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Heißwasserkessel für Sammelheizungsanlagen Die Erfindung bezieht sich
auf Heißwasserkessel mit Strahlungs- und Berührungsheizflächen für Sammelheizungsanlagen,
deren Rücklaufwasser iri untere Verteiler der Strahlungsheizfläche gefördert wird.
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Bei Heißwasserkesseln ist es bekannt, das Rücklaufwasser der Heizungsanlage
im Zwanglauf zuerst einer Berührungsheizfläche, in der das abgekühlte Wasser vorgewärmt
wird, und dann einer Strahlungsheizfläche zuzuführen, in der das Wasser auf die
gewünschte Vorlauftemperatur gebracht wird.
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Es ist bekannt, daß durch Anwesenheit von Schwefel im Brennstoff derTaupunkt
derRauchgase wesentlich heraufgesetzt wird. Der Taupunkt begrenzt jedoch die Rauchgasabkühlung
und damit den Kesselwirkungsgrad. Auch ruft Schwefel Korrosionen in den kälteren
Teilen der Kesselanlage hervor. Durch Einleiten des abgekühlten Rücklaufwassers
aus der Heizungsanlage in die Berührungsheizfläche können demnach die dort an sich
schon kälteren Rauchgase auf Temperaturen- unter den Taupunkt abgekühlt werden.
Korrosionen treten besonders in der Berührungsheizfläche an den Stellen auf, wo
keine oder nur eine geringe Rauchgasströmung herrscht, das heißt, in toten Ecken
oder an solchen Stellen, wo sich beispielsweise Staubablagerungen gebildet haben.
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Es wurde auch vorgeschlagen, bei Heißwasserkesseln das Rücklaufwasser
einem Verteiler der Strahlungsheizfläche einzufördern und dann in die Berührungsheizfläche
weiterzuleiten, von der. es . weiteren Strahlungsheizflächen zugeführt wird. Auch
-hierbei ist die an den Rücklaufwasserverteiler anschließende Strahlungsheizfläche
den Gefahren von Taupunktunterschreitungen ausgesetzt.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Gefahren einer Rauchgasabkühlung
unter den Taupunkt und das Entstehen von Korrosionen zu verhindern. Nach der Erfindung
wird zur Lösung dieser Aufgabe für Heißwasserkessel der eingangs genannten Gattung
vorgeschlagen, daß das Rücklaufwasser nach Rufheizung in der Strahlungsheizfläche
in oben angeordneten Sammlern, die mit den unteren Verteilern der Strahlungsheizfläche
durch unbeheizte Rohre (Kurzschlußrohre) verbunden sind, gemischt und von hier den
Verteilern der Berührungsheizflächen zugeführt wird.
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Durch die Verbindung der oberen Sammler mit den unteren Verteilern
über Kurzschlußrohre wird dem Rücklaufwasser ein Teil des in der Strahlungsheizfläche
erwärmten und in den oberen Sammlern gemischten Wassers vor dem Eintritt des Rücklaufwassers
in beheizte Rohre zugemischt und damit dessen Temperatur angehoben, so daß die für
die Strahlungsheizfläche bestehenden .Gefahren einer Taupunktunterschreitung beseitigt
sind. Das in der Strahlungsheizfläche erhitzte Wasser kann dann ohne Gefahr für
die Berührungsheizflächen diesen zugeführt werden, da die Rauchgase nicht in so
starkem Maße abkühlen werden, daß ein Unterschreiten -des Taupunkts zu befürchten
wäre.
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Tote Ecken, in denen keine Gasströmung herrscht und die damit einen
besonderen Korrosionsherd darstellen können, gibt es im Strahlungsteil kaum, da
die Heizflächen im allgemeinen nur aus einer an den Wänden liegenden Rohrreihp i
.bestehen und sich die Beheizung. von, der Flamme. her durch Strahlung wesentlich
besser auf, alle Punkte der Strahlungsheizfläche verteilt, als dies .bei Beheizung
durch Berührung der Fall sein kann. ..
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Zur Erhöhung der Temperatur, des Rücklaufwassers hat man auch bereits
Wasser aus der Vorlaufleitung abgezweigt und dem Rücklaufwasser vor dessen Eintritt
in den Kessel zugemischt. Dieses Zumischen erfolgte unter dem Druck einer Pumpe,
und es wurde hierzu meist die Umwälzpumpe des Wärmeträgers der Heizungsanlage verwendet.
Die von der Pumpe für das Zumischen aufzuwendende Energie kann bis zu 50 Prozent
der aufgewendeten Gesamtenergie betragen, was unwirtschaftlich ist. Die unbeheizten
Rohre (Kurzschlußrohre) ersparen eine Pumpe, d. h. den für das Zumischen notwendigen
Energieaufwand.
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Das Rücklaufwasser der Heizungsanlage wird den unteren Verteilern
vorzugsweise an einem Ende zugeführt, und die von den Sammlern ausgehenden, unbeheizten
Rohre stehen senkrecht auf den Verteilern. Man erreicht hierdurch eine stärkere
Mischung des aus der Heizungsanlage kommenden kalten Wassers mit dem über die Kurzschlußrohre
zurückfließenden und bereits erhitzten Wasser, da das einströmende Rücklaufwasser
eine Saugwirkung auf die Kurzschlußrohre ausübt. Die Saugwirkung kann durch eine
Saugdüse, Querschnittsverengung od. dgl. erhöht werden:
Die Rohre
der Strahlungsheizfläche können vorzugsweise und wie bekannt dicht aneinanderliegen,
so daß nur die beheizte Seite den säurehaltigen Gasen ausgesetzt ist, während die
unbeheizte Seite der Rohre so abgedeckt wird, daß die Gase diese Wandfläche nicht
berühren können. Zum Abdecken werden in bekannter Weise feuerfeste Massen oder korrosionshindernde
Baustoffe verwendet.
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Die Erfindung ist an Ausführungsbeispielen erläutert. In diesen zeigt
F i g. 1 einen senkrechten Längsmittelschnitt, F i g. 2 einen waagerechten Querschnitt
nach der Linie 11-II der F i g. 1 durch einen Heißwasserkessel, F i g. 3 eine Ausführungsform
für die feuerfeste Verkleidung von mit Abstand verlegten beheizten Rohren, F i g.
4 eine Einzelheit für die Einführung des Rücklaufwassers, F i g. 5 einen senkrechten
Längsmittelschnitt durch einen Heißwasserkessel in einer anderen Bauart und F i
g. 6 einen waagerechten Querschnitt nach der Linie VI-VI der F i g. 5.
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Der Heißwasserkessel nach F i g. 1 und 2 hat Strahlungsheizflächen
1 und eine aus einem oder mehreren Rohrbündeln gebildete Berührungsheizfläche 2.
Die Strahlungsheizfläche 1 setzt sich aus den Seitenwandrohren 3, Vorderwandrohren
4 und Rückwandrohren 5 zusammen. Die Vorderwandrohre 4 bilden nach einer Abbiegung
zugleich die Deckenrohre 6. Die Seitenwandrohre 3 gehen von untenliegenden Verteilern
7 aus und münden in obenliegende Sammler 8 ein. Die Vorderwandrohre 5 entspringen
einem die Verteiler 7 verbindenden Verteiler 9 und münden in den die Sammler
8 verbindenden Sammler 10 ein. In diesen Sammler 10 münden
ebenfalls die vom Verteiler 11, der wiederum mit den Verteilern 7 verbunden ist,
ausgehenden Rückwandrohre 5 ein. Zwischen den Verteilern 7 und Sammlern 8 sind Kurzschlußrohre
12 angeordnet, die der Beheizung entzogen sind. An den Sammler 10 schließen
sich zwei Rohre 13 an, die mit dem Verteiler 14 für die Berührungsheizfläche
verbunden sind. Die Berührungsheizfläche endet in einem Sammler 15, von dem die
Vorlaufleitung 16 abgeht. Zwischen der höchsten Stelle der Leitung 13 und der Vorlaufleitung
16 ist ein Entlüftungsrohr 17 vorgesehen.
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Der Wasserumlauf ist folgender: Aus der Rücklaufleitung 18 wird das
in der Heizungsanlage abgekühlte Wasser den unteren Verteilern 7, 9 und
11 zugeführt. Von hier wird es auf die stark beheizten Rohre 3, 4, 6 und
5 verteilt, in denen es erwärmt wird. In den oberen Sammlern 8 und 10 wird das meist
nicht gleichmäßig in allen Rohren erwärmte Wasser gemischt und teils über Rohrleitung
13 und Verteiler 14 der Berührungsheizfläche 2 zugeführt, von wo es über die Vorlaufleitung
16 der Heizungsanlage zufließt und teils über die Kurzschlußrohre 12 dem eintretenden,
abgekühlten Rücklaufwasser wieder zugemischt wird.
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Stehen die Kurzschlußrohre 12 am Eintritt des Rücklaufwassers auf
den Verteilern 7 senkrecht, so übt das Rücklaufwasser eine hohe Saugwirkung auf
das über die Kurzschlußrohre 12 zugeführte Heißwasser aus. Diese Saugwirkung
kann durch eine Saugdüse 39 erhöht werden, die das Rücklaufwasser durchströmt (F
i g. 4).
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Die Rohre der Strahlungsheizfläche liegen vorzugsweise dicht aneinander.
Hierbei werden die der Strahlung abgewandten Rohrteile durch einen feuerfesten oder
korrosionshindernden Baustoff abgedeckt. Auf diese Weise werden nur die stark beheizten
Seiten der Rohre dem Einfluß der säurehaltigen Gase ausgesetzt, während die schwach
oder nicht beheizten Rohrteile dem korrodierenden Einfluß entzogen sind.
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In den F i g. l und 2 sind die Heizquelle und die vorerwähnten Baustoffe
weggelassen.
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F i g. 3 zeigt in waagerechtem Schnitt ein Stück einer Rohrwand mit
Rohren, die mit Abstand voneinander verlegt sind. Die Rohre, beispielsweise der
Wand 3 aus F i g. 1, werden auf der der Beheizung abgewandten Seite bis etwa zu
ihrem halben Umfang mit einer feuerfesten Masse 19 abgedeckt, wobei möglicherweise
noch ein korrosionshinderndes Mittel zwischengefügt werden kann. Auf die feuerfeste
Masse wird dann eine weitere Dämmschicht 20 aufgebracht. Die der Beheizung abgewandte
Rohrseite ist damit einer Einwirkung von säurehaltigen Gasen entzogen, während nur
die beheizte Seite, auf der sich korrosionsherde kaum bilden können, diesen Gasen
ausgesetzt ist.
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In den F i g. 5 und 6 ist eine Abwandlung des vorher beschriebenen
Heißwasserkessels in einer Einzugbauart dargestellt. Der Strahlungsteil 21 besteht
aus den Seitenwandrohren 23, Rückwandrohren 25 und Deckenrohren 26. Diese sind von
der Rückwand zur Vorderwand abgebogen, kehren dort um und führen zur Rückwand zurück.
Sie sind, um einen Gasdurchgang zu ermöglichen, auseinandergezogen. Seiten- und
Rückwandrohre liegen in diesem Beispiel dicht aneinander. Die Seitenwandverteiler
sind mit 27 und der Rückwandverteiler mit 31 bezeichnet. Die Seitenwandrohre münden
in die oberen Sammler 28 und die Rückwandrohre in den Sammler 30.
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Parallel zum Sammler 30 verläuft über der Vorderwand das die Sammler
28 verbindende Rohr 29, das als Verteiler für die Berührungsheizfläche 22 dient.
Zwischen den oberen Sammlern 28, 29, 30 und den unteren Verteilern 27, 31
sind unbeheizte Rohre 32 angeordnet, die als Kurzschlußrohre dienen. Sammler, Kurzschlußrohre
und Verteiler bilden das die Heizflächen tragende Rohrgerüst. Über den Rohren 26
ist die Berührungsheizfläche 22 gelegen, deren Rohre vom Sammler 29 ausgehen und
in den Sammler 35 münden, von dem die Vorlaufleitung 36 abgeht. Zwischen Vorlaufleitung
und Sammler 29 ist ein Entlüftungsrohr 37 angeordnet. Die Rücklaufleitung der Heizungsanlage
ist mit 38 bezeichnet. Der Wasserumlauf erfolgt in gleicher Weise, wie zu den F
i g. 1 und 2 beschrieben.
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In F i g. 4 ist eine Einzelheit an der Verbindungsstelle zwischen
Kurzschlußrohr und unterem Verteiler dargestellt. Das Kurzschlußrohr 32 steht auf
dem Verteiler 27 senkrecht. In dem Verteiler ist ein düsenartiges Einbauteil 39
angeordnet, das vom Rücklaufwasser durchströmt wird und so eine Saugwirkung auf
das über das Rohr 32 zugeführte, bereits erwärmte Wasser ausübt. Hierdurch wird
einerseits die Mischung der beiden Wasserströme von verschiedener Temperatur begünstigt,
andererseits wird der Wasserumlauf lebhafter, so daß eine genügende Zufuhr erwärmten
Wassers zum abgekühlten Rücklaufwasser gesichert ist.