Beschreibung

Einleitung

[01] Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brenneinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die vorliegende Anmeldung eine Brenneinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.

[02] Eine solche Brenneinrichtung umfasst ein doppelwandiges Gehäuse, das eine innenliegende Innenwandung sowie eine die Innenwandung umgebende Außenwandung umfasst. Das Gehäuse kann insbesondere mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet sein. Die Ausgestaltung mit einem eckigen, insbesondere rechteckigen oder quadratischen, Querschnitt ist ebenfalls denkbar. Zwischen der Innenwandung und der Außenwandung befindet sich ein Zwischenraum. Innerhalb des Innenraums ist eine Brennkammer angeordnet, innerhalb derer ein fossiler oder erneuerbarer Brennstoff verbrannt werden kann. Insbesondere ist es denkbar, von nachwachsenden Rohstoffen gebildete Pellets zu verbrennen. Um die Verbrennung betreiben zu können, ist es erforderlich, der Brennkammer Zuluft zuzuleiten. Daher umfasst die Brenneinrichtung mindestens einen Luftkanal, mittels dessen Zuluft in das Gehäuse leitbar ist. Ferner umfasst die Brenneinrichtung mindestens eine Ableitung, die zur Abführung von Abluft aus der Brennkammer geeignet ist. Hierbei kann es sich insbesondere um Abgase handeln, die im Zuge der Verbrennung eines jeweiligen Brennstoffs anfallen. Zwecks Zuleitung eines Brennstoffs in die Brennkammer verfügt die Brenneinrichtung weiterhin über eine entsprechende Zuleitung,

[03] Der Luftkanal, mittels dessen die Zuluft in das Gehäuse leitbar ist, ist in einem oberen Endabschnitt der Außenwandung des Gehäuses an das Gehäuse angeschlossen.

Entsprechend verfügt die Brenneinrichtung in dem oberen Endabschnitt der Außenwandung über eine Lufteintrittsöffnung, die mit dem Luftkanal zusammenwirkt. Auf diese Weise ist Zuluft in den zwischen der Innenwandung und der Außenwandung befindlichen

Zwischenraum einleitbar. Der Zwischenraum und die Brennkammer sind weiterhin strömungstechnisch miteinander verbunden, sodass die in den Zwischenraum eingeleitete Zuluft in die Brennkammer überführbar ist. Dies erfolgt insbesondere in einem unteren Endabschnitt des Gehäuses, wobei die Zuluft ausgehend von der in dem oberen

Endabschnitt angeordneten Lufteintrittsöffnung in Richtung des unteren Endabschnitts des Gehäuses geführt wird, bevor sie zumindest mittelbar in die Brennkammer eingeleitet wird. Stand der Technik

[04] Brenneinrichtungen der vorstehend beschriebenen Art sind im Stand der Technik bereits bekannt. Hierzu wird beispielhaft auf die Europäische Patentanmeldung EP 2 458 275 A1 verwiesen. Diese beschreibt einen Brennofen zur Verbrennung von

nachwachsenden Rohstoffen wie beispielsweise Holz oder Holzschnitzeln. Der Brennofen verfügt über ein doppelwandiges Gehäuse, mittels dessen eine Brennkammer eingefasst ist. An einer Oberseite einer Außenwandung des Gehäuses weist der Brennofen ein Gebläse auf, mittels dessen Zuluft in einen zwischen der Außenwandung und eine Innenwandung des Gehäuses befindlichen Zwischenraum einleitbar ist. Innerhalb des Zwischenraums wird die Zuluft zunächst spiralförmig um den Brennraum, das heißt um die Innenwandung, herum geführt und dabei erwärmt, wobei gleichzeitig die Innenwandung gekühlt wird. Die vorgewärmt Zuluft wird schließlich durch Übertrittsöffnungen in die Brennkammer eingeleitet und steht sodann für die Brennreaktion zur Verfügung.

[05] Weitere Brenneinrichtungen sind beispielsweise aus den Dokumenten

US 2007/0272201 A1 sowie EP 2 236 940 A1 bekannt.

[06] Brenneinrichtungen der bekannten Art sind in aller Regel nicht geeignet, stark verdichtete Brennstoffe zu verbrennen. Hierbei kann es sich beispielsweise um gepresste Pellets handeln, die aus Abfallstoffen, insbesondere solchen aus der Landwirtschaft, hergestellt sind. Beispielsweise ist es denkbar, landwirtschaftliche Gülle zu trocknen und zu solchen Pellets zu pressen. Derartige Pellets verbrennen jedoch deutlich schlechter als beispielsweise Holzpellets. Es hat sich herausgestellt, dass die bekannten

Brenneinrichtungen mit einem derartigen Brennstoff nicht zufriedenstellend arbeiten.

Aufgabe

[07] Der vorliegenden Anmeldung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Brenneinrichtung bereitzustellen, mittels der auch hoch verdichtete Brennstoffe verbrennbar sind.

Lösung

[08] Die zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7.

[09] Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluft nach ihrer Einleitung in den Zwischenraum sowie vor ihrer Einleitung in die Brennkammer mittels einer Luftleitung aus dem Gehäuse heraus und sodann zumindest mittelbar der

Brennkammer zugeführt wird. Hierzu wirkt die Luftleitung mit einer in der Außenwandung angeordneten Luftaustrittsöffnung zusammen, durch die hindurch die Zuluft aus dem Zwischenraum und mithin aus dem Gehäuse heraus geführt werden kann. Insbesondere kann die Zuluft mittels der Luftleitung in einen separaten Bereich des Zwischenraums überführt werden, der von dem Bereich des Zwischenraums, dem die Zuluft mittels des Luftkanals zugeleitet wird, räumlich getrennt ist. Beispielsweise kann der Zwischenraum mittels eines Zwischenbodens in zwei voneinander getrennte Bereiche unterteilt sein. Mittels der Luftleitung kann die Zuluft ausgehend von dem ersten Bereich sodann dem zweiten abgetrennten Bereich des Zwischenraums zugeleitet werden. Ausgehend von diesem abgetrennten Bereich wird die Zuluft sodann der Brennkammer zugeleitet, sodass die Zuluft insgesamt mittels der Luftleitung mittelbar der Brennkammer zugeleitet wird. Bei einer unmittelbaren Zuleitung ist die Luftleitung unmittelbar an die Innenwandung angeschlossen, wobei die Luftleitung insbesondere den Zwischenraum durchdringen kann. Bei dieser Ausgestaltung kann die Zuluft unmittelbar durch eine Übertrittsöffnung ausgehend von der Luftleitung in die Brennkammer einströmen.

[10] Das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile. Insbesondere wird mittels der Führung der Zuluft vor ihrem Überleiten in die Brennkammer mittels der Luftleitung die Möglichkeit geschaffen, eine in dem Zwischenraum herrschende Strömung der Luftleitung, die sich insbesondere spiralförmig um die Innenwandung herum erstreckt, zu unterbrechen und die Zuluft sodann gezielt mit einer abweichenden Strömungscharakteristik der

Brennkammer zuzuleiten. Die Zuleitung der (vorgewärmt) Zuluft zu der Brennkammer kann hierdurch präzise eingestellt werden, wodurch die in der Brennkammer stattfindende Brennreaktion gezielt beeinflussbar ist. Insbesondere ist es möglich, die Zuluft im Zuge ihrer Zuleitung zu der Brennkammer kreisförmig gemäß dem Prinzip einer Wirbelkammer zunächst um den Brennteller, auf dem der jeweilige Brennstoff verbrannt wird, herum und sodann in radiale Richtung der Flamme zuzuleiten. Diese Art der Luftführung hat sich letztlich als besonders positiv in Verbindung mit der Verbrennung hoch verdichteter Brennstoffe herausgestellt.

[11] Wie vorstehend bereits angedeutet ist, kann es von besonderem Vorteil sein, wenn der Zwischenraum mittels eines Zwischenbodens in einen Oberbereich und einen

Unterbereich unterteilt ist. Vorzugsweise ist der Zwischenboden horizontal orientiert und in dem unteren Endabschnitt des Gehäuses angeordnet. Die Luftleitung ist dabei derart an dem Gehäuse angeordnet, dass die Zuluft, die in dem oberen Endabschnitt und mithin in dem Oberbereich des Gehäuses in den Zwischenraum eingeleitet wird, ausschließlich mittels der Luftleitung ausgehend von dem Oberbereich in den Unterbereich des Zwischenraums geleitet wird. Die Unterbrechung des Zwischenraums mittels des Zwischenbodens führt dazu, dass eine in dem Oberbereich vorherrschende Strömung der Zuluft, die insbesondere spiralförmig um die Innenwandung ausgebildet ist, nicht auf die in dem Unterbereich des Zwischenraums vorherrschende Strömung übertragbar ist. Stattdessen wird die

Strömungscharakteristik der Zuluft in dem Oberbereich des Zwischenraums mit der Einleitung der Zuluft in die Luftleitung und der damit verbundenen Leitung der Zuluft aus dem Gehäuse heraus„abgebrochen“, woraufhin der Zuluft im Zuge der Zuleitung zu dem

Unterbereich des Zwischenraums eine„neue“ Strömungscharakteristik aufprägbar ist,

[ 2] Vorteilhafterweise wird die Zuluft sodann nach ihrer Zuleitung zu dem Unterbereich des Zwischenraums durch mindestens eine Übertrittsöffnung hindurch der Brennkammer zugeführt. Vorzugsweise sind der Unterbereich des Zwischenraums und die Brennkammer mittels einer Mehrzahl von Übertrittsöffnungen strömungstechnisch miteinander verbunden. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Innenwandung insgesamt vier Übertrittsöffnungen aufweist, die gleichmäßig verteilt in einer horizontalen Ebene (das heißt jeweils um 90° gegeneinander versetzt) in der Innenwandung angeordnet sind. Übertrittsöffnungen sind vorteilhafterweise mit einem derart geringen Querschnitt ausgebildet, insbesondere in Form horizontaler Schlitze, dass die Obertrittsöffnungen als Drosseln wirken, sodass die

Überströmung der Zuluft ausgehend von dem Unterbereich des Zwischenraums in die Brennkammer zumindest im Wesentlichen gleichmäßig durch sämtliche Übertrittsöffnungen erfolgt Weiterhin führt die Drosselwirkung zu einer lokalen Beschleunigung der Strömung der Zuluft. Die höhere Strömungsgeschwindigkeit der Zuluft trägt zu einer turbulenteren Verbrennung in der Brennkammer bei, die daraufhin höhere Temperaturen entwickeln und ein Aufbrechen eines hoch verdichteten Brennstoffs erwirken kann.

[13] Vorteilhafterweise wird die Zuluft im Zuge des Übertritts in die Brennkammer mittels mindestens eines Luftleitelements umgelenkt. Diese Umlenkung erfolgt vorteilhafterweise derart, dass der Zuluft eine tangentiale Strömungskomponente aufgeprägt wird. Diese führt dazu, dass die Zuluft bei ihrem Eintritt in die Brennkammer nicht unmittelbar in radiale Richtung auf den Brennteller und mithin dem Feuer zugeleitet wird, sondern zunächst den Brennteller kreisförmig„umwirbelt“, was sich hinsichtlich der Brennreaktionen als besonders vorteilhaft herausgestellt hat. Die radiale Zuführung der Zuluft in Richtung des Brenntellers bzw. des darauf befindlichen Feuers ist durch den sich aufgrund des Sauerstoffverbrauchs der Brennreaktion einstellenden Unterdrück bzw.„Sog“ im Bereich des Brenntellers angetrieben. [14] Wie vorstehend bereits angedeutet ist, ist es grundsätzlich von besonderem Vorteil, wenn die Zuluft im Zuge ihrer Strömung ausgehend von der in dem oberen Endabschnitt des Gehäuses angeordneten Lufteintrittsöffnung in Richtung zu der in dem unteren Endabschnitt des Gehäuses angeordneten Luftaustrittsöffnung der Außenwandung spiralförmig um die Innenwandung herumgeführt wird. Diese Luftführung geht mit einer wesentlich stärkeren Erwärmung der Zuluft entlang der Innenwandung einher, als wenn die Zuluft lediglich linear vertikal entlang der Innenwandung nach unten geführt würde. Die spiralförmige Führung führt nämlich dazu, dass eine Luftleitstrecke, über die hinweg die Zuluft entlang der

Innenwandung der Brenneinrichtung strömt, vergleichsweise lang ist. Entsprechend ist die Verweilzeit der Zuluft an der Innenwandung ebenfalls vergleichsweise lang, wodurch die Zuluft besonders stark erwärmt werden kann. Mit anderen Worten kann ein betragsmäßig großer Übergang von Wärmeenergie von der Innenwandung auf die Zuluft stattfinden. Die hohe Temperatur der Zuluft bei deren Einleitung in die Brennkammer ist schließlich von besonderer Bedeutung, um auch Brennstoffe mit einer hohen Verdichtung zu verbrennen.

[15] Die spiralförmige Strömung der Zuluft um die Innenwandung herum kann

insbesondere mittels Luftleitelementen erzwungen werden. Hierbei wird die Zuluft vorteilhafterweise mittels mindestens eines Luftleitelements innerhalb des Zwischenraums umgelenkt. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Zuluft unmittelbar nach ihrem Übertritt von dem Luftkanal durch die Lufteintrittsöffnung in den Zwischenraum auf ein Luftleitelement geleitet wird, mittels dessen der Zuluft die spiralförmige Strömung aufprägbar ist.

[16] Alternativ oder zusätzlich zu der Umlenkung der Zuluft mittels mindestens eines Luftleitelements kann es vorteilhaft sein, die Zuluft - in einer horizontalen Schnittebene der Brenneinrichtung betrachtet - mit einer tangentialen Richtungskomponente in den

Zwischenraum einzuleiten. Vorzugsweise wird dabei der Luftkanal zumindest in einem Anschlussbereich, mit dem er unmittelbar an die Außenwandung des Gehäuses

angeschlossen ist, derart schräg bezogen auf die Außenwandung ausgerichtet, dass eine Hauptströmungsrichtung der Zuluft mit der Außenwandung im Bereich der

Lufteintrittsöffnung einen Winkel im Bereich zwischen 60° und 90°, vorzugsweise zwischen 70° und 90°, weiter vorzugsweise zwischen 80° und 90°, einschließt. Auf diese Weise wird die Zuluft bereits mit einer tangentialen Strömungskomponente dem Zwischenraum zugeleitet, wodurch die spiralförmige Strömung einstellbar ist.

[17] In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die zugrunde liegende Aufgabe

erfindungsgemäß mittels einer Brenneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 9 bis 16. [18] Die erfindungsgemäße Brenneinrichtung ist durch eine Luftleitung gekennzeichnet, die mit ihrem ersten Ende mit einer Luftaustrittsöffnung zusammenwirkt, die in einem unteren Endabschnitt des Gehäuses angeordnet ist. Die Luftleitung erstreckt sich ausgehend von dieser Luftaustrittsöffnung zunächst aus dem Gehäuse heraus bzw. in eine Richtung von dem Gehäuse weg, sodass sich zumindest ein Außenabschnitt der Luftleitung außerhalb des Gehäuses erstreckt. Schließlich ist die Luftleitung derart ausgebildet, dass die Zuluft mittels der Luftleitung zumindest mittelbar der Brennkammer zuleitbar ist. Eine solche mittelbare Zuleitung kann beispielsweise darin bestehen, die Zuluft mittels der Luftleitung zunächst wieder den Zwischenraum, insbesondere einem abgetrennten Bereich des Zwischenraums, zuzuleiten, bevor die Zuluft schließlich durch mindestens eine Übertrittsöffnung der

Innenwandung in die Brennkammer überführt wird. Insbesondere kann die Luftleitung mit einem in der Außenwandung angeordneten Durchtrittsquerschnitt Zusammenwirken.

Alternativ kann eine unmittelbare Zuleitung der Zuluft in die Brennkammer darin bestehen, dass die Luftleitung ausgehend von der Austrittsöffnung unmittelbar an der Innenwandung angeschlossen ist, sodass die Zuluft durch eine an einem der Lufta ustrittsöffnu ng

gegenüberliegenden zweiten Ende der Luftleitung angeordnete Übertrittsöffnung in die Brennkammer einleitbar ist. Vorzugsweise wird die Luftleitung bei dieser Variante in radiale Richtung durch eine Durchtrittsöffnung der Außenwandung sowie durch den Zwischenraum hindurch geführt.

[19] Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich mittels der erfindungsgemäßen

Brenneinrichtung besonders einfach durchführen. Hierbei werden die vorstehend bereits dargelegten Vorteile erzielt. Insbesondere wird die Möglichkeit geschaffen, der Zuluft nach ihrer Erwärmung, die die Zuluft im Zuge ihrer Strömung in dem Zwischenraum entlang der Innenwandung erfährt, gezielt eine Strömungscharakteristik aufzuprägen, die für eine Verbrennung auch von hoch verdichteten Brennstoffen vorteilhaft ist.

[20] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brenneinrichtung umfasst diese einen Zwischenboden, mittels dessen der Zwischenraum in einen Oberbereich sowie eine Unterbereich unterteilt ist. Vorteilhafterweise ist der Zwischenboden in einem unteren Endabschnitt des Gehäuses angeordnet, wobei der Zwischenboden vorzugsweise unmittelbar unterhalb der Luftaustrittsöffnung angeordnet ist. Die Luftleitung führt dabei ausgehend von der Luftaustrittsöffnung - und mithin dem Oberbereich des Zwischenraums - in den darunter angeordneten Unterbereich des Zwischenraums. Eine in dem Unterbereich der Zuluft aufgeprägte Strömungscharakteristik ist auf diese Weise vollständig unabhängig von der Strömungscharakteristik in dem Ohrbereich des Zwischenraums einstellbar. Die Luftleitung ist vorzugsweise an eine in der Außenwandung angeordnete Durchtrittsöffnung angeschlossen, sodass die Luftleitung mit ihren beiden Enden jeweils an die Außenwandung angeschlossen ist. Insbesondere kann die Luftleitung in Form eines 180°-Bogens ausgebildet sein, der vertikal ausgerichtet ist, das heißt dessen beiden Enden übereinander angeordnet sind.

[21] Vorteilhafterweise weist die Innenwandung mindestens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von Übertrittsöffnungen auf, mittels derer eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Zwischenraum und der Brennkammer hergestellt ist. Vorzugsweise sind die Übertrittsöffnungen in einem Unterbereich des Zwischenraums angeordnet, der baulich, insbesondere mittels eines Zwischenbodens, von einem Oberbereich des Zwischenraums abgetrennt ist. Sofern eine Mehrzahl von Übertrittsöffnungen vorhanden ist, ist es weiterhin von Vorteil, wenn diese gleichmäßig verteilt an der innenwandung ausgebildet sind.

[22] Vorteilhafterweise weist die Außenwandung eine Durchtrittsöffnung auf, die mit der Luftleitung zusammenwirkt. Insbesondere kann die Durchtrittsöffnung mit einem zweiten Ende der Luftleitung strömungstechnisch Zusammenwirken, sodass die Luft ausgehend von der Luftaustrittsöffnung, die mit dem ersten Ende der Luftleitung korrespondiert, dem zweiten Ende und mithin der Durchtrittsöffnung zuleitbar ist, durch die hindurch die Zuluft dem Zwischenraum wieder zuleitbar ist. Die Durchtrittsöffnung kann insbesondere in einem vorstehend beschriebenen Unterbereich des Zwischenraums angeordnet sein. Auf diese Weise ist die Zuluft einzig und allein mittels der Luftleitung ausgehend von dem Oberbereich des Zwischenraums zu dem Unterbereich des Zwischenraums leitbar. Eine in dem

Oberbereich vorherrschende Strömungscharakteristik der Zuluft wird dabei im Zuge der Strömung der Zuluft durch die Luftleitung hindurch zerstört, woraufhin der Zuluft in dem Unterbereich eine„neue“ Strömungscharakteristik aufprägbar ist.

[23] Die erfindungsgemäße Brenneinrichtung weiter ausgestaltend ist der Luftkanal derart an die Außenwandung des Gehäuses angeschlossen, dass eine Mittelachse des Luftkanals im Bereich der Lufteintrittsöffnung mit der Außenwandung einen Winkel im Bereich zwischen 60° und 90°, vorzugsweise zwischen 70° und 90°, weiter vorzugsweise zwischen 80° und 90°, einschließt. Auf diese Weise ist es möglich, der mittels des Luftkanals dem

Zwischenraum zugeführten Zuluft bereits im Zuge der Zuleitung eine tangentiale

Strömungsrichtungen aufzuprägen, die sodann besonders leicht in eine spiralförmige Strömungscharakteristik innerhalb des Zwischenraums überführbar ist. Auf diese Weise ist es besonders einfach möglich, die Zuluft ausgehend von der Lufteintrittsöffnung spiralförmig entlang der Innenwandung in Richtung des unteren Endabschnitts des Gehäuses und mithin in Richtung der Luftaustrittsöffnung zu leiten. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind vorstehend bereits dargelegt. [24] Unabhängig von der Ausrichtung des Luftkanals relativ zu dem Gehäuse kann es weiterhin von besonderem Vorteil sein, wenn die Brenneinrichtung über eine Mehrzahl von Luftleitelementen verfügt, die in dem Zwischenraum angeordnet sind. Vorteilhafterweise sind eines der Luftleitelemente, vorzugsweise sämtliche Luftleitelemente, an der Innenwandung des Gehäuses angeordnet, wobei sich diese Luftleitelemente ausgehend von der

Innenwandung in Richtung der Außenwandung und mithin innerhalb des Zwischenraums erstrecken. Mittels der Luftleitelemente ist es besonders einfach möglich, der Zuluft innerhalb des Zwischenraums die gewünschte spiralförmige Strömungscharakteristik aufzuprägen, die zu einer besonders starken Erwärmung der Zuluft an der Innenwandung des Gehäuses führt. Die Luftleitelemente können insbesondere von plattenförmigen Leitblechen gebildet sein. Derartige Leitbleche erlauben mittels entsprechender Neigung sowie vorteilhaften

Abmessungen eine gezielte Beeinflussung der Strömungscharakteristik der Zuluft.

[25] Weiterhin kann eine solche Brenneinrichtung von besonderem Vorteil sein, deren Zwischenraum in einen Weitbereich und einen Engbereich unterteilt ist. In dem Weitbereich übersteigt eine horizontal gemessene Breite des Zwischenraums die in dem Eng bereich gemessene Breite des Zwischenraums. Bei einem typischerweise mit kreisförmigen

Querschnitt ausgebildeten Gehäuse ist dabei ein Durchmesser der Außenwandung vorteilhafterweise über die Höhe des Gehäuses hinweg konstant, während ein Durchmesser der Innenwandung über die Höhe des Gehäuses hinweg unterschiedlich ist. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn der Durchmesser der Innenwandung in einem oberen

Endabschnitt des Gehäuses kleiner ist als in einem unteren Endabschnitt des Gehäuses. Vorteilhafterweise erweitert sich der Durchmesser der Innenwandung sprunghaft von einem Kleindurchmesser hin zu einem Großdurchmesser. Der Weitbereich des Zwischenraums beschreibt dabei den Bereich, in dem die Innenwandung den Kleindurchmesser aufweist, während der Eng bereich den Bereich des Zwischenraums beschreibt, in dem die

Innenwandung den Großdurchmesser aufweist.

[26] Der Weitbereich des Zwischenraums korrespondiert vorteilhafterweise mit der Lufteintrittsöffnung des Luftkanals. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass in dem

Weitbereich ausreichend Raum zur Verfügung steht, um die in den Zwischenraum eingeleitete Zuluft mittels vergleichsweise großer Luftleitelemente umzulenken, sodass die Zuluft anschließend eine gewünschte, insbesondere spiralförmige, Strömungscharakteristik aufweist. Sobald die Zuluft die gewünschte Strömungscharakteristik aufweist, ist sodann der größere Raum, den der Zwischenraum in seinem Weitbereich aufweist, nicht länger erforderlich, um die Strömung der Zuluft in gewünschter Weise zu steuern. Stattdessen bietet der Großdurchmesser der Innenwandung eine größere Umfangsfläche der Innenwandung, die gewissermaßen als Wärmetauscherfläche für die Zuluft zur Verfügung steht. Mithin ist die effiziente Erwärmung der Zuluft in dem Engbereich des Zwischenraums besonders einfach möglich. Die Luftaustrittsöffnung, durch die hindurch die Zuluft mittels der Luftleitung erfindungsgemäß aus dem Gehäuse heraus geleitet wird, ist vorteilhafterweise in dem Engbereich des Zwischenraums angeordnet.

[27] Ungeachtet des geringeren verfügbaren Raums ist eine Luftführung der Zuluft auch in dem Eng bereich möglich, wobei insbesondere langgestreckte, in Umfangsrichtung der Innenwandung oder leicht gegen die Umfangsrichtung geneigt verlaufende Luftleitelemente an der Innenwandung angeordnet sein können. Diese können dazu beitragen, die gewünschte spiralförmige Strömung der Zuluft in dem Engbereich zu erhalten und die spiralförmige Strömung der Zuluft mit einer vergleichsweise geringen Steigung zu steuern. Die Luftleitstrecke, entlang derer die Zuluft den Zwischenraum zwischen Lufteintrittsöffnung und Luftaustrittsöffnung durchströmt, ist dann besonders lang, wodurch der gewünschte Wärmeübergang von der Innenwandung auf die Zuluft in ausgeprägtem Maße ermöglicht wird.

Ausführungsbeispiele

[28] Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : Einen vertikalen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße

Brenneinrichtung,

Fig. 2: Einen horizontalen Querschnitt durch einen Unterbereich der

Brenneinrichtung gemäß Figur 1 ,

Fig. 3: Einen vertikalen Querschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße

Brenneinrichtung und

Fig. 4: Einen horizontalen Querschnitt durch die Brenneinrichtung gemäß Figur 3.

[29] Ein erstes Ausführungsbeispiel, das in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, umfasst eine erfindungsgemäße Brenneinrichtung 1, die eine von einem im Querschnitt kreisförmigen Gehäuse 2 eingefasste Brennkammer 3 aufweist. Die Brenneinrichtung 1 verfügt über eine Zuleitung 4 mittels der ein Brennstoff, insbesondere in Form von Pellets, einem Brennteller 27 innerhalb der Brennkammer 3 zuleitbar ist. Die Zuleitung 4 ist hier durch das Gehäuse 2 geführt. Das Gehäuse 2 ist doppelwandig ausgebildet und umfasst mithin eine

außenliegende Außenwandung 8 sowie eine innenliegende Innenwandung 7 Die

Außenwandung 8 und die Innenwandung 7 begrenzen gemeinsam einen dazwischen io

befindlichen Zwischenraum 9. weiterhin verfügt die erfindungsgemäße Brenneinrichtung 1 über eine Ableitung 5, die an einer Decke 36 des Gehäuses 2 angeordnet ist. Die Ableitung 5 dient zur Ableitung von Abgasen, insbesondere Rauchgasen, die infolge der Verbrennung des jeweiligen Brennstoffs in der Brennkammer 3 anfallen.

[30] Typischerweise verfügt eine derartige Brenneinrichtung 1 zudem über mindestens eine in den Figuren nicht dargestellte Wärmetauscheranordnung, mittels der die im Zuge der Brennreaktion freigesetzte Wärmeenergie auf ein Wärmeträgermedium übertragbar ist. Letzteres ist typischerweise von Wasser gebildet, wobei die Wärmetauscheranordnung beispielsweise in Form einer sich spiralförmig innerhalb der Brennkammer 3 erstreckenden Wasserschlange gebildet sein kann, die von heißen Abgasen der in der Brennkammer 3 ablaufenden Brennreaktion umströmt wird. In einer solchen Wasserschlange kann auf diese Weise in den Abgasen enthaltene Wärmeenergie auf das Wärmeträgermedium übertragen und letzteres dadurch stark erwärmt werden. Insbesondere wird das Wärmeträgermedium zunächst verdampft und vorzugsweise der Dampf sodann überhitzt, beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von über 500 °C. Die in dem jeweiligen Brennstoff enthaltene Energie wird auf diese Weise zunächst in thermische Energie umgesetzt und sodann mechanisch nutzbar gemacht, wobei mittels des erzeugten Dampfs, typischerweise mittels erzeugten Wasserdampfs, beispielsweise eine Turbine antreibbar ist. Das die Brenneinrichtung 1 verlassende Abgas ist im Weiteren zur Vortrocknung eines zu verbrennenden Brennstoffs ersetzbar.

[31] An den Zwischenraum 9 ist ein Luftkanal 6 angeschlossen, wobei mittels des Luftkanals 6 durch eine Lufteintrittsöffnung 10 hindurch Zuluft in den Zwischenraum 9 einleitbar ist. Die Lufteintrittsöffnung 10 ist in einem oberen Endabschnitt 14 des Gehäuses 2 angeordnet, wobei die Lufteintrittsöffnung 10 vorteilhafterweise unmittelbar unterhalb einer Decke 36 des Gehäuses 2 angeordnet ist. Die Zuluft strömt zunächst in dem Luftkanal 6 entlang einer zu einer Mittelachse 24 des Luftkanals 6 parallelen Hauptströmungsrichtung 16, bevor sie in dem Zwischenraum 9 mittels Luftleitelementen 26, 31 umgelenkt wird. Diese Luftleitelemente 26, 31 sind in den Zwischenraum 9 angeordnet und dienen dazu, die Zuluft in eine spiralförmige Strömung um die Innenwandung 7 herum zu zwingen. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass die Zuluft mittels Umströmung der Innenwandung 7 erwärmbar ist, wobei die Innenwandung 7 aufgrund der in der Brennkammer 3 stattfindenden

Verbrennung eine hohe Temperatur aufweist. Die Zuluft wird auf diese Weise ausgehend von der Lufteintrittsöffnung 10 innerhalb des Zwischenraums 9 nach unten in Richtung eines unteren Endabschnitts 15 des Gehäuses 2 geführt und dabei erwärmt. [32] Die Luftleitelemente 26, 31 sind in dem gezeigten Beispiel unterschiedlich ausgeführt. Insbesondere sind die Luftleitelemente 26 einem oberen Weitbereich 34 des Gehäuses 2 zugeordnet, während die Luftleitelemente 31 einem Engbereich 33 zugeordnet sind. Der Weitbereich 34 und der Engbereich 33 unterscheiden sich in der in radiale Richtung gemessenen Breite bzw. Ausdehnung des Zwischenraums 9. Das Gehäuse 2 ist in dem gezeigten Beispiel derart aufgebaut, dass ein Durchmesser der Außenwandung 8 über die gesamte Höhe des Gehäuses 2 konstant ausgebildet ist. Die Innenwandung 7 ist hingegen mit einem veränderlichen Durchmesser ausgebildet, wobei die Innenwandung 7 in dem Weitbereich 34 einen Kleindurchmesser und in dem Eng bereich 33 einen Großdurchmesser aufweist. Dies hat zur Folge, dass ein radial gemessener Abstand zwischen der

Innenwandung 7 und der Außenwandung 8, der der Breite des Zwischenraums 9 entspricht, in dem Weitbereich 34 größer ist als in dem Engbereich 33. Der Weitbereich 34 ist typischerweise dem oberen Endabschnitt 14 zugeordnet, in dem die Lufteintrittsöffnung 10 des Luftkanals 6 angeordnet ist. Der Weitbereich 34 bietet den Vorteil, dass in dem

Zwischenraum 9 genügend Raum zur Verfügung steht, um vergleichsweise große

Luftleitelemente 26 vorzusehen. Diese dienen dazu, der Zuluft initial eine spiralförmige Strömung aufzuprägen, wobei die Luftleitelemente 26 in einer entsprechenden Ausrichtung an der Innenwandung 7 angeordnet sind. Die Luftleitelemente 26 sind hier von

plattenförmigen Bauteilen gebildet, die sich ausgehend von der Innenwandung 7 in Richtung auf die Außenwandung 8 zu erstrecken. Die Luftleitelemente 26 können zumindest teilweise gegen eine Vertikale geneigt ausgebildet sein, um eine Ablenkung der

Hauptströmungsrichtung 16 der Zuluft„schräg nach unten“ herzustellen.

[33] Sobald die spiralförmige Strömung der Zuluft eingestellt ist, sind weitere Maßnahmen zur Erhaltung dieser spiralförmigen Strömung lediglich mittels kleinerer Luftleitelemente 31 erforderlich. Diese sind in dem Eng bereich 33 angeordnet und sind in dem gezeigten Beispiel von lang gestreckten, der Krümmung der Innenwandung 7 angepassten

Luftleitblechen gebildet. Diese können sich insbesondere in Umfangsrichtung der

Innenwandung 7 betrachtet zumindest im Wesentlichen horizontal erstrecken oder leicht gegen die Horizontale geneigt ausgebildet sein, insbesondere um weniger als 10°, vorzugsweise um weniger als 5°. Vorzugsweise ist ein Teil der Luftleitelemente 31 horizontal angeordnet, während ein anderer Teil der Luftleitelemente 31 gegen die Horizontale geneigt ausgeführt ist. Auf diese Weise bilden sich entlang der Innenwandung 7 in den Engbereich 33 gewissermaßen bereichsweise Luftkanäle die eine spiralförmige Strömung der Zuluft um die Innenwandung 7 herum erhalten, wobei eine Steigung der Strömung derart gering gehalten wird, dass eine Luftleitstrecke und demzufolge auch eine Verweilzeit der Zuluft an der Innenwandung 7 im Zuge der Durchströmung des Zwischenraums 9 möglichst lang sind. Hierdurch wird gewährleistet, dass ein ausgeprägter Wärmeübergang von der

Innenwandung auf die Zuluft stattfinden kann, wodurch die Zuluft besonders stark erwärmt wird. Letzteres ist für eine Verbrennung von hochverdichteten Brennstoffen in der

Brennkammer 3 von besonderem Vorteil. Der Großdurchmesser der Innenwandung 7 in dem Engbereich 33 führt dazu, dass die Umfangsfläche der Innenwandung 7 besonders groß ist, wodurch die Luftleitstrecke, entlang derer die Zuluft die Innenwandung 7 umströmt, besonders lang ist.

[34] In dem unteren Endabschnitt 15, der sich unterhalb des oberen Endabschnitts 14 befindet, weist die Außenwandung 8 eine Luftaustrittsöffnung 12 auf, die mit einer Luftleitung 11 zusammenwirkt. Die Luftaustrittsöffnung 12 ist hier in dem Eng bereich 33 angeordnet. Mittels dieser Luftleitung 11 ist die Zuluft ausgehend von dem Zwischenraum 9 in eine Richtung radial nach außen aus dem Gehäuse 2 heraus führbar, Mit anderen Worten erstreckt sich die Luftleitung 11 gewissermaßen in einer Umgebung 23 des Gehäuses 2. Die Luftleitung 11 ist mit ihrem ersten Ende 18 an die Luftaustrittsöffnung 12 angeschlossen. Ein zweites Ende 19 der Luftleitung 11 wirkt mit einer Durchtrittsöffnung 22 zusammen, die gleichermaßen in der Außenwandung 8 des Gehäuses 2 angeordnet ist. Die Luftleitung 11 ist entsprechend gewissermaßen in Form eines 180°-Bogens ausgebildet, der vertikal orientiert ist, wobei dessen beiden Enden 18, 19 auf unterschiedlichen Höhenniveaus angeordnet sind. Zwischen der Luftaustrittsöffnung 12 und der Durchtrittsöffnung 22 erstreckt sich ein Außenabschnitt 21 der Luftleitung 11, der in dem gezeigten Beispiel die komplette Luftleitung 11 bildet.

[35] In dem gezeigten Beispiel ist der Zwischenraum 9 mit einem Zwischenboden 28 in einen Oberbereich 29 sowie einen Unterbereich 30 unterteilt. Der Zwischen boden 28 ist dazu geeignet, den Oberbereich 29 und den Unterbereich 30 des Zwischenraums 9 strömungstechnisch voneinander zu trennen. Eine Strömung der Zuluft ausgehend von dem Oberbereich 29 in den Unterbereich 30 ist daher lediglich mittels der Luftleitung 11 möglich. Dabei wirken die Luftaustrittsöffnung 12 mit dem Oberbereich 29 und die Durchtrittsöffnung 22 mit dem Unterbereich 30 des Zwischenraums 9 zusammen. Entsprechend stellt die Luftleitung 11 die einzige strömungstechnische Verbindung zwischen dem Oberbereich 29 und dem Unterbereich 30 dar. Mittels der Durchtrittsöffnung 22 wird die Zuluft dem

Unterbereich 30 des Zwischenraums 9 zugeleitet. Ausgehend von dem Unterbereich 30 wird die Zuluft anschließend mittels einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 13, die in der Innenwandung 7 angeordnet sind, in die Brennkammer 3 überführt. Innerhalb der

Brennkammer 3 wird die Zuluft schließlich dem Feuer 25 zugeleitet, sodass Zuluft als Reaktionspartner für die Brennreakfion des jeweiligen Brennstoffs zur Verfügung steht. [36] Wie sich insbesondere anhand von Figur 2 ergibt, die einen horizontalen Querschnitt durch das Gehäuse 2 in dem Unterbereich 30 darstellt, wird die Zuluft im Zuge ihres

Übertritts von der Luftleitung 11 in den Zwischenraum 9 mittels eines Luftleitelements 37 derart umgelenkt, dass die Hauptströmungsrichtung 16 der Zuluft eine tangentiale

Strömungskomponente erhält. Diese führt dazu, dass die Zuluft ausgehend von der

Durchtrittsöffnung 22 innerhalb des Zwischenraums 9 eine kreisförmige Strömung ausführt, die die Innenwandung 7 umströmt. Die Übertrittsöffnungen 13, von denen in dem gezeigten Beispiel insgesamt fünf Stück gleichmäßig um den Umfang der Innenwandung 7 verteilt angeordnet sind (jeweils um 72° gegeneinander versetzt), ermöglichen schließlich einen Übertritt der Zuluft in die Brennkammer 3. Dabei sind die Ü bertrittsöff n ungen 13 in Form horizontal ausgerichteter Schlitze ausgebildet, die einen Strömungswiderstand für die Zuluft bilden. Auf diese Weise wirken die Übertrittsöffnungen 13 als Drosseln, die zu einer lokalen Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Zuluft im Zuge des Übertritts in die

Brennkammer 3 führen. Die Übertrittsöffnungen 13 wirken ihrerseits ebenfalls mit

Luftleitelementen 32 zusammen, die eine tangentiale Einströmung der Zuluft in die

Brennkammer 3 gewährleisten. Aufgrund des Sauerstoffbedarfs des Feuers 25 wird die Zuluft schließlich durch einen im Bereich des Feuers 25 ausgebildeten Unterdrück gewissermaßen in das Feuer 25„hineingesogen“. Dabei wird bis zuletzt eine tangentiale Strömungsrichtung der Zuluft bei behalten.

[37] In einer alternativen Ausführungsform, die in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist, besteht der wesentliche Unterschied zu der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 und 2 darin, dass die Zuluft ausgehend von dem Zwischenraum 9 mittels der Luftleitung 11 unmittelbar in die Brennkammer 3 eingeleitet wird. Hierzu ist die Luftleitung 11 zunächst ausgehend von der Luftaustrittsöffnung 12 in dem unteren Endabschnitt 15 des Gehäuses 2 von dem Gehäuse 2 weg geführt und durchdringt sodann die Außenwand 8 im Bereich einer

Durchtrittsöffnung 22. Die Luftleitung 11 erstreckt sich anschließend ausgehend von der Durchtrittsöffnung 22 durch den Zwischenraum 9 hindurch und endet an einem

Übertrittsquerschnitt 13, an den das zweite Ende 19 der Luftleitung 11 angeschlossen ist.

Die Luftleitung 11 umfasst mithin einen sich außerhalb des Gehäuses 2 erstreckenden Außenabschnitt 21 sowie einen sich innerhalb des Gehäuses 2 (genauer: innerhalb des Zwischenraums 9) erstreckenden Innenabschnitt 20, Die Ausgestaltung hat zur Folge, dass die in dem Zwischenraum 9 vorherrschende spiralförmige Hauptströmungsrichtung 16 der Zuluft unterbrochen bzw. abgebrochen wird, da die Zuluft in die Luftleitung 11 gezwungen wird, die die Zuluft auf eine Strömung innerhalb der Luftleitung 11 zwingt. Das Gehäuse 2 ist in seinem unteren Endabschnitt 15 im Übrigen verschlossen, sodass die Zuluft einzig und allein durch die Luftleitung 11 hindurch aus den Zwischenraum 9 entweichen kann. Mittels der Luftleitung 11 die hier wie beschrieben unmittelbar an die Brennkammer 3

angeschlossen ist, ist sodann im Zuge der über Strömung der Zuluft aus der Luftleitung 11 in die Brennkammer 3 die Möglichkeit gegeben, die Hauptströmungsrichtung 16 der Zuluft in gewünschter Weise zu steuern. Insbesondere ist es denkbar, die Luftleitung 11 derart schräg relativ zu der Innenwandung 7 an letzterer anzuschließen, dass die Hauptströmungsrichtung 16 der Zuluft unter einem Winkel 35 bezogen auf den Übertrittsquerschnitt 13 ausgerichtet ist. Der Winkel 35 beträgt hier ca, 60°, wobei der Zuluft eine tangentiale

Strömungskomponente aufgeprägt wird. Diese führt dazu, dass die Zuluft den Brennteller 27 kreisförmig umströmt bzw.“umwirbelt“ was sich für die Verbrennung hoch verdichteter Brennstoffe als besonders vorteilhaft herausgestellt hat.

[38] Grundsätzlich unabhängig von dem unmittelbaren Anschluss der Luftleitung 11 an die Innenwandung 7 ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Zwischenraum 9 mit einem konstanten Querschnitt über die gesamte Höhe des Gehäuses 2 ausgebildet. Die Erzeugung einer spiralförmigen Strömung im Bereich des Zwischenraums 9 wird hier zumindest initial mittels einer Schrägstellung des Luftkanals 6 relativ zu der Außenwandung 8 erreicht. Diese Schrägsteilung ist derart ausgebildet, dass die parallel zu der Mittelachse 24 des Luftkanals 6 orientierte Hau ptström ung srichtu ng 16 der Zuluft mit einer Ebene der Lufteintrittsöffnung 10 einen Winkel 17 einschließt, der hier ca. 70° beträgt. Auf diese Weise ist die Zuluft bereits mit einer tangentiale Strömungskomponente in den Zwischenraum 9 einleitbar wobei sich aufgrund der Anordnung der Luftaustrittsöffnung 12 in dem unteren Endabschnitt 15 des Gehäuses 2 zudem eine abwärts gerichtete Strömung der Zuluft einstellt. Im Ergebnis erhält man so die gewünschte spiralförmige Strömungscharakteristik der Zuluft ausgehend von der Lufteintrittsöffnung 10 hin zu der Luftaustrittsöffnung 12

Bezugszeichenliste

1 Brenneinrichtung

2 Gehäuse

3 Brennkammer

4 Zuleitung

5 Ableitung

6 Luftkanal

7 Innenwandung

8 Außenwandung

9 Zwischenraum

10 Lufteintrittsöffnung 1 1 Luftleitung

12 Luftaustrittsöffnung

13 Übertrittsöffnung 14 oberer Endabschnitt

15 unterer Endabschnitt

16 Hauptströmungsrichtung

17 Winkel

18 erstes Ende

19 zweites Ende

20 Innenabschnitt

21 Außenabschnitt 22 Durchtrittsöffnung 23 Umgebung

24 Mittelachse

25 Feuer

26 Luftleitelement

27 Brennteller 28 Zwischenboden

29 Oberbereich

30 Unterbereich

31 Luftleitelement 32 Luftleitelement

33 Engbereich

34 Weitbereich

35 Winkel

36 Decke

37 Luftleitelement