(57)【要約】  本願は、燃焼装置（１）を運転する方法であって、この燃焼装置（１）は、二重壁のケーシング（２）内に配置された燃焼室（３）と、燃焼室（３）内に燃料を供給するための供給管（４）と、燃焼室（３）から排気を導出するための排出管（５）と、ケーシング（２）内に供給空気を供給するための空気通路（６）と、を含んでおり、ケーシング（２）は、内壁（７）と外壁（８）とを含み、内壁と外壁との間には中間室（９）が画定されており、外壁（８）の上方の端部区分（１４）には、空気通路（６）と協働する空気流入開口（１０）が配置されていて、中間室（９）と、内壁（７）によって取り囲まれた燃焼室（３）とは流れ技術的に互いに接続されており、当該方法は以下の方法ステップ、すなわち、ａ）空気通路（６）によって、供給空気を、ケーシング（２）の上方の端部区分（１４）内に導入するステップと、ｂ）供給空気を、中間室（９）の内側で、ケーシング（２）の下方の端部区分（１５）の方向にガイドするステップと、ｃ）供給空気を燃焼室（３）内へと導入するステップと、を含んでいる方法に関する。エネルギ含有量が僅かである再生資源を利用することのできる燃焼装置を提供するために、本発明によれば、以下の方法ステップ、すなわちｄ）供給空気を、外壁（８）に配置された空気流出開口（１２）と協働する空気管路（１１）によって、最初にケーシング（２）から出し、次いで少なくとも間接的に燃焼室（３）に供給する方法ステップが提案される。
2021536562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼装置（１）を運転する方法であって、前記燃焼装置（１）は、
−二重壁のケーシング（２）内に配置された少なくとも１つの燃焼室（３）と、
−前記燃焼室（３）内に燃料を供給するための少なくとも１つの供給管（４）と、
−前記燃焼室（３）から排気を導出するための少なくとも１つの排出管（５）と、
−前記ケーシング（２）内に供給空気を供給するための少なくとも１つの空気通路（６）と、
を含んでおり、
前記ケーシング（２）は、内壁（７）と外壁（８）とを含み、前記内壁と前記外壁との間には中間室（９）が画定されており、
前記外壁（８）の上方の端部区分（１４）には、前記空気通路（６）によって供給空気を前記中間室（９）内へと導入可能であるように、前記空気通路（６）と協働する空気流入開口（１０）が配置されていて、
前記中間室（９）と、前記内壁（７）によって取り囲まれた前記燃焼室（３）とは、前記中間室（９）内に導入された前記供給空気を前記燃焼室（３）内に移送可能であるように、流れ技術的に互いに接続されていて、
当該方法は以下の方法ステップ、すなわち、
ａ）前記空気通路（６）によって、供給空気を、前記ケーシング（２）の前記上方の端部区分（１４）内に導入するステップと、
ｂ）前記供給空気を、前記中間室（９）の内側で、前記ケーシング（２）の下方の端部区分（１５）の方向に案内するステップと、
ｃ）前記供給空気を前記燃焼室（３）内へと導入するステップと、
を含んでいる方法において、以下の方法ステップ、すなわち、
ｄ）前記供給空気を、前記外壁（８）に配置された空気流出開口（１２）と接続する空気管路（１１）によって、最初に前記ケーシング（２）から出し、次いで少なくとも間接的に前記燃焼室（３）に供給する
方法ステップを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記中間室（９）は、前記下方の端部区分（１５）における中間底面（２８）によって、上側領域（２９）と下側領域（３０）とに分割されており、前記供給空気を、専ら前記空気管路（１１）によって、前記中間室（９）の前記上側領域（２９）から前記下側領域（３０）へと案内する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記供給空気を、前記中間室（９）の前記下側領域（３０）から、少なくとも１つの移行開口（１３）を通して、好適には複数の移行開口（１３）を通して、前記燃焼室（３）に供給する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記供給空気を、前記燃焼室（３）への移行の過程で、少なくとも１つの空気ガイドエレメント（３２）によって変向させ、この際に好適には前記供給空気に接線方向の流れ成分を付与する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記供給空気を、前記空気流入開口（１０）から、前記外壁（８）の前記空気流出開口（１２）への流れの過程で、前記内壁（７）の周りに螺線状に案内する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記供給空気を、前記中間室（９）の内側で少なくとも１つの空気ガイドエレメント（２６，３１）によって変向させて、これにより螺線状の流れを発生させる、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記供給空気を、前記燃焼装置（１）の水平方向断面平面で見て、接線方向の成分を付与して、前記中間室（９）内に導入し、この際に、好適には、前記供給空気の主流方向（１６）は、前記空気流入開口（１０）の領域で前記外壁（８）と、６０°〜９０°の範囲の、好適には７０°〜９０°の範囲の、さらに好適には８０°〜９０°の範囲の角度（１７）を成している、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
特に再生材料から製作されたペレットの燃焼のための燃焼装置（１）であって、
−二重壁のケーシング（２）内に配置された少なくとも１つの燃焼室（３）と、
−前記燃焼室（３）内に燃料を供給するための少なくとも１つの供給管（４）と、
−前記燃焼室（３）から排気を導出するための少なくとも１つの排出管（５）と、
−供給空気を前記ケーシング（２）内に供給するための少なくとも１つの空気通路（６）と、
を含んでおり、
前記ケーシング（２）は、内壁（７）と外壁（８）とを含み、前記内壁と前記外壁との間には中間室（９）が画定されており、
前記外壁（８）の上方の端部区分（１４）には、前記空気通路（６）によって供給空気を前記中間室（９）内へと導入可能であるように、前記空気通路（６）と接続する空気流入開口（１０）が配置されていて、
前記中間室（９）と、前記内壁（７）によって取り囲まれた前記燃焼室（３）とは、前記中間室（９）内に導入された前記供給空気を前記燃焼室（３）内に移送可能であるように、流れ技術的に互いに接続されている、
燃焼装置（１）において、
空気管路（１１）が設けられており、前記空気管路の第１の端部（１８）は、前記ケーシング（２）の下方の端部区分（１５）で前記外壁（８）に配置された空気流出開口（１２）と接続しており、
前記空気管路（１１）の少なくとも１つの外側区分（２１）は、前記ケーシング（２）の外側で延在しており、
前記供給空気は、前記空気管路（１１）によって、前記空気流出開口（１２）から少なくとも間接的に前記燃焼室（３）に供給可能である
ことを特徴とする、燃焼装置（１）。
【請求項９】
中間底面（２８）が設けられており、前記中間底面によって前記中間室（９）は、上側領域（２９）と下側領域（３０）とに分割されており、好適には、前記空気流出開口（１２）は前記上側領域（２９）に配置されており、前記供給空気は、前記空気管路（１１）によって、前記上側領域（２９）から前記下側領域（３０）へと供給可能である、請求項８記載の燃焼装置（１）。
【請求項１０】
前記内壁（７）は、前記中間室（９）の前記下側領域（３０）と、前記燃焼室（３）との流れ技術的な接続を形成する複数の移行開口（１３）を有している、請求項９記載の燃焼装置（１）。
【請求項１１】
前記外壁（８）は、前記供給空気を前記空気管路（１１）によって前記中間室（９）内に案内可能な貫流開口（２２）を有している、請求項８から１０までのいずれか１項記載の燃焼装置（１）。
【請求項１２】
前記空気通路（６）の中心軸線（２４）は、水平方向断面平面で見て、前記空気流入開口（１０）の領域で前記外壁（８）と、６０°〜９０°の範囲の、好適には７０°〜９０°の範囲の、さらに好適には８０°〜９０°の範囲の角度（１７）を成している、請求項８から１１までのいずれか１項記載の燃焼装置（１）。
【請求項１３】
前記中間室（９）に配置されている複数の空気ガイドエレメント（２６，３１）が設けられており、前記空気ガイドエレメント（３１）のうちの好適には少なくとも１つが、好適には全ての空気ガイドエレメント（３１）が、前記内壁（７）に配置されている、請求項８から１２までのいずれか１項記載の燃焼装置（１）。
【請求項１４】
少なくとも１つの空気ガイドエレメント（２６，３１）が、好適には全ての空気ガイドエレメント（２６，３１）が、板状のガイド薄板により形成されている、請求項１３記載の燃焼装置（１）。
【請求項１５】
前記中間室（９）は、ワイド領域（３４）と狭隘領域（３３）とに分割されており、前記中間室（９）の水平方向で測定した延在長さは、前記狭隘領域（３３）よりも前記ワイド領域（３４）の方が大きい、請求項８から１４までのいずれか１項記載の燃焼装置（１）。
【請求項１６】
前記空気流入開口（１０）は前記ワイド領域（３４）と、前記空気流出開口（１２）は前記狭隘領域（３３）と接続している、請求項１５記載の燃焼装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、請求項１の上位概念に記載の形式の燃焼装置を運転する方法に関する。さらに本出願は、請求項８の上位概念に記載の形式の燃焼装置に関する。
【０００２】
このような燃焼装置は、内側に位置する内壁と、内壁を取り囲む外壁とを含む、二重壁のケーシングを含んでいる。このケーシングは特に、円形の横断面を有するように形成されていてよい。多角形の、特に長方形または正方形の横断面を有する構成も考えられる。内壁と外壁との間には、中間室が位置している。内室の内側には燃焼室が配置されていて、燃焼室の内側では、化石燃料または再生燃料を燃焼させることができる。特に、再生材料から形成されたペレットを燃焼させることが考えられる。燃焼を行うことができるように、燃焼室には供給空気を供給する必要がある。したがって、燃焼装置は、供給空気をケーシング内に案内することができる少なくとも１つの空気通路を含んでいる。さらに燃焼装置は、燃焼室から排気を導出するために適している少なくとも１つの排出管を含んでいる。排気は特に、各燃料の燃焼の過程で発生する排ガスであってよい。燃焼室に燃料を供給するために、燃焼装置はさらに、相応の供給管を有している。
【０００３】
ケーシング内に供給空気を案内することができる空気通路は、ケーシングの外壁の上方の端部区分でケーシングに接続されている。燃焼装置は相応に、外壁の上方の端部区分に、この空気通路と協働する空気流入開口を有している。このようにして、供給空気は、内壁と外壁との間に位置する中間室内に導入可能である。中間室と燃焼室とはさらに、中間室内に導入された供給空気を燃焼室内に移送可能であるように、流れ技術的に互いに接続されている、つまり流体連通可能に接続されている。これは特に、ケーシングの下方の端部区分で行われ、この場合、供給空気は、上方の端部区分に配置された空気流入開口から、ケーシングの下方の端部区分の方向へと案内され、その後少なくとも間接的に燃焼室内へと導入される。
【０００４】
背景技術
上述した形式の燃焼装置は、従来技術により既に公知である。これについては例えば、欧州特許出願公開第２４５８２７５号明細書が参照される。この明細書には、例えば木材または木材チップのような再生可能な資源を燃焼させるための燃焼炉について記載されている。この燃焼炉は、燃焼室を取り囲む二重壁のケーシングを有している。燃焼炉は、ケーシングの外壁の上面に、ケーシングの外壁と内壁との間に位置する中間室内に供給空気を導入可能であるファンを有している。中間室の内側で、供給空気はまず、燃焼室の周りを、すなわち内壁の周りを螺線状に案内されて、この際に加熱され、同時に内壁は冷却される。予熱された供給空気は、最終的には移行開口を通って燃焼室内に導入され、次いで燃焼反応のために提供される。
【０００５】
別の燃焼装置が、例えば米国特許出願公開第２００７／０２７２２０１号明細書ならびに欧州特許出願公開第２２３６９４０号明細書により公知である。
【０００６】
公知の形式の燃焼装置は、全て、著しく圧縮された燃料を燃焼させるためには適していない。このような燃料は、例えば、廃棄物、特に農業の廃棄物から製作されているプレスされたペレットであってよい。例えば、農業用の水肥を乾燥させて、プレスしてこのようなペレットとすることが考えられる。しかしながらこのようなペレットは、例えば木材チップよりも著しく燃焼しにくい。公知の燃焼装置は、このような形式の燃料の場合には十分に機能しないことがわかっている。
【０００７】
課題
したがって、本出願の根底にある課題は、高度に圧縮された燃料も燃焼可能な方法ならびに燃焼装置を提供することである。
【０００８】
解決手段
根底にあるこの課題は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴を備えた方法により解決される。好適な構成は、従属請求項２から７までに記載されている。
【０００９】
本発明による方法は、供給空気の中間室への導入後ならびに燃焼室への導入前に、供給空気を、空気管路によってケーシングから外へ出し、その後少なくとも間接的に燃焼室に供給することを特徴とする。このために、空気管路は、外壁に配置された空気流出開口と協働しており、この空気流出開口を通して、供給空気を中間室から、したがってケーシングから外へ案内することができる。特に供給空気を、空気管路によって、空気通路によって供給空気が供給される中間室の領域から空間的に分離されている、中間室の分離された領域内に移送することができる。例えば、中間室は、中間底面によって、互いに分離された２つの領域に分割することができる。空気管路によって、供給空気を、中間室の第１の領域から、次いで第２の分離された領域へと供給することができる。次いで、このような分離された領域から、供給空気は燃焼室に供給され、これにより供給空気は全体として、空気管路によって間接的に燃焼室に供給される。直接的な供給の場合には、空気管路は直接内壁に接続され、この場合、空気管路は特に中間室を貫通することができる。このような構成では、供給空気は、直接、移行開口を通って空気管路から燃焼室内へと流入することができる。
【００１０】
本発明による方法は多くの利点を有している。特に、供給空気の燃焼室内への移行前に供給空気を空気管路によって案内することにより、中間室内に生じている、特に内壁の周りに螺線状に延在している供給空気の流れを中断してから、目的に応じた異なる流れ特性をもたせて供給空気を燃焼室に供給することができる。これにより燃焼室への（予熱された）供給空気の供給を正確に調節することができ、これにより燃焼室内で生じる燃焼反応に目的に応じて影響を与えることができる。特に、燃焼室への供給空気の供給の過程で、渦流室の原理にしたがって環状に、まずは、各燃料がその上で燃焼する燃焼プレートの周りに供給空気を供給し、次いで半径方向で火炎に供給することができる。このような形式の空気の案内は、高度に圧縮された燃料の燃焼に関連して、最終的には特に有利であることが明らかになっている。
【００１１】
既に上述したように、中間室が、中間底面によって、上側領域と下側領域とに分割されていると特に好適となり得る。有利には、中間底面は水平に向けられていて、ケーシングの下方の端部区分に配置されている。この場合、空気管路は、上方の端部区分で、したがってケーシングの上側領域で、中間室内に導入される供給空気が、専ら空気管路によって、中間室の上側領域から下側領域へと案内されるように、ケーシングに配置されている。中間底面によって中間室を中断することにより、上側領域で特に内壁の周りに螺線状に形成されている供給空気の流れを、中間室の下側領域の形成されている流れに伝達することはできなくなる。その代わりに、中間室の上側領域における供給空気の流れ特性は、空気管路への供給空気の導入により、かつこれに伴って供給空気がケーシングの外に案内されることにより「破断され」、これに続いて、供給空気には、中間室の下側領域への供給の過程で「新たな」流れ特性を付与することができる。
【００１２】
好適には、供給空気は次いで、中間室の下側領域への供給後、少なくとも１つの移行開口を通って燃焼室に供給される。有利には、中間室の下側領域と燃焼室とは、複数の移行開口によって流れ技術的に互いに接続されている。例えば、内壁が、内壁内の１つの水平平面に均等に分配されて（すなわちそれぞれ互いに９０°ずつ、ずらされて）配置された全部で４つの移行開口を有していることが考えられる。移行開口は、好適には、移行開口が絞りとして機能するような僅かな横断面を有するように、特に水平方向のスリットの形態で形成されており、これにより、中間室の下側領域から燃焼室内への供給空気の移行流は、少なくともほぼ均一に、全ての移行開口を通って行われる。さらに、絞り作用は、供給空気の流れの局所的な加速を引き起こす。供給空気のより高い流速は、燃焼室内での乱流燃焼に役立ち、乱流燃焼はさらにより高い温度へ発展し、高度に圧縮された燃料を分解させることができる。
【００１３】
好適には、燃焼室への移行の過程で、供給空気は少なくとも１つの空気ガイドエレメントによって変向される。このような変向は、好適には、供給空気に接線方向の流れ成分が付与されるように行われる。これにより、供給空気は、燃焼室内に入る際に、半径方向で直接燃焼プレートに、ひいては火炎に供給されるのではなく、まずは燃焼プレートの周りを環状に「渦流」として流れ、このことは、燃焼反応に関して特に有利であることがわかった。燃焼プレートもしくは燃焼プレート上の火炎の方向への供給空気の半径方向の供給は、燃焼反応の酸素消費により生じる、燃焼プレートの領域の負圧もしくは「吸引」によって駆動される。
【００１４】
既に上述したように、供給空気が、ケーシングの上方の端部区分に配置された空気流入開口から、ケーシングの下方の端部区分に配置された外壁の空気流出開口へと流れる過程で、内壁の周りを螺線状に案内されるならば、基本的には特に有利である。このような空気の案内は、内壁に沿って単に直線的に鉛直に下方に向かって案内される場合よりも、内壁に沿った供給空気のより強力な加熱を伴う。すなわち、螺線状の案内により、供給空気が、燃焼装置の内壁に沿って流れる空気案内距離は比較的長くなる。したがって、内壁に沿った供給空気の滞留時間も比較的長くなり、これにより供給空気を特に強力に加熱することができる。換言すると、内壁から供給空気への熱エネルギの極めて大きな移行を行うことができる。燃焼室内への供給空気の導入の際の供給空気の高い温度は、高度に圧縮された燃料も燃焼させるためには最終的に特に重要である。
【００１５】
内壁の周りの供給空気の螺線状の流れは、特に空気ガイドエレメントによって強制することができる。この場合、供給空気は、中間室の内側の好適には少なくとも１つの空気ガイドエレメントによって変向される。供給空気が、空気通路から空気流入開口を通って中間室内に移行された直後に、供給空気に螺線状の流れを付与することができる空気ガイドエレメントへと案内されるならば、特に好適である。
【００１６】
少なくとも１つの空気ガイドエレメントによる供給空気の変向に対して代替的にまたは付加的に、供給空気を、燃焼装置の水平方向断面平面で見て接線方向の方向成分をもって中間室内に導入することは有利であり得る。好適にはこの場合、空気通路は少なくとも、ケーシングの外壁に直接接続されている接続領域で、供給空気の主流方向が、空気流入開口の領域で外壁と、６０°〜９０°の範囲の、好適には７０°〜９０°の範囲の、さらに好適には８０°〜９０°の範囲の角度を成すように、外壁に関して傾斜して方向付けられている。このようにして、供給空気は既に、接線方向の流れ成分をもって中間室に供給され、これにより螺線状の流れを形成することができる。
【００１７】
装置技術に関して、根底にある課題は、本発明によれば、請求項８に記載の特徴を備えた燃焼装置により解決される。好適な構成は、従属請求項９から１６までに記載されている。
【００１８】
本発明による燃焼装置は、ケーシングの下方の端部区分に配置されていて、第１の端部で空気流入開口と協働している空気管路を特徴としている。この空気管路は、空気管路の少なくとも１つの外側区分がケーシングの外側に延在するように、この空気流入開口を起点としてまずはケーシングから外へ、もしくはケーシングから離れる方向で延在する。最終的に空気管路は、供給空気が、空気管路によって少なくとも間接的に燃焼室に供給可能であるように、形成されている。このような間接的な供給は、例えば、供給空気を空気管路によってまずは再び中間室に、特に中間室の分離された領域に供給し、その後、最終的に供給空気を、内壁に設けられた少なくとも１つの移行開口を通して燃焼室に移送することにより行われる。特に空気管路は、外壁に配置された貫流横断面と協働する。代替的に、燃焼室への供給空気の直接的な供給は、供給空気が、空気流出開口の反対側に位置する、空気管路の第２の端部に配置された移行開口を通って燃焼室内に導入可能であるように、空気管路が流出開口から直接内壁に接続されることにより行われる。好適には、空気管路は、この態様では半径方向で、外壁の貫流開口と中間室とを貫通して案内される。
【００１９】
本発明による方法は、本発明による燃焼装置によって特に簡単に実施することができる。この場合、既に上述した利点が得られる。特に、供給空気が内壁に沿って中間室内で流れる過程で行われる供給空気の加熱後に、高度に圧縮された燃料も燃焼させるために好適である目的に応じた流れ特性を供給空気に付与することができる。
【００２０】
本発明による燃焼装置の好適な構成では、燃焼装置は、中間室を上側領域と下側領域とに分割する中間底面を含む。好適には、中間底面は、ケーシングの下方の端部区分に配置されており、中間底面は好適には、空気流出開口のすぐ下に配置されている。空気管路はこの場合、空気流出開口から、したがって中間室の上側領域から、その下に配置された中間室の下側領域へと通じている。下側領域で供給空気に付与される流れ特性は、このようにして、中間室の上側領域における流れ特性とは完全に無関係に形成することができる。空気管路は、好適には、外壁に配置された貫流開口に接続されていて、これにより空気管路はその両端部でそれぞれ外壁に接続されている。特に空気管路は、鉛直に向けられている１８０°のアーチの形態で形成されていてよく、すなわち、その両端部は互いに対向配置されている。
【００２１】
好適には、内壁は、中間室と燃焼室との流れ技術的な接続を形成する少なくとも１つの、好適には複数の移行開口を有している。好適には、移行開口は、構造的に、特に中間底面によって、中間室の上側領域から分離されている、中間室の下側領域に配置されている。複数の移行開口が設けられている場合、これら複数の移行開口が、内壁に均等に分配されて形成されていると、さらに有利である。
【００２２】
好適には、外壁は、空気管路と協働する貫流開口を有している。特に貫流開口は、空気管路の第２の端部と流れ技術的に協働していてよく、これにより、空気管路の第１の端部に対応する空気流出開口からの空気を、第２の端部に、したがって貫流開口に、供給可能であり、この貫流開口を通って供給空気は再び中間室へと供給可能である。貫流開口は特に、中間室の上述した下側領域に配置されていてよい。このようにして、供給空気は唯一、空気管路のみによって、中間室の上側領域から中間室の下側領域へと案内することができる。この場合、供給空気の、上側領域で形成されている流れ特性は、供給空気が空気管路を通って流れる過程で、破壊され、続いて供給空気には、下側領域で「新たな」流れ特性を付与することができる。
【００２３】
本発明による燃焼装置のさらなる構成では、空気通路は、空気通路の中心軸線が、空気流入開口の領域で外壁と、６０°〜９０°の範囲の、好適には７０°〜９０°の範囲の、さらに好適には８０°〜９０°の範囲の角度を成すように、ケーシングの外壁に接続されている。このようにして、空気通路によって中間室に供給される供給空気には、供給の過程で既に、中間室の内側の螺線状の流れ特性に特に容易に移送可能である接線方向の流れ方向を付与することができる。このようにして、供給空気を、空気流入開口から内壁に沿って螺線状に、ケーシングの下方の端部区分の方向で、したがって空気流出開口の方向で案内することが特に簡単にできる。これにより得られる利点は、既に上述されている。
【００２４】
ケーシングに対する空気通路の向きにかかわらず、さらに、燃焼装置が、中間室内に配置されている複数の空気ガイドエレメントを有しているならば特に有利である。好適には、空気ガイドエレメントの１つが、有利には全ての空気ガイドエレメントが、ケーシングの内壁に配置されており、これらの空気ガイドエレメントは、内壁から外壁の方向に、したがって中間室の内側で延在している。空気ガイドエレメントによって、中間室の内側の供給空気に、ケーシングの内壁に沿って供給空気を特に強力に加熱する所望の螺線状の流れ特性を特に簡単に付与することができる。空気ガイドエレメントは、特に板状のガイド薄板から形成されてよい。このようなガイド薄板により、相応の傾斜によって、ならびに好適な寸法設定により、供給空気の流れ特性に目的に応じた影響を与えることができる。
【００２５】
さらに、このような燃焼装置は、その中間室がワイド領域と狭隘領域とに分割されていると、特に有利であり得る。ワイド領域では、水平方向で測定される中間室の幅は、狭隘領域で測定される中間室の幅よりも大きい。通常は円形の横断面を有して形成されるケーシングでは、この場合、外壁の直径は、好適にはケーシングの高さにわたって一定であるが、内壁の直径はケーシングの高さにわたって異なっている。特に、ケーシングの上方の端部区分における内壁の直径が、ケーシングの下方の端部区分における内壁の直径よりも小さいならば好適であり得る。好適には、内壁の直径は、小さい直径から大きい直径へと突然、拡大する。この場合、中間室のワイド領域は、内壁が小さい直径を有している領域を意味し、中間室の狭隘領域は、内壁が大きい直径を有している領域を意味する。
【００２６】
中間室のワイド領域は、好適には空気通路の空気流入開口に対応する。これにより、中間室内に導入された供給空気を、比較的大きな空気ガイドエレメントによって、この供給空気が、続いて所望の、特に螺線状の流れ特性を有するように、変向させるために十分に大きなスペースがワイド領域内で提供されるという特別な利点が得られる。供給空気が、所望の流れ特性を有すると、供給空気の流れを所望のように制御するために、中間室がワイド領域において有している比較的大きなスペースはもはや必要ない。その代わりに、内壁の大きな直径により、いわば供給空気のための熱交換器面として利用される、内壁の比較的大きな周面が提供される。したがって、中間室の狭隘領域における供給空気の効率的な加熱が特に簡単に可能である。供給空気が、空気管路によって、本発明によりケーシングの外側へとガイドされる際に貫流する空気流出開口は、好適には、中間室の狭隘領域に配置されている。
【００２７】
利用可能なスペースが比較的僅かであるにもかかわらず、供給空気の空気ガイドは狭隘領域でも可能であり、特に細長い、内壁の周方向で、または周方向に対して僅かに傾けられて延在する空気ガイドエレメントを、内壁に配置することができる。このような空気ガイドエレメントは、供給空気の所望の螺線状の流れを狭隘領域で維持するために、かつ供給空気の螺線状の流れを、比較的僅かな勾配で制御するために貢献することができる。空気流入開口と空気流出開口との間で中間室を供給空気が貫流する際に沿って流れる空気ガイド距離は、この場合、特に長く、これにより、内壁から供給空気への所望の熱伝達を顕著に行うことができる。
【００２８】
実施例
以下に、本発明を、図示した実施例につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による燃焼装置の鉛直方向断面図である。
【図２】図１の燃焼装置の下側領域の水平方向断面図である。
【図３】本発明による別の燃焼装置の鉛直方向断面図である。
【図４】図３の燃焼装置の水平方向断面図である。
【００３０】
図１および図２に示した第１の実施例は、本発明による燃焼装置１を含み、この燃焼装置は、横断面円形のケーシング２によって取り囲まれた燃焼室３を有している。この燃焼装置１は供給管４を有していて、この供給管によって、特にペレットの形態の燃料を、燃焼室３内側の燃焼プレート２７に供給することができる。供給管４は、この場合、ケーシング２を通して導入されている。ケーシング２は二重壁として形成されていて、したがって、外側に位置する外壁８と内側に位置する内壁７とを含む。外壁８と内壁７とは、これらの間に位置する中間室９を共に画定している。さらに、本発明による燃焼装置１は、ケーシング２のカバー３６に配置されている排出管５を有している。排出管５は、排ガスを、特に各燃料の燃焼の結果、燃焼室３内に生じる排煙を排出するために用いられる。
【００３１】
通常は、このような燃焼装置１は、図示されていない少なくとも１つの熱交換装置をさらに有していて、燃焼反応の過程で放出される熱エネルギは、熱交換装置によって熱媒体に伝達可能である。熱媒体は、通常、水から成っていて、熱交換装置は例えば、燃焼室３の内側で螺線状に延在する水コイルの形態で構成されていてよく、この水コイルの周りを、燃焼室３内で行われた燃焼反応の高温の排ガスが流れる。このような水コイル内では、このようにして、排ガスに含まれる熱エネルギを、熱媒体に伝達し、これにより熱媒体を強力に加熱することができる。特に、熱媒体はまずは気化され、好適には次いで蒸気が過熱され、例えば、５００℃を超える範囲の温度まで過熱される。各燃料に含まれるエネルギは、このようにしてまずは、熱エネルギに変換され、次いで機械的に利用可能にされ、この場合、生じた蒸気によって、通常は生じた水蒸気によって、例えばタービンを駆動することができる。燃焼装置１から出た排ガスはさらに、燃焼される燃料の予備乾燥のために利用可能である。
【００３２】
中間室９には空気通路６が接続されており、空気通路６によって、空気流入開口１０を通って供給空気が、中間室９内に導入可能である。空気流入開口１０は、ケーシング２の上方の端部区分１４に配置されており、空気流入開口１０は好適には、ケーシング２のカバー３６のすぐ下に配置されている。供給空気は、まずは、空気通路６内で、空気通路６の中心軸線２４に対して平行な主流方向１６に沿って流れ、その後、中間室９内で、空気ガイドエレメント２６，３１によって変向される。これらの空気ガイドエレメント２６，３１は中間室９内に配置されていて、供給空気を、内壁７の周りを螺線状に流れる流れと成るように強制する。その根底にある考えは、供給空気は、内壁７の周囲を流れることにより加熱可能であるというものであり、この場合、内壁７は、燃焼室３内で行われる燃焼により、高温を有している。供給空気はこのようにして、空気流入開口１０から、中間室９の内側で下方に向かってケーシング２の下方の端部区分１５の方向へと案内され、その際に加熱される。
【００３３】
空気ガイドエレメント２６，３１は、図示した例では様々に形成されている。特に、空気ガイドエレメント２６は、ケーシング２の上方のワイド領域３４に配設されており、空気ガイドエレメント３１は狭隘領域３３に配設されている。ワイド領域３４と狭隘領域３３とは、半径方向で測定した中間室９の幅もしくは延在長さが異なっている。ケーシング２は、図示した例では、外壁８の直径が、ケーシング２の全高さにわたって一定に形成されているように構成されている。これに対して内壁７は、変化する直径を有して形成されており、内壁７は、ワイド領域３４では小さい直径を、狭隘領域３３では大きい直径を有している。これにより、中間室９の幅に相当する、内壁７と外壁８との間の半径方向で測定される間隔は、狭隘領域３３よりもワイド領域３４の方が大きいということになる。ワイド領域３４は、通常、空気通路６の空気流入開口１０が配置されている上方の端部区分１４に配設されている。ワイド領域３４は、比較的大きい空気ガイドエレメント２６を設けるために十分なスペースを中間室９内に提供するという利点をもたらす。空気ガイドエレメント２６は、供給空気に最初に螺線方向の流れを付与するために機能し、この場合、空気ガイドエレメント２６は内壁７に相応の向きで配置されている。空気ガイドエレメント２６は、この場合、内壁７を起点として外壁８の方向に延在する板状の構成部分により形成されている。空気ガイドエレメント２６は、供給空気の主流方向１６を「斜め下方に向かって」変向させるために、鉛直に対して少なくとも部分的に傾けられて形成されていてよい。
【００３４】
供給空気の螺線状の流れが形成されるとすぐに、より小さい空気ガイドエレメント３１のみによるこの螺線状の流れを維持するためのさらなる手段が必要となる。空気ガイドエレメント３１は、狭隘領域３３に配置されていて、図示した例では細長い、内壁７の湾曲に適合された空気ガイド薄板によって形成されている。これらの空気ガイド薄板は、特に内壁７の周方向で見て、少なくとも実質的には水平に延在していてよく、または僅かに、特に１０°未満、好適には５°未満だけ水平に対して傾けられて形成されていてよい。好適には、空気ガイドエレメント３１の一部は水平に配置されており、空気ガイドエレメント３１の他の部分は、水平に対して傾けられて構成されている。このようにして、狭隘領域３３の内壁７に沿って、所定の領域で、内壁７の周囲の供給空気の螺線状の流れを維持する空気通路が形成される。この場合、空気案内距離が、したがって中間室９を貫流する過程での内壁７に沿った供給空気の滞留時間もできるだけ長くなるように、流れの勾配は僅かであるように保たれている。これにより、内壁から供給空気への顕著な熱伝達を行うことができ、これにより供給空気は特に強力に加熱されることが保証される。供給空気の強力な加熱は、燃焼室３内での、高度に圧縮された燃料の燃焼のために特に有利である。狭隘領域３３における内壁７の大きな直径により、内壁７の周面は特に大きくなり、これにより内壁７の周囲を流れる供給空気の空気案内距離は特に長くなる。
【００３５】
上方の端部区分１４の下方に位置する下方の端部区分１５内で、外壁８は、空気管路１１と接続する空気流出開口１２を有している。空気流出開口１２は、この場合、狭隘領域３３に配置されている。この空気管路１１によって、供給空気を、中間室９から、半径方向外側に向かう方向に、ケーシング２の外へと案内することができる。換言すると、空気管路１１は、いわばケーシング２の周囲２３において延在している。空気管路１１は、その第１の端部１８で空気流出開口１２に接続されている。空気管路１１の第２の端部１９は、同様にケーシング２の外壁８に配置されている貫流開口２２と協働する。空気管路１１は相応に所定の形式で、鉛直に向けられた１８０°のアーチの形態で形成されていて、この空気管路の両端部１８，１９は異なる高さレベルに配置されている。空気流出開口１２と貫流開口２２との間には、図示した例では、完全な空気管路１１を形成する、空気管路１１の外側区分２１が延在している。
【００３６】
図示した例では、中間室９は、中間底面２８によって、上側領域２９と下側領域３０とに分割されている。中間底面２８は、中間室９の上側領域２９と下側領域３０とを流れ技術的に互いに分離するために適している。したがって、上側領域２９から下側領域３０への供給空気の流れは、空気管路１１によってのみ可能である。この場合、空気流出開口１２は中間室９の上側領域２９に開口し、貫流開口２２は下側領域３０に開口する。したがって、空気管路１１は、上側領域２９と下側領域３０との間の唯１つの流れ技術的接続部を成している。貫流開口２２によって、供給空気は、中間室９の下側領域３０へと供給される。下側領域３０から、この供給空気は次いで、内壁７に配置された複数の貫流開口１３によって、燃焼室３内へと移送される。燃焼室３の内側で、供給空気は最終的に火炎２５に供給され、これにより供給空気は、各燃料の燃焼反応のための反応相手として提供される。
【００３７】
下側領域３０におけるケーシング２の水平方向横断面を示す図２により特にわかるように、供給空気は、空気管路１１から中間室９内への移行の過程で、空気ガイドエレメント３７によって、供給空気の主流方向１６に接線方向の流れ成分が付与されるように、変向される。これにより、貫流開口２２を起点とする供給空気は中間室９の内側で、内壁７の周囲を流れる環状の流れを形成することになる。図示した例では、複数の移行開口１３のうちの全部で５つが、内壁７の周囲に均等に分配配置されていて（それぞれ互いに７２°ずらされている）、これらの移行開口によって、最終的に、供給空気が燃焼室３内へと移行され得る。この場合、移行開口１３は、供給空気に対して流れ抵抗を付与している水平方向に向けられたスリットの形態で形成されている。このようにして、移行開口１３は、燃焼室３内への移行の過程で、供給空気の流れ速度を局所的に高める絞りとして機能する。移行開口１３自体も、燃焼室３内への供給空気の接線方向の流入を保証する空気ガイドエレメント３２と協働している。火炎２５の酸素需要に基づき、供給空気は、火炎２５の領域に形成された負圧により最終的には所定の形式で火炎２５内に「吸い込ま」れる。この場合、最後まで、供給空気の接線方向の流れ方向は維持される。
【００３８】
図３および図４に示した代替的な実施形態において、図１および図２による実施形態との実質的な相違点は、供給空気が、中間室９から空気管路１１によって直接燃焼室３内へと導入されることにある。このために、空気管路１１は、まずケーシング２の下方の端部区分１５における空気流出開口１２から、ケーシング２から離れるように案内され、次いで貫流開口２２の領域で外壁８を貫通する。空気管路１１は、次いで、貫流開口２２から中間室９を貫通し、空気管路１１の第２の端部１９が接続されている移行横断面１３で終端する。したがって、空気管路１１は、ケーシング２外側に延在している外側区分２１と、ケーシング２の内側に（詳しく言うと、中間室９の内側に）延在している内側区分２０とを含む。このような構成の結果、供給空気は、供給空気を空気管路１１の内側に流れるように強制する空気管路１１内へと必然的に流されるので、中間室９内に形成される、供給空気の螺線状の主流方向１６は中断されるもしくは遮断される。ケーシング２は、下方の端部区分１５においてその他の部分では閉じられているので、供給空気は、唯一、空気管路１１を通ってしか中間室９から流出することはできない。ここで説明したように、燃焼室３に直接接続されている空気管路１１によって、空気管路１１から燃焼室３内への供給空気の移行の過程で、供給空気の主流方向１６を所望のように制御する可能性が得られる。特に、供給空気の主流方向１６が、移行横断面１３に対して所定の角度３５を成すように、空気管路１１を内壁７に対して相対的に傾斜させて、内壁に接続することも考えられる。角度３５は、約６０°であって、この場合、供給空気には接線方向の流れ成分が付与される。これにより、供給空気は、燃焼プレート２７の周りを環状に流れ、もしくは「渦流として流れ」、このことは、高度に圧縮された燃料の燃焼のためには特に有利であることがわかっている。
【００３９】
基本的には、空気管路１１が内壁７に直接接続されているかどうかにかかわらず、第２の実施形態では、中間室９は、ケーシング２の全高さにわたって一定の横断面を有するように形成されている。この実施形態では、中間室９の領域における螺線方向の流れの生成は、少なくとも最初は、外壁８に対する空気通路６の傾斜した配置により達成される。このような傾斜した配置は、空気通路６の中心軸線２４に対して平行に向けられた、供給空気の主流方向１６が、空気流入開口１０の平面と、この場合約７０°である所定の角度１７を成すように形成されている。このようにして、供給空気は、既に接線方向の流れ成分を含んで中間室９内に導入可能であり、この場合、空気流出開口１２が、ケーシング２の下方の端部区分１５に配置されていることにより、さらに下流に向けられた供給空気の流れが生じる。結果として、このようにして空気流入開口１０から空気流出開口１２への供給空気の所望の螺線状の流れの特徴が得られる。
【符号の説明】
【００４０】
１  燃焼装置
２  ケーシング
３  燃焼室
４  供給管
５  排出管
６  空気通路
７  内壁
８  外壁
９  中間室
１０  空気流入開口
１１  空気管路
１２  空気流出開口
１３  移行開口
１４  上方の端部区分
１５  下方の端部区分
１６  主流方向
１７  角度
１８  第１の端部
１９  第２の端部
２０  内側区分
２１  外側区分
２２  貫流開口
２３  周囲
２４  中心軸線
２５  火炎
２６  空気ガイドエレメント
２７  燃焼プレート
２８  中間底面
２９  上側領域
３０  下側領域
３１  空気ガイドエレメント
３２  空気ガイドエレメント
３３  狭隘領域
３４  ワイド領域
３５  角度
３６  カバー
３７  空気ガイドエレメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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