DE202007018291U1

DE202007018291U1 - Flame tube construction for a boiler with high heat transfer

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Publication number: DE202007018291U1
Application number: DE202007018291U
Authority: DE
Original assignee: ECO POWER STAR GmbH
Current assignee: ECO POWER STAR GmbH
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2017-03-24

Abstract

Flammenrohr-Konstruktion für einen Heizkessel, wobei die Flammenrohr-Konstruktion aufweist:
ein Flammenrohr (3) mit einem Flammenrohr-Gehäuse (3a), das sich in einer axialen Richtung (A) erstreckt, einem von dem Flammenrohr-Gehäuse (3a) umgebenen Flammenrohr-Innenraum (3d), einem Brenneranschluss (3b) zum Anschluss eines Brenners (2) für flüssige, gasförmige oder zerstäubte feste Brennstoffe (11a) und einem am entgegengesetzten Ende vorgesehenen Flammenrohr-Ausgang (3c),
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Flammenrohr-Innenraum (3d) mindestens ein Körper (15; 150) aus einem hitzebeständigen Material angeordnet ist, der eine Sekundärstrahlungsfläche (15a, 150a) zur Ausstrahlung von Sekundärstrahlung (IR) an eine Innenfläche (3e) des Flammenrohr-Gehäuses (3a) aufweist, und
der mindestens eine Körper (15; 150) aus einem Keramikmaterial gefertigt ist.A flame tube construction for a boiler, the flame tube construction comprising:
a flame tube (3) having a flame tube case (3a) extending in an axial direction (A), a flame tube inner space (3d) surrounded by the flame tube case (3a), a burner port (3b) for connecting one Burner (2) for liquid, gaseous or atomised solid fuels (11a) and a flame tube outlet (3c) provided at the opposite end,
characterized in that
at least one body (15; 150) made of a heat-resistant material is arranged in the flame tube interior (3d) and has a secondary radiation surface (15a, 150a) for emitting secondary radiation (IR) to an inner surface (3e) of the flame tube housing (3a ), and
the at least one body (15; 150) is made of a ceramic material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flammenrohr-Konstruktion mit hoher Wärmeübertragung für einen Heizkessel u.The The invention relates to a flame tube construction with high heat transfer for one Boiler u.

Heizkessel dienen der Erhitzung eines Heizmediums, insbesondere von Wasser, zu Heißwasser oder Dampf. Sie weisen einen Verdampfer mit einem Brenner und einem an den Brenner angeschlossenen Flammenrohr, einen nachfolgenden Überhitzer und in der Regel einen Wasservorwärmer auf.boiler serve to heat a heating medium, in particular water, to hot water or Steam. They have an evaporator with a burner and a the burner connected flame tube, a subsequent superheater and usually a water heater on.

Hierbei unterscheiden sich Heizkessel, bei denen das Flammenrohr eine Begrenzung zu dem umgebenden Heizmedium wie insbesondere Wasser darstellt und mit Temperaturen von mehreren hundert Grad, z. B. 600-800°C betrieben werden, grundsätzlich von z. B. Trocknern zum Trocknen von feuchtem Material, die auch lediglich bei Temperaturen von bis zu 100° C betrieben werden. Weiterhin ist bei den der Erfindung zugrunde liegenden Heizkesseln die Länge des Flammenrohrs typischerweise deutlich größer, z. B. mindestens 10 mal, vorzugsweise 20 bis 30 mal so groß wie die Länge des Brenners.in this connection differ boiler, where the flame tube a limit represents the surrounding heating medium such as in particular water and with temperatures of several hundred degrees, z. B. 600-800 ° C operated be, basically from Z. As dryers for drying wet material, which also only be operated at temperatures of up to 100 ° C. Farther is in the invention of the boiler underlying the length of Flame tube typically significantly larger, z. At least 10 times, preferably 20 to 30 times the length of the burner.

Bei Heizkesseln werden in der Regel Brennräume mit kleiner bis mittelgroßer Leistung bis etwa 50 MW erreicht, wobei das Flammenrohr-Gehäuse in der Regel als glatter oder gewellt lang gestreckter Zylinder ausgebildet ist. Im Inneren des Flammenrohres findet die Verbrennung mit der Freisetzung der Verbrennungswärme statt; auf der Außenseite des Flammenrohr-Gehäuses wird Wasser erhitzt und ggf. verdampft.at Boilers are usually combustion chambers with small to medium power reached to about 50 MW, with the flame tube housing in the Usually designed as a smooth or wavy elongated cylinder is. Inside the flame tube, the combustion takes place with the Release of the heat of combustion instead of; on the outside the flame tube housing is Water heated and possibly evaporated.

Diese Anordnung bildet somit in der Regel den Verdampfer bzw. Erwärmer eines Kessels, dem sich der Überhitzer anschließt und dem ein Vorwärmer für das Frischwasser vorgeschaltet ist.These Arrangement thus usually forms the evaporator or a heater Kessels, which is the superheater followed and a preheater for the Fresh water is connected upstream.

Als Brennstoff können dem Brenner flüssige oder gasförmige Brennstoffe oder auch zerstäubte feste Brennstoffe zugeführt werden. Weiterhin kann dem Flammenrohr eine Schwelgasfeuerung für feste Brennstoffe vorgeschaltet werden.When Fuel can the burner liquid or gaseous Fuels or atomized solid Fuel supplied become. Furthermore, the flame tube can be a Schwelgasfeuerung for solid fuels upstream.

Die erreichbaren Leistungen und Wirkungsgrade hängen wesentlich davon ab, welcher Anteil der für die Dampferzeugung benötigen Wärme bereits im Flammenrohr selbst übertragen werden kann. Diese Wärmeübertragung ist relativ gering, weil sie im wesentlichen nur durch Gasstrahlung sowie durch die so genannte Flammenstrahlung erfolgt. Eine Wärmeübertragung durch Konvektion ist hingegen vernachlässigbar.The achievable benefits and efficiencies depend significantly on which Proportion of for need the steam generation Heat already transferred in the flame tube itself can be. This heat transfer is relatively low because they are essentially only by gas radiation as well as by the so-called flame radiation. A heat transfer by convection, however, is negligible.

Die hier wirkenden Mechanismen sind insbesondere deshalb relativ gering, weil sowohl die Gasstrahlung als auch die Flammenstrahlung von der Schichtdicke des Flammenrohres abhängen, die durch den Durchmesser des Flammenrohres gegeben ist und seiten wesentlich größer als 1 m ist.The Mechanisms acting here are therefore relatively small, in particular because both the gas radiation and the flame radiation of the layer thickness depend on the flame tube, which is given by the diameter of the flame tube and sides much larger than 1 m is.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Flammenrohr-Konstruktion zu schaffen, die eine hohe Energieeffizienz bzw. Wärmeausnutzung erreicht.Of the Invention is based on the object to provide a flame tube construction, which achieves high energy efficiency or heat utilization.

Diese Aufgabe wird durch eine Flammenrohr-Konstruktion nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.These The object is achieved by a flame tube construction according to claim 1 solved. The dependent claims describe preferred developments.

Erfindungsgemäß ist somit in dem Flammenrohr-Innenraum mindestens ein Körper aus einem Keramikmaterial angeordnet, der eine zur Abstrahlung von Sekundärstrahlung bzw. Sekundär-Wärmestrahlung dienende Oberfläche aufweist. Die von dem Körper ausgesandte Sekundärstrahlung durchquert den Flammenrohr-Innenraum und wird an der Gehäuse-Innenfläche absorbiert. Als Sekundärstrahlung wird erfindungsgemäß eine Wärmestrahlung bezeichnet, die von einem durch die Flamme bzw. die Verbrennungsgase erhitzten Körper ausgestrahlt wird.According to the invention is thus in the flame tube interior, at least one body made of a ceramic material arranged, one for the emission of secondary radiation or secondary heat radiation serving surface having. The of the body emitted secondary radiation passes through the flame tube interior and is absorbed on the housing inner surface. As secondary radiation According to the invention, a heat radiation referred to by a by the flame or the combustion gases heated body is broadcast.

Die Körper sind hinreichend hitzebeständig, vorteilhafterweise aus einer feuerfesten Keramik oder einem hitzebeständigen Metall hergestellt, und so angebracht, dass sie von den heißen Verbrennungsgasen bis etwa auf die Gastemperatur erwärmt werden.The body are sufficiently heat resistant, advantageously made of a refractory ceramic or a heat-resistant metal made, and so attached, that they are from the hot combustion gases be heated to about the gas temperature.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass bei bestehenden Flammenrohren ein Großteil der Wärmeübertragung von den Verbrennungsgasen auf das Flammenrohr-Gehäuse durch Wärmestrahlung erfolgt, jedoch die Verbrennungsgase auf die Aussendung von Wärmestrahlung in ihren Emissionsspektren bzw. Emissionsbanden begrenzt sind. Lediglich die in der Flamme vorhandenen Rußteilchen ermöglichen bisher eine breitbandigere Emission.Of the Invention is based on the finding that in existing flame tubes a big part the heat transfer from the combustion gases to the flame tube housing thermal radiation takes place, but the combustion gases on the emission of heat radiation are limited in their emission spectra or emission bands. Only allow the soot particles present in the flame so far a broadband emission.

Eine derartige Sekundärstrahlung wird von der Gehäuse-Innenfläche nicht abgegeben, da diese über den gesamten Umfang weitgehend gleich niedrige Temperaturen aufweist.A such secondary radiation does not work from the inside of the case delivered as these over the entire circumference has substantially the same low temperatures.

Die Körper können z. B. ringförmig, als Gitter oder in Form gelochter Scheiben ausgebildet sein. Vorteilhafterweise sind mehrere derartige Körper axial beanstandet hintereinander angeordnet, wodurch zum einen die Sekundärstrahlungsfläche als Summe der einzelnen Flächen erhöht ist und zum anderen zwischen den Körpern Freiräume gebildet werden, in denen das Gas weiterhin in seinen Emissionsbanden Strahlung abgeben kann.The body can z. B. annular, be formed as a grid or in the form of perforated discs. advantageously, are several such bodies axially spaced standing behind one another, whereby on the one hand the Secondary radiation surface as Sum of the individual areas elevated and on the other hand, between the bodies free spaces are formed, in which the gas can continue to emit radiation in its emission bands.

Die erfindungsgemäßen Körper zeigen hierbei eine deutliche Abstrahlung von Sekundärstrahlung und unterscheiden sich daher von ggf. im Flammenrohr angeordneten Temperatur-Messfühlern, Sonden, Proberohren usw.The bodies of the invention show here at a significant emission of secondary radiation and therefore differ from possibly arranged in the flame tube temperature sensors, probes, test tubes, etc.

Bei Untersuchung zeigten sich Energieeinsparungen durch derartige Einbauten je nach Art und Größe der Kessel im Bereich von 5 bis über 20 Prozent. Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil ergibt sich daraus, dass durch den mindestens einen Körper eine bessere Durchmischung der Verbrennungsgase und hierdurch eine bessere und vollständigere Oxidation stattfindet. Hierdurch wird der Lambda-Wert verbessert.at Investigation showed energy savings through such installations depending on the type and size of the boiler ranging from 5 to over 20 percent. Another inventive advantage results from that through the at least one body better mixing the combustion gases and thereby a better and more complete oxidation takes place. This improves the lambda value.

Der mindestens eine Körper bzw. der Einsatz aus mehreren Körpern ist vorteilhafterweise derartig gestaltet, dass sich eine über den Querschnitt des Flammenrohr-Gehäuses eine gleichmäßige Durchströmung ergibt.Of the at least one body or the use of several bodies is advantageously designed such that an over the Cross section of the flame tube housing gives a uniform flow.

Bei Verwendung mehrerer, d. h. von mindestens zwei Körpern können diese vorteilhafterweise durch Verbindungsmittel, z. B. in axialer Richtung verlaufende Stangen, verbunden sein, so dass ein einteiliger Einsatz gebildet wird.at Using multiple, d. H. of at least two bodies, these can advantageously by Connecting means, for. B. extending in the axial direction bars, be connected, so that a one-piece insert is formed.

Erfindungsgemäß können zum einen vorhandene Anlagen durch Einbringung des mindestens einen Körpers, vorteilhafterweise des Einsatzes aus mehreren Körpern, nachgerüstet werden. Weiterhin ist jedoch auch der Einsatz bzw. der Einbau in Neuanlagen möglich.According to the invention can an existing facilities by introducing the at least one body, advantageously the use of several bodies, be retrofitted. Furthermore, however, is also the use or installation in new plants possible.

Erfindungsgemäß ist der Anteil der von der Sekundärstrahlungsfläche 15a, 150a übertragenen Energie an der gesamten Strahlungsenergie, die auch die Strahlung von Rußteilchen berücksichtigt, im Bereich von z. B. größer 60%, z. B. bei 70-80%. Unter Berücksichtigung der Wärmeübertragung durch Konvektion und gegebenenfalls Wärmeübertragung liegt somit der An teil der von der an den mindestens einen Körper vorgesehenen Sekundärstrahlungsfläche übertragenen Energie an der insgesamt von dem Flammenrohr-Innenraum 3d an die Innenfläche 3e des Flammenrohr-Gehäuses 3a übertragenen Energie bei mindestens 30%, z. B. bei 30-45% oder auch höher.According to the invention, the proportion of the secondary radiation surface 15a . 150a transmitted energy to the total radiant energy, which also takes into account the radiation of soot particles, in the range of z. B. greater than 60%, z. At 70-80%. Taking into account the heat transfer by convection and optionally heat transfer is thus at the part of the at least one body provided on the secondary radiation surface energy transferred to the total of the flame tube interior 3d to the inner surface 3e the flame tube housing 3a transmitted energy at least 30%, z. B. at 30-45% or higher.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the accompanying drawings on some embodiments explained in more detail. It demonstrate:

1 den prinzipiellen Aufbau eines Warmwasseraufbereiters; 1 the basic structure of a water heater;

2 eine Draufsicht bzw. Horizontalschnitt durch das Flammenrohr aus 1; 2 a plan view or horizontal section through the flame tube 1 ;

3 den Axialschnitt III.-III. aus 2; 3 the axial section III.-III. out 2 ;

4 eine der 2 entsprechende Draufsicht gemäß einer weiteren Ausführungsform; 4 one of the 2 corresponding plan view according to another embodiment;

5 den Schnitt V.-V. aus 4. 5 the section V.-V. out 4 ,

Ein Heizkessel 1 dient der Erhitzung von Wasser, zum Beispiel zur Warmwasseraufbereitung oder auch als Heizeinrichtung, z. B. als Therme in einem Heizkreislauf. In 1 ist der grundsätzliche Aufbau gezeigt mit einem Brenner 2, einem Verdampfer 5, in dem ein Flammenrohr 3 angeordnet ist, einem sich an diesen anschließenden Überhitzer 6 und einem Wasservorwärmer 8.A boiler 1 serves the heating of water, for example for hot water treatment or as a heating device, eg. B. as a spa in a heating circuit. In 1 the basic construction is shown with a burner 2 , an evaporator 5 in which a flame tube 3 is arranged, an adjoining this superheater 6 and a water heater 8th ,

Der Brenner 2 kann insbesondere ein Gebläsebrenner 2, grundsätzlich jedoch auch ein anderer Brennertyp sein und ist an dem Brenneranschluss 3b des Flammenrohrs 3 befestigt. Ihm werden flüssiger, gasförmiger oder pulverförmiger fester Brennstoff 11a und Luft 11b zugeführt. Seine Flamme 10 ragt in den Flammenrohr-Innenraum 3d hinein, wobei seine heißen Verbrennungsgase 12 nachfolgend durch den Flammenrohr-Innenraum 3d zu dem Flammenrohr-Ausgang 3c strömen. Die durch den Flammenrohr- Innenraum 3d strömenden Verbrennungsgase 12 strahlen hierbei Wärmestrahlung bzw. Primärstrahlung radial nach außen zu der Gehäuseinnenfläche 3e ab; weiterhin findet eine Wärmeübertragung von den heißen Verbrennungsgasen 12 zu dem Flammenrohr-Gehäuse 3a auch durch Konvektion statt. Das Flammenrohr-Gehäuse 3a dient im dem Verdampfer 5 somit zur Abgrenzung gegenüber dem Heizmedium, d.h. insbesondere aufzuheizendem Wasser des Wasservorrats.The burner 2 especially a fan burner 2 , in principle however also another burner type and is at the burner connection 3b of the flame tube 3 attached. It becomes liquid, gaseous or powdered solid fuel 11a and air 11b fed. His flame 10 juts into the flame tube interior 3d into it, with its hot combustion gases 12 subsequently through the flame tube interior 3d to the flame tube outlet 3c stream. The through the flame tube interior 3d flowing combustion gases 12 radiate heat radiation or primary radiation radially outward to the housing inner surface 3e from; Furthermore, there is a heat transfer from the hot combustion gases 12 to the flame tube housing 3a also held by convection. The flame tube housing 3a serves in the evaporator 5 thus to the demarcation with respect to the heating medium, ie in particular aufheizendem water of the water supply.

Das Flammenrohr 3 ist z. B. zylindrisch oder mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet; das Flammenrohr-Gehäuse 3a ist vorzugsweise aus Stahl gefertigt. Erfindungsgemäß sind in dem Flammenrohr-Innenraum 3d ein oder mehrere Körper 15 eingesetzt. Sie können sowohl in der Flamme 10 als auch in einem mittleren oder hinteren Bereich des Flammenrohr-Innenraums 3d, d.h. im Bereich der heißen Verbrennungsgase 12 der Flamme 10 angeordnet sein. Die Körper 15 sind hierbei für die Verbrennungsgase 12 durchlässig, erhitzen sich durch die Flamme 10 bzw. die Verbrennungsgase 12 und weisen eine Sekundärstrahlungsfläche 15a auf, an der sie Strahlung IR entsprechend ihrer Temperatur im Infrarot-Bereich aussenden, die von der Gehäuseinnenfläche 3e absorbiert wird. Die Gehäuseinnenfläche 3e ist im Allgemeinen nicht beschichtet, um die Wärmeleitung nach außen nicht zu beeinträchtigen.The flame tube 3 is z. B. cylindrical or formed with a rectangular cross-section; the flame tube housing 3a is preferably made of steel. According to the invention are in the flame tube interior 3d one or more bodies 15 used. You can both in the flame 10 as well as in a middle or rear area of the flame tube interior 3d ie in the area of hot combustion gases 12 the flame 10 be arranged. The body 15 are here for the combustion gases 12 permeable, heat up by the flame 10 or the combustion gases 12 and have a secondary radiation surface 15a at which they emit radiation IR according to their temperature in the infrared range, that of the housing's interior surface 3e is absorbed. The housing interior 3e is generally not coated so as not to affect the heat conduction to the outside.

Der eine bzw. die mehreren Körper 15 können in dem Flammenrohr-Gehäuse 3a auf unterschiedliche Weise befestigt bzw. angebracht sein. Hierbei ist zum einen eine Aufhängung 16 möglich; weiterhin können die Körper 15 auch an anderen Befestigungsmitteln 17 angebracht, z. B. auf Auflagen 17 aufgesetzt sein.The one or more bodies 15 can in the flame tube housing 3a be attached or attached in different ways. This is on the one hand a suspension 16 possible; furthermore, the body can 15 also on other fasteners 17 attached, z. B. on runs 17 be set up.

Die 2, 3 zeigen eine Ausführungsform, bei der mehrere ringförmige Körper 15 in axialer Richtung A beabstandet in dem Flammenrohr 3 angeordnet sind. Hierbei sind die ringförmigen Körper 15 vorteilhafterweise durch z. B. in axialer Richtung verlaufende Stangen 18 zu einem Einsatz 20 verbunden. Somit kann der komplette Einsatz 20 von einer der Stirnseiten 3b, 3c her, z. B. nach Ausbau des Brenners 2 von dem vorderen Anschluss 3b her eingesetzt werden, ohne die Körper 15 nachträglich in dem Flammenraum 3 ausrichten zu müssen.The 2 . 3 show an embodiment in which a plurality of annular bodies 15 in the axial direction A spaced in the flame tube 3 are arranged. Here are the annular body 15 advantageously by z. B. extending in the axial direction bars 18 to a mission 20 connected. Thus, the complete use 20 from one of the front ends 3b . 3c heart. B. after removal of the burner 2 from the front port 3b be used without the body 15 subsequently in the flame room 3 to align.

Bei dieser Ausführungsform der 2, 3 dienen insbesondere die zylindrischen Außenflächen der ringförmigen Körper 15 als Sekundärstrahlungsfläche 15a; ergänzend tragen grundsätzlich auch die zylindrischen Innenflächen der ringförmigen Körper 15 zur Abstrahlung bei. Die Sekundärstrahlung IR gelangt hierbei – soweit sie nicht an andere Körper 15 gelangt – an die zylindrische Gehäuse-Innenfläche 3e, wo sie absorbiert wird.In this embodiment of the 2 . 3 in particular serve the cylindrical outer surfaces of the annular body 15 as secondary radiation surface 15a ; In addition, in principle, the cylindrical inner surfaces of the annular body also carry 15 for radiation at. The secondary radiation IR reaches this - as far as they are not to other body 15 reaches - to the cylindrical housing inner surface 3e where it is absorbed.

Zwischen den ringförmigen Körpern 15 sind Freiräume 22 ausgebildet, in denen die heißen Verbrennungsgase 12 entsprechend ihrer Temperatur IR-Strahlung radial nach außen zu der Gehäuseinnenfläche 3e abstrahlen. Somit wird durch die erfindungsgemäßen Körper 15 die Aussendung von direkter Wärmestrahlung durch die Verbrennungsgase bzw. die in ihnen enthaltenen Rußteilchen nicht verhindert.Between the ring-shaped bodies 15 are free spaces 22 trained in which the hot combustion gases 12 according to their temperature IR radiation radially outward to the housing inner surface 3e radiate. Thus, by the body of the invention 15 does not prevent the emission of direct heat radiation by the combustion gases or the soot particles contained in them.

Die Körper 15 blockieren den Strom der Verbrennungsgase 12 nicht, können jedoch eine Verwirbelung bewirken, die zur Besserung der Durchmischung und somit zur vollständigen Oxidation des Kohlestoffs bzw. der Kohlenwasserstoffe beiträgt. Hierdurch werden die Schadstoffe in den Verbrennungsgasen 12 verringert.The body 15 block the flow of combustion gases 12 not, but can cause a turbulence, which contributes to the improvement of the mixing and thus the complete oxidation of the carbon or hydrocarbons. As a result, the pollutants in the combustion gases 12 reduced.

Die 4, 5 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der als Körper Gitter 150 eingesetzt sind. Die Gitter 150 können z. B. aus einem keramischen Material oder auch – bei hinreichendem Abstand von der Flamme 10 – aus einem wärmebeständigen Metall gefertigt sein und sind wiederum Befestigungsmittel 160 in dem Flammenrohr-Gehäuse 3a befestigt. Hierbei können wiederum mehrere derartige Gitter 150 axial beanstandet vorgesehen sein und zum besseren Einsatz und definierten Position zueinander mittels Verbindungsmitteln 18, z. B. Stangen 18, verbunden sein. Hierbei dient die Außenfläche 150a der Gitter 150 als Sekundärstrahlungsfläche; eine direkte Festkörper-Wärmeleitung von den jeweiligen Körpern 15 bzw. 150 zu dem Flammenrohr-Gehäuse 3a ist unerheblich.The 4 . 5 show another embodiment in which as a body grid 150 are used. The grids 150 can z. B. of a ceramic material or - at a sufficient distance from the flame 10 - Be made of a heat-resistant metal and are in turn fasteners 160 in the flame tube housing 3a attached. Again, several such grids can 150 be provided axially spaced and for better use and defined position to each other by means of connecting means 18 , z. B. rods 18 be connected. Here, the outer surface is used 150a the grid 150 as secondary radiation surface; a direct solid-state heat conduction from the respective bodies 15 respectively. 150 to the flame tube housing 3a is irrelevant.

Bei Temperaturen der Verbrennungsgase 12 von z. B. 800 °C nehmen die Körper 15, 150 Temperaturen etwa 50 °C bis 100 °C unterhalb der Abgastemperatur, d. h. zum Beispiel etwa 700 °C an. Zwar bewirkt die niedrigere Temperatur zunächst eine geringere Abstrahlung an Sekundärstrahlung; das Material der Körper 15, 150 ist hierbei jedoch nicht auf die Absorptionsbande bzw. Emissionsspektren von H₂O, CO₂ sowie der Rußpartikel der Verbrennungsgase 12 beschränkt; erfindungsgemäß wird erkannt, dass trotz der etwas geringeren Temperatur durch die Körper 15, 150 eine höhere Wärmeabstrahlung erreicht wird. Während die Verbrennungsgase 12 einen Emissionsgrad von 0,4 aufweisen, so hat der in ihnen mitgenommene Ruß zunächst einen Emissionsgrad von etwa 0,8, tritt jedoch im Wesentlichen nur in der Flamme 10 auf. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Körper 15, 150 tragen mit ihrem entsprechend hohen Emissionsgrad von 0,8 wiederum deutlich zu einer Erhöhung der Strahlungsübertragung bei.At temperatures of the combustion gases 12 from Z. B. 800 ° C take the body 15 . 150 Temperatures about 50 ° C to 100 ° C below the exhaust gas temperature, ie, for example, about 700 ° C on. Although the lower temperature initially causes less radiation to secondary radiation; the material of the body 15 . 150 However, this is not on the absorption band or emission spectra of H ₂ O, CO ₂ and the soot particles of the combustion gases 12 limited; According to the invention, it is recognized that despite the somewhat lower temperature through the body 15 . 150 a higher heat radiation is achieved. While the combustion gases 12 have an emissivity of 0.4, the soot entrained in them first has an emissivity of about 0.8, but essentially occurs only in the flame 10 on. The inventively provided body 15 . 150 With their correspondingly high emissivity of 0.8, they again contribute significantly to an increase in radiation transmission.

Hierbei liegt erfindungsgemäß die gesamte Sekundärstrahlungsfläche 15a, 150a aller Körper 15, 150 im Verhältnis zur die IR-Strahlung aufnehmenden Innenfläche 3e im Bereich von mindestens 10 Prozent. Sie kann vorzugsweise im Bereich von 10 bis 80, insbesondere von 20 bis 70 Prozent, z. B. auch bei 30 bis 50 Prozent liegen. Bei allen Ausführungsform kann die Sekundärstrahlungsfläche 15a, 150a strukturiert sein, z. B. durch eine Aufrauung und/oder Riffelung und/oder Wellung, so dass eine Erhöhung der gesamten Sekundärstrahlungsfläche erreicht wird Weitere Ausführungsform von Körpern sind z. B. gelochte Scheiben, die z. B. wiederum entsprechend den gezeigten Ausführungsformen axial beanstandet hintereinander angeordnet werden. Die jeweiligen Körper bzw. hieraus gebildeten Einsätze 20 ermöglichen vorteilhafterweise über den Querschnitt des Flammenrohr-Innenraums 3d eine gleichmäßige Durchströmung.In this case, according to the invention, the entire secondary radiation surface lies 15a . 150a all body 15 . 150 in relation to the IR radiation receiving inner surface 3e in the range of at least 10 percent. It may preferably be in the range of 10 to 80, especially 20 to 70 percent, z. B. are also at 30 to 50 percent. In all embodiments, the secondary radiation surface 15a . 150a be structured, z. B. by a roughening and / or corrugation and / or corrugation, so that an increase in the total secondary radiation surface is achieved. Another embodiment of bodies are z. B. perforated discs z. B. again in accordance with the embodiments shown axially spaced standing behind each other. The respective bodies or inserts formed therefrom 20 allow advantageously over the cross section of the flame tube interior 3d a uniform flow.

Die Körper 15, 150 bzw. die Einsätze 20 können erfindungsgemäß sowohl in neu hergestellte Flammenrohre 3 als auch nachträglich in bereits bestehende Flammenrohre 3 von Heizkesseln 1 eingesetzt werden.The body 15 . 150 or the inserts 20 can according to the invention both in newly manufactured flame tubes 3 as well as subsequently in already existing flame tubes 3 of boilers 1 be used.

Claims

A flame tube construction for a boiler, the flame tube construction comprising: a flame tube ( 3 ) with a flame tube housing ( 3a ) extending in an axial direction (A), one of the flame tube housing (FIG. 3a ) surrounded flame tube interior ( 3d ), a burner connection ( 3b ) for connecting a burner ( 2 ) for liquid, gaseous or atomised solid fuels ( 11a ) and a provided at the opposite end flame tube output ( 3c ), characterized in that in the flame tube interior ( 3d ) at least one Body ( 15 ; 150 ) is arranged from a heat-resistant material having a secondary radiation surface ( 15a . 150a ) for radiating secondary radiation (IR) to an inner surface ( 3e ) of the flame tube housing ( 3a ), and the at least one body ( 15 ; 150 ) is made of a ceramic material.

Flame tube construction according to claim 1, characterized in that a plurality of bodies ( 15 ; 150 ) in the axial direction one behind the other in the flame tube interior ( 3d ) are arranged.

Flame tube construction according to claim 2, characterized in that the plurality of bodies ( 15 ; 150 ) by connecting means ( 18 ), z. B. rods ( 18 ) are interconnected.

Flame tube construction according to claim 3, characterized in that the interconnected by the connecting means ( 18 ) connected bodies ( 15 ; 150 ) one in the flame tube housing ( 3a ) mounted insert ( 20 ) form.

Flame tube construction according to claim 4, characterized in that the insert ( 20 ) reversibly or detachably in the flame tube housing ( 3a ) is attached.

Flame tube construction according to claim 4 or 5, characterized in that the insert ( 20 ) from one of the end faces, in particular from the burner connection ( 3b ), into the flame tube interior ( 3d ) can be used.

Flame tube construction according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the total secondary radiation area ( 15a . 150a ) of the at least one body ( 15 ; 150 ) to the housing inner surface ( 3e ) of the flame tube housing ( 3a ) is greater than 0.1.

Flame tube construction according to claim 7, characterized in that the ratio of the total secondary radiation area ( 15a . 150a ) of the at least one body ( 15 ; 150 ) to the housing inner surface ( 3e ) of the flame tube housing ( 3a ) is in the range of 0.1 to 0.8

Flame tube construction according to claim 8, characterized in that the ratio of the secondary radiation surface ( 15a . 150a ) of the at least one body ( 15 ; 150 ) to the housing inner surface ( 3e ) of the flame tube housing ( 3a ) is in the range of 0.2 to 0.7, preferably 0.3 to 0.5.

Flame tube construction according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion of the secondary radiation surface ( 15a . 150a ) transmitted energy at the total amount of the flame tube interior ( 3d ) to the inner surface ( 3e ) of the flame tube housing ( 3a ) transmitted energy at least 30%, z. B. 30-45%.

Flame tube construction according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one body ( 15 ; 150 ) a structured secondary radiation surface ( 15a . 150a ) having.

Flame tube construction according to claim 11, characterized in that the structured secondary radiation surface ( 15a ) has a roughening and / or corrugation and / or corrugation.

Flame tube construction according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one body ( 15 ; 150 ) about the longitudinal axis (A) of the flame tube ( 3a ) is centered, advantageously arranged symmetrically centered.

Flame tube construction according to one of the preceding claims, characterized in that the flame tube housing ( 3a ) at least substantially completely of the heating medium to be heated, for. B. water, is surrounded.

Flame tube construction according to one of the preceding claims, characterized in that the flame tube housing ( 3a ) is cylindrical or a rectangular, z. B. has square cross-section.

Flame tube construction according to one of the preceding claims, characterized in that between the several bodies ( 15 ; 150 ) Free spaces ( 22 ) are formed, in which the combustion gases ( 12 ) Heat radiation (IR) to the housing inner surface ( 3e ).

Flame tube construction according to one of the preceding claims, characterized in that as fastening means ( 16 . 17 ) for the at least one body ( 15 . 150 ) a suspension and / or a support is provided on the flame tube housing ( 3a ) is attached.

Flame tube construction according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one body ( 15 ) is annular, with a central through hole for the combustion gases ( 12 ).

Flame tube construction according to one of claims 1 to 17, characterized in that the at least one body ( 150 ) is formed as a grid having a plurality of through holes.

Flame tube construction according to one of the preceding claims, characterized in that the flame tube housing ( 3a ) is formed of a metal, preferably without an inner coating.

Heating boiler for heating a heating medium, in particular water or steam, containing a burner ( 2 ), an evaporator ( 5 ), connect to the evaporator ( 5 ) subsequent superheater ( 6 ) and possibly a water heater ( 8th ), wherein in the evaporator ( 5 ) a flame tube construction ( 3 ) is provided according to one of the preceding claims.