CH660909A5 - Solid matter heating boiler - Google Patents

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CH660909A5
CH660909A5 CH461883A CH461883A CH660909A5 CH 660909 A5 CH660909 A5 CH 660909A5 CH 461883 A CH461883 A CH 461883A CH 461883 A CH461883 A CH 461883A CH 660909 A5 CH660909 A5 CH 660909A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
boiler
flue gas
fresh air
gases
heating
Prior art date
Application number
CH461883A
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German (de)
Inventor
Rolf Messmer
Original Assignee
Apaco App Ag
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Publication date
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Publication of CH660909A5 publication Critical patent/CH660909A5/en

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
    • F24H1/28Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes
    • F24H1/287Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes with the fire tubes arranged in line with the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24H9/00Details
    • F24H9/0005Details for water heaters
    • F24H9/0036Dispositions against condensation of combustion products

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

The heating boiler is provided with a post-combustion arrangement (5) for smoke gases and heating gases, which is connected upstream of a boiler-water preheating section (7). The latter is passed through by smoke-gas passages (6', 6'') which start from the post-combustion arrangement (5) and open in the lower section (8') of a smoke-gas chamber (8) which adjoins on the rear side (7'') of the preheating section (7). The smoke-gas chamber (8) contains a smoke-gas flow-steering arrangement (25/25') designed as a heat exchanger device via which the smoke gases are supplied to the chimney (9). Both the front wall (7') of the preheating section (7), which wall is adjacent to the post-combustion arrangement (5), and the passages (6', 6'') which pass through this section and at least the flow-steering arrangement (25/25') mounted on the rear side (7'') of the preheating section are effective as heat-transmission means which transmit with great efficiency the heat energy contained in the smoke gases and heating gases flowing off from the heating chamber (4) to the water to be heated. <IMAGE>

Description

       

  
 

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

 



   PATENTANSPRÜCHE
1. Feststoff-Heizkessel, vorzugsweise für die Befeuerung mittels Holz oder fossiler Brennstoffe, mit einem einen Heizraum umgebenden Wassermantel (2), dessen Innenrohr (3) einen Heizraum (4) zur direkten Aufnahme des   Brennstoff-    materials peripher begrenzt, welcher frontseitig von einer Türe (11) mit einer zentralen   Frischlufteintrittsöffnung    (12), und rückseitig von einer Nachverbrennungsanordnung (5) für Rauch- und Brenngase abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachverbrennungsanordnung (5) ein Kesselwasser-Vorheizabschnitt (7) mit in dessen unterem Abschnitt eingebauten Rauchgasführungsmitteln (6) nachgeschaltet ist, welche die Nachverbrennungsanordnung (5) mit einer rückseits des genannten Vorheizabschnittes (7) angeordneten Rauchgaskammer (8) verbinden,

   und dass die Rauchgaskammer (8) eine mit der Rückseite (7") des Vorheizabschnittes (7) in Wärmeaustauscherbeziehung stehende Rauchgasströmungslenkeinrichtung (25/25', 26, 27) enthält, über welche die Rauchgase dem Kamin (9) zugeführt werden.



   2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverbrennungsanordnung (5) mittels einer Rippen-Stützanordnung (23) mit der Vorderwand (7') des Vorheizabschnittes (7) verbunden ist und mit diesem in Wärmeaustauschbeziehung steht.



   3. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgas-Strömungslenkeinrichtung eine aus Kühlblechen (25') aufgebaute Rauchgasfalle (25) enthält in welcher zentral liegend ein sperrbarer Rauchgas-Direktdurchlasspfad (27) angeordnet ist.



   4. Heizkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgas-Direktdurchlasspfad (27) eine bezüglich der Rauchgasdurchtrittsrichtung um   90"    schwenkbare Durchlassklappe (26) vorhanden ist, welche in ihrer einen Endstellung den Direktdurchlasspfad vollständig freigibt, und in ihrer anderen Endstellung den Durchlasspfad sperrt, so dass die Rauchgase die Kühlbleche (25') umströmen müssen.



   5. Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgaskammer (8) mit einer rückseitigen Türe (28) verschlossen, und dass die Durchlassklappe (26) in der rückseitigen Türe (28) schwenkbar gelagert und durch eine Steuereinrichtung betätigbar ist.



   6. Heizkessel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassklappe (26) durch eine Bimetalleinrichtung temperaturabhängig steuerbar ist.



   7. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fronttüre (11) auf der Heizraumseite eine als Wärmeübertragungsmittel an die Frischluft arbeitende Luftfüh   rungseinrichtung    (15) trägt, welche gegenüber der Türinnenwand (11') einen Frischluftströmungsraum (16) mit einem abwärts gerichteten Hauptströmungsweg (17) für im wesentlichen gegen ein Glutbett (29) oder einen Rost (30) strömende primäre Frischluft festlegt, und gegenüber der übrigen Innenrohrfläche einen peripheren Nebenströmungsweg (18) ausbildet, der im wesentlichen für die Zufuhr sekundärer Frischluft an die Rauch- und Heizgase im Heizraum (4) bestimmt ist.



   Die Erfindung bezieht sich auf einen Feststoff-Heizkessel, vorzugsweise für die Befeuerung mittels Holz oder fossiler Brennstoffe, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.



   Bei bekannten Heizkesseln dieser Art ist es üblich, das Brennmaterial auf einen Rost aufzulegen, unter dem sich ein primär für die Aschenaufnahme, dann aber auch für die Zufuhr wenigstens eines Teiles der Frischluft ausgebildeter Kanal befindet. Nachteilig ist, dass die vorzugsweise kalte Frischluft an die unteren Partien des Glutbettes gelangt und dieses abkühlt, so dass die davon in das darüberliegende Brennmaterial strömenden Rauch- und Heizgase eine eher mässige Temperatur aufweisen. Mit zunehmender Aschenfüllung im Rostkanal gelangt die Frischluft mehr und mehr überwiegend direkt in das über dem Glutbett liegende Brennstoffmaterial.

  Daraus resultiert eine schlechte Aufheizung der Rauch- und Heizgase, die auch beim Passieren von Nachverbrennungszonen infolge zu geringer Anfangstemperatur nicht in der Lage sind, die in den Heizgasen vorhandene Wärmeenergie in angemessener Weise abzugeben. Die Überführung solcher wenig ausgenützten Rauch- und Heizgase an das Kamin führt daher zu starker Russ-, Teer- und Kondenswasserausscheidung und nebst einem schlechten Wirkungsgrad des Heizkanals zu Versottung und Verpechung der Abgaswege des Kamins.



   Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Feststoff Heizkessel vorzuschlagen, bei dem die geschilderten Nachteile mit einem relativ einfachen und vor allem wenig   stört    rungsanfälligen Aufbau wirksam eliminierbar sind. Vor allem soll eine wesentliche Steigerung des Wirkungsgrades des Feststoff-Heizkessels gegenüber dem Stand der Technik erzielt werden, wobei die in das Kamin gelangenden Rauchgase praktisch keine verbrennbaren Bestandteile mehr aufweisen und ihre Wärme optimal in einem vorzugsweise als Vorheizzone des Heizkessels gestalteten Bereich abgeben.



   Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 festgelegt. Besondere Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.



   Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäss gestalteten Feststoff-Heizkessels wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 einen erfindungsgemässen Heizkessel schematisch im Längsschnitt, wobei nur die für die prinzipielle Gestaltung erforderlichen Teile dargestellt sind und
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Pfeilrichtung gesehen.



   Der Heizkessel enthält im wesentlichen einen mit einer Wärmeisolation 1 versehenen Wassermantel 2 mit einem direkt beheizten Innenrohr 3, der den eigentlichen Heizraum 4 in Längsrichtung innenseitig begrenzt, eine   Nachverbren-    nungsanordnung 5 für die mit den Rauchgasen anströmenden Heizgase, einen von Rauchgasführungsmitteln 6 durchsetzten Vorheizabschnitt 7 des Wassermantels 2, und eine Rauchgaskammer 8, deren Ausgang mit dem Kamin 9 verbunden ist.



  Zur Abstützung des Heizkessels ist schematisch eine Lagerungsstruktur 10 vorgesehen, die auch auf nicht gezeigte Weise die Abschlusselemente der Wärmeisolation 1, des Wassermantels 2 samt dem Innenrohr 3 und die Lagerungselemente einer Fronttüre 11 enthält.



   Die frontseitig des Kessels angeordnete Türe 11 enthält neben einer wärmefesten Dichtungsanordnung insbesondere eine zentrale Frischlufteintrittsöffnung 12. Letztere ist mit einer Luftklappe 13 versehen, die durch einen beispielsweise herkömmlichen, auf die Heizwassertemperatur ansprechenden Zugregler 14 gesteuert, die Öffnungsweite des Frischlufteintrittes regelt. Die Fronttüre 11 weist heizraumseitig eine Luftführungseinrichtung 15 auf, die gegenüber der Türinnenwand 11' einen mit der Frischluftöffnung 12 direkt verbundenen Frischluftströmungsraum 16 abgrenzt. Dieser legt einen mit einem niedrigen Strömungswiderstand behafteten, nach unten gerichteten Hauptströmungsweg 17 und einen peripher daran anschliessenden seitwärts und nach oben gerichteten Nebenströmungsweg 18 mit wesentlich höherem Strömungswiderstand fest. 

  Die unterschiedlichen Widerstandswerte der Luftströmungswege 17 und 18 werden im wesentlichen dadurch erzielt, dass die vorzugsweise aus einem Wandelement mit verstärkter Wärmespeicherfähigkeit bestehende  



  Luftführungseinrichtung 15 in ihrem unteren Teil segmentförmig abgesetzt ist. Die Grösse dieses Abschnittes kann zur Variierung des Strömungswiderstandes veränderbar sein. Im Hauptströmungsweg 17 fliesst die nachstehend mit Primärzuluft bezeichnete Frischluft. Über dem genannten segmentförmigen Ausschnitt schliesst sich peripher ein Luftspalt von etwa 3 bis 4 mm Breite zwischen dem Rand der Luftführungseinrichtung 15 und dem Innenrohr 3 an, durch die jene Frischluft zuströmt, welche die Verbrennung der in den initialen Rauchgasen vorhandenen Heizgase ermöglicht. Diese Frischluftfraktion wird nachstehend mit Sekundärzuluft bezeichnet.



   Dem zweckmässig im  hinteren  Drittel oder Viertel des Heizkessels angeordneten Vorheizabschnitt 7 ist die Nachverbrennungsanordnung 5 vorgeschaltet, die auf bekannte Weise im wesentlichen aus einer Abschlusswand 21 mit einer obenliegenden Gaseintrittsöffnung 22 unterhalb einem freien Durchlass 4' und in seiner frontseitigen Abschlusswand 21 weitere (nicht gezeigte) Gaseintrittsöffnungen aufweist. Die Nachverbrennungsanordnung 5 sitzt zweckmässig wegnehmbar auf einer Rippenstützanordnung 23 an der Vorderwand 7' des Abschnittes 7 auf. Die aus dem Heizraum 4 abströmenden Rauch- und unverbrannten Heizgase treten über den freien Durchlass 4' und die Öffnung 22 sowie die genannten Öffnungen in der Abschlusswand 21 in die Nachverbrennungsanordnung 5 ein, wie z.B. mit dem obenliegenden Pfeil angedeutet ist.



   In der Nachverbrennungsanordnung 5 verbrennen die verbrennbaren Rauchbestandteile und die Heizgase praktisch restlos, wobei die durch die Vorderwand 7' des Vorheizabschnittes 7 bereits etwas gekühlten Anteile durch die Durchlässe 6' und 6" abströmen. Dabei geben die Rauchgase bereits einen erheblichen Teil ihres Wärmeinhaltes an das Wasser im Vorheizabschnitt 7 ab. Sie gelangen sodann - immer in Pfeilrichtung - in den unteren Abschnitt 8' der Rauchgaskammer 8, von wo aus sie vorerst eine im wesentlichen aus Kühlblechen 25' aufgebaute Rauchgasfalle 25 einer Rauchgasströmungslenkeinrichtung passieren müssen. Letztere sind als Wärmeaustauscherflächen gestaltet, mit der Rückwand 7" des Vorheizabschnittes 7 verbunden und zusätzlich samt der Innenfläche des rückwärtig über den Vorheizabschnitt 7 nach rechts hinausreichenden Wassermantels 2 als Wärmeaustauschereinrichtungen wirksam.



   Eine symmetrisch auf die Durchlässe 6', 6" und die Kühlbleche 25' ausgerichtete temperaturgesteuerte Rauchgas Durchlassklappe 26 kann - von Hand oder automatisch gesteuert - im Bereich eines Direktdurchlasses 27 in zwei senkrecht zueinanderstehende Extremstellungen gebracht werden: In der ersten, mit unterbrochenem Strich gezeigten vertikalen Stellung erlaubt er den Rauchgasen - zwecks Erzielung eines starken Luftzuges hauptsächlich in der Anwärmperiode bzw. beim Heizungsbeginn des Kessels, aber auch bei Schwachlastbetrieb und gedrosselter Frischluftzufuhr über die Öffnung 12 -, unmittelbar von den Durchlässen 6', 6" in das Kamin 9 aufzusteigen, ohne die Rauchgasfalle 25 bzw.



  die Kühlbleche 25' passieren zu müssen. In der zweiten, mit ausgezogenem Strich gezeigten horizontalen Stellung der Rauchgasklappe 26, in welche sie infolge zunehmender Rauchgastemperatur z.B. mittels einer Bimetallsteuerung gebracht worden ist, sperrt sie den direkten Weg zum Kamin 9, so dass die Rauchgase nun die Kühlbleche 25' wärmeaustauschend passieren müssen.



   Zur Vereinfachung des Aufbaus und des Unterhaltes des Heizkessels ist er mit einer einfach wegnehmbaren Rückwand oder rückseitigen Türe 28 versehen, an der die Rauchgas Durchlassklappe 26 samt ihren allenfalls auch manuell betätigbaren Steuerelementen aufgebaut sein kann.



   Beim Betrieb des erfindungsgemässen Heizkessels wird bei Holzbefeuerung das Brennmaterial direkt auf den Basisbereich 3' des Innenrohres 3 aufgelegt, so dass dort ein mit Asche durchsetztes Glutbett 29 entsteht. Im Falle der Kohlenbefeuerung ist ein mit unterbrochenem Strich gezeigter Rost 30 vorzusehen, um die Zuführung der Zuluft unter das Glutbett der Kohle zu erreichen. Die Primär- und Sekundärverbrennungsluft gelangt über die Eintrittsöffnung 12 in der Fronttüre 11 und die geregelte Luftklappe 13 auf oben beschriebene Weise in den Brenn- oder Heizraum 4. Die Verbrennungsluft (primär und sekundär) wird betriebsmässig durch die Luftführungseinrichtung 15 vorgewärmt, so dass im Bereich der Lufteintrittsstellen der Haupt- und Nebenströmungswege 17, 18 auch in der kritischen Anheizperiode keine Kondensatbildung auftritt.



   Über die genannen Öffnungen der Nachverbrennungsanordnung 5 gelangen heisse Gase aus der Mitte des Heizraumes 4, deren Temperatur bei 500-700   C    liegen. zwischen die Nachverbrennungsanordnung 5 und die Vorderwand 7' des Vorheizabschnittes 7.



   Dadurch werden die aus dem Heizraum 4 aufsteigenden und die Innenwand 3 bestreichenden Rauch- und Heizgase, die bereits einen Teil ihrer Wärmeenergie abgegeben haben   und auf eine Temperatur von 300450 " C abgekühlt sind,    wieder aufgeheizt und auf die Temperatur des Flammpunktes gebracht, wobei sie praktisch vollständig verbrennen. Durch die Durchlässe 6', 6" der Rauchgasführungsmittel 6 gelangen sie sodann in den unteren Abschnitt 8' der in Gasdurchlaufrichtung hinter dem Vorheizabschnitt 7 liegenden Rauchgaskammer 8.



   Die Durchlässe 6', 6" liegen unmittelbar benachbart der kältesten Zone des Wassermantels 2, nämlich nächst des Rücklaufwassereintritts 32. (Der Vorlaufanschluss 33 ist am Heizkessel vorne obenliegend angeordnet.) Das Rücklaufwasser strömt zur Vermeidung einer direkten Anströmung der Durchlässe 6', 6 ' gegen eine im Wassermantel 2 gegenüberliegend angeordnete Prallplatte 34. Dadurch kann eine Kondenswasserbildung in den Durchlässen 6', 6" im Anfahrtsbetrieb und im Kleinlastbetrieb im wesentlichen verhindert werden.

 

   Rauchgase mit einer Temperatur unter 160       C werden dem oberen Abschnitt der Rauchgaskammer 8 direkt zugeleitet. Im automatisch regulierten Betrieb werden die Rauchgase über die Rauchgasfalle 25 geführt, von wo aus sie dem Kamin 9 zugeleitet werden und in dieses mit einer zwischen etwa 160 und 320    C (im    Anfahrtsbetrieb) liegenden etwa mittleren Temperatur von 190-220       C eintreten. 



  
 

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   PATENT CLAIMS
1. Solid fuel boiler, preferably for firing by means of wood or fossil fuels, with a water jacket (2) surrounding a boiler room, the inner tube (3) of which peripherally delimits a boiler room (4) for the direct reception of the fuel material, which is frontside by one Door (11) with a central fresh air inlet opening (12), and on the back is closed by a post-combustion arrangement (5) for flue and combustion gases, characterized in that the post-combustion arrangement (5) has a boiler water preheating section (7) with a lower section installed in it Flue gas guiding means (6) is connected downstream, which connect the afterburning arrangement (5) to a flue gas chamber (8) arranged on the back of the said preheating section (7),

   and that the flue gas chamber (8) contains a flue gas flow control device (25/25 ', 26, 27) which is in heat exchanger relationship with the rear side (7 ") of the preheating section (7) and via which the flue gases are supplied to the chimney (9).



   2. Boiler according to claim 1, characterized in that the afterburning arrangement (5) is connected by means of a rib support arrangement (23) to the front wall (7 ') of the preheating section (7) and is in heat exchange relationship therewith.



   3. A boiler according to claim 1, characterized in that the flue gas flow control device contains a flue gas trap (25) constructed from cooling plates (25 ') in which a lockable flue gas direct passage path (27) is arranged centrally.



   4. Boiler according to claim 3, characterized in that in the flue gas direct passage path (27) there is a pivotable flap (26) with respect to the flue gas passage direction, which completely clears the direct passage path in one end position and the passage path in its other end position blocks, so that the flue gases have to flow around the cooling plates (25 ').



   5. Boiler according to claim 4, characterized in that the flue gas chamber (8) is closed with a rear door (28), and that the passage flap (26) is pivotally mounted in the rear door (28) and can be actuated by a control device.



   6. A boiler according to claim 4 or 5, characterized in that the passage flap (26) is controllable by a bimetal device depending on the temperature.



   7. Boiler according to claim 1, characterized in that the front door (11) on the boiler room side works as a heat transfer means to the fresh air guide device (15) which opposite the inner wall of the door (11 ') has a fresh air flow space (16) with a downward Main flow path (17) for primary fresh air flowing essentially against an ember bed (29) or a grate (30), and forms a peripheral secondary flow path (18) opposite the remaining inner tube surface, which essentially for the supply of secondary fresh air to the smoke and Heating gases in the boiler room (4) is determined.



   The invention relates to a solid fuel boiler, preferably for firing by means of wood or fossil fuels, according to the preamble of claim 1.



   In known boilers of this type, it is common to place the fuel on a grate, under which there is a channel which is primarily designed for the absorption of ash, but then also for the supply of at least some of the fresh air. It is disadvantageous that the preferably cold fresh air reaches the lower parts of the ember bed and cools it down, so that the smoke and heating gases flowing therefrom into the overlying fuel have a rather moderate temperature. With increasing ash filling in the grate channel, the fresh air gets more and more directly into the fuel material above the ember bed.

  This results in poor heating of the flue and heating gases, which, even when passing through post-combustion zones, are not able to release the thermal energy in the heating gases in an appropriate manner due to the low starting temperature. The transfer of such underutilized smoke and heating gases to the chimney therefore leads to excessive soot, tar and condensate excretion and, in addition to poor heating duct efficiency, to sooting and mortification of the chimney's exhaust gas paths.



   The object of the present invention is to propose a solid fuel boiler in which the disadvantages described can be effectively eliminated with a relatively simple and, above all, little disruptive structure. Above all, a substantial increase in the efficiency of the solid fuel boiler is to be achieved compared to the prior art, the flue gases entering the chimney having practically no more combustible components and giving off their heat optimally in an area preferably designed as a preheating zone of the boiler.



   The solution to this problem according to the invention is defined by the characterizing features of patent claim 1. Particular embodiments are defined by the dependent claims.



   An embodiment of a solid fuel boiler designed according to the invention is explained below with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 shows a boiler according to the invention schematically in longitudinal section, only the parts necessary for the basic design are shown and
Fig. 2 seen a section along the line II-II in the direction of the arrow.



   The boiler essentially contains a water jacket 2 provided with thermal insulation 1 with a directly heated inner tube 3, which delimits the actual heating chamber 4 in the longitudinal direction on the inside, a post-combustion arrangement 5 for the heating gases flowing in with the flue gases, a preheating section 7 penetrated by flue gas guide means 6 of the water jacket 2, and a flue gas chamber 8, the output of which is connected to the chimney 9.



  To support the boiler, a bearing structure 10 is provided schematically, which also contains the end elements of the heat insulation 1, the water jacket 2 together with the inner tube 3 and the bearing elements of a front door 11 in a manner not shown.



   The door 11 arranged on the front of the boiler contains, in addition to a heat-resistant sealing arrangement, in particular a central fresh air inlet opening 12. The latter is provided with an air flap 13, which is controlled by, for example, a conventional draft regulator 14 which responds to the heating water temperature and regulates the opening width of the fresh air inlet. The front door 11 has an air guiding device 15 on the heating space side, which delimits a fresh air flow space 16 which is directly connected to the fresh air opening 12 with respect to the inner wall 11 'of the door. This defines a downward main flow path 17 with a low flow resistance and a peripheral flow path 18 adjoining it peripherally and with a significantly higher flow resistance.

  The different resistance values of the air flow paths 17 and 18 are achieved essentially by the fact that they preferably consist of a wall element with increased heat storage capacity



  Air guiding device 15 is offset in the form of a segment in its lower part. The size of this section can be changed to vary the flow resistance. The fresh air referred to below as primary supply air flows in the main flow path 17. Above the segment-shaped cut-out mentioned, an air gap of approximately 3 to 4 mm in width adjoins the edge of the air guiding device 15 and the inner tube 3, through which fresh air flows in which enables the combustion of the heating gases present in the initial flue gases. This fresh air fraction is referred to below as secondary supply air.



   The preheating section 7, which is expediently arranged in the rear third or quarter of the boiler, is preceded by the afterburning arrangement 5, which in a known manner essentially consists of an end wall 21 with an overhead gas inlet opening 22 underneath a free passage 4 'and in its front end wall 21 further (not shown) Has gas inlet openings. The post-combustion arrangement 5 suitably sits removably on a rib support arrangement 23 on the front wall 7 'of the section 7. The smoke and unburned heating gases flowing out of the heating chamber 4 enter the afterburning arrangement 5 via the free passage 4 'and the opening 22 and the openings mentioned in the end wall 21, e.g. is indicated with the arrow above.



   In the afterburning arrangement 5, the combustible smoke constituents and the heating gases burn practically without residue, the portions which have already been somewhat cooled by the front wall 7 'of the preheating section 7 flowing out through the passages 6' and 6 ". The smoke gases already give a considerable part of their heat content to the Water in the preheating section 7. They then - always in the direction of the arrow - enter the lower section 8 'of the flue gas chamber 8, from where they first have to pass a flue gas trap 25, which is essentially made up of cooling plates 25', of a flue gas flow control device. The latter are designed as heat exchanger surfaces, connected to the rear wall 7 "of the preheating section 7 and additionally effective as heat exchanger devices together with the inner surface of the water jacket 2 which extends beyond the preheating section 7 to the right.



   A temperature-controlled flue gas passage flap 26, which is symmetrically aligned with the passages 6 ′, 6 ″ and the cooling plates 25 ′, can be brought into two direct extreme positions in the area of a direct passage 27 in the area of a direct passage: in the first vertical position shown with a broken line It allows the flue gases to rise directly into the chimney 9 from the passages 6 ', 6 ", in order to achieve a strong air draft mainly in the warm-up period or when the boiler starts to heat, but also during low-load operation and throttled fresh air supply through the opening 12, without the flue gas trap 25 or



  to have to pass the cooling plates 25 '. In the second horizontal position of the flue gas flap 26, shown with a solid line, into which it can e.g. has been brought by means of a bimetal control, it blocks the direct path to the chimney 9, so that the flue gases now have to pass through the heat exchangers 25 '.



   To simplify the construction and maintenance of the boiler, it is provided with an easily removable rear wall or rear door 28, on which the flue gas outlet flap 26, along with any of its control elements that can also be operated manually, can be constructed.



   When operating the boiler according to the invention, the fuel is placed directly on the base region 3 'of the inner tube 3 in the case of wood-burning, so that an embers bed 29 interspersed with ash is formed there. In the case of coal firing, a grate 30 shown with a broken line is to be provided in order to achieve the supply of the supply air under the embers of the coal. The primary and secondary combustion air reaches the combustion or heating chamber 4 via the inlet opening 12 in the front door 11 and the regulated air flap 13 in the manner described above. The combustion air (primary and secondary) is preheated operationally by the air guiding device 15, so that in the area the air entry points of the main and secondary flow paths 17, 18 no condensate formation occurs even in the critical heating period.



   Hot gases reach the center of the heating chamber 4 via the openings of the afterburning arrangement 5, the temperature of which is 500-700 ° C. between the afterburning arrangement 5 and the front wall 7 ′ of the preheating section 7.



   As a result, the smoke and heating gases rising from the boiler room 4 and brushing the inner wall 3, which have already released part of their thermal energy and have cooled to a temperature of 300 450 ° C., are reheated and brought to the temperature of the flash point, being practical They then pass through the passages 6 ', 6 "of the flue gas guide means 6 into the lower section 8' of the flue gas chamber 8 lying behind the preheating section 7 in the direction of gas flow.



   The passages 6 ', 6 "are located immediately adjacent to the coldest zone of the water jacket 2, namely next to the return water inlet 32. (The flow connection 33 is arranged on the top of the boiler at the front.) The return water flows to avoid a direct flow against the passages 6', 6 '. against a baffle plate 34 arranged opposite one another in the water jacket 2. As a result, condensation formation in the passages 6 ′, 6 ″ during start-up operation and in low-load operation can essentially be prevented.

 

   Flue gases with a temperature below 160 C are fed directly to the upper section of the flue gas chamber 8. In the automatically regulated mode, the flue gases are guided over the flue gas trap 25, from where they are fed to the chimney 9 and enter it with an average temperature of between 190 and 320 C (in the start-up mode) of approximately 190-220 C.


    

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE 1. Feststoff-Heizkessel, vorzugsweise für die Befeuerung mittels Holz oder fossiler Brennstoffe, mit einem einen Heizraum umgebenden Wassermantel (2), dessen Innenrohr (3) einen Heizraum (4) zur direkten Aufnahme des Brennstoff- materials peripher begrenzt, welcher frontseitig von einer Türe (11) mit einer zentralen Frischlufteintrittsöffnung (12), und rückseitig von einer Nachverbrennungsanordnung (5) für Rauch- und Brenngase abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachverbrennungsanordnung (5) ein Kesselwasser-Vorheizabschnitt (7) mit in dessen unterem Abschnitt eingebauten Rauchgasführungsmitteln (6) nachgeschaltet ist, welche die Nachverbrennungsanordnung (5) mit einer rückseits des genannten Vorheizabschnittes (7) angeordneten Rauchgaskammer (8) verbinden,  PATENT CLAIMS 1. Solid fuel boiler, preferably for firing by means of wood or fossil fuels, with a water jacket (2) surrounding a boiler room, the inner tube (3) of which peripherally delimits a boiler room (4) for the direct reception of the fuel material, which is frontside by one Door (11) with a central fresh air inlet opening (12), and on the back is closed by a post-combustion arrangement (5) for flue and combustion gases, characterized in that the post-combustion arrangement (5) has a boiler water preheating section (7) with a lower section installed in it Flue gas guiding means (6) is connected downstream, which connect the afterburning arrangement (5) to a flue gas chamber (8) arranged on the back of the said preheating section (7), und dass die Rauchgaskammer (8) eine mit der Rückseite (7") des Vorheizabschnittes (7) in Wärmeaustauscherbeziehung stehende Rauchgasströmungslenkeinrichtung (25/25', 26, 27) enthält, über welche die Rauchgase dem Kamin (9) zugeführt werden.  and that the flue gas chamber (8) contains a flue gas flow control device (25/25 ', 26, 27) which is in heat exchanger relationship with the rear side (7 ") of the preheating section (7) and via which the flue gases are supplied to the chimney (9). 2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverbrennungsanordnung (5) mittels einer Rippen-Stützanordnung (23) mit der Vorderwand (7') des Vorheizabschnittes (7) verbunden ist und mit diesem in Wärmeaustauschbeziehung steht.  2. Boiler according to claim 1, characterized in that the afterburning arrangement (5) is connected by means of a rib support arrangement (23) to the front wall (7 ') of the preheating section (7) and is in heat exchange relationship therewith. 3. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgas-Strömungslenkeinrichtung eine aus Kühlblechen (25') aufgebaute Rauchgasfalle (25) enthält in welcher zentral liegend ein sperrbarer Rauchgas-Direktdurchlasspfad (27) angeordnet ist.  3. A boiler according to claim 1, characterized in that the flue gas flow control device contains a flue gas trap (25) constructed from cooling plates (25 ') in which a lockable flue gas direct passage path (27) is arranged centrally. 4. Heizkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgas-Direktdurchlasspfad (27) eine bezüglich der Rauchgasdurchtrittsrichtung um 90" schwenkbare Durchlassklappe (26) vorhanden ist, welche in ihrer einen Endstellung den Direktdurchlasspfad vollständig freigibt, und in ihrer anderen Endstellung den Durchlasspfad sperrt, so dass die Rauchgase die Kühlbleche (25') umströmen müssen.  4. Boiler according to claim 3, characterized in that in the flue gas direct passage path (27) there is a pivotable flap (26) with respect to the flue gas passage direction, which completely clears the direct passage path in one end position and the passage path in its other end position blocks, so that the flue gases have to flow around the cooling plates (25 '). 5. Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgaskammer (8) mit einer rückseitigen Türe (28) verschlossen, und dass die Durchlassklappe (26) in der rückseitigen Türe (28) schwenkbar gelagert und durch eine Steuereinrichtung betätigbar ist.  5. Boiler according to claim 4, characterized in that the flue gas chamber (8) is closed with a rear door (28), and that the passage flap (26) is pivotally mounted in the rear door (28) and can be actuated by a control device. 6. Heizkessel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassklappe (26) durch eine Bimetalleinrichtung temperaturabhängig steuerbar ist.  6. A boiler according to claim 4 or 5, characterized in that the passage flap (26) is controllable by a bimetal device depending on the temperature. 7. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fronttüre (11) auf der Heizraumseite eine als Wärmeübertragungsmittel an die Frischluft arbeitende Luftfüh rungseinrichtung (15) trägt, welche gegenüber der Türinnenwand (11') einen Frischluftströmungsraum (16) mit einem abwärts gerichteten Hauptströmungsweg (17) für im wesentlichen gegen ein Glutbett (29) oder einen Rost (30) strömende primäre Frischluft festlegt, und gegenüber der übrigen Innenrohrfläche einen peripheren Nebenströmungsweg (18) ausbildet, der im wesentlichen für die Zufuhr sekundärer Frischluft an die Rauch- und Heizgase im Heizraum (4) bestimmt ist.  7. Boiler according to claim 1, characterized in that the front door (11) on the boiler room side works as a heat transfer means to the fresh air guide device (15) which opposite the inner wall of the door (11 ') has a fresh air flow space (16) with a downward Main flow path (17) for primary fresh air flowing essentially against an ember bed (29) or a grate (30), and forms a peripheral secondary flow path (18) opposite the remaining inner tube surface, which essentially for the supply of secondary fresh air to the smoke and Heating gases in the boiler room (4) is determined. Die Erfindung bezieht sich auf einen Feststoff-Heizkessel, vorzugsweise für die Befeuerung mittels Holz oder fossiler Brennstoffe, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.  The invention relates to a solid fuel boiler, preferably for firing by means of wood or fossil fuels, according to the preamble of claim 1. Bei bekannten Heizkesseln dieser Art ist es üblich, das Brennmaterial auf einen Rost aufzulegen, unter dem sich ein primär für die Aschenaufnahme, dann aber auch für die Zufuhr wenigstens eines Teiles der Frischluft ausgebildeter Kanal befindet. Nachteilig ist, dass die vorzugsweise kalte Frischluft an die unteren Partien des Glutbettes gelangt und dieses abkühlt, so dass die davon in das darüberliegende Brennmaterial strömenden Rauch- und Heizgase eine eher mässige Temperatur aufweisen. Mit zunehmender Aschenfüllung im Rostkanal gelangt die Frischluft mehr und mehr überwiegend direkt in das über dem Glutbett liegende Brennstoffmaterial.  In known boilers of this type, it is common to place the fuel on a grate, under which there is a channel which is primarily designed for the absorption of ash, but then also for the supply of at least some of the fresh air. It is disadvantageous that the preferably cold fresh air reaches the lower parts of the ember bed and cools it down, so that the smoke and heating gases flowing therefrom into the overlying fuel have a rather moderate temperature. With increasing ash filling in the grate channel, the fresh air gets more and more directly into the fuel material above the ember bed. Daraus resultiert eine schlechte Aufheizung der Rauch- und Heizgase, die auch beim Passieren von Nachverbrennungszonen infolge zu geringer Anfangstemperatur nicht in der Lage sind, die in den Heizgasen vorhandene Wärmeenergie in angemessener Weise abzugeben. Die Überführung solcher wenig ausgenützten Rauch- und Heizgase an das Kamin führt daher zu starker Russ-, Teer- und Kondenswasserausscheidung und nebst einem schlechten Wirkungsgrad des Heizkanals zu Versottung und Verpechung der Abgaswege des Kamins. This results in poor heating of the flue and heating gases, which, even when passing through post-combustion zones, are not able to release the thermal energy in the heating gases in an appropriate manner due to the low starting temperature. The transfer of such underutilized smoke and heating gases to the chimney therefore leads to excessive soot, tar and condensate excretion and, in addition to poor heating duct efficiency, to sooting and mortification of the chimney's exhaust gas paths. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Feststoff Heizkessel vorzuschlagen, bei dem die geschilderten Nachteile mit einem relativ einfachen und vor allem wenig stört rungsanfälligen Aufbau wirksam eliminierbar sind. Vor allem soll eine wesentliche Steigerung des Wirkungsgrades des Feststoff-Heizkessels gegenüber dem Stand der Technik erzielt werden, wobei die in das Kamin gelangenden Rauchgase praktisch keine verbrennbaren Bestandteile mehr aufweisen und ihre Wärme optimal in einem vorzugsweise als Vorheizzone des Heizkessels gestalteten Bereich abgeben.  The object of the present invention is to propose a solid fuel boiler in which the disadvantages described can be effectively eliminated with a relatively simple and, above all, little disruptive structure. Above all, a substantial increase in the efficiency of the solid fuel boiler is to be achieved compared to the prior art, the flue gases entering the chimney having practically no more combustible components and giving off their heat optimally in an area preferably designed as a preheating zone of the boiler. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 festgelegt. Besondere Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.  The solution to this problem according to the invention is defined by the characterizing features of patent claim 1. Particular embodiments are defined by the dependent claims. Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäss gestalteten Feststoff-Heizkessels wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt: Fig. 1 einen erfindungsgemässen Heizkessel schematisch im Längsschnitt, wobei nur die für die prinzipielle Gestaltung erforderlichen Teile dargestellt sind und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Pfeilrichtung gesehen.  An embodiment of a solid fuel boiler designed according to the invention is explained below with reference to the drawing. It shows: Fig. 1 shows a boiler according to the invention schematically in longitudinal section, only the parts necessary for the basic design are shown and Fig. 2 seen a section along the line II-II in the direction of the arrow. Der Heizkessel enthält im wesentlichen einen mit einer Wärmeisolation 1 versehenen Wassermantel 2 mit einem direkt beheizten Innenrohr 3, der den eigentlichen Heizraum 4 in Längsrichtung innenseitig begrenzt, eine Nachverbren- nungsanordnung 5 für die mit den Rauchgasen anströmenden Heizgase, einen von Rauchgasführungsmitteln 6 durchsetzten Vorheizabschnitt 7 des Wassermantels 2, und eine Rauchgaskammer 8, deren Ausgang mit dem Kamin 9 verbunden ist.  The boiler essentially contains a water jacket 2 provided with thermal insulation 1 with a directly heated inner tube 3, which delimits the actual heating chamber 4 in the longitudinal direction on the inside, a post-combustion arrangement 5 for the heating gases flowing in with the flue gases, a preheating section 7 penetrated by flue gas guide means 6 of the water jacket 2, and a flue gas chamber 8, the output of which is connected to the chimney 9. Zur Abstützung des Heizkessels ist schematisch eine Lagerungsstruktur 10 vorgesehen, die auch auf nicht gezeigte Weise die Abschlusselemente der Wärmeisolation 1, des Wassermantels 2 samt dem Innenrohr 3 und die Lagerungselemente einer Fronttüre 11 enthält. To support the boiler, a bearing structure 10 is provided schematically, which also contains the end elements of the heat insulation 1, the water jacket 2 together with the inner tube 3 and the bearing elements of a front door 11 in a manner not shown. Die frontseitig des Kessels angeordnete Türe 11 enthält neben einer wärmefesten Dichtungsanordnung insbesondere eine zentrale Frischlufteintrittsöffnung 12. Letztere ist mit einer Luftklappe 13 versehen, die durch einen beispielsweise herkömmlichen, auf die Heizwassertemperatur ansprechenden Zugregler 14 gesteuert, die Öffnungsweite des Frischlufteintrittes regelt. Die Fronttüre 11 weist heizraumseitig eine Luftführungseinrichtung 15 auf, die gegenüber der Türinnenwand 11' einen mit der Frischluftöffnung 12 direkt verbundenen Frischluftströmungsraum 16 abgrenzt. Dieser legt einen mit einem niedrigen Strömungswiderstand behafteten, nach unten gerichteten Hauptströmungsweg 17 und einen peripher daran anschliessenden seitwärts und nach oben gerichteten Nebenströmungsweg 18 mit wesentlich höherem Strömungswiderstand fest.  The door 11 arranged on the front of the boiler contains, in addition to a heat-resistant sealing arrangement, in particular a central fresh air inlet opening 12. The latter is provided with an air flap 13, which is controlled by, for example, a conventional draft regulator 14 which responds to the heating water temperature and regulates the opening width of the fresh air inlet. The front door 11 has an air guiding device 15 on the heating space side, which delimits a fresh air flow space 16 which is directly connected to the fresh air opening 12 with respect to the inner wall 11 'of the door. This defines a downward main flow path 17 with a low flow resistance and a peripheral flow path 18 adjoining it peripherally and with a significantly higher flow resistance. Die unterschiedlichen Widerstandswerte der Luftströmungswege 17 und 18 werden im wesentlichen dadurch erzielt, dass die vorzugsweise aus einem Wandelement mit verstärkter Wärmespeicherfähigkeit bestehende **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**. The different resistance values of the air flow paths 17 and 18 are achieved essentially by the fact that they preferably consist of a wall element with increased heat storage capacity ** WARNING ** End of CLMS field could overlap beginning of DESC **.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20122109A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-12 Francesco Loddo BURNER BOILER WITH IMPROVED ACCUMULATION AND INTERNAL CIRCULATION OF THERMICALLY TREATED FLUID

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