DE19819137A1 - Feuerungsanlage - Google Patents

Abstract

Um eine Feuerungsanlage, umfassend einen Heizkessel mit einem Feuerraum und einen Abgasabführraum, der im Betrieb der Feuerungsanlage aus dem Feuerraum strömendes Abgas aufnimmt, wobei die Temperatur des Abgases beim Durchströmen des Abgasabführraums von einer Temperatur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur auf eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur abnimmt, zu schaffen, bei der die Korrosionsneigung und die Bildung von Ablagerungen im Vergleich zu bekannten Feuerungsanlagen verringert sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein erster Begrenzungswandbereich des Abgasabführraums, der im Betrieb der Feuerungsanlage eine Temperatur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur aufweist, und ein zweiter Begrenzungswandbereich des Abgasabführraums, der im Betrieb der Feuerungsanlage eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur aufweist, thermisch voneinander getrennt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feuerungsanlage, um­ fassend einen Heizkessel mit einem Feuerraum und einen Ab­ gasabführraum, der im Betrieb der Feuerungsanlage aus dem Feuerraum strömendes Abgas aufnimmt, wobei die Temperatur des Abgases beim Durchströmen des Abgasabführraums von einer Tem­ peratur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur auf eine Tempe­ ratur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur abnimmt.

Solche Feuerungsanlagen sind aus dem Stand der Technik be­ kannt.

Insbesondere sind Feuerungsanlagen bekannt, die einen Heiz­ kessel und einen nachgeschalteten Restwärmetauscher umfassen, wobei das Abgas in dem Restwärmetauscher auf eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur abgekühlt wird. Im Heizkessel hingegen herrscht eine Temperatur, die höher ist als die Abgastaupunkttemperatur; dies gilt sowohl für die Ab­ gastemperatur im Feuerraum des Heizkessels als auch für die Temperatur des Heizwassers im Kesselraum des Heizkessels.

Bei diesen bekannten Feuerungsanlagen ist von Nachteil, daß die Begrenzungswand des Abgasabführraums, der ein den Rest­ wärmetauscher mit dem Heizkessel verbindendes Abgasrohr und einen Wärmetauscherraum innerhalb des Restwärmetauschers um­ faßt, eine Stelle aufweist, an der die Wandtemperatur mit der Abgastaupunkttemperatur übereinstimmt. Diese Stelle befindet sich entweder in dem Abgasrohr oder aber im Restwärmetauscher in einem dem Abgaseintritt in den Restwärmetauscher benach­ barten Bereich.

Die Stelle der Begrenzungswand des Abgasabführraums, an der die Temperatur im Betrieb der Feuerungsanlage der Abgastau­ punkttemperatur entspricht, ist äußerst korrosionsgefährdet; außerdem können sich an dieser Stelle Salzablagerungen bil­ den, die regelmäßig, spätestens bei der jährlichen Wartung, entfernt werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Feuerungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Korrosionsneigung und die Bildung von Ablagerun­ gen im Vergleich zu den bekannten Feuerungsanlagen verringert sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Feuerungsanlage mit den Merkma­ len des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster Begrenzungswandbereich des Abgasab­ führraums, der im Betrieb der Feuerungsanlage eine Temperatur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur aufweist, und ein zwei­ ter Begrenzungswandbereich des Abgasabführraums, der im Be­ trieb der Feuerungsanlage eine Temperatur unterhalb der Ab­ gastaupunkttemperatur aufweist, thermisch voneinander ge­ trennt sind.

Durch das erfindungsgemäße Konzept wird erreicht, daß alle Temperaturen der Begrenzungswände des Abgasabführraums ent­ weder oberhalb oder unterhalb der Abgastaupunkttemperatur liegen, so daß kein Bereich der Begrenzungswand des Abgasab­ führraums im Betrieb der Feuerungsanlage die Temperatur des Abgastaupunktes aufweist und dadurch besonders korrosions­ gefährdet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage weist also nur das Abgas selbst an einer Stelle des Abgasabführraums die Abgas­ taupunkttemperatur auf, nicht jedoch die Begrenzungswand des Abgasabführraums.

Die thermische Trennung der beiden Begrenzungswandbereiche des Abgasabführraums kann dadurch erreicht werden, daß der erste Begrenzungswandbereich und der zweite Begrenzungswand­ bereich durch einen Spalt voneinander getrennt sind. In die­ sem Fall weist lediglich das Abgas an einer Stelle zwischen dem ersten Begrenzungswandbereich und dem zweiten Begren­ zungswandbereich die Abgastaupunkttemperatur auf, während die Begrenzungswandbereiche selbst ausschließlich Temperaturen oberhalb oder unterhalb der Abgastaupunkttemperatur aufwei­ sen.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß zwischen dem ersten Begrenzungswandbereich und dem zweiten Begrenzungswandbereich mindestens ein Abstandhalter aus einem Material mit einer ge­ ringen Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist.

Wenn der Abstandhalter einerseits mit dem ersten Begrenzungs­ wandbereich und andererseits mit dem zweiten Begrenzungswand­ bereich in Kontakt steht, so weist zwangsläufig eine Stelle des Abstandhalters im Betrieb der Feuerungsanlage die Tempe­ ratur des Abgastaupunktes auf.

Vorzugsweise ist daher vorgesehen, daß der Abstandhalter aus einem korrosionsbeständigen Material gebildet ist.

Besonders günstig ist es, wenn der Abstandhalter aus einem keramischen Material gebildet ist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage ist vorgesehen, daß zwischen dem ersten Be­ grenzungswandbereich und dem zweiten Begrenzungswandbereich mindestens ein Strömungsabweiser angeordnet ist, der ein Ein­ strömen des Abgases in den Spalt zwischen dem ersten Begren­ zungswandbereich und dem zweiten Begrenzungswandbereich be­ hindert. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Spalt zwi­ schen dem ersten Begrenzungswandbereich und dem zweiten Be­ grenzungswandbereich von dem Abgas durchströmt wird. Durch das Fehlen einer Abgasströmung in dem Spalt zwischen dem er­ sten Begrenzungswandbereich und dem zweiten Begrenzungswand­ bereich findet über den Spalt hinweg nur eine geringe Wärme­ übertragung statt, so daß der Spalt gute Wärmedämmeigenschaf­ ten aufweist.

Alternativ oder ergänzend zum Vorsehen eines Spaltes zwischen dem ersten Begrenzungswandbereich und dem zweiten Begren­ zungswandbereich kann auch vorgesehen sein, daß der erste Be­ grenzungswandbereich und der zweite Begrenzungswandbereich durch eine Wärmedämmung thermisch voneinander getrennt sind.

Um zu gewährleisten, daß der erste Begrenzungswandbereich im Betrieb der Feuerungsanlage stets eine Temperatur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur aufweist, kann vorgesehen sein, daß der erste Begrenzungswandbereich eine Außenwand des Heiz­ kessels umfaßt oder mit der Außenwand des Heizkessels ther­ misch in Verbindung steht.

Um zu gewährleisten, daß der zweite Begrenzungswandbereich im Betrieb der Feuerungsanlage stets eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur aufweist, kann vorgesehen sein, daß der zweite Begrenzungswandbereich auf eine Temperatur un­ terhalb der Abgastaupunkttemperatur kühlbar ist.

Vorzugsweise wird die Kühlung des zweiten Begrenzungswand­ bereichs dadurch realisiert, daß die Feuerungsanlage einen Restwärmetauscher umfaßt, in dem das Abgas der Feuerungs­ anlage mittels eines Kühlmediums kühlbar ist, und daß der zweite Begrenzungswandbereich mittels des Kühlmediums des Restwärmetauschers kühlbar ist.

Eine besonders wirksame Abkühlung des Abgases der Feuerungs­ anlage ist erzielbar, wenn der Restwärmetauscher als ein Kon­ densatspray-Wärmetauscher, vorzugsweise als ein Monodispers- Kondensatspray-Wärmetauscher, ausgebildet ist. In einem sol­ chen Restwärmetauscher nimmt das durch den Restwärmetauscher strömenden Kondensat nicht nur fühlbare, sondern auch latente Wärme aus dem Abgas der Feuerungsanlage auf. Außerdem weist ein solcher Restwärmetauscher Wärmetauschflächen auf, an de­ nen das als Kühlmedium dienende Kondensat und das zu kühlende Abgas direkt miteinander in Kontakt stehen, so daß ein ra­ scher und effizienter Wärmeübergang aus dem Abgas an das Kon­ densat gewährleistet ist.

In einem Kondensatspray-Wärmetauscher wird das in dem Rest­ wärmetauscher erzeugte Kondensatspray nahe eines Abgasein­ tritts in den Restwärmetauscher zumindest teilweise ver­ dampft, wodurch das in den Restwärmetauscher gelangende heiße Abgas abgekühlt wird.

In einem Bereich des Restwärmetauschers nahe einem Abgasaus­ tritt desselben kondensieren der aus dem Kondensatspray ver­ dampfte Wasserdampf und der beim Eintritt in den Restwärme­ tauscher bereits im Abgas vorhandene Wasserdampf an den Trop­ fen des Kondensatsprays, wobei die latente Wärme des Wasser­ dampfes in fühlbare Wärme des Kondensats umgewandelt wird.

Da kleine Kondensattröpfchen leichter verdampft werden können als große Kondensattropfen, ist es daher günstig, wenn das Kondensat im Bereich des Abgaseintritts in Form relativ klei­ ner Tropfen vorliegt, während das Kondensat im Bereich des Abgasaustritts vorzugsweise in Form größerer Tropfen oder als intakter Kondensatstrahl vorliegt, da an relativ großen Trop­ fen beziehungsweise an einem intakten Kondensatstrahl die Kondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes erleich­ tert ist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage wird daher in dem Restwärmetauscher nahe ei­ nes Abgaseintritts, durch den das Abgas in den Restwärmetau­ scher strömt, ein Verdampfungs-Kondensatspray erzeugt, dessen Tropfen durch den Abgasstrom im wesentlichen vollständig ver­ dampft werden.

Vorteilhafterweise umfaßt der Restwärmetauscher mindestens eine Zerstäuberplatte zur Erzeugung eines solchen Ver­ dampfungs-Kondensatsprays.

Beim Auftreffen auf die Zerstäuberplatte entstehen aus dem Kondensatspray des Restwärmetauschers kleine Tropfen oder Ligamente, die das Verdampfungs-Kondensatspray bilden. Diese Art der Erzeugung des Verdampfungs-Kondensatsprays erfordert nur einen geringen konstruktiven Aufwand und keine zusätzli­ che Energiezufuhr.

Als Zerstäuberplatte kann beispielsweise ein Lochblech ver­ wendet werden, da ein solches Lochblech sowohl für das durch den Restwärmetauscher strömende Abgas als auch für das Kon­ densat teilweise durchlässig ist, so daß weder der Abgas- noch der Kondensatstrom durch den Restwärmetauscher durch die Zerstäuberplatte unterbrochen werden.

Um zu vermeiden, daß Tröpfchen des Verdampfungs-Kondensat­ sprays durch den Abgaseintritt aus dem Restwärmetauscher her­ ausgelangen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Zerstäuber­ platte von einer Abgaseintrittsöffnung, an der das Abgas der Feuerungsanlage in den Restwärmetauscher eintritt, weg ge­ neigt ist.

Eine Kühlung des zweiten Begrenzungswandbereichs auf eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur im Betrieb der Feuerungsanlage kann besonders einfach dadurch erreicht werden, daß der zweite Begrenzungswandbereich eine Begren­ zungswand des Restwärmetauschers umfaßt. Diese Begrenzungs­ wand des Restwärmetauschers wird durch Kontakt mit dem den Restwärmetauscher durchströmenden Kühlmedium, beispielsweise mit dem Kondensat, ohnehin gekühlt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage ist zwischen dem Heizkessel und einem Wärme­ tauscherraum des Restwärmetauschers ein Schutzschild angeord­ net.

Dieser Schutzschild ist vorzugsweise doppelwandig ausgebil­ det.

Dabei kann vorgesehen sein, daß der Schutzschild eine erste Wand, die im Betrieb der Feuerungsanlage eine Temperatur auf­ weist, welche größer ist als die Abgastaupunkttemperatur, und eine zweite Wand, die im Betrieb der Feuerungsanlage eine Temperatur aufweist, welche kleiner ist als die Abgastau­ punkttemperatur, umfaßt.

In diesem Fall ist vorteilhafterweise zwischen der ersten Wand und der zweiten Wand des Schutzschildes eine Wärmedäm­ mung angeordnet, um die thermische Trennung zwischen dem er­ sten Begrenzungswandbereich des Abgasabführraums und dem zweiten Begrenzungswandbereich des Abgasabführraums aufrecht­ zuerhalten.

Eine erfindungsgemäße Feuerungsanlage, die trotz einer hohen Heizleistung und eines damit verbundenen großen Abgasmassen­ stroms kompakte Abmessungen aufweist, wird erhalten, wenn der Heizkessel zwischen zwei Restwärmetauschern angeordnet ist.

Der Feuerraum des Heizkessels kann eine Längsachse aufweisen, die im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.

Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, daß der Feuer­ raum des Heizkessels eine Längsachse aufweist, die im wesent­ lichen vertikal ausgerichtet ist.

In beiden Fällen weist der Heizkessel vorteilhafterweise ei­ nen Kondensatabflußkanal zum Abführen von in dem Feuerraum kondensierendem Kondensat auf.

Vorzugsweise mündet der Kondensatabflußkanal an der tiefsten Stelle des Feuerraums in denselben, um ein vollständiges Ab­ fließen des in dem Feuerraum gebildeten Kondensats zu gewähr­ leisten.

Ferner ist es von Vorteil, wenn in dem Feuerraum ein Umlenk­ körper so angeordnet ist, daß der Strömungsweg des Abgases der Feuerungsanlage von einem Brenner der Feuerungsanlage zu einem Abgasaustritt des Feuerraums mindestens eine von dem Umlenkkörper und einer Begrenzungswand des Feuerraums be­ grenzte Engstelle aufweist. Dadurch wird erreicht, daß das Abgas im Feuerraum nicht nur mittels Wärmestrahlung, sondern auch in erheblichem Umfang durch Konvektion Wärme an die Be­ grenzungswand des Feuerraums und damit an das hinter der Be­ grenzungswand des Feuerraums befindliche Heizwasser im Kes­ selraum des Heizkessels abgibt, da aufgrund des Vorhanden­ seins der Engstelle ein intensiver Kontakt des Abgases mit der Begrenzungswand des Feuerraums erzwungen wird.

Um den Umlenkkörper in einfacher Weise reinigen und erforder­ lichenfalls gegen einen anderen Umlenkkörper austauschen zu können, ist es von Vorteil, wenn der Umlenkkörper aus dem Feuerraum, beispielsweise durch eine Tür, entnehmbar ist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage ist vorgesehen, daß die Feuerungsanlage einen von dem Abgas der Feuerungsanlage durchströmten Restwärmetau­ scher umfaßt und daß der Feuerraum des Heizkessels oberhalb des Restwärmetauschers angeordnet ist. Durch die Anordnung des Heizkessels oberhalb des Restwärmetauschers werden die Stillstandsverluste der Feuerungsanlage reduziert, da das heiße Abgas des Brenners während der Stillstandsphasen des Brenners nicht aus dem Heizkessel entweichen kann.

Der Wirkungsgrad der Feuerungsanlage wird erhöht, wenn die Feuerungsanlage einen von einer einem Brenner der Feuerungs­ anlage Zuge führten Verbrennungsluft vor deren Eintritt in den Brenner durchströmten Luftvorwärmer umfaßt.

Bei einer besonders kompakten Ausführung der erfindungsgemä­ ßen Feuerungsanlage ist vorgesehen, daß die Feuerungsanlage ein Gehäuse umfaßt, in dem der Heizkessel und ein von dem Ab­ gas der Feuerungsanlage durchströmter Restwärmetauscher un­ tergebracht sind.

Insbesondere kann in diesem Fall vorgesehen sein, daß Berei­ che der Innenwand des Gehäuses Teile des ersten und/oder des zweiten Begrenzungswandbereichs des Abgasabführraums bilden.

Besonders günstig ist es, wenn in dem Gehäuse ferner ein von einer einem Brenner der Feuerungsanlage zugeführten Verbren­ nungsluft vor deren Eintritt in den Brenner durchströmter Luftvorwärmer untergebracht ist. Dadurch kann, unter Beibe­ haltung einer kompakten Bauweise der Feuerungsanlage, der Wirkungsgrad der Feuerungsanlage erhöht werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit einer ersten Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Feuerungsanlage, die einen Feu­ erraum mit horizontal ausgerichteter Achse umfaßt, welcher zwischen zwei Restwärmetau­ schern angeordnet ist;

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch die Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit aus Fig. 1;

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit einer zweiten Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Feuerungsanlage, die einen Feu­ erraum mit horizontal ausgerichteter Achse umfaßt, welcher neben einem Restwärmetauscher angeordnet ist;

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch eine Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit einer dritten Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Feuerungsanlage, die einen Feu­ erraum mit vertikal ausgerichteter Achse um­ faßt, welcher neben einem Restwärmetauscher angeordnet ist;

Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit einer vierten Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Feuerungsanlage, die einen Feu­ erraum mit horizontal ausgerichteter Achse umfaßt, welcher oberhalb eines Restwärmetau­ schers angeordnet ist;

Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch die Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit aus Fig. 5;

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht eines Umlenk­ körpers aus dem Feuerraum der Brenner-Heiz­ kessel-Restwärmetauscher-Einheit aus den Fig. 5 und 6.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Eine in den Fig. 1 und 2 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete erste Ausführungsform einer Feuerungsanlage um­ faßt eine Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit 102, die in einem im wesentlichen quaderförmigen Gehäuse 104 un­ tergebracht ist.

In einem oberen Bereich des Innenraums des Gehäuses 104 ist ein im wesentlichen hohlzylindrischer Heizkessel 106 angeord­ net, der sich längs seiner horizontalen Achse 108 von einer Rückwand 110 des Gehäuses 104 bis zu einer Vorderwand 112 desselben erstreckt.

Der Mantel und die vordere Stirnseite des Heizkessels 106 sind doppelwandig ausgebildet; ein zwischen einer Innenwand 114 des Heizkessels 106 und einer Außenwand 116 desselben an­ geordneter Kesselraum 118 ist mit Heizwasser gefüllt.

Im oberen Bereich der vorderen Stirnfläche des Heizkessels 106 ist ein Heizwasseraustritt 120 vorgesehen, von dem eine Heizwasser-Zwischenleitung 122 zu einem ersten Eingang eines motorisch betätigbaren Drei-Wege-Mischventils 124 führt.

Ein Ausgang des Mischventils 124 ist über eine Heizwasser­ zwischenleitung 126 mit einem saugseitigen Eingang einer Heizwasserpumpe 128 verbunden.

Von einem druckseitigen Ausgang der Heizwasserpumpe 128 führt eine Heizwasser-Vorlaufleitung 130 zu einer (nicht darge­ stellten) Heizkörperanordnung.

Von dieser Heizkörperanordnung führt eine Heizwasser-Rück­ laufleitung 132 zu einem in einem unteren Bereich des Gehäu­ ses 104 der Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit 102 vorgesehenen Heizwassereintritt 134.

An den Heizwassereintritt 134 ist ein Ende einer Heizwasser- Wärmetauscherschlange 136 angeschlossen, die in einem Konden­ satsumpf 138 am Boden des Gehäuses 104 angeordnet ist und zu­ sammen mit demselben einen Kondensat-Heizwasser-Wärmetauscher 140 bildet.

Ein oberes Ende der Heizwasser-Wärmetauscherschlange 136 ist an einen Eingang einer Heizwasserverzweigung 142 angeschlos­ sen.

Von einem ersten Ausgang der Heizwasserverzweigung 142 führt eine Heizwasser-Zwischenleitung 144 zu einem in einem unteren Bereich der Mantelwand des Heizkessels 106 angeordneten Heizwassereintritt 146 des Heizkessels 106.

Ein zweiter Ausgang der Heizwasserverzweigung 142 ist über eine Heizwasser-Abzweigleitung 148, die die Wand des Gehäuses 104 durchsetzt, mit einem zweiten Eingang des Mischventils 124 verbunden.

Der Heizkessel 106, die Heizwasser-Zwischenleitung 122, das Mischventil 124, die Heizwasser-Zwischenleitung 126, die Heizwasserpumpe 128, die Heizwasser-Vorlaufleitung 130, die Heizkörperanordnung, die Heizwasser-Rücklaufleitung 132, die Heizwasser-Wärmetauscherschlange 136 und die Heizwasser-Zwi­ schenleitung 144 bilden zusammen einen Heizwasserkreislauf 150 der Heizungsanlage.

Der von der Innenwand 114 des Heizkessels 106 und von der Rückwand 110 des Gehäuses 104 begrenzte Innenraum des Heiz­ kessels 106 bildet einen Feuerraum 152 des Heizkessels 106.

In den Feuerraum 152 taucht ein im wesentlichen hohlzylindri­ sches Flammrohr 154 eines Brenners 156 ein, dessen übrige Be­ standteile an der Rückwand 110 des Gehäuses 104 angeordnet sind.

Der Brenner 156 ist an eine (nicht dargestellte) Brennstoff­ zufuhr und an eine (nicht dargestellte) Verbrennungsluft­ zufuhr angeschlossen.

Wie am besten aus Fig. 1 zu ersehen ist, steht der Feuerraum 152 über mehrere, beispielsweise drei, Abgaskanäle 158, die in einem unteren Bereich des Mantels des Heizkessels 106 aus­ gebildet sind, mit einem im wesentlichen unterhalb des Heiz­ kessels 106 angeordneten Abgassammelraum 160 in Verbindung.

Der Abgassammelraum 160 wird nach oben durch die Außenwand 116 des Heizkessels 106 und nach unten durch die Oberfläche des Kondensatsumpfes 138 begrenzt.

Eine weitere seitliche Begrenzung des Abgassammelraums 160 wird durch einen Schutzschild 162 gebildet, der sich sich in Richtung der Achse 108 des Heizkessels 106 erstreckt, einen im wesentlichen U-förmigen, nach unten offenen Querschnitt aufweist und den Heizkessel 106 in seinem Innenraum aufnimmt, so daß der Schutzschild 162 nach oben und zur Seite hin eine Abdeckung für den Heizkessel 106 bildet, wobei der Heizkessel 106 und der Schutzschild 162 durch einen Spalt mit einer Breite von ungefähr 10 mm bis ungefähr 50 mm voneinander ge­ trennt sind.

Mittels oberer Abstandhalter 163 und unterer Abstandhalter 165 ist der Schutzschild 162 an der Außenwand 116 des Heiz­ kessels 106 festgelegt.

Die Abstandhalter 163 und 165 bestehen aus einem Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit, um eine thermische Tren­ nung des Schutzschildes 162 von dem Heizkessel 106 zu gewähr­ leisten. Die Abstandhalter 163 und 165 bestehen vorzugsweise aus einem korrosionsbeständigen keramischen Material.

Die unteren Abstandhalter 166 sind so ausgebildet, daß sie den Spalt zwischen dem Schutzschild 162 und der Außenwand 116 des Heizkessels 106 überdecken, so daß das Eindringen einer Abgasströmung in den Zwischenraum zwischen dem Schutzschild 162 und dem Heizkessel 106 verhindert wird.

Zwischen Unterkanten des Schutzschildes 162 und der Oberflä­ che des Kondensatsumpfes 138 verbleibende Spalte bilden Ab­ gaseintritte 164a und 164b eines Restwärmetauschers 166a bzw. 166b.

Die Restwärmetauscher 166a und 166b sind auf einander entge­ gengesetzten Seiten des Heizkessels 106 angeordnet. Diese Restwärmetauscher 166a und 166b werden seitlich durch den Schutzschild 162 und durch das Gehäuse 104 der Brenner-Heiz­ kessel-Restwärmetauscher-Einheit 102 begrenzt und weisen ei­ nen gemeinsamen Abgasaustritt 168 auf, der in der Vorderwand 112 des Gehäuses 104 oberhalb des Schutzschildes 162 angeord­ net ist.

Die Restwärmetauscher 166a und 166b sind als Monodispers-Kon­ densatspray-Wärmetauscher ausgebildet. Solche Monodispers- Kondensatspray-Wärmetauscher sind in der deutschen Offenle­ gungsschrift 195 43 452 beschrieben, auf die im Hinblick auf den Aufbau und die Funktion der Monodispers-Kondensatspray- Wärmetauscher Bezug genommen wird und deren Inhalt hiermit ausdrücklich zum Bestandteil dieser Beschreibung gemacht wird.

Jeder der Restwärmetauscher 166a und 166b umfaßt jeweils eine Düsenvorkammer 170, die an der Decke des Gehäuses 104 ange­ ordnet ist.

Eine untere Begrenzung jeder Düsenvorkammer 170 wird durch eine horizontal ausgerichtete Düsenplatte 172 gebildet, die den Innenraum der Düsenvorkammer 170 von einem unterhalb der Düsenplatte 172 angeordneten Wärmetauscherraum 174 trennt.

Jede Düsenplatte 172 wird in vertikaler Richtung von mehreren (nicht dargestellten) Düsenbohrungen durchsetzt. Die Düsen­ bohrungen sind so ausgebildet, daß aus dem mit Kondensat ge­ füllten Innenraum der Düsenvorkammer 170 durch die Düsenboh­ rungen in den Wärmetauscherraum 174 austretende Kondensat­ strahlen in ein monodisperses Kondensatspray zerfallen.

Ein monodisperses Kondensatspray wird dabei mit Hilfe des Tropfengrößenspektrums wie folgt definiert:
Es sei d_0,05 der Tropfendurchmesser, für den gilt, daß alle Tropfen des Kondensatsprays, deren Durchmesser kleiner ist als dieser Durchmesser, zusammen 5% des Flüssigkeitsvolumens des Sprays beinhalten.

Ferner sei d_0,95 der Tropfendurchmesser, für den gilt, daß alle Tropfen des Kondensatsprays, deren Durchmesser größer ist als dieser Durchmesser, zusammen 5% des Flüssigkeits­ volumens des Sprays beinhalten.

Dann soll ein Kondensatspray als monodispers gelten, wenn das Verhältnis des Durchmessers d_0,95 zu dem Durchmesser d_0,05 klei­ ner ist als ungefähr 1,2.

Ein monodisperses Kondensatspray weist also eine sehr schmale Tropfengrößenverteilung auf. Verschiedene Möglichkeiten, die Düsenbohrungen so auszugestalten, daß die aus denselben aus­ tretenden Kondensatstrahlen in ein monodisperses Kondensat­ spray zerfallen, sind in der deutschen Offenlegungsschrift 195 43 452 angegeben.

Auf Höhe der Abgaseintritte 164a und 164b sind in den Wärme­ tauscherräumen 174 der Restwärmetauscher 166a bzw. 166b je­ weils mehrere, beispielsweise jeweils drei, Zerstäuberplatten 176 angeordnet, die der Erzeugung eines Verdampfungs-Konden­ satsprays aus dem mittels der jeweiligen Düsenplatte 172 er­ zeugten monodispersen Kondensatspray dienen, wie im folgenden noch näher erläutert werden wird.

Die Zerstäuberplatten 176 jedes Restwärmetauschers 166a, 166b sind jeweils parallel zueinander ausgerichtet und so gegen die Horizontale geneigt, daß sie zu einem dem jeweiligen Ab­ gaseintritt 164a, 164b zugewandten Rand hin ansteigen.

Jede der Düsenvorkammern 170 ist über eine Kondensat-Zwi­ schenleitung 178a bzw. 178b mit jeweils einem Ausgang einer Kondensatverzweigung 180 verbunden.

Ein Eingang der Kondensatverzweigung 180 ist über eine Kon­ densat-Zwischenleitung 182 an einen druckseitigen Ausgang einer Kondensatpumpe 184 angeschlossen.

Ein saugseitiger Eingang der Kondensatpumpe 184 ist über eine Kondensat-Zwischenleitung 186 mit einem Kondensataustritt 188 verbunden, der in einem unteren Bereich des Gehäuses 104 der Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit 102 vorgesehen ist und über den Kondensat aus dem Kondensatsumpf 138 in die Kondensat-Zwischenleitung 186 austreten kann.

Der Kondensatsumpf 138, die Kondensat-Zwischenleitung 186, die Kondensatpumpe 184, die Kondensat-Zwischenleitung 182, die Kondensat-Zwischenleitungen 178a und 178b sowie die Rest­ wärmetauscher 166a und 166b bilden zusammen einen Kondensat­ kreislauf 190 der Feuerungsanlage 100.

Die Strömungsrichtung des Kondensats durch diesen Kondensat­ kreislauf 190 ist in den Fig. 1 und 2 mittels Pfeilspitzen angegeben.

Die vorstehend beschriebene Feuerungsanlage 100 funktioniert wie folgt:
Während der Betriebsphasen des Brenners 156 erzeugt derselbe aus der ihm zugeführten Verbrennungsluft und aus dem ihm zu­ geführten Brennstoff ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch, das in dem Flammrohr 154 verbrannt wird.

Das aus den Verbrennungsprodukten dieser Verbrennung gebil­ dete Abgas strömt aus dem Flammrohr 154 in den Feuerraum 152 des Heizkessels 106, wobei das Abgas (im wesentlichen durch Wärmestrahlung) Wärme an die Innenwand 114 des Heizkessels 106 abgibt, wodurch das im Kesselraum 118 des Heizkessels 106 befindliche Heizwasser erwärmt wird.

Von dem Feuerraum 152 gelangt das Abgas durch die Abgaskanäle 158 in den Abgassammelraum 160, von wo es durch die Abgasein­ tritte 164a und 164b in einen der Restwärmetauscher 166a bzw. 166b eintritt.

Zu Beginn jeder Betriebsphase des Brenners 156 wird auch die Kondensatpumpe 184 im Kondensatkreislauf 190 in Betrieb ge­ nommen. Infolgedessen strömt das Kondensat aus dem Kondensat­ sumpf 138 der Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit 102 durch die Kondensat-Zwischenleitung 186, die Kondensat­ pumpe 184 und die Kondensat-Zwischenleitung 182 zu der Kon­ densatverzweigung 180.

Von der Kondensatverzweigung 180 strömt ein Teil des Konden­ sats durch die Kondensat-Zwischenleitung 178a in die Düsen­ vorkammer 170 des Restwärmetauschers 166a und ein weiterer Teil des Kondensats durch die Kondensat-Zwischenleitung 178b in die Düsenvorkammer 170 des Restwärmetauschers 166b.

Aus den Düsenvorkammern 170 wird das Kondensat unter einem geringen Überdruck von beispielsweise 0,01 bar bis 0,1 bar durch die Düsenbohrungen in den Düsenplatten 172 in den je­ weils zugehörigen Wärmetauscherraum 174 gepreßt.

Aus jeder Düsenbohrung der Düsenplatten 172 tritt ein frei durch den Wärmetauscherraum 174 fallender Kondensatstrahl aus, der nach Durchfallen einer Zerfallslänge in die Tropfen eines Kondensatsprays zerfällt.

Der Zerfall eines Kondensatstrahls mit rundem Querschnitt er­ folgt nach einem der folgenden Zerfallsmechanismen: Rayleigh- Zerfall, Membran-Zerfall oder Fiber-Zerfall.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Kondensats durch die Düsen­ bohrungen der Düsenplatten 172 wird mittels der Kondensat­ pumpe 184 so eingestellt, daß der Zerfall der Kondensatstrah­ len in den Wärmetauscherräumen 174 durch Rayleigh-Zerfall er­ folgt, wobei aus jedem Kondensatstrahl eine monodisperse Tropfenkette entsteht, deren Tropfen jeweils einen Durchmes­ ser aufweisen, der ungefähr das Doppelte des ursprünglichen Strahldurchmessers beträgt. Der Rayleigh-Zerfall führt somit zur Bildung eines monodispersen Kondensatsprays.

Für die Einzelheiten zu dem Zerfallsmechanismus des Konden­ satstrahls und für die Betriebsbedingungen, die einzustellen sind, um einen Zerfall des Kondensatstrahls in ein monodis­ perses Kondensatspray zu erreichen, insbesondere die Strö­ mungsgeschwindigkeit des Kondensats durch die Düsenbohrungen der Düsenplatten 172, wird auf die deutsche Offenlegungs­ schrift 195 43 452 verwiesen.

Die Tropfen des monodispersen Kondensatsprays, die nach Durchfallen des oberen Bereichs der Wärmetauscherräume 174 auf die Zerstäuberplatten 176 auftreffen, zerfallen in klei­ nere Tröpfen und Ligamente, so daß im Bereich der Abgasein­ tritte 164a und 164b jeweils ein Verdampfungs-Kondensatspray gebildet wird.

Die Zerstäuberplatten 176 sind vorzugsweise als Lochbleche ausgebildet, die jeweils einzeln den gesamten Querschnitt des zugehörigen Wärmetauscherraums 174 überdecken. Jedes dieser Lochbleche, die beispielsweise aus Edelstahl gefertigt sein können, weist einen Durchlaß von ungefähr 55 bis 75% auf. Das durch den Abgaseintritt 164a bzw. 164b in den Restwärme­ tauscher 166a bzw. 166b eintretende Abgas kann somit durch die Löcher in den Zerstäuberplatten 176 nach oben strömen.

Kondensattropfen, die auf eine der Zerstäuberplatten 176 fal­ len, zerfallen in kleinere Tröpfchen und Ligamente, die eine große spezifische Oberfläche aufweisen und leicht verdampfen.

Durch die Zerstäuberplatten 176 wird somit aus dem mittels der Düsenplatten 172 erzeugten monodispersen Kondensatspray ein Verdampfungs-Kondensatspray aus kleineren Tröpfchen er­ zeugt, das durch das Abgas, das in die Wärmetauscherräume 174 des Restwärmetauschers 166a oder des Restwärmetauschers 166b einströmt, im wesentlichen vollständig verdampft wird.

Da die Oberseiten der Zerstäuberplatten 176 dem jeweils zuge­ ordneten Abgaseintritt 164a bzw. 164b abgewandt sind, gelangt nur ein geringer Teil des erzeugten Verdampfungs-Kondensat­ sprays durch den jeweiligen Abgaseintritt 164a, 164b in den Abgassammelraum 160.

Durch die Verdampfung des Verdampfungs-Kondensatsprays wird das in die Wärmetauscherräume 174 eintretende Abgas rasch ab­ gekühlt. Ferner verdampft das in die Wärmetauscherräume 174 eintretende Abgas auch zumindest einen Teil der Tropfen des monodispersen Kondensatsprays, wobei sich die fühlbare Abgas­ wärme in latente Wärme umwandelt.

Der durch Verdampfung des Verdampfungs-Kondensatsprays und durch partielle Verdampfung des monodispersen Kondensatsprays gebildete Wasserdampf strömt zusammen mit dem abgekühlten Ab­ gas und dem darin bereits enthaltenen Wasserdampf gegen die Fallrichtung des Kondensatsprays in den Wärmetauscherräumen 174 nach oben, wobei sich das Abgas weiter abkühlt, so daß in den oberen, den Düsenplatten 172 benachbarten Bereichen der Wärmetauscherräume 174 der im Abgas mitgeführte Wasserdampf an den Tropfen des monodispersen Kondensatsprays kondensiert, wobei der zirkulierende Kondensatmassenstrom die im Dampf enthaltene latente Wärme aufnimmt.

Die Menge des im oberen Bereich der Wärmetauscherräume 174 kondensierenden Wasserdampfes ist größer als die Menge des im unteren Bereich der Wärmetauscherräume 174 verdampften Kon­ densats, so daß im Ergebnis der mit dem Abgas in die Restwär­ metauscher 166a und 166b gelangte Wasserdampf zumindest teil­ weise kondensiert und dabei latente Wärme an den Kondensat­ massenstrom im Kondensatkreislauf 190 abgibt.

Da das Kondensat demnach fühlbare und latente Wärme aus dem Abgasstrom aufnimmt, wirkt es als Kühlmedium für das Abgas des Brenners 156.

Das Abgas wird in den Restwärmetauschern 166a, 166b nicht nur abgekühlt und getrocknet, sondern auch gereinigt, da im Abgas mitgeführte Schadstoffe im Kondensatstrom gelöst werden. Ins­ besondere wird bei Verwendung schwefelhaltiger Brennstoffe im Brenner 156 entstehendes SO₂ aus dem Abgas ausgewaschen.

Das in den Restwärmetauschern 166a, 166b abgekühlte Abgas ge­ langt durch den Abgasaustritt 168 und ein an denselben ange­ schlossenes Abgasabführrohr zu einem (nicht dargestellten) Schornstein der Feuerungsanlage, durch den es in die Atmos­ phäre entweichen kann.

Die nicht verdampften Tropfen des Kondensatsprays gelangen nach Durchfallen der Wärmetauscherräume 174 in den Konden­ satsumpf 138, der einen Teil des Kondensat-Heizwasser-Wärme­ tauschers 140 bildet. In dem Kondensat-Heizwasser-Wärmetau­ scher 140 gibt das Kondensat aus dem Abgas aufgenommene Wärme an Heizwasser ab, das durch die Heizwasser-Wärmetauscher­ schlange 136 strömt. Die Strömung des Heizwassers wird durch die Heizwasserpumpe 128 erzeugt, die während der Betriebspha­ sen des Brenners 156 einen Heizwasserumlauf durch den Konden­ sat-Heizwasser-Wärmetauscher 140, den Heizkessel 106, die Heizwasser-Abzweigleitung 148, die Heizwasser-Vorlaufleitung 130, die (nicht dargestellte) Heizkörperanordnung und die Heizwasser-Rücklaufleitung 132 aufrechterhält.

Dabei wird die Heizwasser-Vorlauftemperatur mittels des Mischventils 124 auf einen vorgegebenen Wert geregelt. Zu diesem Zweck ist das Mischventil 124 mit einem (nicht darge­ stellten) Temperatursensor verbunden, der die Temperatur des Heizwassers in der Heizwasser-Vorlaufleitung 130 mißt. In Ab­ hängigkeit von dem Ergebnis der Messung wird das Mischungs­ verhältnis der aus dem Heizkessel 106 und aus der Heizwasser- Abzweigleitung 148 durch das Mischventil 124 fließenden Heizwasserströme durch das Mischventil 124 selbsttätig einge­ stellt.

Um während der Betriebspausen des Brenners 156 die in dem um­ laufenden Kondensat enthaltene Restwärme zu nutzen, wird die Strömung durch den Kondensatkreislauf 190 mittels der Konden­ satpumpe 184 auch nach Abschalten des Brenners 156 noch eine gewisse Zeit lang aufrechterhalten, damit die in dem Konden­ sat des Kondensatkreislaufs 190 enthaltene Restwärme mög­ lichst vollständig an das Heizwasser abgegeben wird.

Alternativ oder ergänzend zu dem Kondensat-Heizwasser-Wärme­ tauscher 140 kann auch ein Kondensat-Brauchwasser-Wärmetau­ scher vorgesehen sein, der in dem Kondensat des Kondensat­ kreislaufs 190 enthaltene Restwärme an Brauchwasser in einer Brauchwasser-Zuführleitung überträgt.

Das den Feuerraum 152 des Heizkessels 106 durch die Abgaska­ näle 158 verlassende Abgas weist eine Temperatur auf, die oberhalb der Abgastaupunkttemperatur liegt. In den Restwärme­ tauschern 166a, 166b wird das Abgas auf eine Temperatur ge­ kühlt, die unterhalb der Abgastaupunkttemperatur liegt. Also bilden der Abgassammelraum 160 und die Wärmetauscherräume 174 der Restwärmetauscher 166a, 166b zusammen einen Abgasabführ­ raum, der im Betrieb der Feuerungsanlage 100 aus dem Feuer­ raum 152 strömendes Abgas aufnimmt, wobei die Temperatur des Abgases beim Durchströmen des Abgasabführraums von einer Tem­ peratur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur auf eine Tempe­ ratur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur abnimmt.

Der den Abgassammelraum 160 begrenzende Bereich der Außenwand 116 des Heizkessels 106 wird durch das heiße Abgas des Bren­ ners 156 auf eine Temperatur oberhalb der Abgastaupunkttempe­ ratur erwärmt und bildet somit einen ersten Begrenzungswand­ bereich des Abgasabführraums, der im Betrieb der Feuerungsan­ lage 100 eine Temperatur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur aufweist.

Die Temperatur des Kondensats in dem Kondensatsumpf 138 am Boden des Gehäuses 104 der Brenner-Heizkessel-Restwärmetau­ scher-Einheit 102 liegt unterhalb der Abgastaupunkttempera­ tur. Auch das in den Wärmetauscherräumen 174 der Restwärme­ tauscher 166a und 166b erzeugte monodisperse Kondensatspray weist eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur auf.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, treffen die Kondensattröpf­ chen, die durch den Zerfall derjenigen Kondensatstrahlen ent­ stehen, die durch Ausströmen des Kondensats durch die am wei­ testen innenliegenden Düsenbohrungen der Düsenplatten 172 er­ zeugt werden, auf die Außenseite des Schutzschildes 162 auf, so daß der Schutzschild 162 durch Kontakt mit dem Kondensat­ spray gekühlt wird. Der Schutzschild 162 weist daher eben­ falls eine unterhalb der Abgastaupunkttemperatur liegende Temperatur auf.

Der den Abgassammelraum 160 begrenzende Bereich des Schutz­ schilds 162 bildet somit zusammen mit den übrigen Begren­ zungswänden der Wärmetauscherräume 174 einen zweiten Begren­ zungswandbereich des Abgasabführraums, der eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur aufweist.

Die unteren Abstandhalter 165 weisen eine geringe Wärmeleit­ fähigkeit auf, so daß der erste Begrenzungswandbereich und der zweite Begrenzungswandbereich des Abgasabführraums ther­ misch voneinander getrennt sind.

Somit wird erreicht, daß weder die den ersten Begrenzungs­ wandbereich des Abgasabführraums bildende Außenwand 116 des Heizkessels 106 noch der zum zweiten Begrenzungswandbereich des Abgasabführraums gehörende Schutzschild 162 die Tempera­ tur des Abgastaupunkts aufweist.

Folglich ist keine Stelle der Außenwand 116 des Heizkessels 106 oder des Schutzschildes 162 besonders korrosionsgefähr­ det, und weder an der Außenwand 116 des Heizkessels 106 noch an dem Schutzschild 162 lagert sich Salz ab, das in regelmä­ ßigen Abständen entfernt werden müßte.

Da die Temperaturen des ersten Begrenzungswandbereichs und des zweiten Begrenzungswandbereichs des Abgasabführraums von der Abgastaupunkttemperatur verschieden sind, tritt auch dann keine verstärkte Korrosion an diesen Wandbereichen auf, wenn Kondensattröpfchen aus dem Restwärmetauscher 166a oder dem Restwärmetauscher 166b in Kontakt mit diesen Wandbereichen gelangen. Auf zusätzliche Tropfenabscheider an den Abgasein­ tritten 164a und 164b kann daher verzichtet werden.

Die einzigen an dem Abgasabführraum angeordneten Elemente, die zumindest stellenweise die Temperatur des Abgastaupunktes aufweisen, sind die unteren Abstandhalter 165. Diese sind je­ doch aus einem korrosionsbeständigen Material, vorzugsweise aus einem keramischen Material, hergestellt, so daß an diesen Elementen keine erhöhte Korrosionsgefahr besteht.

Die gesamte Oberfläche der Begrenzungswände der Abgaskanäle 158, die zusammen eine Abgaskanalanordnung der Feuerungsan­ lage 100 bilden, ist deutlich kleiner als die Oberfläche der Begrenzungswände des Feuerraums 152.

Die von dem Abgas beim Durchströmen der Abgaskanäle 158 an den Heizkessel 106 abgegebene Wärmemenge ist daher ver­ gleichsweise klein. Der Großteil der in dem Abgas enthaltenen Wärme wird von demselben im Feuerraum 152 an das Heizwasser im Heizkessel 106 und in den Restwärmetauschern 166a und 166b an das Kondensat in dem Kondensatkreislauf 190 abgegeben.

Aufgrund ihrer großen Querschnittsfläche, ihrer geringen Länge und ihrer glatten Begrenzungswände ist der Anteil der Abgaskanäle 158 an dem gesamten strömungstechnischen Wider­ stand, den das Abgas auf seinem Strömungsweg durch die Bren­ ner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit 102 zu überwinden hat, nur gering.

Im Vergleich zu einem herkömmlichen Heizkessel, der mit einem Nachschaltheizbereich versehen ist, welcher aus einer Viel­ zahl von Abgaskanälen besteht, deren Oberfläche ein Vielfa­ ches der Feuerraumoberfläche beträgt und deren strömungstech­ nischer Widerstand ein Vielfaches des strömungstechnischen Widerstands der übrigen Bestandteile des Heizkessels (Feuerraum, Wendekammer, Abgassammler, Abgasstutzen) beträgt, ist der Heizkessel 106 der Feuerungsanlage 100 wesentlich einfacher aufgebaut und zeit- sowie kostengünstiger herstell­ bar.

Außerdem können sich aufgrund des geringen strömungstech­ nischen Widerstands der Abgaskanäle 158 bei der Feuerungsan­ lage 100 keine Druckschwingungen im Feuerraum 152 ausbilden, die bei herkömmlichen Heizkesseln mit Nachschaltheizbereich beispielsweise den Brennerstart erschweren können.

Eine in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsform einer Feuerungsanlage 100 unterscheidet sich von der vorstehend be­ schriebenen ersten Ausführungsform dadurch, daß die Brenner- Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit 102 der zweiten Ausfüh­ rungsform nicht zwei Restwärmetauscher, sondern lediglich ei­ nen neben dem Heizkessel 106 angeordneten Restwärmetauscher 166 umfaßt.

Der Heizkessel 106 ist bei der zweiten Ausführungsform aus der Mitte des Gehäuses 104 der Brenner-Heizkessel-Restwärme­ tauscher-Einheit 102 zu deren dem Restwärmetauscher 166 abge­ wandten Rand hin verschoben.

Der den Heizkessel 106 nach oben hin abdeckende Schutzschild 162, der sich längs der Achse 108 des Heizkessels 106 durch das Gehäuse 104 erstreckt, weist einen Querschnitt auf, der einen vertikalen unteren Abschnitt 192, einen oberen, im we­ sentlichen horizontalen, zu dem Restwärmetauscher 166 hin leicht geneigten oberen Abschnitt 194 und einen den unteren Abschnitt 192 und den oberen Abschnitt 194 miteinander ver­ bindenden, im wesentlichen viertelkreisförmigen Mittelab­ schnitt 196 umfaßt.

Mit einem äußeren Rand des oberen Abschnitts 194 liegt der Schutzschild 162 an einer Innenwand des Gehäuses 104 der Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit 102 an.

Zwischen dem unteren Rand des vertikalen unteren Abschnittes 192 des Schutzschilds 162 und dem Kondensatsumpf 138 am Boden des Gehäuses 104 ist ein Abgaseintritt 164 des Restwärmetau­ schers 166 ausgebildet.

Der Abgassammelraum 160, in den die Abgaskanäle 158 des Heiz­ kessels 106 münden, ist, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, bei der zweiten Ausführungsform durch einen unteren Bereich der Außenwand 116 des Heizkessels 106, durch die Oberfläche des Kondensatsumpfs 138, durch den unteren Abschnitt 192 des Schutzschilds 162 und durch einen Bereich 198 der Innenwand des Gehäuses 104 begrenzt.

Bei der zweiten Ausführungsform einer Feuerungsanlage 100 bilden der Abgassammelraum 160 und der Wärmetauscherraum 174 des Restwärmetauschers 166 zusammen einen Abgasabführraum, der im Betrieb der Feuerungsanlage 100 aus dem Feuerraum 152 strömendes Abgas aufnimmt, wobei die Temperatur des Abgases beim Durchströmen des Abgasabführraums von einer Temperatur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur auf eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur abnimmt.

Dabei bildet die Außenwand 116 des Heizkessels 106 einen er­ sten Begrenzungswandbereich des Abgasabführraums, der im Be­ trieb der Feuerungsanlage 100 eine Temperatur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur aufweist, während der Schutzschild 162, der Bereich 198 der Innenwand des Gehäuses 104 und die übrigen Begrenzungswände des Wärmetauscherraums 174 einen zweiten Begrenzungswandbereich des Abgasabführraums bilden, der im Betrieb der Feuerungsanlage 100 eine Temperatur unter­ halb der Abgastaupunkttemperatur aufweist.

Durch die unteren Abstandhalter 165, die zwischen dem Schutz­ schild 162 und der Außenwand 116 des Heizkessels 106 und zwi­ schen dem Bereich 198 der Innenwand des Gehäuses 104 und der Außenwand 116 des Heizkessels 106 angeordnet sind, sind der erste Begrenzungswandbereich und der zweite Begrenzungswand­ bereich des Abgasabführraums thermisch voneinander getrennt.

Ein weiterer Unterschied zu der vorstehend beschriebenen er­ sten Ausführungsform einer Feuerungsanlage 100 besteht darin, daß ein Abgasaustritt 200 des Restwärmetauschers 166 nicht, wie bei der ersten Ausführungsform, in der Vorderwand 112 des Gehäuses 104, sondern statt dessen in der Deckenwand 202 des Gehäuses 104 vorgesehen ist.

Da bei der zweiten Ausführungsform lediglich ein Restwärme­ tauscher 166 in der Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Ein­ heit 102 vorgesehen ist, entfallen bei der zweiten Ausfüh­ rungsform die Kondensatverzweigung 180 sowie die beiden Kon­ densat-Zwischenleitungen 178a und 178b. Statt dessen mündet die Kondensat-Zwischenleitung 182, die an den druckseitigen Ausgang der Kondensatpumpe 184 angeschlossen ist, direkt in die Düsenvorkammer 170 des Restwärmetauschers 166.

Die zweite Ausführungsform einer Feuerungsanlage 100 weist eine besonders kompakte Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher- Einheit 102 auf und ist daher besonders vorteilhaft einzuset­ zen, wenn eine kleine Feuerungsanlage mit vergleichsweise ge­ ringer Heizleistung benötigt wird.

Im übrigen stimmt die zweite Ausführungsform einer Feuerungs­ anlage 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der ersten Ausführungsform überein, auf deren Beschreibung insoweit Be­ zug genommen wird.

Eine in Fig. 4 dargestellte dritte Ausführungsform einer Feuerungsanlage 100 unterscheidet sich von der vorstehend be­ schriebenen zweiten Ausführungsform dadurch, daß die Längs­ achse des Heizkessels nicht horizontal, sondern vertikal aus­ gerichtet ist.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, umfaßt die als Ganzes mit 100 bezeichnete dritte Ausführungsform der Feuerungsanlage eine Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Einheit 102 mit einem im wesentlichen quaderförmigen Gehäuse 104, in dem ein im we­ sentlichen hohlzylindrischer Heizkessel 106 so angeordnet ist, daß dessen Achse 108 vertikal ausgerichtet ist.

In einen durch die Innenwand 114 des Heizkessels 106 begrenz­ ten Feuerraum 152 taucht ein Flammrohr 154 eines an einer Deckenwand 202 des Gehäuses 104 angeordneten Brenners 156 ein.

Das Flammrohr 154 ist koaxial zu dem Feuerraum 152 ausgerich­ tet und verjüngt sich zu seinem unteren offenen Ende hin ko­ nisch.

An der tiefsten Stelle des Feuerraums 152 mündet in denselben ein Kondensatabflußkanal 204, der die Heizkesselwandung parallel zu der Achse 108 des Heizkessels 106 durchsetzt, so daß in dem Feuerraum 152 gebildetes Kondensat durch diesen Kondensatabflußkanal 204 in einen am Boden des Gehäuses 104 angeordneten Kondensatsumpf 138 abfließen kann.

Nahe des oberen Randes des Feuerraums 152 münden in denselben beispielsweise zwei Abgaskanäle 158, die die Wandung des Heizkessels 106 in horizontaler Richtung durchsetzen und den Feuerraum 152 mit einem den Heizkessel 106 umgebenden Abgas­ sammelraum 160 verbinden.

Der Abgassammelraum 160 der dritten Ausführungsform wird durch einen Bereich 206 der Innenwand des Gehäuses 104, die Außenwand 116 des Heizkessels 106, die Oberfläche des Konden­ satsumpfes 138 und durch einen doppelwandigen Schutzschild 208 begrenzt, welcher neben dem Heizkessel 106 angeordnet ist und sich von der Deckenwand 202 des Gehäuses 104 nach unten zu dem Kondensatsumpf 138 hin erstreckt.

Zwischen einem unteren Rand des Schutzschildes 208 und der Oberfläche des Kondensatsumpfes 138 verbleibt ein Durchlaß, der als Abgaseintritt 164 eines in dem Gehäuse 104 angeordne­ ten Restwärmetauschers 166 dient, welcher durch den Schutz­ schild 208 von dem Abgassammelraum 160 abgetrennt ist.

Der Restwärmetauscher 166 der dritten Ausführungsform ist ein Monodispers-Kondensatspray-Restwärmetauscher, dessen Aufbau im wesentlichen dem Aufbau der Restwärmetauscher 166a und 166b der ersten Ausführungsform entspricht.

Insbesondere umfaßt der Restwärmetauscher 166 eine im Betrieb der Feuerungsanlage 100 mit Kondensat gefüllte Düsenvorkammer 170, die durch eine mit Düsenbohrungen versehene Düsenplatte 172 von einem darunter angeordneten Wärmetauscherraum 174 ge­ trennt ist.

Der Wärmetauscherraum 174 wird seitlich durch einen Bereich 210 der Innenwand des Gehäuses 104 und durch eine wärmetau­ scherseitige Wand 212 des doppelwandigen Schutzschildes 208 begrenzt.

Die wärmetauscherseitige Wand 212 des Schutzschildes 208 und der Bereich 210 der Innenwand des Gehäuses 104 kommen im Be­ trieb der Feuerungsanlage 100 in Kontakt mit dem in dem Rest­ wärmetauscher 166 erzeugten Kondensatspray und werden dadurch auf eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur ge­ kühlt.

Eine den Abgassammelraum 160 begrenzende abgassammelraumsei­ tige Wand 214 des Schutzschildes 208 wird im Betrieb der Feuerungsanlage 100 von heißem Abgas, das durch einen der Ab­ gaskanäle 158 aus dem Feuerraum 152 in den Abgassammelraum 160 gelangt, angeströmt und dadurch auf eine Temperatur ober­ halb der Abgastaupunkttemperatur erwärmt.

Der Zwischenraum zwischen der wärmetauscherseitigen Wand 212 und der abgassammelraumseitigen Wand 214 des Schutzschildes 208 ist vorzugsweise mit einer Wärmedämmung 216 aus einem Ma­ terial mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit gefüllt, so daß die beiden Wände 212 und 214 des Schutzschildes 208 thermisch voneinander getrennt sind.

Der Abgassammelraum 160 und der Wärmetauscherraum 174 bilden zusammen einen Abgasabführraum der Feuerungsanlage 100.

Der Bereich 206 der Innenwand des Gehäuses 104, die abgassam­ melraumseitige Wand 214 des Schutzschildes 208 und die Außen­ wand 116 des Heizkessels 106 bilden zusammen einen ersten Be­ grenzungswandbereich dieses Abgasabführraums, der im Betrieb der Feuerungsanlage eine Temperatur oberhalb der Abgastau­ punkttemperatur aufweist.

Der Bereich 210 der Innenwand des Gehäuses 104 und die wärme­ tauscherseitige Wand 212 des Schutzschildes 208 bilden zusam­ men einen zweiten Begrenzungswandbereich des Abgasabführ­ raums, der im Betrieb der Feuerungsanlage eine Temperatur un­ terhalb der Abgastaupunkttemperatur aufweist.

Mit Ausnahme der Wärmedämmung 216 weist somit keines der an dem Abgasabführraum angeordneten Elemente der Feuerungsanlage 100 die Abgastaupunkttemperatur auf, so daß keine erhöhte Korrosionsgefahr besteht und sich keine Ablagerungen bilden.

Die Wärmedämmung 216, die stellenweise im Betrieb der Feue­ rungsanlage 100 die Abgastaupunkttemperatur aufweist, kommt nur an ihrem äußersten unteren Rand mit dem Abgas in Kontakt; außerdem besteht sie aus einem korrosionsbeständigen Mate­ rial, so daß auch bezüglich der Wärmedämmung 216 keine Korro­ sionsgefahr besteht.

Auch der Restwärmetauscher 166 der dritten Ausführungsform ist im unteren Bereich des Wärmetauscherraums 174 mit Zer­ stäuberplatten 176 zur Erzeugung eines Verdampfungs-Konden­ satsprays versehen.

Im Unterschied zu den ersten beiden Ausführungsformen sind die Zerstäuberplatten 176 bei der dritten Ausführungsform je­ doch nicht alle parallel zueinander ausgerichtet; vielmehr sind mehrere, beispielsweise drei, Zerstäuberplattengruppen 218a, 218b und 218c vorgesehen, wobei die Zerstäuberplatten einer Gruppe jeweils parallel zueinander ausgerichtet sind, Zerstäuberplatten unterschiedlicher Gruppen jedoch unter ver­ schiedenen Winkeln gegen die Horizontale geneigt sind. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, sind die Zerstäuberplatten der obersten Zerstäuberplattengruppe 218a im wesentlichen hori­ zontal ausgerichtet, während die Zerstäuberplatten der mitt­ leren Zerstäuberplattengruppe 218b einen Neigungswinkel von ungefähr 8° und die Zerstäuberplatten der untersten Zerstäu­ berplattengruppe 218c einen Neigungswinkel von ungefähr 16° gegen die Horizontale aufweisen. Die Zerstäuberplatten der Zerstäuberplattengruppen 218b und 218c sind so geneigt, daß sie zu ihrem der wärmetauscherseitigen Wand 212 des Schutz­ schildes 208 zugewandten Rand hin ansteigen.

Ein Abgasaustritt 220 des Restwärmetauschers 166 ist im obe­ ren Bereich des Wärmetauscherraums 174 in dem Bereich 210 der Innenwand des Gehäuses 104 vorgesehen.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, weist auch der Heizkes­ sel 106 der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage 100 keinen Nachschaltheizbereich auf; viel­ mehr strömt das Abgas aus dem Feuerraum 152 direkt in den Ab­ gassammelraum 160 und von dort in den Wärmetauscherraum 174 des Restwärmetauschers 166, wo ihm die verbliebene Restwärme entzogen wird.

Von den vorstehend beschriebenen Änderungen abgesehen, stimmt die dritte Ausführungsform der Feuerungsanlage 100 hinsicht­ lich Aufbau und Funktion, insbesondere hinsichtlich der Aus­ gestaltung des Heizwasserkreislaufs 150 und des Kondensat­ kreislaufs 190, mit der zweiten Ausführungsform überein, auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Eine in den Fig. 5 bis 7 dargestellte vierte Ausführungs­ form einer Feuerungsanlage 100 unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dadurch, daß der Heizkessel nicht neben dem Restwärmetauscher, sondern ober­ halb desselben angeordnet ist und daß ferner eine Einrichtung zum Vorwärmen der Verbrennungsluft vorgesehen ist.

Wie aus den Fig. 5 und 6 zu ersehen ist, umfaßt die vierte Ausführungsform eine Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher- Luftvorwärmer-Einheit 222 mit einem im wesentlichen quader­ förmigen Gehäuse 104, in dessen oberem Bereich ein im wesent­ lichen hohlzylindrischer Heizkessel 106 angeordnet ist, des­ sen Achse 108 horizontal ausgerichtet ist.

Die Innenwand 114 des Heizkessels 106 begrenzt einen Feuer­ raum 152, in den ein Flammrohr 154 eines an einer Seitenwand des Gehäuses 104 angeordneten Brenners 156 eintaucht. Das hohlzylindrische Flammrohr 154 ist koaxial zu dem Heizkessel 106 ausgerichtet. An seinem offenen Ende mündet das Flammrohr 154 in den Innenraum 224 eines trichterförmigen Umlenkkörpers 226.

Der Umlenkkörper 226 ist koaxial zu dem Flammrohr 154 ausge­ richtet und weist einen hohlzylindrischen Eintrittsabschnitt 228, welcher das offene Ende des Flammrohrs 154 umgibt, und einen sich an diesen Eintrittsabschnitt 228 anschließenden, sich konisch erweiternden Austrittsabschnitt 230 auf.

Zwischen dem Rand einer Austrittsöffnung 232 des Umlenkkör­ pers 226 und der Innenwand 114 des Heizkessels 106 verbleibt ein ringförmiger Spalt 234, der eine Engstelle des Strömungs­ wegs der Verbrennungsprodukte von dem Brenner 156 durch den Feuerraum 152 bildet.

Wie aus den Fig. 5 und 7 zu ersehen ist, ist der Umlenk­ körper 226 an seiner Außenseite mit den Umlenkkörper 226 ringförmig umgebenden, scheibenförmigen Umlenkplatten 236 versehen.

Die Umlenkplatten 236 sind im wesentlichen senkrecht zu der Achse 108 des Heizkessels 106 und mit unterschiedlichem ra­ dialen Versatz bezüglich der Achse 108 angeordnet, so daß zwischen den Umfangsrändern der Umlenkplatten 236 und der Innenwand 114 des Heizkessels 106 ringförmige Spalte 238 aus­ gebildet sind, welche Engstellen des Strömungswegs der Ver­ brennungsprodukte von dem Brenner 156 durch den Feuerraum 152 darstellen und eine längs der Umfangsrichtung veränderliche Breite aufweisen.

Der Umlenkkörper 226 ist durch eine (nicht dargestellte) Tür in dem Gehäuse 104 der Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher- Luftvorwärmer-Einheit 222 aus dem Feuerraum 152 entnehmbar, um gereinigt oder gegen einen anderen Umlenkkörper ausge­ tauscht zu werden.

Durch einen die Wandung des Heizkessels 106 nahe der Rückwand 110 des Gehäuses 104 durchsetzenden Abgaskanal 158 ist der Feuerraum 152 des Heizkessels 106 mit einem den Heizkessel 106 umgebenden Abgassammelraum 160 verbunden.

Die feuerraumseitige Mündungsöffnung des Abgaskanals 158 bil­ det einen Abgasaustritt des Feuerraums.

Unterhalb des Heizkessels 106 sind in dem Gehäuse 104 ein Restwärmetauscher 166 und bin Luftvorwärmer 240 sowie ein den unteren Bereich des Innenraums des Gehäuses 104 einnehmender Kondensatsumpf 138 angeordnet.

Der Restwärmetauscher 166 ist als Monodispers-Kondensatspray- Wärmetauscher ausgebildet und entspricht hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Funktion im wesentlichen den vorstehend im Zusammenhang mit der ersten bis dritten Ausführungsform be­ schriebenen Restwärmetauschern.

Ein Wärmetauscherraum 174 des Restwärmetauschers 166 ist über einen Abgaseintritt 164 mit dem Abgassammelraum 160 verbun­ den.

Über einen Abgasaustritt 168 und eine daran angeschlossene Abgasleitung 169 ist der Restwärmetauscher 166 an einen (nicht dargestellten) Schornstein der Feuerungsanlage 100 an­ geschlossen.

Der neben dem Restwärmetauscher 166 in dem Gehäuse 104 ange­ ordnete Luftvorwärmer 240 entspricht in seinem Aufbau im we­ sentlichen dem Restwärmetauscher 166, d. h. er umfaßt eine an einem oberen Ende des Luftvorwärmers 240 angeordnete Düsen­ vorkammer 242, die im Betrieb der Feuerungsanlage 100 mit Kondensat gefüllt ist und durch eine mit Düsenbohrungen ver­ sehene Düsenplatte 244 von einem darunter angeordneten Luft­ vorwärmraum 246 getrennt ist.

Der Luftvorwärmraum 246 ist durch eine Trennwand 247, die sich von der Düsenplatte 244 bis etwas unterhalb der Oberflä­ che des Kondensatsumpfes 138 erstreckt, von dem Abgassammel­ raum 160 getrennt.

Über einen in einem unteren Bereich des Luftvorwärmraums 246 vorgesehenen Verbrennungslufteintritt 248 ist der Luftvorwär­ mer 240 an eine Verbrennungsluftzufuhr 250 angeschlossen.

Über einen in einem oberen Bereich des Luftvorwärmraums 246 vorgesehenen Verbrennungsluftaustritt 252 ist der Luftvorwär­ mer 240 an eine (in Fig. 6 nur abschnittsweise dargestellte) Verbrennungsluft-Zwischenleitung 254 angeschlossen, die zu dem Brenner 156 der Feuerungsanlage 100 führt.

Die Düsenvorkammer 242 des Luftvorwärmers 240 ist über eine Kondensat-Zwischenleitung 256 mit einem Ausgang einer Konden­ satverzweigung 180 verbunden.

Ein weiterer Ausgang der Kondensatverzweigung 180 ist über eine Kondensat-Zwischenleitung 178 mit einer Düsenvorkammer 170 des Restwärmetauschers 166 verbunden.

An einen Eingang der Kondensatverzweigung 180 ist eine Kon­ densat-Zwischenleitung 182 angeschlossen, die zu einem druck­ seitigen Ausgang einer Kondensatpumpe 184 führt.

Ein saugseitiger Eingang der Kondensatpumpe 184 ist über eine Kondensat-Zwischenleitung 186 mit einem in einem unteren Be­ reich des Kondensatsumpfes 138 angeordneten Kondensataustritt 188 des Gehäuses 104 der Brenner-Heizkessel-Restwärmetau­ scher-Luftvorwärmer-Einheit 222 verbunden.

Der Kondensatsumpf 138, die Kondensat-Zwischenleitung 186, die Kondensatpumpe 184, die Kondensat-Zwischenleitung 182, die Kondensat-Zwischenleitungen 178 und 256 sowie der Rest­ wärmetauscher 166 und der Luftvorwärmer 240 bilden zusammen einen Kondensatkreislauf 190 der vierten Ausführungsform ei­ ner Feuerungsanlage 100.

Die Feuerungsanlage 100 umfaßt ferner einen (nicht darge­ stellten) Heizwasserkreislauf, der dem Heizwasserkreislauf 150 der vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausfüh­ rungsform entspricht, insbesondere eine in dem Kondensatsumpf 138 angeordnete Heizwasser-Wärmetauscherschlange umfaßt, wel­ che zusammen mit dem Kondensatsumpf 138 einen Kondensat- Heizwasser-Wärmetauscher bildet.

Die vorstehend beschriebene vierte Ausführungsform einer er­ findungsgemäßen Feuerungsanlage 100 funktioniert wie folgt:
Während der Betriebsphasen des Brenners 156 entsteht durch Verbrennung des Brennstoffes mittels durch die Verbrennungs­ luft-Zwischenleitung 254 dem Brenner 156 zugeführter Verbren­ nungsluft im Flammrohr 154 des Brenners 156 ein Abgas, das durch den Innenraum 224 des Umlenkkörpers 226 zur Vorderwand des Feuerraums 152 und von dort durch den Zwischenraum zwi­ schen der Außenseite des Umlenkkörpers 226 einerseits und der Innenwand 114 des Heizkessels 106 andererseits in den hinte­ ren Bereich des Feuerraums 152 zu dem Abgaskanal 158 strömt. Die lokale Strömungsrichtung des Abgases ist in Fig. 5 durch Pfeile angedeutet.

Dabei kommt das Abgas im Bereich der Spalte 234 und 238, die Engstellen des Strömungswegs der Verbrennungsprodukte von dem Flammrohr 154 zu dem Abgaskanal 158 bilden, in intensiven Kontakt mit der Innenwand 114 des Heizkessels 106, so daß in dem Abgas enthaltene Wärme auf wirksame Weise durch Konvek­ tion auf die Innenwand 114 des Heizkessels 106 und von dort auf das in dem Heizkessel 106 enthaltene Heizwasser übertra­ gen wird.

Die Querschnittsflächen der Spalte 234 und 238 sind so bemes­ sen, daß die Strömungsgeschwindigkeiten des Abgases durch die Spalte 234 und 238 im wesentlichen der Strömungsgeschwindig­ keit des Abgases durch den Abgaskanal 158 entsprechen.

Durch den Abgaskanal 158 gelangt das Abgas in den Abgassam­ melraum 160, von wo es durch den Abgaseintritt 164 in den Restwärmetauscher 166 einströmt.

Zu Beginn jeder Betriebsphase des Brenners 156 wird auch die Kondensatpumpe 184 im Kondensatkreislauf 190 in Betrieb ge­ nommen. Infolgedessen strömt das Kondensat aus dem Kondensat­ sumpf 138 durch die Kondensat-Zwischenleitung 186, die Kon­ densatpumpe 184 und die Kondensat-Zwischenleitung 182 zu der Kondensatverzweigung 180.

Von der Kondensatverzweigung 180 strömt ein Teil des Konden­ sats durch die Kondensat-Zwischenleitung 178 in die Düsenvor­ kammer 170 des Restwärmetauschers 166.

Von dort wird das Kondensat unter einem geringen Überdruck von beispielsweise 0,1 bar durch Düsenbohrungen in einer Dü­ senplatte in den Wärmetauscherraum 174 des Restwärmetauschers 166 gepreßt.

Wie in den Fig. 5 und 6 schematisch dargestellt ist, tritt aus jeder der Düsenbohrungen ein frei durch den Wärmetau­ scherraum 174 fallender Kondensatstrahl aus, der nach Durch­ fallen einer Zerfallslänge in die Tropfen eines monodispersen Kondensatsprays zerfällt.

Das in den Wärmetauscherraum 174 eintretende Abgas verdampft zumindest einen Teil der Tropfen des monodispersen Kondensat­ sprays, wobei sich die fühlbare Abgaswärme in latente Wärme umwandelt.

Der durch (partielle) Verdampfung des monodispersen Konden­ satsprays gebildete Wasserdampf strömt zusammen mit dem abge­ kühlten Abgas und dem darin enthaltenen Wasserdampf gegen die Fallrichtung des Kondensatsprays im Wärmetauscherraum 174 nach oben, wobei sich das Abgas weiter abkühlt, so daß im oberen Bereich des Wärmetauscherraums 174 der im Abgas mitge­ führte Wasserdampf an den Tropfen des monodispersen Konden­ satsprays kondensiert, wobei der zirkulierende Kondensat­ massenstrom die im Dampf enthaltene latente Wärme aufnimmt.

Die Menge des im oberen Bereich des Wärmetauscherraums 194 kondensierenden Wasserdampfes ist größer als die Menge des im unteren Bereich des Wärmetauscherraums 174 verdampften Kon­ densats, so daß im Ergebnis der mit dem Abgas in den Restwär­ metauscher 166 gelangte Wasserdampf zumindest teilweise kon­ densiert und dabei latente Wärme an den Kondensatmassenstrom im Kondensatkreislauf 190 abgibt.

Das Kondensat wirkt demnach als Kühlmedium für das Abgas des Brenners 156.

Das im Restwärmetauscher 166 abgekühlte Abgas gelangt durch den Abgasaustritt 168 und die Abgasleitung 169 zu dem (nicht dargestellten) Schornstein, durch den es in die Atmosphäre entweichen kann.

Die nicht verdampften Tropfen des Kondensatsprays gelangen nach Durchfallen des Wärmetauscherraums 174 in den Kondensat­ sumpf 138, der einen Teil eines Kondensat-Heizwasser-Wärme­ tauschers bildet, in dem das Kondensat einen Teil der aus dem Abgas aufgenommenen Wärme an Heizwasser abgibt, das durch eine in dem Kondensatsumpf 138 angeordnete Heizwasser-Wärme­ tauscherschlange strömt.

Neben diesem Kondensat-Heizwasser-Wärmetauscher bildet der Luftvorwärmer 240 eine weitere Wärmesenke in dem Kondensat­ kreislauf 190.

Ein Teil des im Restwärmetauscher 166 von dem Abgas erwärmten Kondensats strömt nämlich von der Kondensatverzweigung 180 durch die Kondensat-Zwischenleitung 256 in die Düsenvorkammer 242 des Luftvorwärmers 240, von wo das Kondensat unter einem geringen Überdruck von beispielsweise 0,1 bar durch Düsenboh­ rungen in der Düsenplatte 244 in den Luftvorwärmraum 246 ge­ preßt wird.

Wie in Fig. 6 schematisch dargestellt, tritt aus jeder der Düsenbohrungen ein frei durch den Luftvorwärmraum 246 fallen­ der Kondensatstrahl aus, der nach Durchfallen einer Zerfalls­ länge in die Tropfen eines Kondensatsprays zerfällt.

Wie auch beim Restwärmetauscher 166 werden die Betriebsbe­ dingungen, insbesondere die Strömungsgeschwindigkeit des Kon­ densats durch die Düsenbohrungen, dabei so gewählt, daß die Kondensatstrahlen durch Rayleigh-Zerfall in ein monodisperses Kondensatspray zerfallen.

Durch die Verbrennungsluftzufuhr 250 und den Verbrennungs­ lufteintritt 248 in den Luftvorwärmraum 246 gelangende fri­ sche, kalte Verbrennungsluft kommt in unmittelbaren Kontakt mit den Tropfen des monodispersen Kondensatsprays und nimmt dabei Wärme aus dem Kondensat auf. Ferner werden die Tropfen des monodispersen Kondensatsprays zumindest teilweise ver­ dampft, so daß die Verbrennungsluft nicht nur fühlbare, son­ dern auch latente Wärme aufnimmt und der Wasserdampfgehalt der Verbrennungsluft sich erhöht, die Verbrennungsluft also befeuchtet wird.

Durch die Luftvorwärmung wird der feuerungstechnische Wir­ kungsgrad der Feuerungsanlage 100 erhöht. Durch die in dem Luftvorwärmer 240 erfolgende Luftbefeuchtung wird die Flam­ mentemperatur des Brenners 156 und damit die Stickoxidbildung bei der Verbrennung reduziert.

Bei der vierten Ausführungsform einer Feuerungsanlage 100 bilden der Abgassammelraum 160 und der Wärmetauscherraum 174 des Restwärmetauschers 166 zusammen einen Abgasabführraum, der im Betrieb der Feuerungsanlage 100 aus dem Feuerraum 152 strömendes Abgas aufnimmt, wobei die Temperatur des Abgases beim Durchströmen des Abgasabführraums von einer Temperatur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur auf eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur abnimmt.

Die den Abgassammelraum 160 begrenzende Außenwand 116 des Heizkessels 106 wird durch das heiße Abgas des Brenners 156 auf eine Temperatur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur er­ wärmt. Die Außenwand 116 des Heizkessels 106 bildet somit ei­ nen ersten Begrenzungswandbereich des Abgasabführraums, der im Betrieb der Feuerungsanlage 100 eine Temperatur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur aufweist.

Die Begrenzungswände des Wärmetauscherraums 174 werden dage­ gen durch das Kondensat auf eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur gekühlt.

Diese Begrenzungswände des Wärmetauscherraums 174 bilden so­ mit einen zweiten Begrenzungswandbereich des Abgasabführ­ raums, der im Betrieb der Feuerungsanlage 100 eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur aufweist.

Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, stehen der Heizkessel 106 und der Restwärmetauscher 166 der Brenner-Heizkessel-Restwärme­ tauscher-Luftvorwärmer-Einheit 222 nicht in Kontakt miteinan­ der, sondern sind durch einen Spalt voneinander getrennt.

Keines der an dem Abgasabführraum angeordneten Elemente der Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Luftvorwärmer-Einheit 222 weist somit die Temperatur des Abgastaupunktes auf. Daher ist keine Stelle der Brenner-Heizkessel-Restwärmetauscher- Luftvorwärmer-Einheit 222 einer besonderen Korrosionsgefähr­ dung oder einer erhöhten Ablagerungsbildungsrate ausgesetzt.

Ferner weist der Heizkessel 106 der vierten Ausführungsform keinen Nachschaltheizbereich auf; vielmehr gelangt das Abgas aus dem Feuerraum 152 durch den kurzen, zylindrischen, mit einer glatten Oberfläche versehenen Abgaskanal 158 direkt in den Abgassammelraum 160 und von dort in den Restwärmetauscher 166, wo ihm die restliche Wärme entnommen wird.

Durch das Fehlen eines Nachschaltheizbereichs kann die Bren­ ner-Heizkessel-Restwärmetauscher-Luftvorwärmer-Einheit 222 zeit- und kostensparend hergestellt werden. Außerdem ist der strömungstechnische Widerstand des Abgaskanals 158 so gering, daß in dem Feuerraum 152 keine Druckschwingungen entstehen, so daß insbesondere der Brennerstart nicht erschwert wird.

Bei der vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Feue­ rungsanlage 100 ist der Heizkessel 106 oberhalb des Restwär­ metauschers 166 angeordnet. Daher kann das heiße Abgas wäh­ rend der Stillstandsphasen des Brenners 156 nicht aus dem Feuerraum 152 entweichen. Hierdurch wird eine Reduktion der Stillstandsverluste der Feuerungsanlage 100 erzielt.

Claims (29)

1. Feuerungsanlage, umfassend einen Heizkessel (106) mit einem Feuerraum (152) und einen Abgasabführraum (160, 174), der im Betrieb der Feuerungsanlage (100) aus dem Feuerraum (152) strömendes Abgas aufnimmt, wobei die Temperatur des Abgases beim Durchströmen des Abgasab­ führraums (160, 174) von einer Temperatur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur auf eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Begrenzungswandbereich (116; 116, 198; 116, 206, 214; 116) des Abgasabführraums (160, 174), der im Betrieb der Feuerungsanlage (100) eine Temperatur oberhalb der Abgastaupunkttemperatur aufweist, und ein zweiter Begrenzungswandbereich (162; 212) des Abgasab­ führraums (160, 174), der im Betrieb der Feuerungsanlage (100) eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttempe­ ratur aufweist, thermisch voneinander getrennt sind.

2. Feuerungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Begrenzungswandbereich (116) und der zweite Begrenzungswandbereich (162) durch einen Spalt voneinander getrennt sind.

3. Feuerungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Begrenzungswandbereich (116) und dem zweiten Begrenzungswandbereich (162) mindestens ein Abstandhalter (163, 165) aus einem Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist.

4. Feuerungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (163, 165) aus einem korrosionsbe­ ständigen Material gebildet ist.

5. Feuerungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (163, 165) aus einem keramischen Material gebildet ist.

6. Feuerungsanlage nach einem der Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Begrenzungswand­ bereich (116) und dem zweiten Begrenzungswandbereich (162) mindestens ein Strömungsabweiser (165) angeordnet ist, der ein Einströmen des Abgases in den Spalt zwi­ schen dem ersten Begrenzungswandbereich (116) und dem zweiten Begrenzungswandbereich (162) behindert.

7. Feuerungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Begrenzungswandbereich (116, 214) und der zweite Begrenzungswandbereich (212) durch eine Wärmedäm­ mung (216) thermisch voneinander getrennt sind.

8. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Begrenzungswand­ bereich (116; 116, 214) eine Außenwand (116) des Heiz­ kessels (106) umfaßt.

9. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Begrenzungswand­ bereich (162; 212) auf eine Temperatur unterhalb der Abgastaupunkttemperatur kühlbar ist.

10. Feuerungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerungsanlage (100) einen Restwärmetauscher (166; 166a, 166b) umfaßt, in dem das Abgas der Feue­ rungsanlage (100) mittels eines Kühlmediums kühlbar ist, und daß der zweite Begrenzungswandbereich (162; 212) mittels des Kühlmediums des Restwärmetauschers (166; 166a, 166b) kühlbar ist.

11. Feuerungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Restwärmetauscher (166; 166a, 166b) als ein Kondensatspray-Wärmetauscher, vorzugsweise als ein Mono­ dispers-Kondensatspray-Wärmetauscher, ausgebildet ist.

12. Feuerungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Restwärmetauscher (166; 166a, 166b) minde­ stens eine Zerstäuberplatte (176) zur Erzeugung eines Verdampfungs-Kondensatsprays umfaßt.

13. Feuerungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zerstäuberplatte (176) von einer Abgasein­ trittsöffnung (164; 164a, 164b), an der das Abgas der Feuerungsanlage (100) in den Restwärmetauscher (166; 166a, 166b) eintritt, weg geneigt ist.

14. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Begrenzungswand­ bereich (162; 212) eine Begrenzungswand des Restwärme­ tauschers (166; 166a, 166b) umfaßt.

15. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Heizkessel (106) und einem Wärmetauscherraum (174) des Restwärmetauschers (166; 166a, 166b) ein Schutzschild (162; 208) angeordnet ist.

16. Feuerungsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schutzschild (208) doppelwandig ausgebildet ist.

17. Feuerungsanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schutzschild (208) eine erste Wand (214), die im Betrieb der Feuerungsanlage (100) eine Temperatur aufweist, welche größer ist als die Abgastaupunkttempe­ ratur, und eine zweite Wand (212), die im Betrieb der Feuerungsanlage (100) eine Temperatur aufweist, welche kleiner ist als die Abgastaupunkttemperatur, umfaßt.

18. Feuerungsanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen der ersten Wand (214) und der zweiten Wand (212) des Schutzschildes (208) eine Wärmedämmung (216) angeordnet ist.

19. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß der Heizkessel (106) zwischen zwei Restwärmetauschern (166a, 166b) angeordnet ist.

20. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß der Feuerraum (152) des Heiz­ kessels (106) eine Längsachse (108) aufweist, die im we­ sentlichen horizontal ausgerichtet ist.

21. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß der Feuerraum (152) des Heiz­ kessels (106) eine Längsachse (108) aufweist, die im we­ sentlichen vertikal ausgerichtet ist.

22. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, daß der Heizkessel (106) einen Kondensatabflußkanal (204) zum Abführen von in dem Feu­ erraum (152) kondensierendem Kondensat aufweist.

23. Feuerungsanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kondensatabflußkanal (204) an der tiefsten Stelle des Feuerraums (152) in denselben mündet.

24. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 23, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem Feuerraum (152) ein Um­ lenkkörper (226) so angeordnet ist, daß der Strömungsweg des Abgases der Feuerungsanlage (100) von einem Brenner (156) der Feuerungsanlage (100) zu einem Abgasaustritt (158) des Feuerraums (152) mindestens eine von dem Um­ lenkkörper (226) und einer Begrenzungswand (114) des Feuerraums (152) begrenzte Engstelle (234, 238) auf­ weist.

25. Feuerungsanlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich­ net, daß der Umlenkkörper (226) aus dem Feuerraum (152) entnehmbar ist.

26. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 25, da­ durch gekennzeichnet, daß die Feuerungsanlage einen von dem Abgas der Feuerungsanlage durchströmten Restwärme­ tauscher (166) umfaßt und daß der Feuerraum (152) des Heizkessels (106) oberhalb des Restwärmetauschers (166) angeordnet ist.

27. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 26, da­ durch gekennzeichnet, daß die Feuerungsanlage (100) ei­ nen von einer einem Brenner (156) der Feuerungsanlage (100) zugeführten Verbrennungsluft vor deren Eintritt in den Brenner (156) durchströmten Luftvorwärmer (240) um­ faßt.

28. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 27, da­ durch gekennzeichnet, daß die Feuerungsanlage (100) ein Gehäuse (104) umfaßt, in dem der Heizkessel (106) und ein von dem Abgas der Feuerungsanlage (100) durchström­ ter Restwärmetauscher (166; 166a, 166b) untergebracht sind.

29. Feuerungsanlage nach Anspruch 28, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem Gehäuse (104) ferner ein von einer einem Brenner (156) der Feuerungsanlage (100) zugeführten Ver­ brennungsluft vor deren Eintritt in den Brenner (156) durchströmter Luftvorwärmer (240) untergebracht ist.