[0001] Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Dem Bestreben nach möglichst vollständiger Verbrennung und geringerschadstoffemission
beim Betrieb einer Heizvorrichtung mit niederwertigem Brenngut sind vor allem durch
die schlechte Brennbarkeit niederwertiger Brennstoffe Grenzen gesetzt, wobei gerade
niederwertiges Brenngut, wie beispielsweise Holzabfall, die Eigenschaft hat, bei der
Verbrennung relativ viele, unerwünschte Schadstoffe an die Umgebung abzugeben.
[0003] Vor dem Hintergrund dieser Problematik ist es seit langem bekannt, durch Nachverbrennung
von unverbrannten Schwelgasen eine bessere Ausnutzung des verwendeten Brenngutes zu
ermöglichen. Dazu wird in einem kaminseitigen Ofenbereich der Heizvorrichtung unmittelbar
oberhalb der Öffnung des Füllschachtes zu einer Nachverbrennungskammer zusätzliche
Verbrennungsluft eingeleitet, mit der eine Nachverbrennung von in dem unverbrannten
Brenngut entstehenden Rauch- und Schwelgasen ermöglicht werden soll;eine Anordnung
von Luft-Zutrittsöffnungen unterhalb der Öffnung zwischen dem Füllschachtraum und
der Nachbrennkammer würde im Betrieb sehr leicht zugesetzt und könnte somit ihren
Zweck nicht erfüllen. Mit der Anordnung der Luft-Zutrittsöffnung oberhalb der Öffnung
zwischen dem Füllschachtraum und der Nachbrennkammer wird die eintretende Sekundärluft
durch den Kaminzug in Form eines Luftschleiers, der sich an der Wand oberhalb der
Öffnung zwischen dem Füllschachtraum und der Nachbrennkammer in der Nachbrennkammer
ausbildet, abgesaugt, ohne daß eine intensive Verwirbelung mit den unverbrannten Gasen
stattfinden könnte. Wenn jedoch die Zufuhr der Sekundärluft beispielsweise durch ein
Gebläse erheblich gesteigert wird, besteht die Gefahr, daß einerseits der Kaminzug
nicht ausreicht, um den entstehenden Überdruck abzuführen und somit die Gefahr eines
Rückschlagens besteht, und daß andererseits eine Abkühlung der unverbrannten Gase
bewirkt wird, so daß eine Nachverbrennung verhindert wird. Bei einer derartigen Anordnung
der Zutrittsöffnungen - sei es ohne Zwangsluftzuführung oder mit Zwangsluftzuführung
- läßt sich nur dann eine Nachverbrennung erreichen, wenn durch die Verbrennungshitze
in der Nachbrennkammer eine solche Temperatur entsteht, daß sich ein Gas/Luft-Gemisch
dort selbst entzündet, was insbesondere bei niederwertigem Brenngut nicht ohne weiteres
erreicht wird.
[0004] Aus der DE-OS 29 27 152 ist ein Verbrennungsofen bekannt, bei welchem eine Nachverbrennung
auch bei niederwertigem Brenngut dadurch gefördert wird, daß die dortige Nachverbrennungskammer
mittels eines Ölbrenners so stark aufgeheizt wird, daß die Nachverbrennungskammer
durchtretende Schwelgase sich dort entzünden sollen. Schwelgase werden zu diesem Zwecke
aus einem oberen Bereich des Füllschachtraumes abgezogen, nach unten geleitet, und
mit Verbrennungsluft angereichert, durch den Hauptrost und den Glutstock hindurchgeleitet
und der Nachverbrennungskammer zugeführt. Zur Verringerung des Strömungswiderstandes
der mit Luft vermischten unverbrannten Schwelgase durch den Glutstock ist der Hauptrost
seitlich hochgezogen, so daß die Luft nicht nur von unten zutreten kann. Daß für den
Betrieb dieses Verbrennungsofens ein Ölbrenner vorgesehen ist, bewirkt nicht nur zusätzliche
Kosten bei der Anschaffung und im Betrieb, sondern läuft auch dem Streben nach einer
sparsamen Verwendung hochwertiger und nicht regenerativer Brennstoffe zuwider. Zudem
ist ein gleichzeitiger Feuerungsbetrieb mit Öl und Holzbrennstoffen oder dergleichen
im Hinblick auch auf die erhöhte S0
2-Bildung und Versottungsgefahr nachteilig und nicht zulässig.
[0005] Bei einem kleinen Glutstock auf dem Hauptrost, wie beispielsweise in einer frühen
Anfeuerungsphase bei dem üblichen Anzünden, reicht die Obergrenze des Glutstockes
nicht bis zu der Nachverbrennungskammer, da diese sich wegen des trogförmigen Hauptrostes
im beträchtlichen Abstand oberhalb der Bodenebene des Hauptrostes befindet. Somit
ist nur eine schlechte Wärmeübertragung vom Glutstock in die Nachverbrennungskammer
möglich; es ergibt sich ein schlechtes Anfeuerverhalten ohne Nachverbrennung, wenn
nicht der oben erwähnte Ölbrenner mit den genannten Nachteilen eingesetzt wird. Je
nach Art des verwendeten Brenngutes erreicht der Glutstock auch im stationären Betrieb
nicht die für die Nachverbrennung erforderliche Höhe, so daß die durch den Ölbrenner
erhitzte Nachverbrennungskammerbei Abschaltung des Ölbrenners eine zunächst zustandegekorrmene
Nachverbrennung erlischt . Dies tritt insbesondere bei minderwertigem und/oder feuchtem
Brenngut mit geringer Luftdurchlässigkeit auf.
[0006] Bei einem Verbrennungsofen gemäß der DE-OS 29 27 152 wird der von Brennmaterial zu
Brennmaterial unterschiedliche Gasdurchgangswiderstand in keiner Weise berücksichtigt.
Bei der Verbrennung von Brenngut mit hohem Gasdurchgangswiderstand, beispielsweise
Sägemehl oder kleinen Spänen kann demnach nur eine entsprechend geringe Wärmeentwicklung
mit schlechtem Wirkungsgrad erwartet werden, da bei einem kleinen Glutstock keine
Nachverbrennung dauerhaft sichergestellt ist. Bei einem Brenngut mit geringem Gasdurchgangswiderstand
besteht jedoch die Gefahr, daß sehr schnell ein großer, heißer Glutstock entsteht.
Dadurch könnte zwar eine gute Nachverbrennung zustandekommen, jedoch stellt die rasch
auftretende Hitzeentwicklung eine besondere Belastung für den Verbrennungsofen dar
und führt zu einem hohen Brennstoffverbrauch. Ferner läuft eine stichflammenartige
Schnellverbrennung dem Streben nach einer dauerhaften Erwärmung zuwider.
[0007] Bei einem Ofen gemäß der DE-OS 29 27 152 ist das Vorhandensein von Luftüberschuß
in der Nachverbrennungskammer eine unabdingbare Voraussetzung für das Zustandekommen
der Nachverbrennung, da bei der Primärverbrennung unverbrannte Schwelgase lediglich
bei Luftüberschuß verbrannt werden können. Ein Luftüberschuß in der Nachverbrennungskammer
läßt sich bei einem Ofen gemäß der DE-OS 29 27 152 lediglich dann erzielen, wenn mehr
Verbrennungsluft zur Verfügung gestellt wird, als als Primärluft insgesamt verbraucht
werden kann. Ein derartiger Luftüberschuß, der dann auch die Primärverbrennung betrifft,
führt zu einer schnellen Verbrennung des vorhandenen Brenngutes und verhindert, daß
über einen langen Zeitabschnitt hinweg eine gleichmäßig hohe Wärmeabgabe ermöglicht
wird.
[0008] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Heizvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 zu schaffen, mit welcher entstehende Rauch- und/oder Schwelgase unabhängig
von der Art bzw. der Dichte des Brenngutes unter intensiver Vermischung mit Verbrennungsluft
nachverbrennbar sind, ohne daß eine zusätzliche Fremdenergiequelle erforderlich wäre.
[0009] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
[0010] Dadurch, daß die Abgas-Austrittsfläche an dem Brennschacht angrenzend an einer Brenngut-Stützeinrichtung
aufrecht angeordnet ist, wird zunächst erreicht, daß im Bereich der Abgas-Austrittsfläche
die volle Sogwirkung des
Kamines herrscht, und die Brenngut-Stützeinrichtung durchtretende unverbrannte Gase
durch eine Vielzahl von Abgas-Austrittsöffnungen in eine Vielzahl von Einzel-Abgasströmen
aufgeteilt werden,um so den Abgas-Gesamtstrom für eine intensive Vermischung mit Sekundärluft
vorzubereiten.
[0011] Dadurch, daß am unteren Rand der Abgas-Austrittsfläche eine Zutrittsöffnung für Sekundärluft
vorgesehen ist, wird erreicht, daß die Sekundärluft an der aufrechten Abgas-Austrittsfläche
entlangstreicht und dabei von den Abgas-Einzelströmen erfaßt und derart verwirbelt
wird, daß sich ein zündfähiges Luft/Gas-Gemisch ergibt. Ferner wird durch Anordnung
der Zutrittsöffnung für Sekundärluft in unmittelbarer Nachbarschaft des unteren Randes
der Abgas-Austrittsfläche eine erhöhte Luftströmung in diesem unteren Bereich erzielt,
so daß die Ausbildung eines Strömungskanales mit einer relativ hohen Strömungsgeschwindigkeit
ermöglicht wird. Daraus ergibt sich schließlich ein Anblaseffekt für einen kleinen,
an die Brenngut-Stützeinrichtung und an den Hauptrost angrenzenden Glutstock, wie
er beim Anzünden zunächst erzeugbar ist. Dabei ergibt sich durch die erwähnte Ausbildung
der Abgas-Austrittsfläche und der Zutrittsöffnung für Sekundärluft die Möglichkeit
einer Nachverbrennung, ohne daß Art und Dichte des Brenngutes auf die Verfügbarkeit
der Sekundärluft Einfluß hätte. Dadurch ergibt sich der besondere Vorteil, daß aus
dem Brenngut austretende Schwelgase stets ausreichend Luft in einem stöchiometrischen
Gas/ Luft-Gemisch vorfinden, um der Nachverbrennung zugeführt werden zu können.
[0012] Ein weiterer besonderer Vorteil ergibt sich ebenfalls aus der genannten Anordnung
mit einer aufrechten Abgas-Austrittsfläche mit einer Vielzahl von Abgas-Austrittsöffnungen,
da durch die Zutrittsöffnung für Sekundärluft ein natürlicher Ausgleich für einen
überhöhten Kaminzug stattfinden kann und somit eine stoßartige Entzündung der für
die Nachverbrennung herangezogenen Gase vermeidbar ist. Es läßt sich vielmehr eine
gleichmäßig sanfte Verbrennung erreichen, die über einen überraschend langen Zeitabschnitt
hinweg zu einer gleichmäßig hohen Wärmeabgabe führt und zuverlässig verhindert, daß
durch kumulatives Aufheizen mit entsprechend erhöhter Saugwirkung des Kamines ein
schlecht ableitbarer Wärmestoß erzeugt wird.
[0013] Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0014] Besonders vorteilhaft ist die Verbindung der Zutrittsöffnung mit dem Zuführkanal
für die primäre Verbrennungsluft. Dadurch, daß die Zutrittsöffnung aus einem eine
Luftvorlagekammer bildenden Bereich des Zuführkanales für die primäre Verbrennungsluft
unterhalb des Hauptrostes mit Sekundärluft beschickbar ist, ergibt sich eine Vorwärmung
der Sekundärluft, welche an dem heißen Hauptrost entlangstreicht. Zugleich wird durch
den Wärmetausch mit der Sekundärluft eine Kühlung des Hauptrostes erreicht, so daß
auf eine aufwendige Zusatzkühlung verzichtet werden kann und dennoch die Lebensdauer
des Hauptrostes verlängert wird. Ferner ergibt sich durch die Umlenkung des Luftstromes
der Sekundärluft eine Schleuderwirkung für Ascheteilchen, die die Luftvorlagekammer
durchfallen und durch die Strömungsumlenkung von einer waagerechten Strömungsrichtung
zu einer aufrechten Strömungsrichtung einen Abscheide- bzw. Schleudereffekt für Ascheteilchen
ermöglicht. Da auch die Luftströmungsgeschwindigkeit in der Luftvorlagekammer unter
dem Hauptrost gering ist, wird nahezu vollständig verhindert, daß die Luftvorlagekammer
durchfallende Aschepartikel in den Strömungskanal und in den Abzugskanal mitgerissen
werden können.
[0015] Dadurch, daß der untere Rand der Abgas-Austrittsfläche der Bodenebene des Hauptrostes
entspricht, ist es zunächst möglich, daß durch den Strömungskanal im Bereich der an
den unteren Rand der Abgas-Austrittsfläche angrenzenden Zutrittsöffnung für Sekundärluft
hindurchtretende Luft einen kleinen, sowohl an die Stützeinrichtung als auch an den
Hauptrost angrenzenden Glutstock, wie er beim Anzünden erzeugbar ist, anblasen und
damit dessen Ausbildung fördern kann. Da in einem kleinen Bereich bereits ein stöchiometrisches
Luft/Gas-Gemisch vorliegt, ergibt sich der besondere Vorteil, daß bereits mit einem
kleinen Glutstock eine Nachverbrennung erzielt werden kann und damit bereits in der
Anfeuerungsphase entstehende unverbrannte Schwelgase verbrannt werden. Die Möglichkeit
einer Nachverbrennung in dieser für die Erzielung eines guten Wirkungsgrades so wichtigen
Phase wird vor allem auch durch die gute Wärmeverbindung des Glutstocks mit einem
Bereich gefördert, in dem Nachverbrennung stattfinden kann.
[0016] In dieser Hinsicht ist die Anordnung des Brennschachtes und des Strömungskanales
auf der Wärmeabzugsseite des Glutstocks besonders vorteilhaft. Hierdurch wird gewährleistet,
daß der Strömungskanal mit dem Glutstock in einer guten Wärmeverbindung stehen und
die für die Zündung des Gas/Luft-Gemisches erforderliche Wärme auch bereits bei einem
noch kleinen Glutstock auftreten kann.
[0017] Durch eine Ausbildung des Brennschachtes mit einem sich entlang der Absperrung von
oben nach unten verjüngenden Querschnitts wird eine für das Zustandekommen des Anblaseffektes
vorteilhafte Geschwindigkeitsverteilung in dem Brennschacht bzw. Strömungskanal gewährleistet,
da in dem für das Anzünden vorgesehenen Bereich in unmittelbarer Nähe der Stützeinrichtung
des Hauptrostes die Strömung am stärksten ist. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit,
diese Strömung durch Querschnittsveränderung des unteren Bereich des Brennschachtes
zu steuern und damit ein stöchiometrisches Gas/Luft-Gemisch zu erzielen.
[0018] Bei Ausbildung der Stützeinrichtung als starrer Rost mit guter Wärmeleitfähigkeit
und geringer Wärmekapazität ergibt sich der besondere Vorteil, daß beim Anzünden des
Ofens die Absperrung schnell aufgeheizt wird und für die sich entwickelnden Schwelgase
als Zündeinrichtung wirkt, auch bevor der Glutstock eine gasundurchlässige Trennwand
oberhalb der Absperrung erreicht hat. Die Funktion der Stützeinrichtung als Zündeinrichtung
in der Anfeuerungsphase wird besonders vorteilhaft vor allem dadurch unterstützt,
daß sie in ihren Haltebereichen so ausgebildet ist, daß eine gute Wärmedämmung gegenüber
kalten Wänden gewährleistet ist. Dadurch, daß sie hochwarmfest und gut wärmeleitfähig
ist, wird verhindert, daß ein Teilbereich so stark aufgeheizt wird, daß die Stützeinrichtung
übermäßig wärmebeansprucht wird. Daraus ergibt sich auch eine grössere Standzeit für
die Stützeinrichtung.
[0019] Dadurch, daß der Füllschachtraum für das Verbrennungsgut durch eine an der Oberseite
der gasdurchlässigen Absperrung anschließende gasundurchlässige Trennwand von der
Nachverbrennungskammer abgeschlossen ist, wird zunächst erreicht, daß auch bei einer
Füllstandshöhe des Brenngutes in dem Füllschachtraum, welcher die Höhe der Nachverbrennungskammer
übersteigt, kein Brenngut in die Nachverbrennungskammer gelangen kann, auch wenn dieses
von lockerer Konsistenz ist und einen geringen Schüttwinkel aufweist. Dadurch, daß
kein unverbranntes Brenngut in die Nachverbrennungskammer gelangen kann, können in
der Nachverbrennungskammer keine Schwelgase neu entstehen, welche dann nicht mehr
weiter verbrannt werden könnten, sondern unter Verlust ihres Heizwertes und unter
Schadstoffbelastung der Umwelt durch den Kamin entweichen würden. Weiterhin wird durch
den genannten Aufbau vermieden, daß durch unverbranntes Brenngut eine Abkühlung des
Brennschachtes erfolgen kann.
[0020] Dadurch, daß sich an dem oberen Rand der Stützeinrichtung die Trennwand anschließt,
ergibt sich der besondere Vorteil, daß der Brennschacht auch frei von bereits glühendem
Brenngut gehalten wird, da dadurch der Boden des Brennschachtes frei von Aschenablagerungen
bleibt und somit auch keine Verstopfung in diesem wichtigen Bereich auftreten kann.
[0021] In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Stützvorrichtung einen
von oben nach unten geringer werdenden Gasdurchgangswiderstand auf. Dadurch wird eine
für das Zustandekommen der Nachverbrennung auch während der Anfeuerungsphase günstige
Verteilung der Schwelgasströmung durch die Stützeinrichtung hindurch erreicht. Die
Schwelgase neigen wegen des geringeren Gasdurchgangswiderstandes der Stützeinrichtung
im unteren Bereich dazu, den unteren Bereich der Stützeinrichtungzu durchtreten und
sich an dem dortigen kleinen Glutstock zu entzünden.
[0022] Die Zündneigung der Schwel- und Rauchgase wird ferner durch eine intensive Verwirbelung
der Gase mit der in den Strömungskanal eintretenden Luft begünstigt. Eine besonders
intensive Verwirbelung und damit ein besonders zündwilliges Gas/Luft-Gemisch wird
durch eine Schräganordnung von horizontalen Stützschienen, welche in Gegenrichtung
zum Schüttwinkel des Brenngutes übereinander angeordnet sind, erreicht. Zusammen mit
einer Mehrfachanordnung von im wesentlichen vertikalen und sich nach unten verjüngenden
Stäben wird der Gasstrom in eine Vielzahl von Einzelgasströmen aufgeteilt. Da die
Einzelgasströme quer auf die von unten nach oben strömende Luft im Strömungskanal
bzw. Brennschacht treffen, findet hier je eine intensive Verwirbelung statt. Durch
die großflächige Verteilung der Einzelgasströme wird es möglich, die maximal auftretende
Strömungsgeschwindigkeit relativ gering zu halten, und damit zu vermeiden, daß Aschepartikel
aus dem Glutstock in den Brennschacht mitgerissen werden und da zu Verstopfungen führen.
[0023] Ein besonderer Vorteil ergibt sich aus der Anordnung der Zuführungsebene von Sekundärluft
in dem Grenzbereich zwischen dem eine Zündkammer bildenden Brennschacht und der Nachverbrennungskammer.
Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die dort eintretende Sekundärluft die Zündkammer
nicht abkühlen kann und daher eine selbsttätige Zündung der Schwelgase bereits unmittelbar
nach dem Anzünden des Ofens nicht durch eine kalte Sekundärluftströmung beeinträchtigt
werden kann. Ferner wird erreicht, daß für eine vollständige Nachverbrennung stets
Sekundärluft in ausreichender Menge zur Verfügung steht.
[0024] Mit in der Nachverbrennungskammer ohne dauernde seitliche Berührung mit den Wänden
der Nachverbrennungskammer abgehängten Prallelementen aus einem wärmebeständigen Material
wird eine zusätzliche Nachverbrennung ermöglicht. Diese zusätzliche Nachverbrennung
betrifft überwiegend solche Schwelgase, welche beim Durchtreten des Glutstocks und
der Stützeinrichtung noch nicht in einen brennbaren Zustand aufgespalten wurden, die
sich jedoch in einer Luft- überschußzone, wie sie durch Eintritt der weiteren Sekundärluft
in die Nachverbrennungskammer ermöglicht wird, an heißen Prallelementen entzünden
können. Durch die Prallelemente wird darüber hinaus ein Wärmestau in der Nachverbrennungskammer
erreicht und damit ermöglicht, daß die in der Nachverbrennungskammer auftretende Wärme
besonders intensiv an die Wände der Nachverbrennungskammer abgegeben wird.
[0025] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung.
[0026] Es zeigt
Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung;
Fig. 2 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Heizvorrichtung nach
Fig. l;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf eine Einzelheit in einer Heizvorrichtung nach Fig.
2, auf eine Stützeinrichtung.
[0027] Die Heizvorrichtung 2 kann durchaus auch einen handelsüblichen Unterbrandofen aufweisen,
da es möglich ist, die Erfindung auch in Verbindung mit Standardöfen einzusetzen.
Ferner ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, übliche Unterbrandöfen mit einer
derartigen Vorrichtung nachzurüsten, daß sie der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung
2 entsprechen. Der Füllschachtraum 4 ist mit Festbrennstoff 6 gefüllt. Hier kann hochwertiges
und vor allem auch niederwertiges Brenngut, beispielsweise Holzspäne, Sägespäne, Holzabfälle,
Sägemehl und dgl. verwendet werden. Unterhalb eines Hauptrostet 8 ist eine Zuführkanal
10 für Verbrennungsluft 12 vorgesehen, über welchen ein Glutstock 14 versorgt wird.
Ein Abbrand des Brenngutes 16 erfolgt von unten, wobei Abgase 18 über einen Abzugskanal
20, der mit einem Kamin verbunden ist, abgeleitet werden. In einem unteren Bereich
des Abzugskanals 20 ist ein Brennschacht 22 vorgesehen, der von einer Brenngut-Stützeinrichtung
24 begrenzt wird. Die Brenngut-Stützeinrichtung verhindert, daß Brenngut 16 in den
Brennschacht 22 gelangt, ermöglicht jedoch den Austritt von Rauch-oder Schwelgasen
26, welche sich durch Erwärmung des noch unverbrannten Brenngutes 16 in dem Füllschachtraum
4 entwickeln. Eine Abgas-Austrittsfläche 28 weist eine Vielzahl von Abgas-Austrittsöffnungen
30 auf, durch welche unverbrannte Schwelgase 26 in Einzelgasströmen hindurchtreten
können. In einem unteren Bereich des Brennschachtes 22, unmittelbar an die Brenngut-Stützeinrichtung
24 angrenzend ist eine Zutrittsöffnung 32 für Sekundärluft 34 vorgesehen.
[0028] Die Sekundärluft 34 tritt durch eine einstellbare Luftzuführungsöffnung 36 zusammen
mit der primären Verbrennungsluft 12 in eine Luftvorlagekammer 38 unterhalb des Hauptrostes
8 ein, wo sie an dem Hauptrost 8 entlangstreichen und sich dabei erwärmen kann: Durch
den Kaminzug wird sie an der Brenngut-Stützeinrichtung 24 entlanggeführt und trifft
dort auf die Einzelgasströme der Schwelgase 26. Dabei findet eine intensive Verwirbelung
der Schwelgase 26 mit der Sekundärluft 34 statt, so daß sich ein zündfähiges Luft/Gas-Gemisch
40 ergibt. Die Anfeuerung der Heizvorrichtung 2 erfolgt durch den Hauptrost 8 hindurch
in der Nähe eines Brenngut-Bereiches, in welchem Brenngut 16 sowohl an die Stützeinrichtung
24 als auch an den Hauptrost 8 angrenzt, da hierdurch eine frühzeitige Zündung des
Luft/Gas-Gemisches auch in einer frühen Anfeuerungsphase gewährleistet ist. Ein besonderer
Sicherheitseffekt ergibt sich aus der Führung der Sekundärluft 34 aus dem Zuführkanal
10, da hierdurch Gase, die möglicherweise auch unter den Hauptrost 8 gelangen, mit
der Sekundärluft 34 dem Brennschacht 22 zugeführt werden und nicht in der Luftvorlagekammer
38 eine unerwünschte Flammenbildung bewirken können. Auch wenn das Anzünden der Heizvorrichtung
2 in einem vorderen Bereich des Hauptrostes 8 erfolgt, wird die Glutwanderung des
Glutstocks 14 in Richtung auf den rückwärtigen Bereich durch die Strömung der Sekundärluft
34 gefördert.
[0029] Mit einer derartigen Anordnung kann eine Nachverbrennung entstehender Schwelgase
26 erzielt werden, auch ohne daß ein Gebläse für Sekundärluft oder eine Fremdenergiequelle
erforderlich wäre. Durch den Verzicht.auf ein Gebläse für die Sekundärluft ergibt
sich der Vorteil, daß der natürliche Kaminzug auch auf die Primärluftzuführung wirkt
und kein Rückstau der Primärluft stattfinden kann.
[0030] Die Zutrittsöffnung 32 erstreckt sich-- wie auch die Stützeinrichtung 24 - über die
Innenbreite der Heizvorrichtung 2. Ihre Öffnungsfläche wird durch den Abstand der
hinteren Rückwand 42 des Brennschachtes von der Stützeinrichtung 24 festgelegt. In
der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Stützeinrichtung 24 schwenkbeweglich
gelagert und ermöglicht so eine Einstellung der Fläche der Zutrittsöffnung 32 mittels
eines Einstellgestänges 44, das an einen den Hauptrost 8 durchtretenden Betätigungsarm
46 der Stützeinrichtung 24 angelenkt" ist und von der Beschickungsseite eine Einstellung
der Fläche der Zutrittsöffnung 32 ermöglicht. Der Hauptrost 8 weist Längsstäbe 48
auf, wobei der Betätigungsarm 46 den Schlitz zwischen zwei Längsstäben 48 durchtritt
und somit in Längsrichtung des Hauptrostes frei beweglich ist.
[0031] Der besondere Vorteil dieser Einstellmöglichkeit besteht darin, daß je nach Art und
Dichte des Brenngutes 16 ein ideales, d. h., stöchiometrisches Luft/Gas-Gemisch 40
in dem Brennschacht 22 eingestellt werden kann. Ein dichteres Brenngut 16, beispielsweise
Sägemehl,erfordert für die Nachverbrennung eine größere Fläche der Zutrittsöffnung
32. Hingegen kann bei großstückiger Verfeuerung von trockenem Holz die Fläche der
Zutrittsöffnung 32 klein gewählt werden. Zur Erzielung einer optimalen Nachverbrennung,
ist es somit lediglich notwendig, die Stützeinrichtung 24 mittels des Einstellgestänges
44 in eine für die Verbrennung des vorhandenen Brenngutes geeignete Stellung einzustellen.
[0032] In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei gleiche
Bezugszeichen auf gleiche oder entsprechende Teile hinweisen. Hierbei ist die Stützeinrichtung
24 starr; für die Regelung und/oder Steuerung der Fläche der Zutrittsöffnung 32 wird
die Rückwand 42 des Brennschachtes 22 verwendet. Da hier geringere Temperaturen vorherrschen,
ergibt sich damit der Vorteil, daß auch eine automatische Regelung in Abhängigkeit
von dem Verbrennungszustand leichter realisierbar ist, insbesondere auch, da die Rückwand
42 um eine Achse 50 geschwenkt werden kann, ohne daß Brenngut 16 bewegt werden müßte,
wie es beim Schwenken der Stützeinrichtung 24 in der ersten Ausführungsform erforderlich
ist.
[0033] Oberhalb des Brennschachtes 22 ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 eine Nachverbrennungskammer
52 vorgesehen. Diese Nachverbrennungskammer 52 steht mit dem Brennschacht 22 unmittelbar
und mit der durch den Glutstock aufgeheizten Stützeinrichtung 24 mittelbar in Wärmeverbindung.
Über Zutrittsöffnungen 54 wird weitere Sekundärluft eingeleitet, wobei auch hier eine
Vorwärmung vorteilhaft ist. Dadurch, daß die Zuführungsebene 56 der Zutrittsöffnungen
54 oberhalb des Brennschachtes 22 liegt, erfolgt eine möglichst weitgehende Entkopplung
der Verbrennung in dem Brennschacht 22 von der Verbrennung in der Nachverbrennungskammer
52.
[0034] Besonders vorteilhaft ist die Nachbrennkammer 52 in vertikaler Verlängerung des sich
durch den Zutritt der Sekundärluft 34 in dem Brennschacht 22 ergebenden Strömungskanales
58 angeordnet. Dadurch fallen in die Nachverbrennungskammer 52 gelangende Aschepartikeln
auf den Boden derselben und bei entsprechend schräger Anordnung der Rückwand 42 in
die Luftvorlagekammer 38, wo sie mit der Verbrennungsasche zusammen entfernt werden
können.
[0035] In dieser Ausführungsform sind oberhalb der Nachverbrennungskammer 52 Prallelemente
60 vorgesehen, die von ihrer Oberseite her abgehängt sind, wobei sie zumindest nicht
dauernd die seitlichen Wände der Nachverbrennungskammer 52 berühren. Durch eine derartige
wärmegedämmte Aufhängung ergibt sich die Möglichkeit, diese hochwarmfesten Prallelemente
60 bis zur Weißglut aufzuheizen, wodurch hier eine zusätzliche Nachverbrennung stattfinden
kann. Die Prallelemente 60 können vorzugsweise aus Metall bestehen, beispielsweise
aus einer Flacheisen-Anordnung in einem räumlichen Zickzackmuster, wobei die Hauptrichtung
in Strömungsrichtung nach außen weisen sollte, um heiße Gase den Wänden der Nachverbrennungskammer
52 zur Verbesserung des dort stattfindenden Wärmetausches zuzuleiten.
[0036] In einem oberen Bereich des Füllschachtes 4 sind in dieser Ausführungsform einstellbare
Druckausgleichsöffnungen 62 vorgesehen, mit welchen der Druck der Schwelgase 26 im
Verhältnis zu dem Druck der Sekundärluft 34 und damit deren Mischverhältnis einstellbar
ist. Die Druckausgleichsöffnungen 62 sind in einer Füllöffnung 64 an der Vorderseite'des
Füllschachtraumes vorgesehen.
[0037] Eine Kurzschlußklappe 66 zwischen dem Füllschachtraum 4 und dem Abzugskanal 20 kann
beim Nachfüllen während des Betriebs geöffnet werden, um einen Rückstau der Schwelgase
26 zu verhindern. Mit einem oberhalb des Brennschachtes 22 angeordneten Schauglas
67 kann die Nachverbrennung kontrolliert werden.
[0038] In Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer Stützeinrichtung in einer Rückansicht schräg
von hinten dargestellt. Die Stützeinrichtung ist aus einem hochwarmfesten Material,
beispielsweise Gußeisen oder hochwarmfestem Stahl und ist so gelagert, daß die Übergangsstellen
einen hohen Wärmewiderstand bilden. Die Stützeinrichtung 24 ist als starrer Rost mit
hoher Wärmeleitfähigkeit und geringer Wärmekapazität ausgebildet, wodurch es möglich
ist, auch bei einem kleinen Glutstock ein schnelles Aufheizen der Stützeinrichtung
24 zu gewährleisten und diese als Zündeinrichtung für das Luft/Gas-Gemisch 40 zu verwenden.
Die Stützeinrichtung 24 weist eine Mehrzahl vorzugsweise vertikaler, zueinander etwa
parallel angeordneter Stäbe 68 auf, die sich nach unten verjüngen. An den Stäben 68
sind mit ihrer von dem Glutstock abgewandten Seite Stützschienen 70 befestigt, welche
übereinander angeordnet und in Gegenrichtung zum Schüttwinkel des Brenngutes geneigt
sind. Die Breite der einzelnen Stützschienen ist so gewählt, daß auch bei dem geringsten
auftretenden Schüttwinkel des Brenngutes 16 die Stützeinrichtung 24 das Brenngut 16
abfängt.
[0039] Gegenüber einer einfachen Siebanordnung ergibt sich der besondere Vorteil, daß eine
relativ große freie Fläche für den Durchtritt von Abgasen 18 ermöglicht werden kann,
die im Beispielsfalle dem gasundurchlässigen Flächenteil der Stützeinrichtung 24 entspricht,
sowie, daß Schwelgase 26, die die Stützeinrichtung 24 durchtreten, umgelenkt werden
und somit bereits beim Durchtreten der Stützeinrichtung 24 Turbulenzen erzeugt werden,
die die spätere Verwirbelung mit der Sekundärluft 34 begünstigen.
[0040] Dadurch, daß der Strömungswiderstand in einem unteren Bereich der Stützeinrichtung
24 geringer als in einem oberen Bereich ist, ergibt sich eine Begünstigung des unteren
Bereiches durch die spezielle Ausbildung der Stützeinrichtung 24, mit welcher eine
ungleichmäßige Verteilung der Schwelgasströmung durch die Abgas-Austrittsfläche 28
verhindert wird. Auch in einer Anfeuerungsphase mit einem kleinen Glutstock wird dadurch
ein hinreichend großer Anteil von Schwelgasen 26 durch den Glutstock 14 hindurch geleitet
und kann dort für die Verbrennung aufgespalten werden.
[0041] Eine besonders intensive Verwirbelung der Schwelgase 26 mit der Sekundärluft 34 zu
einer stöchiometrischen Luft/ Gas-Gemisch 40 ergibt sich dadurch, daß - wie in Fig.
3 dargestellt - die Sekundärluft 34 in den freien Strömbereichen hinter den Stäben
68 aufsteigen kann, wobei in jedem durch eine Stützschiene 70 gebildeten Teilbereich
an den Rändern dieses Strömkanales eine zusätzliche Turbulenz erzeugt wird, die je
einen Teil des nach oben gerichteten Stromes der Sekundärluft 34 erfaßt, abzweigt
und einer lokalen Verwirbelungszone mit zwei schräg zueinander gerichteten Gasströmen
zuführt.
[0042] Um zu erreichen, daß kein Brenngut 16 in den Brennschacht 22 bzw. den Strömungskanal
58 gelangen kann, sollte der geringste auftretende Schüttwinkel des Brenngutes größer
sein als ein Winkel, der sich durch den Winkel zwischen der Waagerechten und der gedachten
Verbindungslinie zwischen der Vorderkante einer oberen Stützschiene 70 und dem Durchtrittsbereich
der Stäbe 68 durch die darunter gelegene Stützschiene 70 ergibt. Insofern hat der
gegen die Waagerechte gemessene geringste auftretende Schüttwinkel des verwendeten
Brenngutes 16 Einfluß auf die konstruktive Ausbildung der Stützeinrichtung 24. In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform entspricht der Winkel zwischen den als
Abfangflächen verwendeten Stützschienen 70 und den Stäben 68 etwa dem Schüttwinkel
des verwendeten Brenngutes. Dadurch, daß die Abgas-Austrittsöffnungen 30 groß gewählt
werden können, wird eine Behinderung der aus dem unverbrannten Brenngut 16 austretenden
Schwelgase 26 vermieden. Dadurch wird eine intensive und großflächige Verwirbelung
der Schwelgase 26 mit der Sekundärluft 34 ermöglicht, die zu einer gleichmäßigen und
guten Nachverbrennung führt.
1. Heizvorrichtung, insbesondere Heizkessel, mit einem Füllschachtraum für insbesondere
auch niederwertigen Festbrennstoff, mit einem die Unterseite des Füllschachtraumes
begrenzenden Hauutrost, der Teil der Umgrenzung eines Zuführkanals für Verbrennungsluft
ist, die zur Erzeugung eines Glutstocks auf dem Hauptrost durch den Hauptrost hindurch
dem Brenngut zuführbar ist, mit einem dem Glutstock nachgeschalteten Abzugskanal für
Abgase, der im unteren Bereich einer Seitenwand des Füllschachtraumes mündet, und
in seinem an dem Füllschachtraum angrenzenden Anfangsbereich einen aufrechten Brennschacht
bildet, und mit einer den Füllschachtraum zum Brennschacht hin begrenzenden gasdurchlässigen
Brenngut-Stützeinrichtung mit einer an den Brennschacht angrenzenden Abgas-Austrittsfläche
mit einer Vielzahl von Abgas-Austrittsöffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngut-Stützeinrichtung
als aufrecht angeordneter Stützrost (24) mit aufrechter Abgas-Austrittsfläche (28)
ausgebildet ist und daß in unmittelbarer Nachbarschaft des unteren Randes des Stützrostes
(24) eine in ihrer Breite einstellbare Zutrittsöffnung (32) für Sekundärluft vorgesehen
ist.
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zutrittsöffnung
(32) vom Zuführkanal (10) für die primäre Verbrennungsluft (12) aus mit Sekundärluft
(32) beschickbar ist.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngut-Stützeinrichtung
(24) an der dem Eintritt der primären Verbrennungsluft (10) gegenüberliegenden Seite
des Füllschachtraumes (4) angeordnet ist.
4. Heizvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt
des Zuführkanales (10) um ein Mehrfaches größer als der Querschnitt der Zutrittsöffnung
(32) ist.
5. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Brenngut-Stützeinrichtung (24) und/oder die Abgas-Austrittsfläche (28) der Brenngut-Stützeinrichtung
(24) unmittelbar oberhalb der Bodenebene des Hauptrostes (8) angeordnet ist.
6. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Brennschacht (22) im Zündbereich einen sich entlang der Stützeinrichtung (24) von
oben nach unten verjüngenden Querschnitt aufweist.
7. Heizvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Rand der
Stützeinrichtung (24) und/oder der den Brennschacht (22) begrenzenden und der Stützeinrichtung
(24) gegenüberliegenden Rückwand (42) beweglich gehalten ist.
8. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Summe der Öffnungsquerschnitte in der Stützeinrichtung (24) zwischen 30 und 70 %,
vorzugsweise zwischen 40 und 60 %, insbesondere 50 %, der Gesamtfläche der Stützeinrichtung
(24) beträgt.
9. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abgas-Austrittsöffnungen (30) als Öffnungen in vertikalen Lochreihen oder Schlitzen
ausgebildet sind.
10. Heizvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Öffnungsquerschnitte
der Abgas-Austrittsöffnungen (30) an dem unteren Rand der Abgas-Austrittsfläche (28)
größer sind als Öffnungsquerschnitte in oberen Bereichen der Stützeinrichtung (24).
11. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stützeinrichtung (24) eine Mehrzahl von vorzugsweise nicht senkrechten Abfangflächen,
insbesondere von schrägen, gegen den Schüttwinkel des Brenngutes (6) geneigten Stützschienen
(70), aufweist.
12. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
in Strömungsrichtung hinter der Luft-Zutrittsöffnung (32), insbesondere hinter dem
Brennschacht (22), Zutrittsöffnungen (54) für Sekundärluft, insbesondere für zusätzliche
Sekundärluft, angeordnet sind.
13. Heizvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsebene
(56) der Sekundärluft zwischen dem eine Zündkammer bildenden Brennschacht (22) und
einer Nachverbrennungskammer (52) angeordnet ist.
14. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichne t, daß
im Abzugskanal (20) vorzugsweise in vertikaler Verlängerung des Brennschachtes (22)
und einer Nachverbrennungskammer (52) Prallelemente (60) für Abgase (18) vorgesehen
sind, welche ohne dauernde Berührung mit den Wänden des Abzugskanals (20) von der
Oberseite her abgehängt sind.