DE1963850C3 - Heizvorrichtung mit Überfluteter Verbrennung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit überfluteter Verbrennung mit einer Kolonne, in der eine nach oben geschlossene und nach unten vollständig offene, mit der Innenwandung der Kolonne einen Ringraum bildende Verbrennungskammer unterhalb eines Raumes angeordnet ist, der mit Verteilern für die sich im Gegenstrom bewegenden Fluide versehen ist, wobei die zu erwärmende Flüssigkeit von oben nach unten und das Verbrennungsgas von unten nach oben strömt.

Gemäß der GB-PS 3 87 478 ist eine solche Heizvorrichtung mit überfluteter Verbrennung, wie vorstehend aufgeführt, bekannt, jedoch tritt bei der bekannten Vorrichtung keine innige Berührung der Brenngase mit dem Wasser auf der Unterseite der Brennkammer sowie am Gegenstrom an der Seite auf, so daß die sehr heißen Gase, die aus der Verbrennungskammer austreten, erst in dem Raum, der mit Verteilern für die sich im Gegenstrom bewegenden Fluide versehen ist, oder kurz davor auf die zu erwärmende Flüssigkeit treffen. Daher sind die Verteiler der Korrosion und einer Schnellen Verkrustung durch die sehr heißen Verbrennungsgase ausgesetzt. Außerdem findet der Wärmeübergang von dem Gas auf die zu erwärmende Flüssigkeit größtenteils in dem Raum statt, in dem die Verteiler angeordnet sind, so daß dieser Raum beträchtliche Ausmaße haben muß und in der Kolonne ein großes Volumen einnimmt. Zudem ist auf Grund der oben angeführten Nachteile bei der bekannten Heizvorrichtung mit überfluteter Verbrennung der Wirkungsgrad sehr niedrig.

Nach der US-PS 30 60 921 ist eine Heizvorrichtung bekannt, bei der die Verbrennungskammer seitlich geschlossen ist. Jedoch bilden sich bei dieser bekannten Heizvorrichtung auf de- Unterseite der Brennkammer Gasblasen und ein Gaspolster, so daß auf Grund von auftretenden Turbulenzen die Wärmeübertragung geringer ist. Außerdem erfolgt die Wärmeübertragung nicht im Gegenstrom.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung mit überfluteter Verbrennung so auszubilden, daß die Heizvorrichtung in der Dimensionierung möglichst gering bemessen ist sowie beim Betrieb einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Unlcrkiinte der seitlich geschlossenen Verbren nungskammer einen geringen Abstand von i\er Ober· fluche der sich im Raum unter der Verbrennungskammer sammelnden, erwilrmien Flüssigkeit hm, und daß der Brenner im oberen Teil der Verbrennungskammer angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit überfluteter Verbrennung erzielt die Vorteile, daß der Querschnitt und die Höhe der Kolonne verkleinert werden kann, da die Gase die Verbrennungskammer nach oben verlassen und direkt in diesen Raum eintreten, wodurch eine gedrängtere Bauweise der Heizvorrichtung ermöglicht ist, so daß die gesamten Herstellungskosten für die Heizvorrichtung sowie die Anzahl der Einzelteile, die auf Grund der thermischen Beanspruchung aus korrosionsfesten und warmfesten Werkstoffen bestehen müssen, einerseits geringer bemessen, andererseits die Gesamtanzahl dieser Teile kleiner ist, und daß auf diese Art und Weise die Herstellungskosten für die gesamte Heizvorrichtung gesenkt sind. Zudem kann die Heizvorrichtung gemäß der Erfindung auf Grund der kompakten Bauweise unter geringerem Platzbedarf untergebracht werden, wobei gleichzeitig auf Grund des höheren Wirkungsgrades die Betriebskosten der Hei/ vorrichtung gemäß der Erfindung gesenkt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen schematischen Querschnitt der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung mit überfluteter Verbrennung.

Die Vorrichtung umfaßt eine Kolonne 1 mit kreisförmigem oder rechtwinkligem Querschnitt, eine Verbrennungskammer 2 in Form einer nach oben verschlossenen Glocke, die unterhalb eines Gitters 3 angeordnet ist, das die Verteiler trägt, die den Raum 4 ausfüllen, in dem sich die Fluide im Gegenstrom begegnen. Oberhalb dieses Raumes befindet sich eine Platte 5, die am Beden durchlöchert ist und mit einer Zuleitung 6 zur Einleitung der kalten Flüssigkeit in Verbindung steht. An der Oberseite der Kolonne ist ein Rohrstutzen 7 zur Ableitung der abgekühlten Verbrennungsgase durch den Abzug vorgesehen. Am unteren Ende der Kolonne befindet sich ein Raum 8, von dem aus die erwärmte Flüssigkeit durch eine Leitung 9 zum Verbraucher geleitet wird. In der Nähe der Oberseite der Verbrennungskammer 2 ist ein Brenner 10 mit horizontaler Achse angebracht, der mit Brennstoff durch eine Leitung 11 und mit Verbrennungsluft durch ein Gebläse 12 versorgt wird.

Die kalte Flüssigkeit, die aus der Leitung 6 kommt, verteilt sich auf der Platte 5, überquert den durchlöcherten Boden dieser Platte, und verteilt sich über den gesamten Bereich des Raumes 4. In diesem Raum 4 begegnet sie im Gegenstrom dem bereits erheblich abgekühlten Verbrennungsgas. Die Flüssigkeit durchläuft sodann das Gitter 3 und fällt, fein verteilt, zum Teil auf die glockenförmige Verbrennungskammer 2, auf deren äußeren Oberfläche sie sodann weiterströmt und diese abkühlt, zum Teil in den ringförmigen Raum 13, wobei sie ständig in direkter Berührung mit den Verbrennungsgasen steht, die in der Kolonne aufsteigen.

Die warme Flüssigkeit wird in dem Raum S unterhalb der Verbrennungskammer 2 gesammelt und verläßt die Kolonne durch die Leitung 9.

Die in der Verbrennungskammer 2 erzeugten Verbrennungsgase besitzen in dem Augenblick, in dem sie mit großer Turbulenz um den unteren Rand der Glocke

9 63 850

herumströmen, cine Tcmperniur in tier Größenordnung von IOOO"C. Sie geben unmittelbar einen erheblichen Teil ihrer Witrme an die zu erwärmende Flüssigkeit iib, und /.war durch .Strahlung und durch Kontakt mit der in verteilter Form herabfallenden Flüssigkeit. Daher besitzen sie etwas unterhalb des ringförmigen Raumes (3 eine erheblich reduzierte· Temperatur, bei der sie nicht mehr korrodierend oder verkrustcnd wirken. Durch die plötzliche Abkühlung hat ihr Volumen auch erheblich abgenommen, so daß sie durch den ringförmigen Raum und den Verteilerraum aufsteigen, ohne die herabfallende Flüssigkeil zu behindern.

Bei einer beispielsweisen Heizvorrichtung mit einer Heizleistung von 160 000 kcal pro Stunde, die zum Erwärmen von Wasser auf 90°C, das durch die Leitung 6 mit einer Temperatur von 1O⁰C eintrat, bestimmt war, stellte man in dem ringförmigen Raum 13, etwas unterhalb von dessen unteren Rand, eine Temperatur in der Größenordnung von 6O⁰C fest, Das Volumen der Verbrennungsgase wurde folglich um etwa ¹Ai von dessen Ausgangsvolurnen (reduziert,^so daß es zum Abzug durch den Stutzen 7 über die Räume 13 und 4, deren Querschnitt relativ verkleinert war, gelangen konnte.

Außerdem kann die Höhe des Raumes 4 gering scm. (is hai sich erwiesen, daß eine Höhe dieses Raumes von etwa 43 cm für eine abschließende Abkühlung des Vcrbrcnnungsgascs auf eine Temperatur, die diejenige der bei 6 eintretenden kalten Flüssigkeil nicht mehr als um 2 bis 3⁰C übersteigt, vollständig ausreicht, Daraus ergibt sich ein thermischer Wirkungsgrad der Vorrichtung, der dem theoretischen Wirkungsgrad nahekommt,

Wie bei allen Heizvorrichtur^jn mit überfluteter Verbrennung ist die warme Flüssigkeit korrosiv, da sie in direkte Berührung mit dem Verbrennungsgas kommt, das Säurebestandteile enthält. Es kann daher vorteilhaft sein, die warme Flüssigkeit, die aus der Heizvorrichuing durch die Leitung 9 austritt, als Primärflüssigkeit zu verwenden, die ihre Wärme an eine Sekundärflüssigkeit in einem Wärmetauscher aus korrosionsfestem Material abgibt, wobei die Primärflüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf durch die Leit'.ing 6 wieder in die Heizvorrichtung eintritt. Die Sekundärflüssigkeit übernimmt sodabrf den Wärmetransport zum Verbraucher,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Heizvorrichtung mit überfluteter Verbrennung mit einer Kolonne, in der eine nach oben geschlos· scnc und nach unten vollständig offene, mil der In· nenwandung der Kolonne einen Ringraum bildende Verbrennungskammer unterhalb eines Raumes angeordnet ist, der mit Verteilern für die sich im Gegenstrom bewegenden Fluide versehen ist, wobei die zu erwärmende Flüssigkeit von oben nach unten und das Verbrennungsgas von unten nach oben strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkantc der seitlich geschlossenen Verbrennungskammer (2) einen geringen Abstand von der Oberfläche der sich im Raum (8) unter der Verbrennungskammer sammelnden, erwärmten Flüssigkeit hat, und daß der Brenner (10) im oberen Teil der ,, Verbrennungskammer angeordnet ist.