DD150105A5

DD150105A5 - Zweikammer-heizkessel

Info

Publication number: DD150105A5
Application number: DD80220136A
Authority: DD
Inventors: Alfred Vogt
Original assignee: Hoval Interliz Ag
Priority date: 1979-04-03
Filing date: 1980-04-01
Publication date: 1981-08-12
Also published as: US4296712A; DE2913205C2; SE8002472L; FR2453364A1; DK148080A; NL8001945A; AT381161B; FI801005A; DE2913205A1; NO148463C; IT1140830B; SE432302B; ATA182080A; FI61242C; CA1129278A; GB2052026A; IT8021153A0; AU5642480A; NO800975L; BE881971A

Abstract

Die Erfindung ist anwendbar in der allgemeinen Heizungstechnik. Waehrend es Ziel der Erfindung ist, die Gebrauchseigenschaften von Zweikammer-Heizkesseln kostenguenstig zu erhoehen, besteht die Aufgabe darin, einen Zweikammer-Heizkessel zu entwickeln, der aus duennwandigen leichten Stahlblechen hergestellt werden kann und der verbrennungstechnisch einen hohen Brennstoffausbrand und bestmoegliche Abgaswerte gewaehrleistet. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz der Heizkessel in einem Kesselraum gemeinsam und nebeneinander mit horizontalen, parallelen Achsen angeordnet eine im Querschnitt kreisrunde Brennkammer und eine Verbrennungskammer mit einem nach unten zum Feuerrost konisch sich verjuengenden elliptischen Querschnitt mit groszem vertikalem Durchmesser enthaelt. Die Verbrennungskammer und die Brennkammer liegen mit ihren Achsen auf etwa gleicher Hoehe und sind am vorderen Ende je mit einem achsparallel darueber angeordneten, im Querschnitt rechteckigen und eine kammartige Innenberippung enthaltenden Nachschaltheizkanal verbunden. Der den Kesselraum umgebende horizontale Kesselauszenkoerper hat einen nichtrunden, aus mehreren Boegen zusammengesetzten Querschnitt.

Description

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Zweikämmer-Heizkessel

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Zweikammer-Heizkessel, bei dem in einem gemeinsamen, von einem horizontalen Kesselaußenkörper umschlossenen Kesselwasserraum seitlich nebeneinander eine Brennkammer für eine Brennerfeuerung und eine Verbrennungskammer mit einem Feuerrost für eine Festbrennetoff~Feuerung angeordnet sind und bei dem von beiden Kammern zwei getrennte, horizontale Nachschaltheizkanäle im Kesselv.asserraum oberhalb der Kammern zum Rauchgasstutzen des Heizkessels führen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zweikammer-Heizkessel dieser Art sind beispielsweise aus den DE-Gebrauchsmustern 1.928.182, 6.937.720 und 7.621.611 bekannt. Die konventionelle Bauweise solcher Kessel besteht darin, daß der den Kesselwasserraum umschließende Kesselaußsnkörper rechteckige Querschnittsform hat und aus ebenon Wänden zusammengesetzt ist und daß, um den Innenraum des Kesselaußenkörpers zweckmäßig auszunutzen und das Kesselwasservolumen gering zu halten, entsprechend die Brennkammer für die Öl- oder Gasfeuerung und die Verbrennungskammer für die Kohle- oder Holzfeuerung rechteckigen Querschnitt haben und von ebenen Wänden gebildet sind. Gegenüber der konventionellen Bauweise von reinen ülfeuerungskesseln mit einer einzigen zylindrischen Brennkammer und einem zylindrischen KesselauSenkörper hat diese Bauweise der bekannten Zweikamir.er-Heizkessel bei der Herstellung als

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Stahlkessel aus Stahlblech den Nachteil, daß zur Erzielung von statisch stabilen und druckfesten Wänden der beiden Kammern und des Kesselaußonkörpers dickere und daher schwerere und teuerere Bleche notwendig sind, die dem mit der Herstellung von Heizkesseln aus Stahlblechen verfolgten Bestreben nach einem möglichst geringen Kesselgewicht und nach geringen Materialkocten entgegenstehen, oder daß an bzw. zwischen den Wänden der beiden Kammern und des Kesselaußenkörpors besondere Verstärkungen oder Verbindungen z. B. in Form von Ankern oder Dolzen notwendig sind, deren Anordnung und Einochweißen sehr kostenintensiv sind. Ein weiterer Nachteil der bekannten Bauweise von Zweikammer-Heizkesseln besteht in der für die jeweilige Feuerungsart ungünstigen Querschnitteform der Kammern, die keinen optimalen Ausbrand der jeweiligen Brennstoffart erzielen läßt, um einerseits bei Ölfeuerung und andererseits insbesondere bei Holzfeuerung bezüglich des Rußgehaltes und dos Kohlenmonoxidgehaltes Abgaswerte zu erreichen, wie sie durch behördliche Vorschriften gefordert werden. Ein Problem bei den bekannten Zweikammer-Heizkesseln ist weiterhin die Ablagerung der bei der ßrennerfeuerung und bei der Festbrennstoff-Feuerung entstehenden Verbrennungsrückstände auf der Innenfläche der Nachschaltheizkanäle beider Kammern, die sich sehr nachteilig auf die Wärmeübertragung an das Kesselwasser und den Wirkungsgrad boidor Feuerungcartcn und Feuerungseinrichtungen des Heizkessels auswirkt und eine ständige Kontrolle und Reinigung der Nachschaltheizkanäle verlangt.

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Ziel dor Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchseigenschaften von Zweikanmer-Heizkesseln kostengünstig zu erhöhen.

Darlequnq dos V/onons der Erfindunq

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweikammor-Heizkessel zu entwickeln, der in fertigungstechnischer Hin-Gicht aus dünnwandigen, leichten Stahlblechen hergestellt werden kann, der ohne teure zusätzliche Versteifungen oder Verstärkungen die erforderliche hoho statische Stabilität und Druckfestigkeit aufweist und für die verschiedenen Kesselleistungsgrößen mit gleichartigen Querschnittsformen für die Kammern und den Kesselaußenkörper und mit möglichst raumsparenden Außenabmessungen ausgebildet werden kann, und der in vcrbrennungstechniochor Hinsicht mit für die jeweilige Feuerungeart günstigsten Kammerformen einen bestmöglichen Bronnotoffausbrand und bestmögliche Abgaswerte erzielen läßt und das Problem der Nachschaltheizkanalreinigung und Wirkungogradverschlechterung löst.

Die Aufgabe wird erfindungsocmäß dadurch gelöst, daß die Verbrennungskammer besteht cug einem horizontalen, am hinteren Ende geschlossenen Hohlkörper mit einem nach unten etwa konisch bis zum Feuerrost sich verjüngenden, etwa elliptischen Querschnitt mit vertikalem großem Durchmesser, wobei der Querschnitt unter dem Fcuorrost in einen kastenförmigen Aschenraum übergeht, und ist am türartig verschlossenen vorderen Ende mit einem achsparallel über der Verbrennungskammer im Kessolivacserraum angeordneten, im Querschnitt rechteckigon NachcchalthcizkanDl verbunden,

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dessen größere Querschnittsbroite horizontal verläuft und der innen mit im Querschnitt kammartigen, vertikal gerichteten Rippen versehen ist,

die Brennkammer besteht aus einem horizontalen, am hinteren Ende geschlossenen runden Zylinder, dessen Längsmittellinie im wesentlichen in Höhe der Längomittellinie der Verbrennungskammer liegt, und ist am türartig verschlossenen vorderen Ende mit einem ochsparallel über der Brennkammer im Kesselvvasserraum angeordneten, im Querschnitt rechteckigen Nachschaltheizkanal verbunden, dessen größere Querschnittsbreite horizontal verläuft und der innen mit im Querschnittkammartigen, vertikal gerichteten Rippen versehen ist, der Kesselaußenkörper besteht aus einem einteilig durch Walzen zu einem Hohlkörper geformten Blech und hat einen von der Kreisform abweichenden rundlichen Querschnitt, der aus einem oberen, einem unteren und zwei seitlichen Bögen mit größerem Krümmungsradius besteht, die oberhalb der Verbrennungskammer und der Brennkammer sowie unterhalb der Brennkammer durch drei Obergangsbögen mit kleinerem Krümmungsradius ineinander übergehen, wobei der untere Bogen und der seitlich neben der Verbrennungskammer liegende Bogen en dem Aschenraum der Verbrennungskammer enden und wobei die Höhe des Bogens seitlich neben der Brennkammer kleiner ist als die Höhe des Bogens seitlich neben der Verbrennungskammer.

Auf Grund dieser Ouerschnittcformen der beiden Kammern und des KeooelaußenkörperG setzt sich der Heizkessel aus drei Blechhohlkörpern zusammen, die gekrümmte, einteilig durch Blochwölben herzustellende Umfangsvvandungen besitzen, die auch bei Anwendung dünner Kescelbleche eine hohe Verformungssteifigkeit und Druckfestigkeit ergeben und zusätzliche Ver-

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ankerungen oder Verstärkungen entbehrlich machen. Dabei ergibt gleichzeitig die eigentümliche Querschnittsform des Kesoelaußenkörpers box raumsparenden Außenabmessungen des Heizkessels einen Innenraum des Kesselaußenkörpors, in dem die mit einem für eine bestimmte Kesselleistungsgröße erforderlichen Volumen ausgebildeten Kammern und Nachschalthoiz! <3näle genügend Platz haben, andererseits zur Erzielung einer möglichst raschen Aufheizung des Heizkessels keine unnötig großen ungenutzten wasoergefüllten Raumzwickel im Innern des Kesselaußenkörpers entstehen. Die aufrecht stehend etwa elliptische Querschnittsform der Verbrennungskammer ergibt zusätzlich zur Drucksteifigkeit eine Verbrennungskammer mit einer für die Verbrennung von festen Brennstoffen günstigen großen Füllhöhe und hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um bei Feuerung mit den verschiedenartigen Brennstoffen Koks, Kohle oder Holz gleichermaßen günstige Verbrennungsverhältnisse bei sogenanntem oberem Abbrand zu erreichen. Auf Grund der stetigen, etiva konischen Verjüngung des etwa elliptischen Querschnitts vorn breitesten Doroich der Verbrennungskammer bis zum Feuerroct rutscht der feste Brennstoff immer auf dem im Verhältnis zur Querschnittöbreito der Verbrennungskammer schmalen Rost auch von der Saite her nach, so daß sich auf dem Feuerrost ein konzentriertes Glutbett bildet. Zum Wiederanzünden der nächsten Brennstoff-Füllung kommt man daher mit einer sehr geringen Rostglut-Schichtstärke aus. Andererseits wird verhindert, daß das sonst oft bei Festbrennstoff-Kesseln mit oberem Abbrand beobachtete Durchbrennen des gesamten Füllrauminhaltes auftritt und dadurch eine Teillast regelung unmöglich wird. Von besonders vorteilhafter Wirkung, insbesondere bei Holzfouorung, ist gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltungsmerkmal die

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anhand der Zeichnung noch näher'beschriebene Anordnung von zwei seitlichen Loitvvänden in der Verbrennungskammer, die zwischen sich die Brennstoff-Füllung aufnehmen und auf ihrer Außenseite mit der wandung dor Verbrennungskammer Luftkanäle für Sekundärluft bilden, die getrennt von der die Brennstoff-Füllung durchströmenden Primärluft in den Luftkanälen bei gleichzeitiger Vorwärmung zum oberen Bereich der Verbrennungskammer über der Brennstoff-Füllung hochströmt. Einerseits ist durch diese Aufteilung der durch die Luftklappe der Verbrennungskammer eintretenden Luft eine bessere Kesselregulierung zwischen Vollastbetrieb und Teillastbetrieb erzielbar, andererseits werden namentlich bei Holzfeuerung und hierbei insbesondere bei Teillastbotrieb, bei dem eine starke Schwelgasbildung eintritt, durch den oberen Abbrand in Verbindung mit vorgewärmter Sekundärluft Abgase erzielt, die die lufthygienischen Bestimmungen und die Anforderungen an den außerordentlich geringen Kohlenmonoxidgehalt erfüllen. Die Bronnkammer hat mit ihrer bei reinen ölfeuerungskesseln an eich bekannten zylindrischen Form den für die Brennerfeuerung insbesondere mit Heizöl günstigsten Querschnitt. Die Anordnung der zylindrischen Brennkammer, die als die leistungsstarkere der beiden Kammern eine kleinere Querschnittshöhe hat als die etwa elliptische Verbrennungskammer, nicht on der tiefsten Stelle, sondern etwa in mittlerer Höhe des Kesselwassorraumes, d. h. mit ihrer Längsachse in der gleichen Höhe wia die Längsachse der Verbrennungskammer, hat den Vorteil, daß der an das vordere Ende der Brennkammer angeschlossene übliche Brenner nicht niedrig über dem Fußboden, sondern in einer für die Brennerwartung boquemoron Höhe übor dom Fußboden liegt und daß auch ein Einsaugen von Staub vom Fußboden verhindert wird. Ober dem Nachschaltheizkanal dor Brennkammer bleibt ausreichend Platz im Kessel-

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außenkörper vorhanden, um in dem Wasserraum oberhalb dor Brennkammer gemeinsam die Kesselanschlußstutzen und Thermostatenfühler an den Kesselaußenkörper anschließen zu können, wie noch näher beschrieben wird. Unterhalb der Brennkammer wird ein unnötig großer Wasserraum durch die besondere Querschnittsform des Kesselaußenkörpers vermieden, indem die Höhe des Bogens seitlich neben der Brennkammer kleiner ist als die Höhe des Bogens seitlich neben der Verbrennungskammer, wodurch der untere Bogen vom Aschenraum der Verbrennungskammer zur Brennkammer hin schräg ansteigt.

Günstig für die raumsparende Dimensionierung des Kesselaußonkörpers und für die Herstellung des Heizkessels unter Verwendung von möglichst einheitlichen Bauteilen ist, daß jede Kammer einen eigenen, achsparallel durch den Kesselwasserraum verlaufenden Nachechaltheizkanal in Gestalt eines an sich bekannten kastenförmigen Hohlprofils mit kammerartiger Innenberippung hat, dessen größere Querechnittsbreite gemäß der gekennzeichneten Anordnung horizontal verläuft und hierbei im wesentlichen dem Durchmesser der zylindrischen Brennkammer bzw. dem horizontalen kleineren Durchmesser der etwa elliptischen Verbrennungskammer entspricht, so daß für jede Kammer nur ein einziges kastenförmiges Hohlprofil vorgesehen ist und in die Kesselstirnwände eingeschweißt zu werden braucht. Saubere Nachschaltheizkanäle sind zur Erzielung größtmöglicher IVärmeübergangewerte und Kesselwirkungsgrade von entscheidender Bedeutung. Obgleich innenberippte Nachschaltheizkanäle insbesondere mit еіпзг zur Erzielung einer möglichst großen WEirmeübertragungsflache auf kleinem Raum engen kammartigen Innenberippung nicht oder nur äußerst mühsam durch Ausbürsten von den bei ölfeuerungen und insbesondere auch beim

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Verbrennen von Holz oder Braunkohle entstehenden, auf den Rippen sich ablagernden Verbrennungsrückständen gereinifj worden können, macht die Erfindung dennoch die Anwandung dieser wegen ihrer kompakten Bauweise und außerordentlich hohen Wirksamkeit an sich vorteilhaften Nachschaltheizkanäle mit kammartiger Innenborippung sowohl für die Brennkammer einer Brennerfeuerung als auch insbesondere für die Verbrennungskammer einer Festbrennstoff-Feuerung möglich. Dies wird in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung des Zweikammer-Heizkessels dadurch erreicht, daß die kammartigen Rippen der Nachschaltheizkanäle von ihrem mit der Kanalwandung verbundenen Rippenfuß bis zu ihrem in den Kanalquerschnitt hineinragenden Rippenkamm eine Höhe zwischen 35 und 45 Millimetern, vorzugsweise eine Höhe von 40 bis Millimetern und eine Rippendicke von im wesentlichen 2,5 Millimetern haben. Mit dieser Dimensionierung der Rippen wird erreicht, daß sowohl bei Beaufschlagung der Rippen durch die Verbrennungsgase einer Ölfeuerung in der Brennkammer als auch bei Beaufschlagung der Rippen durch die praktisch nahezu gleich heißen Verbcennungsgase einer Festbrennstoff-Verfeuerung in der Verbrennungskammer die Wärmeaufnahme in die Rippen an der Rippenobarflache einerseits und der Wärmeabfluß aus den Rippen durch deren Rippenquerschnitt in die wassergekühlte Wandung des Nachschalthoizkonals andererseits in einem solchen Verhältnis zueinander stehen, daß einerseits ein thermolytischer Selbstreinigungs-offekt der Rippen eintritt und sich ansetzende Verbrennungerückstände zersetzt und verbrannt werden und dadurch die Rippen sauber bleiben und daß andererseits die thermische Haltbarkoitsgrenze des Rippenmaterials nicht überschritten wird und eine insbesondere an dem heißesten Rippenkacim einsetzende Materialverzunderung vermieden wird. Vor-

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teilhafterweise werdon die Nachschaltheizkanäle daher so ausgebildet, daß sio aus einer oberen und einer unteren U-förmigen Hälfte bestehen und zusammengeschweißt sind und daß beide Hälften Rippen aufweisen, die paarweise einander gegenüberstehen, wobei die vertikale Querschnittsbreite des kastenförmigen Nachschaltheizkanals im wesentlichen der doppelten Rippenhöhe entspricht. Versuche mit solchen Nachschaltheizkanälen haben ergeben, daß bei einer Rippend.lcke von 2,5 Millimetern die günstigste Rippenhöhe bei 40 Millimetern liegt und eine Plustoleranz oder Minustoleranz der Rippenhöhe von 5 Millimetern nicht überschritten werden sollte. Box längeren Rippen tritt eine Verzunderung am heißesten Rippenkamm ein, bei kürzeren Rippen werden die Rippen zu kalt, und es tritt die Selbstreinigung nicht mehr ein. Entscheidend kommt os hierbei auch auf eine ausreichende wärmeleitende Verbindung des Rippenfußes mit der Wandung des Nachochaltheizkanals an. So wurde gefunden, daß bei Rippen, die paarweise zusammenhängend von einem etwa V-förmigen Teil gebildet sind und an ihrem gemeinsamen Rippenfuß durch eine gemeinsame- Schweißnaht mit der Wandung das Nachschaltheizkanals verbunden sind, der Querschnitt der Schweißnaht wenigstens gleich dem Zweifachen der Rippendicks sein muß, um das zur Erzielung der thermolytischen Selbstreinigung und zur Vermeidung der Verzunderungcgefahr notwendige Verhältnis der Wärmeaufnahme in beide Rippen zu dem Wärmeabfluß aus den beiden Rippen durch die gemeinsame Schweißnaht zu erhalten. Ebenso ist erfindungsgemäß, daß der Kesselaußonkörper im Bereich des Übergangsbogens zwischen dem oberen und drrn seitlich neben der Brennkammer liegenden Bogen mit einer Öffnung und einer auf die öffnung aufgesetzten, im Querschnitt etwa dreieckförmigen Haube versehen ist, an der die Kesselanschlußstutzen und Thermostatonfühler angeordnet sind.

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Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird der erfindungsgemäße Zweikammer-Heizkessel in einem Ausführungsbeispiel anhand dor zugehörigen Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: den Heizkessel in einem vertikalen Querschnitt;

Fig. 2: einen vertikalen Längsschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3: einen vertikalen Längsschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4: in vergrößerter Darstellung den in Fig. 1 ersichtlichen Nachschaltheizkanal von einer der beiden Kammern;

Fig. 5: in vergrößerter Darstellung das in Fig. l ersichtliche untere Ende der Kammer für die Verfeuerung von festem Brennstoff;

Fig. 6: eine Draufsicht auf den in Fig. 5 gezeigten Teil des Heizkessels.

Zum Verbrennen von festen Brennstoffen enthält der Heizkessel in seinem Kesselwassorraum 1 eine von einem horizontalen, am hinteren Ende geschlossenen Blechhohlkörper gebildete Verbrennungskammer 2 mit einem Feuerrost 3. Die Verbrennungskammer 2 hat einen nach unten etwa konisch bis zum Feuerrost 3 sich verjüngenden, etwa elliptischen oder umgekehrt tropfenförmigen Querschnitt, dessen großer

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Durchmesser vertikal verläuft. Der Querschnitt der Verbrennungskammer 2 geht unter dem Feuerrost 3 in einen kastenförmigen Aschenraum 4 über. Am vorderen Ende ist die Verbrennungskammer 2 durch eine untere Aschenraumtür 5 mit einer Luftklappe б und durch eine obere Beschickungstür 7 verschlossen. Hinter der Beschickungstür 7 liegt eine wassergekühlte Umlenkkammer 8, über die das vordere Ende der Verbrennungskammer 2 mit einem Nachsehaltheizkanal 9 verbunden ist, der achsparallel über der Verbrennungskammer in dem Kesselwasserraum 1 liegt und in einen Rauchgassammler 10 auf der Kesselrückseite einmündet. Zur Verfeuerung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen befindet sich seitlich neben der Verbrennungskammer 2 in dem Kesselvvasserraum 1 eine von einem horizontalen, am hinteren Ende geschlossenen Blechzylinder gebildete Brennkammer 11, die am vorderen Ende durch eine Kesseltür 12 mit einem Brenner 13 verschlossen ist und in dem Kesselwasserraum 1 nach oben versetzt ist, so daß ihre Längsmittellinie etwa in Höhe der Längsmittellinie der Verbrennungskammer 2 liegt und hierdurch der Brenner 13 einen vergrößerten Abstand vom Fußboden hat. Hinter der Kesseltür 12 liegt eine wassergekühlte Umlenkkammer 14, über die das vordere Ende der Brennkammer 11 an einen v/eiteren, separaten Nachcschaltheizkanal 15 angeschlossen ist, der achsparallel über der Brennkammer 11 in dem Kesselwasserraum 1 angeordnet ist und in den Rauchgassammlor 10 einmündet und dort erst mit dem Nachschaltheizkanal 9 der Verbrennungskammer 2 zusammentrifft. Umgeben wird der Kesselvvasserraum l von einem Kesselaußenkörper 16, der aus einem einteilig durch Walzen zu einom Hohlkörper geformten Blech besteht. Der Kes3elaußenkörpor hat koinen eckigen, keinen kreisförmigen und auch keinen elliptischen Querschnitt, sondern einen rundlichen Quer-

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schnitt, der aus einem oberen Bögen 17_f einem unteren Bogen 18 und zwei seitlichen Bögen 19 und 20 besteht, welche einen größeren Krümmungsradius haben und welche oberhalb der beiden Kammern und unterhalb der Brennkammer 11 durch drei Übergangsbögen 21, 22 und 23 mit einem kleineren Krümmungsradius ineinander übergehen. Der untere Bogen 18 und der seitlich neben der Verbrennungskammer 2 liegende Bogen 20 enden an dem Aschenraum 4 unterhalb der Verbrennungskammer 2. Die Höhe des Bogens 19 seitlich neben der Brennkammer 11 ist kleiner als die Höhe des Bogens 20 seitlich neben der Verbrennungskammer 2. Hierdurch steigt der untere Bogen 18 von dem Aschenraum 4 ausgehend schräg nach oben an, so daß unter der Brennkammer 11 kein unnötig großer Raumzwickel des Kesselwasserraumes 1 entsteht. Ähnlich wie die runde Querschnittsform der Brennkammer 11 ergeben auch die etwa elliptische Querschnittsform der Verbrennungskammer 2 und die aus den Bögen und Übergangsbügen zusammengesetzte Querschnittsform des Kesselaußenkörpors Blechhohlkörper, die auch bei Anwendung von dünnen Kesselblechen eine hohe Druck- und Verformungssteifigkeit aufweisen und zusätzliche Verstärkungemaßnahmen etwa in Gestalt von Versteifungsrippen oder Verbindungsankern entbehrlich machen.

Die eine große Füllhöhe aufweisende etwa elliptische Verbrennungskammer 2 und ihr Machschaltheizkanal 9 nutzen die Höhe des KescelwasoerraumeQ 1 weitgehend aus. Die leistungsstärkere Erennkarnmor 11 hat eine kleinere Querschnittshöhe als die elliptische Verbrennungskammer 2 und benötigt zusammen mit ihrem Nachschaltheizkanal 15 weniger Platz im Kesselwasserraum- 1 als die Verbrennungskammer 2 mit ihrem Nachccbaltheizkanal 9. Durch die hochversetzte Anordnung

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der Brennkammer 11 wird in Verbindung mit der Querschnittsform des Kesselaußenkörpers 16, namentlich mit dem schrägen Anstieg des unteren Bogens 18, das aufzuheizende Kesselvvasservolumen unterhalb der Brennkammer 11 gering gehalten, andererseits bleibt über dem Nachschaltheizkanal 15 der Brennkammer 11 genügend Platz vorhanden, um an dieser Stelle des Kesselwasserraumes 1 praktisch alle Anschlüsse des Heizkessels anzuordnen. Hierzu ist der Kesselaußenkörper 16 im Boreich des Übergangsbogens 21 mit einer Öffnung und einer auf die Öffnung aufgesetzten, im Querschnitt etwa dreieckförmigen Haube 24 vorsehen, an deren zur Seite gerichteten senkrechten Wandung die verschiedenen, in den Kesselwasserraum 1 einmündenden bzw. hineinragenden Kesselanschlußetutzen und Thermostatenfühler angeordnet sind. In die Haube 24 kann beispielsweise auch ein verschiedentlich von Heizkesseln mit Festbrennstoff-Feuerung verlangter Sichcrheitswärmetauscher 25 eingebaut sein, der in den Kesselwasserraum 1 hineinragen muß und für den ebenfalls oberhalb des Nachechaltheizkanals 15 der Brennkammer 11 genügend Platz zur Verfügung steht. Die Haube 24 hat den Vorteil, daß man an ihr bzw. in ihr die von Fall zu Fall gewünschten oder erforderlichen Stutzen, Thermostatenfühler und andere Einrichtungen schon anordnen bzw. einschweißen kann, bevor die Haube 24 auf den Heizkessel kommt und auf den Kesselaußenkörper 16 aufgeschweißt wird. Man kann also unterschiedlich ausgestattete Hauben separat und bequem vorfertigen und ansonsten den Heizkessel einheitlich ausbilden und herstellen und dann je nach Bestimmungsland und bestehenden Vorschriften für lleizkesoel diejenige vorgefertigte Haube auswählen und aufsetzen, die die von dem fertigen Heizkessel gewünschten Stutzenanschlüsse und sonstigen Einrichtungen enthält.

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Um einen möglichst vollkommenen und auch gut zwischen Vollast und Teillast regelbaren sogenannten oberen Abbrand von festem Brennstoff in der Verbrennungskammer 2 zu erreichen, insbesondere beim Verbrennen von Holz, sind in der Verbrennungskammer 2 an beiden Seiten Leitwände 26 angeordnet, die sich mit einem Abstand von dor Wandung der Verbrennungskammer 2 vom Feuerrost 3 aufwärts bis in den oberen Bereich der Verbrennungskammer 2 erstrecken. Die Leitwände 26 nehmen zwischen sich die Brennstoff-Füllung auf, und ein Teil der durch die Luftklappe б eintretenden Luft strömt als Primärluft durch die Schlitze des Feuerrostes 3 zwischen den beiden Leitwänden 26 hindurch und in der Brennstoff-Füllung hoch. Die Zwischenräume zwischen den Leitwänden 26 und der Wandung der Verbrennungskammer bilden Luftkanäle, in die der andere Teil der Luft als Sekundärluft durch die Feuerrostschlitze seitlich außerhalb der Leitwände 26 eintreten kann, um bei gleichseitiger Vorwärmung in diesen Zwischenräumen im oberen Bereich der Verbrennungskammer 2 mit den Schwelgasen zusammenzutreffen und eine restlose Verbrennung herbeizuführen. Wie die Fig. und 6 näher zeigen, ist die zwischen den Leitivänden 26 liegende Fläche des Feuerrostes 3 mit einer Schiebeplatte 27 vorsehen, die in Längsrichtung der Verbrennungskammer 2 auf dem Feuerrost 3 verschiebbar ist. Teils sind die Luftschlitze des Feuerrostes 3 durch diese Schiebeplattc 27 in jeder Stellung der Schiebeplatte verschlossen,tiiils sind die Luftschlitze des Feuerrostes 3 derart von Luftschlitzen der Schiebeplatte überdeckt, daß der Durchlaßquerschnitt dieser Luftschlitze des Feuerrostes 3 durch Verschieben der Schiebeplatte 27 vergrößert oder verkleinert werden kann. Auf diese Weise wird erreicht, daß die bei Vollast wie auch insbesondere bei Teillast mittels der thermostatisch gesteuerten

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Luftklappe 6 veränderte, eintretende Luftmenge derart aufgeteilt wird, daß nur ein Teil als Primärluft durch die Brennstoff-Füllung zwischen den Leitwänden 26 hindurchströmt und ein genügender Teil als Sekundärluft bei gleichzeitiger Vorwärmung die beiden seitlichen Luftkanäle durchströmt. Hierdurch werden namentlich bei Holzfeuerung, für die die Leitwände und Sekundärluftvorwärrnkanäle wesentlich und wichtig sind, Abgaswerte erzielt, die die verschiedenenorts bestehenden Forderungen an einen außerordentlich niedrigen Kohlenmonoxidgehalt der Abgase erfüllen. Wird die S_chiebeplatte ganz von dem Feuerrost abgezogen und aus dem Heizkessel entfernt, so daß sämtliche Luftschlitze des Feuerrotstes frei sind, erreicht der Heizkessel seine maximale Festbrennstoff-Leistung, beispielsweise wenn Kohle oder Koks verfeuert werden soll, wobei eine gezielte Drosselung des Primerluftanteils und Erhöhung des Sskundärluftanteils bei Vollast oder auch bei Teillast entfallen können. Beim Betrieb mit Kohle oder Koks kann ggf. auch auf die Leitwände und die Sekundärluftvorwärmkanäle verzichtet werden, so daß die Leitwände zweckmäßigerweise so ausgebildet sein können, daß sie für Holzfeuerung in die Verbrennungskammer eingeschoben und für Kohle- oder Koksfeuerung aus der Verbrennungskammer herausgezogen werden können.

Oer Nachschaltheizkanal 9 der Verbrennungskammer 2 und der Nachschaltheizkanal 15 der Brennkammer 11 besitzen gleichermaßen einen rechteckigen Querschnitt, dessen größere Quer« schnittobreite horizontal verläuft, wobei die horizontale Querochnittsbreite des Nochschaltheizkanals 15 vorzugsweise etwa gleich dom Durchmesser der Brennkammer 11 ist und die horizontale Querschnittsbreite des Nachschaltheizkanals 9 vorzugsweise kleiner ist als der horizontale kleinere Durch-

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messer der elliptischen Verbrennungskammer 2. Beide Nachschaltheizkanäle sind innen mit einer im Querschnitt kammartigen Berippung aus vertikal gerichteten Rippen versehen. Wie die Fig. 4 zeigt, sind die beidon kastenförmigen Nachschalthoizkanäle je aus einer oberen und unteren Clförmigen Rohrhälfte 28 zusammengeschweißt und auf der Innenseite der Rohrhälften mit Rippen 29 versehen, von denen jeweils zwei Rippen zusammenhängend aus einem etwa U-förmig gebogenen Blochstreif en bestehen, der durch eine einzige Schweißnaht 30 wärmeleitend mit der Rohrhälfte verbunden ist, Bei einer Rippendicke von etwa 2,5 mm haben die Rippen von ihrem mit der Rohrhälfte verbundenen Rippenfuß bis zu ihrem in den Kanalquerschnitt hineinragenden Rippenkamm eine Höhe von etwa 40 mm. Mit dieser Dimensionierung der Rippen 29 wird bewirkt, daß die Rippen bei Beaufschlagung durch die mit einer Temperatur von etwa 600 bis 700 ⁰C in die tJachschaltheizkanäle eintretenden Verbrennungsgase der Brennkammer wie auch äor Verbrennungskammer nicht so heiß werden, daß eine Verzunderung des Rippenmaterials, insbesondere am Rippenkamn, eintritt, daß die Rippen andererseits aber so heiß werden, daß an-den Rippen sich ansetzende Verbrennungsrückstände zersetzt und verbrannt werden und ein thermolytischer Selbstreinigungseffekt der Rippen eintritt. Hierdurch bleiben die Nachschalthoizflächenrippen frei von Verrußungen, und es bleibt ihre Wärmeaufnahmefähigkeit und Wärmeübertragungsleiotung erhalten, so daß regelmäßige Reinigungen der Nachschaltheizkonäle zwecks Erzielung einer wirtschaftlichen BrennstoffWärmeausnutzung und hoher Kesselwirkungsgrade entbehrlich werden. Zur Vermeidung dar Vorzunderungsgefahr und zur Gewährleistung des therinolyticchen Salbstreinigungseffekteo seilte die Rippenhöhe innerhalb einer Toleranz von plus oder minus 5 mm

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bleiben. Auch sollte die für zwei Rippen geraeinsame Schweißnaht 30 doppelt so dick wie die Rippendicke sein, d. h. wenigstens 5 mm betragen. Die Rippen der beiden Rohrhälften stehen paarweise einander gegenüber und liegen mit ihrem Rippenkamm etwa in der Teilungsebene zwischen den beiden Rohrhälften«, Dadurch ergibt sich ein Nachschaltheizkanal, der ohne Überschreitung der zulässigen Rippenhöhe einerseits eine bis in die Ouerschnittsmitte bzw. Gasströmungsmitte reichende Innenberippung hat, andererseits eine ausreichend große, der doppolten Rippenhöhe entsprechende vertikale Querschnittshöhe besitzt, so daß für jede Kammer ein einziger Nachschaltheizkanal ausreicht und nur an seinen Enden in die Kesselbleche eingeschweißt zu werden braucht.

Claims

16.6.1980 AP F 24 H/220 136 - 18 - 57 058/25/36 Erfindungsanspruch

1. Zweikammer-Heizkessel, bei dem in einem gemeinsamen, von einem horizontalen ICesselaußenkörpor umschlossenen Kesselvvasserraum seitlich nebeneinander eine Brennkammer für eine Brennerfeuerung und eine Verbrennungskammer mit einem Feuorrost für eine Festbrennstoff-Feuerung angeordnet sind und bei dem von beiden Kammern zwei getrennte, horizontale Nachochaltheizkanäle im Kesselwasserraum oberhalb der Kammern zum Rauchgasstutzen des Heizkessels führen, gekennzeichnet dadurch, daß

a. die Verbrennungskammer (2) besteht aus einem horizontalen, am hinteren Ende geschlossenen Hohlkörper mit einem nach unten etwa konisch bis zum Feuerrost (3) eich verjüngenden, etwa elliptischen Querschnitt mit vertikalem großem Durchmesser, wobei der Querschnitt unter dem Feuerrost (3) in einen kastenförmigen Aschenraum (4) übergeht, und ist am türartig verschlossenen vorderen Ende mit einem achsparallel über der Verbrennungskammer im Kesselwasserraum (1) angeordneten, im Querschnitt rechteckigen Nachschaltheizkanal (9) verbunden, dessen größere Querschnittsbreite horizontal verläuft und der innen mit im Querschnitt kammartigen, vertikal gerichteten Rippen (29) versehen ist,

b.die Brennkammer (11) besteht aus einem horizontalen, am hinteren Ende geschlossenen runden Zylinder, dessen Längsmittellinie im wecentlichen in Höhe der Längsmittellinie der Verbrennungskammer (2) liegt, und ist am türartig verschlossenen vorderen Ende mit einem achsparallöl über der Brennkammer im Kesselwasserraum angeordneten, im Querschnitt rechteckigen Nachcchalt-

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heizkanal (15) verbunden, dessen größere Querschnittsbreite horizontal verläuft und der innen mit im Querschnitt kammartigen, vertikal gerichteten Rippen (29) versehen ist,

с der Kesselaußenkörper (16) besteht aus einem einteilig durch Walzen zu einem Hohlkörper geformten Blech und hat einen von der Kreisform abweichenden rundlichen Querschnitt, der aus einem oberen, einem unteren und zwei seitlichen Bögen (17 bis 20) mit größerem Krümmungsradius besteht, die oberhalb der Verbrennungskammer (2) und dor Brennkammer (11) sowie unterhalb der Brennkammer (11) durch drei Obergangsbögen (21 bis 23) mit kleinerem Krümmungsradius ineinander übergehen, wobei der untere Bogon (18) und der seitlich neben der Verbrennungskammer (2) liegende Bogen (20) an dem Aschenraum (4) der Verbrennungskammer enden und wobei die Höhe des Bogens (19) seitlich neben dor Brennkammer (1.1) kleiner ist als die Höhe des Bogens (20) seitlich neben der Verbrennungskammer (2).

2. Zweikammer-Heizkessel nach Punkt I₁ gekennzeichnet dadurch, daß die karnmartigen Rippen (29) dor Nachschalthoizkanäle (9; 15) von ihrem mit der Kanalwandung verbundenen Rippenfuß bis zu ihrem in den Kanalquerschnitt hereinragenden Rippenkamm eine Höhe zwischen 35 und 45 mm, vorzugsweise eine Höhe von 40 bis 41 mm, und eine Rippendicke von im wesentlichen 2,5 mm haben*

3. Zweikanmer-Hoizkescel nach Punkt 1, gekonnzeichnet dadurch, daß in der Verbrennungskammer (2) an beiden Seiten Leitwändo (2G) angeordnet sind, die öich mit einem Abstand

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von der Wandung der Verbrennungskammer vom Feuerrost (3) aufwärts bis in den oberen Bereich der Verbrennungskammer erstrecken, wobei die Zwischen räume zwischen den Leitwänden und der Wandung der Verbrennungskammer als Sekundärluftvorwärmkanäle mit der Luftzuführung zur Verbrennungskammer in Verbindung stehen.

4. Zweikanjrcer-Heizkossel nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die zwischen den Leitwänden (26) liegende Fläche des Feuerrostes (3) mit einer Schiebeplatte (27) versehen ist, mittels der durch Verstellen in Längsrichtung der Verbrennungskammer der Querschnitt der Luftdurchtrittsöffnungen des Feuerrostes veränderbar ist.

5. Zweikammor-Heizkessel nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kesselaußenkörper (16) im Bereich des Übergangsbogens (21) zwischen dem oberen und dem seitlich neben der Brennkammer (11) liegenden Bogen (17 bzw. 19) mit einer Öffnung und einer auf die öffnung aufgesetzten, im Querschnitt etwa dreieckförmigen Haube (24) versehen ist, an der die Kesselanschlußstutzen und Thermostatenfühler angeordnet sind.

Hierzu bLSsiten Zeichnungen