AT400980B

AT400980B - Heizkessel

Info

Publication number: AT400980B
Application number: AT193389A
Authority: AT
Original assignee: Strebelwerk Ag
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1989-08-14
Publication date: 1996-05-28
Also published as: GB2224346A; DE3904635A1; CH677965A5; GB2224346B; ATA193389A; GB8919949D0; FR2636124A1

Description

ΑΤ 400 980 Β

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heizkessel mit einem horizontalen zylindrisch oder prismatisch ausgebildeten Feuerraum mit in der vorderen Abschlußwand befestigtem Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, ferner mit einer an der hinteren Abschlußwand befindlichen ersten Umlenkung zu zweiten, die Rauchgase aus dem Feuerraum gegen die vordere Abschlußwand zurückleitenden Zügen, einer zweiten Umlenkung nahe bei oder in der Vorderwand, um die Rauchgase in dritten Zügen über einen Rauchgassammelkasten und ein Rauchrohr in den Kamin abzuleiten.

Bei Heizkesseln ist man allgemein angehalten, die Rauchgastemperatur an der Zuleitung zum Kamin in einem Bereich von 120* bis 220 "C zu halten. Dazu sind beispielsweise sogenannte Dreizugkessel bekannt geworden. Solche Dreizugkessel haben einen geschlossenen zentralen Feuerraum mit Vorder- und Hinterwand und eine erste Umlenkung an der Hinterwand zu zweiten Zügen. Mit diesen zweiten Zügen werden die Rauchgase außerhalb des Feuerraumes zur Vorderwand hin geleitet, wo sie in einer zweiten Umlenkung in dritte Züge geleitet werden um von diesen hinter der Hinterwand des Feuerraumes in einem Abgassammelkasten aufgefangen und über ein Rauchrohr in den Kamin abgeleitet zu werden.

Die Rauchgase haben hinten im Feuerraum eine Temperatur von 800* bis 1050*C, in der zweiten Umlenkung von zweiten zu dritten Zügen eine solche von 300* bis 450 *C und im Abgassammelkasten eine solche von 120* bis 220*C.

Durch die bekannte Umweltbelastung durch Stickoxide bedingt, wurden schon Wege gesucht, die Erzeugung von NOx-Gasen wenigstens zu vermindern. Dazu wurde schon vorgeschlagen, einen Teil der ausgebrannten Abgase der Flamme beizumischen und damit die Temperatur an der Wurzel der Flamme zu erhöhen.

Bisher sind zwei Verfahren bekannt geworden: 1) Die Abgase am Kesselende nach dem Abgassammler mit einem Gebläse abzusaugen, und 2) Die Abgase im Feurraum intern mit Hilfe des Flammenimpulses abzusaugen.

Beiden Verfahren haftet je ein Nachteil an. Beim Verfahren 1) ist bei zu tiefen Abgastemperaturen (<180*C) mit dem Säuretaupunkt zu rechnen, wodurch die Rückführleitungen und der Ventilator im Ölbetrieb verschwefelt werden.

Beim Verfahren 2) sind die ^zirkulierenden Abgase zu heiß und müssen in einer sehr großen Menge der Flamme beigemischt werden, um als NOx-Reduktion wirksam zu werden. Dieser Nachteil tritt etwa bei der DE 36 01 000 A1 auf, welche einen Heizkessel mit Feuerraum beschreibt, bei dem mit Hilfe des Flammenimpulses Abgase rezirkuliert werden. Die Absaugung der Abgase geschieht dabei in einem durch ein Einsatzrohr abgetrennten Teil des Feuerraumes. Das vorne geschlossene Rohr dient dabei dazu, um eine Flammenführung im Feuerraum zu bewirken. Dadurch, daß die Abgase aus dem Feuerraum im Bereich der voll ausgebildeten Flamme durch die Impulswirkung der Flamme abgesaugt werden, sind die rezirkulierten Abgase zu heiß und müssen in einer sehr großen Menge der Flamme beigemischt werden, um die NOx-Gase wirksam zu verringern.

Weiters ist aus der DE 37 09 597 A1 ein atmosphärischer Gasbrenner bekannt, der einen Anschluß für eine Abgasentsorgung im Saugbereich des gasförmigen Brennstoffes zwischen Brennerdüse und Brennerrohr hat. Das Aussaugen erfolgt dabei ausschließlich durch die Injektionswirkung des Brenngases. Es geht allerdings nicht hervor, aus welchem Temperaturbereich die Abgase entnommen werden müssen, um eine optimale Wirkung ohne Abgaskondensation zu erreichen.

Weder bei der DE 36 01 000 A1 noch bei der DE 37 09 597 A1 liegt ein echtes Dreizugsprinzip vor.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Heizkessel der eingangs genannten Art das Abgas mit einer besser geeigneten Temperatur auf kürzestem Wege der Flamme zuzuführen.

Erfindungsgemäß wird dies durch mindestens eine Anzapföffnung in der zweiten Umlenkung gelöst, um von da aus Abgase der Verbrennungsluft vor der Flammenbildung zuzuführen.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß mehrere kreisförmig angeordnete Anzapföffnungen vorhanden sind, die in einen ersten Ringkanal hinter der vorderen Abschlußwand münden und von dort über radiale Kanäle in einen zweiten Ringkanal, der den Brenner umschließt, münden, und daß mehrere Öffnungen den zweiten Ringkanal mit dem Brenner verbinden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der erste Ringkanal die radialen Kanäle und der zweite Ringkanal in der Tür. an der, wie an sich bekannt, der Brenner angeflanscht ist, angeordnet sind. Ein an der Tür angeflanschter Brenner ist aus der DE 36 01 000 A1 bekannt.

Die Druckdifferenz zwischen der Umlenkstelle kann je nach Bedarf durch die Injektorwirkung der Verbrennungsluft, der Flamme oder durch einen Abgasventilator erzeugt werden. Die abgezapften Heizgase können auch der Saugseite des Brenners zugeführt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht durch einen Dreizugkessel mit einer ersten Ausführungsart der Erfindung, Fig. 2 eine Schnittansicht nach der Schnittlinie INI durch die Vorderwandpartie in Fig. 1, Fig. 3 eine Schnittansicht 2

Claims

AT 400 980 B wie Fig. 1 mit einer zweiten Ausführungsart der Erfindung, Fig. 4 eine Schnittansicht nach der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 eine Schnittansicht wie in Fig. 1 mit einer dritten Ausführungsart der Erfindung, und Fig. 5a eine Schnittansicht wie Fig. 5, mit einer vierten Ausführungsart der Erfindung, und Fig. 6-8 je eine Schnittansicht eines Heizkessels mit oben angeordneten, zweiten und dritten Zügen. Der Dreizugkessel nach Fig. 1 umfaßt einen Feuerraum 1 mit einer vorderen Abschlußwand 11, in die ein Brenner 10 eingebaut ist. Die hintere Abschlußwand 12 ist mit dem Kühlmantel 14 zwischen zweitem und drittem Zug 3, 5 verbunden und bildet eine erste Umlenkung 2 hinter dem Mantel 13 des Feuerraumes 1. Neben der vorderen Abschlußwand 11 ist eine zweite Umlenkung 4 um den Kühlmantel 14 herum vorhanden und außen umhüllt ein dritter Mantel 15, der ebenfalls als Kühlmantel wirkt, den Heizkessel. Erfindungsgemäss wird von der zweiten Umlenkung 4 Abgas der Verbrennungsluft zugeführt, das somit eine Temperatur über 300’ C hat. Die Stelle für die Entnahme des Abgases kann verschiedenartig ausgebildet sein, wichtig ist, dass wenigstens eine Anzapföffnung 8 in der zweiten Umlenkung 4 vorhanden ist. Wie die Schnittansicht gemäß Fig. 2 zeigt, kann zwischen vorderer Abschlußwand 11 und Tür 16 ein Einsatz 17 vorgesehen sein, der zwei konzentrische Ringkanäle aufweist, von denen der äußere Ringkanal 8b unterhalb der Anzapföffnungen 8 liegt und der innere Ringkanal 9 unterhalb der Öffnungen 9a liegt. Die Verbindung zwischen den beiden Ringkanälen 8b, 9 kann durch mehrere radiale Kanäle 8a gebildet sein. Der äußere Ringkanal 8b könnte auch direkt als die Umlenkung 4 ausgebildet sein. Damit kann die zur Rezirkulation notwendige Druckdifferenz je nach Kesselkonstruktion mit der Injektorwirkung der Verbrennungsluft erzeugt werden. Selbstverständlich könnte auch ein Gebläse vorgesehen sein, um einen größeren Anteil der Abgase, oder mittels einer zusätzlichen Regelung und Steuerung des Gebläses ein den momentanen Verhältnissen angepaßer Anteil, zurückzuführen. Wie Fig. 3 und 4 zeigen, kann der äußere Ringkanal 8b wie oben schon dargelegt direkt den Raum für die vordere UmLenkung 4 in Fig. 1 und 2 sein. Anstelle der direkten Zufuhr der Rauchgase zur Fiammenwurzel ist hier vorgesehen, die Rauchgase aus der zweiten Umlenkung 4 mittels einer Leitung 18 den Ansaugkasten 20 des Brenners 10 zuzuführen. In die Leitung 18 kann eine Drosseleinrichtung 19 eingebaut sein, mit der die Menge der abgesaugten Abgase leitungsunabhängig regulierbar ist. Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht durch die Vorderwand 11 ohne die radialen Kanäle 8a in Fig. 2, dafür mit dem Brenner 10 spielfrei eingesetzt. Fig. 5 zeigt eine Variante der Anordnung gemäß Fig. 3. An der Tür 16 ist bei der Anzapföffnung 8 ein Gebläse 21 angeordnet, mit dem Rauchgase aus der zweiten Umlenkung 4 über die Leitung 18 mit der Drossel 19 dem Ansaugkasten des Brenners 10 zugeführt werden. Fig. 5a zeigt eine weitere Variante, wonach Rauchgase aus der zweiten Umlenkung 4 dem Brenner 10 zwischen Brenngebläse und Stauchscheibe zugeführt ist. Während die Ausführungsbeispiele nach Fig. 1, 3 und 5 zylindrische und konzentrisch angeordnete Mäntel 13, 14, 15 aufweisen, zeigen Fig. 6-8 einen Heizkessel, bei dem die zweiten und dritten Züge 3 und 5 über dem Feuerraum 1 angeordnet sind, wie Fig. 7 deutlich zeigt. Aber auch bei einem solchen Heizkessel befinden sich erste Umlenkungen 2 hinten und zweite Umlenkungen 4 vorne bei der vorderen Abschlußwand. Die zweiten Züge 3 sind also vier parallele Kanäle wie in Fig. 7 und 8 dargestellt. Da einerseits die Rauchgase abkühlen und daher ein kleineres Volumen einnehmen und anderseits noch eine Menge Rauchgas abgeführt wird, genügen für die dritten Züge 5 zwei parallele Kanäle, allerdings mit etwas größerer Breite. Gemäß der Erfindung werden Rauchgase bei der Vorderwand 11 aus der zweiten Umlenkung 4 entnommen und, wie Fig. 6 zeigt, mit einer Leitung 18 dem Ansaugkasten 20 des Brenners 10 zugeführt. Auch hier kann eine Drosselvorrichtung 19 vorgesehen sein. Der Einsatz eines Ventilators analog den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 5 und 5a ist ebenfalls denkbar. Die Entnahme der Abgase bei der zweiten Umlenkung hat zudem den Vorteil, dass eine Leitung zwischen dem Abgassammler und dem Brenner entfällt, aber die Temperatur des ^zirkulierenden Abgases wesentlich tiefer ist als bei Rückführung des Abgases aus dem ersten Zug also bei interner Rezirkulation. Bei einer Rückführrate von 10 % der Abgase und bei 400’ C Anzapftemperatur des Abgases beträgt die Temperatur des Abgas-Luftgemisches ca. 58’ C im Brennergehäuse. Dieser Druck liegt sowohl bei Öl - wie bei Gasfeuerung über dem Wasserdampftaupunkt und aus diesem Grunde ist mit keiner intensiven Kondensatbildung zu rechnen. Patentansprüche 1. Heizkessel mit einem horizontalen zylindrisch oder prismatisch ausgebildeten Feuerraum (1) mit in der vorderen Abschlußwand (11) befestigtem Brenner (10) für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, ferner 3 AT 400 980 B mit einer an der hinteren Abschlußwand (12) befindlichen ersten Umlenkung (2) zu zweiten, die Rauchgase aus dem Feuerraum (1) gegen die vordere Abschlußwand (11) zurückleitenden Zügen (3), einer zweiten Umlenkung (4) nahe bei oder in der Vorderwand (11), um die Rauchgase in dritten Zügen (5) über einen Rauchgassammeikasten (6) und ein Rauchrohr (7) in den Kamin abzuleiten, gekennzeichnet durch mindestens eine Anzapföffnung (8) in der zweiten Umlenkung (4), um von da aus Abgase der Verbrennungsluft vor der Flammenbildung zuzuführen.
2. Heizkessel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere kreisförmig angeordnete Anzapföffnungen (8) vorhanden sind, die in einen ersten Ringkanal (8b) hinter der vorderen Abschlußwand (11) münden und von dort über radiale Kanäle (8a) in einen zweiten Ringkanal (9), der den Brenner (10) umschließt, münden, und daß mehrere Öffnungen (9a) den zweiten Ringkanal (9) mit dem Brenner (10) verbinden. (Fig. 2)
3. Heizkessel nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ringkanal (8b), die radialen Kanäle (8a) und der zweite Ringkanal (9) in der Tür (16), an der, wie an sich bekannt, der Brenner (10) angeflanscht ist, angeordnet sind. (Fig. 2)
4. Heizkessel nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine mechanische Lüftungsvorrichtung (21), um Rauchgase vom Ringkanal (8b) aus der Mischvorrichtung über den Ansaugstutzen (20) des Brenners (10) zuzuführen. (Fig. 3, 5)
5. Heizkessel nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzapfleitung (18') zwischen der Umlenkung (4) und dem Ansaugstutzen (20) des Brenners (10), mit einer Drosselvorrichtung (19) in der Anzapfleitung (18'), um Rauchgase, wie an sich bekannt, direkt und ohne mechanische Lüftungsvorrich-tung dem Brenner (10) zuzuführen. (Fig.
6) Hiezu 5 Blatt Zeichnungen 4