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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Warmwasserspeichers mit einem einen Warmetauscher aufnehmenden Speicherbehälter und mit einem Brenner, der einen von oben mit stückeligem Brennstoff beschickbaren Rost und eine über einen Rauchgaszug an ein Saugzuggebläse anschliessbare Brennkammer umfasst.
Soll stückeliger Brennstoff, insbesondere zu Pellets gepresste Biomasse, als Energiequelle für die Erwärmung eines Warmwasserspeichers eingesetzt werden, so wird der Wärmespeicher über einen entsprechenden Ladekreis an einen Heizkessel angeschlossen, der mit einem Brenner für stückeligen Brennstoff ausgerüstet ist. Solche Brenner bilden häufig einen Glutstock, der im Masse des Abbrandes von unten mit neuem Brennstoff beschickt wird. Der hiefür erforderliche Förder- druck auf den Brennstoff birgt jedoch die Gefahr, dass die als Brennstoff eingesetzten Pellets zerfal- len, was zu einem Anstieg des Feinanteils des Brennstoffes führt und dadurch das Abbrandverhal- ten verschlechtert.
Ausserdem sind nicht vollständig verbrannte Brennstoffanteile, die durch den von unten nachgeförderten Brennstoff aus der sich über dem Gutstoff öffnenden Brennkammer ausgefördert werden und in einen unterhalb der Brennkammer vorgesehenen Ascheraum fallen, für die Energiegewinnung verloren. Dies gilt auch für einfacher aufgebaute Brenner, bei denen ein von oben mit dem stückeligen Brennstoff beschickbarer Rost vorgesehen ist, weil die nach unten durch den Rost in einen Ascheraum durchfallenden Brennstoffreste nicht mehr von den heissen
Rauchgasen erfasst werden können, die in die Brennkammer oberhalb des Rostes strömen. Dazu kommt, dass schon vergleichsweise geringe Aschemengen im Rostbereich aufgrund der im wesent- lichen kontinuierlichen Zufuhr geringer Brennstoffmengen zu einer Beeinträchtigung der Verbren- nungsbedingungen führen können.
Abgesehen von den mit den bekannten Brennern zum Verbrennen stückeliger Brennstoffe ver- bundenen Schwierigkeiten ist der durch die Heizkessel bedingte Platzbedarf erheblich. Dazu kommt, dass sowohl im Bereich des Heizkessels als auch im Bereich des Ladekreises für den
Wärmespeicher Wärmeverluste hingenommen werden müssen, die für die Ladung des Wärme- speichers nicht zur Verfügung stehen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Warmwasserspeichers der eingangs geschilderten Art mit einem geringen Konstruktionsaufwand so auszugestalten, dass vorteilhafte Abbrandbedingungen für den stückeligen Brennstoff auch bei einem weitgehend automatisierten Brennerbetrieb sichergestellt werden können, und zwar unter einer vorteilhaften Ausnützung der fühlbaren Wärme der Rauchgase.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Brenner ein aussen am Speicherbe- hälter befestigtes Gehäuse mit einem Füllraum oberhalb und der Brennkammer unterhalb des
Rostes aufweist, und dass der Wärmetauscher aus wenigstens einem den Rauchgaszug bildenden, den Speicherbehälter durchsetzenden Rohr besteht.
Da zufolge dieser Massnahmen der mit einem eigenen Gehäuse versehene Brenner mit dem Speicherbehälter eine Baueinheit bildet, ergibt sich ein erheblich verringerter Platzbedarf. Dazu kommt eine deutliche Herabsetzung des Konstruktionsaufwandes, weil der sonst zwischen dem Heizkessel und dem Warmwasserspeicher vorzusehende Ladekreis entfällt. Die Ausbildung des Rauchgaszuges als Wärmetauscher zwischen den Rauchgasen und dem zu erwärmenden Wasser des Warmwasserspeichers stellt eine vorteilhafte Voraussetzung für einen verbesserten Wirkungsgrad dar, wenn zusätzlich für störungsfreie Abbrandverhältnisse gesorgt wird.
Dies gelingt in einfacher Weise dadurch, dass die Rauchgase über das Saugzuggebläse durch den Rost nach unten in die unterhalb des Rostes angeordnete Brennkammer durchgesaugt werden, weil in diesem Fall die Brenngase für den Aschetransport durch den Rost genützt werden. Die Asche selbst wird aus dem Rauchgasstrom im Zuge einer entsprechenden Rauchgasumlenkung abgeschieden und im Bodenbereich der Brennkammer gesammelt, die in diesem Bereich als Ascheraum dient. Aufgrund der Mitnahme der Brennstoffreste zum Ascheraum durch den Rauchgasstrom verbleiben nicht vollständig verbrannte Brennstoffreste im Bereich der heissen Rauchgase, so dass eine gute Brennstoffausnützung gewährleistet wird.
Schliesslich ergibt sich durch die Anordnung der Brennkammer unterhalb des Rostes eine günstige Lage für das den Speicherbehälter durchsetzende, den Wärmetauscher bildende Rohr für die Rauchgasführung aus der Brennkammer beispielsweise im Bereich des mittleren Drittels der Höhe des Speicherbehälters.
Damit Wärmeverluste über das Gehäuse des Brenners weitgehend vermieden werden können, kann das Gehäuse zur Kühlung einen Wassermantel besitzen, wobei die vom Kühlwasser aufge-
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nommene Wärme wieder für den Warmwasserspeicher genützt werden kann.
Um die Brennerleistung an den Wärmebedarf des Warmwasserspeichers anzupassen, kann die Drehzahl des Saugzuggebläses gesteuert werden. Zusätzlich ist es möglich den Wärmetau- scher mit zwei den Speicherbehälter durchsetzenden, parallele Äste des Rauchgaszuges bilden- den Rohren auszurüsten, die wahlweise an das Saugzuggebläse angeschlossen werden können, so dass sich die zur Verfügung stehende Wärmetauscherfläche entweder durch ein einzelnes Rohr oder durch beide Rohre ergibt, was beispielsweise in kleineren Leistungsbereichen höhere Abgas- temperaturen ermöglicht, wodurch eine sonst mögliche Taupunktunterschreitung im Abgasbereich vermieden werden kann.
Ist im Rohr bzw. in den Rohren des Wärmetauschers je eine gegen die Strömungsrichtung der
Rauchgase fördernde Förderschnecke vorgesehen, so können in einfacher Weise sich in den
Rohren ablagernde Verbrennungsrückstände zurück in die Brennkammer und in den Ascheraum gefördert werden. Zusätzlich wirken diese Förderschnecken als Turbolatoren, die die Wärmeabga- be von den Rauchgasen an das zu erwärmende Wasser über die Rohre unterstützen. Besonders günstige Bedingungen hinsichtlich der Rauchgasströmung und des Ascheaustrags ergeben sich dabei, wenn der Rauchgaszug im Bereich des Wärmetauschers horizontal verläuft.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erwärmen eines Warmwasserspeichers in ei- ner schematischen Seitenansicht,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1 in einem grösseren Massstab,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-111 der Fig. 2 und
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
Die Vorrichtung zum Erwärmen eines Warmwasserspeichers, der als Brauchwasserspeicher, als Heizungsspeicher oder als kombinierter Brauchwasser- und Heizungsspeicher ausgebildet werden kann, weist gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Speicherbehälter 1 auf, an den aussen ein Brenner 2 für stückeligen Brennstoff, vorzugsweise Pellets, angeflanscht ist.
Dieser Brenner 2 besitzt ein Gehäuse 3, das über einen Wassermantel 4 gekühlt wird, dessen
Zulauf mit 5 und dessen Ablauf mit 6 bezeichnet sind. Das Gehäuse 3 bildet oberhalb eines Rostes
7 einen Füllraum 8 und unterhalb des Rostes 7 eine Brennkammer 9, von der zwei horizontale, parallele Rohre 10 ausgehen, die den Speicherbehälter 1 durchsetzen und als parallele Äste eines
Rauchgaszuges dienen, der auf der dem Brenner 2 gegenüberliegenden Seite des Speicherbehälters 1 in einem Sammelraum 11 mündet, wie dies in der Fig. 1 angedeutet ist. Dieser Sammelraum
11 ist an ein Saugzuggebläse 12 angeschlossen, das über einen drehzahlgeregelten Motor 13 angetrieben wird. Die Ableitung der über das Saugzuggebläse 12 angesaugten Rauchgase erfolgt über einen Rauchrohranschluss 14.
Im Sammelraum 11 ist eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Abgasklappe gelagert, die über einen Stelltrieb 15 so verlagert werden kann, dass die
Rauchgase aus der Brennkammer 9 entweder durch eines oder beide Rohre 10 abgesaugt werden. Innerhalb der Rohre 10 sind Förderschnecken 16 gelagert, die über Motoren 17 angetrieben werden können, um sich in den Rohren 10 ablagernde Verbrennungsrückstände gegensinnig zur Saugströmung der Rauchgase in die Brennkammer 9 zu fördern.
Die Beschickung des Brenners 2 mit stückeligem Brennstoff kann in herkömmlicher Weise über eine Förderschnecke erfolgen, die den Brennstoff in ein oben in den Füllraum 8 mündendes Fallrohr 18 fördert. Durch das Fallrohr 18 gelangt der Brennstoff auf den Rost 7, wo er über einen Zündkanal 19 gezündet werden kann. Die Primärluft für die Verbrennung wird über einen Kanal 20 angesaugt, der eine Luftklappe 21 aufweist, und strömt durch entsprechende Luftdurchtrittsöffnungen 22 in der Decke 23 des Füllraumes 8. Um für eine entsprechende Verteilung der Primärluft zu sorgen, trägt die Decke 23 des Füllraumes 8 eine Luftleiteinrichtung 24, die mit Hilfe einer Luftleitwand 25 einen Ringkanal für die Primärluftströmung bildet, wie dies der Fig. 4 entnommen werden kann.
Die Sekundärluftzufuhr erfolgt über einen Luftkanal 26, von dem eine den Wassermantel 4 durchsetzende Luftleitung 27 ausgeht, die entsprechend der Fig. 3 in der Brennkammer 9 mündet.
Die mit Hilfe des Saugzuggebläses 12 durch den Rost 7 in die Brennkammer 9 gesaugten Rauchgase erfahren somit in der Brennkammer 9 eine vorteilhafte Nachverbrennung, was eine vorteilhafte Brennstoffausnützung mit sich bringt. Die heissen Rauchgase strömen aus der Brennkammer 9 durch die Rohre 10, die somit einen Wärmetauscher 28 zwischen den heissen Rauchgasen und
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dem zu erwärmenden Wasser im Speicherbehälter 1 bilden. Die Förderschnecken 16 in den Rohren 10 sorgen dabei für eine turbulente Rauchgasströmung, die den Wärmeübergang von den Rauchgasen auf das Wasser über die Rohre 10 unterstützt.
Durch den Zusammenbau von Brenner 2 und Warmwasserspeicher wird im Zusammenhang dem unmittelbaren Wärmeaustausch zwischen den Rauchgasen und dem zu erwärmenden Wasser über die den Speicherbehälter 1 durchsetzenden Rohre 10 nicht nur eine einfache Konstruktion erhalten, sondern auch ein hoher Wirkungsgrad sichergestellt. Ausserdem kann ein weitgehend automatisierter Betrieb erreicht werden, weil durch die Umlenkung der Rauchgase aus der Brennkammer 9 in die Rohre 10 des Wärmetauschers 28 mitgeführte Verbrennungsrückstände aus dem Rauchgasstrom abgeschieden werden und sich im Bereich des Bodens 29 der Brennkammer 9 sammeln, die somit im Bodenbereich einen Ascheraum bildet.
In diesen Ascheraum können auch die sich allenfalls in den Rohren 10 ablagernden Verbrennungsrückstände gefördert werden, wenn die Förderschnecken 16 in entsprechenden Abständen eingeschaltet werden. Der Ascheaustrag aus dem Ascheraum kann in einfacher Weise über eine Aschentür 30 im Gehäuse 3 erfolgen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Erwärmen eines Warmwasserspeichers mit einem einen Wärmetauscher aufnehmenden Speicherbehälter und mit einem Brenner, der einen von oben mit stückeli- gem Brennstoff beschickbaren Rost und eine über einen Rauchgaszug an ein Saugzugge- blèse anschliessbare Brennkammer umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (2) ein aussen am Speicherbehälter (1) befestigtes Gehäuse (3) mit einem Füllraum (8) ober- halb und der Brennkammer (9) unterhalb des Rostes (7) aufweist, und dass der Wärmetau- scher (28) aus wenigstens einem den Rauchgaszug bildenden, den Speicherbehälter (1) durchsetzenden Rohr (10) besteht.