DE202021102967U1

DE202021102967U1 - Wärmeerzeugungsanlage

Info

Publication number: DE202021102967U1
Application number: DE202021102967.6U
Authority: DE
Original assignee: Atec Abgastechnologie & Co Kg GmbH
Current assignee: Atec Abgastechnologie & Co Kg GmbH
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2022-09-05
Anticipated expiration: 2031-06-01
Also published as: DE102022107968A1

Abstract

Wärmeerzeugungsanlage umfassend mehrere mit Brennstoff betriebene Wärmeerzeuger (2, 3), die jeweils über eine Rückströmsicherung (8, 11) und eine Abgasleitung mit einer Abgassammelleitung (7) verbunden sind, wobei und mindestens einen an eine Abgasleitung (6, 12) und/oder die Abgassammelleitung (7) angeschlossenen Pulsationsdämpfer (9).

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeerzeugungsanlage umfassend mehrere über Rückstromsicherungen und Abgasleitungen mit einer Abgassammelleitung verbundene und mit Brennstoff betriebene Wärmeerzeuger.
Bei einer erfindungsgemäßen Wärmeerzeugungsanlage kann es sich insbesondere um eine Gebäudeheizungsanlage oder Warmwasserversorgungsanlage, um eine Kraft-Wärmekopplungsanlage (z. B. ein Blockheizkraftwerk) für die Erzeugung von elektrischem Strom und Wärme oder um ein thermisches Kraftwerk für die Erzeugung von elektrischem Strom handeln. Die Wärmeerzeuger werden mit Gas, Öl oder anderen fossilen oder biogenen Brennstoffen betrieben. Gemäß den einschlägigen baurechtlichen Vorschriften (DVGW Merkblatt G 635) sind mehrere Wärmeerzeuger über Rückstromsicherungen an eine gemeinsame Abgassammelleitung anzuschließen. Eine Rückströmsicherung ist eine Einrichtung gegen Rückströmung, die eine Rückströmung von Abgas aus der Abgassammelleitung in den Wärmeerzeuger verhindert, so dass kein Abgas in einen Wärmeerzeuger eintritt und ggf. freigesetzt wird, insbesondere wenn nur ein Teil der Wärmeerzeuger in Betrieb ist. Aufgrund einer pulsierenden Abgasströmung kann es zu einer Geräuschbildung (Klappern) der Rückströmsicherungen (z. B. Abgasklappen) kommen, wodurch diese zerstört und Abgase freigesetzt werden können. Zudem kann das Pulsieren der Abgasströmung die Effizienz der Verbrennung in den Feuerungen mindern. Insbesondere kann es bei lambdageregelten Feuerstätten zu Problemen bei der Selbstkalibrierung kommen.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeerzeugungsanlage mit über Rückströmsicherungen und Abgasleitungen mit einer Abgassammelleitung verbundenen Wärmeabgaserzeugern zur Verfügung zu stellen, die einen schonenden Betrieb der Rückströmsicherungen und eine effiziente Arbeitsweise der Wärmeerzeuger auch dann gewährleistet, wenn nur ein Teil der Abgaserzeuger in Betrieb ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Wärmeerzeugungsanlage gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsarten der Wärmeerzeugungsanlage sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung angegeben.
Die erfindungsgemäße Wärmeerzeugungsanlage umfasst mehrere mit Brennstoff betriebene Wärmeerzeuger, die jeweils über eine Rückströmsicherung und eine Abgasleitung mit einer gemeinsamen Abgassammelleitung verbunden sind, und mindestens einen an eine Abgasleitung und/oder die Abgassammelleitung angeschlossenen Pulsationsdämpfer.
Dadurch, dass an eine Abgasleitung und/oder die Abgassammelleitung der Wärmeerzeugungsanlage mindestens ein Pulsationsdämpfer angeschlossen ist, werden die Geräuschbildung (Klappern) der Rückströmsicherungen herabgesetzt oder vollständig unterbunden und eine Beschädigung der Rückströmsicherungen und eine unerwünschte Freisetzung von Abgasen vermieden. Zudem werden durch die Dämpfung der Pulsation Druckschwankungen im Abgasleitungssystem herabgesetzt oder gänzlich vermieden, sodass die Verbrennung in den Wärmeerzeugern gleichmäßiger abläuft. Hierdurch wird eine effizientere Verbrennung erreicht und die Wirksamkeit der Anlage insgesamt erhöht.
Gemäß einer Ausführungsart der Erfindung ist für jeden Wärmeerzeuger in Strömungsrichtung des Abgases vor einen Abgasauslass des Wärmeerzeugers eine in diesen integrierte Rückströmsicherung oder hinter dem Abgasauslass in der Abgasleitung eine externe Rückströmsicherung vorhanden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist in Strömungsrichtung des Abgases vor oder hinter einer Rückströmsicherung an eine Abgasleitung ein Pulsationsdämpfer angeschlossen, je nachdem, wie die baulichen Gegebenheiten dies zulassen. Ein einziger Pulsationsdämpfer kann ausreichen, um die Abgasströmung in der gesamten Wärmeerzeugungsanlage hinreichend zu dämpfen. Vorzugsweise ist der Pulsationsdämpfer vor einer Rückströmsicherung an eine Abgasleitung angeschlossen, damit die Druckschwankungen gedämpft werden, bevor sie die Rückströmsicherung erreichen.
Gemäß einer Ausführungsart umfasst das Abgassystem einen an die Abgassammelleitung angeschlossenen Pulsationsdämpfer. Ein einziger Pulsationsdämpfer, der an die Abgassammelleitung angeschlossen ist, kann für eine hinreichende Dämpfung der Druckschwankungen in der gesamten Wärmeerzeugungsanlage ausreichen. Der Anschluss des Pulsationsdämpfers an die Abgassammelleitung kann in Abhängigkeit von den baulichen Gegebenheiten getroffen werden.
Ferner umfasst die Erfindung mögliche Ausführungsarten, bei denen mehrere Pulsationsdämpfer an mindestens eine Abgasleitung und/oder an die Abgassammelleitung angeschlossen sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind die Wärmeerzeuger ausgewählt aus einem oder mehreren der nachfolgenden Wärmeerzeuger: Verbrennungsmotor, Feuerung (Feuerstätte). Beispielsweise sind die Wärmeerzeuger mehrere Verbrennungsmotoren eines Blockheizkraftwerkes. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Wärmeerzeuger mehrere Feuerungen einer Gebäudeheizungsanlage oder Warmwasseranlage. Gemäß einem anderen Beispiel sind die Wärmeerzeuger mindestens ein Verbrennungsmotor und mindestens eine Feuerung für Spitzenlast eines Blockheizkraftwerkes.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst der Pulsationsdämpfer eine an eine Abgasleitung oder die Abgassammelleitung angeschlossene Ausdehnungskammer mit einer Kammerwand aus elastomeren Material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst der Pulsationsdämpfer eine Blase aus einem elastomeren Material, die über eine Öffnung mit einer Abgasleitung oder der Abgassammelleitung verbunden ist. Durch die Öffnung hindurch gelangen die Abgase in die Blase hinein, die sich unter dem Druck der Abgase vergrößert und verkleinert, wodurch die Pulsation gedämpft wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst der Pulsationsdämpfer ein Gehäuse, das einen von seiner Außenseite vorstehenden Anschlussstutzen aufweist, der mit einer Abgasleitung oder der Abgassammelleitung verbunden ist und der innerhalb des Gehäuses mit der Öffnung der Blase verbunden ist. Durch das Gehäuse ist der Pulsationsdämpfer vor Beschädigungen geschützt untergebracht. Ferner begrenzt das Gehäuse die Ausdehnung der Blase, wodurch diese vor Zerstörung durch überhöhten Gasdruck geschützt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart steht Anschlussstutzen von der Bodenwand des Gehäuses nach unten vor. Infolgedessen kann Kondensat aus der Blase abströmen, sodass es sich nicht in den Pulsationsdämpfer ansammelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Anschlussstutzen mit einem von der Oberseite der Bodenwand vorstehenden Kragen verbunden, von dessen oberem Rand aus mindestens ein Schlitz sich in axialer Richtung in den Anschlussstutzen hinein erstreckt und auf dem Niveau der Oberseite der Bodenwand endet. Durch den mindestens einen Schlitz kann Kondensat ablaufen, dass sich unterhalb des Kragens in der Blase ansammelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart steht von der Oberseite der Bodenwand ein Hohlzylinder vor, der konzentrisch zu dem Kragen angeordnet ist, wobei zwischen dem Hohlzylinder und dem Anschlussstutzen auf der Innenseite der Bodenwand ein Ringspalt umläuft und die Blase mit ihrer Öffnung abdichtend an dem Hohlzylinder fixiert ist. Der Hohlzylinder dient der Fixierung der Blase des Pulsationsdämpfers. Kondensat kann aus dem Ringspalt durch den mindestens einen Schlitz des Kragens aus dem Pulsationsdämpfer ausströmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist die Blase die Öffnung an einer Tülle auf, die auf dem Kragen oder auf dem Hohlzylinder abdichtend fixiert ist. Hierdurch wird eine besonders sichere und gut abdichtende Fixierung der Blase am Abgasleitungssystem erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Pulsationsdämpfer einen von der Bodenwand vorstehenden äußeren Hohlzylinder auf, auf den eine Haube des Gehäuses aufgeschoben und fixiert ist. Diese Ausführungsart ist baulich besonders einfach ausführbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart, welche die bauliche Ausführung vereinfacht, weist die Haube einen hohlzylindrischen Haubenmantel und einen darauf aufgeschweißten Deckel auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart steht ein mit der Innenseite des Gehäuses verbundener Belüftungsstutzen von dem Deckel des Gehäuses nach oben vor.
Hierdurch wird ein Druckausgleich mit der Umgebung ermöglicht. Der Belüftungsstutzen kann mit einem Belüftungssystem verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Wärmeerzeugungsanlage ein Blockheizkraftwerk, eine Gebäudeheizungsanlage, eine Warmwasserversorgungsanlage oder ein Wärmekraftwerk.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

1 Eine Wärmeerzeugungsanlage an einem Blockheizkraftwerk in einer Vorderansicht;
2 dieselbe Wärmeerzeugungsanlage in einer Draufsicht;
3 einen Pulsationsdämpfer der Wärmeerzeugungsanlage im Vertikalschnitt;
4 derselbe Pulsationsdämpfer in Perspektivansicht von oben und von der Seite.

Gemäß 1 und 2 umfasst eine als Blockheizkraftwerk ausgebildete Wärmeerzeugungsanlage 1 eine Blockheizkraftwerkseinheit 2 und einen Gasheizkessel 3. Die Blockheizkraftwerkseinheit 2 umfasst einen Verbrennungsmotor und einen elektrischen Generator und liefert Wärme für die Gebäudeheizung und elektrischen Strom, der in das Leitungsnetz eingespeist werden kann. Der Verbrennungsmotor wird vorzugsweise mit Öl oder Gas betrieben. Der Gasheizkessel liefert Wärme für die Gebäudeheizung bei Spitzenlast.
Die Abgase der Verbrennung werden durch einen Abgasauslass 4 der Blockheizkraftwerkseinheit 2 und durch einen Abgasauslass 5 des Gasheizkessels 3 abgegeben.
Der Abgasauslass 4 ist über eine Abgasleitung 6 mit einer Abgassammelleitung 7 verbunden. Die Abgassammelleitung 7 hat einen mit einem leichten Gefälle zur Horizontalen geneigten Abschnitt 7.1 und einen nicht gezeigten vertikalen Abschnitt.
In der Abgasleitung 6 ist eine Rückströmsicherung 8 angeordnet, die beispielsweise als Kugelventil oder als Klappenventil ausgebildet ist.
Ferner ist an die Abgasleitung 6 ein Pulsationsdämpfer 9 angeschlossen. Der Pulsationsdämpfer 9 ist vertikal ausgerichtet und über ein T-Rohrverbindungsstück 10 mit der Abgasleitung 6 verbunden.
Der Gasheizkessel 3 weist eine integrierte Rückströmsicherung 11 auf, die beispielsweise als Kugelventil oder als Klappenventil ausgebildet ist und in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Abgasauslass 5 angeordnet ist. Der Abgasauslass 5 ist über eine weitere Abgasleitung 12 mit der Abgassammelleitung 7 verbunden.
Der Pulsationsdämpfer 9 ist ausgebildet und eingerichtet, in der Abgasleitung 6 auftretende Druckstöße zu dämpfen. Hierfür weist der Pulsationsdämpfer 9 eine an die Abgasleitung 6 angeschlossene Kammer mit einer elastisch dehnbaren Kammerwand auf, die sich entsprechend der Druckschwankungen in der Abgasleitung 6 dehnt und zusammenzieht. Hierdurch werden die Druckschwankungen kompensiert, sodass sich diese nicht auf die Funktion der dass die Rückströmsicherungen 8 und 11 klappern und verschleißen. Ferner wird hierdurch sichergestellt, dass in Betriebspausen des Gasheizkessels 3 die darin integrierte Rückströmsicherung 11 nicht durch Druckschwankungen angeregt wird, sodass kein Abgas in den Brennraum der Gasfeuerung des Gasheizkessels eindringen kann.
In den 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel des Pulsationsdämpfers 9 gezeigt. Dieser weist eine Blase 13 aus einem elastomeren Material auf, die eine Tülle 14 mit einer Öffnung 15 aufweist. In die Öffnung 15 der Tülle 14 ist in ein Hohlzylinder 16 eingesetzt, der über einen nach außen vorstehenden Flansch 17 mit einer kreisscheibenförmigen Bodenwand 18 des Pulsationsdämpfers 9 verbunden ist. Die Tülle 14 ist beispielsweise mittels einer Schlauchklemme 19 am Hohlzylinder 16 befestigt.
Ferner umfasst der Pulsationsdämpfer 9 einen von der Unterseite der Bodenwand 15 nach außen vorstehenden Anschlussstutzen 20. Dieser ist bei 20.1 an den Rand eines von der Unterseite der Bodenwand 18 vorstehenden Bördelrandes 21 um ein Loch 22 in der Bodenwand 18 angeschweißt. Von der Oberseite der Bodenwand 18 steht vom Rand des Loches 22 ein Kragen 23 nach oben vor, der über einen weiteren Flansch 24 an der Oberseite der Bodenwand festgelegt ist. Der Kragen 24 ist konzentrisch am Hohlzylinder 16 angeordnet und durch einen Ringspalt 25 von diesem beabstandet. Der Kragen 24 weist von seinem oberen Rand ausgehende, vertikale Schlitze 26 auf.
Von der Oberseite der Bodenwand 18 steht ein Führungsring 27 nach oben vor, der mit der Bodenwand 18 verschweißt ist. Der Führungsring 27 greift in einen von der Bodenwand 18 vorstehenden äußeren Hohlzylinder 28 ein, der über eine Schweißnaht 28.1 mit der Bodenwand 18 verbunden ist.
Auf den äußeren Hohlzylinder ist eine Haube 29 aufgesetzt. Diese ist durch einen holzylindrischen Haubenmantel 30 und einen daran bei 30.1 angeschweißten Deckel 31 gebildet. Die Haube 29 ist über eine Spanneinrichtung 32 an ihrem unteren Rand an dem äußeren Hohlzylinder 28 fixiert.
Der Deckel 31 ist kreisscheibenförmig und weist an seiner Unterseite einen nach unten vorstehenden, angeschweißten weiteren Führungsring 33 auf, der am Innenumfang des Haubenmantels 30 geführt ist.
Der Deckel 31 weist ein weiteres Loch 34 mit einem von Rand nach oben vorstehenden weiteren Bördelrand 35 auf. An den Bördelrand 35 ist ein Belüftungsstutzen 36 angeschweißt. Von der Innenseite des Deckels steht ein weiterer Kragen 37 mit Schlitzen 38 nach innen vor. Der Deckel 31 und die Bodenwand 18 können identisch ausgebildet sein.
Der Pulsationsdämpfer 9 von 3 und 4 kann mit dem Anschlussstutzen 36 vertikal in die obere Öffnung des T-Rohrverbindungsstückes 10 von 1 und 2 eingeklemmt werden. Bei Druckschwankungen in der Abgasleitung 6 dehnt sich die Blase 13 entsprechend aus oder zieht sich zusammen. Die hierbei verdrängte Luft kann durch den Belüftungsstutzen 36 ausströmen oder einströmen.

Claims

Wärmeerzeugungsanlage umfassend mehrere mit Brennstoff betriebene Wärmeerzeuger (2, 3), die jeweils über eine Rückströmsicherung (8, 11) und eine Abgasleitung mit einer Abgassammelleitung (7) verbunden sind, wobei und mindestens einen an eine Abgasleitung (6, 12) und/oder die Abgassammelleitung (7) angeschlossenen Pulsationsdämpfer (9).
Wärmeerzeugungsanlage nach Anspruch 1, bei der für jeden Wärmeerzeuger (2, 3) in Strömungsrichtung des Abgases vor einem Abgasauslass (4, 5) des Wärmeerzeugers eine im Wärmeerzeuger (2, 3) integrierte Rückströmsicherung (11) oder hinter dem Abgasauslass (4, 5) in der Abgasleitung (6, 12) eine externe Rückströmsicherung (8) vorhanden ist.
Wärmeerzeugungsanlage nach Anspruch 1 oder 2 umfassend einen in Strömungsrichtung des Abgases vor oder hinter einer Rückströmsicherung (8, 11) an eine Abgasleitung (6, 12) angeschlossenen Pulsationsdämpfer (9).
Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfassend einen an die Abgassammelleitung (7) angeschlossenen Pulsationsdämpfer (9).
Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Wärmeerzeuger (2, 3) ausgewählt sind aus einem oder mehreren der nachfolgenden Wärmeerzeuger: Verbrennungsmotor, Feuerung.
Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Pulsationsdämpfer (9) eine an eine Abgasleitung (6, 12) oder die Abgassammelleitung (7) angeschlossene Ausdehnungskammer (13) mit einer Kammerwand aus einem elastomeren Material umfasst.
Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Pulsationsdämpfer (9) eine Blase (13) aus einem elastomeren Material umfasst, die über eine Öffnung (15) mit einer Abgasleitung (6, 12) oder der Abgassammelleitung (7) verbunden ist.
Wärmeerzeugungsanlage nach Anspruch 7, bei der der Pulsationsdämpfer (9) ein Gehäuse (18, 29) umfasst, das einen von seiner Außenseite vorstehenden Anschlussstutzen (20) aufweist, der mit eine Abgasleitung (6, 12) oder Abgassammelleitung (7) verbunden ist und der innerhalb des Gehäuses (18, 29) mit der Öffnung (15) der Blase (13) verbunden ist.
Wärmeerzeugungsanlage nach Anspruch 8, bei dem der Anschlussstutzen (20) von der Bodenwand (18) des Gehäuses (18, 29) nach unten vorsteht.
Wärmeerzeugungsanlage nach Anspruch 9, bei der der Anschlussstutzen (20) mit einem von der Oberseite der Bodenwand vorstehenden Kragen (23) verbunden ist, von dessen oberen Rand aus mindestens ein Schlitz (26) sich in axialer Richtung in den Kragen (23) hinein erstreckt und auf dem Niveau der Oberseite der Bodenwand (18) endet.
Wärmeerzeugungsanlage nach Anspruch 9 oder 10, bei dem von der Oberseite der Bodenwand (18) ein Hohlzylinder (16) vorsteht, der konzentrisch zu dem Kragen (23) angeordnet ist, wobei zwischen dem Hohlzylinder (16) und dem Kragen (23) auf der Oberseite der Bodenwand (18) ein Ringspalt (25) umläuft und die Blase (13) an ihrer Öffnung (15) abdichtend auf dem Hohlzylinder (16) fixiert ist.
Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem die Blase (13) die Öffnung (15) an einer Tülle (14) aufweist, die auf dem Kragen (23) oder dem Hohlzylinder (16) abdichtend fixiert ist.
Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem der Pulsationsdämpfer (9) einen von der Bodenwand (18) vorstehenden äußeren Hohlzylinder (27) aufweist, auf den eine Haube (29) des Gehäuses aufgeschoben und fixiert ist.
Wärmeerzeugungsanlage nach Anspruch 13, bei dem die Haube (29) einen hohlzylindrischen Haubenmantel (30) und einen darauf aufgeschweißten Deckel (31) umfasst.
Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei dem ein mit der Innenseite des Gehäuses verbundener Belüftungsstutzen (36) von dem Deckel (31) des Gehäuses nach oben hochsteht.
Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die ein Blockheizkraftwerk, eine Gebäudeheizungsanlage, eine Warmwasservervorgungsanlage oder Wärmekraftwerk ist.