NL8000614A

NL8000614A - Central heating boiler unit - has return water preheater heated by flue gas drawn from and returned to flue chest connected to flue duct by fan

Info

Publication number: NL8000614A
Application number: NL8000614A
Authority: NL
Original assignee: Benraad Terborg B V
Priority date: 1980-01-31
Filing date: 1980-01-31
Publication date: 1981-09-01
Also published as: BE887309A

Abstract

The arrangement is intended for increasing the efficiency of a central heating boiler having a fan (10) which draws combustion gases (via 7) from the flue chest (4) and through a second heat exchanger (8) to further reduce their temp. and passes them to a flue duct (5). The chest is, in addition, directly connected to the duct (5) via a down-draught diverter (6) in the normal way. The heat exchanger (8) may be vertically arranged, e.g. by the side of the boiler, and have its upper end connected (7) to the chest and its lower end (9) to the fan, whilst its water space has its lower end connected to the heating circuit return and its upper end to the water space of the boiler.

Description

- 1 -- 1 -

Werkwijze en inrichting voor het verbeteren van het rendement van een verwarmingsketel.Method and device for improving the efficiency of a heating boiler.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verbeteren van het rendement van een verwarmingsketel, waarbij op de rookgasverzamelkast van de verwarmingsketel een ventilator is aangesloten voor het voeren 5 van de rookgassen door een warmtewisselaar voor het verder verlagen van de temperatuur van de rookgassen en het daarna toevoeren van de rookgassen aan een afvoerkanaal.The invention relates to a method for improving the efficiency of a heating boiler, wherein a fan is connected to the flue gas collection box of the heating boiler for feeding the flue gases through a heat exchanger for further lowering the temperature of the flue gases and then supplying the flue gases to a discharge channel.

Een dergelijke werkwijze wordt op steeds grotere schaal toegepast om meer energie te onttrekken aan de 10 rookgassen. Bij toepassing van een dergelijke werkwijze moeten een aantal veiligheidsmaatregelen worden getroffen.Such a method is being used on an increasingly larger scale to extract more energy from the flue gases. When using such a method, a number of safety measures must be taken.

Zo moet de ketel worden beveiligd tegen uitvallen van de ventilator, zodanig dat wanneer de ventilator de rookgassen niet meer afvoert de brander buiten bedrijf blijft. Hierbij 15 mag er dus niet slechts van uit worden gegaan dat de ventilator werkelijk in bedrijf zal zijn wanneer bijv. elektrische stroom aan de motor ervan wordt toegevoerd.For example, the boiler must be secured against failure of the fan, such that when the fan no longer exhausts the flue gases, the burner remains out of operation. Thus, it should not be assumed here that the fan will actually be in operation when, for example, electric current is supplied to its motor.

De ventilator kan nl. ook door andere oorzaken niet aan de er aan gestelde eisen van een voldoende rookgasverplaat-20 sing voldoen. Bovendien moet worden voorkomen, dat de ventilator stopt als de gasklep weigert geheel te sluiten.The fan cannot meet the requirements of sufficient flue gas displacement for other reasons either. In addition, the fan must be prevented from stopping if the gas valve refuses to close completely.

Er is dus niet slechts bijzondere apparatuur vereist, maar een nadeel van een dergelijke werkwijze is eveneens, dat bij het uitvallen van de ventilator de verwarmings-25 ketel in het geheel niet meer kan worden gebruikt.Thus, not only special equipment is required, but a drawback of such a method is also that in case of failure of the fan the heating boiler can no longer be used at all.

De uitvinding heft nu deze bezwaren op, door een werkwijze te verschaffen, die daardoor is gekenmerkt, dat de rookgassen door middel van de ventilator worden onttrokken aan de rookgasverzamelkast, die op overigens bekende 30 wijze is aangesloten op een afvoerkanaal via een valwind-afgeleider. Bij toepassing van een dergelijke werkwijze kan de verwarmingsketel geheel op de normale wijze werken, waarbij dus de rookgassen vanuit de rookgasverzamelkast worden toegevoerd aan het afvoerkanaal via een valwindaf-35 leider. Op de rookgasverzamelkast is de warmtewisselaar 800 0 6 14The invention now obviates these drawbacks by providing a method, which is characterized in that the flue gases are extracted by means of the fan from the flue gas collection box, which is connected in a known manner to a discharge channel via a downwind conductor. When such a method is used, the heating boiler can operate completely in the normal manner, whereby the flue gases are thus supplied from the flue gas collection box to the discharge channel via a downwind diverter. The heat exchanger on the flue gas collection box is 800 0 6 14

*X * V* X * V

- 2 - aangesloten met daarna de ventilator. Het zal duidelijk zijn dat door de aanwezigheid van het afvoerkanaal op de rookgasverzamelkast een deel van de rookgassen direkt via dit afvoerkanaal zal worden afgevoerd, zodat niet alle 5 rookgassen door de ventilator worden aangezogen. Gebleken is dat het mogelijk is het niet aangezogen deel tot maximaal ongeveer 10 % te beperken, zonder dat valse lucht wordt aangezogen. Tegenover dit geringe nadeel staat echter het grote voordeel, dat bij het uitvallen van de ventilator 10 de verwarmingsketel normaal in bedrijf kan blijven en er geen gecompliceerde apparatuur noodzakelijk is voor het controleren van de werking van de ventilator en het besturen van de verwarmingsketel, met alle kansen op storingen die dit weer met zich brengt.- 2 - connected with then the fan. It will be clear that due to the presence of the exhaust duct on the flue gas collection box, a part of the flue gases will be discharged directly via this exhaust duct, so that not all 5 flue gases are drawn in by the fan. It has been found that it is possible to limit the non-drawn-in part to a maximum of about 10% without drawing in false air. However, this minor disadvantage has the great advantage that in case of failure of the fan 10 the boiler can continue to operate normally and no complicated equipment is required for checking the operation of the fan and controlling the boiler, with all chances of failures that this entails.

15 Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze worden de door de ventilator afgevoerde rookgassen geïnjecteerd in het afvoerkanaal. Gebleken is dat door het' benutten van de kinetische energie van de rookgassen het verlies aan schoorsteentrek, ten gevolge van de koelere 20 rookgassen, kan worden gecompenseerd.According to a preferred embodiment of the method, the flue gases discharged by the fan are injected into the discharge channel. It has been found that by utilizing the kinetic energy of the flue gases, the loss of chimney draft, as a result of the cooler flue gases, can be compensated.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor toepassing van de bovenaangegeven werkwijze, welke inrichting een verwarmingsketel met rookgasverzamelkast omvat, met een op de ketel aansluitende warmtewisselaar 25 en een ventilator die de verbrandingsgassen door de warmtewisselaar kan voeren en vervolgens toevoeren aan een afvoerkanaal, welke inrichting daardoor is gekenmerkt, dat de warmtewisselaar vertikaal is aangebracht en met het primaire circuit aan de bovenzijde is aangesloten op de 30 rookgasverzamelkast en aan de onderzijde op de ventilator en met zijn secundaire circuit aan de onderzijde op de uit de verwarmingsinstallatie komende leiding voor het te verwarmen medium en aan de bovenzijde op de leiding die het voorverwarmde medium toevoert aan de ketel.The invention also relates to a device for applying the above-mentioned method, which device comprises a heating boiler with a flue gas collection box, with a heat exchanger connecting to the boiler and a fan that can pass the combustion gases through the heat exchanger and then supply them to a discharge channel, which The device is characterized in that the heat exchanger is arranged vertically and is connected with the primary circuit at the top to the flue gas collection box and at the bottom to the fan and with its secondary circuit at the bottom to the pipe coming from the heating installation. heating medium and at the top on the pipe supplying the preheated medium to the boiler.

35 Op deze wijze wordt dus een tegenstroom verkregen tussen de rookgassen en het te verwarmen medium, terwijl dit medium verwarmd wordt bij het van beneden naar boven toe stromen door de warmtewisselaar, wat de meest gunstige stromingsrichting is.In this way, counterflow is thus obtained between the flue gases and the medium to be heated, while this medium is heated when flowing from the bottom upwards through the heat exchanger, which is the most favorable flow direction.

40 Om de lengte van de verschillende leidingen zo klein 80 0 0 6 14 *2' * -r-~* - 3 - mogelijk te maken, zal er volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding in worden voorzien, dat de warmtewisselaar direkt naastde verwarmingsketel wordt aangebracht.40 In order to make the length of the different pipes as small as possible 80 0 0 6 14 * 2 '* -r- ~ * - 3 - according to a preferred embodiment of the invention, provision will be made for the heat exchanger to be placed directly next to the boiler fitted.

In het bijzonder wanneer de warmtewisselaar bestemd 5 is voor het verwarmen van water, kan gebruik worden gemaakt van een warmtewisselaar gevormd door gegolfde platen waarvan er twee naar elkaar toegericht staan, zodanig dat door deze gegolfde platen en door de tegenover elkaar liggende met elkaar verbonden zijranden ervan een rookgaskanaal 10 wordt gevormd, terwijl elk der gegolfde platen ten minste langs de randen is verbonden met een er buiten tegenaan liggende eveneens gegolfde plaat, waarbij de golven van beide tegen elkaar aan liggende platen haaks op elkaar staan en de golfdalen van beide platen tegen elkaar aan liggen.Particularly when the heat exchanger is intended for heating water, use can be made of a heat exchanger formed by corrugated plates, two of which face each other, such that through these corrugated plates and the opposite side edges connected to each other a flue gas channel 10 thereof is formed, while each of the corrugated plates is connected at least along the edges to an adjacent, also corrugated plate, the waves of both abutting plates being perpendicular to each other and the wave valleys of both plates against lie together.

15 Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm zullen daarbij de golfdalen van beide platen eveneens met elkaar zijn verbonden, waardoor nauwkeurig gevormde stromingsbanen tussen beide platen worden verkregen.According to a preferred embodiment, the wave valleys of both plates will also be connected to each other, whereby accurately formed flow paths between the two plates are obtained.

Hierbij is de geringe dikte van de warmtewisselaar 20 van voordeel omdat deze dan in de bestaande kast kan worden ondergebracht.The small thickness of the heat exchanger 20 is advantageous here because it can then be accommodated in the existing cabinet.

Bij het vervaardigen van een dergelijke warmtewisselaar wordt zodanig te werk gegaan, dat alle verbindingen worden gesoldeerd bij het emailleren van de warmte-25 wisselaar. Het emailleren vindt plaats om het materiaal te beschermen tegen aantasting door het condenswater, dat neerslaat aan de rookgaszijde. In verband met de bij het emailleren toegepaste temperatuur zal bijv. gebruik worden gemaakt van kopersoldeer.In the manufacture of such a heat exchanger, the procedure is such that all connections are soldered when the heat exchanger is enamelled. Enamelling takes place to protect the material against attack by the condensation water, which precipitates on the flue gas side. In connection with the temperature used in enamelling, for example, copper solder will be used.

30 Gebleken is dat op deze wijze een eenvoudige produktie van dergelijke warmtewisselaars mogelijk is.It has been found that in this way a simple production of such heat exchangers is possible.

De uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld, weergegeven in de tekening, waarin: 35 fig. 1 schematisch een dwarsdoorsnede toont over een verwarmingsketel met een ernaast geplaatste warmtewisselaar volgens de onderhavige uitvinding; fig. 2 schematisch een zijaanzicht toont van de inrichting van fig. 1; en 40 fig. 3, 4 en 5 doorsneden tonen over de warmtewisselaar 80 0 0 6 14 V* * - 4 - volgens resp. de lijnen III-III, IV-IV en V-V van fig. 2.The invention is now further elucidated on the basis of an exemplary embodiment, shown in the drawing, in which: Fig. 1 schematically shows a cross-section through a boiler with an adjacent heat exchanger according to the present invention; Fig. 2 schematically shows a side view of the device of Fig. 1; and 40 figures 3, 4 and 5 show cross sections over the heat exchanger 80 0 0 6 14 V * * - 4 - according to resp. lines III-III, IV-IV and V-V of fig. 2.

De in de fig. 1 en 2 weergegeven verwarmingsketel bestaat in hoofdzaak uit een huis 1, met daarin aangebracht de branders 2 en daarboven de warmtewisselingslichamen 3.The heating boiler shown in Figs. 1 and 2 mainly consists of a housing 1, with the burners 2 and the heat exchange bodies 3 above it.

5 Aan de bovenzijde is op het warmtewisselingslichaam 3 een rookgasverzamelkast 4 aangesloten, die de verbinding tot stand brengt met het afvoerkanaal 5 en die tevens is voorzien van een valwindafleider 6.At the top side, a flue gas collection box 4 is connected to the heat exchange body 3, which connection is made to the discharge channel 5 and which is also provided with a downwind deflector 6.

Op de rookgasverzamelkast 4 is zijdelings de verzamel-10 kast 7 voor de warmtewisselaar 8 aangesloten. Vanuit de verzamelkast 7 stromen de rookgassen naar beneden toe door de warmtewisselaar 8 heen en komen aan de onderzijde terecht in dé verzamelkast 9, van waaruit zij worden aangezogen met behulp van de ventilator 10, die hen via de afvoer-15 leiding 11 toevoert aan het afvoerkanaal 5.The collection box 7 for the heat exchanger 8 is connected laterally to the flue gas collection box 4. From the collection box 7, the flue gases flow down through the heat exchanger 8 and end up at the bottom in the collection box 9, from which they are sucked in with the aid of the fan 10, which feeds them via the discharge pipe 11 to the drain 5.

De verzamelkast 9 is voorzien van de condenswaterafvoer 12, daar. bij voorkeur de rookgassen zo ver zull'en worden afgekoeld dat condensvorming optreedt, waardoor ook de verdampingswarmte aan de rookgassen wordt onttrokken.The collection box 9 is provided with the condensation drain 12 there. preferably the flue gases will be cooled to such an extent that condensation occurs, so that the heat of evaporation is also extracted from the flue gases.

20 Zoals in het bijzonder blijkt uit de fig. 3-5 is de warmtewisselaar opgebouwd uit de gegolfde platen 13, 14, 15 en 16. De binnenliggende golfplaten 13 en 15 vormen het rookgaskanaal 17 en de platen 13, 14 en 15, 16 vormen paarsgewijs kanalen 18 en 19 voor het doorvoeren van het 25 te verwarmen water.As is particularly apparent from Figs. 3-5, the heat exchanger is built up from the corrugated plates 13, 14, 15 and 16. The inner corrugated plates 13 and 15 form the flue gas channel 17 and the plates 13, 14 and 15, 16 form channels 18 and 19 in pairs for the passage of the water to be heated.

Zoals blijkt uit fig. 5 zijn de golfplaten 13, 14 en 15, 16 bij hun boven- en onderranden zodanig gevormd, dat de randen met elkaar kunnen worden verbonden. Hiertoe zijn in het bijzonder de golven van de platen 14 en 16 30 in die gebieden platgedrukt.As shown in Figure 5, the corrugated sheets 13, 14 and 15, 16 are formed at their top and bottom edges so that the edges can be joined together. To this end, in particular, the waves of the plates 14 and 16 are pressed flat in those areas.

Zoals blijkt uit fig. 3 zijn de vertikale langsranden van de golfplaten 13, 14 en 15, 16 zodanig gevormd, dat de randen van de binnenliggende platen 13, 15 tegen elkaar aan komen te liggen, terwijl de verdere delen 35 van de platen op voldoende afstand liggen voor het vormen van het rookgaskanaal 17.As can be seen from Fig. 3, the vertical longitudinal edges of the corrugated plates 13, 14 and 15, 16 are formed such that the edges of the inner plates 13, 15 come together, while the further parts of the plates are sufficiently distance to form the flue 17.

Ten slotte toont fig. 4 een doorsnede over de bovenste waterafvoeraansluiting 20. Daarbij zijn de buitenliggende golfplaten 14 en 16 plaatselijk niet tegen de binnenliggende 40 platen 13 en 15 aangedrukt, maar zodanig uitgevoerd, dat 800 0 6 14 - 5 - β er een aansluitstuk 21 mee kan worden verbonden.Finally, Fig. 4 shows a cross-section over the upper water discharge connection 20. The outer corrugated sheets 14 and 16 are not locally pressed against the inner 40 sheets 13 and 15, but are designed such that 800 0 6 14 - 5 - β there is a connecting piece 21 can be connected to.

Het zal duidelijk zijn dat ook aan de onderzijde van de warmtewisselaar een dergelijk aansluitstuk aanwezig is, dat verder niet in de tekening is weergegeven. Dit 5 onderste aansluitstuk wordt verbonden met de verwarmings- installatie, bestaande uit radiatoren of dergelijke, zodanig dat het uit de verwarmingsinstallatie komende, koele medium de warmtewisselaar 8 binnenstroomt, terwijl het voorverwarmde medium vanuit de aansluiting 21 toegevoerd 10 wordt aan de verwarmingsketel.It will be clear that there is also such a connecting piece at the bottom of the heat exchanger, which is not further shown in the drawing. This lower connecting piece is connected to the heating installation, consisting of radiators or the like, such that the cool medium coming from the heating installation flows into the heat exchanger 8, while the pre-heated medium is supplied from the connection 21 to the heating boiler.

Uiteraard is het toepassen van de afvoer van rookgassen vanuit de rookgasverzamelkast als bovenbeschreven, ook mogelijk bij het gebruik van andere typen warmtewisselaars en wel ook in het geval, dat het verwarmde medium niet wordt 15 gevormd door water maar door lucht.Of course, the use of the exhaust of flue gases from the flue gas collection box as described above is also possible when other types of heat exchangers are used, also in the case where the heated medium is not formed by water but by air.

Het beschreven type warmtewisselaar is echter voor het aangegeven doel bijzonder effektief gebleken.However, the type of heat exchanger described has proved to be particularly effective for the stated purpose.

- conclusies - 800 0 6 14- conclusions - 800 0 6 14

Claims

1. A method for improving the efficiency of a heating boiler, wherein a fan is connected to the flue gas collection box of the heating boiler for passing the flue gases through a heat exchanger for further lowering the temperature of the flue gases and then supplying the flue gases. flue gases on a discharge channel, characterized in that the flue gases are extracted by means of the fan from the flue gas collection box, which is connected in a known manner to a discharge channel via a downwind diverter.

A method according to claim 1, characterized in that the flue gases discharged by the fan are injected into the flue gas discharge duct, such that the kinetic energy of the flue gases is utilized to compensate for the loss of chimney draft as a result of the reduction of the flue gas temperature.

3. Device for applying the method according to claim 1 or 2, comprising a heating boiler with flue gas collection box, with a heat exchanger connecting to the boiler and a fan that can pass the combustion gases through the heat exchanger and subsequently supply them to a discharge channel, characterized in that: that the heat exchanger is mounted vertically and is connected with the primary circuit at the top to the flue gas collection box and at the bottom to the fan and with its secondary circuit at the bottom to the pipe from the heating system for the medium to be heated and to the top of the pipe supplying the preheated medium to the boiler.

3 = - Ό - 6 - -Conclusions-

Device according to claim 3, characterized in that the heat exchanger is arranged directly next to the heating boiler. 800 0 6 14 0 ----- - 7 -

Heat exchanger for use in the device according to claim 3 or 4, in particular for heating water, characterized in that the heat exchanger is formed by corrugated plates, two of which face each other such that these corrugated plates and a flue gas duct is formed by its opposite mutually connected side edges, while each of the corrugated plates is connected at least along the walls to an adjacent, also corrugated plate, the waves of both abutting plates being perpendicular to and the wave valleys of both plates abut each other.

6. Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the wave valleys of both plates are also connected to each other.

7. A method of manufacturing a heat exchanger according to any one of claims 5 or 6, characterized in that the facing sides of two corrugated sheets to be joined together are soldered together during enamelling of the heat exchanger.

8. · Method, heat exchanger and method for the manufacture thereof as described and / or shown in the drawing. 80 0 0 6 14