[发明专利]具有斯特林发动机按热值技术的木片-组合热电站

说明书

技术领域

本发明涉及一种木片(Holzpellet)-组合热电站(木片-BHKW)，包括木片供给装置、燃烧室、除灰装置和斯特林发动机。

背景技术

这些木片-组合热电站最近具有极大的兴趣，将在小功率装置中生物材料分散发电作为在一户和多户家庭住宅中的力-热耦合装置(KWK)。在那里它们应取代普通的家用供暖和热水制备装置，并附加地产生尽可能多的电量，将该电量馈入公共电网并按能量馈入法(EEG)得到补偿。

这些有斯特林发动机的木片-BHKWs，在国际市场还不能作为批生产设备买到。一些木片锅炉制造厂试图将它们的木片锅炉配备斯特林发动机，例如列支敦士登的Hoval公司或奥地利的Energiebig公司。在这些木片锅炉中借助计量螺旋输送机将木片输送到炉篦上，在那里点火燃烧。灰部分通过炉篦掉落，部分被火焰带走并沉积在灰箱中、锅炉底部、废气道内和烟囱中，以及必须定期从那里清除。斯特林发动机将其加热器头伸入高温燃烧区内，从那里提取部分高温热量，并由这部分热量相应于其效率产生例如20％电流和80％热水。在热废气内剩余的高温热量，在废气通过斯特林加热器头后，在锅炉壁和废气道上转化为热水。因此，这些有斯特林发动机的木片-BHKWs，由燃料只产生很少的电流(5-10％)，所以具有大而重的木片锅炉，而且因为除灰需要经常维护。在木片锅炉中由于存在灰的疑难问题所以还没有应用热值技术。

为了在一户和多户家庭住宅中经济地使用这样的BHKWs，绝对有必要获得尽可能高的电流份额。

发明内容

值得追求一种尽可能小而紧凑且较少维护的设备，它利用附加的热值技术提高总效率。因此本发明要解决的技术问题是，创造一种有斯特林发动机的具有上述特性的木片-BHKW。

按照本发明上述技术问题通过一种木片-组合热电站解决，其包括木片供给装置、燃烧室、除灰装置和斯特林发动机。按本发明：

·废气回收装置将燃烧空气预热以及用此热空气的一部分(一次空气)使木片气化，

·热燃烧空气的这一部分在炉篦上方被导入气化燃烧室，以及如此形成的燃气与灰一起被侧通道压缩机(强力抽气机)向下通过炉篦抽吸，

·燃气在炉篦下方以这样的方式加入热燃烧空气剩余部分(二次空气)的流动脉冲，即，一方面保持接近CO极限的低λ值并根据燃烧室的温度稳定中央喷嘴处的燃烧，或随燃烧室温度的上升越来越多地形成无火焰燃烧状态，此时，在燃烧室内形成潜在涡流，废气、燃气和热的燃烧空气强烈混合，从而使燃气和灰粒彻底燃烧。

本发明的核心在于，在一个围绕斯特林发动机的加热头布置的燃烧室内，首先利用通过热废气流预热的空气气化所述木片，并紧接在这之后燃烧。在这里除灰应完全借助废气流和用来自热值技术设备的凝结水实现。

按一种优选的实施形式，灰与废气一起通过废气回收装置和连接在其下游的热值换热器抽吸，此时保持高的流速，使灰粒不能积聚在换热器壁上。灰粒在热值换热器内与在那里形成的凝结水混合，此时可溶成分溶解在凝结水中，而不可溶成分被凝结水和废气流冲洗或排出。通过废气、灰粒和凝结水的紧密混合也从废气中冲洗掉细颗粒，如尘埃或气溶胶。

按一种优选的实施形式规定，废气-凝结水-灰的混合物，在侧通道压缩机之前或之后，在废气-凝结水分离器中、例如旋风分离器内分离。

按一种优选的实施形式规定，沉降在燃烧室的潜在涡流中的灰粒，被来自设在燃烧室底部的空气喷嘴的鼓风或废气回流重新卷起，并从燃烧室排出。

按一种优选的实施形式，以这样的方式实施控制，即，使燃烧器的瞬时功率通过侧通道压缩机的转速调整，并仅由斯特林发动机的加热器头温度决定。λ值和燃料的供入同样与瞬时燃烧器功率无关，此时，λ值通过调整一次与二次空气的流量比控制，以及木片供入通过用光传感器监测高温床上侧亮度的反射调整。

按一种优选的紧凑的实施形式，废气回收装置和热值换热器以其换热面同心地绕燃烧室设置并集成在隔热装置中。

附图说明

下面借助附图详细说明本发明两种优选的实施形式。其中：

图1表示总示意图，它示出了按本发明第一种实施形式的木片-组合热电站的所有功能部分；

图2表示图1中示出的气化燃烧室的一个局部放大图，其中除此之外还示出了专用的燃烧空气、燃气和废气导引；

图3a-3d表示气化燃烧室的基本结构，包括炉篦和有关一次和二次空气导引的具体实施例；

图4表示按优选的第二种实施形式的一种特别紧凑的木片-组合热电站示意简图；以及

图5表示图4中示出的气化燃烧室的一个局部放大图，其中除此之外仍示出了专用的燃烧空气、燃气和废气导引。