DE1949036A1

DE1949036A1 - Heizkessel

Info

Publication number: DE1949036A1
Application number: DE19691949036
Authority: DE
Inventors: Claude Herzberg
Original assignee: Societe Europeenne des Produits Refractaires SAS
Current assignee: Societe Europeenne des Produits Refractaires SAS
Priority date: 1968-09-30
Filing date: 1969-09-27
Publication date: 1970-04-09
Also published as: CH514817A; NL6914713A; DE1949036C3; FI52401C; US3641953A; GB1214770A; BE739083A; NO124960B; DE1949036B2; SE355659B; LU59518A1; FI52401B; FR1603973A

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN-UNDENTHAL PETER-KINTGEN-STRASSE 2 f v? 4 vj U J Q

Köln, den 26.9.1969 Eg/Ax

Sooiete Generale des Produits Refractaires, 60, rue Saint-Lazare, Paris 9e/Frankreich

Heizkessel

Die Erfindung betrifft Verbesserungen von Heizkesseln für Wohnhäuser und Industrie, die es ermöglichen, die Menge der unverbrannten Teilchen in den Rauchgasen, die aus dem Kamin austreten, wesentlich zu verringern.

Die Heizkessel von ölzentralheizungen haben sämtlich den Nachteil, daß ihre Rauchgase unverbrannte Peststoffteilchen in mehr oder weniger großer Menge enthalten und aus diesem Grunde mehr oder weniger stark gefärbt sind. Um mit geringem Kostenaufwand den Gehalt der Rauchgase an unverbrannten Peststoffen zu messen, verwendet man einen sog. "de Bacharach"-Apparat, in dem ein bestimmtes Rauchgasvolumen durch ein Filterpapier strömt, das die unverbrannten Bestandteile zurückhält. Durch eine kolorimetrische Messung bestimmt man einen "Index" auf einer Skala zwischen 0 (keine Ablagerung) und 10 (das Filterpapier ist schwarz und undurchsichtig geworden).

In der Praxis haben neue und gut eingestellte Heizkessel einen Index in der Größenordnung von 5 bis 6. Ihre Rauchgase sind kaum sichtbar, was befriedigend zu sein scheint. Aber durch die Häufung der Heizkessel in den Stadtgebieten ist die Atmosphäre der Städte stark verunreinigt.

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Die Tatsache, daß das Rauchgas der Heizkessel selbst dann, wenn sie unter den besten, von den Konstrukteuren vorgesehenen Bedingungen arbeiten, einen de Bacharach-Index von wenigstens 5 hat, läßt sich, wie folgt erklären:

Der Wärmeaustausch zwischen den Verbrennungsgasen und dem umlaufenden Wasser erfolgt über Metallflächen, deren Temperatur dicht bei der Temperatur des Wassers liegt, d.h. im Vergleich zu der Verbrennungstemperatur des Öls niedrig ist. Um einen angemessenen Wirkungsgrad zu erreichen, stellen die Konstrukteure die Brenner so ein, daß die Flamme lang und anschmiegsam ist. Aus diesem G-runde ist die Verbrennung in der Nähe des Brenners nicht abgeschlossen, und sie setzt sich über eine gewisse Strecke fort. Je mehr die Flamme sich vom Brenner entfernt, um so mehr macht sich der Einfluß der kalten Metalloberflächen bemerkbar. Die Verbrennung wird immer schlechter, und feste unverbrannte Teilchen bleiben in den Rauchgasen. Es ist ferner zu bemerken, daß die Erscheinung mit der Zeit immer stärker wird und der Index, der bei einem neuen Heizkessel bei etwa 5 liegt, mit zunehmendem Alter des Heizkessels unter dem Einfluß der sich ansammelnden Rußschicht steigt.

Der Heizkessel gemäß der Erfindung besteht aus einer Verbrennungskammer, in der hohe Temperaturen herrschen und deren kalte Metallwände von den heißen Rauchgasen durch eine mit heißen Spitzen versehene Schicht aus feuerfestem Isoliermaterial getrennt sind, und einer Wärmeaustauschkammer zwischen den Rauchgasen und dem Wassermantel oder den Wasserrohren, wobei die Rauchgase auf dem Wege von einer Kammer zur anderen wenigstens teilweise eine Filterwand aus feuerfestem Isoliermaterial durchströmen.

Bevorzugt wird ein Isoliermaterial aus Mineralfasern und/ oder Keramikfasern in Form von Filz oder Platten. Die heißen Spitzen bestehen vorzugsweise aus einem Gitter aus

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hitzebeständigem Metall, das auf die der Flamme ausgesetzte Seite der Isolierplatte aufgebracht ist. Es ist vorteilhaft, ein solches Gitter auf beiden Seiten der Isolierplatte vorzusehen, um die mechanische Festigkeit der Platte zu erhöhen und die Platte umdrehen zu können, wenn das der Flamme ausgesetzte Gitter verbraucht ist.

Ein Heizkessel gemäß der Erfindung ist in der Abbildung schematisch im Schnitt dargestellt. Dieser Heizkessel besteht aus einem rechteckigen Raum. Der Brenner 1 ist an der Vorderwand angebracht. Die "senkrechten Flächen 2 sind mit Wasserrohren besetzt. Der Boden 3 und die senkrechten Wände 2 sind bis zu einer gewissen Höhe mit feuerfesten Isoljerplatten 4 aus Mineralfasern (z.B. Kaolinwolle) ausgekleidet, die zwischen zwei Metallgittern 5

sind aus nichtrostendem, hitzebeständigem Stahl eingeschlossen/. Die se gebildete isolierte Verbrennungskammer 8 ist oben durch eine als Filter wirkende waagerechte Decke 6 aus Isoliermaterial, beispielsweise aus einem mit zwei Metallgittern verstärkten Gewebe aus Keramikfasern geschlossen. Eine Aussparung 7 ist vorzugsweise zwischen den Ende der Decke und einer der senkrechten Wände als Sicherheitsmaßnahme für den Fall vorgesehen, daß die Filterdecke vorzeitig undurchlässig wird. Die Stöße zwischen der Decke und der. Isclierwänden sind sorgfältig mit losen Keramikfaserr. ausgefüllt. Der obere Teil 9 cies Heizkessels ist eine übliche Wärmeaus ta uschkanimer, die von den Rauchgasen durchströmt wird, bevor diese in den Kamin 10 entweichen. Arn Eintritt aer Wärme a us ta us cn kammer wird gegebenenfalls der de Bacharach-Index gemessen.

Wenn äie Flamne in der Verbrennungskammer gemäß der Erfindung gezündet wird, verzögern die Wärmeisolierplatten, die die Karger auskleiden, den Wärmeübergang auf die Metallwi'inde des Hei::vessels, wobei die Temperatur viel höher ist als ir: einem Heizkessel des üblichen Typs,, Bereits aus diese::: Gründe ist die Verbrennung verbessert» Ferner wird

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die Innenseite der Isolierung auf eine hohe Temperatur · gebracht, und das Metallgitter an der gleichen Seite, das ein guter Wärmeleiter ist, wird auf Rotglut gebracht und spielt die Rolle einer Zündkerze für die unverbrannten Peststoffteilchen, die gegen die Isolierplatten geschleudert werden. Unter diesen Bedingungen verbrennen diese Teilchen zum größten Teil, wodurch die Temperatur noch weiter erhöht und demzufolge die Verbrennung begünstigt wird. Wenn noch Peststoffteilchen in den durch den Unterdruck angesaugten Rauchgasen zurückbleiben, werden sie bei dem Durchgang durch» die Filterdecke zurückgehalten. Dieser Decke können auch katalytische Eigenschaften ver- ■ liehen werden, um gegebenenfalls die Verbrennung der letzten Spuren von unverbrannten Stoffen zu gewährleisten.

Diese ausgezeichnete R_einigung der Rauchgase ist nicht der einzige Vorteil der Erfindung. Die Verbesserung besteht im wesentlichen in der Einschließung der Flamme durch den Schutz der Rohrbündel, die ihr am stärksten ausgesetzt sind, und durch Steigerung der Temperatur an den am weitesten entfernten Auftreffpunkten. Hierbei handelt es sich jedoch nur um eine Verlegung des Wärmeaustausches nach hinten (in Strömungsrichtung gesehen). Es wurde jedoch festgestellt, daß gleichzeitig die Temperatur der Rauchgase im Kamin niedriger ist. Dies hat unter gleichen Marktbedingungen eine Brennstoff einspar ung zur Folge.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Verbesserung £emäß der Erfindung leicht an vorhandenen Heizkesseln vorgenommen werden kann. Beispielsweise wurden zwei Ölheizkessel mit folgenden Kennzahlen gemäß der Erfindung umgebaut:

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I II

Leistung (kcal/Stunde) 80.000 525.000

Queifschnittsflache, cm 58 χ 56 107 x 160

Höhe, cm 79 160

Höhe des Brenners über der Sohle, cm 15 40

In jedem dieser Heizkessel wurde eine Verbrennungskammer gebildet, indem auf die Wände und auf die Sohle Faserplatten aus Kaolinwolle von 12 bis 13 mm Dicke und einem Raumgewicht von 100 g/dm zwischen zwei Gittern einer Maschenweite von 2,5 mm aus feuerfestem nichtrostendem Stahl von 0,3 mm Durchmesser angebracht wurden. Diese Verbrennungskammern der Heizkessel I und II wurden in einer Höhe von 30 bzw. 80 cm duroh Filterdecken aus feuerfestem Gewebe von 2,5 mm Dicke mit einem Quadrafcmetergewicht von etwa 1 kg verschlossen. Dieses Gewebe bestand aus Fäden, die aus zwei zusammengezwirnten Bleraentarfäden aus einer mit Kaolinwolle umhüllten Metallseele bestanden. Dieses Gewebe wurde zwischen zwei Gittern aus hitzebeständigem Metall analog den für die feuerfesten Platten verwendeten Gittern eingeschlossen. Die Öffnung, die in der Decke ausgespart wurde, hatte beim Heizkessel I eine Oberfläche von 560 cm und beim Heizkessel II eine Fläche

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von 3200 cm ₀ Diese Ausbildung der Heizkessel ergab eine wesentliche Senkung des de Bacharaoh-Indexes in beiden Fällen, nämlich von 5 auf 0 beim Kessel I und von 6 auf 0 beim Kessel II.

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Claims

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Patentansprüche

Ί )| Heizkessel, gekannzeichnet durch eine Verbrennungs- ^ kammer, deren Wände aus einem feuerfesten, mit heißen Stellen versehenen Isoliermaterial bestehen und zwischen der Flamme und den Rohren oder dem Wassermantel angeordnet sind, und eine Wärmeaustauschkammer, in der die Rauchgase durch ein feuerfestes, wärmeisolierendes Filter strömen, das die Decke der Verbrennungskammer bildet»

2) Heizkessel nach Anspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß

~a) die isolierenden Wände (4) aus feuerfesten Mineralfasern in Form von Filii .oder Platten bestehen,

b) die heißen Stellen au3 einem auf die Wand aufgebrachten Gitter (5) aus hitzebeständigem Metall bestehen,

c) die Platten (4) aus feuerfesten Fasern zwischen zweiG-ittern (6) aus hitzebeständigem Metall eingeschlossen sind,

d) die Filterdecke (6) aus einem Gewebe aus feuerfesten Fäden besteht,

e) die Filterdecke (6) mit einem Gitter aus hitzebeständigem Metall versehen ist,

f) die Filterdecke (6) über der Sohle (3) im wesentlichen die doppelte Höhe wie der Brenner (1) hat und

g) an der Seite der Filterdecke (6) eine Sicherheit3-. öffnung (7) für den Durchgang der Rauchgase ausgespart ist.

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