DE2058561A1 - Waermeerzeuger mit untergetauchter Verbrennung insbesondere zur Gewinnung von heissem Wasser - Google Patents
Waermeerzeuger mit untergetauchter Verbrennung insbesondere zur Gewinnung von heissem WasserInfo
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Description
23.11.1970 Dipung. Lein*/^
Uir Ln 2 Rosental 1
München A *υ
München A *υ
/> mo
"τΑΖ TJR FRANCE
"WärmeeT-zcmger mit untergetauchter Verbrennung insbesondere zur Ge-''/innunp·
von hei ssem Wasser."
Die vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen einen Wärmeerzeuger
mit untergetauchter Verbrennung, der die Gewinnung einer wärmeleitenden Flüssigkeit mit hoher Temperatur ermöglicht. Der erfindungsgemäase
WäVmeerzeuger weist eine Bauart auf, bei welcher
"lindestens ein Brenner, vor allem ein Gasbrenner, verwendet wird,
■ier gern äs 53 einer in einem Flüssigkeitsbad ZoB. einem Wasserbad stattfindenden
Verbrennung arbeitet»
Die Wärmeerzeuger mit herkömmlichem Austauscher, die zur Steigerung
der Temperatur der wärmeleitenden Flüssigkeit auf der zu den geläufigsten Anwendungen am besten geeigneten Höhe dienen, überschreiten
nelten wegen deren Aufbau eine leistung von 70 bis 80 fo bezogen auf
den oberen Heizwert des verwendeten Brennstoffes, d.h. 80 bis 90 %
auf den unteren Heizwert bezogen» ft
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Einige sogenannte Vorrichtungen mit untergetauchter Verbrennung,
bei welchen die Verbrennung innerhalb des zu erwärmenden Bades sich entwickelt, was zu besonders günstigen Austauschbedingungen führt,
ermöglichen die Erzielung von besseren Leistungen oder mindestens von Leistungen, die 90 % auf den oberen Heizwert bezogen (d.h. 100 %
in Bezug auf den unteren Heizwert) betragen, sofern die Badtemperatur niedriger als die Tautemperatur der Verbrennungsprodukte des in Betracht
gezogenen Brennstoffes ist oder wenn die Badtemperatur der Tautemperatur gleich ist.
Die Tautemperatur der Verbrennungsprodukte erscheint also als eine Einschränkung der Vorteile der untergetauchten Verbrennung. Die
Tautemperatur der Verbrennungsprodukte des Lacq-G-ases liegt z.B. ungefähr
bei 600C. Unter diesen Bedingungen und in dem gewählten Beispiel,
ist die "normale" untergetauchte Verbrennung des Lacq-Gases
anwendbar und nur dann ausgewertet, wenn die Badtemperatur niedriger als 600C gehalten wird, was der Höchsttemperatur der wärmeleitenden
Flüssigkeit entspricht, die zur Entnahme der Wärmeenergie in dem Bad verwendet wird.
Gemäss den Aufbesserungen, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung
sind, ist es auch möglich, indem die Leistungsvorteile der in einem Bad bei verhältnismässig niedriger Temperatur stattfindenden
untergetauchten Verbrennung erhalten bleiben, heisses Wasser oder sogar Dampf zu erzeugen.
Der erfindungsgemässe Wärmeerzeuger, der diesen Zweck erfüllt,
ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Verbrennungsgase dem Bad erteilte Wärme zwecks Verwendung durch mindestens einen
ersten Austauscher entnommen wird, welcher vorzugsweise (teilweise oder ganz) in diesem Bad untergetaucht wird, und dass eine Verbrennungskammer
vorgesehen wird, welche mindestens teilweise von der durch das Bad ausgestrahlten Wärme isoliert ist, in welcher die Verbrennunsgase
brennen und ein zweiter Gas-wärmeleitende Flüssigkeit-Wärmeaustauscher eingebaut ist, der auf dem Durchflussweg der wärmeleitenden Flüssigkeit
nach deren Durchfluss durch den ersten untergetauchten Austauscher angeordnet ist. Der zweite Austauscher besteht am besten aus einem
an sich bekannten Heizkesselgehäuse.
Auf diese Weise wird es möglich, unter Bestimmung der relativen Abmessungen des Heizkesselgehäuses, die wärmeleitende Flüssigkeit
auf die gewünschte Temperaturhöhe zu bringen, indem die Vorteile der
untergetauchten Verbrennung beibehalten werden, indem die Rauchgase, bevor sie in die Aussenluft gelangen, in einem Wasserbad gewaschen
werden, dessen Temperatur. veThältnismässig niedrig ausgewählt werden
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kann, dair1 it aus der hohen Leistung der untergetauchten Verbrennung
Nutzen pr-zcren wird. Insbesondere, wenn die Badtemperatur niedriger
al« die Tautam-neratur der Rauchgase ist, ward eine Leistung von mehr
al R 90 c/- a^f den oberen Heizwert der Anlage bezogen, erzielt. Die einzige
Voraussetzung ist, dass die wärmeleitende flüssigkeit in der Anlage
mit einer niedrigeren Temperatur als die Tautemperatur der Rauchgase
einfliesst.
Die nachstehende Beschreibung gibt ein nicht beschränkendes
Beispiel der Wärmeerzeuger mit untergetauchter Verbrennung insbesondere zur Gewinnung von heissem Wasser sowie der zur Herstellung
der Wärmeerzeuger bestimmten Vorrichtung, die Gegenstand der Erfindung
p-ind, und durch die beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht werden.
In den Zeichnungen zeigen :
- Figur 1 und 2 schematische Darstellungen von zwei erfindungsgemässen
Anlasen. *
G-emäss der Ausführungsart der auf Figur 1 gezeigten erfindungsgemässen
Anlage wird die Brennstoffmischung durch die Leitungen 10,
11 zu einer in einem Wasserbad 13 untergetauchten Verbrennungskammer
12 geführt, das Wasserbad,welches in einem Behälter 14 enthalten ist.
Die Kammer 12 wird durch ein zylinderförmiges, senkrechtes Heizkesselgehäuse
gebildet, welches an seinem oberen Teil durch eine Wandung 15 geschlossen wird. Diese Kammer 12 besteht innerlich aus
einem Austauscher 16, durch welchen die wärmeleitende Flüssigkeit
n.iesetc Dieser Austauscher 16 kann auρ einer ringförmigen die
Flamme umgebende Wasserkammer, aus den Erzeugenden der Kammer 12
Gleichlaufenden Rohren oder noch zum Beispiel aus schlangenförmig angeordneten Rohren bestehen. Die obere Wandung 15 und die Seitenwandung
17 des Heizkesselgehäuses isolieren die Kammer 12 von der
dui"ch das Bad 15 ausgestrahlten Wärmeo
Die Brennstoffmischung brennt mindestens teilweise in der Kammer
12 und die Verbrennungsprodukte werden an dem unteren offenen Teil
dieser Kammer ausgelassen und in dem Bad 13 gewaschen«
Die wärmeleitende Flüssigkeit fliesst in kaltem Zustand in 18 ein, läuft durch einen in dem Bad 13 untergetauchten Austauscher 19
und sr>eist danach den in der Verbrennungskammer 12 enthaltenen Austauscher
16. Die wärmeleitende Flüssigkeit ist warm, wenn sie aus der Anlage in ?0 ausläuft. Wenn die wärmeleitende Flüssigkeit aus
Wasser besteht, wird es demzufolge möglich, in 20 Wasser oder Damrvf mit gewünschter Temperatur und-Druerhöhe zu gewinnen.
Wie schon erwähnt, wenn die 'Pernnernt.ur des Bades 13 ni e^ri >?<*■»
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der Verhrenr.ungfsrirod.uH-f» dpr>
"15Te^n.^toffmisohung;
wird, ka.n^ Η-ί ^ O-esamtleistung; dp-f Anlage 90 ^ nder roe^71
auf den oberen Hei 7wert bezogen betrafen, vorausgesetzt dass die
wärmeleitende Flüssigkeit bei ihrem Eintritt In 18 ausreichend kalt
π ?t, um die von der untergetauchten Ver^rennim-o- in dem Bad 13 ab.°-p._
lassenpn Kalorien zu entnehmen.
Die giftigen Verbrennungsr>rod.ukte wie 53.B. SOp, 00? werden kontinuierlich
aus dem "Bad 13 entnommen und kb'nnen ebenfalls in einem
Wiederauffanggerät 22 entnommen werden, welches in geschlossenem Kreis arbeitet, wie es in 23 ersichtlich wird.
In der auf der Figur 2 gezeigten Aupführun^sahweicbunfl· der vorliegenden
Erfindung ist die dargestellte Anlage etwas komplizierter ■ als die erste. Auf dieser Figur bezeichnen die mit dem Zeichen (')
versehenen Ziffern die gemeisamen "Bestandteile der zwei auf den
figuren dargestellten Anlagern
Ein GTrundunt er schied zwischen den auf den Figuren 1 und 2 dargestellten
Anlagen ist, dass der "Behälter 14' unter Druck gehalten
wirdo Dadurch wird es möglich, die Temperatur des Bades 13' zu erhöhen
ο Der wesentliche Vorteil dieses Aufbaues besteht darin, dass die Leistung der Anlage mit dem Druck des Bades steigt, wie das
nämlich in einer von dem Anmelder am gleichen Tag vorgelegten Patentanmeldung
mit dem Titel "Wärmeerzeuger mit untergetauchter Verbrennung" erklärt wirdo
Wie es in dieser Patenanmeldung beschrieben ist, werden die Rauchgase in 21· unter Druck ausgelassen, danach in einem Kühler-Rekuperator
24 gewaschen, welcher im wesentlichen unter demselben Druck steht (wenn man die Ladeverluste an der Leitung 21· nicht in
Betracht zieht) und in welchem die gebundene Kondensierungswärme des Wassers der unter Druck stehenden Rauchgase abgelassen wirdo
Unter diesen Bedingungen, fliesst die väraeleitende Flüssigkeit
in kaltem Zustand in 25 ein, wird in einem Austauscher ?6 erwärmt, welcher in dem das in dem Kühler 24 kondensierte Wasser enthaltenden
Bad 27 untergetaucht wird, dringt dann 18· ein, fliesst nacheinander
durch den Austauscher 19' und die Röhre 16' und läuft warm in 20·
auso Eine Pumpe 28 und eine Rohrleitung 29 führen einen Teil des in dem Kühler 24 kondensierten Wassers in das Bad 13',um die Verschleppung
des Wasserdampfes in die Rauchgase 21* zu ergänzen, welche auf
die untergetauchte Verbrennung unter Druck zurückzufahren ist,,
Die beschriebenen Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung
können in breitem Umfang geändert werderu Insbesondere,wie es in der
vorgenannten Patentanmeldung beschrieben ist, können vorteilhaft
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BADORlGiNAL
mehrere reihenmässig angeordnete Stufen zur Kühlung-Rekuperation
vorgesehen werden, deren Badtemperatur niedriger als die Temperatur des Bades 13' abgestuft werden und deren Brücke im wesentlichen dieselben
sind (mit Ausnahme der Ladeverluste).
In diesem Fall, ist der erfindungsgemässe Wärmeerzeuger wie ein Heizkessel mit "trockenen" Rauchgasen gebildet und weist eine
sehr hohe Leistung auf, welche zur Erwärmung des Wassers auf eine hohe Temperatur besonders geeignet ist und bedeutende Unterschiede
zwischen der Eintrittstemperatur und der Austrittstemperatur der wärmeleitenden Flüssigkeit ermöglichte
Auf dem Auslasskreis 30 der Rauchgase kann gegebenenfalls eine
Entspannungsturbine eingebaut werden, deren Energie z.B. zur Verdichtung
der Brennstoffmischung und insbesondere der zur untergetauchten Verbrennung dienenden Zündgases verwendet werden kann.
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Claims (1)
- -sf-P ATEIT AK SPRUE GHE1 J Wärmeerzeuger,bei welchem mindestens ein Brenner, insbesondere ein Gasbrenner verwendet wird, der nach, einer in einem Flüssigkeitsbad, vorzugsweise einem Wasserbad stattfindenden untergetauchten Verbrennung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Bad (13) durch die Verbrennungsgase erteilte Wärme zwecks Verwendung durch mindestens einen ersten Austauscher (19) entnommen wird, welcher vorzugsweise mindestens teilweise in diesem Bad untergetaucht wird, und dass eine Verbrennungskammer(12) vorgesehen wird, welche mindestens teilweise von der durch das Bad (13) ausgestrahlten Wärme isoliert ist, in welcher die Verbrennun.frsirase brennen und ein zweiter Gas-wärmeleitende Flüssigkeit-Wärmeaustauscher (16) eingebaut ist, der auf dem Durchflussweg der wärmeleitenden Flüssigkeit nach deren Durchlauf durch den ersten untergetauchten Austauscher angeordnet ist.?. - Wärmeerzeuger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Austauscher (16) aus einem an sich bekannten Heizkesselgehä.use besteht«3 - Wärmeerzeuger nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskammer (12) zylinderförmig vorzugsweise senkrecht angeordnet und mindestens teilweise in diesem Bad untergetaucht ist, und dass deren innere Wandung aus einem Austauscher (16) besteht, welcher der Einwirkung der Verbrennungsprodukte unterstellt wird und durch welchen die wärmeleitende Flüssigkeit, die vorher durch den ersten Austauscher (19) fliesst, läuft»4 - Wärmeerzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bad (13), der Brennstoff, der Zündstoff und die Verbrennungsprodukte unter einem niedrigeren Druck als der Luftdruck stehen05 - Wärmeerzeuger nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dans die aus dem Bad (13) freigelassenen Rauchgase zn einem Wärme-Kühler (24)-Rekuperator geführt werden, dessen Druck dem Druck des Baden annähernd ist und dessen Badtemperatur vorteilhaft niedriger als die Tautemperatur der Rauchgase ist, wobei die in dem Kühler abgelr -isenen Kalorien zur Erwärmung der kalten wärmeleitenden PIflüsigkeit - rwendet werden, welche in dem Austauscher (19') des ersten Bades einfllesst.6 - Wärmeerzeuger nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass; -;;' 109 824/121 1dass eine TJmI auf punroe (28) Wasser aus dem Kuhler (24) in das Bad (15) zurückführt-.7 - Wärmeerzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 "nd6 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere reihenmässig angeordnete Stufen zwv Kühü"ng-Rekuperation vorgesehen werden, deren Badtemperat'nren nh^stuft sindo8 -' Wärmeerzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 bis7 dadurch gekennzeichnet, dass eine Bntspannungsturbine auf der Auslassleitung der Rauchgase eingebaut isto9 - Wärmeerzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die giftigen Verbrennungsprodukte wie z.Bo SO2, GO- kontinuierlich mindestens einem der Bäder entnommenwerden» " -109824/121 1Leerseite
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