Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung des Feinstaubanteils in der Abluft einer feste Brennstoffe verbrennenden Kleinfeuerungsanlage

Abstract

 Verfahren zur Reduzierung des Feinstaubanteils in der Abluft einer feste Brennstoffe 2 verbrennenden Kleinfeueranlage 1, insbesondere eines Kachel- oder Kaminofens, Heizkamins, Pelletofens, einer Festbrennstoffheizanlage oder dergleichen, wobei die Rauchgase durch einen Filter 8 im Abluftkanal 6 oder in einer Brennkammer der Kleinfeueranlage 1 geführt werden, wobei der Filter 8 von einer in einem Abzugsbereich der Rauchgase angeordneten Filterstellung, in welcher die Rauchgase den Filter 8 durchsetzen in eine Regenerierungsstellung verbringbar ist, in welcher er von Rauchgasen nicht mehr durchsetzt wird und die beim Filtervorgang zurückgehaltenen Partikel aus dem Filter 8 in die Brennkammer 2 abgegeben werden oder durch Einwirkung von Strahlung und/oder Konvektion von Hitze aus der Brennkammer 2 am/im Filter 8 verbrannt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem der Feinstaubanteil in der Abluft einer Kleinfeueranlage, in der feste Brennstoffe verbrannt werden, reduziert werden kann. Angesprochen sind insbesondere Kachel- oder Kaminöfen, Heizkamine, Pelletöfen oder kleine Festbrennstoffheizanlagen. Bei derartigen Anlagen ist es bereits bekannt, die Rauchgase durch ein Filtermaterial im Abluftkanal oder in einer Brennkammer des Heizgerätes hindurchzuführen, so dass die Feinstaubteilchen im Filtermaterial zurückgehalten werden und dadurch nicht in die Abluft gelangen.

[0002] Aus DE 10 2009 018 059 ist ein Verfahren zur Reduzierung des Feinstaubanteils in der Abluft eines Heizgerätes bekannt, bei welchem im Abluftkanal ein Filtermaterial festgehalten wird, das in einer fortgeschrittenen, zumindest russarmen Phase des Abbrandes des Brennstoffes innerhalb des Heizgerätes mitverbrannt wird, wobei ab der Zuführung des Filtermaterials in die Brennkammer die Rauchgase der russarmen Verbrennungsphase ungefiltert durch den Abluftkanal gelangt. Das Filtermaterial ist damit für einen weiteren Filtervorgang nicht mehr verwendbar.

[0003] Aus DE 20 2007 017 190 U1 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung bekannt, die an einer Kleinfeuerstätte eingesetzt werden kann, wobei eine Filterstrecke zur Filterung von Partikeln aus dem Abgasstrom vorgesehen ist. In Abgasströmrichtung ist vor oder nach der Filterstrecke eine Glühstrecke zur Reduktion unverbrannter Gasbestandteile angeordnet. Zur Erfassung der Abgaszusammensetzung ist ein Sensor vorgesehen.

[0004] Aus DE 195 23866 A1 ist es ferner bekannt, zum Abscheiden von Flugstäuben und organischen Schadstoffen die Rauchgase durch ein Bett aus Koks zu leiten und den Koks sodann bei einer Temperatur von 400° C - 1000° C zu regenerieren oder zu verbrennen.

[0005] Aus DE 20 2009 014 002 U1 ist es schließlich bekannt, bei einer Feuerstätte, die ein plattenförmiges Filterelement z. B. aus einer Schaumkeramik ausweist, durch welches Rauchgase aus dem Feuerraum zum Kaminanschluss hindurchtreten können, mit einem einen Rauchgasbypass bildende Durchgang zu versehen, der in einer Anheizphase geöffnet werden kann, um zu vermeiden, dass der Ofen in Folge eines unzureichenden Zuges durch den Kamin qualmt und zu Rauchbelästigung in Räumlichkeiten führt.

[0006] Die Erfindung/Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduzierung des Feinstaubanteils in der Abluft einer Kleinfeueranlage anzugeben, bei dem ein mehrfach verwendbarer Filter auf einfache Weise gereinigt werden kann, im Filter zurückgehaltene Partikel auf einfache Weise und schmutzfrei aus dem Filter entsorgt werden können und der Ofen auch in einer Anheizphase einfach betreibbar ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Filter von einer in einem Abzugsbereich der Rauchgase angeordneten Filterstellung, in welcher die Rauchgase den Filter durchsetzen, in eine Regenerierungsstellung verbringbar ist, in welcher er von Rauchgasen nicht mehr durchsetzt wird und Partikel entweder aus dem Filter in den Feuerraum abgegeben werden oder durch Einwirkung von Hitzestrahlung oder -konvektion aus dem Feuerraum verbrannt werden.

[0007] Als Kern der Erfindung/Neuerung wird es angesehen, einen zwischen wenigstens zwei Positionen verfahrbaren Filter vorzusehen, wobei eine Position eine Filterstellung ist, in welcher die Rauchgase den Filter durchsetzen und der Filter von dieser Filterstellung dann in eine Regenerierungsstellung verbracht werden kann, in welcher er beim Filtervorgang im Filter zurückgehaltene Partikel in den Feuerraum abgeben kann oder auf der Filteroberfläche zurückgehaltene Rauchgaspartikel durch Einwirkung von Hitze infolge Strahlung oder Konvektion verbrannt werden. In dieser Regenerierungsstellung ist außerdem der Rauchgaskanal völlig frei, so dass es zweckdienlich ist, während einer Anzündphase den Filter in der Regenerierungsstellung zu halten, so dass auch bei schlechter ziehenden Kaminen sich zunächst ein kräftiges Feuer entwickeln kann, dann den Filter in die Filterstellung einzuschwenken oder einzufahren, um Partikel während der Phasen "Trocknung des Brennstoffes", "Austreibung des Kohlenstoffes aus dem Brennstoff" und "unvollständige Verbrennung" abzufiltern und während einer vollständigen Verbrennung des Brennstoffes den Filter sodann in die Regenerierungsstellung zu verbringen, in der er die Partikel entweder in Folge von Schwerkraft in den Feuerraum abgeben kann oder die Partikel durch Einwirkung von Hitze auf der Oberfläche des Filters verbrannt werden. Wenn dieser Regenerierungsvorgang abgeschlossen ist, ist der Filter wieder einsetzbar und kann entweder sogleich oder nach einer weiteren Anzündphase in den Rauchgaskanal der Kleinfeueranlage eingeschwenkt werden.

[0008] Vorteilhafte Weiterbildung in der Erfindung ergeben sich aus den Verfahrensunteransprüchen 2 - 13, Anspruch 14 ff. betreffen eine Kleinfeueranlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-13.

[0009] Mit Vorteil wird das Verfahren weitergebildet, wenn sich in der Regenerationsstellung des Filters im Filter festgesetzte Teilchen in Folge von Schwerkraft aus dem Filter lösen. Der Filter kann dazu z. B. eine offene Seitenwand aufweisen, die in Regenerationsstellung nach unten geführt wird, um Partikel aus einem Filterinnenbereich abzugeben.

[0010] Es ist auch möglich, den Filter in der Regenerationsstellung durch ein Vibrationselement zu beaufschlagen oder den Filter gegen einen Anschlag zu fuhren, so dass durch mechanische Vibrationsenergie oder Auftreffenergie des Filters auf dem Anschlag Teilchen von der Filteroberfläche gelockert und gelöst werden.

[0011] Als Filtermaterial kann ein keramisches Material verwendet werden, z. B. eine Schaumkeramik Der Filter kann in der Regenerationsstellung z. B. auf einer Temperatur von wenigstens 800° C gehalten werden. Dies ist eine Temperatur, die eine Art Pyrolysevorgang auf der Filteroberfläche auslöst, so dass der Filter zusätzlich zur mechanischen Entleerung und Reinigung quasi abgebrannt wird Der Filter kann beim Verfahren von der Filterstellung in die Regenerationsstellung eine Schwenkbewegung durchführen, d. h. er ist einseitig an einer Schwenkachse gelagert, die mit einer an der Kleinfeueranlage außen angebrachten Handhabe gekoppelt ist, um die Schwenkbewegung durchführen. Es ist auch möglich, die Schwenkbewegung des Filters mit einer Vertikalbewegung zu koppeln, d. h. der Filter kann zunächst von einer horizontalen Filterstellung in eine vertikale Regenerationsstellung verbracht werden und dann in dieser Vertikalstellung noch nach unten in eine Position gefahren werden, wo die Hitzeeinwirkung besonders groß ist. Dabei ist es zusätzlich vorteilhaft, den Filter entlang seines vertikalen Verfahrweges durch vertikales Rütteln auszuklopfen, um eine möglichst weitgehende Entfernung von Partikeln zu erreichen.

[0012] In der Regenerationsstellung kann der Filter in Höhe des Feuerrostes oder unmittelbar neben der Abbrandstelle gehalten werden. Die Regenerationsstellung befindet sich innerhalb des Feuerraumes, dadurch ist es besonders einfach möglich, dass die Teilchen, die aus dem Filter herausfallen oder in Folge der Hitzeeinwirkung sich von der Filteroberfläche lösen, in den Feuerraum fallen. Eine Verschmutzung des Umgebungsbereiches der Kleinfeueranlage durch Filtersäuberung ist damit ausgeschlossen. Der Filter kann eine plattenartige oder wabenartige oder sonstige poröse Struktur haben, die geeignet ist, dass Rauchgase ohne allzu großen Stau durch das Filtermaterial hindurchgeführt werden.

[0013] In Weiterbildung der Erfindung ist es auch noch möglich, den Filter nach jedem Regenerationsvorgang derart zu wenden, dass dem Feuerraum abwechselnd sich gegenüberliegende Oberflächen des Filters zugewandt sind.

[0014] Der Filter ist mit einer Schwenk- oder Hebevorrichtung aus der Regenerationsstellung in die Filterstellung anzuheben und wird dabei in eine Stellung geschwenkt, die zur Regenerationsstellung im Wesentlichen rechtwinklig ist.

[0015] Die Kleinfeueranlage zur Durchführung des Verfahrens umfasst eine Brennkammer zum Abbrand des festen Brennstoffes, einen Abzugsbereich sowie einen Filter, der in einer Filterstellung vom Rauchgas durchströmt wird und in einer nichtfilternden Stellung den Rauchgaskanal freigibt. In der nichtfilternden Regenerationsstellung nimmt der Filter eine Lage ein, in der zurückgehaltene Teilchen von der Filterfläche abfallen können oder auf der Filterfläche verbrannt werden können.

[0016] Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen

Fig. 1

eine Darstellung einer Kleinfeueranlage mit einem Filter in Filterstellung

Fig. 2

eine schematische Darstellung gem. Figur 1, bei welcher der Filter in einer Regenerationsstellung ist

Fig.3

eine modifizierte Ausführungsform, bei welcher der Filter nicht nur verschwenkt, sondern zusätzlich zu einer Schwenkbewegung auch noch eine laterale Verschiebung in Vertikalrichtung durchführen kann

[0017] Die Zeichnungsfiguren zeigen eine Kleinfeueranlage 1 mit einer Brennkammer 2, in welcher unten ein Feuerrost 3 angeordnet ist, um feste Brennstoffe 4 darauf zu lagern und zu brennen. Am oberen Ende 5 der Brennkammer 2 ist ein Abluftkanal 6 angeordnet, der mit einem Schornstein oder dergleichen verbunden sein kann. Vor dem Mündungsbereich 7 des Abluftkanals 6 ist ein Filter 8 vorgesehen, der zwischen einer beim Ausführungsbeispiel horizontalen Filterstellung und einer vertikalen Regenerationsstellung verschwenkbar ist. Dazu ist der Filter, der z. B. aus einem keramischen Material ausgebildet sein kann, an einer Schwenkvorrichtung 9 mit einer beim Ausführungsbeispiel horizontalen Schwenkachse 10 gelagert. Die Schwenkvorrichtung erlaubt das Abschwenken des Filters in die Regenerationsstellung (Fig. 2) und das Anheben des Filters von der Regenerationsstellung in die Filterstellung (Fig. 1). In Regenerationsstellung ist der Filter 7 etwa in der Höhe des Feuerrostes 3 angeordnet Der Schwenkvorgang kann so vorgenommen werden, dass der Filter beim Absenken in die vertikale Regenerationsstellung an einem Anschlag 11 anläuft, wodurch ein kräftiger Schlag auf das Filtermaterial ausgeübt wird, um gefilterte Partikel von der Oberfläche des Filters zu lösen oder zumindest zu lockern. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, eine nur schematisch dargestellte Vibrationseinrichtung 12 elektrischer oder mechanischer Bauart vorzusehen, durch welche auf dem vertikal herabhängenden Filter eine Vibrationsenergie übertragen werden kann, um eine weitgehende Entfernung der Partikel von und aus dem Filtermaterial vorzunehmen.

[0018] Die Filterteilchen können sich dabei infolge von Schwerkraft aus dem Filtermaterial lösen und in einen Ascheraum 13 unter dem Feuerrost 3 fallen. Bei Filterkonstruktionen) bei denen sich Filterpartikel im Innenbereich des Filters ansammeln, kann es zweckdienlich sein, am Filterkörper einen offenen Seitenbereich vorzusehen, der in Regenerationsstellung nach unten weist

[0019] Die Hitzeeinwirkung der auf dem Feuerrost 3 aufliegenden Glut kann so stark sein, dass der Filter 8 förmlich ausgebrannt wird, wodurch die Filterleistung weiter verbessert wird.

[0020] Der Filter 8 kann eine plattenartige, wabenartige oder mehrschichtige Struktur aufweisen, wobei bedeutungsvoll ist, dass die Struktur ein Abfallen von Partikeln von der Oberfläche des Filters 8 in der Regenerationsstellung zulässt

[0021] Die Schwenkvorrichtung 9 kann - wie in Figur 3 dargestellt ist - auch als Schwenk-/Hebevorrichtung ausgebildet sein, wobei die Schwenkachse 10 in einer Vertikalführung 14 geführt ist, die ein Absenken und Anheben der Schwenkachse 10 zulässt

[0022] Bei weiterer Ausgestaltung ist es möglich, dass die Schwenkvorrichtung 9 auch ein Wenden des Filters 8 zulässt, sodass die Oberflächen 8a, 8b des Filters 8 abwechselnd zum Einsatz kommen, da die dem Feuerraum zugewandte Oberfläche 8a, 8b jeweils mehr von Partikeln und Ruß bedeckt sein wird als die gegenüberliegende Seite.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0023] 

1

Kleinfeueranlage

2

Brennkammer

3

Feuerrost

4

Brennstoffe

5

oberes Ende v. 2

6

Abluftkanal

7

Mündungsbereich

8

Filter

9

Schwenkvorrichtung

10

Schwenkachse

11

Anschlag

12

Vibrationseinrichtung

13

Ascheraum

14

Vertikalführung

15

offene Wandung

Ansprüche

1. Verfahren zur Reduzierung des Feinstaubanteils in der Abluft einer feste Brennstoffe (2) verbrennenden Kleinfeueranlage (1), insbesondere eines Kachel- oder Kaminofens, Heizkamins, Pelletofens, einer Festbrennstoffheizantage oder dergleichen, wobei die Rauchgase durch einen Filter (8) im Abluftkanal (6) oder in einer Brennkammer der Kleinfeueranlage (1) geführt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter (8) von einer in einem Abzugsbereich der Rauchgase angeordneten Filterstellung, in welcher die Rauchgase den Filter (8) durchsetzen in eine Regenerierungsstellung verbringbar ist, in welcher er von Rauchgasen nicht mehr durchsetzt wird und die beim Filtervorgang zurückgehaltenen Partikel aus dem Filter (8) in die Brennkammer (2) abgegeben werden oder durch Einwirkung von Strahlung und/oder Konvektion von Hitze aus der Brennkammer (2) am/im Filter (8) verbrannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich in Regenerationsstellung des Filters (8) im Filter festgesetzte Teilchen in Folge der Schwerkraft aus dem Filter (8) lösen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine offene Seitenwandung (15) des Filters (8) in Regenerationsstellung nach unten geführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter (8) in der Regenerationsstellung durch eine Vibrationseinrichtung (12) beaufschlagt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Filtermaterial ein keramisches Material verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter in der Regenerationsstellung in einer Temperatur von wenigstens 800°C gehalten wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter (8) beim Verfahren von der Filterstellung in die Regenerationsstellung wenigstens bereichsweise eine Schwenkbewegung durchführt

8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichet, dass
die Schwenkbewegung des Filters (8) mit einer Vertikalbewegung gekoppelt ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter (8) in eine Regerationsstellung innerhalb der Brennkammer (2) geschwenkt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter (8) in Regerationsstellung in Höhe des Feuerrostes (3) verfahren/verschwenkt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter (8) eine plattenartige oder wabenartige Struktur aufweist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter (8) nach jedem Regenerationsvorgang derart gewendet wird, dass der Brennkammer abwechselnd sich gegenüberliegende Oberflächen (8a, 8b) des Filters (8) zugewandt werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter (8) mit einer Schwenk-/Hebevorrichtung (9) aus der Regenerationsstellung in die Filterstellung angehoben und in eine Stellung geschwenkt wird, die zur Regenerationsstellung im Wesentlichen rechtwinklig ist.

14. Kleinfeueranlage (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 13, wobei die Kleinfeueranlage (1) eine Brennkammer (2) zum Abbrand des Brennstoffes (4) aufweist, die in ihrem oberen Bereich (5) mit einem Abluftkanal (6) verbunden ist und dort einen Filter (8) aufweist, der von den Rauchgasen durchsetzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter (8) an einer Schwenkvorrichtung (9) angeordnet ist, durch welche der Filter (8) in eine Filterstellung und eine Regenerationsstellung verbringbar ist, wobei der Filter (8) in Filterstellung derart im zum Abluftkanal (6) weisenden Strömungsbereich der Rauchgase liegt, dass die Rauchgase ihn durchsetzen und der Filter in Regenerationsstellung unter Freigabe des Strömungsbereiches von der Schwenkvomchtung (9) nach unten in den Vorraum weist

15. Kleinfeueranlage nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Filterstellung des Filters (8) etwa rechtwinklig zur Regenerationsstellung verläuft.

16. Kleinfeueranlage nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich der Brennkammer (2) eine Vibrationseinrichtung angeordnet ist, die den in Regenerationsstellung schwenkbaren Filter (8) beaufschlagt.

17. Kleinfeueranlage nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vibrationseinrichtung (12) an die Schwenkvorrichtung (9) angekoppelt ist.

18. Kleinfeueranlage nach einem der Ansprüche 14 -17,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schwenkvorrichtung (9) in ihrer Höhenlage derart verfahrbar ist, dass der Filter (8) zusätzlich zu seiner Schwenkbewegung eine Vertikalbewegung durchführt.

Zeichnung