DE2535713C3 - Heizungskessel für strömende Brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel für strömende Brennstoffe,, mit einer Brennkammer und einem Heizgaskanal, einer des Heizc/iedium einschließenden Primärheizfläche sowie einem von den Heizgasen direkt beaufschlagten flüssigen Zw; chenwärmeträger, der über eine Sekuridärheizfläche seinen Wärmeinhalt zusätzlich an das Heizmedium abgibt

Ein Heizungskessel der vorbezeichneten Art ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 19 30 372 bekanntgeworden, wobei die Sekundärheizfläche als in den Vorlauf des eigentlichen Heizmediums eingeschalteter Wärmetauscher dargestellt ist Die eigentliche Primärheizfläche ist bei dem bekannten Kessel die im Abzugsweg der heißen Rauchgase liegende Rohrschlange, die dabei jedoch in wenig vorteilhafter Weise derart angeordnet ist, daß sie nicht von der Strahlungswärme der Heizflammen beaufschlagt werden kann, sondern nur, nach Art einer an sich bekannten Nachschaltheizfläche, von den abströmenden Heizgasen. In die abströmenden Heizgase wird bei dem bekannten Kessel Wasser eingesprüht, welches unter Aufnahme von Wärme aus den Heizgasen in ein Sammelgefäß fällt und von dort über eine Pumpe in den Wärmetauscher, die Sekundärheizfläche, gelfördert wird. Dort wird die Wärme an das Heizrnedium abgegeben und der abgekühlte Zwischenwärmeträger wird von neuem in die abströmenden Heizgase gesprüht

Die Konstruktion des bekannten Kessels ist aufwendig, weil für den Zwischenwärmeträger ein eigener Kreislauf mit Rohrsystemen und Pumpen geschaffen werden muß, in den auch die Sekundärheizfläche integriert ist Durch das Einsprühen des Wassers in die Heizgase nimmt dieses die in den Gasen vorhandenen Schadstoffe, z. B. Schwefel, auf. Der Zwischenwärmeträger wird dadurch zu einer äußerst aggressiven, korrodierend wirkenden Flüssigkeit Alle Kesselbauteile müssen deshalb mit hohem Bauaufwand gegen den Angriff dieser aggressiven Zwischenwärmeträgerflüssigkeit geschützt werden. Durch den hohen Bauaufwand mit Umwälzpumpe und besonderer Sekundärheizfläche ist der Einsäte des bekannten Kessels allein für größere Anlagen zweckmäßig. Für kleinere Heizungsanlagen,

z. B. in Ein- und Zweifamilienhäusern, ist der bekannte Kessel nicht geeignet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kessel der vorbeschriebenen Art, welcher mit extrem hohen Wirkungsgraden arbeitet den Bauaufwand zu

to vermindern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß der Zwischenwärmeträger in einer Behälterwanne aufgenommen ist und seine Oberfläche als Begrenzungsfläche des Heizgaskanals dient in den die das Heizmedium führende Sekundärheizfläche eingetaucht ist

Bei dem erfindungsgemäßen Kesse! erfolgt die Wärmeübertragung auf den Zwischenwärmeträger sehr wirksam vom Heizgas direkt auf den Zwischenwärmeträger durch einmaligen Wäremübergang, wobei der physikalische Vorgang der Wärmeleitung entfällt Durch die sich in Bewegung befindliche Oberfläche des flüssigen Zwischenwärmeträgers wird der Wärmeübergang auch noch vorteilhaft durch Aufreißen der Grenzschicht sowie durch Kondensationsvorgänge verbessert Der Zwischenwärmeträger gibt die aufgenommene Wärme über die eingetauchte Sekundärheizfläche an das Heizmedium ab. Bei den sehr guten Wärmeübergängen, von einer ersten Flüssigkeit dem

Zwischenwärmeträger, auf eine Wand und von dort

wieder auf eine zweite Flüssigkeit das Heizmedium, kann die Sekundärheizfläche sehr klein ausgelegt werden.

Die Primärheizfläche kann z. B. eine im Heizgaskanal

angeordnete übliche Nachtschaltheizfläche als Konvektionsheizfläche sein. Ober die Oberfläche des Zwischenwärmeträgers, der sich in dem wannenförmig ausgebildeten Teil des Kessels befindet streicht dann der Heizgasstrom. Bei dem erfindungsgemäßen Kessel ragen vorzugsweise Taschen, welche die Heizgase durch die Nachschaltheizfläche leiten und die das Heizmedium führen, in den Zwischenwärmeträger hinein. Der eingetauchte Teil dieser Taschen ist dabei die Sekundärheizfläche. Die im Heizgaskanal abströmenden Heizgase beaufschlagen deshalb gleichzeitig die Primärheizfläche und den Zwischenwärmeträger. Der Zwischenwärmeträger steht dabei in direktem Kontakt mit den Heizgasen, wodurch die Erhöhung des Kesselwirkungsgrades ermöglicht wird. Die dadurch im

so Zwischenwärmeträger aufgenommene Wärme wird wieder an die das Heizmedium einschließenden Taschen abgegeben. Eine Umwälzanlage für den Zwischenwärmeträger ist nicht erforderlich.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Sekundärheizfläche aus glatten oder gerippten Rohren ausgebildet sein.

Weil der Zwischenwärmeträger aber noch direkten Kontakt mit den· Heizgasen hat kann ebenfalls, wie bei dem bekannten Kessel, eine aggressive Flüssigkeit entstehen, die besondere Baumaßnahmen erfordert Bei dem erfindunj'sgemäßefl Kessel sind solche gegen Korrosion schatzenden Maßnahmen aber in besonders vorteilhafter Weise allein auf die den Zwischenwärmeträger aufnehmende Wanne beschränkt Auch an den Taschen oder Rohren der Sekundärheizfläche können auf einfache Art und Weise schützende Maßnahmen vorgenommen werden. Der Bauaufwand für den erfindungsgemllßen Kessel ist dadurch verhältnismäßig

gering, so daß das Prinzip des direkten Kontaktes zwischen einem Wärmeträger und den Heizgasen auch bei kleineren Heizungsanlagen lohnend ausgenutzt werden kann.

Es ist jedoch auch möglich, die Strahlungsheizfläche eines Kessels mit dem Zwischenwärmeträger zu benetzen, wodurch ein hoher Wärmeübergang durch die Verdampfung eintritt

Kessel mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Heizflächen können vorteilhaft mit bis auf ca. 50⁰C abgesenkten Abgastemperaturen betrieben werden. Bezogen auf den unteren Heizwert Hu des Brennstoffs, sind mit dem Kessel Wirkungsgrade um hundert Prozent erreichbar. Die Kesse! können gleitend gefahren werden, d. h. die Kesseltemperatur wird der benötigten Vorlauftemperatur der Heizungsanlage direkt angepaßt

Besonders günstig werden die Wirkungsgradverhältnisse dann, wenn erfindungsgemäße Kessel in Heizungsanlagen eingesetzt werden, die mit thermostatischen Heizkörperventilen ausgerüstet sind Derartige Anlagen haben während der überwiegenden Daur:r einer Heizperiode sehr niedrige Rücklauftemperaturen. Bei Anwendung des Gegenstromprinzips, bei dem der Heizgasaustritt aus dem Kessel in die Nähe des Rücklaufwassereintritts in den Kessel gelegt wird, ergeben sich weitere günstige Voraussetzungen für eine gute Wärmeübertragung. Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Kessels können hohe Brennstoffeinsparungen erreicht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichung schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Heizungskessel mit Heizfläche,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in F i g. 1.

F i g. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch die Seitenansicht eines Heizungskessel mit einer senkrechten Brennkammer 1. Bei einer üblichen Ausführung hat die Brennkammer einen als Sturzbrenner montierter öl- oder Gasbrenner 2, bei dem sich die Flamme von oben nach unten entwickelt Die Strahlungsheizfläche, gebildet aus den Wänden Xa und Xb der Brennkammer 1, kann bei diesem Ausführungsbeispiel in ihrer Wirksamkeit noch dadurch verbessert werden, daß sie auf der Heizgasseite mit dem Zwischenwärmeträger benetzt werden, der aus einer Behälterwanne 5 über den Rand ic überläuft Es ist jedoch auch möglich, den Zwischenwärmeträger in die Brennkammer 1 mit einer oder mehreren Düsen einzuspriihen. Der Zwischenwärmeträger wird dann mittels einer nicht dargestellten Pumpe der Behälterwanne 5 entnommen.

Die Nachschaltheizfläche des dargestellten Kessels ist zum Teil als konventionelle und zum Teil als nasse Heizfläche ausgeführt

Wie aas F i g. 2 ersichtlich ist, besteht die konventionelle Nachschaltheizfläche aus horizontalen Teilbereichen 3 und aus vertikalen Teilbereichen 3a. Die Oberfläche 5a des Zwischenwärmeträger in der Behälterwanne 5 stellt die nasse Heizfläche dar. Vom Zwischenwärmeträger wird die Wärme über die eingetauchten Flächen der Taschen 4 an das in den

Taschen befindliche Heizmedium übertr j^en.

Die Heizgase treten nach Verlassen der Brennkammer 1 in die Umlenkkammer 6 ein und beaufschlagen dann auf ihrem Wege zum Abgasstutzen 9 sowohl die als Primärheizfläche mit 3 und 3a bezeichneten konventionellen Nachschaltheizflächen als auch die als nasse Heizfläche dienende Oberfläche 5a. Zwischen den Taschen 4 liegen Züge eines Heizgaskanals 7, wobei die Heizgase über die Oberfläche 5a in der Behälterwanne 5 hinwegstreichen.

In F i g. 2 ist ein Schnitt durch die Nachschaltheizfläche mit den Taschen 4, der Behälterwanne 5 und den zwischen den Taschen liegenden Zügen des Heizgaskanals 7 dargestellt Der Schnitt ist entlang der Linie H-II in F i g. 1 gelegt

In F i g. 1 ist noch dargestellt, daß das Rücklaufwasser des Kessels von einer Heizungsanlage oder einem Brauchwasserbereiter über den Stutzen 10 in den Raum 15 geleitet wird. Danach wird das Wasser über die Leitung 11 in den Brennkammermantel 12 geführt Hier wird es auf die gewünschte Endtemperatur aufgeheizt und üher die Stutzen 13 wiederum in die Heizungsanlage oder einen Brauchwasserbereiter geleitet

Hierzu 1 Biatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Heizungskessel für strömende Brennstoffe, mit einer Brennkammer und einem Heizgaskanal, einer das Heizmedium einschließenden Primärheizfläche sowie einem von den Heizgasen direkt beaufschlagten flüssigen Zwischenwärmeträger, der über eine Sekundärheizfläche seinen Wärmeinhalt zusätzlich an das Heizmedium abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenwärmeträger in einer Behälterwanne (5) aufgenommen ist und seine Oberfläche (5a) als Begrenzungsfläche des Heizgaskanals (7) dient, in den die das Heizmedium führende Sekundärheizfläche eingetaucht ist

2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärheizfläche aus den Wänden (la, linder Brennkammer (1) und einer im Heizgaskanal (7) angeordneten Nachschaltheizfläche besteht und die Sekundärheizfläche als in der Behälterwanne (5) angeordneten aus der Nachschaltheizfläche ausgeformten Taschen (4) ausgebildet ist

3. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Sekundärheizfläche aus glatten oder gerippten Rohren ausgebildet ist