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    公开号:WO1985004236A1
    申请号:PCT/DE1985/000070
    申请日:1985-03-07
    公开日:1985-09-26
    发明作者:Manfred Köpke
    申请人:Koepke Manfred；
    IPC主号:F23B90-00
    专利说明:
    [0001] "Feststoffvergasungshe zkessel"
    [0002] Die Erfindung bezieht sich auf einen Feststoffverga* sungshei zkessel mit einem Füllschacht und einem oberhalb eines Rostes angeordneten Vergasungsraum sowie auf ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Feststoffvergasungshei zkessel s.
    [0003] Es ist bekannt, brennbare Abfälle in einem Verbren¬ nungsofen zu trocknen und zu entgasen und die bei der Vergasung der Abfälle entstehenden Brenngase aus dem Ofen abzuziehen und über eine Reinigungsanlage • zu reinigen und dann einer Verbrennung zuzuführen.
    [0004] Solche großtechnischen Anlagen haben den Nachteil, daß sie nur für großtechnische Industriebetriebe oder Abfall erwertungsanl agen sinnvoll sind.
    [0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Feststoffvergasungshei zkessel zu schaffen, der für Kleinbetriebe und Haushaltungen einsetzbar ist und mit dem unmittelbar Wärme erzeugt werden kann, so daß beispielsweise in kleinen Industriebetrieben, landwirtschaftlichen Unternehmungen, Gärtnereien und Haushaltungen od. dgl . nicht nur die Beseitigung des Abfalls sinnvoll durchgeführt werden kann, sondern gleichzeitig mit den gewonnenen Energien auch eine Beheizung der Betriebsanlagen möglich ist. Diese der Erfindung zugrunde iegende Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches gelöst.
    [0006] Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran¬ sprüchen erläutert.
    [0007] Mit dem erfindungsgemäßen Feststoff ergasungsheiz- kessel können Kohle, Torf und sonstige brennbare Stoffe verarbeitet werden und gleichzeitig Müll oder sonstige Reststoffe verbrannt werden. Diese unter¬ schiedlichen Heizstoffe können gleichzeitig vergast und verbrannt werden und können unsortiert in den Ofen eingefüllt werden. Das gewonnene Brenngas ist von hoher Brennqualität und hat je nach vergasten Stoffen keinen oder nur einen geringen Anfall von ülen oder Teeren in "den Abgasen. Durch die Vergasung der unterschiedlichen Brennstoffe und das darauf folgende Verbrennen des entstandenen Gases erfolgt ein Ausbrand der Werkstoffe bis zu 99 % . Hierdurch wird eine besonders hohe Energiegewinnung erreicht. Außerdem f llt nur in außergewöhnlich geringem Maße Asche an, wobei es sich um eine ungeschmolzene sterile Asche in mehligem Zustand handelt. Die Asche kann aus dem Ofen sofort einem entsprechenden Sam¬ melbehälter zugeführt werden.
    [0008] Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Einrichtung werden nachfolgend anhand der Zeich¬ nungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in
    [0009] Fig. 1 schematisch den erfindungsgemäßen Fest¬ stoffvergasungsheizkessel, in
    [0010] Fig. 2 eine Schn ttzeichnung durch einen erfin dungsgemäßen Kessel und in Fig.3 eine Schni ttzeichnung -in Längsachse des Flammrohres gesehen.
    [0011] In Fig. 1 ist mi 1 ein Füllschacht eines Feststoff- Vergasungsheizkessels bezeichnet. Hier kann eine Zel lenradschleuse oder ein Doppel kol benfül ler vor¬ gesehen werden. An diesen Füllschacht schließt sich nach unten ein Reaktions- bzw. Vergasungsraum 2 an, der durch einen Rost 3 nach unten hin begrenzt ist, der in der Zeichnung als Schwenkrost dargestellt ist. Unterhalb des Schwenkrostes 3 ist eine Brenn¬ kammer 4 angeordnet, die nach unten hin durch einen Ascheabzug 5 abgegrenzt ist. Anstelle des Schwenk¬ rostes 3 kann auch ein Schwingrost eingesetzt werden, der durch einen Schwingmotorantrieb ange¬ trieben wird.
    [0012] Innerhalb der Brennkammer 4 ist ein Flammrohr 6 vorgesehen, dessen Gaseintritt 7 außermittig zur Brennkammer 4 angeordnet ist, so daß die durch den Schwenkrost 3 nach unten hin austretenden Brenngase gezwungen sind, außermittig in das Flammrohr einzu¬ treten, wobei sie dabei an einem innerhalb eines Rohrstutzens 8 angeordneten Stützbrenner 9 vorbei- fließen müssen, der zur Zündung der im Flammrohr 6 zu verbrennenden Gase bestimmt ist.
    [0013] Der Rohrstutzen 8 wird nach außen hin durch eine Explosionsklappe 10 mit Zugbegrenzer abgeschlossen.
    [0014] Bei 11 ist ein Gebläse dargestellt, das über Luft¬ leitungen 12 in den unteren Bereich der Brennkammer 4 mündet, über eine weitere Luftleitung 14 in den Schweπkrost 3 führt und über eine dritte Luftleitung 15 in den oberen Bereich des Reaktionsraumes 2 mün- det, und zwar unterhalb des Fül 1 Schachtes, und an diesen drei Bereichen zur Zuführung von sauerstoff¬ reicher Frischluft sorgt.
    [0015] Bei 16 ist ein Druckausgleichsrohr dargestellt, das aus dem Füllschacht bis in den Reaktionsraum 2 führt und über eine By-passleitung 16a in die Brenn¬ kammer 4.
    [0016] Oberhalb des Schwenkrostes 3 mündet in den
    [0017] Reaktionsraum 2 ein Zündbrenner 17, der ebenfalls in einem entsprechenden Rohrstutzen 18 angeordnet ist.
    [0018] Aus der Darstellung in Fig. 3 ist erkennbar, daß der Schwenkrost 3 eine Breite aufweist, die größer als die lichte Breite des Reaktionsraumes 2 ist. Hierbei reicht der Schwenkrost über die ganze Länge des Heizkessels und besitzt in den Bereichen, in dem er unterhalb der vorkragenden Wandteile 19 und 20 des Reaktionsraumes 2 liegt, über die Schweπkrost- ebene nach oben vorstehende Aufkantungen 21 auf, die verhindern, daß unvergastes Brenngut aus der Reaktionskammer 2 in den Brennraum 4 gelangen kann.
    [0019] Die Wandung des Feststoffvergasungshei zkessel s kann einen Wärmetauscher 22 aufnehmen, beispielsweise den Wärmetauscher einer Warmwasserheizung.
    [0020] Der vorbeschriebene Feststoff ergasungshei zkessel arbeitet in der Brennkammer 4 und im Flammrohr 6 mit einem Unterdruck, der bis zum Füllschacht 1 reicht. Je nach der Art der vergasten Feststoff und je nach Gasentwicklung nimmt der Unterdruck im Füllschacht 1 und im Reaktionsraum Z ab und kann bis zum Nullpunkt kommen, je nachdem wie die Druckregel anl age einge- s tel 1 1 i s t .
    [0021] Der natürliche Kaminzug oder ein eingebauter, in der Zeichnung nicht dargestellter Rauchgasventilator sorgen für den Unterdruck im Feststoffvergasungs¬ heizkessel . Dieser Unterdruck wird bei Inbetrieb¬ nahme des Kessels durch eine Druckregel anl age ge¬ währleistet, so daß kein Überdruck durch zuviel pro¬ duziertes Gas entstehen kann. Die Druckregel anl age steuert die Luftzufuhr zum Heizkessel . Entsteht ein größerer Gasanfall im Reaktionsraum 2 und im Füll¬ schacht 1, wodurch der Unterdruck abnehmen würde, wird die Luftzufuhr sofort gemindert oder ganz ge¬ schlossen. Dies kann über eine gesonderte Regelan- läge erfolgen oder durch entsprechende Steuerung des Gebläses 11.
    [0022] Das vom Füllschacht 1 in den Reaktionsraum 2 bzw. in die Brennkammer 4 führende Druckausgleichsrohr 16 kann innerhalb oder außerhalb des Kessels angeordnet sein und sorgt für einen stets gleichbleibenden Druck innerhalb des Kessels.
    [0023] Das Flammrohr 6 ist, wie bereits vorbeschrieben, so angeordnet, daß der Gaseintritt 7 bewirkt, daß die nach unten durch den Schwenkrost 3 austretenden Gase einen weiteren Weg zum Auslaß durchlaufen müssen und somit an dem Stützbrenner 9 vorbeigeführt werden. Hierdurch werden die Gase im Brennraum 4 verbrannt und im Flammrohr 6 restlos ausgebrannt.
    [0024] An das Flammrohr 6 kann sich zusätzlich ein Wärme¬ tauscher anschließen, so daß die im Flammrohr 6 aus¬ gebrannten Gase, die eine Temperatur zwischen 500 und 800° C aufweisen können, im Wärmetauscher ge- kühlt werden können und dann mit einer niedrigen Ab* ggaasstteemiperatur von ca. 100° durch den Kamin abgeführt werden
    [0025] Das Flammrohr 6 selbst ist aus einem hitzebeständi¬ gen Werkstoff, beispielswe se Edelstahl oder einer Quarzschmelze, wobei dieser Werkstoff rotglühend wird und somit für eine bessere Verbrennung im Flammrohr 6 und in der Brennkammer 4 sorgt. Die Form des Flammrohres 6 ist unerheblich. Die Anordnung einer Explosionsklappe 10 mit Zugbegrenzer hat die Aufgabe, daß bei Verpuffuπgen innerhalb des Kessels, diese sofort ausgeglichen werden können. Der Zugbe¬ grenzer schließt sich, sobald das Gebläse 11 in Be- trieb ist. Wenn sich das Gebläse 11 ausstellt oder die Luftzufuhr ganz oder teilweise geschlossen ist, tritt der Zugbegrenzer 10 in Betrieb und regelt' den Luftzug im Brennrohr, so daß der Feststoff erga- sungsheizkessel im Reaktionsraum 2 und in der Brenn- kämmer 4 nicht auskühlt.
    [0026] Der Antrieb des Schwenkrostes 3 erfolgt mit einer Schubsicherung, die die Aufgabe hat, die Kraft des Motors aufzufangen, wenn Materialien im Reaktions- räum 2 sich verklemmen oder verkanten, so daß sich der Schwenkrost 3 nicht frei bewegen kann.
    [0027] Der Betrieb des Feststoffvergasungsheizkessels ist wie folgt:
    [0028] Der Feststoffvergasungsheizkessel kann mit Rest¬ stoffen aller Art, wie Holz, Papier, Gummi, Leder, Kunststoffe usw., aber auch mit Steinkohle, Braun¬ kohle und Torf betrieben werden. Der Einfüllung der Brennmaterialien in den Füllschacht 1 ist Vorzugs- weise eine Zerkleinerungsvorrichtung vorgeschal et, beispielsweise ein Rotationsschneidbrecher.
    [0029] Die Einfüllung der so vorbereiteten Brennmaterialien erfolgt in den Füllschacht 1. Im Reaktioπsraum 2 werden diese Stoffe über den Schwenkrost 3 gezündet und bis zu 1000° C beheizt, wodurch die Vergasung entsteht und sich ein Brenngas entwickelt, welches von hoher Brenngasqualität ist und je nach verbrann¬ ten Reststoffen kein oder nur kaum Anfall von ülen und Teeren hat. Dieses Brenngas wird durch einen Unterdruck in der unteren Brennkammer 4 nach unten gesaugt, über den Zündbrenner 17 gezündet und dann in der Brennkammer 4 und im Flammrohr 6 weiter ver¬ brannt .
    [0030] Die ausgebrannten Abgase weisen eine Temperatur zwischen 500 und 800° C auf und können dann durch einen Wärmetauscher zur Gewinnung der Restenergie geführt und durch den Kamin abgeführt werden, wobei ddaannnn eeii nn<e Abgastemperatur im Kamin von etwa 100° C herrscht
    [0031] Grundsätzlich sei darauf hingewiesen, daß die Fest- Stoffe auch mit brennbaren Flüssigkeiten versetzt werden können, wobei mit den erfindungsgemäßen Kesseln z.B. das problemlose Verbrennen von Altöl mögl ich ist.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche:
    1. FeststoffVergasungsheizkessel mit einem Füll¬ schacht und einem oberhalb eines Rostes ange¬ ordneten Vergasungsra.um, dadurch gekennzeich¬ net, daß unterhalb des den Vergasungs- oder Reaktionsraum (2) nach unten begrenzenden Rostes (3) eine Brennkammer (4) angeordnet ist, die mit einem Flammrohr (6) ausgerüstet ist.
    2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Flammrohr (6) mit einem Stützbrenner (9) ausgerüstet ist, der inner¬ halb eines Rohrstutzens (8) liegt, der zur Außenseite hin mit einer Explosionsklappe (10) mit Zugbegrenzer ausgerüstet ist.
    Heizkessel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Reaktionsraum (2) von der Brennkammer (4) trennende Rost (3) als Schwenkrost ausgebildet ist..
    Heizkessel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (3) als Schwiπg- rost mit Schwingmotorantrieb ausgebildet ist.
    5. Heizkessel nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sauerstoffzufuhr über ein außerhalb des Heizkessels angeordnetes Gebläse (11), das Luftleitungen (12, 14, 15) beschickt, die im unteren Bereich unterhalb des Flammrohres (6) der Brennkammer (4) in das Innere des mit Luftaustrittsöffnungen versehenen Schwenk¬ rostes (3) und in den oberen Bereich des Reaktionsraumes (2) münden.
    Heizkessel nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Rost (3) über die ganze Länge des Heizkessels reicht und eine Breite auf¬ weist, die größer als die lichte Breite des Reaktionsraumes (2) ist (Fig. 3).
    Heizkessel nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Rost (3) in dem Bereich, in dem er unterhalb der vorkragenden Wandteile (19, 20) des Reaktionsraumes (2) liegt, über die Rostebene nach oben hochkragende Aufkantungen (21) aufweisen.
    Heizkessel nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Rost (3) Durchlässe für den Aschedurchfall und den Gasdurchfluß aufweist.
    Heizkessel nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Gaseintritt (7) in das Flammrohr (6) außermittig zum Brennraum (4) im Bereich der Wandung des Heizkessels angeordnet ist, in der der Stützbrenner (9) vorgesehen ist.
    10. Heizkessel nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Flammrohr (6) aus einem hitze- beständigen, bei Verbrennung der Gase rot¬ glühend werdenden Werkstoff besteht.
    11. Heizkessel wenigstens nach Anspruch 3, da¬ durch gekennzeichnet, daß die motorische Antriebsvorrichtung für den Schwenkrost (3) mit einer Schubsicherung ausgerüstet ist.
    12. Heizkessel nach einem oder mehreren der vor- hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Druckausgleichsrohr (16) zur Verbindung des Fül 1 Schachtes (1), d.h. also des obersten Teiles des Heizkessels, mit dem unteren Be¬ reich des Reaktionsraumes (2) .
    13. Heizkessel nach Anspruch 12, ' dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Druckausgleichsrohr (16) eine By-passl eitung (16a) zur Verbindung zum Brennraum (4) aufweist.
    14. Heizkessel nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Wandung des Heizkessels durch einen Wärmetauscher (22) gebildet ist.
    15. Heizkessel nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Rauchgasleitung in einen nach¬ geschalteten Wärmetauscher geleitet wird.
    16. Heizkessel nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Fül IVorrichtung als Zellenrad- schleuse oder als Doppel kol benfül 1 er ausge- bildet ist.
    17. Verfahren zum Betreiben eines Feststoffver¬ gasungsheizkessels mit einem durch einen Rost von einer Brennkammer getrennten Reaktions¬ raum, dadurch gekennzeichnet, daß der Fest¬ stoffvergasungshei zkessel derart mit Unter¬ druck betrieben wird, daß im unteren Bereich der Brennkammer ein niedrigerer Druck als im oberen Bereich des Heizkessels, d.h. der Reaktionskammer oder des Fül 1 Schachtes herrscht .
    18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Unterdruck im Feststoffver¬ gasungshei zkessel durch den Kaminzug erreicht wi rd .
    19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Unterdruck im Feststoffver* gasungskessel durch einen eingebauten Rauch¬ gasventilator erzeugt wi d.
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    优先权:
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