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Die Erfindung betrifft einen Heizkessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, mit einem zumindest teilweise den Verbrennungsraum und gegebenenfalls Rauchrohre umgebenden Kesselraum für das Umlaufmedium, z. B. Wasser, sowie einem Rauchgasabzug, wobei im Kesselraum zwei oder mehrere über wenigstens teilweise gegeneinander abgegrenzte Teilräume geführte Durchlaufwege für das Medium vorgesehen sind.
Herkömmliche Kesselkonstruktionen weisen zur Verbesserung des Preis-Leistungs-Verhältnisses meist eine Aufteilung der Heizflächen in einen Feuerraum, in dem die Flamme ausbrennen kann und in nachgeschaltete Heizflächen, durch die die Rauchgase abströmen, auf. Um die Wärmeübertragung vom Rauchgas zu erhöhen, wird oft die Strömungsturbulenz der Rauchgase in den nachgeschalteten Heizflächen erhöht.
In diesen bekannten Kesselkonstruktionen kommt es beim Anfahren des Brenners, besonders bei niedrigen Kessel-Wasser-Temperaturen zu Taupunktunterschreitungen des Rauchgases, was zu Heizflächenkorrosion und Kaminversottung führt. Bei einer Verschmutzung der Heizflächen kommt es zu einer raschen Zunahme der Rauchgasaustrittstemperatur und somit zu einer wesentlichen Verschlechterung des Wirkungsgrades. Eine Leistungsregelung des 01-oder Gasbrenners bringt ausserdem entweder bei Grosslast unökonomisch hohe oder bei Kleinlast eine der Kessel- und Kaminlebensdauer abträglich kleine Abgastemperatur mit sich.
Für eine Verringerung der Verluste müssen an eine moderene Heizkesselkonstruktion die nachstehend genannten Forderungen gestellt werden. Es ist eine gleitende Kesseltemperatur erforderlich abgestimmt auf die für die Beheizung tatsächlich notwendige Wassertemperatur. Es ist ein rascher Temperaturanstieg beim Anfahren des Öl-/Gasbrenners von allen Heizflächen sowie der Abgastemperatur erwünscht.
Bei einer regelbaren Brennerleistung darf auch bei Kleinlast eine bestimmte Rauchgastemperatur nicht unterschritten werden. Bei einer Brennergrosslast sollte die Abgastemperatur nicht ansteigen und bei Verschmutzung der Heizflächen darf die Abgastemperatur nicht übermässig ansteigen.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Heizkessel zu schaffen, mit welchem die vorstehend genannten Forderungen erfüllt werden können.
Erfindungsgemäss gelingt dies dadurch, dass die an den Aussenbegrenzungen des Verbrennungsraumes und/oder eines Rauchrohres bzw. Rauchrohrbündels vorbeiführenden Durchlaufwege durch die Teilräume des Kesselraumes mittels regelbarer Ventile einzeln in den Kreislauf des Umlaufmediums einschaltbar oder von diesem trennbar sind, wobei die Durchlaufwege bzw. Teilräume innerhalb des Heizkessels Bereiche unterschiedlicher Heizflächen umfassen.
Es ist dadurch eine Aufteilung des Kesselraumes in zwei oder mehrere Räume von unterschiedlichen Temperaturen möglich, so dass auch eine Entnahme des Vorlaufwassers des Heizkreislaufes aus diesen unterschiedlichen Teilräumen ermöglicht wird. Dadurch besteht auch die Möglickeit,
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Rauchgastemperatur durch Änderung der Durchflussverhältnisse in den Teilräumen des Kesselraumes konstant gehalten werden, so dass die gefürchtete Taupunktunterschreitung des Rauchgases nicht mehr vorkommen kann. Da somit Heizflächenkorrosion und Kaminversottung weitgehend hintangehalten wird, ergibt sich auch eine wesentlich geringere Verschmutzung der Heizflächen, was zu einer grösseren Lebensdauer eines solchen Heizkessels beiträgt.
Ausserdem kann ein gleichbleibender Wirkungsgrad erzielt werden, da ja die Rauchgasaustrittstemperatur nicht durch eine Verschmutzung der Heizflächen zu rasch zunehmen kann.
Es ist zwar aus der AT-PS Nr. 328134 bekannt, mehrere Durchlaufwege in einem Heizkessel über verschiedene Teilräume vorzusehen, welche wenigstens teilweise gegeneinander abgegrenzt sind, wobei jedoch lediglich eine Zuführleitung und eine Ableitung für das Umlaufmedium vorgesehen sind. Der Kreislauf des Umlaufmediums führt also gleichzeitig über alle Teilräume und somit sind alle Durchlaufwege ständig offen. Eine Regelung im Sinne der Erfindung ist daher überhaupt nicht möglich. Diese bekannte Konstruktion dient lediglich zu dem Zweck, innerhalb des Heizkessels eine grössere Heizfläche zu erreichen.
Weitere erfindungsgemässe Merkmale und besondere Vorteile werden in der nachstehenden Be-
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: Fig. 1Verbrennungsraum --2--, einem Kesselraum --3-- sowie den Rauchrohren --4--, wobei mehrere solcher Rauchrohre --4-- mit Abstand zueinander ein Rauchrohrbündel bilden. In der vorderen Abdeckung --5-- ist eine Öffnung --6-- zur Aufnahme eines Öl- oder Gasbrenners vorgesehen.
Der Kesselraum --3-- ist in zwei Teilräume --7 und 8-- unterteilt, wobei diese beiden Teilräume - 7 und 8-- eine gemeinsame Zuleitung --9-- und getrennte Ableitungen --10, 11-- aufweisen.
Die Ableitungen --10, 11-- münden über ein Ventil --12--, z. B. ein Dreiwegeventil, in die gemeinsame Vorlaufleitung --13-- des Heizkreislaufes.
Der Teilraum --8-- umgibt die Rauchrohre --4--, wobei dieser Teilraum --8-- im Querschnitt annähernd sichelförmig ausgebildet ist. Die untere Begrenzungsfläche --14-- dieses Teil- raumes --8-- verläuft mit Abstand annähernd parallel zur Aussenwand --15-- des Verbrennungsraumes --2--, wobei diese untere Begrenzungsfläche --14-- in deren höchsten Mittelbereich für den Durchtritt des Umlaufmediums mit einer Öffnung --16-- versehen ist.
Der andere Teilraum --7-- umgibt den den Rauchrohren --4-- abgewendeten Bereich des Verbrennungsraumes --2-- und den die Rauchrohre --4-- umfassenden Teilraum --8--.
Diese beiden Teilräume --7 und 8-- sind über die ganze Länge des Verbrennungsraumes
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Bei dieser erfindungsgemässen Konstruktion wird also das Umlaufmedium, welches in der Regel
Wasser ist, in zwei oder mehrere Teilströme aufgeteilt. Bei niedriger Abgastemperatur oder bei kleiner notwendiger Leistung bzw. bei notwendiger niedriger Vorlauftemperatur wird die Gesamt- wassermenge aussen im Kessel durch den Wasserweg A zur Ableitung --10-- und somit zur Vorlauf- leitung --13-- geführt. Diese Wassermenge erwärmt sich dabei weniger hoch, wie das die Rauchrohre - direkt umgebende Wasser in dem Teilraum --8--.
Die Vorlauftemperatur ist daher kleiner als die für den Korrosionsschutz notwendige Kessel- temperatur. Mit steigender Rauchgastemperatur bzw. mit notwendig werdender höherer Vorlauftempe- ratur wird in zunehmendem Mass das Ventil --12-- auf die Wasseraufnahme aus dem Teilraum - umgeschaltet, wobei aus diesem Teilraum --8-- infolge der grossen Heizfläche Wasser mit höherer Temperatur entnommen werden kann. Diese Umschaltung kann stetig, abhängig von der vorhandenen Rauchgastemperatur bzw. der verlangten Vorlauftemperatur erfolgen. Wird die Umschaltung abhängig von der Rauchgastemperatur durchgeführt, kann bei einer geringen Änderung der Heizfläche verhindert werden, dass eine Verschmutzung dieser Heizfläche zu einer Erhöhung der
Rauchgastemperatur führt. Diese Umschaltung kann auch ausser durch ein solches Ventil --12-durch andere Massnahmen, wie z.
B. durch Umschalten von Klappen, Schiebern od. dgl. im Kessel selbst erfolgen, so dass dort beispielsweise einige Rauchgasrohre --4-- verschlossen werden.
Der Kessel passt sich automatisch an das Anfahren des Brenners und an das mehrstufige Betreiben eines solchen Brenners an. Ausserdem erfolgt eine Anpassung an das Fahren des Kessels mit niedriger Vorlauftemperatur sowie an das Verschmutzen der Heizfläche. Der Gesamtjahreswirkungsgrad eines solchen Kessels wird sich daher im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen bedeutend verbessern, wobei zusätzlich eine Verlängerung der Lebensdauer des Kessels möglich wird.
Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich möglich, hier verschiedene Ausführungsvarianten vorzusehen. So ist es denkbar, mehr als zwei solcher Teilräume vorzusehen, wobei beispielsweise in Längsrichtung des Verbrennungsraumes --2-- bzw. der Rauchgase --4-- zwei oder mehrere Teilräume aufeinanderfolgen. Auch ist es denkbar, dass zwei oder mehrere, jeweils ein Rauchrohr bzw. ein Rauchrohrbündel umgebende Teilräume vorgesehen sind, wobei dann die Rauchrohre einzelner Teilräume durch Schieber oder Klappen versperrt werden können. Auch bei mehreren Teilräumen ist es möglich, die Regelung mittels Mischventilen durchzuführen, die in Abhängigkeit von der erforderlichen Vorlauftemperatur der Heizanlage und in Abhängigkeit von der Rauchgastemperatur erfolgt.
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Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, eine derartige Konstruktion auch bei Heizkesseln für feste Brennstoffe anzuwenden, um dadurch eine gleichbleibende Rauchgasaus- trittstemperatur zu erreichen, doch ergeben sich bei festen Brennstoffen schon allein von der Heiz- quelle her keine derartigen Regelungsmöglichkeiten.
Die Form und die Aufteilung der Teilräume kann selbstverständlich den Erfordernissen ent- sprechend erfolgen, wobei hier viele Varianten zur Ausnutzung eines höchstmöglichen Wirkungs- grades denkbar sind.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Teilräume über Schlitze oder Kanäle miteinan- der verbunden. Es wäre aber auch möglich, zwei oder mehrere Teilräume vorzusehen, die gegeneinander gänzlich abgegrenzt sind, so dass zu diesen auch getrennte Zuleitungen führen, die je- doch wieder von einer gemeinsamen Rücklaufleitung der Heizanlage ausgehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Heizkessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, mit einem zumindest teilweise den
Verbrennungsraum und gegebenenfalls Rauchrohre umgebenden Kesselraum für das Umlaufmedium, z. B. Wasser, sowie einem Rauchgasabzug, wobei im Kesselraum zwei oder mehrere über wenigstens teilweise gegeneinander abgegrenzte Teilräume geführte Durchlaufwege für das Medium vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Aussenbegrenzungen des Verbrennungsraumes (2) und/oder eines Rauchrohres (4) bzw. Rauchrohrbündels vorbeiführenden Durchlaufwege (A, B) durch die Teilräume (7,8) des Kesselraumes (2) mittels regelbarer Ventile (12) einzeln in den Kreis- lauf des Umlaufmediums einschaltbar oder von diesem trennbar sind, wobei die Durchlaufwege (A,
B) bzw.
Teilräume (7,8) innerhalb des Heizkessels Bereiche unterschiedlicher Heizflächen umfassen.
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The invention relates to a boiler for liquid or gaseous fuels, with an at least partially surrounding the combustion chamber and possibly smoke pipes boiler room for the circulating medium, for. B. water, as well as a flue gas discharge, two or more passages for the medium are provided in the boiler room which are at least partially delimited from one another.
In order to improve the price-performance ratio, conventional boiler designs usually have a division of the heating surfaces into a combustion chamber in which the flame can burn out and into downstream heating surfaces through which the flue gases flow. In order to increase the heat transfer from the flue gas, the flow turbulence of the flue gases in the downstream heating surfaces is often increased.
In these known boiler designs, when the burner starts up, especially at low boiler water temperatures, the flue gas falls below the dew point, which leads to corrosion of the heating surface and chimney sooting. If the heating surfaces become dirty, the flue gas outlet temperature increases rapidly and thus the efficiency is significantly reduced. A power control of the 01 or gas burner also brings with it either an uneconomically high load when the load is high, or a flue gas temperature that is detrimental to the boiler and chimney life when the load is low.
In order to reduce losses, the following requirements must be made of a modern boiler design. A sliding boiler temperature is required, matched to the water temperature actually required for heating. A rapid rise in temperature when starting the oil / gas burner from all heating surfaces and the exhaust gas temperature is desirable.
With a controllable burner output, a certain flue gas temperature must not be undercut even at low loads. The flue gas temperature should not rise when there is a high burner load and the flue gas temperature should not rise excessively if the heating surfaces are dirty.
The invention has for its object to provide a boiler with which the above requirements can be met.
According to the invention, this is achieved by the fact that the passages leading past the outer boundaries of the combustion chamber and / or a flue pipe or flue pipe bundle can be individually switched into the circuit of the circulating medium by means of controllable valves or can be separated therefrom, the passageways or part rooms inside of the boiler include areas of different heating surfaces.
This makes it possible to divide the boiler room into two or more rooms of different temperatures, so that the supply water of the heating circuit can also be removed from these different sub-rooms. So there is also the possibility
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Flue gas temperature can be kept constant by changing the flow conditions in the sub-areas of the boiler room so that the dreaded drop below the dew point of the flue gas can no longer occur. Since heating surface corrosion and chimney sooting is largely held back, there is also significantly less contamination of the heating surfaces, which contributes to a longer service life of such a boiler.
In addition, a constant level of efficiency can be achieved, since the flue gas outlet temperature cannot increase too quickly due to contamination of the heating surfaces.
It is known from AT-PS No. 328134 to provide several flow paths in a boiler over different sub-rooms, which are at least partially delimited from one another, but only one feed line and one discharge line are provided for the circulating medium. The circulation of the circulating medium thus runs simultaneously across all subspaces and thus all flow paths are constantly open. A regulation in the sense of the invention is therefore not possible at all. This known construction only serves the purpose of achieving a larger heating surface within the boiler.
Further features according to the invention and special advantages are described in the following
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: Fig. 1 Combustion room --2--, a boiler room --3-- and the flue pipes --4--, whereby several such flue pipes --4-- form a flue pipe bundle at a distance from each other. An opening --6-- is provided in the front cover --5-- for receiving an oil or gas burner.
The boiler room --3-- is divided into two sub-rooms --7 and 8--, whereby these two sub-rooms - 7 and 8-- have a common supply line --9-- and separate outlets --10, 11--.
The leads --10, 11-- open via a valve --12--, e.g. B. a three-way valve, in the common flow line --13-- of the heating circuit.
Partial space --8-- surrounds smoke pipes --4--, this partial space --8-- being roughly crescent-shaped in cross-section. The lower boundary surface --14-- of this section --8-- runs at a distance approximately parallel to the outer wall --15-- of the combustion chamber --2--, with this lower boundary surface --14-- in its highest central area an opening --16-- is provided for the passage of the circulating medium.
The other partial space --7-- surrounds the area of the combustion chamber --2-- facing away from the smoke pipes --4-- and the partial space --8-- surrounding the smoke pipes --4--.
These two subspaces --7 and 8-- are along the entire length of the combustion chamber
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In this construction according to the invention, the circulating medium, which is usually
Water is divided into two or more sub-streams. If the flue gas temperature is low or if the required output is low or the flow temperature is low, the total amount of water outside in the boiler is routed through water path A to drain --10-- and thus to the feed pipe --13--. This amount of water does not heat up as much as the water directly surrounding the smoke pipes in the sub-room --8--.
The flow temperature is therefore lower than the boiler temperature required for corrosion protection. As the flue gas temperature rises or the higher flow temperature becomes necessary, the valve --12-- is switched over to the water intake from the sub-room to an increasing extent, water - at a higher temperature being taken from this sub-room --8-- due to the large heating surface can be. This switchover can take place continuously, depending on the existing flue gas temperature or the required flow temperature. If the changeover is carried out depending on the flue gas temperature, a slight change in the heating surface can prevent contamination of this heating surface from increasing the
Flue gas temperature leads. This switchover can also --12 - by other measures, such as.
B. by switching flaps, slides or the like. In the boiler itself, so that, for example, some flue pipes --4-- are closed.
The boiler automatically adapts to the start-up of the burner and to the multi-stage operation of such a burner. In addition, there is an adaptation to the operation of the boiler with a low flow temperature and to the contamination of the heating surface. The overall annual efficiency of such a boiler will therefore improve significantly compared to conventional systems, with an additional extension of the service life of the boiler.
Within the scope of the invention it is of course possible to provide different design variants here. It is conceivable to provide more than two such subspaces, with two or more subspaces following one another, for example, in the longitudinal direction of the combustion chamber --2-- or the flue gases --4--. It is also conceivable that two or more partial spaces are provided, each surrounding a smoke tube or a smoke tube bundle, in which case the smoke tubes of individual partial spaces can then be blocked by slides or flaps. Even with several sub-rooms, it is possible to carry out the control by means of mixing valves, which takes place depending on the required flow temperature of the heating system and depending on the flue gas temperature.
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It is of course possible within the scope of the invention to use such a construction also in heating boilers for solid fuels in order thereby to achieve a constant smoke gas outlet temperature, but in the case of solid fuels alone there are no such control options from the heating source alone.
The shape and the division of the subspaces can of course take place according to the requirements, whereby many variants for utilizing the highest possible efficiency are conceivable.
In the exemplary embodiment shown, the subspaces are connected to one another via slots or channels. However, it would also be possible to provide two or more sub-rooms which are completely delimited from one another, so that separate feed lines also lead to them, which, however, are based on a common return line from the heating system.
PATENT CLAIMS:
1. Boiler for liquid or gaseous fuels, with an at least partially
Combustion chamber and possibly boiler room surrounding boiler room for the circulating medium, for. B. water, as well as a flue gas outlet, two or more passageways for the medium are provided in the boiler room, which are at least partially delimited from one another, characterized in that the at the outer limits of the combustion chamber (2) and / or a flue pipe (4) or Passage tubes (A, B) leading through the partial spaces (7, 8) of the boiler space (2), which can be connected to the bundle of flue tubes, can be individually switched into or separated from the circuit of the circulating medium by means of controllable valves (12), the flow paths (A,
B) or
Sub-rooms (7,8) within the boiler include areas of different heating surfaces.