DE3030230A1

DE3030230A1 - Heizkessel

Info

Publication number: DE3030230A1
Application number: DE19803030230
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-08-27
Filing date: 1980-08-09
Publication date: 1981-03-19
Also published as: CA1134220A; CH638883A5; JPS5644523A; US4329943A; SE8005958L

Description

Eugen Josef Siegrist
Bern

Heizkessel

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizkessel mit einer längs der Mittelachse sich erstreckenden Feuerkammer und einem an deren einem Ende angeordneten Brenner für gasförmige und/ oder flüssige Brennstoffe sowie mit vom anderen Ende der Feuerkammer ausgehenden im Kreis angeordneten Rauchrohren, die einen ringförmigen die Feuerkammer umschließenden Wasserraum durchsetzen und am brennerseitigen Ende in einen ringförmigen Rauchgas-Sammelkanal münden, wobei die Feuerkammer zwischen dem brennerseitigen und dem entgegengesetzten Ende sich stufenförmig von einem zylindrischen Primär-Feuerraum in einen zylindrischen Sekundär-Feuerraum mit gegenüber dem Primär-Feuerraum größeren Durchmesser erweitert.

Ein derartiger Heizkessel ist durch die DE-OS 27 21 832 bekannt und hat sich in der Praxis außerordentlich gut bewährt. Da jedoch die Wandung des Primär-Feuerraumes von außen ständig durch das Kühlwasser gekühlt wird und demnach die Flammenrandzone ebenfalls in einem erheblichen Maße abgekühlt wird, ist eine gewisse Rußbildung unvermeidbar. Dies kann dazu führen, daß sich in den Rauchrohren Ruß ablagert. Dadurch kann das Brennverhalten des Heizkessels ungünstig beeinflußt werden, so daß nach längeren Betriebszeiten die Abgastemperatüren ansteigen und derartige Heizkessel nicht mehr mit einem optimalen Wirkungsgrad zu betreiben sind.

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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Heizkessel der vorgenannten Gattung derart auszugestalten,daß diese Nachteile vermieden werden. Vor allem soll erreicht werden, daß sich auch bei längeren Betriebszeiten kein Ruß bilden kann und daß die Abgastemperatur somit konstant gehalten wird, so daß das Langzeitverhalten des Heizkessels in einem erheblichen Maße verbessert wird und dieser stets mit einem optimalen Wirkungsgrad zu betreiben ist. .

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß in den Primärfeuerraum eine hülsenförmig ausgebildete dünnwandige Auskleidung eingesetzt ist, die diesen auf seiner Länge ganz oder teilweise einschließt und derart angeordnet ist, daß zwischen dieser und dem Mantel des Primärfeuerraumes ein spaltartiger Zwischenraum gebildet ist.

Zweckmäßig ist es hierbei, den zwischen der Auskleidung und dem Feuerraummantel vorgesehenen Zwischenraum derart zu bemessen, daß die Auskleidung bei einer Eigentemperatur von ca. 1ooo C aufgrund ihrer Au
Feuerraummantel anliegt.

I000 C aufgrund ihrer Ausdehnung an dem wassergekühlten

Angebracht ist es ferner, die Auskleidung an ihrem dem Brenner zugekehrten Ende mit einem nach außen abstehenden Bund zu versehen, mittels dem diese auf dem Feuerraummantel aufliegt, und diese an ihrem dem Brenner zugekehrten Ende mit einem eingesetzten Boden auszustatten, wobei der Boden eine Isolierung aufweisen kann. Die Auskleidung kann aus einem hitzebeständigen Chromnickelstahl oder aus Keramik hergestellt werden.

Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, in einzelne oder alle Rauchrohre des Heizkessels vorzugsweise in ihrer Länge veränderbare Turbulatoren einzusetzen.

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Wird gemäß der Erfindung in den Primär-Feuerraum eines Heizkessels mit geringem Abstand zu dessen Mantel eine Auskleidung eingesetzt, so sind nicht nur bei in Betriebnahme des Kessels sofort optimale Verbrennungswerte gegeben, sondern es ist auch gewährleistet, daß das Brennverhalten über einen sehr langen Zeitraum konstant bleibt. Die Auskleidung, die zunächst einen spaltartigen Zwischenraum mit dem Feuerraummantel bildet, ist somit, da sie nicht gekühlt wird, in kurzer Zeit auf Betriebstemperatur aufgeheizt, so daß sofort optimale Verbrennungswerte, ohne daß sich Ruß und Olderivate bilden können, gegeben sind. Und da der spaltartige Zwischenraum derart bemessen ist, daß bei einer bestimmten Eigentemperatur der Auskleidung diese an dem wassergekühlten Feuerraummantel anliegt, ist des weiteren sichergestellt, daß auch keine Überhitzung und kein Verbrennen eintritt. Die Auskleidung wird sich vielmehr bis zur Anlage an dem gekühlten Feuerraummantel ausdehnen und dann wiederum zusammenziehen, d. h., sie pendelt sich zwischen Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe ein.

Durch die Auskleidung wird demnach die Rußbildung verhindert, die durch zu tiefe Temperaturen des Feuerraummantels hervorgerufen wird, und damit der Verschmutzung des Heizkessels entgegengewirkt. Ferner wird auch erreicht, daß der Feuerraummantel nicht verbrennen kann, vor allem aber, daß keine überhitzung auftritt und daß keine dadurch bedingten giftigen NO-Gase entstehen. Ein in dieser Weise ausgebildeter Heizkessel kann immer mit einem hohen Wirkungsgrad von ca. 96 arbeiten, auch wird die Abgastemperatur auf beispielsweise ca. 120· konstant niedrig gehalten, so daß die Abgasverluste klein und stets ausgezeichnete Verbrennungsergebnisse gegeben sind. Die in die Rauchgasrohre einsetzbaren Turbulatoren bleiben sauber und der gasseitige Widerstand bleibt konstant, sie bewerkstelligen dabei mit, daß mehr Wärmeenergie auf diese übertragen und damit die Leistung des Kessels gesteigert wird, ohne daß die Abgastemperatur erhöht werden muß und ohne daß die Rauchrohre durch Ruß verstopfen.

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Weitere Einzelheiten des gemäß der Erfindung ausgebildeten Heizkessels sind dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist/ zu entnehmen.

Der in der Zeichnung dargestellte und mit 1 bezeichnete, aufrechtstehende Heizkessel weist einen sich längs der Mittelachse A erstreckenden Feuerraum auf, der durch eine Primär-Feuerkammer 2 mit einer zylindrischen Primär-Heizfläche 6 und eine sich an diese anschließende Sekundär-Feuerkammer 3 mit einer Sekundär-Heizfläche 7, die im Durchmesser größer bemessen ist als der Durchmesser der Primär-Feuerkammer, gebildet ist. In die Primär-Feuerkammer 2 ragt ein Brenner 4 für gasförmige und/oder flüssige Brennstoffe hinein; und durch einen Boden 8, der mit einer Isolierung 9 versehen ist, ist der Sekundär-Feuerraum 3 abgeschlossen. Die Größe der Heizflächen 6 und 7 sowie der Durchmesser der Feuerkammern 2 und 3, die durch einen Blechmantel 5 und 5' gebildet sind, wird entsprechend den Angaben in der DE-OS 27 21 832 bestimmt.

Von dem Ende der Sekundär-Feuerkammer 3 gehen die Rauchrohre 20 aus, die im Kreis angeordnet sind und eine vorzugsweise größer als die Primär- und Sekundär-Heizflachen 6 und 7 bemessene Nachschaltheizflache bilden. Die Rauchrohre 10 münden am brennerseitigen Ende des Heizkessels 1 in einen ringförmig ausgebildeten Rauchgas-Sammelkanal 21, der in einer hochschwenkbar angebrachten Stirnwand 20 des Heizkessels 1 vorgesehen und an den ein Abgasrohr 11 angeschlossen ist. An den Rauchrohren 10 liegt außen eine Wellrohr-Trennwand 14 an, die sich an diesen abstützt und die zusammen mit dem Blechmantel 5, 5¹ einen Kessel-Wasserraum 13 und mit der Ummantelung 12 des Heizkessels 1 einen Warmwasserboiler 15 bildet.

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Das Kesselwasser verläßt den Kesselraum 13 über eine seitlich durch den Boiler 15 hindurchgeführte Rohrleitung 16 und tritt nach Zirkulation durch das Heizungssystem über eine Rohrleitung 17 in den Kesselwasserraum 13 ein. An den Heißwasserboiler 15 sind in gleicher Weise Rohre 18 und 19 angeschlossen/ wobei das kalte Wasser in diesen durch das Rohr einströmt und das erhitzte Wasser über das Rohr 19 einem Verbraucher zugeführt wird. In die Kessel-ümmantelung 12, die als Isolierung ausgebildet ist, ist ein Instrumententableau 25 eingesetzt, mit dem die Temperaturen im Kessel-Wasserraum sowie im Boiler 15 zu überwachen sind.

Die Kessel-Stirnwand 20 ist mit der Kessel-ümmantelung 12 mittels vorzugsweise diametral gegenüberliegender Schwenkscharniere 22 verbunden, so daß diese zur Vornahme von Reinigungs- und Inspektionsarbeiten nach der einen oder anderen Seite hochgeschwenkt werden kann. Durch über den Umfang verteilt angeordneter Hebelschrauben 23 wird die Stirnwand 20 gegen die Oberseite der Kessel-ümmantelung 12 gepreßt, wobei an der Innenseite angebrachte Dichtungen 24 für eine zuverlässige Abdichtung des Heizkessels 1 sorgen.

Um zu gewährleisten, daß die Primär-Feuerkammer 2 rasch die Betriebstemperatur annimmt und somit keine Rußbildung auftritt, ist in die Primär-Feuerkammer 2 eine Auskleidung 31 aus einem hitzebeständigen, dünnwandigen Material, z. B. Chrom-Nickelstahl eingesetzt. Zwis'chen dem Feuerraummante 1 5 und der Auskleidung 31 ist hierbei ein spaltartiger Zwischenraum 32 vorgesehen, der derart bemessen ist, daß die Auskleidung 31 erst bei einer Eigentemperatur von ca. 1000 an dem von außen gekühlten Feuerraummantel 5 anliegt:

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Mittels eines am äußeren Umfang angebrachten Bundes 33 stützt sich die Auskleidung 32 auf dem Feuerraummantel 5 ab. Außerdem ist in diese an dem dem Brenner 4 zugekehrten Ende ein Bodenblech 34 sowie eine Isolierung 35 eingesetzt.

Wird der Brenner 4 in Betrieb gesetzt, so wird die dünnwandige Auskleidung 31 sehr schnell erhitzt. Die Flammenspitzen der Brennerflamme treffen somit schon nach kurzer Zeit nicht mehr auf eine gekühlte Fläche, eine Rußbildung ist demnach mit Sicherheit ausgeschlossen. Und hat die Auskleidung 31 eine Eigentemperatur von ca. 1000 erreicht, so hat sie sich derart ausgedehnt, daß sie mit ihrer Außenfläche 36 an der Primär-Heizfläche 6 anliegt, die von dem Kesselwasser ständig von außen gekühlt wird. Dadurch wird auch die Auskleidung 31 gekühlt, so daß sich diese wiederum zusammenzieht, zwischen Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe wird somit die Auskleidung 31 ständig pendeln. Auf diese Weise ist auch ausgeschlossen, daß eine Überhitzung eintritt und daß sich NO -Gase bilden.

Und da durch die Auskleidung 31 der Primär-Feuerkammer 2 einer Rußbildung und damit einer Verschmutzung des Heizkessels 1, insbesondere in den Rauchrohren 10,mit Erfolg entgegengewirkt wird, können in diese z. B. aus Draht gebogene Turbulatoren 41, um die Kesselleistung zu erhöhen, eingesetzt werden. Der Heizkessel 1 kann demnach über einen langen Zeitraum auch in höheren Leistungsbereichen mit einer konstanten Abgastemperatur von ca. 120° C und damit mit · geringen Wärmeverlusten betrieben werden, so daß das Langzeitverhalten bei hohem Kesselwirkungsgrad in einem erheblichen Maße verbessert ist.

9. August 1979 e-1
A 5773 CH

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Claims

Guido Engeshardt

Patenten vv- a 3 t Ehlersstr. 17 Tc-!- (0 75-V.) 7 26 D-7990 Friedrichshaff-.'i '■

Eugen Josef Siegrist

Patentansprüche :

( 1.jHeizkessel mit einer längs der Mittelachse sich erstreckenden Feuerkammer und einem an deren einem Ende angeordneten Brenner für gasförmige und/oder flüssige Brennstoffe sowie mit vom anderen Ende der Feuerkammer ausgehenden im Kreis angeordneten Rauchrohren, die einen ringförmigen die Feuerkammer umschließenden Wasserraum durchsetzen und am brennerseitigen Ende in einen ringförmigen Rauchgas-Sammelkanal münden, wobei die Feuerkammer zwischen dem brennerseitigen und dem entgegengesetzten Ende sich stufenförmig von einem zylindrischen Primärfeuerraum in einen zylindrischen Sekundärfeuerraum mit gegenüber dem Primärfeuerraum größeren Durchmesser erweitert,

dadurch gekennzeichnet,

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daß in den Primärfeuerraum (2) eine hülsenförmig ausgebildete dünnwandige Auskleidung (31) eingesetzt ist, die diesen auf seiner Länge ganz oder teilweise einschließt und derart angeordnet sit, daß zwischen dieser und dem Mantel (5) des Primärfeuerraumes (2) ein spaltartiger Zwischenraum (32) gebildet ist-

2. Heizkessel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der zwischen der Auskleidung (31) und dem Feuerraummantel (5) vorgesehene Zwischenraum (32) derart bemessen ist, daß die Auskleidung (31) bei einer Eigentemperatur von ca. 1ooo C aufgrund ihrer Ausdehnung an dem wassergekühlten Feuerraummantel (5) anliegt.-

3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Auskleidung (32) an ihrem dem Brenner (4) zugekehrten Ende einen nach außen abstehenden Bund (33) aufweist, mittels dem diese auf dem Feuerraummantel (5) aufliegt.

4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekenn zeichnet,

daß die Auskleidung (32) an ihrem dem Brenner (4) zugekehrten Ende mit einem eingesetzten Boden (34) versehen ist.

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5. Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Boden (34) der Auskleidung (31) mit einer Isolierung (35) versehen ist.

6. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Auskleidung (31) aus einem hitzebeständigen Chrom-Nickelstahl oder aus Keramik hergestellt ist.

7. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß in einzelne oder alle Rauchrohre (1o) des Heizkessels (1) vorzugsweise in ihrer Länge veränderbare Turbulatoren (41) einsetzbar sind.

16. August 1V§79 e-1
A 5773 CH

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