DE2062842A1

DE2062842A1 - Brennölwärmesystem

Info

Publication number: DE2062842A1
Application number: DE19702062842
Authority: DE
Inventors: Werner Winterthur Stiefel (Schweiz). P
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1970-12-15
Filing date: 1970-12-21
Publication date: 1972-06-22
Also published as: CH532227A; ES397798A1; GB1373967A; DE2062842B2; NL7100459A; DE2062842C3; FR2118592A5

Description

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Brennölvorwarmsystem

Die Erfindung betrifft ein Brennölvorwarmsystem zu einem brennölbefeuerten Kessel.

Das Brennöl, beispielsweise viskoses Schweröl, wird auf die für die Zerstäubung im Brenner erforderliche Temperatur erwärmt. d Dabei soll die Brennöltemperatur, unabhängig von der jeweiligen Kesselleistung, annähernd konstant gehalten werden. Um die Wärmeabgabe an das Brennöl entsprechend zu beeinflussen, wären für bisherige Vorwärmsysteme, falls die zu übertragende Wärme aus dem Kessel entnommen werden soll, relativ aufwendige Steuereinrichtungen erforderlich, welche insbesondere für kleinere, einfachere Anlagen zu teuer sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Einrichtung zu schaffen, durch Vielehe unter verschiedenen Betriebsbedingungen eine jeweils für die Erzeugung einer vorbestimmten Vorwärmtemperatur erforderliche Wärmemenge auf das Brennöl übertragen und insbesondere eine zu grosse Erwärmung des Brennöles verhindert wird.

Das erfindungsgemässe Ziel wird durch einen eigenen Warmeübertragungskreislauf erreicht, welcher ein im Kessel angeordnetes, von den Rauchgasen bestrichenes Heizflächenelement zur Auf-

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nähme der zur Brennölvorwärmung benötigten Wärme, einen Vorwärmer zur Abgabe der Wärme an das Brennöl sowie einen Wärmeübertrager zur Abgabe von Restwärme an ein anderes Medium als das Brennöl umfasst. Durch die erfindungsgemässe Anordnung wird ein Uebertreten von Brennöl in den Wärmeträger-Hauptkreislauf des Kessels vermieden. Ferner wird durch den im Wärmeübertragungskreislauf zirkulierenden Wärmeträger die Kühlung des beheizten Heizflächenelementes sichergestellt. Der Einbau der beiden Wärmeverbraucher erfordert nur relativ unbedeutende Mehrkosten, die durch die Vorteile, insbesondere die Einfachheit der erfindungsgemässen Anordnung leicht aufgewogen werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung, welche eine Anordnung mit vorteilhaft geringen Wärmeverlusten ermöglicht, kann der Wärmeübertrager ein Vorwärmer für ein dem Kessel zuzuführendes Betriebsmittel sein.

Bei einer für den Wirkungsgrad der Anlage besonders vorteilhaften Ausführung kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Wärmeübertrager in den Strom der in den Kessel einzubringenden Verbrennungsluft eingeschaltet sein.

Damit bei ständig gekühltem Heizflächenelement die Strömung der zur annähernden Konstanthaltung der Brennöltemperatur erforderlichen Menge des Wärmeträgers den jeweiligen Betriebsbedingungen rasch und selbsttätig angepasst werden kann,, enthält der Wärmeübertragungskreislauf bei einer Ausführungsform der Erfindung eine Umwälzpumpe für den Wärmeträger und eine durch die Temperatur des aus dem Brennö!vorwärmer austretenden Brennöls beeinflussbare

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Verteileinrichtung zur Zumessung der jeweils dem Brennölvorwärmer und/oder dem Wärmeübertrager zuzuführenden Wärmeträgermenge.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen mit einem erfindungsgemässen Vorwärmsystem ausgestatteten, im Schnitt gezeichneten Kessel und Fig. 2 und 3 ähnliche Anordnungen, je in einer abgewandelten Ausführungsform.

In den Fig. 1 bis 3 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugs- ' zeichen versehen. Im Rauchgaszug 1 eines beim Beispiel nach Fig. 1 zur Heisswassererzeugung dienenden Kessels 2 sind ein Wärmeaufnehmendes Hauptrohrsystem 3 und ein davon unabhängiges, aus Rohren gebildetes Heizflächenelement 4 angeordnet. Im Boden 8 dr~ Kessels 2 ist ein Brenner 5 eingesetzt, in welchen eine Luftleitung 6 und eine Brennölleitung 7 münden. Die Brennölleitung 7 enthält eine Pumpe 26 und ist mit einem Brennölvorwärmer 10 versehen; die Luftleitung 6 ist von einem Gebläse 25 zu einem als Luftvorwärmer ausgebildeten Wärmeübertrager 21 und von diesem zum Brenner m 5 geführt. Vom Austrittsende des Rauchgaszuges 1 führt ein Kanal 9 zu einem nicht gezeichneten Kamin.

Das Rohrsystem 3 bildet einen Teil des nur teilweise dargestellten Hauptkreislaufs des Kessels 2 und ist an eine Speiseleitung 22 angeschlossen, durch welche über eine Pumpe 23 Speisewasser zugeführt wird. Das im Rohrsystem 3 erwärmte Heisswasser wird durch eine Leitung 24 aus dem Kessel 2 hinaus und zu einem nicht dargestellten Wärmeverbraucher geführt.

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Das Rohrsystem 4 ist mit dem Brennölvorwärmer 10 und dem Restwärme abgebenden Luftvorwärmer 21 zu einem eigenen, unabhängig vom Hauptkreislauf des Kessels 2 durchströmbaren Wärmeübertragungskreislauf 18 verbunden. Die Vorwärme¹10 und 21 sind parallel geschaltet.

Der Wärmeübertragungskreislauf 18 umfasst eine von der Aus-.trittsseite des Rohrsystems 4 wegführende Leitung 11, zwei damit und mit den Vorwärmern 10, 21 verbundene Zuleitungen 12 bzw. 20 für den Wärmeträger - bei der beschriebenen Anlage ebenfalls Heisswasser - sowie zwei von den Vorwärmern 10, 21 wegführende

bzw. 20a>

Rücklaufleitungen 12a vdie über ein Dreiwegventil 13 und eine daran anschliessende Leitung 14 mit einem Expansionsgefäss 16 und einer eine Pumpe 15 enthaltenden Leitung 17 verbunden sind. Die Leitung 17 ist zur Eintrittsseite des Rohrsystems 4 zurückgeführt. Im Expansionsgefäss 16 wird durch ein Stickstoffpolster ein für den Heisswasserbetrieb erforderlicher Ueberdruck erzeugt und gehalten.

Das Dreiwegventil 13 ist mit einem Stellmotor 30 versehen, der in Abhängigkeit vom Signal eines Temperaturfühlers 31 beeinflusst wird, welcher in dem vom Brennölvorwärmer 10 zum Brenner 5 führenden Teil der Brennölleitung 7 angeordnet ist. Die Regelanordnung ist so angelegt, dass bei steigender Brennöltemperatur das Dreiwegventil 13 verstellt und sein der RUcklauflei^·

12 a
tungVdes Oelvorwarmers 10 zugeordneter durchströmbarer Querschnitt verkleinert wird, während sein der Rücklaufleitung 20a des Luftvorwärmers 21 zugeordneter durchströmbarer Querschnitt zugleich

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vergrössert wird. Dementsprechend wird beim Ansteigen der Temperatur des vorgewärmten Brennöles über einen vorbestimmten Wert die den Luftvorwärmer 21 durchströmende Heisswassermenge vergrössert und die den Brennölvorwärmer 10 durchströmende Heisswassermenge entsprechend verringert, während umgekehrt bei sinkender Brennöltemperatur der den Luftvorwärmer 21 durchströmende Anteil des im Warmeübertragungskreislauf 18 zirkulierenden Heisswassers verringert wird.

Der Wärmeübertragungskreislauf 18 wird ständig, d. h. mit d im wesentlichen gleichmässig angetriebener Pumpe 15 aufrechterhalten. Ausser der Beeinflussung des Mengenverhältnisses des die Vorwärmer 10, 21 durchströmenden Heisswassers wird nicht in den Wärmeübertragungskreislauf 18 eingegriffen.

Bei Betriebsbeginn kann z. B. anstelle von in kaltem Zustand viskosem Schweröl dem Brenner 5 Leichtöl oder ein anderer Brennstoff zugeführt werden, bis im Kreislauf 18 die für die Zerstäubung des Schweröls erforderliche Temperatur erreicht ist. Für diese im allgemeinen relativ kurze "Anfahrzeit" kann auch eine zu- ^j sätzliche, z. B. elektrische Vorwärmeinr±chtung vorgesehen sein.

Der Kessel 2'(Fig. 2) ist, abgesehen von einer unterschiedlichen Anordnung der beiden Rohrsysteme 3', 4', gleich aufgebaut wie der Kessel 2 (Fig. 1). Im Wärmeübertragungskreislauf 18' sind der Oelvorwärmer 10 und der Luftvorwärmer (Wärmeübertrager) 21 in Serie geschaltet, wobei das Dreiwegventil 13 deren Zulaufleitungen 12, 20 mit einer an das Heizflächenelement 4 ange-

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schlossenen Leitung II¹ verbindet. Die Rücklaufleitung 20a des Luftvorwärmers 21 mündet in die Zulaufleitung 12 des Brennölvorwärmers 10, dessen Rücklaufleitung 12a zur Saugseite der Pumpe 15 geführt ist. An der Druckseite der Pumpe 15 ist eine Leitung 14' angeschlossen, welche mit dem Expansionsgefäss 16 und mit einer zur Eintrittsseite des Rohrsystems 4¹ führenden Leitung 17' verbunden ist.

Das Dreiwegventil 13 wird über die Regeleinrichtung 30, 31 in ähnlicher V/eise wie bei der Anordnung nach Fig. 1 so gesteuert, dass bei steigender Brennöltemperatur die Zufuhr des Heisswassers zum Luftvorwärmer 21 vergrössert wird. Dementsprechend gelangt eine kleinere Heisswassermenge in die Leitung 12 und wird zusammen mit dem durch die Rücklaufleitung 20a zurückströmenden, abgekühlten Wasser dem Brennölvorwärmer 10 zugeführt, wodurch die Brennöltemperatur gesenkt wird.

Es sind noch verschiedene andere Ausführungen denkbar. Beispielsweise kann der die Restwärme abgebende Wärmeübertrager als Vorwärmer für das durch die Leitung 22 zuzuführende Speisewasser ausgebildet sein. Ferner können in den beiden Zulaufleitungen 12, 20 oder in den beiden Rücklaufleitungen 12a, 20a einfache, et\^a von Hand oder auf irgend eine andere Art betätigbare Drosseleinrichtungen angeordnet sein. Das durch die Grosse der jeweils durchströmbaren Querschnitte der beiden Drosseleinrichtungen bestimmte Verhältnis der die beiden Vorwärmer durchströmenden Mengen des Wärmeträgers kann leicht eingestellt und nach Bedarf verändert werden.

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Es sind auch einfachere Ausführungsformen, ohne eigenen Regelmechanismus, möglich. Der Kessel 40 nach Fig. 3 ist liegend angeordnet. Ein Brenno!vorwärmer 37 und ein Luftvorwärmer 38 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 34 untergebracht. Diese beiden VJarmeübertrager 37, 38 sind mit einem im Kessel 40 befindlichen Heizflächenelement 32 in einen im Naturumlauf durchströmbaren Wärmeübertragungskreislauf 19 in Reihe geschaltet.

Das Heizflächenelement 32 besteht im wesentlichen aus einer den Kessel 40 durchquerenden, beheizbaren Rohrpartie, welche M über eine Zulaufleitung 33 mit der Eintrittsseite und über eine Rücklaufleitung 35 mit der Austrittsseite des Gehäuses 34 verbunden ist. Die Rücklaufleitung 35 ist durch eine Leitung 36 mit einem offenen Expansionsgefäss 39 verbunden. Der im Wärmeübertragungskreislauf 19 zirkulierende Wärmeträger steht demnach inter einem der Einbauhöhe des Expansionsgefässes 39 entsprechenden statischen Druck, wodurch die Siedetemperatur des Wärmeträgers und damit die praktisch erzielbare Vorwärmtemperatur des Brennöls bestimmt ist.

Der in der beheizten Rohrpartie 32 erwärmte und zum Teil verdampfte Wärmeträger wird durch die Zulaufleitung 33 in das Gehäuse 34 geführt, durchströmt dieses - unter Wärmeabgabe an den Brennölvorwärmer 37 und den Luftvorwärmer 38, wobei gegebenenfalls der restliche Dampf kondensiert - und strömt schliesslich durch die Rücklaufleitung 35 wieder in den Kessel 40 zurück.

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Vorteilhaft wird der Brennölvorwärmer 37 mit besonders grosser Wärmeübertragungsfläche ausgeführt, so dass das Brennöl lastunabhängig auf nahezu die Temperatur (Verdampfungstemperatur)· des in das Gehäuse 34 eintretenden Wärmeträgers erwärmt wird. Der Luftvorwärmer 38 hat hier die Funktion, aus dem Kreilauf 19 so viel Restwärme abzuziehen, dass, unabhängig von der Last, eine genügende Umwälzung durch das Heizflächenelement 32 sichergestellt ist. Durch Verändern der Höhenlage des Expansionsgefässes bzw. durch die Verwendung eines Wärmeträgers mit einer andern Siedetemperatur als V/asser kann die Vorwärmtemperatur des Brennöls beeinflusst werden.

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Claims

Patentansprüche

l/ Brennölvorwärmsystem zu einem brennölbefeuerten Kessel, gekennzeichnet durch einen eigenen Wärmeübertragungskreislauf (18, 18', 19), welcher ein im Kessel angeordnetes, von den Rauchgasen bestrichenes Heizflächenelement (4, 4', 32) zur Aufnahme der zur Brennölvorwärmung benötigten Wärme, einen Vorwärmer (10, 37) zur Abgabe der Wärme an das Brennöl sowie einen Wärmeübertrager (21, 38) zur Abgabe von Restwärme an ein ande-

res Medium als das Brennöl umfasst. ^
2. Brennölvorwärmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (21, 38) ein Vorwärmer für ein dem Kessel zuzuführendes Betriebsmittel ist.
3. Brennölvorwärmsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (21, 38) in den Strom der in den Kessel einzubringenden Verbrennungsluft eingeschaltet ist.
4. Brennölvorwärmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertragungskreislauf (18, 18') eine Umwälzpumpe (15) für den Wärmeträger und eine durch die Temperatur" des aus dem Brennölvorwärmer (10) austretenden Brennöls beeinflussbare Verteileinrichtung (13) zur Zumessung der jeweils dem Brennölvorwärmer (10) und/oder dem Wärmeübertrager (21) zuzuführenden Wärmeträgermengen enthält.

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