DE3520616C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brennofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Brennofen ist bekannt aus der GB-PS 1 01 757. Bei diesem ist der Feuerraum neben dem Brennraum angeordnet. Die Beschickung des Feuerraumes mit festen Brennstoffen erfolgt über ein in der Decke des Feuerraumes angeordnete Zuführvorrichtung. Feuerraum und Brennraum sind über einen U-förmigen Kanal für die im Feuerraum erzeugten Brenngase mit­ einander verbunden. Die Brenngase umstreichen eine Ofenmuffel entgegen dem Uhrzeigersinn. Unterhalb des Brennraumes ist ein Wärmetauscher vorgesehen, durch den die Abgase von unten vom Brennraum aus nach unten und dann seitlich zum Kamin geleitet werden. Den anderen Kanal des Wärmetauschers durchstreicht Frisch­ luft im Gegenstromprinzip. Die erhitzte Frischluft wird dem Brenngas am Ausgang des U-förmigen Kanals zugemischt, um eine einwandfreie Verbrennung zu ge­ währleisten.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe ge­ löst werden, einen Brennofen der genannten Art so auszubilden, daß er mit einem geringen Anteil von festem Brennstoff, insbesondere Holz, auf sehr hohe Temperatur gebracht werden kann, und auch das Anheizen, nämlich das Entzünden des festen Brenn­ stoffes ohne zusätzliche Maßnahmen möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Hierbei dient die Befeuerung durch Gas oder Öl zum schnellen Vor­ heizen auf z. B. 500 bis 800°C oder zum Aufheizen auf fast Betriebstemperatur von z. B. bis zu 1000°C bis 1100°C. Der Fertigbrand erfolgt jedoch allein mit dem Festbrennstoff, insbesondere Holz. Dieser bringt durch die über den Wärmetauscher auf 400°C bis 600°C vorgeheizte Frischluft, die durch Druck in den Brennraum eingeblasen wird, die erwünschte Endtempe­ ratur. Die bei diesem Garbrand entstehende Flugasche kommt dabei mit dem zu brennenden keramischen Gut in Berührung und liegt gegebenenfalls auf diesem auf und schmilzt in die Keramik oder die aufgebrachte Glasur ein. Dadurch werden besondere Oberflächen­ schmelzvorgänge ausgelöst und damit ein bestimmter Brenneffekt erzielt. Der Brennofen ist durch die Öl- oder Gasbefeuerung schnell auf so hohe Temperatur zu bringen, daß die Frischluftvorwärmung wirksam wird und es werden erhebliche Mengen an Holz eingespart.

Es ist zwar schon bei Heizungskesseln bekannt, diese mit Öl bzw. Gas und mit Festbrennstoffen zu betreiben. Dies hat jedoch den Zweck, von einer Betriebsart auf die andere umstellen zu können.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungs­ beispiels beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des Brennofens im Schnitt und

Fig. 2 eine Ansicht gemäß dem Schnitt A-B der Fig. 1.

Mit 1 ist ein Brennofen bezeichnet, der einen unteren Feuerungsraum 2 und einen insbesondere unmittelbar da­ rüber befindlichen Brennraum 3 aufweist. Feuerungsraum 2 und Brennraum 3 sind durch einen keramischen Brennrost 4 voneinander getrennt. Durch diesen können die heißen Abgase aus dem Feuerungraum 2 in den Brennraum 3 gelangen und das auf dem Brennrost 4 gestapelte zu brennende Gut 5 umspülen.

Im Feuerungsraum 2 ist unten ein Feuerrost 6 angeordnet, auf dem Festbrennstoff 7, insbesondere Holz, aufge­ schüttet oder -geschichtet werden kann. Im unteren Bereich ist eine Feuertür 8 für den Festbrennstoff vorgesehen.

In einer Wand, insbesondere der Rückwand 9 des Feu­ erungsraumes 2 ist wenigstens ein atmosphärischer Brenner, also z. B. ein Öl- oder insbesondere Gasbrenner 10 angebracht, der in den Feuerungsraum 2 brennt. Zweckmäßig kann ein Prallstein 11 im Endbereich der Flamme 12 des Gasbrenners 10 im Feuerungsraum 2 vor­ gesehen sein. Der Brenner 10 kann auch in einer Feuertür angeordnet sein.

Der Brennraum 3 ist durch eine Beschickungstür 13 verschließbar. An einer Wand des Brennraums 3, ins­ besondere der Rückwand 9′, ist unten ein Auslaß 14 vorgesehen, der in einen Anschlußkanal 15 mündet.

An der Wand mit dem Auslaß 14 ist außen ein vorzugs­ weise als Kamin wirksamer insbesondere senkrecht angebrachter Wärmetauscher 16 angebaut, also in den Brennofen 1 integriert. Dessen innerer Abgaskanal 17, der auch aus mehreren parallel zueinander verlaufenden Kanälen bestehen kann, ist mit dem Anschlußkanal 15 verbunden. Um den inneren Abgaskanal 17 ist ein äußerer Frischluftkanal 18 vorgesehen, so daß der Abgaskanal 17 durch die durch den Frischluftkanal 18 strömende Frischluft umströmt und dabei die Frischluft erhitzt wird. Der Frischluftkanal 18 besitzt am kalten Ende 19 des Wärmetauschers 16 eine obere Öffnung 20. An diese ist eine Zuluftleitung 21 angeschlossen. Am anderen Ende der Zuluftleitung 21 ist ein als Ventilator ausgebildeter, zweckmäßig am Brennofen 1 befestigter Druckerzeuger 22 mit einem vorgeschalteten Luftfilter 23 angeordnet. Dieser erzeugt Druckluft, die über die Zuluftleitung 21 durch den Frischluft­ kanal 18 gedrückt, unten am heißen Ende 24 des Wärme­ tauschers 16 herausgedrückt und über eine Heißluft­ leitung 25 in den Feuerungsraum 2 geblasen wird. Hier­ durch wird der Wärmetauscher 16 nach dem Gegenstrom­ prinzip betrieben. Die Heißluftleitung 25 ist zweck­ mäßig mit einer Wärmeisolation 26, z. B. einer Glas- oder Mineralfaserisolation, umgeben.

In der Zuluftleitung 21 ist vorteilhaft ein Regelven­ til 27 vorgesehen, das von Hand oder automatisch über ein Steuer- oder Regelaggregat 28 in Abhängigkeit von der im Brennraum 3 und/oder im Abgaskanal 17 auftretenden Temperatur betätigt wird. Weiterhin ist am kalten Ende 19 des Wärmetauschers 16 ein Rauchgas­ schieber 29 angebracht, der ebenfalls in Abhängigkeit von der Rauchgastemperatur manuell oder über das Steuer- oder Regelaggregat 28 betrieben wird. Über dem Abgas­ kanal 17 ist eine Abgashaube 30 vorgesehen, die sich vorteilhaft über die gesamte Decke 37 des Brennofens 1 erstreckt. Vorteilhaft besitzt diese eine Frischluft­ klappe 31 oder einen Frischluftkanal, über die bzw. den dem austretenden heißen Abgas kalte Frischluft beigemischt und dieses Gemisch dann aus der Abgashaube 30 über eine Kaminöffnung 32 nach außen gelangen kann.

Zur günstigen Verteilung der erhitzten Frischluft im Feuerungsraum 2 sind zweckmäßig in den seitlichen Wänden 33, 34 in der gemauerten Wärmeschutzauskleidung unten in Höhe des Feuerrostes 6, insbesondere kurz oberhalb desselben, je ein Kanal 35 eingearbeitet. Dessen Innenwandsteine besitzen auf der Innenseite zum Feuerungsraum 2 hin Öffnungen 36. Die Kanäle 35 sind mit der Heißluftleitung 25 verbunden. Dadurch kann die Heißluft seitlich gegen das Holz geblasen werden.

Zur guten Raumausnutzung, d. h. um einen kompakten Brenn­ ofen 1 zu erhalten, ist der Wärmetauscher 17 an den Brennraum 3 außen an einer Wand, insbesondere der Rückwand 9′, angebracht und in dem darunter vorhandenen Raum ist der oder die Gasbrenner 10, der Druckerzeuger 22 und gegebenenfalls auch das Steuer- oder Regelaggregat 28 untergebracht.

Die Ansteuerung der Schaltarmaturen 38 für den Öl- oder Gasbrenner 10 erfolgt über das Steuer- oder Regelaggregat 28, das auch über geeignete Schalter den Rauchgasschieber 29 und das Regelventil 27 und gegebenenfalls auch eventuell vorhandene Frischluft­ klappen 31 betätigt.

Die Wirkungsweise des Brennofens ist folgende:
Nach Einschalten des mit zu brennendem Gut 5 und Festbrennstoff Holz beschickten Brennofens 1, z. B. an dem Steuer- oder Regelaggregat 28, wird der Gasbren­ ner 10 gezündet, nachdem die Schaltarmaturen 38 ent­ sprechend angesteuert wurden. Die heißen Brenngase stauen sich im Feuerungsraum 2, so daß ein gewisser Überdruck entsteht. Die heißen Abgase durchziehen den Brennrost 4, streichen im Brennraum 3 nach oben, fallen dann zum Auslaß 14 ab und ziehen durch den inneren Abgaskanal 17 des Wärmetauschers 16 nach außen. Solange die Abgastemperatur am kalten Ende 19 des Wärmetauschers 16 noch gering ist, wird der Rauchgasschieber nicht weit geöffnet, damit eine schnellere Aufheizung des Brennofens 1 erreicht wird und die Abgasverluste im unteren Temperaturbereich vermin­ dert werden.

Mit zunehmender Temperatur, ab etwa 300°C oder z. B. bei der Zündtemperatur des Holzes 7, wird der Druckerzeuger 22 zugeschaltet oder bei bereits eingeschaltetem Druckerzeuger 22 wird mit zunehmender Abgastempe­ ratur oder Brennraumtemperatur das Regelventil 27 zunehmend weiter geöffnet. Dadurch strömt die Frischluft durch die Zuluftleitung 21 im Gegenstrom von oben nach unten durch den Frischluftkanal 18 des Wärmetauschers 16 und stark erhitzt über die Heißluftleitung 25 in den Brennraum 2. Hierdurch wird das Holzfeuer zu großer Hitze entfacht. Ab einer Abgastemperatur von etwa 500°C, die jedoch auch bis zu 1000°C betragen kann, wird der Gasbrenner 10 abgeschaltet und auf die Betriebs­ temperatur allein durch das mit etwa bis zu 500°C erhitzten Frischluft angeheizte Holzfeuer hochgeheizt. Beim Verbrennen des Holzes entsteht Flugasche, die durch die Verwirbelung der Atmosphäre im Feuerungsraum 2 und im Brennraum 3 auf das Brenngut 5 gelangt und dort die gewünschten Effekte hervorruft. Anstelle von Holz sind auch andere Festbrennstoffe einsetzbar, jedoch ist bevorzugt die Holzasche für die zu erzielenden Brenn­ effekte geeignet.

Der Brennofen kann also so in kurzer Zeit auf hohe Temperatur und allein mit Holz zum Schluß auf die hohe Brenntemperatur gebracht werden, wobei dies zugleich mit einer nur geringen Holzmenge erreichbar ist. So ist es durchaus möglich, daß während des Brandes nicht erneut Holz nachgelegt werden muß. Die Ab­ schaltung nach der benötigten Branddauer erfolgt gegebenenfalls auch über das Regelaggregat 28.

Claims (18)

1. Brennofen, insbesondere zum Brennen von Keramik, mit

• - einem Feuerungsraum mit einem Feuerrost und einer Öffnung zur Zugabe von festen Brennstoffen, sowie
• - einem von diesem getrennten Brennraum mit einem Auslaß für die Abgase, der mit dem einen Kanal eines inte­ grierten Wärmetauschers verbunden ist, in dessen anderen Kanal am kalten Ende eine Zuluftleitung für Frischluft und das heiße Ende in den Feuerungs­ raum mündet,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - die Öffnung zur Zugabe der festen Brennstoffe (7) ist als Feuertür (8) ausgebildet;
• - in einer Wand (9) oder einer Tür (8) ist wenigstens ein in den Feuerungsraum (2) brennender Öl- oder Gas­ brenner (10) angeordnet;
• - zwischen Feuerungsraum (2) und Brennraum (3) ist ein Brennrost (4) zur Aufnahme des zu brennenden Gutes (5) und den Durchtritt der heißen Gase vom Feuerungsraum (2) in den Brennraum (3) vorgesehen;
• - es ist ein Druckerzeuger (22) für die Zuführung der Frischluft vorhanden.

2. Brennofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißluftleitung (25) außen mit einer Wärmeisolierung (26) versehen ist.

3. Brennofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß unten im Feuerungsraum (2), insbeson­ dere unter oder kurz über dem Feuerrost (6) wenigstens ein Kanal (35) mit seitlichen Öffnungen (36) angeordnet ist, in den bzw. in die die Heiß­ luftleitung (25) mündet.

4. Brennofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Kanal (35) in der seitlichen Isolierung des Feuerungsraums (2) angeordnet ist und die Öffnungen (36) an der Innenseite derselben angebracht sind.

5. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerungsraum (2) unter dem Brennraum (3) angeordnet ist.

6. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Wärme­ tauscher (6) an einer Seite, insbesondere der Rückseite (9′) des Brennraumes (3) angebracht ist.

7. Brennraum nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Öl- oder Gasbrenner (10) unterhalb des Wärmetauschers (16) angebracht ist.

8. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (16) als Abgaskamin ausgebildet ist.

9. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Wärmetauscher (16) eine Abgashaube (30) vorgesehen ist, in die der innere Abgaskanal (17) mündet.

10. Brennofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abgashaube (30) über die Decke (37) des Brennofens (1) erstreckt.

11. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am kalten Ende (19) des Abgaskanals (17) ein Rauschgasschieber (29) angebracht ist.

12. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennofen (1) eine Steuer- oder Regeleinheit (28) zugeordnet ist, die für den Aufheizvorgang den oder die Öl- oder Gasbrenner (10) über einen Schalter und über Schaltarmaturen (38) in Betrieb setzen kann, wodurch der feste Brennstoff (7) entzündbar ist, und daß für die Betriebsheizung der oder die Öl- oder Gasbrenner (10) außer Betrieb setzbar sind und der Druckerzeuger (22) in Betrieb setzbar ist.

13. Brennofen nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgashaube (30) eine einstell- oder regelbare Frischluftzufuhr­ klappe (31) angeordnet ist.

14. Verfahren zum Betrieb eines Brennofens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zum Anheizen der oder die Öl- oder Gasbrenner (10) in Betrieb gesetzt werden und die Abgase durch den Feuerungsraum (2), den Brennraum (3) und den inneren Abgaskanal (17) des Wärmetauschers (16) gedrückt werden und
• - daß je nach der Abgastemperatur im Brennraum (3) oder im oder nach dem Abgas­ kanal (17) des Wärmetauschers (16) der Druckerzeuger (22) in Betrieb gesetzt wird und Frischluft in Abhängigkeit von der genannten zu messenden Temperatur dosiert in den Feuerungsraum (2) gedrückt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluft erst nach dem Entzünden des Festbrennstoffes (7) eingeblasen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Öl- oder Gasbrenner (10) gegebenenfalls zusammen mit dem Festbrennstoff (7) bis zu einer Temperatur zwischen 500°C und 1000°C in Betrieb sind und die Auf­ heizung bis zur Endtemperatur, insbesondere bis zu 1150°C bis 1300°C, allein durch den Festbrenn­ stoff (7) unter Zufuhr von Druck-Frischluft erfolgt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (16) im Gegenstromprinzip durchströmt wird.