DE2557569A1

DE2557569A1 - Heizkessel zum erhitzen von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2557569A1
Application number: DE19752557569
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Ateliers J Hanrez SA
Current assignee: Ateliers J Hanrez SA
Priority date: 1974-12-24
Filing date: 1975-12-20
Publication date: 1976-07-01
Also published as: ES443676A1; DE2557569C3; NL7514543A; FR2296149A1; FR2296149B1; CH597570A5; NL171490B; DE2557569B2; NL171490C; IT1052717B

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT₁ DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90 9SR7RRQ

Köln, 18. Dez. 1975 Nr. 223

ATELIERS J. HANREZ 41, Rue de Trazegnies, 6031 Monceau sur Sambre (Belgien)

Heizkessel zum Erhitzen von Flüssigkeiten

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heizkessel zum Erhitzen von Flüssigkeiten, in dem thermische Energie aufeinanderfolgend durch Strahlung der Flamme und der Verbrennungsprodukte und anschließend durch Konvektion zwischen den Verbrennungsprodukten und einem Teil der Brennraumwandung übertragen wird. Gemäß der Erfindung weist der Heizkessel einerseits einen Wandteil auf, der aus parallelen, quasi aneinanderstoßenden und mit Blechen zur Erzielung der Kontinuität dieses Wandteils versehenen Rohren gebildet wird, wobei die Enden der Rohre mit zwei Flüssigkeitsbehältern verbunden sind, von denen der eine den Brenner durchsetzt und der andere zum Eintritt bzw. Austritt der Flüssigkeit dienende Rohransätze aufweist. Andererseits besitzt der Heizkessel ein Rohrbündel, das benachbart den Längswänden des ersten Wandteils zum Bilden des Brennraums und parallel zu den quasi aneinanderstoßenden Rohren angeordnet ist und aus Rohren mit Rippen gebildet wird, wobei die Rippen versetzt angeordnet sind. Die Rippen von verschiedenen Rohren sind ineinander eingesetzt, um Hindernisse zu bilden, durch die die Verbrennungsprodukte den Brennraum seitlich verlassen können, indem sie ihre thermische Energie an das Rohrbündel abgeben.

Vorzugsweise wird das Rohrbündel aus Rohren mit Stegen gebildet, die schraubenlinienförmig hochkant auf der Wandung der Rohre aufgeschweißt sind.

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Um einen Heizkessel mit geringer Konstruktionshöhe zu erhalten, der leicht in Kellern mit niedriger Höhe eingebaut werden kann, werden die quasi aneinanderstoßenden Rohre horizontal und entweder unter- oder oberhalb des Rohrbündels angeordnet.

Es wurde festgestellt, daß die thermische Ausbeute eines derartigen Heizkessels 90% berechnet bezüglich des unteren Wärmegehalts des Brennstoffs überschreitet. Den Heizkessel kann man leicht mit einer bekannten Vorrichtung für einen direkten Kontakt der Verbrennungsprodukte mit einer Flüssigkeit kombinieren und auf diese Weise eine thermische Ausbeute in der Größenordnung von 95 % in bezug auf den oberen Wärmegehalt der Verbrennungsgase realisieren. Diese Vorrichtung zum direkten Kontakt der Verbrennungsprodukte mit einer Flüssigkeit wird oberhalb des Abzugs der Verbrennungsprodukte angeordnet. Die durch den direkten Kontakt mit den Verbrennungsprodukten erhitzte Flüssigkeit kann entweder direkt oder über die Zwischenschal tung\eines Wärmetauschers zur Aufrechterhaltung der Temperatur des Wassers eines Schwimmbades, zum Duschen oder zum Erwärmen von Räumen für Wohnzwecke oder industriell genutzten Räumen durch die Decke in bekannter Weise dienen, während die in dem erfindungsgemäßen Heizkessel durch Strahlung der Flamme und der Verbrennungsgase auf den durch die quasi aneinanderstoßenden Rohre gebildeten Wandteil und durch Konvektion in dem Rohrbündelteil erhitzte Flüssigkeit zur Verwendung in einer Zentralheizung dient. In bestimmten Fällen kann die durch direkten Kontakt mit den Verbrennungsprodukten erwärmte Flüssigkeit dem Flüssigkeitsstrom vor dem Durchströmen des erfindungsgemäßen Heizkessels zugefügt werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbexspxelen näher erläutert.

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Figur 1 zeigt schematisch einen Heizkessel, bei dem das Rohrbündel oberhalb des Wandteils mit den quasi aneinanderstoßenden Rohren angeordnet ist.

Figur 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II von Figur 1.

Figur 3 zeigt einen Heizkessel, bei dem der Wandteil mit den quasi aneinanderstoßenden Rohren oberhalb des Rohrbündels angeordnet ist.

Figur 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV von Figur 3.

Figur 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Heizkessel mit einer damit verbundenen Vorrichtung für den direkten Kontakt der Verbrennnungsprodukte mit einer Flüssigkeit.

Figur 6 zeigt einen Schnitt längs der Linie VI-VI von Figur 5.

Der Heizkessel weist einen Wandteil 1 auf, der aus quasi aneinanderstoßenden Rohren 2 gebildet wird, die glatt oder mit Längsrippen und außen mit Blechen 3 versehen sind, die die Abdichtung dieses Wandteils sicherstellen. Die Enden der Rohre sind mit Flüssigkeitsbehältern 4 und 5 derart verbunden, daß die Gesamtheit dieser Rohre in mehrere Gruppen unterteilt werden, die in verschiedener Richtung durch die zu erhitzende Flüssigkeit durchströmt werden. Der Flüssigkeitsbehälter 4 wird von Rohransätzen 6 und 7 durchsetzt, wobei der erste Rohransatz 6 als Eintritt für die kalte Flüssigkeit und der zweite Rohransatz 7 als Austritt für die heiße Flüssigkeit dient, wie es durch die Pfeile angedeutet ist. Der Flüssigkeitsbehälter 5 wird von einem Brenner 8 durchsetzt, dessen Flamme sich entlang der Rohre 2 entfaltet. Die Flüssigkeitsbehälter 4 und 5 enthalten Unterteilungen 9, um die Flüssigkeit in mehreren Strömen in die Rohre 2 zu leiten, wobei jeder Strom eine bestimmte Anzahl von parallel liegenden Rohren 2 verwendet.

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Der Heizkessel umfaßt weiterhin ein Rohrbündel 1O, das aus Rohren gebildet wird, die parallel zu verwickelten Rippen und zum Abschließen des Brennrauins an der öffnung angeordnet sind, die durch den Wand teil 1 gelassen wird- Die Rippen der Rohre, vorzugsweise spiralförmige Rippen, die hochkantig mit ihrer Schmalseite an den Rohren festgeschweißt sind, sind miteinander verschachtelt und bilden Hindernisse, durch die die Verbrennungsprodukte seitlich des Brennraums ausströmen können, indem sie ihre Wärme durch Konvektion an die Gesamtheit der Rohre, die das Rohrbündel 1O bilden, abgeben, Die Verbrennungsprodukte, die das Rohrbündel durchströmt haben, werden in einem Kanal 11 gesammelt, der sich vergrößert und in einem Rohr 12 endet, das mit dem Kamin verbunden ist.

Das Rohrbündel 1O kann oberhalb des Wandteils 1 mit den quasi aneinandergefügten Rohren (Fig- 1 und 2} oder unterhalb dieses letzten Teils (Fig. 3 und 4} angeordnet sein. In beiden Fällen erhält man einen ausgezeichneten thermischen Wirkungsgrad aufgrund der Tatsachen, daß die quasi aneinanderstoßenden Rohre 2 eine große Oberfläche aufweisen, die leicht die Strahlungswärme der Flamme und der ¥erbrennungsprodukte aufnehmen können, und daß das Rohrbündel 1O durch Konvektion im wesentlichen die Wärme der Verbrennungsprodukte, die das Rohrbündel durchströmen, aufnimmt. Ein Versuchsheizkessel, der für 16GOO Kcal/h berechnet worden war, hat mehr als 2O.OOO kcal/to. erzeugt und dies mit einer Ausbeute von 91 % des unteren Heizwertes eines gasförmigen Brennstoffs.

Wenn eine größere Höhe des Heizkessels möglich ist, kann dieser auch vertikal aufgestellt werden. iEr kann leicht :mit einer bekannten Vorrichtung für einen direkten Kontakt der Ver— brennungsprodukte mit einer Wärme abführenden Flüssigkeit kombiniert werden, und zwar sowohl in seiner Stellung gemäß Figur 1,2 oder der von Figur 3, 4 oder sogar in vertikaler Stellung, Die Figuren 5 und € zeigen beispielhaft eine Kombina—

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tion des Heizkessels gemäß Figur 1 mit einer Vorrichtung, die eine Haube 13 aufweist, die die Austrittsöffnung für die Verbrennungsprodukte des Heizkessels schließt und einen Trog aufweist, in dem auf der gesamten Länge des letzteren ein Behälter 15 eingesenkt ist, der über einem Gitterboden einen Stapel von Füllkörpern 16 enthält, die durch eine kalte Flüssigkeit berieselt werden, die durch eine Leitung 17 eintritt und durch eine Reihe von Düsen 18 auf die gesamte Oberfläche der Füllkörper verteilt wird. Die Verbrennungsprodukte, die das Rohrbündel 10 durchströmt haben, werden entlang der Längswände des Troges 14 zum Eintritt in den Stapel 16 von unten geführt, wo sie auf die Berieselungflüssigkeit treffen und an die letztere die Kondensationswärme von Wasser abgeben, die sich in den Verbrennungsprodukten befindet. Die Berieselungsflüssigkeit, die auf diese Weise erwärmt wird, sammelt sich am Boden des Troges 14 und wird durch eine Leitung 19 zu einer Stelle abgeführt, wo die Wärme, die darin enthalten ist, verwendet wird. Gegebenenfalls wird die Flüssigkeit einem Wärmetauscher zugeführt, in dem sie ihre Wärme an eine Verbrauchsflüssigkeit abgibt.

Der Heizkessel ist ebenso wie die Vorrichtung für den direkten Kontakt der Verbrennungsprodukte mit einer Flüssigkeit von einer Schicht 20 aus wärmedämmenden Material umgeben, wie es in den Figuren 2, 4, 5 und 6 dargestellt ist.

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Claims

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Ansprüche

' 1Γ^ Heizkessel zum Erhitzen von Flüssigkeiten, in dem

.„..-'' thermische Energie aufeinanderfolgend durch Strahlung der Flamme und der Verbrennungsprodukte und durch Konvektion zwischen den Verbrennungsprodukten und einem Teil der Brennraumwandung übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß er einerseits einen Wandteil (1), der aus parallelen, quasi aneinanderstoßenden und mit Blechen (3) zur Sicherstellung der Kontinuität dieses Wandteils (1) versehenen Rohren (2) gebildet wird, wobei die Enden der Rohre (2) mit zwei Flüssigkeitsbehältern (4, 5) verbunden sind, an denen der eine durch einen Brenner (8) durchsetzt ist, während der andere Rohransätze (6, 7), die zum Eintritt bzw. Austritt der Flüssigkeit dienen, aufweist, und andererseits angrenzend an die Längsränder des Wandteils (1) zum Abschließen des Brennraums ein Rohrbündel (10) aufweist, das parallel zu den Rohren (2) angeordnet ist und aus Rohren mit versetzt angeordneten Rippen gebildet wird, wobei die Rippen der verschiedenen Rohre ineinander eingesetzt sind, um Hindernisse zu bilden, durch die die Verbrennungsprodukte den Brennraum verlassen können, indem sie ihre thermische Energie an das Rohrbündel (10) durch Konvektion abgeben.
2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrbündel (10) aus Rohren mit spiralförmigen Rippen, die auf der Wandung der Rohre hochkant aufgeschweißt sind, gebildet wird.
3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die quasi aneinanderstoßenden Rohre (2) horizontal verlaufen und oberhalb des Rohrbündels (10) angeordnet sind.

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4. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die quasi aneinanderstoßenden Rohre (2) horizontal und unterhalb des Rohrbündels (1O) angeordnet sind.
5. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Vorrichtung zum direkten Kontakt der Verbrennungsprodukte mit einer Flüssigkeit aufweist, wobei diese Vorrichtung in üblicher Weise oberhalb des Abzuges für die Verbrennungsprodukte angeordnet ist.

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