Untersuchung der Fördercharakteristik von Schneckenförderern für eine Pelletabwurffeuerung

Abstract

Die thermische Verwertung von Stückholzbrennstoffen in Zimmeröfen oder Kesseln mit kleinen Leistungen ist gekennzeichnet durch grobe Schwankungen der Verbrennungsgüte, da sich die Verbrennungsbedingungen während des Abbrandzyklus eines Holzstücks laufend ändern.<br />Durch die Einführung von Holzpellets wurde der Brennstoff Holz in eine kompakte und rieselfähige Form übergeführt, und damit für die automatische Zufuhr in Kleinfeuerungen brauchbar gemacht. In Verbindung mit einer Dosier- und Fördereinrichtung ermöglichen die Presslinge eine quasi-kontinuierliche und regelbare Brennstoffeinbringung in die Verbrennungszone, wodurch sich optimale und vor allem konstante Verbrennungsbedingungen einstellen lassen. Bei sehr kleinen Leistungen allerdings, wie sie moderne Zimmeröfen in der Teillast erreichen, kann es auch bei Pelletabwurffeuerungen, in Verbindung mit marktüblichen Schneckenfördersystemen, zu Schwankungen der Verbrennungsgüte bedingt durch Förderratenschwankungen der verwendeten Schneckenfördersysteme kommen.<br />Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Fördercharakteristik einer Pelletabwurffeuerung mit einer Nennwärmeleistung von 10 kW.<br />Nach einer näheren Beschreibung des Versuchsofens, wird ein vereinfachtes Brennraummodell erstellt, und darauf aufbauend, der Zusammenhang zwischen Förderschwankungen, Brennraumtemperatur und CO-Emissionen behandelt.<br />Ausführlich dokumentierte Förderversuche an einer speziellen Versuchsvorrichtung mit unterschiedlichen Förderschnecken, Neigungswinkeln und Antriebssystemen führen zu dem Ergebnis, dass die Fördercharakteristik durch gezielte Parameterkombinationen und Modifikationen verbesserungsfähig ist. Es zeigt sich, dass der Neigungswinkel der Förderschnecke sowie die Abläufe im Bereich des Auswurfschachtes einen entscheidenten Einfluß auf die Gleichförmigkeit der Förderung haben.<br />Die Güte der Fördercharakteristik der einzelnen Versuche wird durch genaue Analyse der aufgenommenen Förderkennlinien, sowie durch Einführung einer statistischen Bewertungsgrundlage, beurteilt.<br />

Thermal conversion of wooden logs in stoves and boilers with small specific heat outputs is usually characterized by unstable combustion due to changing combustion conditions caused by discontinuous fuel transport.<br />With the development of the production of wooden fuel in the form of pellets, wooden fuel has become available in a homogeneous form which is well suited for the utilisation in fully automated transport systems. In combination with a controllable metering device and control unit, it is thereby possible to achieve optimized and stable combustion conditions. Nevertheless, variation of the combustion conditions in the burning chamber may still occur, particularly in small room stoves operating at partial load, as a result of variations in the fuel transport.<br />This diploma thesis serves to concentrate on the fuel transport system of a Pellets Stove with a maximum heat output of 10 kW. By means of controlled experiments and mathematical modelling, the aim is to find a correlation between the resultant specific emissions of the combustion process and the fuel variations due to the employed fuel transport system.<br />Detailed experiments focusing on the fuel transport and metering system with various combinations of screw-conveyors, transport angles and types of drives, show a potential for the improvement of the characteristic consistency of pellet transport into the combustion device. Espacially the screw-conveyor's angle of inclination and the processes in the area of the ejection openeing strongly affect the results. The final evaluation of the fuel transport system was performed by analysing the time-mass-characteristics of the conducted experiments with statistical and mathematical methods.