DE19924739A1 - Anordnung von Wärmerohren als Wärmeüberträger zur Leistungsmodulation von Feuerungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist eine Anordnung von Wärmeübertragern in Feuerungen, die mit festen, flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen befeuert und mit unterschiedlichen Leistungen betrieben werden kann. Bei der Wärmeübertragung aus den Verbrennungsgasen wird leistungsunabhängig entweder eine Taupunktunterschreitung der aus der Verbrennung stammenden aggressiven Gaskomponenten gezielt verhindert oder eine solche gezielt hervorgerufen. Durch die Anordnung von Wärmerohren als Wärmeübertrager wird sichergestellt, dass die Innenwände des Feuerraums/Kessels nicht in schädigender Weise von aggressiven Gaskomponenten aus der Verbrennung angegriffen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Wärmeübertragung von fühlbarer und/oder latenter Wärme aus Feuerungen für feste, flüssige und/oder gasförmige Brenn­ stoffe. Die Erfindung bezieht sich auf Feuerräume/Kessel in die unterschiedliche Wärmeströme durch die Feuerung eingetragen werden und in denen aus der Verbrennung stammende aggressive Abgaskomponenten, Reaktionszwischenprodukte oder Reaktionsprodukte, die alkalisch oder basische Wirkung haben, auftreten.

Bekanntlich gibt es Feuerungen in der chemischen Industrie, der thermischen Abfallverwertung und der Heizwärmebereitstellung u. a. bei denen im Abgas, im Pro­ duktgemisch oder Zwischenproduktgemisch aggressive Gaskomponenten vorhanden sind. Solche alkalischen oder basische Komponenten sind z. B. F, Cl, Br, Iod, SO_x, NO_x, P₄O₆, P₄O₁₀ oder NH₃. Hierfür gibt es Feuerräume/Kessel, die für die entsprechenden Anwendungen speziell ausgelegt sind und aus speziellen Feuerraum-/Kessel­ materialien hergestellt sind. Die Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel Volumenströme, Feuerraumtemperaturen und Wirkungsgrade sind durch die oben genannten Abgaskomponenten eingeschränkt. Dies soll näher an einem Beispiel erläutert werden.

Hier sei beispielhaft ein Feuerraum/Kessel, der als Heizkessel zur Warmwasser- und/­ oder Heizwasserbereitstellung eingesetzt wird, beschrieben. Dieser wird durchströmt von Abgas aus der Feuerung, das aggressive Komponenten enthält. Bekanntlich besteht der Aufbau herkömmlicher Heizkessel aus einer Brennkammer mit in der Regel glatten Wänden und anschließend angeordneten Wärmeübertragungsflächen mir oberflächenvergrößernder Struktur. In die Brennkammer wird die Wärme aus der Verbrennung durch Strahlung und durch Konvektion an die Brennkammerwände übertragen. Die Wärme wird an einen fluiden Wärmeträger übertragen, der den Heizkessel durchströmt. Der fluide Wärmeträger gibt seinerseits die Wärme an das Heizsystem und/oder die Warmwasserbereitung ab.

Die Wände innerhalb der Brennkammer sind glatt, da hier in der Regel die Wärmeübertragung durch eine oberflächenvergrößernde Struktur nicht wesentlich verbessert wird. Die nach der Brennkammer angeordneten Wärmeübertragungsflächen weisen meist eine oberflächenvergrößernde Struktur auf, da in diesem Teil eines Heizkessels die Wärmeübertragung durch Konvektion erfolgt. Durch die Vergrößerung der Oberfläche wird die konvektive Wärmeübertragung deutlich verbessert. Das Abgas hat bei modernen Heizkesseln noch eine hohe Temperatur von 70°C bis 200°C, mit der es in die Umgebung entweicht. Eine Verbesserung kann durch die Brennwertnut­ zung des Abgases erfolgen. Bei dieser Technik wird das Abgas unter den Taupunkt abgekühlt und die freiwerdende latente Wärme genutzt. Hierdurch wird der Wirkungsgrad eines Heizkessels verbessert. Mit einer ausreichend großen Wärmeübertragungsfläche kann das Abgas unter dessen Taupunkt abgekühlt werden. Gleiches findet statt, wenn ein Heizkessel bei unterschiedlichen Leistungen betrieben wird. Bei sehr kleinen Leistungen ist die Wärmeübertragungsleistung des Heizkessels so groß, dass es im Abgas zur Taupunktsunterschreitung und zur Kondensation des Abgases kommt.

Die Wirkungsgradverbesserung durch Nutzung der latenten Wärme des Abgases ist jedoch nur insoweit möglich, wie eine Schädigung der Heizkesselwände durch die im Abgas enthaltenen Komponenten auszuschließen ist. Bei der Nutzung der latenten Wärme des Abgases bildet sich Kondensat. Ist z. B. im Abgas SO₃ enthalten, so ent­ steht in Verbindung mit dem Kondensat Schwefelsäure, sobald der Schwefel­ säuretaupunkt von 150°C unterschritten wird. Die Schwefelsäure kann die Heiz­ kesselwände angreifen. In einem solchen Fall ist der Einsatz von hochlegierten Stählen als Heizkesselwandmaterial erforderlich. Solche Materialien sind in der Herstellung und in der Verarbeitung kostenintensiver als weniger edle Metalle. Ausserdem werden in geringen Mengen Chrom und Nickel durch den Säureangriff aus dem Metall herausgelöst und bei Brennwerttechnik mit dem Kondensatwasser in das kommunale Abwassersystem geleitet. Die nach dem ATV-Merkblatt festgelegten maximalen Konzentrationen werden bei Heizkesseln mit Brennwertnutzung selbst bei hochlegierten Stählen teilweise überschritten.

Wenn Heizkessel mit unterschiedlichen Leistungen beaufschlagt werden, ändert sich der zu übertragende Energiestrom. Bei konventionellen Heizkesseln ist die Wärme­ übertragerleistung durch die Geometrie und das Material der Wärmeübertragerflächen begrenzt. Die Wärmeübertragerleistung solcher Heizkessel kann sich nur noch durch die eingestellte Temperaturdifferenz zwischen dem zu kühlenden Medium und dem Kühlmedium ändern. Es gibt Anwendungsfälle, bei denen die Austrittstemperatur des Abgases aus dem Kessel bestimmte Werte nicht unterschreiten darf. Für solche Anwendungsfälle reicht die Änderung der Temperaturdifferenz nicht in jedem Fall aus, um die Wärmeübertragerleistung an die variierte eingekoppelte Leistung anzupassen. Dies gilt insbesondere, wenn die Leistung im Verhältnis 1 : 2 oder größer variiert wird.

Wird die beaufschlagte Leistung zu groß, ist der Wärmeübertrager unterdimensioniert. Wird die Leistung hingegen zu klein, ist der Wärmeübertrager überdimensioniert. Ist der Wärmeübertrager unterdimensioniert, so kann der Kessel bei zu großer beauf­ schlagter Leistung beschädigt oder zerstört werden. Ist er hingegen unterdimensioniert, so wird das zu kühlende Medium auf sehr niedrige Temperaturen abgekühlt. Je nach Heizkesselanwendung sind die Temperaturen für einen Prozess zu niedrig oder in dem zu kühlenden Medium finden chemische Reaktionen statt. Diese Reaktionen führen zur Schädigung des Heizkessels.

Ein Beispiel für eine derartige Reaktion ist die Schwefelsäurebildung bei Unterschrei­ tung der Säuretaupunktstemperatur im Abgas. Es entsteht bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Brennstoffen SO₂ und SO₃, das weiter zu Schwefelsäure reagieren kann. Solche Brennstoffe sind zum Beispiel Heizöle. Wird zum Beispiel ein mit Heizöl befeuerter Heizkessel mit unterschiedlichen Leistungen beaufschlagt, so kann die Abgastemperatur bei kleinen eingestellten Leistungen unter die Säuretaupunkts­ temperatur des Abgases abfallen. Hierdurch kondensiert das Wasser des Abgases an den gekühlten Heizkesselwänden und es entsteht Schwefelsäure aus dem im Abgas vorhandenen SO₃. Durch die Schwefelsäure wird die Heizkesselwand angegriffen und geschädigt.

Damit Heizkessel in einem großen Leistungsbereich betrieben werden können, ohne dass in ihnen die Taupunktstemperatur unterschritten wird, sind spezielle Heizkessel und Dampfkessel insbesondere für große Leistungen entwickelt worden. Bei Beauf­ schlagung dieser Kessel mit unterschiedlichen Leistungen darf die Austrittstemperatur aus dem Kessel nicht zu hoch sein, um einen hohen Wirkungsgrad mit dem Kessel zu erzielen. Bei diesen Kesseln wird ein Teil der Wärmeübertragerflächen durch mechanische Verstellung zu- und weggeschaltet. Durch die Verstellung kann die Wärmeübertragerleistung der in den Kessel eingetragenen Leistung angepasst werden. Hierdurch kann die Unterschreitung der Taupunktstemperatur im Kessel verhindert werden. Eine mechanische Verstellung in heißen Bereichen ist technisch aufwendig und insbesondere bei Korrosion im Kessel anfällig für Defekte.

Es gibt Verfahren, bei denen ein Heizkessel im großen Leistungsbereich bei gleichzeitiger Nutzung der latenten Wärme betrieben werden kann. Diese Verfahren sind insbesondere für den Einsatz schwefelhaltiger Brennstoffe geeignet. Eines dieser Verfahren ist die Aufteilung des Heizkessels in Module. Dabei wird in einem Modul die Unterschreitung des Taupunkts vermieden und in dem anderen Modul die Unterschreitung des Taupunkts und die Kondensation des Abgases hervorgerufen. In dem Modul ohne Kondensation wird ein Teil des Wärmestroms ausgekoppelt, der in den Heizkessel eingetragen wird. In dem Modul mit Kondensation wird der restliche Wärmestrom bis auf geringe Abgasverluste ausgekoppelt. In dem Modul mit Konden­ sation entsteht schwefelige Säure und Schwefelsäure bei Einsatz schwefelhaltiger Brennstoffe. Um säurefeste Materialien nicht einsetzten zu müssen und um gleichzeitig das Abgas zu entschwefeln, findet im Modul die direkte Neutralisation des schwefelsäurehaltigen Kondensats in einem Wasserbad statt (Patent DE 195 09 461). Bei Betrieb eines solchen Heizkessels in einem großen Leistungsbereich muß in dem Wasserbad bei großen Leistungen ein großer Wärmestrom übertragen werden. Die Anwendung des Wasserbadmoduls zu Heizzwecken und zur gleichzeitigen Nutzung der latenten Wärme erfordert Temperaturen im Wasserbad von maximal 48°C und mittlere Temperaturen im Kühlmedium im Wasserbadwärmeübertrager von maximal 43°C. Diese Temperaturen dürfen nicht überschritten werden, wenn mit dem Heizkessel ein möglichst hoher Wirkungsgrad erzielt werden soll. Bei einer derart geringen Temperaturdifferenz ist die Übertragung großer Wärmeströme nur durch große Austauschflächen möglich. Der Aufbau des Wasserbadmoduls lässt jedoch nicht beliebig große Wärmeübertragerflächen zu. Das Modul würde sonst im Gesamtaufbau sehr groß.

Zur Vermeidung der Taupunktsunterschreitung bei Abgasen aus der Heizöl- oder Dieselverbrennung sind in Luftvorwärmern zur Wärmeübertragung Wärmerohre eingesetzt worden (Patentschrift: DE 26 02 211). Auch hier wird zur Wirkungsgradverbesserung die restliche Abgaswärme an die Verbrennungsluft übertragen. Damit das Abgas nicht zu weit abkühlt wird hier die Eigenschaft der Wärmerohre, bei einer konstanten Temperatur Wärme zu übertragen, ausgenutzt.

Ein Wärmerohr, wie zum Beispiel in der Patentschrift US 3229-759 beschrieben, besteht aus einem geschlossenen, länglichen, vorzugsweise rohrförmigen Behälter, der an seinen Innenwänden meist eine Kapillarstruktur aufweist. Der Behälter ist mit einer im Betriebsbereich kondensierenden Flüssigkeit als Wärmeübertragungsmedium gefüllt. Ein Wärmerohr hat eine Verdampfungszone, eine isolierte Zone und eine Kondensationszone. In die Verdampfungszone wird die zu übertragende Wärme, z. B. aus einem Abgasstrom zugeführt. In dieser Zone verdampft das Wärmeübertragungs­ medium. Durch die wärmeisolierte Zone strömt das verdampfte Wärmeübertragungs­ medium zur Kondensationszone. In dieser Zone wird das Wärmerohr z. B. durch das Kühlmedium eines Kessels gekühlt. Hierdurch wird dem Wärmeübertragungsmedium Energie entzogen und es kondensiert. Das Kondensat wird durch die Kapillarstruktur zurück in die Verdampfungszone transportiert.

Die Wärmerohre können auch derart eingestellt werden, dass sie eine Ventilfunktion bei der Wärmeübertragung haben. Bei der Befüllung der Wärmerohre mit einem Wärmeübertragungsmedium und einem im Betriebsbereich nicht kondensierenden Gases überträgt das Wärmerohr erst ab einer bestimmten Temperatur die Wärme (Patentschrift: DE 24 39 442). Diese Eigenschaft kann bei Kühlschränken und Kühlkammern ausgenutzt werden, um die Temperatur in dem zu kühlenden Raum genau einzustellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der Wärmeübertra­ ger in Feuerräumen zu schaffen, bei der ein Feuerraum mit unterschiedlichen Leistungen beaufschlagt werden kann, ohne dass es im Feuerraum zu Schäden durch aggressive Gaskomponenten im Produktgas, Zwischenproduktgas oder im Abgas kommt und dennoch ein hoher Wirkungsgrad im gesamten Leistungsbereich erzielt wird. Dies betrifft insbesondere Feuerräume, die mit Brennstoffen befeuert werden, die säure- oder basebildende Gaskomponenten enthalten. Die Erfindung betrifft vorzugs­ weise die Wärmeübertragung in der Zone des Feuerraums, in dem die Taupunkts­ unterschreitung der aggressiven Gaskomponenten erwünscht oder vermieden werden soll.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Anordnung zur Wärmeübertragung von fühlbarer und/oder latenter Wärme an fluide Wärmeträger aus Feuerungen für feste, flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager ganz oder teilweise ein Wärmerohr ist, dessen Verdampfungsteil direkt in den Abgasstrom, in das Kondensat oder das Kondensat-Abgas-Gemisch eintaucht und dessen Kondensationsteil in den fluiden Wärmeträger direkt eintaucht, um größere Leistungsmodulation mit einer gezielten Steuerung des Temperaturfensters zu ermöglichen. Dabei ist die richtige Positionierung und die Wahl des Wärmeübertragungsmediums der Wärmerohre in einem Feuerraum, in dem die Taupunktsunterschreitung vermieden oder hervorgerufen werden soll notwendig.

Es gibt zwei Vorteile der Lösung, mindestens ein Wärmerohr in den Bereich eines Feuerraums einzusetzen, in dem eine Taupunktsunterschreitung von aggressiven Gaskomponenten auftreten kann oder soll. Durch den Einsatz von Wärmerohren kann der Wärmestrom, der im Feuerraum vom Produkt-, Zwischenproduktgas oder Abgas an den fluiden Wärmeträger übertragen wird, gesteuert werden. Andererseits werden durch Wärmerohre große Wärmeströme bei geringen Temperaturunterschieden zwischen einem zu kühlenden Medium wie den Gasen und/oder den kondensierten Gaskompo­ nenten aus der Verbrennung und dem fluiden Wärmeträger übertragen.

Anspruch 2 bezieht sich auf den Einsatz eines Wärmerohres, das erst ab einer bestimmten Temperatur beginnt, Wärme zu übertragen. Dieses soll in einem Feuerraum eingesetzt werden, bei dem bei Betrieb mit unterschiedlichen Leistungen eine Taupunktsunterschreitung vermieden werden soll. Durch Einsatz solcher Wärmerohre mit temperaturabhängiger Wärmeübertragung in dem Feuerraum, kann die Austrittstemperatur der Gase aus der Verbrennung aus dem Kessel über einer bestimmten Temperatur gehalten werden.

Hierzu ist eine Anordnung von Wärmerohren mit temperaturabhängiger Wärmeüber­ tragung im Feuerraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittstemperatur des Abgases aus der Wärmeübertragungszone unabhängig von dem durch die Feuerung eingetragenen Wärmestrom oberhalb der Taupunkts­ temperatur liegt.

Anspruch 3 bezieht sich auf eine Anordnung von Wärmeübertragern, in der Kondensation stattfinden soll. Diese Anordnung besteht aus zwei Zonen zur Wärmeübertragung. In der 1. Zone findet keine Kondensation statt. Diese Anordnung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass in deren 2. Zone Kondensation stattfindet und die Wärmeübertragung mindestens durch ein Wärmerohr erfolgt.

Anspruch 4 bezieht sich auf eine Anordnung, die aus 2 Zonen besteht und deren 1. Zone den Aufbau eines konventionellen Heizkessels hat. Diese Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer nachgeschalteten 2. Zone die Wärmeübertragung mindestens durch ein Wärmerohr erfolgt.

Anspruch 5 bezieht sich auf die Anordnung der Wärmerohre in einem Feuerraum, der aus 2 Zonen besteht. In beiden Zonen soll die Taupunktsunterschreitung vermieden werden. Hier ist insbesondere von Vorteil, wenn zwischen dem aus der Verbrennung stammenden Gas als Wärme abgebendes Medium und dem fluiden Wärmeträger als Wärme führendes Medium eine Wärmeisolierung angeordnet ist. Eine besonders gut wärmeleitende Verbindung zwischen dem Wärme führendem Medium und dem Wärme abgebenden Medium wird über die Wärmerohre nach den Ansprüchen 1, 2 und 4 hergestellt. Diese Anordnung der Wärmerohre nach den Ansprüchen 1, 2 und 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Kontakt zwischen dem Wärme führenden und dem Wärme abgebenden Medium allein durch die Wärmerohre besteht und die Wärmeleitung der nichtmetallischen Komponenten durch geeignete Maßnahmen wie dem Einsatz von Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit oder Evakuierung stark reduziert wird, um die Wärmeübertragung zwischen Wärme führenden und Wärme abgebenden Medium möglichst gering zu halten, so dass das Temperaturfenster des Wärme führenden Mediums aus der Feuerung in der 2. Zone bei der Leistungsmodulation klein gehalten wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in schematischen Zeichnungen dargestellten beispielhaften Anordnungen für die Wärmeübertrager näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Feuerraum, in dem die Taupunkts­ unterschreitung hervorgerufen werden soll, bestehend aus einer konventionellen 1. Wärmeübertragungszone, mit einem rohrförmigen Brennkammereinsatz 10 und einer berippten Brennkammerwand 11 des Feuerraums und einer 2. Wärmeübertragungszone einem Wasserbad 7 mit Lochboden 8 und einem Wärmerohr 1,

Fig. 2 einen horizontalen Querschnitt durch das Wasserbad 7 mit Lochboden 8 und Wärmerohren 1 längs der Linie Ia-Ib,

Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Feuerraum, in dem die Taupunkts­ unterschreitung vermieden werden soll, bestehend aus einer konventionellen 1. Wärmeübertragungszone gleichen Aufbaus, wie in Fig. 1 und einer 2. Wärmeüber­ tragungszone mit einer Abgasleitung 9, in die Wärmerohre 1 eintauchen,

Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt durch die 2. Wärmeübertragungszone des Feuerraums nach Fig. 3, mit der Abgasleitung 9 und einem Wärmerohr 1 längs der Linie IIIa-IIIb.

Der Feuerraum gemäß Fig. 1 besteht aus einer 1. Wärmeübertragungszone, in die der Brenner (hier nicht dargestellt) hineinfeuert. Die Verbrennung findet in dem einseitig geschlossenen vorzugsweise rohrförmigen Brennkammereinsatz 10 statt. Die Abgase aus der Verbrennung strömen zwischen dem Brennkammereinsatz 10 und den berippten Feuerraumwänden 11 in die Abgasleitung 16 hinein. Dabei geben die Abgase Wärme an die Feuerraumwände 11 ab. Die Feuerraumwände werden durch den fluiden Wärme­ träger 2, der den Feuerraum durchströmt, gekühlt. In der 1. Wärmeübertragungszone tritt der fluide Wärmeträger über die Verbindungsleitung 12 von der 2. Wärmeüber­ tragungszone ein und durch den Austritt 15 aus. Bei dem Austritt 15 hat der fluide Wärmeträger seine höchste Temperatur erreicht. In der 1. Wärmeübertragungszone findet keine Taupunktsunterschreitung des Abgases statt. Die 1. Wärmeübertragungs­ zone ist zum größten Teil gegenüber der Umgebung mit einer Wärmeisolierung 13 umgeben. In der Feuerraumtür 14 wird der Brenner angebracht. Das Abgas strömt über die Abgasleitung 16 in die 2. Wärmeübertragungszone, die ein Wasserbad 7 ist. Über die Abgasleitung 16 gelangt das Abgas unter den Lochboden mit Wehr 8. Es wird dispergiert und strömt in einer Blasensäule 9 an den Wärmerohren 1 vorbei. Es entweicht über das Abgasrohr 17 in den Kamin. In der Blasensäule 9 wird das Abgas abgekühlt und das Wasser im Abgas zu einem großen Teil auskondensiert. Dabei wird die Wärme des Abgases an das Wasser oder direkt an die Wärmerohre 1 abgegeben. Die in das Wasser übertragene Wärme wird an die Wärmerohre übertragen. Die Wärmerohre übertragen ihrerseits die Wärme an den fluiden Wärmeträger 2. Dieser tritt in den Feuerraum am Einlass 4, durchströmt die Kühlzone 3 und strömt zur 1. Wärmeübertragungszone über die Zuleitung 5. Die 2. Wärmeübertragungszone ist mit einer Wärmeisolierung 6 umgeben. Die Anordnung ist auch im Gleichstrom möglich.

In Fig. 2 ist eine mögliche Anordnung der Wärmerohre 1 in der 2. Wärmeüber­ tragungszone dargestellt. Die 4 Wärmerohre 1 sind beispielhaft über dem Lochboden 8 nebeneinander angeordnet. Zwischen den Wärmerohren 1 befindet sich das Abgasrohr 17. Die Wärmerohre 1 tauchen mit ihrem Verdampferteil in das Wasserbad 7 und mit ihrem Kondensatorteil in den fluiden Wärmeträger 2.

Der Feuerraum gemäß Fig. 3 besteht aus einer 1. Wärmeübertragungszone, die den gleichen Aufbau hat und die die gleiche Funktion erfüllt, wie die 1. Wärmeüber­ tragungszone in Fig. 1. An diese 1. Zone ist die 2. Wärmeübertragungszone ange­ schlossen. Die zwei Zonen sind über die Leitung 5 für den fluiden Wärmeträger und die Abgasleitung 7 miteinander verbunden. Die aus der 1. Wärmeübertragungszone strömenden Abgase gelangen über die Abgasleitung 7 in die Abgasleitung 9 der 2. Wärmeübertragungszone. In der Abgasleitung 9 umströmt das Abgas die Wärmerohre 1. Auf dem Verdampferteil der Wärmerohre 1 sind Rippen 8 angebracht. Diese sind zur Verbesserung der Wärmeübertragung der Abgaswärme an die Wärmerohre 1 angeschweißt. Das Abgas wird über die Abgasleitung 15 in den Kamin geleitet. Die Abgaswärme wird von den Wärmerohren an den fluiden Wärmeträger 2 des Feuerraums in der gekühlten Zone 3 der 2. Wärmeübertragungszone übertragen. Dazu tauchen die Wärmerohre 1 direkt in den fluiden Wärmeträger 2 in Zone 3 ein. Der fluide Wärmeträger tritt am Kesseleinlass 4 in die gekühlte Zone 3 ein. Er umströmt die Wärmerohre 1 und tritt in die 1. Wärmeübertragungszone über die Leitung des fluiden Wärmeträgers 5 ein. Die Abgasleitung 9 ist von einer Wärmeisolierung 6 umgeben und gegenüber der gekühlten Zone 3 und der Umgebung wärmeisoliert. Auch die gekühlte Zone 3 ist gegenüber der Umgebung wärmeisoliert. Die 5 Wärmerohre 1 sind in der 2. Wärmeübertragungszone beispielhaft hintereinander angeordnet. Die hier eingesetzten Wärmerohre sind derart gefüllt, dass sie eine Ventilwirkung bei der Wärmeübertragung haben und erst ab einer bestimmten Temperatur Wärme übertragen. Hierdurch soll verhindert werden, dass im Feuerraum die Abgastemperatur zu weit absinkt und es zur Taupunktunterschreitung im Feuerraum kommt.

In Fig. 4 ist der vertikale Querschnitt durch die 2. Wärmeübertragungszone dargestellt. Der Verdampfungsteil des Wärmerohrs 1 mit Rippen 8 wird vom Abgas in der Abgasleitung 9 umströmt. Zwischen Verdampfer- und Kondensatorteil ist ein Teil des Wärmerohrs 1 isoliert. Der Kondensatorteil des Wärmerohrs 1 taucht in den fluiden Wärmeträger 2 direkt ein und wird von diesem umströmt. Die Abgasleitung 9 und die Leitung des fluiden Wärmeträgers 3 sind hier beispielhaft mit rechteckigem Querschnitt dargestellt. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, diese Querschnitte abgerundet, rund oder halbrund zu gestalten.

Claims (5)

1. Anordnung zur Wärmeübertragung von fühlbarer und/oder latenter Wärme an fluide Wärmeträger aus Feuerungen für feste, flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager ganz oder teilweise ein Wärmerohr ist, dessen Verdampfungsteil direkt in den Abgasstrom, in das Kondensat oder das Kondensat-Abgas-Gemisch eintaucht und dessen Kondensationsteil in den fluiden Wärmeträger direkt eintaucht, um größere Leistungsmodulation mit einer gezielten Steuerung des Temperaturfensters zu ermöglichen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittstemperatur des Abgases aus der Wärmeübertragungszone unabhängig von dem durch die Feuerung eingetragenen Wärmestrom oberhalb der Taupunktstemperatur liegt.

3. Anordnung von Wärmeübertragern nach Anspruch 1, die aus 2 Zonen besteht, in deren 1. Zone keine Kondensation stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass in deren 2. Zone Kondensation stattfindet und die Wärmeübertragung mindestens durch ein Wärmerohr erfolgt.

4. Anordnung von Wärmeübertragern nach den Ansprüchen 1 bis 3, deren 1. Zone den Aufbau eines konventionellen Heizkessels hat, dadurch gekennzeichnet, dass in einer nachgeschalteten 2. Zone die Wärmeübertragung mindestens durch ein Wärmerohr erfolgt.

5. Anordnung der Wärmerohre nach den Ansprüchen 1, 2, und 4 zwischen dem Wärme führenden und dem Wärme abgebenden Medium dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Kontakt zwischen dem Wärme führenden und dem Wärme abgebenden Medium allein durch die Wärmerohre besteht und die Wärmeleitung der nichtmetallischen Komponenten durch geeignete Maßnahmen wie dem Einsatz von Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit oder Evakuierung stark reduziert wird, um die Wärmeübertragung zwischen Wärme führenden und Wärme abgebenden Medium möglichst gering zu halten, so dass das Temperaturfenster des Wärme führenden Mediums aus der Feuerung in der 2. Zone bei der Leistungsmodulation klein gehalten wird.