Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
HOT GAS GENERATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1982/000331
Kind Code:
A1
Abstract:
A combustion chamber (1), substantially conical, is provided at its wider end with a combustion device (2) which opens coaxially therein, and at its opposite end with an air supply device (11, 12). The area of the chamber (1) close to the wider end has a lateral outlet (18) for hot gases and the combustion device (2) has an oil or gas burner (3) and, arranged around those, an annular nozzle (4) intended for the supply of pulverulent fuel, particularly wood powders containing resins, as well as a nozzle for the supply of primary air (5). The lower end of the combustion chamber (1) has a discharge opening for the ashes which opens into a combustion chamber (7) with a combustion surface (8) and which is provided with a supply device (9) for a solid fuel. The combustion chamber (1) may be provided with a jacket, and in this case an air screen flows between the double wall (22). The inner wall (33) of the combustion chamber (1) may be formed by pipes provided with ribs wherein the pipes are circulated by a heat conveying agent.

Inventors:
POPP D (DE)
Application Number:
PCT/DE1981/000110
Publication Date:
February 04, 1982
Filing Date:
July 11, 1981
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
POPP D (DE)
International Classes:
F23C1/00; F23G7/10; F23M5/08; F24H1/40; F24H3/06; F24H9/00; (IPC1-7): F23C1/00; F23G7/00; F23M5/08; F24H1/40; F24H3/06; F24H9/00
Foreign References:
DE1023208B1958-01-23
CH383267A1964-10-15
DE1401932A11968-10-24
DE1020750B1957-12-12
GB616840A1949-01-27
FR942213A1949-02-02
US1781269A1930-11-11
FR678293A1930-03-20
CH401091A1965-10-31
GB191126621A1912-03-07
DE967198C1957-10-24
FR1036610A1953-09-09
DE2248223A11974-02-28
US1754277A1930-04-15
CA1023619A1978-01-03
GB782178A1957-09-04
Download PDF:
Claims:
Ansprüche:
1. Heißgaserzeuger mit einer etwa konischen Brennkammer, die am weiten Konusende mit einer axial in die Brennkam¬ mer mündenden Brennereinrichtung und am entgegengesetzten Ende mit einer Luftzufuhreinrichtung versehen ist und die im Bereich des weiten Endes einen seitlichen Heißgasaus tritt aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Brennereinrichtung (2) einen öl oder gasbeaufschlag ten Brenner (3) und eine ringförmig hierzu angeordnete Düse (4) für die Zufuhr von staubförmigem Brennstoff, insbesondere von kunstharzhaltigen Holzstäuben sowie eine Düse (5) für die Zufuhr von Primärluft aufweist.
2. Heißgaserzeuger nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß die Brennkammer (1) stehend angeord¬ net ist und die Brennereinrichtung (2) nach unten weisend am oberen Ende der Brennkammer (1) angeordnet ist und das untere Brennkammerende eine Ascheaustrittsöffnung (6) auf weist, die in einen Brennraum (7) mit Ausbrennfläche (8) mündet, der mit einer zusätzlichen Luftzufuhr sowie mit einer Zufuhreinrichtung (9) für stückigen Brennstoff, ins besondere Holzabfälle, sowie mit einem Zündbrenner (10) im Mündungsbereich der Zufuhreinrichtung für den stücki¬ gen Brennstoff versehen ist.
3. Heißgaserzeuger nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß die Ausbrennfläche (8) als Vorschub¬ rost mit weitgehend durchfallfreiem Rostbelag ausgebildet ist.
4. Heißgaserzeuger nach einem der Ansprüchel bis 3, da¬ durch g e k e n n z e l e h n e t, daß die Brennkammer (1 doppelwandig ausgebildet ist und daß der freie Raum (22) zwischen Innenwandung (20; 33) und Außenwandung (21; 40) im Bereich der Brennereinrichtung (2) mit wenigstens einer Eintrittsöffnung (23) für Frischluft und am unteren Ende mit wenigstens einer Austrittsöffnung (27) für die heiße Luft versehen ist und daß die Heißluftaustrittsöff¬ nung (27) mit der unteren Luftzufuhreinrichtung der Brenn¬ kammer (1) in Verbindung steht.
5. Heißgaserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t, daß die untere Luft¬ zufuhreinrichtung durch einen außen um das untere Brenn¬ kammerende herumgelegten Ringkanal (11) gebildet wird, der mit wenigstens einer außen liegenden Lufteintritts¬ öffnung (13) und einer Mehrzahl tangential in die Brenn¬ kammer (1) mündenden Luftdurchtrittsöffnungen (12) verse¬ hen ist.
6. Heißgaserzeuger nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß die Luftdurchtrittsöffnungen (12) mit Stellklappen (28) versehen sind.
7. Heißgaserzeuger nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ringkanal (11a) einen in Strömungsrichtung (25) abnehmenden Quer BU E4 OMPI schnitt aufweist und an einem Ende gegenüber der Luft¬ eintrittsöffnung (13) abgeschlossen ist, daß koaxial um den Ringkanal (11a) ein zweiter Ringkanal (11b) angeord¬ net ist, mit einem seitlich neben dem Lufteintritt (13) des ersten Ringkanals (11a) liegenden Luftaustritt (29) und daß der zweite Ringkanal (11b) mit einer Mehrzahl von Luf durchtrittsöffnungen (27) versehen ist, die in den Raum (22) zwischen Innenwandung (20; 33) und Außen¬ wandung (21; 40) der Brennkammer (1) münden.
8. Heißgaserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Innenwandung (33) der Brennkammer (1) durch RohrStegRohre gebildet wird, die vertikal verlaufen und jeweils oben und unten in eine Ringleitung (34, 35) münden, wobei die obere Ringleitung (35) mit dem Zulauf (37) und die untere Ring¬ leitung (34) mit dem Rücklauf (36) eines von einem Wärme¬ träger durchströmten Wärmeverbrauchers in Verbindung ste¬ hen.
9. Heißgaserzeuger nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß im Bereich der Heißgasaustrittsöff nung (17) der Brennkammer (1) die die Innenwandung (33) bildenden Rohre stegfrei ausgeführt sind und mit Abstand zueinander verlaufen.
10. Heißgaserzeuger nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß im oberen Bereich der Brenn¬ kammer (1) ein Heißgaskanal (50') vorgesehen ist, der sich über einen Teil der Brennkammerinnenwandung (33) erstreckt und dessen Wandung aus RohrStegRohren (49) gebildet ist, die mit den übrigen RohrStegRohren der Innenwandung (33) verbunden sind und daß der Kanal (50') mit ,einem Ende gegen die Rotation der Gasströmung zum Brennkammerinnenraum hin offen ist und mit seinem anderen Ende (52) in einem absperr baren Gasabzug mündet.
11. Heißgaserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch . g e k e n n z e i c h n e t, daß an die Heißgasaustrittsöffnung (17) der Brennkammer (1) ein nach Art eines VenturiRohres ausgebildeter Teil einer Heißgasabzugsleitung (18)angeschlossen ist und daß ein den Bereich des engsten Querschnittes dieses Teils um¬ fassender Ringkanal (16) vorgesehen ist, der mit vor¬ zugsweise tangential indie Abzugsleitung (18) münden¬ den Luftdurchtrittsöffnungen (19) und wenigstens einem Lufteintritt verbunden ist.
12. Heißgaserzeuger nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß der Lufteintritt des Ringkanals (16) um die Heißgasabzugsleitung (18) und/oder der Lufteintritt des Ringkanals (11) am unteren Ende der Brennkammer (1) » mit einer Lufterhitzungseinrichtung in Verbindung steht.
13. Heißgaserzeuger nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß die Lufterhitzungseinrichtung von wenigstens einem Teil des durch die RohrStegRohre der Brennkammer (1) strömenden Wärmeträger beaufschlagt wird.
14. Heißgaserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Brennkammer (1) doppelwandig ausgebildet ist und daß der freie Raum (22) zwischen Innenwandung (20; 33) und Außenwandung (21; 40) in Kanäle (41, 42) unterteilt ist, daß je zwei nebeneinanderliegende Kanäle (41 , 42) im oberen Bereich durch eine Luftübertrittsöffnung (43) in Verbindung ste hen, daß am unteren Brennkammerende zwei getrennte Ring¬ kanäle (45, 47) vorgesehen sind, daß jeweils jeder zweite Vertikalkanal (41)über eine Luftdurchtrittsöffnung (44) mit dem einen Ringkanal (45) und die jeweils anderen Ver¬ tikalkanäle über Luftdurchtrittsöffnungen (46) mit dem zweiten Ringkanal (47) verbunden sind, daß der zweite Ringkanal (47) mit den in die Brennkammer (1) mündenden LuftdurσhtrittsÖffnungen (12) versehen ist und daß mindestens der. erste Ringkanal (45) mit einer Frischluft¬ zufuhröffnung (48) versehen ist.
15. Heißgaserzeuger nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kanäle (41, 42) im we¬ sentlichen vertikal verlaufen.
16. Heißgaserzeuger nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rohre (50) im Bereich der Heißgasaustrittsöffnung (17) der Brenn¬ kammer (1) jeweils mit nach innen gerichteten Umlenkflä¬ chen (57) versehen sind.
17. Heißgaserzeuger nach Anspruch 16, dadurch g e e n n¬ z e i c h n e t, daß die Umlenkflächen (57) in etwa gleichsinnig mit der Rotationsrichtung (59) der Gasströ mύng schräg nach innen ausgerichtet sind.
18. Heißgaserzeuger nach Anspruch 16 oder 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Umlenkflächen (57) hinsichtlich ihrer Ausrichtung einstellbar mit dem jewei¬ ligen Rohr (50) verbunden sind.
19. Heißgaserzeuger nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch ge k e n n z e i c h n e t, daß jede Umlenk¬ fläche (57) aus mehreren Teilflächen gebildet ist und daß die Teilflächen jeweils mit einer KeilVerbindung (60,61) am jeweiligen Rohr (50) festgelegt sind.
20. Heißgaserzeuger nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die 'in die Brennkammer (1) mündende Öffnung (63) des Heißgaskanals (50') durch eine mit Abstand hierzu angeordnete Umlenk fläche (64) abgedeckt ist.
Description:
Bezeichnung: Heißgaserzeuger

Beschreibung: Die Erfindung betrifft einen Heißgaserzeuger mit einer in etwa konischen Brennkammer/ die am weiten Konusende mit einer axial in die Brennkammer mündenden Brennereinrich¬ tung und am entgegengesetzten Ende mit einer Luftzufuhr¬ einrichtung versehen ist und die im Bereich des weiten En- des einen seitlichen Heißgasaustritt aufweist.

Brennkammern der eingangs bezeichneten Art sind für Trieb¬ werke, d.h. also in kleinen Dimensionen und für den Betrie mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen grundsätzlich bekannt.

Im industriellen Bereich, insbesondere für Trocknungszweck oder die Bereitstellung von Prozeßwärme werden jedoch Brennkammern mit erheblich größeren Abmessungen benötigt. Darüber hinaus besteht vielfach das Erfordernis, für die

Wärmeerzeugung auch vorhandene staubförmige Brennstoffe mi zu verwenden, insbesondere bei Fabrikationsprozessen, bei denen, wie beispielsweise in der holzverarbeitenden Indu¬ strie, brennbare Stäube anfallen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heißgaser¬ zeuger zu schaffen, dessen Brennereinrichtung auch mit

"BJREAI} r- ι OMPI - ~ "~

staubförmigen Brennstoffen, insbesondere schwer brenn¬ baren staubförmigen Stoffen betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Brennereinrichtung einen öl- oder gasbeauf¬ schlagten Brenner und eine ringförmig hierzu angeordnete Düse für die Zufuhr von staubförmigen Brennstoffen, ins¬ besondere von kunstharzhaltigen Holzstäuben sowie eine Düse für die Zufuhr von Primärluft aufweist. Der erfin- dungsgemäße Heißgaserzeuger hat den Vorteil, daß der

Hauptanteil der Verbrennungsluft im Gegenstrom zum Brenn¬ stoff geführt wird, so * daß sich lange * Ausbrandwege und eine itensive Durchmischung des zugeführten staubförmigen Brennstoffs im Flammenbereich ergibt. Da der Kunstharzan- teil, insbesondere bei phenolharzhaltigen Stäuben nur in einer direkten Flamme einwandfrei verbrennt, ist hierdurc ein nahezu vollständiger Ausbrand gewährleistet. Der vor gesehene öl- oder gasbeaufschlagte Brenner dient hier le¬ diglich als Stütz- bzw. Zündbrenner.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorg sehen, daß die Brennkammer stehend angeordnet ist, die Brennereinrichtung nach unten weisend am oberen Ende der Brennkammer angeordnet ist und das untere Brennkammerende eine Ascheaustrittsöffnung aufweist, die in einen Brenn¬ raum mit Ausbrennfläche mündet, der mit einer zusätzliche Luftzufuhr sowie mit einer Zufuhreinrichtung ür stückige Brennstoff, insbesondere Holzabfälle sowie mit einem Zünd brenner im Mündungsbereich der Stoffzufuhreinrichtung ver sehen ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß zusät lich zu den staubförmigen Abfallprodukten auch stückige, brennbare Abfallprodukte, beispielsweise in der holzverar beitenden Industrie Holzabfälle, Rinde oder dgl. für die Heißgaserzeugung ausgenutzt werden können. Da durch die z sätzliche Brennstoffzufuhr auf der Ausbrennfläche ein Glu bett gebildet wird, werden mit etwaigen Ascheanteilen aus

Ersatzblatt

der Brennkammer• in den Brennraum gelangende, nicht aus¬ gebrannte Partikel auf der Ausbrennfläche vollständig verbrannt. Die Anordnung hat zudem den Vorteil, daß der in die Brennkammer in Form eines Staubes eingebrachte feste Brennstoff einen verhältnismäßig hohen Anteil an grobem Korn aufweisen kann, da diese in der Brennkammer nicht vollständig ausbrennenden grobkörnigen Anteile im Brennraum vollständig ausbrennen können. Der Zündbrenner für den Brennraum wird nur so lange eingeschaltet, bis die Ausmauerung des Brennraumes so weit aufgeheizt ist, daß die Verbrennung des zugeführten stückigen Brenn¬ stoffs selbsttätig abläuft. Die im Brennraum anfallenden heißen Abgase gelangen durch die Aschenaustrittsöffnung in die Brennkammer, werden dort weiter aufgeheizt. Die aus der Brennkammer am oberen Ende abgezogenen Heißgase stehen dann vollständig für den gewünschten Verwendungs¬ zweck, beispielsweise für die Durchführung eines Trock- nungsprozesses zur Verfügung.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese¬ hen, daß die Ausbrennfläche als Vorschubrost mit weitge¬ hend durchfallfreiem Rostbelag ausgebildet ist. Hierdurch ist gewährleistet, daß sich ein verhältnismäßig dichtes Glutbett auf der Ausbrennfläche bildet, das den Durchfall von staubförmigen Partikeln behindert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung -ist vorgesehen, daß die Brennkammer doppelwandig ausgebildet ist und daß der freie Raum zwischen Innenwandung und Außenwandung im Bereich der Brennereinrichtung mit wenigstens einer Ein¬ trittsöffnung für kalte Luft und am unteren Ende mit we¬ nigstens einer Austrittsöffnung für die heiße Luft verse¬ hen ist und daß die Heißluftaustrittsöffnung mit der unte¬ ren Luftzufuhreinrichtung der Brennkammer -in Verbindung steht. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß zum einen die Wandungen der Brennkammer gekühlt werden und daß die

OMPI

so erhitzte Luft am unteren Ende als aufgeheizte Ver¬ brennungslu t eingeführt Werden kann.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehe daß die untere Luftzufuhreinrichtung clurch einen außen um das untere Brennka merende herumgelegte Ringkanal gebilde wird, der mit wenigstens einer außen liegenden Luftein¬ trittsöffnung und einer Mehrzahl tangential in die Brenn¬ kammer mündenden Luftdurchtrittsöffnungen versehen ist. Durch die tangentiale Einführung der Verbrennungsluft wir eine definierte Gegenstromführung von Luft und Brennstoff erreicht, durch die gleichzeitig sichergestellt ist, daß die Brennkammerwandung gegenüber der Flamme durch einen ' Luftschleier abgeschirmt ist. Die tangentiale Einführung der Hauptverbrennungsluft hat ferner den Vorteil, daß die durch die Ascheaustrittsöffnung aus dem Brennraum eintre¬ tenden heißen Abgase mit in den erzeugten Luftwirbel einb zogen werden, so daß sich stabile Strömungsve'rhältnisse i der Brennkammer ergeben und eine bestmögliche Verbrennung des staubförmigen Brennstoffs sichergestellt ist. Die zug führte Verbrennungsluft und die aus dem Brennraum austre¬ tenden heißen Abgase werden in einer Drallströmung entlan der Innenwandung der Brennkammer nach oben geführt. Hierb werden nicht vollständig ausgebrannte Brennstoffteilchen wiederum mit nach oben gerissen und infolge der sich im o ren Teil der Brennkammer ausbildenden, toroidförmigen Sek därströmung wieder in die Flamme zurückgeführt, wo sie vo ständig ausbrennen können. Zweckmäßig ist es, wenn erfin¬ dungsgemäß die Luftdurchtrittsöffnungen mit Stellklappen versehen sind. Hierdurch ist eine optimale Einstellung de Drallströmung möglich.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung is vorgesehen, da der Ringkanal einen in Strömungsrichtung abnehmenden Quer- schnitt aufweist und an einem Ende gegenüber der Luftein- trittsöffnung abgeschlossen ist, das koaxial um den Ring¬

kanal ein zweiter Ringkanal angeordnet ist, mit einem seitlich neben dem Lufteintritt des ersten Ringkanals liegenden Luftaustritt und daß der zweite Ringkanal mit einer Mehrzahl von Luftdurchtrittsöffnungen versehen ist, die in den Raum zwischen Innen-und Außenwandung der Brennkammer münden. Da die Außenwandung des zweiten Ring¬ kanals koaxial zur Innenwandung des ersten Ringkanals verläuft, ergibt sich zwangsläufig für den zweiten Ring¬ kanal ein zur Luftaustrittsöffnung hin sich erweiternder Strömungsguerschnitt, so daß sich sowohl für den Abzug der durch den Zwischenraum zwischen Außenwandung und In¬ nenwandung geführten Kühlluft als auch für die Zufuhr der Hauptverbrenriungsluft ein konstruktiv einfaches Bau¬ teil ergibt. Da der Querschnitt des ersten Ringkanals entsprechend der Abnahme der in die Brennkammer einzufüh- renden Luftmenge sich verringert, andererseits der Quer¬ schnitt des zweiten Ringkanals entsprechend der Zunahme der aus dem Zwischenraum abgezogenen Luftmenge sich ver¬ größert, wird ein über den Umfang gleichmäßig verteilter Luftaustritt sowohl für den ersten Ringkanal als auch für den zweiten Ringkanal erreicht. Der Luftaustritt des zwei ten Ringkanals kann nun ' mit der Saugseite und der Luft¬ eintritt de * s ersten Ringkanals mit der Druckseite eines Heißgasventilators verbunden sein, so daß die durch den Zwischenraum zwischen Innen- und Außenwandung der Brenn- kammer hindurchgezogene Kühlluft unmittelbar als aufge¬ heizte Verbrennungsluft in die Brennkammer eingeführt werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist fer- ner vorgesehen, daß die Innenwandung der Brennkammer durch Rohr-Steg-Rohre gebildet wird, die vertikal verlaufen und jeweils oben und unten in eine Ringleitung- münden, wobei die obere Ringleitung mit dem Zulauf und die untere Ring¬ leitung mit dem Rücklauf eines von einem Wärmeträger durch strömten Wärmeverbrauchers in Verbindung stehen. Diese Aus gestaltung hat nicht nur den Vorteil, daß neben der Heiß-

OMPI

gaserzeugung auch noch die Aufheizung eines flüssigen und/oder dampfförmigen Wäremträgers möglich ist. Der bzw. die Wärmeverbraucher können nachgeschaltete Wärme- • tauscher sein, in denen Luft, Wasser oder auch im Falle der holzverarbeitenden Industrie Pressen aufgeheizt wer- den können. Die Ausgestaltung ist ferner bei der Verwen¬ dung von phenolharzhaltigen Holzschleifstäuben von Vor¬ teil. Die bei dieser Ausführungsform mögliche intensivere Kühlung der Brennkammerwände erlaubt es, Oberflächentempe¬ raturen einzuhalten, die unterhalb des Schmelzpunktes des beim Verbrennen von Phenolharz anfallenden Ätznatrons liegt. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn im Be¬ reich der Heißgasaustrittsöffnung der Brennkammer die die Innenwandungen'bildenden Rohre stegfrei ausgeführt und mit Abstand zueinander verlaufen. Die Rohre bilden hier eine Art Fanggitter, durch das die in der Brennkammer er¬ zeugten Heißgase hindurchströmen müssen. Flugstaub, un¬ verbrannte Brennstoffteilchen können sich hier anlagern und gleichzeitig führt die .beim Durchströmen dieses Fang¬ gitters einsetzende geringe Abkühlung des Gasstromes bei der Verwendung von Phenolharzstaub zum Löschen eines Teils der evtl. noch glühend austretenden Phenolharzstaubteil¬ chen. In den Abgasen enthaltene aggressive flüchtige Be¬ standteile der verbrannten Kunstharzanteile können sich ebenfalls infolge der bewirkten Abkühlung an diesem Fang- gitter niederschlagen. Durch entsprechende ReinigungsÖff¬ nungen im Deckenbereich der Brennkammer können die Rohre ebenso wie die gesamte Innenwandung der Brennkammer von Zeit zu Zeit abgereinigt werden.

In einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß im oberen Bereich der Brennkammer ein Heißgaskanal vorgesehen ist, der sich über ,einen Teil der Brennkammerinnenwandung erstreckt und dessen Wandung aus Rohr-Steg-Rohren gebildet ist, die mit den übrigen Rohr- Steg-Rohren der Innenwandung verbunden sind und daß der Kanal mit einem Ende gegen die Rotation der GasStrömung

O PI

- 7 -

zum Brennkammerinnenraum hin offen ist und mit seinem anderen Ende in einen absperrbaren Gasabzug mündet. Die se Anordnung hat den Vorteil, daß die Brennkammer auch Teillastbereich betrieben werden kann, wenn keine Heißg se für einen beispielsweise nachgeschalteten Trocknungs prozeß benötigt werden, gleichwohl über den flüssigen bzw. dampfförmigen Wärmeträger entsprechende Wärmemengen zur Verfügung gestellt werden müssen. In diesem Fall wird der Heißgasaustritt der Brennkammer abgesperrt, so daß die nunmehr bei verringerter Brennstoffzufuhr erzeug ten heißen Abgase durch den entlang der Innenwandung im oberen Bereich geführten Heißgaskanal abgezogen werden können, wobei sie ihren Wärmeinhalt weitgehend an die au Rohr-Steg-Rohren gebildeten Kanalwandungen abgeben. Die abgekühlten Abgase können dann über eine Entstaubungsvor richtung ins Freie abgeblasen werden.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung is vorgesehen, daß an die Heißgasaustrittsöffnung der Brenn ka mer ein nach Art eines Venturi-Rohres ausgebildeter

Teil einer Heißgasabzugsleitung angeschlossen ist und da an den Bereich des engsten Querschnitts ein diesen Teil fassender Ringkanal angeordnet ist, der mit vorzugsweise tangential in die Abzugsleitung mündenden Lu ' ftdurchtritt Öffnungen und wenigstens einem Lufteintritt verbunden is Durch diesen Ringkanal ist es möglich, den heißen Abgase zu Regelungszwecken zusätzlich Luft zuzuführen, und zwar um sowohl Temperaturspitzen ausregeln zu können als auch beim nachgeschalteten Verbraucher auftretende Abnahme- Schwankungen hinsichtlich der Heißgasmenge ausregulieren zu können. Entsprechend kann hier Kaltluft oder aber auc über die Kühlung der Brennkammerwandung anfallende Hei߬ luft eingeführt werden. Diese Heißluft kann entweder un¬ mittelbar bei einer luftgekühlten Brennkammer zur Verfü- gung stehen oder aber bei einer flüssigkeitsgekühlten

Brennkammer über einen Wärmetauscher durch den Wärmeträge

der Kühlung der Brennkammerinnenwandung aufgeheizt werden.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt eines Heißgaserzeugers

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Horizontalschnitt gemäß der Linie II - II in Fig. 1 Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Heißgaserzeu¬ gers im Vert kaischnitt

Fig. 4 einen Horizontalschnitt gemäß Linie IV-IV in Fig. 3

Fig. 5 in größerem Maßstab einen Schnitt durch die aus Rohr-Steg-Rohren gebildete Innenwand der Ausfüh- rungsform gemäß Fig. 3

Fig. 6 eine Ausführungsform mit zusätzlicher Luftkühlung der Brennkammerwandung

Fig. 7 einen Ringkanal für die Ausführungsform gemäß Fig. 6

Fig. 8a,b eine ümlenkflache für den Heißgasaustritt

Die in Fig. 1 in einem Vertikalschnitt dargestellte Aus- führungsform des Heißgaserzeugers weist eine vertikal ausgerichtete, im wesentlichen konisch ausgebildete Brennkammer 1 auf. In diese Brennkammer ragt von oben in den erweiterten Bereich eine Brennereinrichtung 2 herein, die einen öl- oder gasbeaufschlagten Brenner 3 üblicher Bauart aufweist, dem eine Ringdüse 4 für die Zufuhr eines staubförmigen Brennstoffes sowie eine weiter Ringdüse 5 für die Zufuhr von Primärverbrennungsluft zuge ordnet sind.

Auf der der Brennereinrichtung entgegengesetzten Seite weist die Brennkammer 1 eine Aschenaustrittsöffnung 6 auf, die in einen Brennraum 7 mit einer als Stufenrost

BÜREΛ

O OMMPPII

Ers

ausgebildeten, geneigten Ausbrennfläche 8 mündet..Am oberen Ende des Brennraumes 7 ist eine Zufuhröffnung 9 für einen stückigen Brennstoff, beispielsweise Holzab¬ fälle oder Rinde vorgesehen, die in üblicher Weise mit- tels einer nicht mehr dargestellten Doppelklappenschleu¬ se gegen die Außenluft abgeschlossen ist. Im Bereich des oberen Endes der Ausbrennfläche 8 ist ein Zündbrenner 10 angeordnet, durch den die Verbrennung des auf die Aus¬ brennfläche 8 aufgebrachten Brennstoffs eingeleitet wer- den kann.

Die Hauptverbennungsluf wird über einen außen um das untere Brennkammerende herumgelegten Ringkanal 11 zuge¬ führt, der mit einer Mehrzahl tangential in die Brennkam- er mündender Luftdurchtrittsöffnungen 12 versehen ist. Die vorzugsweise aufgeheizte Verbennungsluft wird über eine außen liegende Lufteintrittsöffnung 13 zugeführt, die an einen entsprechenden Zufuhrkanal 14 angeschlossen ist, über den die Hauptmenge der Verbrennungluft von einem Lufterhitzer zugeführt wird. Von dem Zufuhrkanal 14 zweigt ein Mischluftkanal 15 ab, der zu einem weiteren Ringkanal 16 geführt ist, der um die an die Heißgasabzugs leitung 18 herumgelegt ist. Auch der Ringkanal 16 ist mi einer Reihe von Luftdurchtrittsöffnungen 19 versehen, die tangential in die Heißgasabzugsleitung 18 einmünden. Im Bereich der Heißgasaustrittsöffnung 17 ist die Heißgasab¬ zugsleitung 18 nach Art eines Venturi-Rohres ausgebildet, so daß der Ringkanal 16 im Bereich des engsten Querschnitt dieses Teils der Heißgasabzugsleitung 18 angeordnet ist.

Die Brennkammer 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist doppelwandig ausgeführt, so daß zwischen der ' Innenwandung die beispielsweise durch eine feuerfeste Ausmauerung gebil det wird, und der Außenwandung 21 , die beispielsweise aus Isoliermaterial besteht, ein freier Zwischenraum 22 ver¬ bleibt. Der Zwischenraum 22 ist im Bereich des oberen Ende

" BU REA

_=. / . OMPI

der Brennkammer mir einer Eintrittsöffnung 23 für Kalt¬ luft und im Bereich des unteren Endes mit einer Aus¬ trittsöffnung 24 für die Heißluft versehen. Mit Hilfe der durch den Zwischenraum geführten Kaltluft kann so die Innenwandung 20 der Brennkammer ständig gekühlt werden, wobei die Kaltluft in den Bereich mit der höchsten Tempe¬ ratur eingeführt wird, so daß ein ausreichender Schutz der Ausmauerung erreicht wird.

Die bei der Kühlung der Brennkammerwandung gewonnene Heißluft kann nun vorteilhaft bereits als aufgeheizte Verbrennungsluft wieder in die Brennkammer zurückgeführt werden. Dies geschieht zweckmäßigerweise über einen Ring¬ kanal 11', wie er im Horizontalschnitt in Fig. 2 darge- stellt ist. Bei dieser bevorzugten Äusführungsform ist um einen als Luftzufuhr zur Brennkammer dienenden Ring¬ kanal 11a mit in Strömungsrichtung der Heißluft (Pfeil 25) abnehmenden Querschnitt ein-zweiter als Luftabzug für den Zwischenraum 22 dienender Ringkanal 11b koaxial herumge- legt. Dieser Ringkanal weist entsprechend in Strömungs¬ richtung der eingeführten Luft (Pfeil 26) einen zunehmen¬ den Querschnitt auf. An seiner Oberseite ist der Ringkanal 11b mit einer Vielzahl von Luftdurchtrittsö fnungen 27 versehen, die in den Zwischenraum 22 der Brennkammer 1 münden. Die in die Brennkammer einmündenden Luftdurch¬ trittsöffnungen 12 des Ringkanals 11a sind bei dem darge¬ stellten Ausführungsbeispiel jeweils mit einer Stellklap¬ pe 28 versehen, die über einen nicht näher dargestellten zentralen Stellantrieb üblicher Bauart verstellt werden können.

Die Lufteintrittsöffnung 13 des Ringkanals 11a'und die Luftaustrittsöffnung 29 stehen über entsprechende Rohr¬ leitungen mit einem Heißgasventilator 30 in Verbindung. Hierbei ist der Luftaustritt 29 mit der Saugseite und der Lufteintritt 13 mit der Druckseite des Heißgasventilators

OMP

-— — - _

verbunden. An die druckseitige Leitung, die der Rohr¬ leitung 14 in Fig. 1 entspricht, kann entsprechend ... eine Zweigleitung 15 ebenfalls entsprechend Fig. 1 an¬ geschlossen werden. Die Rohrleitung 14 und auch die Rohrleitung 15 kann durch entsprechende Schieber 31, 32 entsprechend abgeschiebert werden.

In Fig. 3 ist eine andere Äusführungsform des erfin¬ dungsgemäßen Heißgaserzeugers dargestellt. Die Form so- wie der verfahrenstechnische Aufbau entsprechen der Äus¬ führungsform gemäß Fig. 1. Die Brennereinrichtung 2 ent¬ sprechend Fig. 1 ist durch einen Pfeil angedeutet.

Im Unterschied zur Äusführungsform gemäß Fig. 1 ist je- doch bei der Fig. 3 die Innenwandung der Brennkammer 1 durch sogenannte Rohr-Steg-Rohre 33 gebildet, die jeweils mit ihrem unteren Ende und mit ihrem oberen Ende in eine Ringleitung 34 bzw. 35 münden. Ein über die Ringleitungen und die Rohr-Steg-Rohre von unten nach oben geführter flüssiger bzw. ampfförmiger Wärmeträger wird vorzugsweis im Kreislauf über einen nicht näher dargestellten Wärme¬ verbraucher geführt, wobei die untere Ringleitung 34 mit dem Rücklauf 36 und die obere Ringleitung 35 mit dem Zu¬ lauf 37 des Wärmeverbrauchers verbunden sind. Die Ausklei- düng mittels Rohr-Steg-Rohren stellt eine vollständig geschlossene gasdichte Auskleidung dar, weil, wie der Schnitt gem. Fig. 5 zeigt, die einzelnen Rohre 38, die einen runden oder ovalen Querschnitt, haben können, durch Zwischenstege 39 fest miteinander verbunden sind, so daß eine geschlossene, aus einer Vielzahl nebeneinander ver¬ laufender Rohre gebildete Wand entsteht. Lediglich im Be¬ reich der Gasdurchtrittsöffnung werden die entsprechenden Stege weggelassen, so daß in diesem Bereicfc 'durch die Rohre 38 eine Art Fanggitter für etwaige Feststoffteil- chen gebildet wird.

Ersatzb.aft " & OMPI

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß

Fig. 3 ist die aus Rohr-Steg-Rohren gebildete Innen¬ wandung 33 auf ihrer Außenseite mit einer wärmeiso¬ lierenden Außenschicht 40 versehen. Der ' Ringkanal 11 mit seinen Luftdurchtrittsöffnungen 12 ist an ein nicht näher dargestelltes Gebläse angeschlossen, durch das aufgeheizte Verbrennungsluft zugeführt werden kann. Die Aufheizung der Verbrennungsluft kann beispielsweise in der Weise erfolgen, daß der über die Rohr-Steg-Rohre geführte Wärmeträger durch einen Wärmetauscher geführt wird, mit dessen Hilfe die Verbrennungsluft aufgeheizt wird. Durch die Wärmeabgabe beim Wärmeverbraucher, es können auch mehrere Wärmeverbraucher sein, wird die In¬ nenwandung der Brennkammer 1 im gewünschten Maße gekühlt.

Da die aus Rohr-Steg-Rohren gebildete Innenwandung 33 mit den Ringleitungen.34 und 35 ein in sich geschlosse¬ nes Bauteil darstellt, kann ebenso wie bei der Äusfüh¬ rungsform. gemäß Fig. 1, zwischen der Innenwandung 33 und der isolierenden Außenwandung 40 ein entsprechender Zwi¬ schenraum vorgesehen werden, durch den dann mit Hilfe eines Gebläses Luft hindurchgeführt wird, die unmittel¬ bar als aufgeheizte Verbrennungsluft über den Ringkanal 11 der in diesem Fall entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 2 ausgebildet sein kann, in die Brennkammer als Ver¬ brennungsluft eingeführt werden. Je nach der Bemessung der Gebläseleistung und der geforderten Luftmenge kann bei entsprechender Auslegung ein gesonderter Wärmetauscher zur Aufheizung der Verbrennungsluft entfallen, da über die durch den Zwischenraum zwischen der Innenwandung 33 und der isolierenden Außenwandung 40 die erforderlichen Luft¬ mengen auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt werden können.

Da bei der im Zusammenhang mit Fig. 2 erläuterten Luft¬ führung durch den Zwischenraum die aufgeheizte Luft ge-

fördert werden muß und dementsprechend ein hoher Volu¬ menstrom zu fördern ist, wird anhand der Fig. 6 und 7 eine modifizierte Äusführungsform für die Ausbildung des Zwischenraumes zwischen Innenwandung und Außenwandung erläutert, die es erlaubt, die kalte Luft unter Druck durch den Zwischenraum hindurchzuführen. In Fig. 6 ist die Brennkammerwand teilweise im Schnitt, teilweise in Form einer Abwicklung dargestellt. Fig. 7 zeigt die entsprechende Ausbildung des zugehörigen unteren Ring- kanals 11.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Äusführungsform ist der Zwischenraum 22 zwischen einer beispielsweise aus Rohr- Steg-Rohren gebildeten ' Innenwandung 33 und einer isolier- ten Außenwandung 40 durch vertikal verlaufende Stege in eine Vielzahl von nebeneinander verlaufenden Teilkanälen 41,42 unterteilt. Diese Stege sind so ausgebildet, daß jeweils jeder zweite Steg etwas kürzer ist, so daß eine Überströmöffnung 43 jeweils oben zwischen den Kanälen 41 und 42 verbleibt. Das untere Ende eines jeden Kanals 41 is dementsprechend an eine Luftdurchtrittsöffnung 44 des äußeren Ringkanals 45 angeschlossen, während des untere Ende des danebenliegenden Kanals 42 an eine Luftdurch¬ trittsöffnung 46 des inneren Ringkanals 47 angeschlossen ist. Wird nun unter Druck über die mit dem äußeren Ring¬ kanal 45 verbundene Lufteintrittsöffnung 48 Kaltluft in den Ringkanal eingepreßt, so strömt diese durch die Luft¬ durchtrittsöffnungen 44 und den zugehörigen Kanal 41 im Zwischenraum 22 zunächst nach oben und strömt dann über die Luftübertrittsöffnung 43 im danebenliegenden Kanal 42 nach unten und kann dann über die Luftdurchtrittsöffnung 46 in den inneren Ringkanal 47 und von da über ' die Luft¬ durchtrittsöffnungen 12 in die Brennkammer eintreten.

ie aus der Schnittdarstellung in Fig. 6 ersichtlich, ist es zweckmäßig, wenn die Außenseite der aus Rohr-Steg-

Rohren gebildeten Innenwandung 33 mit Vorsprüngen 54 in Form von Zapfen, Warzen, Stegen oder dgl. versehen ist, durch die die Wärmeübertragungsfläche vergrößert wird, so daß die Wärmeübertragung von der Innenwandung 33 auf die durch die Kanäle 41 und 42 geführte Luft noch erhöht wird. Hierdurch wird die Wirksamkeit der gleich¬ zeitig der Lufterhitzung dienenden Kühlluftführung zur Kühlung der Brennkammer verbessert.

Da die Bauform gemäß Fig. 3 mit einer Innenwandung aus Rohr-Steg-Rohren aufgrund der möglichen Verwendung von Wasser als Wärmeträger neben der Heißgaserzeugung auch zur Heißwasser- bzw. Dampferzeugung verwendet werden kann, muß für manche Einsatzfälle auch eine Möglichkeit geschaffen werden, die Brennkammer auch dann zu betrei¬ ben, wenn zwar kein Bedarf an Heißgas besteht, jedoch Heißwasser bzw. Dampf zur Verfügung gestellt werden muß. Da hierbei die Brennereinrichtung 2 nur noch mit vermin¬ derter Leistung gefahren zu werden braucht, gleichwohl aber der Wunsch besteht, auch bei reduzierter Brenner¬ leistung den staubförmigen Brennstoff, insbesondere staubförmigen brennbaren Abfall auszubrennen, zeigt die Äusführungsform gemäß Fig. -3 eine Einrichtung, die einen derartigen reinen Heißwasser- bzw. Dampfbetrieb ermög- licht. Zu diesem Zweck ist in der Flammzone im oberen Bereich der Brennkammer von jedem zur Innenwand 33 ge¬ hörenden Rohr ein Parallelrohr 49 in der dargestellten Weise vorgesehen. Diese nebeneinanderliegenden Parallel¬ rohre 49 sind wiederum durch Stege zu einer dichten Wand verbunden, so daß zwischen den in diesem Bereich wand- seits verlaufenden Rohrstücken 50 und den Parallelrohren 49 ein Kanal gebildet wird, wie dies aus der Schnittdar¬ stellung gemäß Fig. 4 ersichtlich ist. Dieser Kanal 50 * erstreckt sich über ' einen Teil des Brennkammerumfanges in diesem Bereich und läßt lediglich den zur Gasdurch- trittsöffnung 17 gehörigen Bereich frei. Ein Ende dieses

OMPI

1 Kanals ist zum Brennkammerinnenraum hin offen, wäh¬ rend das andere Ende des Kanals gegenüber dem Brenn¬ kammerinnenraum abgeschlossen ist und über eine nicht näher dargestellte Filtereinrichtung an einen Abgas- ka in angeschlossen ist. G§f. können im Kanal zusätz¬ liche Parallelrohre 51 angeordnet sein, die jedoch in größerem Abstand zueinander angeordnet sind, durch die die WärmeÜbertragungsfläche im Bereich des Kanals 50' vergrößert wird.

Falls nun kein Bedarf an Heißgasen für etwaige nachge¬ schaltete Trockner oder dgl. besteht, wird über einen nicht näher dargestellten Schieber die Heißgasaustritts- öffnung 17 abgesperrt und die Austrittsöffnung 52 des » Kanals 50* zum Abgaskamin geöffnet. Zur Überwindung der Strömungswiderstände, insbesondere der Entstaubungsanla¬ ge, ist es zweckmäßig, wenn hinter der Entstaubungsanla¬ ge noch ein im Saugzug arbeitender Abgasventilator ange¬ ordnet, ist. Da die bei der Verbrennung erzeugten heißen Abgase nicht mehr durch die abgesperrte Heißgasaustritts- öffnung 17 austreten können, strömen sie durch den Kanal 50' und werden dann über die Filteranlage und den Abgaskamin abgezogen. Auf diesem Wege geben sie ihre Wär¬ me an die Zusatzrohre 51 sowie an die Parallelroh- re 49 und 50 ab, die den Kanal 50" begrenzen.

Zum besseren Verständnis sei erwähnt, daß in der Darstel¬ lung gemäß Fig. 3 lediglich die in der Schnittebene lie¬ genden Rohre der Innenwand 33 dargestellt sind. Aus der Vielzahl der die Innenwandung bildenden Rohre ist lediglich das Rohr noch dargestellt, das am abgeschlossenen Ende 53 des Kanals 50' liegt.

Der Kanal 50 ' ist über Reinigungsöffnungen 54 im Deckenbe- reich der Brennkammer in üblicher Weise zu Abreinigungs- zwecken zugänglich, ebenso der das Fanggitter bildende

Ersatzbiatt

Teil der Rohre im Bereich der Heißgasaustrittsöff- nung 17.

Die in Fig. 7 dargestellte Ausführung eines Ringkanals für die untere Luftzufuhr der Brennkammer bietet auch die Möglichkeit, über eine entsprechende Öffnung und ei¬ ne Stellklappe 55 in den inneren Ringkanal 47 zusätz¬ lich zu den durch die Luftdurchtrittsöffnungen 46 einge¬ führten Heißluftmengen Luft einzuführen. Hierdurch er- gibt sich eine weitere Regelungsmöglichkeit für die Brennkammer.

Die in Fig. 6 gezeigte Anordnung der Kanäle im Zwischen¬ raum zwischen Außenwandung und Innenwandung stellt eine bevorzugte Äusführungsform dar, die bei großen aufzuhei¬ zenden Luftmengen den geringsten Strömungswiderstand bietet. Abweichend hiervon können die Kanäle auch anders, beispielsweise schraubenlinienförmig verlaufen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Rohre 50 im Bereich der Heiß- gasaustrittsöffnung 17 der Brennkammer 1 jeweils mit nach innen gerichteten ümlenkflachen 57 versehen sind. Hierdurch ergibt sich nicht nur eine bessere Führung der rotierenden Gasströmung in der Brennkammer entlang den mit Abstand zu¬ einander geführten Rohren 50 im Bereich der Heißgasaustritts- öffnung, sondern darüber hinaus wird der Rückhalt von Fest¬ stoffteilchen in der Brennkammer selbst noch verbessert. Die über die Heißgasaustrittsöffnung 17 abströmenden Gasmengen müssen nämlich beim Übertritt aus der Rotationsströmung der Brennkammer jeweils die freien Kanten der Umlenkflä¬ chen unter Richtungsänderung umströmen, so daß in der Gaströmung enthaltene Feststoffpartikel in der Rotations- Strömung gehalten werden und nicht über den Heißgasaustritt in die Heißgasabzugsleitung 18 gelangen können. Besonders

iTuREAt OMPI

vorteilhaft ist es, wenn die Umlenkflächen 57 in etwa gleichsinnig mit der Rotation der Gasströmung schräg nach innen ausgerichtet sind. Hierdurch wird die umlenkende Wirkung der Umlenkflächen 57 noch verstärkt, so daß die Abscheidewirkung im Bereich der freien Kanten der Um¬ lenkflächen erhöht wird. Gleichzeitig wird hierdurch si¬ chergestellt, daß wenigstens ein Teil der sich auf der in die Brennkammer weisenden Oberfläche der Umlenkflächen gelangenden Feststoffteilchen der RotationsStrömung dann wieder aufgenommen und weiter mitgerissen werden. Die prinzipielle Anordnung derartiger Umlenkflächen ist in Fig. 4 dargestellt.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei vorgesehen, daß die Umlenkflächen 57 hinsichtlich 'ihrer Ausrichtung einstellbar mit dem jeweiligen Rohr 50 ver¬ bunden sind, um eine optimale Einstellung vornehmen zu können.

Zweckmäßig ist es ferner, wenn jede Umlenkfläche aus mehreren übereinander angeordneten Teilflächen gebildet ist und daß jede Teilfläche mit einer Keilverbindung am jeweiligen Rohr 50 festgelegt ist. Hierdurch ist es mög¬ lich, auch bei einer großen Höhe der Heißgasaustrittsöff- nung mit entsprechend großer Länge der Umlenkflächen Wär¬ mespannungen zu verhindern, da zwischen den einzelnen Teilflächen entsprechende Dehnungsfugen vorgesehen werden können. Die Anordnung einer KeilVerbindung erlaubt ein einfaches Auswechseln der Lenkflächen, da auch ein verzun- derter Keil ohne Schwierigkeiten herausgeschlagen werden kann. Ein Bauelement für eine derartige Teilfläche mit Keilverbindung ist in Fig. 8 a, b in Aufsicht ' und Seiten¬ ansicht dargestellt. Das gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt ferner eine mögliche Ausbildung für die Form der Umlenkfläche. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die frei in die Brennkammer hineinragende Strδmungskante 58

, OMPI

in Bezug auf die RotationsStrömung (Pfeil 59) noch zusätzlich abgewinkelt, so daß die Umlenkung für die Gasströmung beim Eintritt in die Heißgasaustrittsöff- nung 17 noch verstärkt wird.

Das Bauteil ist beispielsweise als Gußteil hergestellt und weist zwei das betreffende Rohr 50 umgreifende Ösen 60 auf, in die ein Keil 61 eingetrieben wird, durch den die Umlenk¬ fläche 57 auf dem Rohr 50 festgelegt wird. Dadurch, daß die Öffnungen der beiden Ösen 60 in Bezug auf die Rohrachse 62 schräg verlaufen, ist außerdem der Keil gegen ein Herausfal¬ len, gesichert.

ι OMPI