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Heißwasserbereiter mit stehend angeordnetem Dreizug-Flammrohr-Rauchrohrkessel
Die Erfindung betrifft einen Heißwasserbereiter mit stehend angeordnetem Dreizug-Flammrohr-Rauchrohrkessel,
bei welchem die aus dem Feuerraum aufsteigenden Heiz- und Rauchgase über eine erste,
obere Umlenkkammer durch Rauchrohre nach unten und von hier über eine zweite, untere
Umlenkkammer durch Rauchrohre zu dem Rauchabzug im oberen Teil des Kessels geführt
werden, und mit einem vom Brauchwasser beaufschlagten Wärmetauscher zur Erwärmung
von Wasser für Raumheizzwecke od. dgl. in einem vom Brauchwasser getrennten Kreislauf.
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Bekannt ist ein Dreizug-Flammrohr-Rauchrohrkessel der vorstehend angegebenen
Bauart, bei dem über der oberen Umlenkkammer ein Wasservorratsbehälter für die Warmwasserversorgung
angeordnet und für die Erwärmung des zu Raumheizzwecken dienenden Wassers ein Wärmetauscher
vorgesehen ist, der aus einem den unteren Teil des Kessels umgebenden Mantel besteht.
Der Umlauf des Wassers für die Raumbeheizung, das den durch den Mantel abgegrenzten
Raum durchströmt, ist vom Umlauf des Brauchwassers getrennt. Um die Heizwirkung
zeitweilig in verstärktem Maße für die Erwärmung des Brauchwassers auszunutzen,
ist bei dem in erster Linie der Raumbeheizung dienenden bekannten Dreizug-Flammrohr-Rauchrohrkessel
in der oberen Umlenkkammer eine Trennwand mit einer Durchgangsöffnung angeordnet,
die durch eine Klappe oder einen Schieber verschließbar ist, so daß zwei von den
drei Rauchrohrzügen abgeschaltet und dadurch die Erwärmung des im Mantelraum befindlichen
Wassers für die Raumbeheizung zugunsten einer verstärkten Beheizung des das Brauchwasser
enthaltenden Vorratsbehälters verringert werden kann.
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Für mancherlei Zwecke, beispielsweise in Schlachthöfen, wird ein Heißwasserbereiter
benötigt, dem während der Betriebszeit ständig große Mengen heißen Brauchwassers
entnommen werden müssen und der nur zeitweilig geringe Mengen heißen Wassers für
Nebenzwecke, z. B. für die Raumbeheizung, liefern soll. Von solchen Heißwasserbereitern
wird verlangt, daß das Brauchwasser ohne lange Anheizzeit rasch auf die gewünschte
Temperatur gebracht und zeitweiliger Spitzenbedarf an heißem Brauchwasser überbrückt
werden kann.
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Nach der Erfindung ist ein diesen Erfordernissen entsprechender Heißwasserbereiter
dadurch geschaffen worden, daß der Wärmetauscher als Heizrohrbündel mit etwa waagerecht
liegenden Nadelrohren ausgebildet und in einem solchen Abstand über der oberen Umlenkkammer
angeordnet ist, daß deren Deckplatte Wärme auch durch Strahlung an die ihr benachbart
liegenden Nadelrohre überträgt.
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Ein in dieser Weise ausgebildeter Heißwasserbereiter gestattet es,
mit einfachen Mitteln eine große Menge heißen Brauchwassers in kurzer Zeit auf die
erforderliche Temperatur von etwa 100° C zu erwärmen. Eine Leistungssteigerung bei
Spitzenbedarf an heißem Brauchwasser ist ohne Betätigung von Steuerorganen durch
Abschalten bzw. durch Einschränken der Heißwasserentnahme aus dem über der oberen
Umlenkkammer angeordneten Heizrohrbündel möglich, wodurch die Wärmeaufnahme des
Heizrohrbündels verringert und die Wärmeabgabe an den Mantelraum, in welchem das
Brauchwasser erwärmt wird, dementsprechend vergrößert wird. Der Wirkungsgrad des
Wärmetauschers ist, da Wärme teilweise auch durch Strahlung auf das Heizrohrbündel
übertragen wird, beträchtlich höher, als er bei stehenden Heißwasserkesseln bislang
erreicht werden konnte.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der Wirkungsgrad
noch dadurch verbessert werden, daß die den Feuerraum nach oben durchsetzende und
sich in Strömungsrichtung der Heizgase verjüngende Feuerbuchse durch ein etwa die
gleiche Länge wie die Feuerbuchse aufweisendes und mit dieser gleichachsiges, zylindrisches
Rohr mit der oberen Umlenkkammer verbunden ist. In dem zylindrischen Verbindungsrohr
werden die Heiz- und Rauchgase auf erhöhte Strömungsgeschwindigkeit gebracht und
gründlich durcheinandergewirbelt, so daß eine vollkommene Nachverbrennung aller
brennbaren Teilchen stattfindet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Heißwasserbereiter
im senkrechten Mittelschnitt, Fig.2 einen horizontalen Querschnitt nach der Linie
II-II der Fig. 1 und Fig.3 einen senkrechten Querschnitt nach der Linie 111-11I
der Fig. 1.
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Der als stehender Kessel 1 ausgeführte Heißwasserbereiter ist mit
einer Feuerbuchse 2 ausgerüstet, die eine nach oben konisch verjüngte Form und eine
im Verhältnis zur Grundfläche große Höhe aufweist. An die Feuerbuchse 2 ist über
ein vertikales Flammrohr 3 eine aus zwei Blechböden 4 und einem Blechmantel 5 gebildete
Trommel angeschlossen, deren Innenraum 6 als obere Umlenkkammer dient. Die Feuerbuchse
2, das Flammrohr 3 und die Umlenkkammer 4, 5, 6 sind im Wasserraum 7 des Kessels
1 frei liegend so angeordnet, daß sie allseitig vom Wasser umgeben sind. Die obere
Umlenkkammer 6 liegt beim gezeichneten Beispiel in der oberen Hälfte des Wasserraumes
7 in solchem Abstande über dem in die Feuerbuchse 2 eingesetzten Rost
8, daß die konische Feuerbuchse 2 und das sie fortsetzende stehende Flammrohr
3 lang genug sind, um eine gründliche Nachverbrennung der Rauchgase des im unteren
Teil der Feuerbuchse 2 verbrannten Brennstoffes sicherzustellen.
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Die obere Umlenkkammer 4, 5, 6 ist durch eine Vielzahl von an den
Kammerboden 4 angeschlossenen vertikalen Siederohren 9 mit einer unteren Umlenkkammer
10 verbunden. Letztere ist am Kesselfuß in der Höhe des Aschfallraumes 11 innerhalb
des Kesselmantels unter dem den Wasserraum 7 nach unten begrenzenden Zwischenboden
12 gebildet. Von der unteren Umlenkkammer 10 führt ein weiteres System von
vertikalen Siederohren 13 zu einer am oberen Kesselende gebildeten dritten Umlenk-
bzw. zu einer Sammelkammer 14, die über eine (nicht gezeichnete) Rohrleitung
mit dem Schornstein in Verbindung steht. In die Rohrleitung ist ein (ebenfalls nicht
dargestelltes) Saugzugaggregat, beispielsweise ein Ventilator, eingebaut, welches
die aus der Feuerbuchse 2 in die erste Umlenkkammer 4, 5, 6 aufsteigenden heißen
Rauchgase, nachdem sie einen großen Teil ihrer Wärme über die metallischen Wände
4, 5 unmittelbar an das Wasser abgegeben haben, durch die Siederohre 9 in die untere
Umlenkkammer 10 nach unten zieht und von dort über die Siederohre 13 in die hochgelegene
Sammelkammer bzw. in die dritte Umlenkkammer 14 und schließlich in den Schornstein
fördert. Alle Siederohre 9, 13 sind ebenfalls ringsum vom Wasser umspült und vermitteln
zusätzlich noch eine Wärmeabgabe der Rauchgase an das im Wasserraum 7 befindliche
Wasser. Die Siederohre 9 des zweiten Zuges sind, wie Fig. 2 erkennen läßt, in wesentlich
größerer Anzahl angeordnet als die die gleiche lichte Weite wie die Siederohre 9
aufweisenden Siederohre 13 des aufwärts führenden dritten Zuges. Demzufolge durchströmen
die Rauchgase die Siederohre 9 des zweiten Zuges mit geringerer Geschwindigkeit
als die Siederohre 13 des dritten Zuges, wodurch die Wärmeabgabe in den Siederohren
9 begünstigt wird.
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Der größte Teil der Wärme der Rauchgase wird bereits durch den oberen
konischen Teil der Feuerbuchse 2 sowie durch das Flammrohr 3 und vor allem durch
die erste Umlenkkammer 4, 5, 6 an das den Wasserraum 7 ausfüllende Wasser übertragen.
Die in den Rauchgasen dann noch enthaltene Wärme geht zum größeren Teil in den nach
unten führenden Siederohren 9 des zweiten Zuges und zum kleineren Teil in den wieder
aufwärts führenden Siederohren 13 des dritten Zuges, der sich über die ganze Höhe
des Kessels 1 erstreckt, auf das Wasser über. Beim Eintritt in den Schornstein haben
die Rauchgase nur noch eine geringe Temperatur, d. h., die in den Rauchgasen ursprünglich
enthaltene Wärme ist auf bestmögliche Weise für die Erhitzung des den Wasserraum
7 des Kessels 1 durchströmenden Wassers ausgenutzt worden. Das Wasser tritt im kalten
Zustande durch einen Stutzen 15 in den Wasserraum 7 ein und wird im heißen Zustand
über einen Stutzen 16 entnommen.
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Oberhalb der wasserumspülten oberen Umlenkkammer 4, 5, 6 ist am Kesselmantel
ein konischer Halsstutzen 17 angebracht, an dem mit Hilfe von Flanschringen
18 ein behälterartiger Körper 19, 20
angeschraubt ist. An der innenliegenden,
dem Kesselmantel zugekehrten Bodenplatte 20 des Behälters ist eine Vielzahl von
Nadelrohren mit geringem Durchmesser befestigt, die in ihrer Gesamtheit ein Heizrohrbündel21
bilden. Jedes der U-förmigen Rohre ist mit dem einen Schenkel in eine Bohrung der
Platte 20 oberhalb deren horizontaler Mittellinie und mit dem anderen Schenkel
in eine Bohrung unterhalb der horizontalen Plattenmittellinie fest eingefügt, beispielsweise
eingeschweißt oder eingewalzt. Eine waagerechte Trennwand 22 teilt im Behälter
19, 20
eine obere und eine untere Kammer 23 bzw. 24 ab. An der Außenwand 19
des Behälters 19, 20 ist im Bereich der unteren Kammer 23 ein Kaltwasserzuführungsstutzen
25 und im Bereich der oberen Kammer 24 ein Warmwasserentnahmestutzen 26 angeordnet.
Das von der Seite her in den Kessel eingebaute Heizrohrbündel 21 reicht nahezu über
den ganzen Wasserraum 7 des Kessels 1 in horizontaler Richtung bis dicht an die
Siederohre 13 des dritten Zuges heran.
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Das das Heizrohrbündel 21 durchströmende Wasser wird durch das im
Wasserraum 7 des Kessels befindliche Heißwasser, das insbesondere durch den Wärmeübergang
über die Wände der Umlenkkammer 4. 5, 6 auf hohe Temperatur erhitzt ist, erwärmt
und kann vorzugsweise für die Raumbeheizung ausgenutzt werden, während das den Wasserraum
7 durchströmende und im Kessel hochgradig erhitzte Wasser als Brauchwasser zur Verfügung
steht. Zur Sicherstellung des Wasserumlaufes im Heizrohrbündel21 empfiehlt es sich,
in den vom Strömungsweg des den Kessel l durchfließenden Wassers unabhängigen Kreislauf
des über das Heizrohrbündel21 fließenden Wassers eine Umlaufpumpe einzuschalten.
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In einen neben der Sammel- bzw. Umlenkkammer 14 befindlichen freien
Raum 27 am oberen Kesselende kann ein weiteres Heizrohrbündel eingebaut werden,
welches in einen dritten Wasserumlauf Warmwasser liefert, das zur Vorwärmung des
in den Kessel l eintretenden Kaltwassers oder für einen beliebigen Gebrauchszweck
benutzbar ist. Der Raum 27 wird von der neben ihm angeordneten Umlenkkammer 14 und
von der Unterseite her durch das im Wasserraum 7 befindliche Heißwasser ausreichend
erwärmt; es ist jedoch auch möglich, eine Verbindung zwischen dem Wasserraum
7 und der Kammer 27
herzustellen, so daß das im Wasserraum erhitzte
Wasser
die Kammer 27 mit ausfüllt. Dabei kann die Anordnung so getroffen werden, daß die
Umlenkkammer 14 - ähnlich wie die erste Umlenkkammer 4, 5, 6 - aus einer allseitig
vom Wasser umspülten Metalltrommel besteht. Ebenso kann im Sinne der Erfindung die
untere Umlenkkammer 10 ebenfalls in den Wasserraum 7 verlegt werden, damit auch
hier eine noch bessere Ausnutzung der Rauchgaswärme erzielt wird.
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Schließlich können zur Vergrößerung der die Wärme auf das Wasser übertragenden
Oberfläche des Flammrohres 3 in dieses Quersiederohre eingebaut werden, und zwar
zweckmäßig in schwach ansteigender Lage, damit der Wasserumlauf innerhalb des Wasserraumes
durch sie nicht behindert wird.