DE102006009335A1

DE102006009335A1 - Heizkessel, insbesondere für Bio-Festbrennstoffe

Info

Publication number: DE102006009335A1
Application number: DE102006009335A
Authority: DE
Inventors: Leo Dworiankin
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Generations Group GmbH and Co KG
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2007-09-06
Also published as: RU2007133013A; DE502007000148D1; ATE410643T1; EP1830126A1; DK1830126T3; EP1830126B1; PL1830126T3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel, insbesondere für Bio-Festbrennstoffe, bestehend aus einem Gehäuse (1) mit einem oberen, eine Primärluftzufuhr (4) aufweisenden Brennstoff-Füllraum (2), unter dem, durch einen Zwischenboden (9) abgeteilt, ein von außen zugänglicher Aschfallsammelraum (6) mit Rauchgasabzug (7) angeordnet ist, wobei im Zwischenboden (9) eine mit Sekundärluftzuführung (5) versehene und zum Aschfallsammelraum (6) führende Vergasungs- und Brennzone (3) angeordnet ist. Nach der Erfindung ist die im Zwischenboden (9) befindliche Vergasungs- und Brennzone (3) in Form eines füllraumseitig mit einem Rost (11) abgedeckten, zentrisch im Zwischenboden angeordneten Fallstromschachtes (8) ausgebildet, dessen Wandung die Sekundärluftzuführung (5) enthält, und von dessen unterem Ende (12) aus ein im Wesentlichen quer zur Achse (A) des Fallstromschachtes orientierter, in den Aschfallsammelraum (6) ausmündender Ausbrandkanal (13) abgeht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel, insbesondere für Bio-Festbrennstoffe, bestehend aus einem Gehäuse mit einem oberen, eine Primärluftzufuhr aufweisenden Brennstoff-Füllraum, unter dem, durch einen Zwischenboden abgeteilt, ein von außen zugänglicher Aschfallsammelraum mit Rauchgasabzug angeordnet ist, wobei im Zwischenboden eine mit regelbarer Sekundärluftzuführung versehene und zum Aschfallsammelraum führende Vergasungs- und Brennzone angeordnet ist,

Heizkessel der genannten Art sind hinlänglich bekannt und in Benutzung, so daß es dazu an sich keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf. Verwiesen sei hierzu aber bspw. auf die DE 37 37 661 A1 , die einen derartigen Heizkessel zum Gegenstand hat. Bei diesem Heizkessel ist der Füllraum durch eine zum Füllraum hin ebene Bodenplatte aus Schamott vom nachgeordneten Brennraum getrennt und weist einen sich über die ganze Füllraumtiefe erstreckenden Schlitz auf, der in eine so genannte heiße, im Querschnitt etwa herzförmige, in der Bodenplatte ausgeformte Brennkammer führt, in der sich mittig ein Sekundärluftzufuhrrohr erstreckt. Vertikal unter dem oberen Schlitz befindet sich ein etwas querschnittskleinerer, in einen Nachschaltbrennraum führender Schlitz, unter dem eine Auffangschale angeordnet ist, die die anfallende Asche aufnimmt und die aus der heißen Brennkammer abströmenden Heiz- bzw. Rauchgase umlenkt und zum Rauchgasabzug des Kesselgehäuses führt. Es mag dahingestellt bleiben, inwieweit sich im Betrieb die durch das Sekundärluftzufuhrrohr zusätzlich verengte heiße, nur durch einen Spalt zugängliche Brennkammer verstopft, nach Verlassen der heißen Brennkammer steht den abströmenden Heizgasen aber praktisch der ganze Aschesammelraum zur Verfügung, der einer gebündelten Heizgasführung und damit gezielten Nachverbrennung entgegensteht. Außerdem läßt dieser Heizkessel nach der DE 37 37 661 eine wünschenswert kompakte Bauweise vermissen, da dieser, im Horizontalschnitt gesehen, einen länglichen, relativ tiefen Zuschnitt hat und außerdem wegen der Anordnung der Auffang- und Gasführungsleitschale einen nahezu gleich großen Raum verlangt wie der Füllschacht.

Ausgehend von einem Heizkessel der eingangs genannten Art, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen solchen Festbrennstoffheizkessel dahingehend zu verbessern, daß unter Beachtung einer kompakten Bauweise, die eigentliche Vergasungszone verlängert und die sich an diese anschließende Ausbrandstrecke bei gezielter Gasführung konzentriert bis zum Aschfallsammelraum erstreckt ist, verbunden mit der Maßgabe, auch schon vom Füllraum her für eine weitgehend gleichmäßige Gaszuführung zu sorgen und damit das Verbrennungsergebnis insgesamt zu verbessern.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst. Bezgl. vorteilhafter Ausführungsformen wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Heizkessels, wonach die im Zwischenboden befindliche Vergasungs- und Nachbrennzone in Form eines zentrisch im Zwischenboden angeordneten, füllraumseitig mit einem Rost abgedeckten Fallstromschachtes ausgebildet ist, wird zum Einen im Gegensatz zu einer längsschlitzartigen Gaseinführung vom Füllraum her schon einmal für eine gezielt radial orientierte und damit vergleichmäßigte Gaseinleitung in die Vergasungs- und Nachbrennzone gesorgt, wobei außerdem, da die Wandung des Fallstromschachtes die Sekundärluftzuführung enthält, der Querschnitt des Fallstromschachtes nicht durch eine innere Sekundärluftzuführung reduziert wird. Zum Anderen ist dann noch, da vom unterem Ende des Fallstromschachtes aus ein im Wesentlichen quer zur Achse des Fallstromschachtes orientierter, in den Aschfallsammelraum ausmündender Ausbrandkanal abgeht, für eine gebündelte Abgasführung bis zum Aschfallsammelraum gesorgt, die einen verbesserten Ausbrand gewährleistet. Der Begriff Ausbrandkanal ist dabei im Sinne einer Gasleitung zu verstehen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen bestehen in Folgendem:
Um trotz kompakter Bauweise eine möglichst langen Ausbrandkanal unterbringen zu können, ist der vom Ende des Fallstromschachtes ausgehende Ausbrandkanal spiralförmig oder angenähert spiralförmig bis zu seiner Ausmündung in den Aschesammelraum erstreckt. Unter spiralförmig oder angenähert spiralförmig ist bspw. auch eine mehr oder weniger lange Kreisbogenführung des Ausbrandkanales zu verstehen, wobei dieser in seiner Länge mindestens der Länge des Fallstromschachtes entsprechend bemessen ist.

Mit Rücksicht auf die zentrische Gaseinleitung in den Zwischenboden, ist dieser füllraumseitig bevorzugt in Form eines Trichters ausgebildet.

Ferner ist der Zwischenboden, und zwar unter Berücksichtung fertigungstechnischer Aspekte, aus einem den Trichter mit seiner Ausmündung enthaltendem Bodenteil gebildet, an das ein den Fallstromschacht, die Sekundärluft-Zufuhrkanäle und den Ausbrandkanal enthaltendes weiteres, im Aschfallsammelraum angeordnetes Bodenteil angeschlossen, wobei wiederum das weitere Bodenteil aus einem die Sekundärluftzufuhrkanäle aufweisenden Oberteil und einem Unterteil gebildet ist. Das Ober- und das Unterteil bilden dabei zu ihrer Trennebene hin jeweils offene Hälften des Ausbrandkanales.

Um die Zufuhrkanäle für die Sekundärluft günstig ausformen zu können, ist außerdem das weitere Bodenteil zum darüber befindlichen Bodenteil hin mit einem die Luftzufuhrkanäle schießschartenartig enthaltenden Anschlußsteg versehen.

Da der Zwischenboden bzw. dessen Teile im Gesamtgehäuse auf zweckmäßige Weise gehaltert werden müssen, sind das Bodenteil oberseitig und das weitere Bodenteil unterseitig an einer den Aschfallsammelraum vom Füllraum trennenden, mit Fallstromschachtdurchgriffsöffnung versehenen Gehäusewand angeordnet, was noch näher erläutert wird.

Um keine separaten Wärmetauscher am bzw. im Heizkessel vorsehen zu müssen, wie dies bspw. beim Kessel nach der genannten DE 37 37 661 der Fall ist, ist das Gehäuse mindestens oberhalb des Aschesammelraumes wasserführend ausgebildet und dafür in bekannter Weise mit Vor-und Rücklaufanschlüssen versehen, wobei dann ein oder mehrere zu einem Abgasanschluß führende, vom Aschesammelraum nach oben abgehende, den Rauchgasabzug bildende Abzugsrohre den wasserführenden Teil des Gehäuses durchgreifen.

Der erfindungsgemäße Heizkessel mit seinen vorteilhaften Ausführungsformen wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt
1 einen Längsschnitt durch den Heizkessel;
2 einen Teilschnitt längs Linie II-II in 1;
3 eine Draufsicht auf das Zwischenbodenteil mit der Sekundärluftzuführung und
4 eine Draufsicht auf die Zwischenbodenteile von deren Teilungsebene her gesehen.
Der Heizkessel besteht nach wie vor aus einem Gehäuse 1 mit einem oberen, eine Primärluftzufuhr 4 aufweisenden Brennstoff-Füllraum 2, unter dem, durch einen Zwischenboden 9 abgeteilt, ein von außen zugänglicher Aschfallsammelraum 6 mit Rauchgasabzug 7 angeordnet ist, wobei im Zwischenboden 9 eine mit Sekundärluftzuführung 5 versehene und zum Aschfallsammelraum 6 führende Vergasungs- und Brennzone 3 angeordnet ist.
Der Füllraum 2 ist durch eine Verschließbare Füllöffnung 28 und der Aschfallsammelraum 6 durch eine verschließbare Wartungs- und Entnahmeöffnung 29 zugänglich.
Für einen solchen Heizkessel ist nun unter Verweis auf 1, 2 erfindungsgemäß vorgesehen, daß die im Zwischenboden 9 befindliche Vergasungs- und Brennzone 3 in Form eines füllraumseitig mit einem Rost 11 abgedeckten, zentrisch im Zwischenboden angeordneten Fallstromschachtes 8 ausgebildet ist, dessen Wandung W die Sekundärluftzuführung 5 enthält, und von dessen unterem Ende 12 aus ein im Wesentlichen quer zur Achse A des Fallstromschachtes 8 orientierter, in den Aschfallsammelraum 6 ausmündender Ausbrandkanal 13 abgeht.
Dieser Ausbrandkanal 13, der vom Ende 12 des Fallstromschachtes 8 ausgeht, erstreckt sich, wie in 2, 3 verdeutlicht, spiralförmig oder angenähert schnecken- bzw. spiralförmig bis zu seiner Ausmündung 14 in den Aschfallsammelraum 6. Unter spiralförmig erstreckt ist dabei jede stetig verlaufende Führung des Ausbrandkanales 13 zu verstehen, die sich vom zentrischen Fallstromschacht 8 aus nicht direkt radial zum Aschfallsammelraum 6 erstreckt. Der Ausbrandkanal 13 entspricht dabei in seiner Länge L mindestens der Länge L' des Fallstromschachtes 8.
Der Zwischenboden 9 ist unter Verweis auf 1, 2 füllraumseitig in Form eines flachen Trichters 10 ausgebildet, um im unteren Randbereich des Füllschachtes 2 keinen umlaufenden Todraumzwickel entstehen zu lassen.
Außerdem ist der Zwischenboden 9 aus einem den Trichter 10 mit seiner Ausmündung 10' enthaltendem Bodenteil 15 gebildet, an das ein den Fallstromschacht 8, Sekundärluft-Zufuhrkanäle 17 und den Ausbrandkanal 13 enthaltendes weiteres, im Aschfallsammelraum 6 angeordnetes Bodenteil 16 angeschlossen ist, wobei vorteilhaft das weitere Bodenteil 16 wiederum aus einem die Sekundärluftzufuhrkanäle 17 aufweisenden Oberteil 16' und einem Unterteil 18 gebildet ist. Diese Ober- und Unterteile 16', 18 (siehe 3, 4) bilden dabei zu ihrer Trennebene E hin offene Hälften des Ausbrandkanales 13, die im zusammengefügten Zustand den bis auf die Ein- und Ausströmöffnung (Ausmündung 14) ringsum geschlossenen leitungsartigen Ausbrandkanal 13 bilden. Die Gestaltung des Fallstromschachtoberteiles im Bodenteil 15 des Zwischenbodens 9 kann zwar bevorzugt, aber muß nicht zwingend, wie in 1 dargestellt, ausgeführt sein, d.h., mit einem separat einsetzbaren Düsenstein- bzw. Tragring 11' für den Rost 11.
Zur Ausbildung der Sekundärluftzufuhr 5 ist unter Verweis auf 1, 2 das weitere Bodenteil 16 zum Bodenteil 15 hin mit einem die Sekundärluftzufuhrkanäle 17 schießchartenartig enthaltenden Anschlußsteg 19 versehen, der von einem weiteren Steg 19' umgeben ist, der mit seinen Enden 19'' die Einmündung 25 der Sekundärluft bildet und damit an eine Öffnung (nicht dargestellt) in der Wandung des Aschfallsammelraumes 6 an geschlossen ist.
Für die Anordnung des Zwischenbodens 9 zur unteren Begrenzung des Füllraumes 2, sind, wie aus 1 ersichtlich, das Bodenteil 15 oberseitig und das weitere Bodenteil 16 unterseitig an einer den Aschfallsammelraum 6 vom Füllraum 2 trennenden, mit Fallstromschachtdurchgriffsöffnung 21 versehenen Gehäusewand 20 angeordnet sind. Um das blockartige Bodenteil 16 mit seinem inneren Ausbrandkanal 13 im Aschfallsammelraum 6 zu fixieren, ist dieses, wie bspw. in den 1, 2 dargestellt, wärmeisoliert auf einen Träger 27 aufgesockelt.
Abgesehen davon, daß das Gehäuse 1 mit einer äußeren Wärmeisolierung und insbesondere im Aschfallsammelraum 6 angeordneten Wärmetauscherelementen versehen sein kann, ist das Gehäuse 1 bevorzugt mindestens oberhalb des Aschfallsammelraumes 6 doppelwanding wasserführend ausgebildet und mit Vor- und Rücklaufanschlüssen 22, 22' versehen, wobei dann zu einem Abgasanschluß 23 führende, vom Aschfallsammelraum 6 abgehende, den Rauchgasabzug 7 bildende Heizgaszüge 24 den wasserführenden Teil des Gehäuses 1 durchgreifen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind entsprechende, den wasserführenden Raum durchgreifende Kanäle 26 für die Primärluftzufuhr zu den Primärluftöffnungen 4' vorhanden. Die Sekundärluftzufuhr zu den schießschartenartigen, im oberen Bereich des Fallstromschachtes 8 ausmündenden Zufuhröffnungen 17 erfolgt von außen direkt durch die Einmündung 25 (siehe 4). Nicht besonders dargestellt ist die vorzugsweise sensorgesteuerte Regelbarkeit der Sekundärluftzufuhr, um eine optimale Verbrennung bei allen Lastzuständen zu gewährleisten.

1: Gehäuse
2: Füllraum
3: Vergasungs- und Nachbrennzone
4: Primärluftzufuhr
5: Sekundärluftzufuhr
6: Aschfallsammelraum
7: Rauchgasabzug
8: Fallstromschacht
9: Zwischenboden
10: Trichter
11: Rost
11': Düsenstein
12: Ende (Fallstromschacht)
13: Ausbrandkanal
14: Ausmündung
15: Bodenteil
16: weiteres Bodenteil
16': Oberteil
17: Sekundärluftzufuhrkanäle
18: Unterteil
19: Anschlußsteg
19': weiterer Steg
19'': Stegende
20: Gehäusewand
21: Gehäusewanddurchgriff
22, 22': Vor- und Rücklaufanschlüsse
23: Abgasanschluß
24: Heizgaszüge
25: Einmündung
26: Kanäle
27: Träger
28: Füllöffnung
29: Wartungs- und Entnahmeöffnung

Claims

Heizkessel, insbesondere für Bio-Festbrennstoffe, bestehend aus einem Gehäuse (1) mit einem oberen, eine Primärluftzufuhr (4) aufweisenden Brennstoff-Füllraum (2), unter dem, durch einen Zwischenboden (9) abgeteilt, ein von außen zugänglicher Aschfallsammelraum (6) mit Rauchgasabzug (7) angeordnet ist, wobei im Zwischenboden (9) eine mit regelbarer Sekundärluftzuführung (5) versehene und zum Aschfallsammelraum (6) führende Vergasungs- und Brennzone (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die im Zwischenboden (9) befindliche Vergasungs- und Brennzone (3) in Form eines füllraumseitig mit einem Rost (11) abgedeckten, zentrisch im Zwischenboden angeordneten Fallstromschachtes (8) ausgebildet ist, dessen Wandung die Sekundärluftzuführung (5) enthält, und von dessen unterem Ende (12) aus ein im Wesentlichen quer zur Achse (A) des Fallstromschachtes orientierter, in den Aschfallsammelraum (6) ausmündender Ausbrandkanal (13) abgeht.
Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Ende (12) des Fallstromschachtes (8) ausgehende Ausbrandkanal (13) spiral- oder angenähert spiralförmig bis zu seiner Ausmündung (14) erstreckt ist.
Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbrandkanal (13) in seiner Länge (L) mindestens der doppelten Länge (L') des Fallstromschachtes (8) entspricht.
Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenboden (9) füllraumseitig in Form eines Trichters (10) ausgebildet ist.
Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenboden (9) aus einem den Trichter (10) mit seiner Ausmündung (10') enthaltendem Bodenteil (15) gebildet ist, an das ein den Fallstromschacht (8), Sekundärluft-Zufuhrkanäle (17) und den Ausbrandkanal (13) enthaltendes weiteres, im Aschfallsammelraum (6) angeordnetes Bodenteil (16) angeschlossen ist.
Heizessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das weitere Bodenteil (16) aus einem die Sekundärluftzufuhrkanäle (17) aufweisenden Oberteil (16') und einem Unterteil (18) gebildet ist, wobei Ober- und Unterteil (16, 18) zu ihrer Trennebene (E) hin offene Hälften des Ausbrandkanales (13) bilden.
Heizkessel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet daß das weitere Bodenteil (16) zum Bodenteil (15) hin mit einem die Luftzufuhrkanäle (17) schießschartenartig enthaltenden Anschlußsteg (19) versehen ist.
Heizkessel nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (15) oberseitig und das weitere Bodenteil (16) unterseitig an einer den Aschfallsammelraum (6) vom Füllraum (2) trennenden, mit Fallstromschachtdurchgriffsöffnung (21) versehenen Gehäusewand (20) angeordnet sind.
Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) oberhalb des Aschfallsammelraumes (6) wasserführend ausgebildet und mit Vor- und Rücklaufanschlüssen (22, 22') versehen ist.
Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem Abgasanschluß (24) führende, vom Aschfallsammelraum (6) abgehende, den Rauchgasabzug (7) bildende Abzugsrohre (24) den wasserführenden Teil des Gehäuses (1) durchgreifen.
Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Rost (11) ein den Einströmbereich des Fallstromschachtes (8) bildender Düsenstein (11') angeordnet ist.
Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluftzuführung (5) mit einer sensorgesteuerten Regelung versehen ist.