DE3138010A1

DE3138010A1 - Heizkessel zur verbrennung fester werkstoffe

Info

Publication number: DE3138010A1
Application number: DE19813138010
Authority: DE
Inventors: Béla 9410 Heiden Zambon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-10-02
Filing date: 1981-09-24
Publication date: 1982-06-16
Also published as: FR2491593B3; FR2491593A1; CH648650A5

Description

BeIa Z a m b ο η Heiden

Heizkessel zur Verbrennung fester Brennstoffe

Die Erfindung bezieht sich auf einen stationären Heizkessel zur Verbrennung fester Brennstoffe, insbesondere Holz, mit einem Feuerraum, einem Wärmeaustauscher und
Mitteln, um die Zufuhr von Verbrennungsluft temperaturabhängig zu regulieren.

Es sind bereits Heizkessel in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Im allgemeinen haben sie einen ungenügenden Wirkungsgrad und neigen zu starker Rauchbildung und hohen Abgastemperatüren, wenn Holz verfeuert wird.

Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Heizkessel zu schaffen, der einen verbesserten wärmetechnischen Wirkungsgrad hat, die abgehenden Rauchgase weitgehend frei von unverbrannten Rückständen sind und keine überhöhte Abgastemperatur erreicht wird.

Die Erfindung, mit der diese Aufgabe gelöst wird, ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches

Iniolgc der Nachverbrennung mit Hilfe· von erhitzter Sekundärluft in einer Nachverbrennungskammer werden unverbrannte Rückstände in den Rauchgasen praktisch vollständig verbrannt und das schädliche Kohlenmonoxyd mit der zugeführten Sekundärluft zu Kohlendioxyd verbrannt. Der nachge-

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ordnete Wärmeaustauscher kann so dimensioniert werden, dass die Abgastemperatür relativ niedrig gehalten werden kann, ohne dass sich wegen der Abkühlung an den Wärmeaustauschflächen unverbrannte Rückstände ablagern und dieso verstopfen oder den Wärmeübergang behindern.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch den

Heizkessel

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch den

Heizkessel

Fig. 3 ein Detail des Luftzufuhroinlassos

Der stationär ausgebildete Stahl-Heizkessel ist zur Beschickung mit festen Brennstoffen, insbesondere Holz, vorgesehen. Er enthält einen Wassermantel 2, an welchen mindestens ein Vorlauf 3 und mindestens ein Rücklauf 4 angeschlossen ist. Im Innern dieses Heizkessels befindet sich ein Feuerrost 5 mit Durchbrüchen, so dass die Asche in einen darunter befindlichen Aschenraum 6 herabfallen kann und andererseits Primärluft, welche diesem Aschenraum 6 von einem Lufteinlassstutzen 20 her zugeführt wird, von unten her aufsteigen kann. Der Feuerraum 7 ist vorne durch eine schwenkbare Bcschickungstüro 8 und hinton durch eine Vertikalwand abgeschlossen. Im Innern des im Querschnitt ovalen Feuerraumes 7 befindet sich oben auf einem Teil seiner Länge ein gewölbtes Flammschutzblech 9. Im Bereich des Ueberganges zu einem über dem Feuerraum 7 befindlichen Wärmeaustauscher 12 mit Rauchgaszügen 13 ist eine

Nachverbrennungskammer 10 angeordnet. Die Rauchgaszüge 13 mit Horizontalrohren münden auf der Vorderseite in eine Umlenkkammer 14 aus, in der die Strömungsrichtung umgelenkt wird. Diese ümlenkkammer 14 ist vorne mit einem Deckel 15 abgeschlossen, welcher zum Zwecke der Reinigung der Rauchgaszüge 13 entfernt werden kann. Der Abzug der Rauchgase erfolgt durch ein sich am hintern Ende befindliches Rauchrohr 16, das in ein Kamin einmündet.

Zur Versorgung der Nachverbrennungskammer 10 mit Frischluft, nämlich Sekundärluft, ist eine Sekundärluftleitung vorhanden, welche vom Lufteinlassstutzen 20 ausgehend im Innern der Beschickungstüre 8 in Form eines vertikalen Kanales 26 nach oben ragt. Am obern Ende der Beschickungstüre 8 mündet dieser in einen horizontalen Sekundärluftkanal 27 ein, der im Scheitel des Feuerraumes 7 verläuft. Nahe am hintern Ende des Feuerraumes 7 sind in diesem Sekundärluftknnal 27 seitlich ausmündende Schlitze 28 oder Bohrungen Lür den Austritt der Sekundärluft vorhanden. Dadurch wird - allenfalls unter Verwendung zusätzlicher Umlenkbleche eine Turbulenz beim Ausströmen dieser Sekundärluft im Bereich dieser Nachverbrennungskammer 10 erzeugt. In dem darüber angeordneten Teil der Nachverbrennungskammer 10 befinden sich Wärmespeicherelemente in Form von Schamottesteinen 30, welche so angeordnet sind, dass sie die Rauchgase in die unterste Reihe der Rauchgaszüge 13 umlenken.

Die Zufuhr der Sekundärluft erfolgt durch den gleichen Einlassstutzen 20 wie die Zufuhr der Primärluft in den Aschenraum 6. Aus Figur 3 ist ersichtlich, dass beidseitig der Eintrittsöffnung der Sekundärluft je eine Eintrittsöffnung der Primärluft vorhanden ist. Die Steuerung der Luftzufuhr erfolgt mit Hilfe einer temperaturabhängigen Regulierein-

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richtung 23, ,welche auf die Temperatur des Wassers im Wassermantel .2 anspricht. Die Bewegungsübertragung erfolgt mit Hilfe eines Kettenzuges 22 auf eine Klappe 21 beim Einlassstutzen 20, welche die Oeffnungen mehr odor weniger drosselt. Da die Drosselung der Luftzufuhr für die Primär- und Sekundärluft stets proportional erfolgt, ist dadurch für ein gleichbleibendes VerhüJ tnis des hufLanteiles von Primärluft und Sekundärluft gesorgt.

Die sich im Feuerraum 7 bildenden heissen Rauchgase v/erden somit in die.Nachverbrennungskammer 10 geleitet. Dort werden sie mit Hilfe der vorgewärmten Sekundärluft wieder entzündet. Die Temperatur in der Nachverbrennungskammer 10 steigt an, und in diesem hohen Temperaturbereich werden alle brennbaren Rückstände von Primärrauchgasen verbrannt. Kohlenmonoxyd wird zu Kohlcndioxyd verbrannt. Die zugebauten Heizflächen des Wärmeaustauschers 12 werden nicht wärmeisoliert und nicht verschmutzt, da die Rauchgase der Nachverbrennung praktisch keine Rückstände.mehr aufweisen, die sich ablagern können. Die Steuerung von Primär- und Sekundärluft durch die Thermostatdrucksteuerung erfolgt somit derart, dass die Primärluftmenge und die Sekundärluftmenge der Heizkesselleistung entspricht. Die zur vollständigen Verbrennung notwendige Primär- und Sekundärluftmenge ändert sich während des Verbrennungsprozesses, aber die Luftmengen zur Primär- und Sekundärverbrennung werden stets proportional verändert.

Die Vorwärmung der Sekundärluft erfolgt auf eine derartige Temperatur, dass auf jeden Fall eine Zündung und Verbrennung der Schwellgase in der Nachverbrennungskammer 10

stattfindet. Im oberen Teil der Nachverbrennungskammer 10, insbesondere in demjenigen Teil, welcher von den Schamottesteinen 30 umgeben ist, herrscht beispielsweise eine Temperatur von etwa 500° bis 800° C; andererseits hat der Wärmeaustauscher 12 einen so hohen Wirkungsgrad, so dass die das Rauchrohr 16 verlassenden Rauchgase nur noch eine Temperatur von etwa 180° C haben.

Eine Ausführungsvariante besteht darin, die Nachverbrennungskammer 10 statt am hintern Ende des Feuerraumes 7 im Bereich des vordem - also türseitigen - Endes des Feuerraumes 7 anzuordnen. Der Sekundärluftkanal 26 verläuft dann entlang der Beschickungstüre 8 vorerst abwärts, erstreckt sich dann durch den Aschenraum hindurch nach hinten, steigt entlang der hintern Begrenzungswand nach oben und geht dann in ein horizontales Teilstück 27 über im obersten Bereich des Feuerraumes 7. Die Rauchgase werden dann durch horizontale rolirförmige Rauchgas züge 13 zu dem hinten angeordneten Abzugs-Rauchrohr 16 geführt. Um die etwas komplizierte Führung des Sekundärluftkanales bei vorne liegender Nachverbrennungskammer 10 zu vereinfachen, ist es auch möglich, den Lufteinlassstutzen für die Sekundärluft und allenfalls die Primärluft hinten etwa auf gleicher Höhe anzubringen und die Luftführung zu Figur 1 spiegelverkehrt anzuordnen.

Es ist ferner zweckmässig, den Querschnitt des Sekundärluftkanales 27 so auszubilden, dass er gegen das wärmere Ende hin - also in Richtung gegen die Nachverbrennungskammer 10 zunimmt.

Es ist möglich, im Bereich der Nachverbrennungskammer 10 eine Oeffnung zum Anbringen eines zusätzlichen Oelbrenners vorzusehen, um eine alternative Heizmöglichkeit zu haben..

Claims

DipHng. Manfrecff$opsm©rii3: : ^ ·..· ·*. Kaldenkirchener Straße 35 a

Patentanwalt ***· * '"" "° '"' '" D-4050 Mönchengladbach 1

Telefon (0 21 61) 1 21 14

Akte: 81 219 PATENTANSPRUECHE

Γ) Stationärer Heizkessel zur Verbrennung fester Brennstoffe, insbesondere Holz, mit einem Feuerraum, einem Wärmeaustauscher und Mitteln, um die Zufuhr von Verbrennungsluft temperaturabhängig zu regulieren, dadurch gekennzeichnet, dass im Feuerraum (7) oder zwischen dem Feuerraum (7) und den Rauchgaszügen (13) eine durch die Rauchgase aufheizbare Nachverbrennungskammer (10) vorhanden ist, in welche ein Sekundärluftkanal (26, 27) einmündet und dieser Sekundärluftkanal so angeordnet und ausgebildet ist, dass die in diesem zirkulierende Sekundärluft durch die im Feuerraum (7) erzeugte Wärme erhitzbar ist.

Heizkessel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverbrennungskammer (10) als Mischkammer ausgebildet ist, in welcher Mittel zur Erzeugung von Turbulenz vorhanden sind, um die Sekundärluft mit den Rauchgasen zum Zwecke der Nachverbrennung zu vermischen.·

3. Heizkessel nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärluftkanal (26, 27) mindestens auf einem Teil seiner Länge im Innern des Feuerraumes (7) verläuft.

4. Heizkessel nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Regulierorgane (21, 22/ 23) vorhanden sind, mit denen die Primärluft und die Sekundärluft proportional regulierbar sind.

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5. Heizkessel nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr der Primär- und Sekundärluft durch den gleichen, mit einer Klappe (21) versehenen Einlassstutzen (20) erfolgt.

6. Heizkessel nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Nachverbrennungskammer (10) mit schwellgaszündenden Wärmespeicherelementen, insbesondere Schamottesteinen ausgekleidet ist.

7. Heizkessel nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des länglichen Feuerraumes (7) mehrere liegend angeordnete rohrartige Rauchgaszüge (13) vorhanden sind.

8. Heizkessel nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärluftkanal (26, 27) von dem unten an der Beschickungstüre (8) angeordneten Einlassstutzen (20) ausgehend vertikal nach oben geführt ist und oben in einen im obersten Teil des Feuerraumes (7) angeordneten Horizontalkanal (27) übergeht und in die im Bereich des hintern Endes des Feuerraumes (7) angeordnete Nachverbrennungskammer (10) einmündet.

9. Heizkessel nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverbrennungskammer (10) im Bereich des vordem Endes des Feuerraumes (7) angeordnet ist.

10. Heizkessel nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärluftkanal entlang des Aschenraumes (6) vorläuft, hinten in eine Steigleitung übergeht und im

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obern Bereich des Feuerraumes (7) in Horizontalrichtung zur vorne befindlichen Nachverbrennungskaramer (10) geführt ist.

11. Heizkessel nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Sekundärluftkfinales (27) im Bereich des Feuerräumen (7) in Richtung gegen die Nachvorbrennungskammor (10) hin /.unimiul .

12. Verfahren zum Betrieb des Heizkessels nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärluft so stark erhitzt wird, dass beim Austritt in die Nachverbrennungskammer (10) mindestens die Entzündungstemperatur für unverbrannte Rauchgasrückstände erreicht wird.