DE2829270C2 - Regelung der Verbrennungsluftzufuhr zu einer gasbeheizten Kesselanlage - Google Patents

Description

Rauchgaskanal durch ein Bett aus Wärmeaustauschrippenrohren 4 abgegrenzt ist und an der Unterseite durch ein Brennerbett aus einer Anzahl Brennerstäben 5 begrenzt ist, welche Stäbe je mit einer Reihe Brenneröffnungen 5' versehen sind.

Der Verbrennungsraum 3 ist von Vertikalwänden aus feuerfestem Material umgeben, von denen die beiden im Schnitt gezeichneten und mit 6 bzw. 7 angegebenen Wände an zwei parallel zu der Fläche der Zeichnung liegende Wände 8 anschließen.

Die Seitenwand 7 und die beiden Seitenwände 8 ruhen mit ihrem unteren Ende in einem rechteckigen von L-Profilstäben 9 gebildeten Rahmen, wobei die unteren Flansche der Stäbe sich zueinander hin und ein wenig an der Innenseite dieser Seitenwände vorbei erstrecken. Die Seitenwand 6 endet mit ihrem unteren Ende gerade in einem Niveau höher als das des Brennerbettes 5, 5' und wird durch einen L-Profilstab 10 unterstützt, der an seinem Ende durch in F i g. 1 nicht ersichtliche Vertikalstäbe mit dem von den Stäben 9 gebildeten Rahmen verbunden ist. Dadurch ist zwischen dem Stab 10 und dem darunter liegenden Stab 9 eine Öffnung 11 gebildet, durch die hindurch das Brennerbett mit zugehörigen Teilen montierbar ist.

Der von den Stäben 9 gebildete Rahmen wird getragen von unter den Seitenwänden 6 und 7 senkrecht zu der Fläche der Zeichnung liegenden Profilstäben 12, die mit ihren Enden auf zwei parallel zu der Fläche der Zeichnung liegenden Bodenstäben 13 ruhen, welche auswärts in Abstand der Seitenwände 8 auf einem Montageboden liegen.

Auf den unteren Flanschen der Stäbe 9 ruht ein Luftzufuhrrost 14. der aus Chevron-Lamellen 14' zusammengesetzt ist.

Die Seitersv.äiicie 6,7 und 8 sind in Abstand durch eine im ganzen mit 15 angegebene Ummantelung aus Eisenblech umgeben, welche Ummantelung gegenüber der Öffnung 11 eine öffnung 16 freiläßt. Die Ummantelung 15, die nicht detailliert beschrieben wird, ruht mittels Träger 17 gleichfalls auf den Bodenstäben 13.

Zwischen Jer Ummantelung 15 und den Seitenwänden 6, 7 und 8 ist noch eine Schicht 18 aus Isolationsmaterial angeordnet, getragen und seitlich unterstützt durch eine nicht näher beschriebene als Ganzes mit 19 angegebene Platten- und Profilkonstruktion.

Die Stäbe 5 des Brennerbettes werden von Profilstäben 20 und 21 getragen, die an die ob :rc Fläche des von Chevron-Lamellen 14' gebildeten Rostes 14 grenzen. Der Stab 21 schließt an seiner Unterseite an einen Profilstab 22 an, welcher an einen der Stäbe 9 anschließt. An den Enden des Stabes 22 sind solche Blechteile 23 geschweißt, daß das Gefüge 22, 23 die Unterseite und die Vertikalseilen der Öffnung 11 begrenzt. An den Vertikalflansch des Stabes 21 schließt wieder ein Profilstab 24 an, der gegen die Unterseite des Stabes 10 paßt. Das Gefüge 21, 24 schließt die Öffnung 11 ab. so daß in den Brennerraum 3 nur Luft als Sekundärluft über den Lamellenrost 14 und als Primärluft durch die Brennerstäbe 5 und Brenneröffnungen 5' hindurch, wenn in die Vorderenden der Stäbe 5 das Verbrennungsgas einströmt, angesaugt werden kann.

Zwischen den Blechteilen 23 erstreck! sich eine Gaszufuhr 25 mit einer Regelsperrplatte 25'. aus der das Gas durch Gaszufühneile 26 in die Stäbe 5 einströmen kann. Die Gasbuchse 25 erhält das Gas über die Leitung 27. in die ein Regelventil 28 aufgenommen ist.

Unier dem Luftrost 14 ist eine als Ganzes mit 29 e Regelklapre angeordnet, von welcher ein horizontaler Blechteil 30 sich so weit unter und an den Seitenwänden 8 vorbei erstreckt, daß die aufwärtsgebogenen Seitenplatten 31 des Blechteils 30 sich in dem Raum zwischen dem gegenüber den Seitenwänden S liegenden Blechwerk der Ummantelung 15 und dem entsprechend liegenden Teil der Isolationsschicht 18 erstrecken. Die Klappe 29 ist an den oberen Eckpunkten der Seitenplatten 31, siehe die F i g. 2 und 3, mittels einer Kette 32 aufgehängt, welche selbst in dem Mittelteil an

ίο einer Kette 33 aufgehängt ist, die an einem bei 34 schwenkbar gelagerten Hebel 35 über einen um das Schwenklager 34 gekrümmten Ab- und Aufwickelstreifen 36 befestigt ist Auf den Hebeln 35 ist ein Gegengewicht 37 angeordnet, so daß die Ketten 32, 33 immer unter Zugkraft stellen und dadurch der Klappe 29 Parallelführung erteilen. Der Blechteil 30 der Klappe 29 ist noch mit einer Isolationsschicht 38 versehen, die auf einem Hilfsblech 39 zwischen den Profilen 40 angeordnet ist, welche Profile an zwei gegenübereinander Hegenden Seiten des Hilfsbleches 39 gebildet sind.

In Fig. r ist die Klappe 29 in ihrem untersten Stand gezeichnet, wobei die Sekundärluft «.v.mäß den Pfeilen 41 und 42 vollkommen freien Zugang zu dem Luftrost 14 hat, welche Luft sich nach dem Brennerbett 5,5' mit der aus den Brenneröffnungen 5' tretenden Mischung des Gases und der Primärluft, die in Richtung des Pfeiles 43 durch die Venturiwirkung in den Stäben 5 angesaugt wird, vermischen kann. In dem höchsten Stand der Klappe 29 schließt sich diese mit den Profilen 40 praktisch an die Unterflansche der Stäbe 9 an, so daß nur noch das erforderliche Minimum an Sekundärluft zu dem Rost 14 zugelassen wird.

Zur Regelung des höchsten Standes der Klappe 29 ist diese mittels Gelenkbolzen 44 mit zwei Hebeln 45 verbunden, die nicht drehbar auf der Welle 46 befestigt sind. Die Welle 46 ist in Lagerblöcken 47 gelagert, die gegen Konstruktionsplatten 48 angeordnet sind, die wieder an den Bodenstäben 13 befestigt sind. Die Welle 46 kann mittels des Hebels 49 gedreht werden, welcher Hebel auch auf der Welle 46 angeordnet ist und mittels des Stabes 50 in einer bestimmten Winkelstellung in bez'g auf einen von den Hebeln 45 fest damit verbunden ist. Weil der Hebel 49 einen Schlitz 49' für den Befestigungsbolzen 51 aufweist, kann diese Stellung justiert werden. In den schematischen Fig. 2 und 3 wird diese Justierbarkeit nicht wiedergegeben

Auf einer mit den Konstruktionsplatten 48 und einer Piatte der Ummantelung 15 durch z. B. Schweißen verbundenen Hilfskonstruktion 52,53 ist ein Motorgehäuse 54 angeordnet, das einen Regelmotor enthält, dessen Erregung von einer Regeleinrichtung gesteuert wird, welche in dem durch die Kesseianlage 1 zu erwärmenden Raum aufgestellt ist oder anderswo auf die Temperatur des zu erhitzenden Wassers reagiert. Der Motor in dem Motorgehäuse 54 kann über ein Verzögerungsgetriebe die nach außen ragende Welle 55 in zwei Drehrichtungen antreiben. Auf der Welle 55 ist eiiv Hebel 56 befestigt, der zwischen den durch die Strich-Punktlinien

57 und 58 angegebenen Endstellungen durch die Welle 55 geschwenkt virden kann, welche Endstellungen durch Endkontakte in dem Motorgehäuse 54 bestimmt sind.

Der Hebel 49 ist mittels einer Stange 59 und Achszapfen 60 mit dem Hebel 56 verbunden, so daß die Schwenkung des Hebels 56 zwischen den Endstellungen 57 und

58 die Klappe 29 ζ Aschen dem völlig offenen Regelstand und dem geschlossenen Regelstand auf- und niederbewegen kann.

Mit der Welle 55 ist auch der Hebel 61 fest angeordnet, welcher Hebel einen Schlitz 62 aufweist, in den ein Gelenkbolzen 63 eines Hebels 64 verschiebbar eingreift und dadurch die Hebel 61 und 64 kuppelt. Der Hebel 64 ist fest.jedoch einstellbar auf einer Welle 65 angeordnet, die bei 66 in einem Lagerblock auf der Hilfskonstruktion 52, 53 an einem Ende gelagert ist und mit ihrem anderen Ende in dem Regelventil 28, in dem die Welle 65 mit der Klappe 67 gekuppelt ist. Durch die Kupplung der Hebel 61 und 64 ist die Welle 65 drehbar zwischen Winkelendstellungen, die in Fig.2 mit Strich-Punktlinien 68 bzw. 69 angegeben sind. Die Klappe 67 steht in der dem Wellenstand 68 entsprechenden Winkelstellung in dem offenen Regelstand und in der dem Wellenstand 69 entsprechenden Winkelstellung in der Schließstellung, in der noch eine bestimmte minimale Gasmenge, z. B. 20% der maximalen Menge, durchgelassen wird.

In F i g. 2 sind die Regelorgane in dem den völlig offenen Stellungen entsprechenden Stand oder aber in den Endstellungen 57 und 68 und in Fi g. 3 in den anderen Endstellungen wiedergegeben.

Durch die beschriebene Kupplung sind die maximalen Winkeldrehungen der Wellen 55 und 46 ungleich, auch ist das Übertragungsverhältnis variierend. So ist leicht aus F i g. 3 ersichtlich, daß die Drehung des Hebels 56 in die nahe dem in Fig.3 gezeichneten Endstand liegenden Stellungen die Winkelstellung der Welle 46 nur wenig ändert. Auch das Übertragungsverhältnis zwischen den Wellen 55 und 65 ist variabel durch die angewendete Kupplung mittels der Hebel 61 und 64.

Die beschriebenen Kupplungsmittel sind derart gewählt worden, um den Gasdurchlaß bei jeder durch die unter Steuerung der genannten modulierenden Regelvorrichtung eingestellten Erwärmungskapazität und den Einlaß von Sekundärluft derart aufeinander abzustimmen, daß mit dem verbrauchten Gas eine maximale Leistung erreicht wird.

Es sind andere Ausführungsformen zur Regelung des Einlasses von Sekundärluft möglich. Die beschriebene Ausführung hat jedoch den Vorteil, daß sie unter der Kesselanlage mit nur einer geringen Zunahme der Bauhöhe verwirklicht werden kann, und zwar in Kombination mit einer einwandfreien Regelung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

50

55

60

65

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Gasbeheizte Kesselanlage mit atmosphärischen Brennern mit vorgeschalteten Venturirohren, die beim Hindurchströmen des über ein Regelventil regelbar zugeführten Gases Primärluft stromaufwärts der Flamme ansaugen, mit einem Brennerbett mit einer Anzahl von Brennerstäben, zwischen denen hindurch von der Unterseite des Brennerbettes her Sekundärluft ansaugbar ist, mit einer Einrichtung zur Regelung der Zufuhr der Verbrennungsluft für die Brenner und mit einer gemeinsamen Betätigungseinheit für die voneinander abhängige Regelung des zugeführten Gases und der Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Regelung der Zufuhr der Verbrennungsluft die Zufuhr der Sekundärluft (41,42) regelt und daß die Zufuhr der Primärluft (43) von derjenigen der Sekundärluft (41, 42) getrennt und ungeregelt ist

2. KesseVänlage nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Sekundärluft (41, 42) eine Regelklappe (29) aufweist, die als ein bewegbares Blechteil (30, 31) ausgebildet ist, das in seiner einen Endstellung die Zufuhr der Sekundärluft (41,42) vollkommen freigibt und in der anderen Endstellung verschließt

3. Kesselanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Sekundärluft (41, 42) von unten durch einen kastenförmigen Luftzufuhrrost (14) zrfolgt, an dessen Oberseite die Brennerstäbe (5) angeordnet sind und daß die Regelklappe (29) eine Seitenwand des Rostes (14) abschließt bzw. freigibt.

4. Kesselanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechteil (30, 31) aus einem horizontalen Bodenteil (30) und zwei vertikalen Seitenplatten (31) besteht, wobei das Blechteil (30, 31) vertikal bewegbar ist.

5. Kesselanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Regelklappe (29) und des als Gasklappe (67) ausgebildeten Regelventils (28) für das regelbar zugeführte Gas von der Stellung zweier mit einer Antriebseinheit gekoppelter Wellen (46,65), von denen die eine (65) die Gasklappe (67) und die andere (46) die Regelklappe (29) für die Sekundärluft (41,42) betätigt, abhängig ist.

6. Kesselanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Übertragungsverhällnis der Antriebseinheit zu der Gasklappe (67) in bezug auf das Übertragungsverhältnis der Antriebseinheit zu der Regelklappe (29) für die Sekundärluft (41, 42) variabel ist, beispielsweise, indem ein Hebel (64) für die Übertragung des Antriebes der Gasklappe (67) auf die Regelklappe (29) mit einem Bolzen (63) versehen ist, der in einen Schlitz (62) eines weiteren Hebels (61) eingreift.

7. Kesselanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsverhältnis der Antriebseinheit zu der Gasklappe (67) und/oder Regelklappe (29) für die Sekundärluft (41,42) variabel ist oder sind.

8. Kesselanlage nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Hebel- und Stangensysteme zum Bewegen der Regelklappen (29, 67).

Die Erfindung geht aus von einer gasbeheizten Kesselanlage mit atmosphärischen Brennern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Anlage ist aus der US-PS 28 48 042 bekannt

Bei der bekannten Anlage ist an der Vorderseite des Brenners ein gemeinsamer Vorraum vorgesehen, in den durch eine mit einer Klappe verschließbare öffnung ein Luftstrom eintreten kann. Dieser Luftstrom wird unterhalb des Brennerbettes entlang geführt und strömt von unten an das Brennerbett heran. Dort teilt sich der Luftstrom in Primärliift und Sekundärluft auf. Das Brennergas, das aus einer Mehrzahl von Öffnungen von Brennerrohren aus- und in ein Venturirohr einströmt, reißt c^i diesem Einströmen in das Venturirohr die Primärluft mit Die Sekundärluft strömt andererseits an den Brennerrohren vorbei aufwärts bis zum Brennerbett durch dieses hindurch und vermischt sich oberhalb des Brennerbettes mit den Gasflammen.

Bei »modulierendem« Betrieb, d. h. kontinuierlicher Verstellung der zugeführten Medien, sieht die bekannte Anlage vor, die Gaszuführung und die Luftklappe von einer gemeinsamen Betätigungseinheit anzusteuern. Ein Verstellen der Luftklappe bewirkt jedoch eine gleichzeitige Veränderung der Durchsatzrate von Primär- und Sekundärluft, beispielsweise wird bei geschlossener Klappe die Zuführung von Primärluft und Sekundärluft vollkommen unterbrochen.

Es hat sich bei Versuchen gezeigt, daß derartige AnIagen sowohl hinsichtlich der Schadstoffimmission wie auch hinsichtlich der sonstigen Betriebswerte unbefriedigend sind. Einmal weisen derartige Anlagen nämlich einen relativ hohen CO-Anteil auf, insbesondere im Teillastbereich, andererseits ist auch der Wirkungsgrad derartiger Anlagen verbesserungswürdig.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß der Wirkungsgrad weiter verbessert und die Schadstoffimmission weiter vermindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Anlage hat den nachweisbaren Vorteil, daß, verglichen mit bekannten Anlagen, we· sentlich verbesserte Betriebswerte erreicht werden.

Bei der bekannten Anlage wird lediglich der Durchsatz der Sekundärluft eingestellt, während die Primärluft durch die Venturi-Anordnung »von selbst« eingestellt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Durchsatzrate von Sekundärluft bis auf Null zu vermindern, ohne daß der Brenner dabei verlischt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt im wesentlichen des untersten Teiles einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage;

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung gesondert schematisch die Regelvorrichtung zur Regelung des Einlasses der Verbrennungskomponenten; und

F i g. 3 die Vorrichtung gemäß F i g. 2 in einem anderen Betriebszustand.

In der in F i g. 1 teilweise wiedergegebenen und im allgemeinen mit 1 bezeichneten Kesselanlage befindet sich ein Zugunterbrecher 2, unter dem der Verbrennungsraum oder Brandherd 3 liegt, der in bezug auf den