AT397848B - Feuerungsanlage zum verbrennen von kleinstückigen festbrennstoffen, insbesondere hackschnitzel - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Feuerungsanlage zum Verbrennen von kleinstückigen Festbrennstoffen, insbesondere Hackschnitzel, mit einer einen Feuerraum und davon ausgehende Rauchgaszüge bildenden Brennkammer, einer Brennstoffbeschickungsvorrichtung und einer Luftversorgungseinrichtung, welche Beschickungsvorrichtung einen einen Austragsförderer aufnehmenden Vorratsbehälter und einen zwischen dem Vorratsbehälter und einem über einen Beschickungskanal an eine Eintragsöffnung des Feuerraumes angeschlossenen Beschickungsförderer verlaufenden Zufuhrkanal aufweist, wobei der Zufuhrkanal und der Beschickungsförderer samt seinem Beschickungskanal zu einem nach außen luftdicht abgeschlossenen Förderstrang zusammengebaut sind.

Bedingt durch den steigenden Energiebedarf einerseits und die wachsende Notwendigkeit der Umweltschonung anderseits, gewinnt die Forderung nach einer Optimierung der Verbrennungstechnik hinsichtlich Emission schädlicher Gase und Stäube und hinsichtlich des erreichbaren Wirkungsgrades zunehmend an Bedeutung. Dabei bereiten Festbrennstoffe im Gegensatz zu flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen wesentlich größere Schwierigkeiten, da sich bisher sowohl die Brennstoffbeschickung als auch die Verbrennungsluftzufuhr nur bedingt regeln und damit der Verbrennungsablauf beeinflussen lassen. Eine Zerkleinerung der Brennstoffe ermöglicht zwar, die Brennstoffeigenschaften der Festbrennstoffe an die der flüssigen und gasförmigen Brennstoffe anzunähern und die Dosierbarkeit des Brennstoffeintrages zu verbessern, doch können die bekannten Verbrennungsverfahren bezüglich der Verbrennungsoptimierung keinesfalls befriedigen.

Kleinstückige und rieselfähige Festbrennstoffe sind darüber hinaus auch wegen der Sicherstellung der Brennstoffbeschikkung Voraussetzung für einen automatischen Betrieb einer Feuerungsanlage, wobei es grundsätzlich zwei verschiedene Verbrennungsverfahren, nämlich die Flugverbrennung und die Ein- oder Unterschubfeuerung gibt. Bei der Flugverbrennung werden die Brennstoffstückchen meist über ein Gebläse zusammen mit einer nicht näher definierbaren Förderluftmenge in den Feuerraum eingeblasen, so daß nicht nur die zuführbare Brennstoffmenge recht unbestimmt bleibt, sondern vor allem auch die teils mit dem Brennstoff und teils zusätzlich über eigene Zuluftleitungen zugeführte Verbrennungsluft in ihrer Gesamtheit nur in engen Mengenbereichen regelbar ist. Bei der Ein- oder Unterschubfeuerung wiederum wird der Brennstoff strangförmig in den Feuerraum eingeschoben und bildet einen von der Oberfläche her abbrennenden Brennstoffhaufen. Die seperat zugeführte Verbrennungsluft ließe sich hier zwar unabhängig von der Brennstoffzufuhr regeln, doch bleibt der Abbrand des einen Glutstock ergebenden Brennstoffhaufens praktisch unkontrollierbar und es kommt zu Schwelzonen mit unerwünschtem Nachbrennverhalten, so daß diese Art von Feuerung nur sehr träge auf eine Regelung reagiert und die für eine Optimierung erforderliche ständige Überwachung des Betriebszustandes unmöglich ist.

Zur Durchführung von Flugverbrennungsverfahren wurde gemäß der DE-OS 35 36 824 zwar bereits eine Wurf-Beschickungseinrichtung vorgeschlagen, bei der der gesamte Wurfapparat einschließlich der Zuteileinheit durch ein weitgehend luftdichtes Blechgehäuse gekapselt wird, doch läßt sich dabei nicht erkennen, wie das Eindringen von Falschluft verhindert werden soll, und es gibt auch keine Angaben über die eigentliche Verbrennungsluftzufuhr. Auch sind, wie die US-PSen 1 325 589, 2 001 152, 2 487 464 und 2 538 944 zeigen, bereits verschiedene Beschickungsvorrichtungen für Feuerungsanlagen mit um horizontale Drehachsen rotierenden Schleuderrädern bekannt, aber es fehlen auch hier genauere Hinweise über Luftführungs- und Verbrennungsverhältnisse.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Feuerungsanlage der eingangs geschilderten Art anzugeben, die auf rationelle Weise eine echte Optimierung der Verbrennungstechnik auch bei Festbrennstoffen erlaubt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Förderstrang mit einer dem Beschickungsförderer vorgeordneten Zellenradschleuse od. dgl. ausgestattet ist und daß die Luftversorgungseinrichtung jeweils über unabhängig voneinander ansteuerbare Gebläse luftbeaufschlagbare, in den Feuerraum führende Zuluftleitungen für eine Primär-, Sekundär- und gegebenenfalls Tertiärluftbeaufschlagung umfaßt. Die Zellenradschleuse und der geschlossene Förderstrang gewährleisten, daß der Brennstoff unter Luftabschluß in den Feuerraum gefördert werden kann und erlauben durch die entsprechend regelbaren Antriebe für den Austragsförderer, die Zellenradschleuse und den Beschickungsförderer die gewünschte Dosierung der Eintragsmenge des Brennstoffes. Die jeweils separat regelbaren Gebläse wiederum ermöglichen es, den Verbrennungsvorgang gezielt zu beeinflussen und genau die für den jeweiligen Betriebszustand erforderliche Luftmenge in den Feuerraum bzw. die Rauchgaszüge einzublasen, so daß es zur angestrebten Durchmischung von Brennstoff und Verbrennungsluft und zu einer vollständigen Verbrennung kommt. Dabei lassen sich Brennstoff- und Luftzufuhr unabhängig voneinander regeln, wobei die Dosierung der Brennstoffmenge von der Verbrennungsleistung abhängt und, bedingt durch die Flugverbrennung, über weite Bereiche bis weit in den Teillastbetrieb hinein möglich ist. Die Verbrennungsluftzufuhr wiederum erfolgt in Abhängigkeit vom Verbrennungsvorgang, wozu entsprechende Meßgrößen, beispielsweise die Konzentra- 2

AT 397 848 B tion oxydierbarer Rauchgaskomponenten, die Regelung bestimmen. Entsprechend der geforderten Leistung kann so der Verbrennungsablauf in bezug auf den Ausbrand, die Abgastemperatur und die Schadstoffemissionen optimiert werden.

Um die Luftverhältnisse während der Verbrennung auch im Teillastbereich u. dgl. einwandfrei beeinflussen zu können, ist zur Ansteuerung der Gebläse eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die mit Meßfühlern für den Feuerraum und die Rauchgaszüge und mit In einem an die Rauchgaszüge anschließenden Meßrohr eingesetzten Meßfühlern für die Abgase in Verbindung steht, so daß stets kontrollierbare Strömungsverhältnisse im Feuerraum und den Rauchg'aszügen vorhanden sind und eine exakte Regelung des Verbrennungsvorganges möglich ist.

An und für sich könnte als Beschickungsförderer eine einfache Rutsche od. dgl. dienen, die den Brennstoff unter Luftabschluß in den Feuerraum gleiten läßt und durch das Abfallen des Brennstoffes eine Flugverbrennung ermöglicht. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn als Beschickungsförderer ein Schleuderrad vorgesehen ist, dessen Auswurfkanal den Beschickungskanal bildet, wobei das Schleuerrad eine vertikale Drehachse aufweist und aus einer mit Schleuderflügeln bestückten Scheibe besteht. Es ergibt sich eine robuste, leistungsstarke Konstruktion, die eine genaue Mengendosierung erlaubt und beim Brennstoffeintrag zu einer eine entsprechend gute Luftvermischung mit sich bringenden Streuwirkung führt.

Um eine besonders genaue Mengendosierung des Brennstoffes zu erreichen, kann der Zellenradschleuse im Förderstrang eine Verwiegestrecke nachgeordnet sein, so daß die eingetragene Brennstoffmenge tatsächlich erfaßt und dementsprechend die Antriebe von Austragsförderer, Zellenradschleuse und Beschik-kungsförderer angesteuert werden können.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Feuerungsanlage in einer Gesamtansicht, Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Brennkammer dieser Feuerungsaniage in größerem Maßstab und Fig. 3 und 4 den Beschickungsförderer in teilgeschnittener Seitenansicht bzw. im Horizontaischnitt ebenfalls im größeren Maßstab.

Eine Feuerungsanlage 1 zum automatischen Verbrennen von kleinstückigen Festbrennstoffen, insbesondere Hackschnitzel, setzt sich aus der mit einem Heizkessel 2 kombinierten Brennkammer 3, einer Brennstoffbeschickungsvorrichtung 4 und einer Luftversorgungseinrichtung 5 zusammen. Die Brennkammer 3 bildet dabei einen Feuerraum 6 und davon ausgehende Rauchgaszüge 7 und ist an den Innenwänden mit einer Schamotteauskleidung 8 versehen.

Die Beschickungsvorrichtung 4 besteht aus einem den Brennstoff aufnehmenden Vorratsbehälter 9, der mit einem Austragsförderer 10 ausgerüstet ist, einem vom Austragsförderer 10 über eine Zellenradschleuse 11 und vorzugsweise eine Verwiegestrecke 12 zu einem Beschickungsförderer 13 führenden Zufuhrkanal 14 und einem den Beschickungsförderer an eine Eintragsöffnung 15 des Feuerraumes 6 anschließenden Beschickungskanal 16, wobei der Zufuhrkanal 14 zumindest von der Zellenradschleuse 11 aus, die Verwiegestrecke 12 und der Beschickungsförderer 13 mit seinem Beschickungskanal 16 zu einem nach außen hin luftdicht abgeschlossenen Förderstrang 17 zusammengebaut sind. Als Beschickungsförderer 13 ist hier ein Schleuderrad 18 vorgesehen, das um eine Vertikalachse dreh- und antreibbar lagert und aus einer Scheibe 19 mit aufgesetzten Schleuderflügeln 20 besteht. Der Auswurf 21 führt direkt in den Beschickungskanal 16, so daß dieser gleichzeitig als Auswurfkanal dient.

Die Luftversorgungseinrichtung 5 ist für eine Primär-, Sekundär- und Tertiärluftbeaufschlagung ausgelegt, wobei die Zuluftleitungen 22 für die Luftbeaufschlagung, die über Einlaßdüsen 23 für die Primärluft in den Feuerraum 6, für die Sekundär- und Tertiäriuft in geeignete, an den Feuerraum 6 anschließende bzw. dem Rauchgasübergang 24 zum Kessel 2 vorgeordnete Abschnitte der Rauchgaszüge 7 einmünden, jeweils über eigene Gebläse 25 führen, welche Gebläse 25 unabhängig voneinander über Steiltriebe 26 regelbar sind. Außerdem ist zwischen Brennkammer 3 und einem entsprechenden Kamin 27 ein Saugzugventilator 28 angeordnet, um für genau bestimmte Strömungsverhältnisse innerhalb des Feuerraumes und der Rauchgaszüge sorgen und die gewünschte Luftzufuhr auch im Teillastbereich sicherstellen zu können.

Zur Regelung und Überwachung der Feuerungsanlage 1 ist eine Steuerungseinrichtung 29 vorgesehen, die in Abhängigkeit von den über Meßfühler 30 für den Feuerraum und die Rauchgaszüge, Meßfühler 31 für den Kessel 2 und Meßfühler 32 für die Abgase, die in einem dem Saugzugventilator 28 vorgeordneten Meßrohr 33 angeordnet sind, eingelesenen Meßdaten einerseits den Brennstoffeintrag entsprechend dem Leistungsbedarf durch Ansteuern der Antriebe des Austragsförderers 10, der Zellradschleuse 11 und des Beschickungsförderers 13 regelt und anderseits die Verbrennungsiuftzufuhr entsprechend den Verbrennungsverhältnissen und Betriebszuständen im Feuerraum und den Rauchgaszügen durch Ansteuern der Stelltriebe 26 für die Gebläse 25 und des Saugzugventilators 28 kontrolliert. Ein in den Beschickungskanal 16 einmündender Zündgebläsebrenner 34, der ebenfalls von der Steuerungseinrichtung 29 ansteuerbar ist, erlaubt ein automatisches Anfeuern und Vorwärmen der Brennkammer. 3

Claims (4)

1. AT 397 848 B In Abhängigkeit vom Leistungsbedarf wird der Brennstoff, beispielsweise Hackschnitzel, vom Vorratsbehälter 9 über den Austragsförderer 10 und den Förderstrang 17 in die vorgeheizte Brennkammer 6 eingebracht, wobei durch die Zellenradschleuse 11 und das Schleuderrad 13 das Material unter Luftabschluß fein verteilt und genau dosierbar in den Feuerraum 6 eingeworfen wird und es auf Grund der separat zugeführten Verbrennungsluft zu einer optimalen Flugverbrennung kommt. Es ist möglich, den Verbrennungsvorgang im gewünschten Sinne hinsichtlich der Wirkungsgrade und der Schadstoffemissionen zu optimieren und auch mit Festbrennstoffen ähnlich guter Verbrennungsergebnisse wie mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen zu erreichen. Die voneinander unabhängige Regelbarkeit des Brennstoffeintrages und der Verbrennungsluftzufuhr erlaubt es außerdem, die Feuerungsanlage 1 leistungsgerecht zu fahren und dabei sowohl im Vollastbereich wie im Teillastbereich beste Verbrennungsergebnisse zu erzielen. Patentansprüche 1. Feuerungsanlage zum Verbrennen von kleinstückigen Festbrennstoffen, insbesondere Hackschnitzel, mit einer einen Feuerraum und davon ausgehende Rauchgaszüge bildenden Brennkammer, einer Brennstoffbeschickungsvorrichtung und einer Luftversorgungseinrichtung, welche Beschickungsvorrichtung einen einen Austragsförderer aufnehmenden Vorratsbehälter und einen zwischen dem Vorratsbehälter und einem über einen Beschickungskanal an eine Eintragsöffnung des Feuerraumes angeschlossenen Beschickungsförderer verlaufenden Zufuhrkanal aufweist, wobei der Zufuhrkanal und der Beschickungsförderer samt seinem Beschickungskanal zu einem nach außen luftdicht abgeschlossenen Förderstrang zusammengebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstrang (17) mit einer dem Beschickungsförderer (13) vorgeordneten Zellenradschleuse (11) od. dgl. ausgestattet ist und daß die Luftversorgungseinrichtung (5) jeweils über unabhängig voneinander ansteuerbare Gebläse (25) luftbeaufschlagbare, in den Feuerraum (6) führende Zuluftleitungen (22) für eine Primär-, Sekundär-und gegebenenfalls Tertiärluftbeaufschlagung umfaßt.
2. 2. Feuerungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung der Gebläse (25) eine Steuerungseinrichtung (29) vorgesehen ist, die mit Meßfühlern (30) für den Feuerraum (6) und die Rauchgaszüge (7) und mit in einem an die Rauchgaszüge (7) anschließenden Meßrohr (33) eingesetzten Meßfühlern (32) für die Abgase in Verbindung steht.
3. 3. Feuerungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Schleuderrad als Beschickungsförderer, dessen Auswurfkanal den Beschickungskanal bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleuderrad (18) eine vertikale Drehachse aufweist und aus einer mit Schleuderflügeln (20) bestückten Scheibe (19) besteht.
4. 4. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenradschleuse (11) im Förderstrang (17) eine Verwiegestrecke (12) nachgeordnet ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 4