DE102020002035A1

DE102020002035A1 - Exhaust air guide in a boiler

Info

Publication number: DE102020002035A1
Application number: DE102020002035.6A
Authority: DE
Inventors: Constantin Kinias; Nicole Kinias
Original assignee: Scheer Heizsysteme & Produktionstechnik GmbH
Current assignee: Scheer Heizsysteme & Produktionstechnik GmbH
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft die Abluftführung in einem Kessel (40) für wasserführende (41) oder lufterwärmende Heizsysteme zur Wärmeerzeugung durch Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen mit Hilfe eines Brenners (50). Wasserführende (41) Heizsysteme nutzen als Wärmeübertrager den Kessel (40) als Wärmetauscher. Lufterwärmer führen die für die Erwärmung von Räumen aktivierte Luft an, um oder durch den Kessel (40), der wiederum bei der Verbrennung des Brennstoff-Sauerstoff-Gemisches (heiße Abgase/Abluft) (10) erwärmt wird. In den Kesseln (40) ist erfindungsgemäß ein die Abluft / das Abgas (10) quer zur Achse (4) der Module des Brenners (Mischeinrichtung, Brennerrohr oder ein sich an das Brennerrohr anschließende Flammrohr) (2) umlenkende Abluftleitkörper (1,30) zwischen der flammenzugewandten Seitenwand des Kessels (Kesselwandinnenseite) (3) und den Modulen (2) angeordnet.The invention relates to the exhaust air duct in a boiler (40) for water-bearing (41) or air-heating heating systems for generating heat by burning liquid or gaseous fuels with the aid of a burner (50). Water-bearing (41) heating systems use the boiler (40) as a heat exchanger as a heat exchanger. Air heaters lead the air activated for heating rooms to, around or through the boiler (40), which in turn is heated during the combustion of the fuel-oxygen mixture (hot exhaust gases / exhaust air) (10). According to the invention, in the boilers (40) there is an exhaust air / exhaust gas (10) transversely to the axis (4) of the burner modules (mixing device, burner tube or a flame tube adjoining the burner tube) (2) deflecting exhaust air guide body (1,30) between the side wall of the boiler facing the flame (inside of the boiler wall) (3) and the modules (2).

Description

Die Erfindung betrifft die Abluftführung in einem Kessel für wasserführende oder lufterwärmende Heizsysteme zur Wärmeerzeugung durch Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen mit Hilfe eines Brenners. Wasserführende Kessel zur Beheizung nutzen als Wärmeübertrager den Kessel als Wärmetauscher. Lufterwärmer führen die für die Erwärmung von Räumen aktivierte Luft an, um oder durch den Kessel, der wiederum bei der Verbrennung des Brennstoff-Sauerstoff-Gemisches (heiße Abgase/Abluft) erwärmt wird.The invention relates to the exhaust air duct in a boiler for water-bearing or air-heating heating systems for generating heat by burning liquid or gaseous fuels with the aid of a burner. Water-bearing boilers for heating use the boiler as a heat exchanger as a heat exchanger. Air heaters lead the air activated to heat rooms to, around or through the boiler, which in turn is heated during the combustion of the fuel-oxygen mixture (hot exhaust gases / exhaust air).

Der Gesetzgeber hat die zulässigen Emissionsgrenzwerte für NOx nicht nur für den Dauerbetrieb, sondern auch für die Zeit während des Start- und Ausschaltens des Brenners begrenzt. Aus Gründen der Betriebssicherheit ist ein kontinuierlicher Verbrennungsprozess im geringen Lastbereich bei mehrstufigen oder modulierenden Brennern angebracht.The legislature has limited the permissible emission limit values for NOx not only for continuous operation, but also for the time during which the burner is switched on and off. For reasons of operational safety, a continuous combustion process in the low load range is advisable for multi-stage or modulating burners.

Bekannt sind Kessel für wasserführende Heizsysteme oder Lufterwärmer mit einem Brenner, der je nach seiner Konstruktionsart eine Mischeinrichtung, ein Brennerrohr, ein sich an das Brennerrohr anschließendes Flammrohr und/oder vornehmlich konzentrische weitere Module aufweist.Boilers for water-bearing heating systems or air heaters with a burner which, depending on its type of construction, have a mixing device, a burner tube, a flame tube adjoining the burner tube and / or primarily concentric further modules are known.

Es stellt sich das Problem, dass für eine möglichst vollständige (schadstoffarme) Verbrennung des Brennstoffs (gas-, flüssigförmig oder fest) hohe Drucke bei dem Brennstoff (teilweise bis über 25 bar) als auch bei der Verbrennungsluft (teilweise bis über 15 mbar) erforderlich sind. Derartig hohe Drucke führen dazu, dass die heißen Abgase/Abluft der Flamme sich mit großer Geschwindigkeit durch den Kessel bewegen und es so nicht ausreichend schaffen, ihre Wärmeenergie an die Wand des Kessels zur weiteren Verwendung im Heizsystem zu übertragen. Eine energieeffiziente, hohe Übertragungsrate der im Heizsystem nutzbaren Wärmeenergie ist allerdings erforderlich, damit z.B. von der Wand des Heizkessels die Wärmeenergie an das Heizwasser zur Erwärmung der Räume übertragen wird. Bei Lufterwärmern ist es anstatt des Heizwassers die Luft zur Erwärmung der Räume. Ergebnis dieses Umstands ist es, dass die Abgase/Abluft mit hoher Temperatur in die Umwelt gelangen anstatt bei den Wasserheizungen energieeffizient an das Heizwasser oder bei den Lufterwärmern an die für die Räume zu erwärmender Luft.The problem arises that for the most complete possible (low-pollutant) combustion of the fuel (gas, liquid or solid), high pressures are required for the fuel (sometimes up to over 25 bar) and also for the combustion air (sometimes up to over 15 mbar) are. Such high pressures lead to the fact that the hot exhaust gases / exhaust air from the flame move through the boiler at high speed and thus do not manage to transfer their thermal energy sufficiently to the wall of the boiler for further use in the heating system. However, an energy-efficient, high transfer rate of the heat energy that can be used in the heating system is required so that, for example, the heat energy is transferred from the wall of the boiler to the heating water to heat the rooms. In the case of air heaters, instead of the heating water, it is the air to heat the rooms. The result of this fact is that the exhaust gases / exhaust air get into the environment at a high temperature instead of the water heating in an energy-efficient manner or the air to be heated for the rooms in the case of the air heaters.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, einen Kessel zu schaffen, bei dem die Abgase/Abluft so geleitet werden, dass sie möglichst lange an der Kesselwand verbleiben und die Abgastemperatur gegenüber dem ungehinderten Austritt in die Umwelt geringer ist.The invention is therefore based on the object of creating a boiler in which the exhaust gases / exhaust air are routed in such a way that they remain on the boiler wall for as long as possible and the exhaust gas temperature is lower than when it escapes unhindered into the environment.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem Kessel (40) für wasserführende oder lufterwärmende Heizsysteme zur Wärmeerzeugung durch Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen mit Hilfe eines Brenners (50) die mit dem Brennstoff verbrannte Luft (warme Abgase/Abluft) (10) an einem Abluftleitkörper (1) zwischen den rundförmigen Modulen des Brenners (etwa Mischeinrichtung, Brennerrohr, ein sich an das Brennerrohr anschließende Flammrohr) (2) und Kesselwandinnenseite (3) gelangen und so geführt werden, dass sie gebremst und um die Achse (4) der Module des Brenners (2) koaxial umgelenkt werden und so ihr Weg innerhalb des Kessels verlängert wird. Das Abgas / die Abluft kann somit nicht direkt den Ausgang des Heizkessels erreichen, die Verweildauer im Kessel verlängert sich. Laborversuche haben ergeben, dass somit das heiße Abgas / die Abluft wesentlich kühler (mit geringerer Temperatur) als ohne ein derartiges Mittel im Kessel in Form eines Abluftleitkörpers in die Umwelt gelangt.According to the invention, this object is achieved in that in a boiler ( 40 ) for water-bearing or air-heating heating systems to generate heat by burning liquid or gaseous fuels with the aid of a burner ( 50 ) the air burned with the fuel (warm exhaust gases / exhaust air) ( 10 ) on an exhaust air deflector ( 1 ) between the round-shaped modules of the burner (e.g. mixing device, burner tube, a flame tube connected to the burner tube) ( 2 ) and inside of the boiler wall ( 3 ) and are guided in such a way that they are braked and around the axis ( 4th ) the modules of the burner ( 2 ) are deflected coaxially and thus their path within the boiler is extended. The exhaust gas / exhaust air cannot reach the boiler outlet directly, and the time it remains in the boiler is increased. Laboratory tests have shown that the hot exhaust gas / exhaust air enters the environment much cooler (at a lower temperature) than without such an agent in the boiler in the form of an exhaust air guide.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass die heiße(n) Abgase/Abluft (10) der Flamme (20) an einen koaxialen Ring zwischen den Modulen des Brenners (etwa Mischeinrichtung, Brennerrohr, ein sich an das Brennerrohr anschließendes Flammrohr) (2) und Kesselwandinnenseite (3) gelangen und so abgebremst und quer zur Achse (4) ein- oder mehrmalig geleitet werden.In an embodiment of the invention, it is possible that the hot exhaust gases / exhaust air ( 10 ) the flame ( 20th ) to a coaxial ring between the modules of the burner (e.g. mixing device, burner tube, a flame tube connected to the burner tube) ( 2 ) and inside of the boiler wall ( 3 ) arrive and so braked and transverse to the axis ( 4th ) can be routed one or more times.

Vorteilhafte Ausführung ist es, der Abluftleitkörper (1) ist eine koaxiale Spirale (30) entlang und zwischen den rundförmigen Modulen des Brenners (etwa Mischeinrichtung, Brennerrohr, ein sich an das Brennerrohr anschließendes Flammrohr) (2) und der Kesselwandinnenseite (3). Die hier genannte Ausführungsform des Mittels (1) ist beispielhaft, denn dieses kann auch eine oder mehrere gerade oder gekantete Scheibe(n) oder ein oder mehrere Blättchen oder Scheibe(n) oder Teilspiralen sein.It is advantageous to use the exhaust air guide ( 1 ) is a coaxial spiral ( 30th ) along and between the round modules of the burner (e.g. mixing device, burner tube, a flame tube connected to the burner tube) ( 2 ) and the inside of the boiler wall ( 3 ). The embodiment of the means mentioned here ( 1 ) is exemplary, because this can also be one or more straight or edged disc (s) or one or more leaflets or disc (s) or partial spirals.

Darüber hinaus ist es eine weitere vorteilhafte Ausführung, dass der Abluftleitkörper (1) mit den Modulen des Brenners (etwa Mischeinrichtung, Brennerrohr, ein sich an das Brennerrohr anschließendes Flammrohr) (2) und/oder mit der Kesselwandinnenseite (3) fest verbunden ist.In addition, it is a further advantageous embodiment that the exhaust air guide body ( 1 ) with the modules of the burner (e.g. mixing device, burner tube, a flame tube connected to the burner tube) ( 2 ) and / or with the inside of the boiler wall ( 3 ) is firmly connected.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt 1 in einem Kessel (40) für ein wasserführendes (41) Heizsystem zur Wärmeerzeugung durch Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen mit Hilfe eines Brenners (50) den Abluftleitkörper (1) in Ausführungsform einer Blattspirale (30) zwischen den runden Modulen eines Brenners Mischeinrichtung, Flammenrohr (2) und Kesselinnenseite (3), wobei die Abgase/Abluft (10) aus der Flamme (40) an dem Abluftleitkörper abgelenkt wird und zwischen der Innenwand des Kessels (3) und den Modulen des Brenners (2) koaxial (4) zirkuliert.The invention is explained below with reference to a drawing. It shows 1 in a cauldron ( 40 ) for a water-bearing ( 41 ) Heating system for generating heat by burning liquid or gaseous fuels with the help of a burner ( 50 ) the exhaust air deflector ( 1 ) in the form of a leaf spiral ( 30th ) between the round modules of a burner mixing device, flame tube ( 2 ) and inside of the boiler ( 3 ), whereby the exhaust gases / exhaust air ( 10 ) from the flame ( 40 ) is deflected on the exhaust air guide and between the inner wall of the boiler ( 3 ) and the modules of the burner ( 2 ) coaxial ( 4th ) circulates.

Claims

Boiler for generating heat (40) by burning liquid or gaseous fuels, characterized in that one or more of the exhaust air / exhaust gas (10) transversely to the axis (4) of the burner modules (mixing device, burner tube or a flame tube connected to the burner tube ) (2) deflecting exhaust air guide (1) between the side wall of the boiler facing the flame (inside of the boiler wall) (3) and the modules (2) is / are.

Boiler for generating heat (40) by burning liquid or gaseous fuels Claim 1 , characterized in that the exhaust air guide body (s) is (are) one or more spirals around the axis (4) of the modules (2).

Boiler for generating heat (40) by burning liquid or gaseous fuels Claim 2 , characterized in that the spiral (s) is (are) one or more leaf spirals (30).

Boiler for generating heat (40) by burning liquid or gaseous fuels Claim 1 , characterized in that the exhaust air guide body (1) is (are) one or more ring (s).

Boiler for generating heat (40) by burning liquid or gaseous fuels Claim 1 , characterized in that the exhaust air guide body (1) is (are) one or more straight or edged or flat disk (s).

Boiler for generating heat (40) by burning liquid or gaseous fuels according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust air guide body (1) with the modules of the burner (mixing device, burner tube or a flame tube adjoining the burner tube) (2) and / or is connected to the side wall of the boiler facing the flame (inside wall side of the boiler) (3).