Hintergrund der Erfindung
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennofen zur Verbrennung von Brennmaterial
bestehend aus nachwachsenden Rohstoffen, wie Holz, vornehmlich Holzschnitzel, oder
Kohle oder Biomasse oder Müll bzw. eine Mischung daraus.
[0002] Seit geraumer Zeit sind Brennöfen im Einsatz, die Brennmaterial verbrennen, das weder
Öl noch Gas ist, sondern im Wesentlichen aus nachwachsenden Rohstoffen, wie Holz,
besteht. Zudem sind derartige "Holzöfen" in der Lage, auch andere feste Brennstoffe
wie beispielsweise Kohle oder Biomasse oder Müll zu verbrennen.
[0003] Derartige Brennöfen weisen einen Kesselkörper mit einem Brennraum auf, in dem die
Verbrennung stattfindet, wobei der Kesselkörper eine Umwandung aufweist, in der eine
Eintrittsöffnung für das Brennmaterial sowie eine Austrittsöffnung zur Ausbringung
des Abgases aus dem Brennraum ausgebildet sind.
[0004] Um das durch die Eintrittsöffnung zugeführte Brennmaterial zu verbrennen, ist ein
Brennrost vorgesehen, auf dem das Brennmaterial zunächst vergast und anschließend
verbrannt wird, wobei die zur Verbrennung notwendige Verbrennungsluft aus einem Luftkanal
gespeist wird und die Verbrennungsluft mittels eines Gebläses in den Luftkanal eingeblasen
wird.
[0005] Oberhalb des Brennrostes ist in dem Kesselkörper ein Abgaskanal ausgebildet, der
sich ausgehend von dem Brennrost durch den Brennraum erstreckt, wobei oberhalb des
Brennrostes eine weitere Verbrennung von Gaspartikeln, insbesondere von Kohlenmonoxid-Partikeln,
erfolgt und dadurch eine Umwandlung in C0
2-Partikel bzw. -Molekühle erreicht werden soll.
[0006] Derartige Brennöfen sollen einen breiten Betriebsbereich aufweisen können. Dies einmal,
um unterschiedliche Wärmeleistungen und damit Energieleistungen liefern zu können,
welche von einer schwankenden Nachfrage abhängen, wie beispielsweise unterschiedlicher
Tagesbedarf, Jahreszeitenbedarf etc. Weiterhin besteht bei herkömmlichen Brennöfen
gerade im Niedriglastbereich das Problem einer unzureichenden Verbrennung bzw. kann
ein Niedriglastbereich überhaupt nicht realisiert werden.
[0007] Soll der Brennofen, wie oben angegeben, für unterschiedlichste Brennmaterialien einsatzfähig
sein, so müssen sehr unterschiedliche Brennleistungen mit dem eingesetzten Brennrost
verwirklicht werden.
Zugrundeliegende Aufgabe
[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Brennofen der
eingangs genannten Art zu schaffen, mit dessen Brennrost eine erheblich effizientere
Wirkungsweise erzielt wird, und der in jeder Betriebssituation eine zufriedenstellende
Verbrennung des Brennmaterials ermöglicht.
Erfindungsgemäße Lösung
[0009] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0010] Dadurch, dass der Brennrost wenigstens zwei Brennkammern aufweist, deren Luftversorgung
einzeln steuerbar ist, wird eine fein steuerbare Verbrennung des auf dem Brennrost
sich befindenden Brennmaterials erreicht. Die Brenntemperatur der Brennkammern kann
unterschiedlich eingestellt werden und einzeln an das Brennmaterial angepasst werden.
So kann auf sehr einfache Weise auf die unterschiedlichen Betriebszustände, wie beispielsweise
Startphase des Brennofens, Niedrigenergiestufenbetrieb bzw. generell geforderte Leistung
des Brennofens, Feuchtigkeit des Brennmaterials, Menge des Brennmaterials, Art des
Brennmaterials, etc. durch unterschiedliche Steuerung der Luftversorgung in den einzelnen
Brennkammern reagiert bzw. Einfluss genommen werden.
[0011] Vorteilhafterweise sind hierzu die Brennkammern einzeln gegeneinander abgegrenzt.
[0012] Zur Verfeinerung der Steuerung bzw. bei größeren Bauformen des Brennofens sind vorteilhafterweise
drei oder mehr Brennkammern vorgesehen.
[0013] Das nicht verbrannte Brenngut wird am Ende des Förderweges des Brennrostes in einem
Brenngutschacht gesammelt und kann vorteilhafterweise mittels einer Fördereinrichtung,
insbesondere einer Förderschnecke aus dem Brennraum ausgebracht werden.
[0014] Vorteilhafterweise werden die einzelnen Brennkammern mit Zuluft über den Zuluftkanal
versorgt, wobei die Zuluftmenge über wenigstens ein Ventil je Brennkammer gesteuert
zuführbar ist.
[0015] Weiterhin sind mit Vorteil die Ventile mit einem motorisch betriebenen Schieber,
insbesondere einem Dreh-Schieber betätigbar.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
[0016] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Es zeigt:
- Fig. 1
- eine perspektivische, schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Brennofens,
- Fig. 2
- eine gerade Schnittansicht des Brennofens gemäß Fig. 1,
- Fig. 3
- eine perspektivische Teilschnittansicht auf die Einlassseite des erfindungsgemäßen
Brennofens von Fig. 1 und 2 u. a. gemäß der Linie D-D von Fig. 2 und
- Fig. 4
- eine perspektivische Ansicht von hinten auf die Außenseite der inneren Wand der Umwandung
des erfindungsgemäßen Brennofens von Fig. 1 und 2 mit schematisch dargestellter Austrittsöffnung.
[0017] In den Figuren sind gleiche Elemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
[0018] In Fig. 1 ist in perspektivischer Ansicht der erfindungsgemäße Brennofen 1 in perspektivischer
Darstellung dargestellt. Er weist einen Kesselkörper 2 auf, der einen Brennraum 3
umgibt. Der Kesselkörper 2 weist eine Umwandung 5 auf, die den Brennraum 3 vollständig
umgibt.
[0019] In der Umwandung 5 ist eine Eintrittsöffnung 6 vorgesehen, die für das Zuführen des
Brennguts dient, welches in dem Brennofen 1 verbrannt werden soll. Wie aus Fig. 1
ersichtlich, ist weiterhin eine Austrittsöffnung 7 vorgesehen, die dazu dient, das
Verbrennungsgas einem entsprechenden Wärmetauscher (nicht dargestellt) zur Verfügung
zu stellen.
[0020] Hinter der Eintrittsöffnung 6 für das Brenngut ist ein Brennrost 9 vorgesehen, der
als Vorschubrost ausgebildet ist, und hierzu horizontal bewegliche Auflageflächen
11 für das Brenngut aufweist. Zumindest ein Teil der Auflageflächen 11, beispielsweise
jede zweite, ist mittels geeigneter Antriebseinrichtungen hin- und herbewegbar, so
dass das eingeführte Brennmaterial von der Eintrittsöffnung 6 entlang des Brennrostes
9 bewegt wird.
[0021] Der Brennrost 9 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 drei Brennkammern
13, 15 und 17 auf, deren Luftversorgung einzeln steuerbar ist, um so eine angepasste
Verbrennung von Brenngut zu ermöglichen.
[0022] Die sich hin und her bewegenden Auflageflächen 11 fördern das Brenngut auf dem Brennrost
9 abwärts, und nicht verbranntes bzw. verglühtes Brenngut fällt in einen Brenngutschacht
19, in dem eine Förderschnecke 21 angeordnet ist, die das unverbrannte Brenngut, im
Wesentlichen in Form von Asche, seitlich nach Außen außerhalb des Brennofens 1 führt.
[0023] Das auf den Auflageflächen 11 liegende Brenngut bzw. das oberhalb der Auflageflächen
schwebende Brenngut wird dort verbrannt bzw. verglüht und die Verbrennungsabgase steigen
in einem Abgaskanal 23 nach oben.
[0024] Der Abgaskanal 23 hat eine mäandrierende Ausbildung, die dadurch erzeugt wird, dass
oberhalb des Brennrosts 9 eine schräg nach oben sich erstreckende Zwischenwandung
25 vorgesehen ist, die eine Öffnung 27 freilässt, oberhalb der eine weitere Zwischenwandung
29 vorgesehen ist, von der wenigstens ein Teil sich wie der schräg nach unten erstreckt,
um das Abgas in dem Abgaskanal 23 wieder (leicht) nach unten zu leiten. Oberhalb der
Öffnung 27 befinden sich in der Umwandung zum Brennraum 3 gegebenenfalls verschließbare
Öffnungen 32, durch die zusätzliche Verbrennungsluft eingebracht werden kann. Der
Öffnungsgrad der Öffnungen 32 kann veränderbar sein, je nach Bedarf von zusätzlicher
Verbrennungsluft.
[0025] Gelenkt von der Zwischenwandung 29 erreicht das Abgas einen weiteren Verbrennungsabschnitt
31, in dem durch vorzugsweise steuerbare Öffnungen 33 weitere Verbrennungsluft zugeführt
wird. In dem Verbrennungsabschnitt 31 erfolgt auch eine Entaschung dadurch, dass Aschepartikel
in einen Entaschungsbereich 35 absinken können und mittels einer Förderschnecke 37
aus dem Brennraum 3 wieder ausgebracht werden können.
[0026] Durch Zuführen von Verbrennungsluft durch die Öffnungen 33 wird insbesondere Kohlenmonoxidanteil
des Abgases weiter verbrannt, wodurch Kohlendioxid entsteht, das über eine Öffnung
39 zwischen Zwischenwandung 29 und Umwandung 5 den Abgaskanalabschnitt 40 erreicht
von wo es zu der Austrittsöffnung 7gebracht wird und dort der weiteren Verwendung,
insbesondere einem Wärmetauscher, zugeführt wird.
[0027] Die Verbrennungsluft wird dem Brennofen 1 mittels eines Gebläses 41 zugeführt und
gelangt von außerhalb in einen um den Brennraum 3 zirkulierenden Luftkanal 43, der
in der Umwandung 5 ausgebildet ist, bis zu dem Brennrost 9. Hierzu weist die Umwandung
5 eine äußere Wand 45 und eine innere Wand 47 auf, die sich beabstandet von der äußeren
Wand 45 erstreckt. Durch die in der Umwandung 5 zirkulierende, von außen über das
Gebläse 41 zugeführte Umgebungsluft kann diese als Verbrennungsluft einerseits bis
zur Verbrennung aufgeheizt werden, was deren Wirkungsgrad deutlich erhöht, wobei sie
gleichzeitig die Umwandung 5 kühlt, was zusätzliche Kühlmittel, insbesondere flüssige
Kühlmittel einspart.
[0028] In Fig. 2 ist ähnlich zu Fig. 1 der erfindungsgemäße Brennofen 1 in Schnittansicht
dargestellt. Insbesondere wird hier der mäandrierende Verlauf des Abgaskanals 23 oberhalb
des Brennrosts 9 über die Öffnung 27 zu dem Verbrennungsabschnitt 31 und von dort
zur Austrittsöffnung 7deutlich und auch die einzelnen Brennkammern 13, 15 und 17 sind
deutlich erkennbar.
[0029] Fig. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Brennofen 1 in perspektivischer Ansicht und geschnitten
entlang der Linie D-D von Fig. 2, wobei im Bereich des Brennrostes 9 die Umwandung
5 noch weiter ausgespart ist.
[0030] Fig. 4 zeigt die Außenseite der inneren Wand 47 der Umwandung 5 des erfindungsgemäßen
Brennofens 1 in einer perspektivischen Ansicht von der Rückseite. Dort sieht man auch
die Welle 22 der Förderschnecke 21 und die Welle 38 der Förderschnecke 37.
[0031] Mithilfe dieses zirkulierenden Luftkanals 43 wird die Umwandung 5 des Brennofens
1 gekühlt und folgende weitere erhebliche Vorteile erreicht. Aufgrund des Wärmetauscheffekts
zwischen dem heißen Brennraum 3 und der über den oberen Abschnitt 49 eingeführten
Verbrennungsluft, die als Kühlluft der Umwandung 5 dient, wird die Verbrennungsluft
erheblich aufgeheizt, bevor sie dem Brennrost 9zugeführt wird. Dies führt einerseits
zu einererheblich verbesserten Verbrennung und andererseits wird die durch die Verbrennung
im Brennraum 3 abgestrahlte Wärme der einströmenden Verbrennungsluft zugeführt, wodurch
ein deutlich verbesserter Verbrennungsprozess verwirklicht wird, der sich durch deutlich
verringerte Energieverluste auszeichnet. Die im Stand der Technik bisher notwendigerweise
vorgenommenen aufwändigen Kühlmaßnahmen können entfallen.
[0032] Wie aus den Fig. 1 bis 4 ersichtlich, wird die Zuluftmenge an Verbrennungsluft in
die einzelne Brennkammer 13, 15 und 17 vorteilhafterweise gesteuert durch Ventile
55, die Öffnungen 57 in der inneren Wand 47des Zuluftkanals 43 mittels drehbaren motorisch
betriebenen Ventilschiebern 61 öffnen bzw. verschließen können. Die Ventilschieber
61 sind drehbar auf einer Welle 63 angeordnet und deren Drehung wird mittels eines
steuerbaren Motors 65 über ein Getriebe 67 vorgenommen.
[0033] So wird ersichtlich, dass jede Brennkammer 13, 15 und 17 individuell mit Verbrennungsluft
aus dem Zuluftkanal 43 versorgt werden kann und somit eine optimale Brennleistung
ermöglicht wird.
[0034] Mithilfe von zusätzlichen Zuluftkanälen 53 kann die weitere Verbrennung auch des
Abgases im Brennraum 3 optimal gesteuert werden, je nachdem, welche Leistung von dem
erfindungsgemäßen Brennofen 1 gefordert wird. Dabei kann durch entsprechende Ansteuerung
der die Ventilschieber 61 betätigenden Motore 65 eine optimale Zuluftsteuerung und
Anpassung an die geforderte Brennleistung auch über den Zuluftkanal 53 erreicht werden.
[0035] Der erfindungsgemäße Brennofen zeichnet sich vorteilhafterweise durch einen Brennrost
aus, der einerseits eine optimale Brennleistung ermöglicht und in Zusammenhang mit
seiner Brennofenstruktur andererseits keine oder nahezu keine Schadstoffe nach der
Verbrennung abgibt, sondern praktisch nur CO
2 als Abgas vorliegt. Somit ist der Brennofen der vorliegenden Erfindung den Brennöfen
des bisherigen Standes der Technik weitaus überlegen.
Bezugszeichen liste
[0036]
- 1
- Brennofen
- 2
- Kesselkörper
- 3
- Brennraum
- 5
- Umwandung
- 6
- Eintrittsöffnung
- 7
- Austrittsöffnung
- 9
- Brennrost
- 11
- Auflageflächen
- 13
- Brennkammer
- 15
- Brennkammer
- 17
- Brennkammer
- 19
- Brenngutschacht
- 21
- Förderschnecke
- 22
- Welle
- 23
- Abgaskanal
- 25
- Zwischenwandung
- 27
- Öffnung
- 29
- Zwischenwandung
- 31
- Verbrennungsabschnitt
- 32
- Öffnungen
- 33
- Öffnung
- 35
- Entaschungsbereich
- 37
- Förderschnecke
- 38
- Welle
- 39
- Öffnung
- 40
- Abgaskanalabschnitt
- 41
- Gebläse
- 43
- Luftkanal
- 45
- äußere Wand
- 47
- innere Wand
- 49
- oberer Abschnitt
- 53
- Zuluftkanäle
- 55
- Ventile
- 57
- Öffnungen
- 61
- Ventilschieber
- 63
- Welle
- 65
- Motor
- 67
- Getriebe
1. Brennofen (1) zur Verbrennung von Brennmaterial bestehend aus nachwachsenden Rohstoffen,
wie Holz, vornehmlich Holzschnitzel, Kohle, Biomasse oder Müll bzw. eine Mischung
daraus, mit
einem Kesselkörper (2) mit einem Brennraum (3), in dem die Verbrennung stattfindet,
wobei der Kesselkörper (2) eine Umwandung (5) aufweist, in der eine Eintrittsöffnung
(6) für das Brennmaterial sowie eine Austrittsöffnung (7) zur Ausbringung des Abgases
aus dem Brennraum (3) ausgebildet sind,
einem Brennrost (9) auf dem das Brennmaterial vergast und verbrannt wird und der mit
Verbrennungsluft aus einem Luftkanal (43) gespeist wird, die mittels eines Gebläses
(41) in den Luftkanal (43) eingeblasen wird, und
einem Abgaskanal (23), der sich ausgehend von dem Brennrost (9) durch den Brennraum
(3) erstreckt und in dem eine weitere Verbrennung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennrost (9) wenigstens zwei Brennkammern (13, 15, 17) aufweist, deren Luftversorgung
einzeln steuerbar ist.
2. Brennofen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Brennkammern (13, 15, 17) einzeln gegeneinander abgegrenzt sind.
3. Brennofen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass bevorzugt drei Brennkammern (13, 15, 17) vorgesehen sind.
4. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Brennrosts (9) eine Brenngutschacht (19) vorgesehen ist, der zur Aufnahme
von nicht verbranntem bzw. verglühtem Brennmaterial dient.
5. Brennofen nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich des Brenngutschachtes (19) eine Fördereinrichtung, insbesondere
eine Förderschnecke (21) angeordnet ist, die zur Ausbringung des nicht verbrannten
Brennguts aus dem Brennraum (3) dient.
6. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammern (13, 15, 17) über den Zuluftkanal (43) mit Brennluft versorgt werden
und die Zuluftmenge über mindestens je ein Ventil (55) pro Brennkammer gesteuert zuführbar
ist.
7. Brennofen nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (55) einen motorisch betriebenen Dreh-Schieber (61) aufweist.