DE2820826C2 - Einrichtung zum Entziehen von Wärme und von Schadstoffkondensat aus einem Rauchgas - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf dne Einrichtung zum Entziehen von Wärme und von Schadstoffkondensat aus einem Rauchgas, mit einem in einem Gehäuse eines Rauchgasabzuges angeordneten Wärmetauscher mit einer Vielzahl von parallelgeschalteten Kühlmittelrohren zum Abkühlen des Rauchgases unter seinen Taupunkt und mit einem an seinem Boden ein Ablaufrohr aufweisenden Kondensatsammler, wobei der Auslaßquerschnitt des Rauchgasabzugs kleiner ist als sein Einlaßquerschnitt.

Bei bekannten Wärmetauschern für das Entziehen von Wärme bei Feuerungsanlagen wird das in den Wärmetauscher einströmende Rauchgas durch einen sogenannten Kühlflüssigkeits-Vorhang hindurchgeleitet, so daß das Rauchgas bis unter den Taupunkt abgekühlt wird und das abgetrennte Kondensat abgeleitet werden kann. Bei anderen bekannten Einrichtungen wird das Rauchgas einer zwangsgekühlten Zentrifuge zugeleitet, in welcher durch Kondensation und Zentrifugalkraft das Kondensat ausgeschieden wird. Bei diesen bekannten Vorrichtungen ergibt sich die Schwierigkeit, daß trotz konstruktiv aufwendiger Ausgestaltung der Wirkungsgrad in bezug auf den Wärmetauschvorgang relativ gering ist. Ferner sind diese bekannten Systeme aufgrund ihrer komplizierten und meist räumlich aufwendigen Konstruktion aus wirtschaftlichen Gründen nur für industrielle Verbrennungsanlagen verwendbar, nicht dagegen für Heizungsanlagen z. B. in Einfamilienhäusern.

Bei bekannten derartigen Einrichtungen ist die Rauchgasführung nur zu einem geringen Teil mit Wasserrohren bzw. Röhrengruppen durchsetzt, weil eine weitgehend vollständige Durchsetzung der Abgasführungen mit Kühlmittelrohren eine Abkühlung der Rauchgase unter den Taupunkt und damit eine unerwünschte Kondensation der Schadstoffe bewirken würde. Um eine möglichst vollständige Reinigung der Rauchgase von den kondensationsfähigen Schadstoff komponenten zu erreichen, wurde weiterhin versucht, im Verlauf der Rauchgasführung einen sogenannten Kühlflüssigkeits-Vorhang vorzusehen, an dem die Schadstoff-Komponenten kondensieren sollen und abgeleitet werden können. Hierbei ist jedoch der Wirkungsgrad relativ gering und die konstruktiven Aufwendungen sind beträchtlich.

Aus der DE-OS 26 34 603 ist insbesondere bekannt, die Kühlmittelrohre strömungsmäßig parallel zu schallen, wobei eine Sammel- und Ablaufvorrichtung für das Schadstoffkondensat vorgesehen ist.

Der FR-PS 22 90 641 ist ein Gas-Wassererhitzer zu entnehmen, der eine Auffangvorrichtung in Gestalt einer den Kessel umschließenden Rinne mit einer Abführleitung am tiefsten Punkt dieser Rinne für aus den Abgasen ausfallendes Kondenswasser aufweist

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ein hoher Wirkungsgrad sowohl beim Entliehen von Wärme als auch bei der Rauchgasreinigung, bei einfacher und insbesondere raumsparender Bauweise erzielt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur kontinuierlichen Querschnittsverengung die Rauchgasführung im Gehäuse eine Bodenwand und eine Deckwand aufweist, die in Strömungsrichtung des Rauchgases und gegenüber der Horizontalen zueinander geneigt angeordnet sind, und daß jedes der Kühlmittelrohre im wesentlichen horizontal mäanderförmig verläuft und in seinen quer zur Strömungsrichtung des Rauchgases angeordneten Abschnitten gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet ist.

Vorteilhafterweise verläuft die als Leitblech für das Kondensat ausgebildete Bodenwand mit Abstand parallel zur Mäanderebene jedes der Kühlmittelrohre, den Kondensatsammler überdeckend, und weist Öffnungen für den Durchfluß des Kondensats auf, wobei das Ablaufrohr zum Aufstauen eines Kondensatsumpfes über den Boden des Kondensatsammlers hinausragend angeordnet ist und der Kondensatsammler ein in den Kondensatsumpf eintauchendes Schleuderrad zum Verteilen von Kondensattröpfchen in den Rauchgasweg vor dem Auslaß aufweist

Durch die Verengung des Gehäusequerschnittes wird erreicht, daß die Geschwindigkeit und der Druck des strömenden Rauchgases über die gesamte Gehäuselänge hinweg konstant gehalten wird, so daß schon aus diesem Grunde eine Optimierung des Wärmeaustausches erzielt wird. Zusätzlich wird der Wärmetausch sowie die Reinigung des Rauchgases von kondensationsfähigen Schadstoffen dadurch noch verbessert, daß das strömende Rauchgas im gesamten Gehäusequerschnitt infolge der annähernd vollständigen Durchsetzung des Gehäuseinnenraumes mit den Strömungshindernisse darstellenden Kühlmittelrohren vielfach umgelenkt wird, was den Wärmetausch und den Kondensations-, d. h. Reinigungsvorgang, begünstigt. Durch die Vielzahl der den Gehäuseinnenraum durchsetzenden Wasserrohre wird der Abfluß des an den Wasserrohren

niedergeschlagenen Kondensats in eine vorgegebene Richtung verbessert, d. h. es findet ein gezielter Abfluß des Kondensats in Richtung eines Auffangsraumes oder Auffangbehälters statt. Als Kühlmittel dient dabei z. B. das Wasser einer Warmwasser-Zentralheizung. Infolge des durch die Erfindung erzieibaren hohen Wirkungsgrades kann der Wärmetauscher bzw. sein Gehäuse sehr klein gehalten werden, so daß dessen Einsatz, z. B. auch dessen nachträglicher Einbau in bestehende Heizungsanlagen in Einfamilienhäusern ohne Schwierigkeiten möglich ist

Das von Jan Wasserrohren abgeflossene Kondensat kann für eine weitere Reinigung des Rauchgases wieder verwendet werden, indem dieses Kondensat in Form eines Flüssigkeitsvorhanges in unmittelbarer Nähe des Rauchgasaustrittes in den Strömungsweg des Rauchgases geworfen wird. Durch die besondere Anordnung des Abflußrohres wird hierbei stets eine vollständige Sättigung der Kondensat-Flüssigkeit verhindert, da aus dem Kondensat-Auffangraum stets Kondensatflüssigkeit abfließen kann, während immer neues, noch nicht vollständig gesättigtes Kondensat von den Wasserrohren hinzutritt

Die erfindungsgemäße Einrichtung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht der Einrichtung,
F i g. 2 eine Vorderansicht der Einrichtung und
F i g. 3 eine schematische Darstellung der Einrichtung in perspektivischer Ansicht, wobei der Verlauf eines der Kühlmittelrohre in der Horizontalebene strichliert gezeigt ist

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Einricht'-ng besitzt ein als rechteckiger Hohlkörper ausgebildetes Gehäuse 1, an dessen einer Frontseite 3 ein Rauchgaseintrittsstutzen 2 und an dessen gegenüberliegender Frontseite 3' ein Rauchgasaustrittsstutzen 4 angeordnet ist. Der Rauchgaseintrittsstutzen 2 ist an eine nicht dargestellte Verbrennungskammer einer Feuerungsanlage angeschlossen, während der Rauchgasaustrittsstutzen 4 im Zuge der Rauchgasführung zwischen Verbrennungskammer und Schornstein an einen Schornstein angeschlossen sein kann. Im Bereich des Rauchgaseintrittsstutzens 2 befinden sich vier miteinander verschweißte Strömungsleitbleche 5, die gegenüber der durch einen Pfeil angedeuteten Rauchgas-Strömungsrichtung geneigte Strömungsflächen (Fig. 1) besitzen, durch die das einströmende Rauchgas über den gesamten Gehäuse-Querschnitt verteilt wird. Der zylindrisch ausgebildete Gehäuse-Innenraum wird in Rauchgas-Strömungsrichtung verengt durch eine obere, seitlich abgewinkelte und sich über die gesamte Gehäusebreite erstreckende Deckwand 6, sowie durch eine untere Bodenwand 7, die ebenfalls zum Rauchgasaustrittsstutzen 4 hin ansteigt Die letztgenannte, V-förmige Bodenwand 7 besitzt beim Ausführungsbeispiel auf der einen Gehäuse-Längsseite 8 (F i g. 2) einen abgebogenen, bis zum Boden 9 des Gehäuses 1 sich erstreckenden und ausgestanzte öffnungen 10 aufweisenden senkrechten Ansatz 11, der mit Abstand von der Gehäuse-Längsseite 8 angeordnet sein kann. Die als Leitblech 12 ausgebildete Bodenwand 7 ist — ebenso wie die als Leitblech 13 ausgebildete Deckwand 6 — gegenüber einer gedachten horizontalen Gehäuseebene etwa um 10° geneigt und endet kurz vor der gegenüberliegenden Gehause-Seitenwand 14. Zwischen der Deckwand 6 und der dazu geneigt angeordneten Bodenwand 7 befinden sich Kühlmittelrohre 15, die etwa um 10° gegenüber der Horizontalen geneigt verlaufen (Fig.2). Wie Fig.3 zeigt, bestehen diese Kühlmittelrohre 15 aus geradlinig verlaufenden Rohrabschnitten 15', die an ein allen Kühlmittelrohren 15 gemeinsames Kühlmittel-Eintritlsrohr 23, das sich von einem Anschlußstutzen 24 aus trichterartig verengt, ίο übereinander, versetzt zueinander und eng benachbart angeschlossen sind, sowie aus mäander- oder schlangenlinienförmig verlaufenden Rohrabschnitten 15", die senkrecht zur Rauchgas-Strömungsrichtung und gegenüber der Horizontalen geneigt verlaufen. Die geradlinigen Rohrabschnitte 15' erstrecken sich in unmittelbarer Nähe längs der Gehäuse-Seitenwand 14. Die Kühlmittelrohre 15 im oberen Gehäusebereich ebenso wie die entsprechenden, nicht dargestellten Kühlmittelrohre 15 im unteren Gehäusebereich sind entsprechend der Verengung der Deckwand 6 und der Bodenwand 7 unterschiedlich lang, während im zylindrischen Gehäuse-Mittelbereich die Kühlmittefronre 15 gleich lang, jedoch versetzt bzw. gestaffelt zueinander angeordnet sind. Sämtliche Kühlmittelrohre 15 sind an der Ausgangsseite an ein den Gehäuse-Innenraum senkrecht durchziehendes Kühlmittel-Austritisrohr 25 eng benachbart und versetzt zueinander angeschlossen. Sämtliche Kühlmittelrohre 15 liegen strömungsmäßig parallel zueinander jnd durchziehen den gesamten Gehäuse-Innenraum zwischen der Deckwand 6 und der Bodenwand 7.

Das Kondensat wird durch die Schrägstellung der Kühlmittelrohre 15 zum Abfließen in Richtung der Gehäuse-Seitenwand 14 hin gezwungen und gelangt dort zum Teil über die schräge Bodenwand 7, über die Öffnungen 10 und von den offenen Seiten im Bereich von Gehäusefrontseite 3' und Gehäuselängsseite 14 her in einen Kondensatsammler 26 zwischen Bodenwand 7 und Gehäuseboden 9. Im Gehäuseboden 9 ist ein den Gehäuseboden 9 überragendes Ablaufrohr 27 eingesetzt. Die einfließende Kondensat-Flüssigkeit, die mit Schadstoffen noch nicht voll gesättigt ist, staut sich bis zurr Überlauf des Ablaufrohres 27. Bis unterhalb dieses Abflußpegels ragt ein Schleuderrad 28, das durch einen Elektromotor 29 antreibbar ist. Dieses Schleuderrad 28 sprüht die noch nicht voll gesättigte Flüssigkeit vor den Rauchgasaustrittsstutzen 4, d. h. in den Rauchgas-Strömungsweg, wodurch eine weitere Kondensierung der an den Kühlmittelrohren 15 noch nicht kondensierten Rauchgas-Schadstoffe erfolgt. Durch Ablaufen des Kondensats durch das Ablaufrohr 27 wird das Kondensatbad im Kondensatsammler 26 ständig erneuert, wobei eine ,volle Sättigung verhindert wird. Das Rauchgas strömt dann noch durch einen z. B. in Form eines gasdurchlässigen Filters ausgebildeten Tropfenabscheider 30 durch den Rauchgasaustrittsstutzen 4 hindurch in den Schornstein.

Gemäß F i g. 3 ist das Wärmetauscher-Gehäuse 1 mit schräg verlaufenden Begrenzungswandungen 31 und 32 versehen, wobei sich die Deckwand 6 und die Bodenwand 7 gemäß F i g. 1 und 2 erübrigen. Die Neigung der Begrenzungswandungen 31, 32 entspricht der Neigung der mäanderförmigen Kühlmittelrohre 15 gegenüber der Horizontalen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I Einrichtung zum Entziehen von Wärme und von Schadstoffkondensat aus einem Rauchgas, mit einem in einem Gehäuse eines Rauchgasabzuges angeordneten Wärmetauscher mit einer Vielzahl von parallelgeschalteten Kühlmittelrohren zum Abkühlen des Rauchgases unter seinen Taupunkt und mit einem an seinem Boden ein Ablaufrohr aufweisenden Kondensatsammler, wobei der Auslaßquerschnitt des Rauchgasabzuges kleiner ist als sein Einlaßquerschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß zur kontinuierlichen Querschnittsverengung die Rauchgasführung im Gehäuse (1) eine Bodenwand (7) und eine Deckwand (6) aufweist, die in Strömungsrichtung des Rauchgases und gegenüber der Horizontalen zueinander geneigt angeordnet sind, und daß jedes der Kühlmittelrohre (15) im wesentlichen horizontal mäanderförmig verläuft und in seinen quer zur Strömungsrichtung des Rauchgases angeordneten Abschnitten gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet ist
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Leitblech (12) für das Kondensat ausgebildete Bodenwand (7) mit Abstand parallel zur Mäanderebene jedes der Kühlmittelrohre (15), den Kondensatsammler (26) überdeckend verläuft und Öffnungen (10) für den Durchfluß des Kondensats aufweist, wobei das Ablaufrohr (27) zum Aufstauen eines Kondensatsumpfes über den Boden (9) des Kondensatsammlers (26) hinausragend angeordnet ist, und daß der Kondensatsammler (26) ein in den Kondensatsumpf eintauchendes Schleuderrad (28) zum Verteilen von Kondensattröpfchen in den Rauchgasweg vordem Auslaß aufweist.