp- und Stufenrost, oder mit Retorden- und Brennteller-

feuerungen, welche unabhängig vom Brennmaterialaufschub die Schlacke aus dem Brennraum befördern, gearbeitet wird.

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 die Brennerausgestaltung und die Beseitigung der anfallenden Schlacke 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 technische Ausgestaltung der Erwärmung der Luft durch Wärmetauscher- Konstruktionselemente beschreibt. Auf die Brennerausgestaltung und die Beseitigung der anfallenden Schlacke geht auch diese technische Lösung nicht ein. 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 Abführung der anfallenden Verbrennungsrückstände befasst, wird dazu darauf verwiesen, dass durch das nachkommende Brennmaterial die Verbrennungsrückstände selbst aus dem Brenner geschoben werden. Von eklatantem Nachteil dieser technischen Lösung dürfte sein, dass eine sichere Trennung von beiden wohl nicht möglich ist, da es beim Abbrand immer mehr oder weniger weit ausgedehnte

übergangszonen zwischen Frischmaterial, Glutmaterial und reinem Verbrennungsrückstand geben wird.

Ein Feststoffbrenner nach AT 003 685 U1 und AT 410 364 B sowie zugehörig auch DE 200 07 801 U1 wird mit einer unter dem Brennerraumgehäuse befindlichen Unterschubvorrichtung, bestehend aus einem Kanal mit zwei gegenläufigen Schnecken, betrieben, über die das Brennmaterial zwangsweise durch eine im Brennerboden befindliche öffnung nach oben in den Brennerraum geführt wird. Die Entaschung bei dieser technischen Lösung wird durch einen sogenannten Entaschungsspalt vorgenommen. Dieser wird durch einen offensichtlich feststehenden Brennerboden oder eine als Brennerboden fungierende, u.U. rotierende Scheibe, die beide in einem bestimmten einstellbaren Abstand vom Brennraumgehäuse vorgesehen sind, gebildet. Ein Zusetzen des Entaschungsspalts kann wohl nicht ausgeschlossen werden, wodurch die Spalthöhe und der Verbrennungsprozess ständigen nachteiligen Veränderungen unterworfen sein kann. Auch müssen Entaschungszyklen und Reinigungszyklen vorgesehen werden, die sich ggf. ebenfalls nachteilig auf den Verbrennungsprozess auswirken.

Ausgehend von den Mängeln des vorgenannten Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Feststoffbrenner auszugestalten, mit dem eine technische Vereinfachung der Gesamtanlage, eine Vereinfachung der Verbrennung für eine große Vielfalt von unterschiedlichen Brennmaterialien, eine Minimierung der Entstehung aggressiver Stoffe wie z.B. Säuren und ein effizienter Austrag der während des Brennvorgangs entstehenden Verbrennungsrückstände und eine Erweiterung im Betriebstemperaturbereich erreicht wird.

Im Weiteren soll auch dadurch eine effiziente Fahrweise des Feststoffbrenners erreicht werden, die hauptsächlich darauf abstellt, das Entstehung aggressiver Stoffe wie z.B. Säuren zu minimieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgaben- und Zielstellung durch die Merkmale der Hauptansprüche 1 , 9 und 19 und in vorteilhaft ausgestaltender Form durch die Merkmale deren abhängiger Ansprüche gelöst.

Das nachfolgend Dargestellte soll insbesondere auf die vorteilhaften Wirkungen des Aufbaus der erfinderischen Vorrichtung nach Hauptanspruch 1 und dessen abhängige Ansprüche hinweisen.

Der erfindungsgemäße hohlzylindrische Brenner ist mehrfach geteilt, in vorteilhafter Weise 3-geteilt, ausgestaltet, wobei diese Teile einer gemeinsamen Achse zugeordnet sind. Jeweils ein Rohrteil ist, jeweils außen befindlich, feststehend angeordnet. Mindestens ein Rohrteil ist dazwischengeschoben und/oder eingeschoben in eines der beiden feststehenden Rohrteile angeordnet. Dieses eingeschobene Rohrteil ist, mittels eines vorzugsweise elektromotorischen Antriebs, rotierend vorgesehen. Da alle Rohrteile einer gemeinsamen Achse zugeordnet sind, sind wegen der Rotation des dazwischen- bzw. eingeschobenen Rohrteils entsprechende Lagerelemente vorgesehen. Da das dazwischengeschobene und/oder eingeschobene Rohrteil einen geringeren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser des umgreifenden feststehenden Rohres beträgt und da der damit gebildete ringförmige Hohlraum u.a. mit Wasser oder einer gleichwirkenden Kühlflüssigkeit gefüllt ist, sind entsprechende Dichtelemente für den sicheren Abschluss diese Ringraumes seitlich begrenzend angeordnet. An vorzugsweise einem außenseitig angeordnetem feststehendem Rohrteil, beispielsweise auf der linken Seite der Gesamtanordnung, sind mindestens zwei Eingänge für zwei Arten von Brennmaterial, sowie ein Inspektionsrohr, eine Frischluftzuführung und Zündeinrichtung angeordnet. Der eine Brennmaterialeingang ist mit seiner Achse parallel aber versetzt zur Achse der Gesamtvorrichtung vorgesehen und beinhaltet eine Förderschnecke. Der andere Brennmaterialeingang ist mit seiner Achse winklig zur Achse der Gesamtvorrichtung vorgesehen und beinhaltet integrativ das Inspektionsrohr.

Die Förder- bzw. Einbringungsschnecke ist insbesondere für gröbere biogene Brennmaterialien, wie Hackschnitzel, Getreideabfall und -ausputz vorgesehen und fördert diese Brennmaterialien sicher auf einen Auslauf, der in eine schiefe Ebene übergeht. Genau so gut kann aber bei Bedarf vermittels dieser Förder- bzw. Einbringungsschnecke auch kleinstückig bis fließfähiges Brennmaterial, wie z.B. Kerne oder Körner aus biogenem Brennmaterial, dem Brennraum zugeführt werden. Der andere winklig zur Achse der Gesamtanordnung vorgesehene Brennmaterialeingang ist insbesondere für die kleinstückig bis fließfähigen Körper, wie z.B. Kerne oder Körner aus biogenem Brennmaterial, vorgesehen. Mit diesem wird das Brennmaterial gleichfalls dem Brennraum über die v.g. schiefe Ebene zugeführt, wodurch das Brennmaterial sicher dem eigentlichen Brennraum im mittleren, rotierenden Rohrteil zugeleitet wird. An diese Stelle befindet sich auch die Frischluftzufuhr, durch die Luftschlitze in der schiefen Ebene, und die Zündquelle, als Zündfön oder Zündstab ausgestaltet.

Wenn man die beiden Brennmaterialeingänge, von denen einer, vorzugsweise der winklig zur Achse der Gesamtanordnung angeordnete, als Mehrwegeeingang vorgesehen ist, wahlweise betreibt, können auch wahlweise sehr unterschiedliche Brennmaterialien der Verbrennung zugeführt werden. Somit können Brennmaterialien den Brennprozess einleiten, die keine aggressiven Stoffe freisetzen, und es können dann 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 dazwischengeschoben bzw. eingeschoben angeordnete, rotierende Rohrteil bildet den Hauptbrennraum. An seinem Beginn wird das Brennmaterial gezündet. Anschließend an den Ort der Zündung wird sich bei der Verbrennung das Glutbeet bilden, weswegen an dieser Stelle Elemente wie Noppen, Dornen, Stachel an der Innenwand des Rohrteils angeordnet sind, die für ein kontinuierliches Durchmischen der Glut und der

Verbrennungsrückstände sorgen und einem Anbacken von Schlacke entgegen wirken. Auf dem Innenumfang dieses „Drehrohres" ist eine Spirale zum Zwecke der Brenngut-Schlacke-Förderung und ihres Austrage angeordnet. Durch die Drehbewegung wird das Glutbeet bzw. Brandgut und damit auch die Verbrennungsrückstände kontinuierlich längs der Drehachse befördert, wodurch sie letztendlich zwangsweise seitlich sicher aus dem Drehrohr in den Asche-/Schlackebehälter transportiert werden. Der gesamte oder mindestens ein Teil dieses drehenden Brennerteils ist durch mindestens ein feststehendes Rohrteil umfasst und mittels weiterer vorbekannter Elemente gelagert und abgedichtet, wodurch der o.g. ringförmige Hohlraum gebildet ist, der einerseits der Kühlung des Brenners andererseits der Erzeugung von Warm-/Heißwasser zu Heizzwecken dient. Dieses Wasser läuft, wie vorbekannt, im Kreislauf, dabei auch durch einen hier nicht weiter beschriebenen Wärmetauscher. Der Heizungsrücklauf ist im mittleren Rohrabschnitt, dort wo sich das Glutbeet bildet, einzubinden, wodurch erreicht wird, dass sich dort die graduell „kälteste" Stelle der Verbrennungszone des „Drehrohres" bilden wird, was ebenfalls der Bildung von Schlacke entgegen wirkt. Am Außenumfang dieses v.g. sich drehenden Brennerteils sind Elemente zur Bewirkung der Drehbewegung wie Zahnkranz oder Kette mit Motorantrieb vorgesehen.

Im Weiteren ist in dem anderen außenseitig angeordnetem feststehendem Rohrteil, beispielsweise auf der rechten Seite der Gesamtanordnung, eine spiralförmig gewundene und am Rohrinnenumfang anliegende Rohrschlange angeordnet. Diese Rohrschlange dient dazu, da sie im Kühlzwischenraum der beiden Rohrteile befindlich ist, einerseits dem strömenden Kühlwasser einen Drall zu verleihen, damit diese Kühlwasser um der Brennerraum zirkuliert und so mit höherer Zuverlässigkeit die entstehende Wärme abführt. Andererseits dient diese Rohrschlange der Ausfallsicherung, für den Fall, dass die Energieversorgung und damit die Umwälzpumpe, ausfällt, denn dann käme es zu einer überhitzung des Kühlwasserumlaufs. Eine systemoffene

Wasserzuleitung zu dieser Rohrschlange kann, da deswegen vom Energieausfall nicht betroffen, an eine Kaltwasserleitung angeschlossen werden, wodurch dann jedenfalls Kaltwasser ohne Mengebegrenzung geleitet und eine überhitzung mit hoher Sicherheit abgewendet werden kann. Dieses Rohrteil enthält darüber hinaus diverse Fühler/Messwertgeber und ist zum Anschluss des Feststoffbrenners an die Heizanlage bzw. deren Asche- /Schlackebehälter vorgesehen.

Das im Weiteren nachfolgend Dargestellte soll insbesondere auf die vorteilhaften Wirkungen des Aufbaus der erfinderischen Vorrichtung nach den Hauptansprüchen 9 und 19 und deren abhängige Ansprüche hinweisen. Der erfindungsgemäße hohlzylindrische Brenner ist mehrfach geteilt, in vorteilhafter Weise 3-geteilt, und so ausgestaltet, dass einer gemeinsamen Achse zugeordnet mindestens ein Rohrteil (1. Rohr), ein konzentrisch diese Rohre oder Teile davon umfassendes Rohr (2. Rohr) und ein wiederum diese Rohranordnung konzentrisch umfassendes Rohr (3. Rohr), alle Rohrteile jeweils außenbeidseitig feststehend, sowie eine auf der Achse rotierende spiralförmige Feder, an der Innenumfangsfläche des/der Rohrteils/Rohrteile gleitend anliegend, angeordnet sind, Alternativ zu dem 3. Rohr, welches mit seinem Innenraum, der evakuiert ist, dann entfiele, soll das 2. Rohr mit einer Isolation gegen Wärmeableitung nach außen versehen sein.

Ais weitere Alternative kann bei Beibehaltung aller vorgenannten und nachfolgenden Beschreibungsteile an Stelle des am 1. Rohr in der unmittelbaren Nähe der das 1. und 2. Rohr verbindenden Flansche kein Brennstoffeingang mit seinen Teileingängen und keine schiefe Ebene angeordnet sein, sondern der Eingang mit den Teileingängen ist dann in etwas weiterer Entfernung vom Brennerraum, z.B. 1m entfernt, angeordnet und die Zuführung hin zum Brennerraum geschieht durch ein mit einer Förderschnecke besetztes „zentrales" der gemeinsamen Achse zugeordnetes Zuführungsrohr ohne schiefe Ebene als Rutsche.

An dem einen außenseitig angeordnetem Rohrteil des innen liegenden Rohres ist außer dem nahe oder weiter entfernt liegendem Eingang für das Brennmaterial eine Frischluftzuführung mit oder ohne Verwirbelungen erzeugenden Elementen und eine Zündeinrichtung vorgesehen und nahe dem Brennerraum angeordnet. Das mittig angeordnete Rohr trägt diverse Fühler/Messwertgeber und ist zum Anschluss an einen Zeolithspeicher bzw. sonstige Hochtemperaturverbraucher oder an dass „normale" Heizungsnetz vorgesehen. Im übrigen ist der Feststoff brenner an die nicht dargestellte Heizanlage bzw. deren Asche-/Schlackebehälter angeschlossen. Das innen liegende Rohr bildet den Hauptbrennraum und beinhaltet eine auf dem Innenumfang dieses Rohres angeordnete, um die Anlagenachse rotierende, Feder, die dem Zwecke der Brenngut-Schlacke-Förderung und ihres Austrage dient und über einen motorischen Antrieb verfügt. Da alle Rohrteile, die einer gemeinsamen Achse zugeordnet sind, wegen der nicht mehr vorgesehenen Rotation des dazwischen- bzw. eingeschobenen Rohrteils feststehend angeordnet sind, sind keine entsprechenden Lager- und Dichtelemente mehr nötig, wodurch sich bei Beibehaltung der Arbeitsweise zur Verbrennung verschiedener Brennmaterialien, die die Druckschrift DE 10 2007 017 101 ermöglicht, apparative Vereinfachungen ergeben. Die zirkulierende Kühlflüssigkeit, die hierbei ein Hochtemperatur-öl mit mindestens einer Temperaturbelastbarkeit von ca. 300° C oder je nach Anwendungsfall des Brenners normales Wasser darstellt, ist im Hohlraum zwischen dem inneren „Brennrohr" und dem konzentrisch darüber angeordneten Rohr enthalten. Das außen abschließende, ebenfalls konzentrisch angeordnete, gegebenenfalls auf seiner Innenseite verspiegelte, Rohr bewirkt ebenfalls einen ringförmigen Hohlraum, der zum Zwecke einer Isolation des Kühlöles, insofern zur Vermeidung von Wärmeübergängen nach außen, evakuiert ist. Gleichwirkend kann das äußere Rohr, damit der evakuierte Hohlraum, weggelassen und durch ein geeignetes Isolationsmaterial auf der Außenseite des 2. Rohres ersetzt werden.

An vorzugsweise einem außenseitig angeordnetem feststehendem Rohrteil, beispielsweise auf der linken Seite der Gesamtanordnung (brennerseitig), ist ein doppelkastenförmiger Eingang für zwei Arten von Brennmaterial angeordnet, entweder direkt neben dem Brennraum, wodurch kein zusätzliches Förderelement, wie z.B. eine Förderschnecke, benötigt wird, oder im mehr oder wenig großem Abstand vom Brennraum, wobei dann ein Förderelement, vorzugsweise eine Förderschnecke, für die Brennmaterialzuführung zusätzlich vorgesehen ist. Eine Frischluftzuführung und Zündeinrichtung ist dort ebenfalls vorgesehen. Der eine Brennmaterialeingang ist mit seiner Achse parallel aber versetzt zur Achse der Gesamtvorrichtung vorgesehen. Der andere Brennmaterialeingang ist mit seiner Achse winklig zur Achse der Gesamtvorrichtung vorgesehen. Der parallel zur Anlagenachse angeordnete Brennmaterialeingang, ist insbesondere für gröbere biogene Brennmaterialien, wie Hackschnitzel, Getreideabfall und -ausputz vorgesehen und fördert diese Brennmaterialien sicher auf einen Auslauf, der in eine schiefe Ebene übergeht. Genau so gut kann aber bei Bedarf vermittels einer geeigneten Fördereinrichtung auch kleinstückig bis fließfähiges Brennmaterial, wie z.B. Kerne oder Körner aus biogenem Brennmaterial, dem Brennraum zugeführt werden. Der andere winklig zur Achse der Gesamtanordnung vorgesehene Brennmaterialeingang ist insbesondere für die kleinstückig bis fließfähigen Körper, wie z.B. Kerne oder Körner aus biogenem Brennmaterial, vorgesehen. Mit diesem wird das Brennmaterial gleichfalls dem Brennraum über die v.g. schiefe Ebene zugeführt, wodurch das Brennmaterial sicher dem eigentlichen Brennraum im mittleren Rohrteil zugeleitet wird. An diese Stelle befindet sich auch die Frischluftzufuhr, durch die Luftschlitze in der schiefen Ebene, und die Zündquelle, als Zündfön oder Zündstab ausgestaltet.

Wenn man die beiden Brennmaterialeingänge wie bei der Hauptpatentanmeldung wahlweise betreibt, können auch wahlweise sehr unterschiedliche Brennmaterialien der Verbrennung zugeführt werden. Somit können Brennmaterialien, als Brennmaterialgruppe 1 , den Brennprozess

einleiten, die keine aggressiven Stoffe freisetzen, und es können dann im Fortfolgendem im Verbrennungsprozess Brennmaterialien, als Brennmaterialgruppe 2, 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 innen angeordnete Rohrteil bildet den Hauptbrennraum. An seinem Beginn wird das Brennmaterial gezündet. Anschließend an den Ort der Zündung wird sich bei der Verbrennung das Glutbeet bilden, weswegen kurz dahinter eine um die Achse der Vorrichtung rotierende, auf der Umfangsfläche dieses Rohres gleitende Spiralfeder beginnt und durch ihre Ausdehnung im Zusammenwirken mit ihrer Rotation für den seitlichen Austrag der Verbrennungsrückstande aus dem Brenner sorgt. Die die rotierende Spiralfeder tragende Achse besitzt vor der Feder in Höhe des Glutbeetes Stacheln bzw. Rührbügel o.a. zur Durchmischung des Glutbeetes. Durch diese Drehbewegung wird das Glutbeet bzw. Brandgut selbst ohne Förderung durchmischt, dann aber, die Verbrennungsrückstände kontinuierlich längs der Drehachse ausgefördert, wodurch sie letztendlich zwangsweise seitlich sicher aus dem Innerohr in den Asche-/Schlackebehälter transportiert werden. Der nicht dargestellte Aschekasten ist als Nachbrenner mit Wärmetauscherflächen ausgebildet. In diesem Aschekasten/Nachbrenner des nun damit erfindungsgemäß als Hochtemperaturbrenner weitergebildete Feststoffbrenner geben die ca. 300° C bis 400° C heißen Abgase den größten Teil ihrer noch vorhandene Energie über die Wärmetauscherelemente mit ihrem Kühlwasserkreislauf an die Gesamtanlage ab. Die Abgase werden damit auf ca. 120° bis 150° C abgekühlt. Ein Mischer sorgt dafür, dass sich die Temperatur des Kühlwasserrücklaufs auf der gewünschten Temperatur, von z.B. 80° C, je nach Anwendungsfall einstellt. Dere Kühlwasservorlauf wird dann je nach Einsatzwunsch entweder in die Heizung eingespeist, zur Warmwasserversorgung verwendet oder über einen Kühler zur Vorwärmung der Verbrennungsluft verwendet. Das Abgas wird aus dem Aschekasten über ein gleichfalls nicht dargestelltes Abgasrohr zur weiteren Behandlung an einen

weiteren Wärmetauscher, welcher aus Karbon, Edelstahl, Titan oder einem anderen säurebeständigen Material bestehen kann, weitergeleitet. Hierbei werden weitere vorteilhafte Wirkungen ausgenutzt, nämlich a) der Wärmetauscher kühlt die Abgase weiter ab - auf unter 45° C - und die hier stattfindende Kondensation entzieht dem Abgas weitere Energie -

Brennwerteffekt - wodurch sich die Effizienz der Gesamtanlage zusätzlich erhöht sowie b) die feuchten Wärmetauscherflächen reinigen das Abgas von Feinstaubpartikeln, wodurch die gesetzlich zulässigen Höchstgrenzen deutlich unter- schritten werden - mind. 70 % Feinstaubreduzierung. c) eventuell entstandene aggressive Stoffe, z.B. Chlor oder Schwefelgase, kondensieren zu Säuren und werden ausgewaschen

Der ganzjährige Brennwerteffekt - unabhängig von der Heizungsrücklauftem- peratur - wird dadurch erreicht, dass das Abgas nicht zur Erhöhung der

Heizungsrücklauftemperatur verwendet wird, sondern diese Energie zur

Vorheizung der Verbrennungsluft verwendet wird. Da diese immer unter 40° C beträgt, ist der ganzjährige Brennwerteffekt sicher.

Der zwischen dem inneren und dem mittleren Rohr sich bildende ringförmige Hohlraum dient der Kühlung des Brenners. Der zwischen dem mittleren und dem äußeren Rohr sich bildende ringförmige Hohlraum ist evakuiert, gegebenenfalls die Innenseite verspiegelt, und soll die Wärmeabstrahlung an die Umgebung verhindern.

Im Vergleich zur Schrift DE 10 2007 017 101 ermöglicht diese verbesserte und weiter ausgebildete technische Lösung eine starke Ausweitung der

Betriebstemperatur bis zur Erzeugung von Temperaturen von etwa 600 ⁰ C, wodurch sich für diesen Brenner neben den schon beschriebenen komplett neue Anwendungsgebiete eröffnen.

Verfahrensgemäß wird die Kühlung des Feststoffbrenners nach der technischen Lösung gemäß Hauptanspruch 9 vermittels der Kühlflüssigkeit öl,

welches hochtemperaturbelastbar bis mind. 300° C ist, vorgenommen. Diese Kühlflüssigkeit wird vermittels einer oder mehrerer drehzahlgesteuerten Umwälzpumpe/n durch eine Kombination von einem oder mehreren Zeolith- Speichern mit Pelletier-Elementen gefördert, wobei sich die Umwälz- pumpendrehzahl/en nach der für einen optimalen Betrieb von Pelletier- Elementen erforderlichen Eintritts-Temperatur, vorzugsweise ca. 200° C, richtet. Diese Temperatur soll am Ausgang des Zeolith-Speicher anstehen und zu den Pelletier-Elementen transportiert werden. Nach dem die Kühlflüssigkeit öl die Pelletier-Elementen durchströmt hat, wird diese wieder zum Zwecke ihres erneuten Aufheizens bzw. des Kühlens des Brenners von den Pelletier-Elementen in den Kühlraum des Brenners, somit in den Zwischenraum zwischen dem inneren und dem mittleren Rohr geleitet. Die kalte Seite der Peiletier-Elemente wird durch Wasser gekühlt, das zu einem Kühler geleitet wird, der entweder in den Ansaugluftstrom des Brenners eingebunden ist, oder seine Wärme direkt in das Heizungsnetz abgibt. Vorteilhafterweise werden hierbei besonders energieeffiziente Wirkungen derart erreicht, dass Teile der bei der Kühlung entzogenen Wärmemenge dem Feststoffbrenner wieder zugeführt werden, um seine Ansaugluft vorzuwärmen und damit den Brenner effizienter arbeiten zu lassen, da er bei vorgewärmter Verbrennungsluft weniger Brennstoff benötigt. Je höher die Temperaturdifferenz zwischen der warmen und kalten Seite der Pelletier- Elemente ist, um so höher ist deren Wirkungsgrad. Aus diesem Grund kann es vorteilhaft sein, die abgekühlte Kühlflüssigkeit je nach Bedarf zusätzlich abzukühlen, z.B. über eine Umleitung durch das Heizungsnetz und/oder durch die Erwärmung des Warmwasserspeichers einer Heizanlage. Der von den Pelletier-Elementen erzeugte Gleichstrom kann dann problemlos über handelsübliche Photovoltaikwechselrichter in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

An nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die Figuren 1 bis 6 stellen den erfindungsgemäßen Feststoffbrenner, der Teil einer nicht näher dargestellten Heiz- oder Warmwasseranlage/Warmwasser- aufbereitung ist, und dessen Teilansichten dar.

Fig. 1 3 und 5 zeigen die_Gesamtanordnung der Brennervorrichtung. Fig. 2, 4 und 6 zeigen einen Schnitt der Gesamtanordnung.

Ausführungsbeispiel 1 : Eine bevorzugte Ausführungsform zeigen nicht abschließend die Figuren 1 und 2.

Ein hohlzylindrische Brenner 1 ist 3-geteilt ausgestaltet. Einer gemeinsamen Achse 2 zugeordnet sind linkerhand ein feststehendes Rohrteil 3 und rechterhand ein feststehendes Rohrteil 4, in welchem ein eingeschoben liegendes Rohrteil 5 angeordnet ist.

Am außenseitig angeordneten Rohrteil 3, welches auch etwas entfernt als dargestellt angeordnet sein kann, sind die zwei Eingänge 6 und 7 für das Brennmaterial, eine Frischluftzuführung 9 und eine Zündeinrichtung 10 vorgesehen. Der Brennmaterialeingang 7 ist axial oder parallel achsversetzt und mit einer Förderschnecke 13 ausgeführt, vermittels der gröbere feste biogene Brennmaterialien, wie Hackschnitzel, Getreideabfall und -ausputz in den Brennraum gefördert werden können. Der Brennmaterialeingang 6 ist für kleinststückige bis fließförmige Feststoffe, Getreidekörner, Kirschkerne etc., vorgesehen. Bei Bedarf kann aber auch der Brennmaterialeingang 7 mit der Förderschnecke 13 für die Zuführung von kleinststückigen bis fließförmigen Feststoffen genutzt werden. Auch beinhaltet dieses Rohrteil 3 nach den Brennmaterialzuführungsstutzen 6 und 7 und eine schiefe Ebene 14 zum Zwecke des Abgleitens des Brennmaterials in den Hauptbrennraum. Diese schiefe Ebene ist mit Luftdurchtrittsschlitzen 15 ausgestattet. Alternativ wird das Brenngut mittels Schnecke direkt in den Brennerraum gefördert, weswegen eine schiefe Ebene dann entbehrlich ist.

Im anderen außenseitig angeordnetem Rohrteil 4 ist eine spiralförmig gewundene und am Rohrinnenumfang anliegende Rohrschlange 11 angeordnet. Diese Rohrschlange 11 ist durch ihre spiralförmige Anordnung und Lage im Hohl- und Kühlraum 19 mit der Zweckbestimmung einer Drallströmungserzeugung der Wasserströmung und mit ihrem Anschluss an eine systemoffene Wasserleitung mit der Zweckbestimmung einer Ausfallsicherung bei Energieausfall vorgesehen. Auch trägt dieses Rohrteil 4 diverse Fühler/Messwertgeber und ist zum Anschluss des Feststoffbrenners an die nicht dargestellte Heizanlage bzw. deren Asche-/Schlackebehälter vorgesehen.

Das eingeschoben liegende Rohrteil 5 beinhaltet den Hauptbrennraum, wobei auf dem Innenumfang dieses „Drehrohres" im Bereich des Glutbeetes Noppen, Stacheln, oder ähnlich durchmischend wirkende Elemente 16 angebracht sind sowie über der gesamten Umfangsfläche eine Spirale 12 zum Zwecke der Brenngut-Schlacke-Förderung und ihres Austrage angeordnet ist. Am Außenumfang dieses Rohrteils 5 sind Elemente zur Bewirkung der Drehbewegung wie z.B. Zahnkranz, Kette 17 mit einem Motorantrieb 18 vorgesehen. Zwischen den außenseitig angeordneten Rohrteilen 3 und 4 und dem dazwischen- und eingeschoben liegenden, rotierenden Rohrteil 5 sind Dicht- und Lagerelemente angeordnet. Der zwischen dem außenseitig angeordnetem Rohrteil 4 und dem eingeschoben liegenden, rotierenden Rohrteil 5 sich abbildende der Hohlraum 19 ist mit strömenden Kühlwasser ausgefüllt. Der Zufluss dazu wird durch den Heizungsrücklauf, der etwa am Ort des Glutbeetes angeordnet ist, gebildet und sorgt dafür, dass an dieser Stelle sich die „kälteste" Stelle des Brennraums ausbildet, wodurch auch dadurch der Bildung von Schlacke entgegengewirkt wird.

Ausführungsbeispiel 2: Eine bevorzugte Ausführungsform zeigen, nicht abschließend, die Figuren 3 bis 6. Der hohlzylindrische Brenner ist mehrfachgeteilt, in vorteilhafter

Weise 3-geteilt, und so ausgestaltet, dass einer gemeinsamen Achse 2' zugeordnet ein Rohr 3', ein konzentrisch dieses Rohr umfassendes Rohr 4' und ein wiederum diese Rohranordnung konzentrisch umfassendes Rohr 20', alle jeweils außenbeidseitig feststehend, sowie eine um die Achse 2' rotierende spiralförmige Feder 21' sowie Stacheln bzw. Rührbügel 25', an der Innenumfangsfläche des Rohres 3' gleitend anliegend, angeordnet sind. Am außenseitig angeordnetem Rohrteil des Rohres 3' ist ein Eingang T mit den Teileingängen 7a' und 7b' für das Brennmaterial, eine Frischluftzuführung 9' und eine Zündeinrichtung 10' vorgesehen. Das Rohr 4' trägt diverse Fühler/Messwertgeber und es ist zum Anschluss an einen Zeolithspeicher und/oder das Heizungsnetz und/oder Pelletierelemente vorgesehen. Das innen liegende Rohr 3' beinhaltet den Hauptbrennraum und die auf dem Innenumfang dieses Rohres gleitenden Stacheln bzw. Rührbügel 25' zum Zwecke der Brenngutdurchmischung und die ebenfalls auf dem Innenumfang gleitende Feder 21', diese zum Zwecke der Schlacke-Förderung und des Austrags der Schlacke. Im außenseitig angeordneten Rohrteil 3' ist eine schiefe Ebene 14' zum Zwecke des Abgleiten des Brennmaterials in den Hauptbrennraum vorgesehen. Diese schiefe Ebene, oder wenn man diese in geeigneter Weise senkrecht stellt, ist mit Luftdurchtrittsschlitzen 15' zur Luftzufuhr ausgestattet. Im Innern des Rohres 3' ist weiterhin eine Stangenanordnung 22' vorgesehen und beidseitig am Brenner axial gelagert. Diese dient der Halterung und Ausführung der Drehbewegung der Stacheln bzw. Rohrbügel 25' und der Austragsfeder 21'. Der Motorantrieb hierfür ist nicht dargestellt. Zwischen den Rohren 3' und 4' bildet sich der Hohlraum 19', der mit Kühlflüssigkeit, je nach Anwendung Hochtemperatur-öl oder Wasser, ausgefüllt ist. Zwischen den Rohren 4' und 20' ergibt sich der Hohlraum 22', der ein Vakuum beinhaltet. Die Innenseite dieses Rohres 20' ist zum Zwecke der Abstrahlung nach innen verspiegelt. Der brennerseitig am Rohrteil 3' angebrachte Eingang T für das Brennmaterial ist doppelkastenförmig mit senkrechtem Schüttzuführungsschacht 7a' für das Brennmaterial der Brennmaterialgruppe 1 und der etwa horizontale Zuführungskanal 7b' ist für

das Brennmaterial der Brennmaterialgruppe 2 ausgeführt, wobei die Beschickung dieser Zugänge gemäß der technischen Lösung der Schrift DE 10 2007 017 101 , mit den dort dargestellten Wirkungen und Vorteilen des erfindungsgemäßen Feststoffbrenners, erfolgt. Die verfahrensgemäße Kühlung erfolgt über die Anschlüsse 24' am Rohr 4' und ist im Beschreibungsteil hinreichend genau dargestellt, weswegen sich hier weitere Ausführungen erübrigen.

Ausführungsbeispiel 3: Der in Figuren 3 dargestellte Feststoffbrenner lässt sich ohne große Mühen in einen im wesentlichen nach gleichen Merkmalen aufgebauten Brenner für

Gas- oder Flüssigbrennstoffe umwandeln, indem die für die

Feststoffbrennmaterialzuführung erforderlichen Elemente durch solche für

Flüssigbrennstoffe ausgetauscht werden.

Ausführungsbeispiel 4:

Als Alternative zu Ausführungsbeispiel 2 kann bei Beibehaltung aller v.g.

Beschreibungsteile dieses Ausführungsbeispiels 2 das Rohr 20' mit seinem

Hohlraum 23' (Vakuum) entfallen und an Stelle dieses als Isolation vorgesehenen Vakuums 23' ein Isolationsmaterialbelag 23', wie z.B.

Mineralwolle, auf der Außenfläche des Rohres 4' angeordnet sein.

Ausführungsbeispiel 5:

Als Alternative zu Ausführungsbeispiel 2 kann bei Beibehaltung aller v.g. Beschreibungsteile des Ausführungsbeispiels 2 und gegebenenfalls auch des Ausführungsbeispiels 3 an Stelle des am Rohr 3' in der unmittelbaren Nähe der die Rohre 3' und 4' verbindenden Flansche kein Eingang T mit den Teileingängen 7a' und 7b' und der schiefen Ebene 14' vorgesehen sein, sondern der Eingang T mit den Teileingängen 7a' und 7b' ist dann in etwas weiterer Entfernung vom Brennerraum, z.B. 1 m entfernt, angeordnet und die Zuführung hin zum Brennerraum geschieht durch ein mit einer

Förderschnecke 26' besetztes „zentrales" der gemeinsamen Achse zugeordnetes Zuführungsrohr ohne schiefe Ebene als Rutsche.

Ausführungsbeispiel 6:

Unter Beibehaltung aller oder einer Auswahl von v.g. Beschreibungsteilen der Ausführungsbeispiele 2 bis 5, incl. der Berücksichtigung der dort benannten alternativen Möglichkeiten kann der Feststoff brenner mit der Kühlflüssigkeit Wasser als Normalbrenner eingesetzt werden.