DE1604095A1 - Vorrichtung zum Schutz der Waende eines Heizkessels - Google Patents

Description

"Vorrichtung zum Schutz der Wände eines Heizkessels"

Bei mit Öxbrennern ausgestatteten Heizkesseln sind im allgemeinen die Kesselinnenwände und insbesonder-e der Boden gegenüber schädlichen Einflüssen der den Brenner verlassenden Flammen und Verbrennungsgase durch eine Ziegelauskleidung aus feuerfestem Werkstoff geschützt. Damit wird ein unmittelbarer Kontakt der Flammen mit den Wänden vermieden. Eine solche Auskleidung die ortsfest ist, ist die Ursache einerseits für einen vergleichsweise großen Wärmeverlust und folglich für einen wenig befriedigenden wärmetechnischen Wirkungsgrad und anderer^ r-clt,'- für vorzeitige Beschädigungen der Kesselwände durch Korrosion unter Wirkung der im Kondensat enthaltenen stoffe, die sich an den Wänden absetzen. Auf diese Weise verringert die eine solche Ausmauerung bildende Wandverkleidung in beachtlichem Umfang den Wärmeüber-0098U/0355 BADORfGiNAL

gangskoeffizient zwischen der Flir.me und den »Van de η und folglich der in den Wänden umlaufenden . Flüssigkeit und läßt einerseits keine Kontrolle des Zustandes der Wände sowie andererseits keine Reinigung von den hinter die Auskleidung eindringenden Stoffen zu.

Weiterhin entweicht bei den meisten bekannten, mit einem Ölbrenner ausgestatteten Heizkesseln ein beträchtlicher Anteil der durch die 7o"'-'brennung erzeugten Wärme durch den Kamin.

Die Erfindung hat, das "Ziel, eine Vorrichtung zuir. Schutz der Wände eines mit einer. Ölbrenner betrieber.er. Heiskessels gegen schädliche Einwirkungen der Plarrme und der Verbrennungsgase zu schaffen und die Hänge 1 dei üblichen Auskleidungen zu beseitigen.

■Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie aus Prailplatten aus feuerfester; Werkstoff' besteht, die iiü Innenraur;· des Heizkessels in Abstand zu dessen'Wänden, jedoch im Feld der ilar-.rne oder der .Verbrennungsgase derart angeordnet sind, daß ein unmittelbares Auftreffen der brennenden Gase auf diese Wände vermieden, und gleichzeitig ein Teil der Flainmenwärme gespeichert wird, um diese durch Strahlung v/ieder abzugeben.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Er-

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findung ergeben sich, aus der folgenden Beschreibung einiger "bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Figur 1: Einen Heizkessel im Schnitt l/l der Figur2;

Figur 2: Einen Schnitt II/lI der Figur 1 in vergrößertem Maßstab;

Figur 3: Eine schematische, perspektivische Ansicht des Innenraums eines mit einer anderen Ausführungsform ausgestatteten Heizkessels und

Figur 4: Einen Querschnitt eines mit einer weiteren Ausführungsform ausgestatteten Heizkessels,"

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Heizkessel 1 ist mit einein Boden 2 aus feuerfestem Werkstoff versehen, der sich ganz oder teilweise- über die untere Wand oder der. Rost 3 erstreckt/Auf diesem Boden sind'-.. Prallplatten angebracht, die einerseits aus einer vorderen V/ar.d 4-mit zwei zu beiden Seiten der vertikalen Symmetrieebene ν des Heizkessels symmetrisch angeordneten Durchbrechungen 5 und andererseits aus zwei zu beiden Seiten der Symmetrieebene ν symmetrisch angeordneten hinteren Wänden 6 bestehen. Jede Viand 6 befindet sich gegenüber einer Durchbrechung 5. In Abänderung dieser Aus führungs for: können diese zwei Wände 6 durch eine einzige Vollwand ersetzt sein, deren Länge dann gleich dem Abstand ρ zwischen den gegenüberliegenden Seitenflächen der Wände 6 ist. Dieser Abstand P ist seinerseits größer, als der Abstand η zwischen den gegenüberliegenden Seitenflächen der "beiden Durch-

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Wie in der Zeichnung dargestellt, sind die Durchbrechungen 5 an der Oberseite der Wand 4 mittels einer sie überdeckenden Brücke 7 abgedeckt. Bei einer anderen in Figur 4 wiedergegebenen Ausführungsform entfällt diese Brücke, sodaß die Durchbrechungen 5 an der Oberseite der vorderen Wand unter Bildung von zwei Halbwänden 4 offen sind» Diese Ausführungsform erbringt jedoch weniger gute Ergebnisse, als die in den Figuren 1 und 2 dargestellte.

Bei einer weiteren Ausführungsform, die gleich gute Ergebnisse schafft und in Figur 3 wiedergegeben ist, weist die vordere Wand 4 nur eine einzige mittige Durchbrechung 5 auf, die von einer Brücke 7 nach oben abgeschlossen ist.

In diesem Fall is', eine einzige hintere Vr'and,-6. gegenüber dieser Durchbrechung 5 angeordnet.

In weiteren nicht gezeigten Abwandlungen kann die Vorrichtung aus einer Wand 4 mit mehr als 2 Durchbrechungen und aus einer den Durchbrechungen 5 ent- sprechenden Anzahl von hinteren Wänden 6 bestehen. Es kann aber auch eine einzige hintere Wand vorgesehen sein, deren Gesamtlänge ρ größer ist, als der Abstand η zwischen den.gegenüberliegenden Seitenflächen der am weitesten voneinander entfernten Durchbrechungen 5. ^. . ..........

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Die !Funktionsweise der 'beschriebenen Vorrichtung ist ausFigur 3 ersichtlich. ^

Das den an der Frontwand 9 des Heizkessels festgelegten Brenner 8 verlassende Gas entflammt, in der Kammer des Kessels und bildet eine Flamme 1o, die in die Durchbrechung 5 der vorderen Wand 4 einströmt und auf diehintere Wand 6 bzw. die hinteren Wände 6 auftrifff. Die Wände 4 und 6 aus feuerfestem Werkstoff speichern einen Teil der Wärme der Verbrennungsgase und geben diese dann durch Strahlung eütspr-ecüienä der Pfeile f' an die Wände ab. .

Hieraus-ist ersichtlich, daß die Wände 4 und 6 ein unmittelbares Auftreffen der Brenngase auf die Innenwände und insbesondere auf die Rückwand,11 des Heizkessels verhindern»

Diese Wände sind in Abstand zu den Kammerwänden des Heizkessels angeordnet und ihre Stellung hängt von den Abmessungen desselben, von der Brennerleistung und folglich von der Flammengröße ab. -

Im allgemeinen beträgt der Abstand ο zwischen-den Vorderseiten der Wand 4 und den Rückseiten der Wand 6 etwa 1/4 bis 1/6 der. Innenweite s des Heizkessels. Ferner sind diese die Prallplatten bildenden Wände in einem Abstand von der Frontwand 9 angeordnet, der zwischen der Hälfte und einem 3/4 der Länge s entspricht. 009344/Ö35S ; - -

Weiterhin ist zwischen den gegenüberliegenden bei ten-* flächen 15 der Wände 4 und 6 und den Üeitenv/änden 12 des Heizkessels ein Raum von mindestens Io er. freigelassen.

Die hier aufgeführten Angaben geben nur ein Beispiel und gelten allgemein für übliche oder standardisierte Heizkessel, sind jedoch nicht notv;endigerv.^reirje gültig für bonderkessel oder solche Heizkessel, die ii.it besonderen, z.B. überdimensionierten Brennern ausgerüstet sind.

Auf Grrund "von Versuchen kann festgestellt werden, daß die beschriebene Vorrichtung eine deutliche Verbesserung des Wirkungsgrades von mit Ölbrennern betriebenen Heizkesseln bringt. Zu diesem energietechnischen Vorteil kommen noch weitere nicht zu übersehende Vorzüge. Die Innenwände des Heiakessels liegen frei und ihre Wartung und Reinigung ist einfach, während bei Heizkesseln, die mit einer ortsfesten auf die Wände aufgebrachten Auskleidung versehen sind, diese Auskleidung die Heizungselemente des Kessels¹ abdeckt, sodaß eine Wartung der Wände unmöglich ist. Demzufolge ist es auch nicht möglich, eine beginnende Korrosion festzustellen, ebenso wie es keine Möglichkeit gibt, die gelösten Rückstände der Verbrennung zu entfernen, die allein schon einen Kalorienverlust von 8 io pro Millimeter Ablagerungs schicht bewirken.

Ferner treffen die Brenngase unmittelbar auf die ·''-■■·■"'■-■' 009844/0355 ·

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die Prallplatten bildendenWände, die gleichzeitig Wärmespeicher sind und schnell eine erhöhte Temperatur von 1ooo bis 12oo Celsius annehmen« Selbstverständlich werden die noch nicht brennenden Gaspartikel durch die Strahlung' der Wände aufgeheizt und entzündet. Daraus folgt, daß auf Grund dieser Wärmespeicherwände die Verbrennung vollkommener ist, als bei einem Heizkessel mit üblichen Auskleidungen, wodurch eine Verringerung der Menge der nicht vollständig verbrannten Partikel, die zum Karmin entweichen, und folglich eine Minderung des Verunreinigungsgrades der Luft gegeben ist.

Es wurde festgestellt, daß der mit der beschriebenen Vorrichtung erzielte Wirkungsgrad noch beträchtlich verbessert werden kann, wenn die Wände 4 und 6 auf ihrer gesamten Oberfläche mit einer feuerfesten Putzschicht 14 (siehe Figuren 1 und 2) abgedeckt werden, die fest auf dem feuerfesten Werkstoff haftet und •ine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die verschieden von der des feuerfesten Werkstoffs der Wände ist.

Gute Ergebnisse, z.B. eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Heiskessels Von 15 bis 25 ^ gegenüber dem gleichen Heiskessel mit herkömmlicher Auskleidung, werden durch eine Putzschicht erhalten, die dem zum Herstellen der Verbindungen zwischen den feuerfesten Steinen üblicherweise benutzten Mörtel ähnlich ist, bei dein jedoch das Pulver aus feuerfestem V/erks to ff oder der feuerfeste

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Ton teilweise durch Sillimanit (Alp SiOj-) ersetzt ist, dessen Wärmeleitfähigkeit bei 1ooo Celsius geringer ist als die des feuerfesten Tons, sodaß sein Wärmespeichervermögen größer ist.

Man erhält also Wände aus feuerfesten Steinen mit einem Aluminiumgehalt von beispielsweise 3o-35$, die mit einer Putzschicht aus einer Mischung von feuerfestem Ton | und Sillimanit mit einem Aluminiumgehalt oberhalb 6o$ abgedeckt ist und 18oo - 185o ö/Cal aufnehmen kann.

Sehr gute Ergebnisse werden mit folgender Mischung für die Putzschicht erhalten:

6 Volumeneinheiten feuerfester Ton 1 Volumeneinheit feuerfester Mörtel (sog^afarge-Erde) 1,5-2 Volumeneinheiten Sillimanit mit einer Körnung von

3-5 mm.

Diese in üblicher Weise mit Wasser angerührte Mischung wird zum Beschichten der Vorrichtung verwendet.

Es wurde festgestellt, daß eine solche Putzschicht erhöhter termischer Leistung die Wärme der Verbrennungsgase schneller aufnehmen kann, als der den Wandkörper bildenSfe feuerfeste Stein, sodaß diese Putzschicht vergleichsweise wenig Kalorien zum Aufheizen benötigt, aber überhitzte Stellen aufweist, welche durch die

Sillimanit ^' Körner gebildet sind. Hieraus folgen: 00984A/0355

a) ein schnelleres Speichern der Wärme in den Wänden und eine erhöhte'Betriebstem©eratür der Wände;

b) eine "bessere Wärme erhaltung; .

c) eine intensivere Ausbreitung der gespeicherten Wärme durch Strahlung;

d) eine vollkommenere, praktisch vollständigere Verbrennung des Öls auf Grund der erhöhten Temperatur, die das Sillimanit annimmt;

e) geringere Temperaturschwankungen im Innergn /des Heizkessels als bei Wänden ohne Putzschictitj folglich eine Erniedrigung der Kondensation und demzufolge der Korrosion der Wände sowie eine Verringerung der Ablagerung von gelösten Rückständen und der Menge an unverbrannten, durch den Kamin entweichenden ^Partikel,mithin eine neuerliche Minderung der Luftverunreinigung.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die . ■-beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind demgegenüber zahlreiche Abwandlungen möglich, ohne damit den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die beschriebenen Prallplatten durch Mauerwerk aus feuerfesten Steinen ergänzt werden, die mit einer Putzschicht bedeckt sind, und vor der Wand 4 angeordnet sein können, um die Flamme in Richtung zu den Durchbrechungen 5 zu lenken. Dieses Mauerwerk kann senkrecht oder -schräg zur Wand 4 angeordnet sein, um

eine Führung für die Hamme zu schaffen, die sich 009844/0355 _;

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verengend in Richtung auf die Durchbrechungen 5 strömt. Auch die Wand selbst kann aus schräg zur Symmetrieebene ν aufgestelltem Mauerwerk bestehen, ura eine die Brenngase durch eine oder mehrere den Wänden 6 gegenüberliegende Öffnungen leitende Führung zu bilden. In dieser Hinsicht sind·Ausführungsformen der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Art den der in Figur 4 wiedergegebenen Art vorzuziehen, da das Brenngas zum Auftreffen auf der Wand bzw. die V/ände 6 besser" gelenkt wird.

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Claims (9)

Patentansprüche ·

1. Vorrichtung zum Schutz der Wände eines mit.einem Ölbrenner ausgestatteten Heizkessels ^gegen schädliche ■Einwirkungen""'der Flamme und der Verbrennungsgase), gekennzeichnet durch im Innenraum des Heizkessels

(1) in Abstand zu dessen Wänden (9, 11» 12), jedoch im Strömungsfeld derFlamme (to) oder der Verbrennungsgase angeordnete Prällplatten (4, 6) aus feuerfester Werkstoff, die ein unmittelbares Auftreffen der brennenden Gase auf die Wände verhindern und gleichzeitig einen Teil der Flammenwärme speichern, um diese durch Strahlung abzugeben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,- dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatten (4, 6) mit einer Putzschicht (14) versehen sind, die bei Betriebstemperatur eine von der Viärmeleitfähigkeit des feuerfesten Werkstoffs der Prallplatten verschiedene Leitfähigkeit aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatten einerseits aus einer vorderen "Viand (4) mit mindestens einer zur vertikalen Synmietrieebene (v) des Heizkessels (1) symmetrisch angeordneten Durchbrechung (5) und andererseits, aus mindestens einer hinteren Wand (6) bestehen, die gegenüber der Durchbrechung (5) bzw.den Durchbrechun-

; gen in der vorderen Wand angeordnet ist.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (5) auf der Oberseite der vorderen Wand (4) abgeschlossen, z.B. von einer Brücke (7) aus feuerfestem Werkstoff mit einer Putzschicht (H) abgedeckt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (4, 6) senkrecht zum Flammenweg angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch ein die Prallplatten (4, 6) ergänzendes, mit einer Putzschicht abgedecktes Mauerwerk aus feuerfestem Werkstoff, das sich von der vorderen Wand (4) nach vorne erstreckt und so angeordnet ist, daß es die Brenngase in Richtung zu den Durchbrechungen (5) in der vorderen Wand leitet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß-sie im Innern des Heizkessels (1) eine Lange von annähernd i/4 bis 1/6 des Abstandes (s) zwischen der Front (9)" und der Rückwand (11) des Heizkessles einnimmt und von dessen Frontwand in einem Abstand, der zwischen der Hälfte und drei Vierteln des Abstandes zwischen der Front- und Rückwand des Heizkessels liegt, angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennsei ehne t,.da ß d ie Put ζ s chi cht (14) aus e inem

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Zementmörtel "besteht, "bei dem ein Teil des feuerfesten Tons durch Sillimanit ersetzt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-S, dadurch gekennzeichnet, daß das Öillimanit in einer Körnergröße von 3-5 ffliK beigemengt ist.

1c«Torrichtung nach Anspruch 1, 2, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mörtel für die Putzschicht (H) aus mit Wasser angerührten 6 Volumeneinheiten feuerfestem Ton, einer Volumeneinheit feuerfestem Zement und 1 _r 5 Ms 2 Volumeneinheiten Sillimanit besteht. : -..-■■"

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L e e r s e i t e