DE2913205A1

DE2913205A1 - Zweikammer-heizkessel fuer brennerfeuerung und festbrennstoff-feuerung

Info

Publication number: DE2913205A1
Application number: DE19792913205
Authority: DE
Inventors: Alfred Vogt
Original assignee: Interliz Anstalt
Current assignee: Interliz Anstalt
Priority date: 1979-04-03
Filing date: 1979-04-03
Publication date: 1980-10-23
Also published as: US4296712A; DE2913205C2; SE8002472L; FR2453364A1; DK148080A; NL8001945A; AT381161B; FI801005A; NO148463C; IT1140830B; SE432302B; ATA182080A; FI61242C; CA1129278A; GB2052026A; IT8021153A0; AU5642480A; NO800975L; BE881971A; LU82314A1

Description

Interliz Anstalt in Vaduz, Liechtenstein

Zweikammer-Heizkessel für Brennerfeuerung und Festbrennstoff-Feuerung

Die Erfindung betrifft einen Zweikammer-Heizkessel nach der Gattung des Hauptanspruchs. Zweikammer-Heizkessel dieser Art sind beispielsweise aus den Gebrauchsmustern 1.928.182, 6.937.720 und 7.621,611 bekannt. Die konventionelle Bauweise solcher Kessel besteht darin, daß der den Kesselwasserrauin umschließende Kesselaußenkörper rechteckige Querschnittsform hat und aus ebenen Wänden zusammengesetzt ist und daß, um den Innenraum des Keeselaußenkörpers zweckmäßig auszunutzen und das Kesselwasservolumen gering zu halten, entsprechend die Brennkammer für die Öl- ader Gasfeuerung und die Verbrennungskammer für die Kohle- oder Holzfeuerung rechteckigen Querschnitt haben und von ebenen Wänden gebildet sind. Gegenüber der konventionellen Bauweise von reinen Ölfeuerungskesseln mit einer einzigen zylindrischen Brennkammer und einem zylindrischen Kesselaußenkörper hat diese Bauweise der bekannten Zweikammer-Heizkessel bei der Herstellung als Stahlkessel aus Stahlblech den .frachteil, daß zur Erzielung von statisch stabilen und druckfesten Wänden der beiden Kammern und des Kesselaußenkörpers dickere und daher schwerere und teurere Bleche notwendig sind, die dem mit der Herstellung von Heizkesseln aus Stahlblechen verfolgten

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Bestreben nach einem möglichst geringen Kesselgewicht und nach geringen Materialkosten entgegenstehen, oder daß an bzw. zwischen den Wänden der beiden Kammern und des Kesselaußenkörpers besondere Verstärkungen oder Verbindungen z.B.

in Form von Ankern oder Bolzen notwendig sind, deren Anordnung und Einschweißen sehr kostenintensiv ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Bauweise von Zweikammer-Heizkesseln besteht in der für die jeweilige Feuerungsart ungünstigen Querschnittsform der Kammern, die keinen optimalen Ausbrand der jeweiligen Brennstoffart erzielen läßt, um einerseits bei Ölfeuerung und andererseits insbesondere bei Holzfeuerung bezüglich des Rußgehaltes und des Kohlenmonoxydgehaltes Abgaswerte zu erreichen, wie sie durch behördliche Vorschriften gefordert werden. Ein Problem bei den bekannten Zweikammer-Heizkesseln ist weiterhin die Ablagerung der bei der Brennerfeuerung und bei der Festbrennstoff-Feuerung entstehenden Verbrennungsrückstände auf der Innenfläche der Nachschaltheizkanäle beider Kammern, die sich sehr nachteilig auf die Wärmeübertragung an das Kesselwasser und den Wirkungsgrad beider Peuerungsarten und Feuerungseinrichtungen des Heizkessels auswirkt und eine ständige Kontrolle und Reinigung der Nachschaltheizkanäle verlangt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zweikammer-Heizkessel zu schaffen, der in fertigungstechnischer Hinsicht aus dünnwandigen, leichten Stahlblechen hergestellt

der
werden kann,'ohne teure zusätzliche Versteifungen oder

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Verstärkungen die erforderlich« hohe statisch© Stabilität und Druckfestigkeit aufweist und für die verschiedenen Kesselleistungsgrößen mit gleichartigen Querschnittsformen für die Kammern und den Kesselaußenkörper und mit möglichst raumsparenden Außenabmessungen ausgebildet werden kann und der in verbrennungstechnischer Hinsicht mit für die jeweilige Feuerungsart günstigsten Kammerformen einen bestmöglichen Brennstoffausbrand und bestmögliche Abgaswerte erzielen läßt und das Problem der Nachschaltheizkanalreinigung und Wirkungsgradver sohl echt erung löst.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in erster Linie durch die Kesselausgestaltung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Aufgrund dieser.Querschnittsformen der beiden Kammern und des Kesselaußenkörpers setzt sich der Heizkessel aus drei Blechhohlkörpern zusammen, die gekrümmte, einteilig durch Blechwölben herzustellende Umfangswandungen besitzen, die auch bei Anwendung dünner Kesselbleche eine hohe Verformungssteifigkeit und Druckfestigkeit ergeben und zusätzliche Verankerungen oder Ver-Stärkungen entbehrlich machen. Dabei ergibt gleichzeitig die eigentümliche Querschnittsform des Kesselaußenkörpers bei raumsparenden AuQe^nabmessungen des Heizkessels einen Innenraum des Kesselaußenkörpers, in dem die mit einem für eine bestimmte Kesselleistungsgröße erforderlichen Volumen ausgebildeten Kammern und Nachschaltheizkanäle genügend Platz haben, andererseits zur Erzielung einer möglichst raschen Aufheizung des Heizkessels keine unnötig großen,

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ungenutzten wassergefüllten Raumzwiekel im Innern des Kesselaußenkörpers entstehen. Die aufrecht stehend etwa elliptische Querschnittsform der Verbrennungskammer ergibt zusätzlich zur Drucksteifigkeit eine Verbrennungskammer mit einer für die Verbrennung von festen Brennstoffen günstigen großen Füllhöhe und hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um bei Feuerung mit den verschiedenartigen Brennstoffen Koks, Kohle oder Holz gleichermaßen günstige Verbrennungsverhältnisse bei sogenanntem oberen Abbrand zu erreichen. Aufgrund der stetigen etwa konischen Verjüngung des etwa elliptischen Querschnitts vom breitesten Bereich der Verbrennungskammer bis zum Feuerrost rutscht der feste Brennstoff immer auf dem im Verhältnis zur Querschnitt frbreite der Verbrennungskammer schmalen Host auch von der Seite her nach, so daß sich auf dem Feuerrost ein konzentriertes Glutbett bildet. Zum Wiederanzünden der nächsten Brennstoff-Füllung kommt man daher mit einer sehr geringen Restglut-Schichtstärke aus. Andererseits wird verhindert, daß das sonst oft bei Festbrennstoff-Kesseln mit oberem Abbrand beobachtete Durchbrennen des ganzen Füllrauminhaltes auftritt und dadurch eine Teillastregelung unmöglich wird. Von besonders vorteilhafter Wirkung insbesondere bei Holzfeuerung ist gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltungsmerkmal die anhand der Zeichnung noch näher beschriebene Anordnung von zwei seitlichen Leitwänden in der Verbrennungskammer, die zwischen sich die Brennstoff-Füllung aufnehmen und auf ihrer Außenseite mit der Wandung der Verbrennungskammer Luftkanale für Sekundärluft bilden,

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die getrennt von der die Brennstoff-Füllung durchströmenden Primärluft in den Luftkanälen bei gleichzeitiger Vorwärmung zum oberen Bereich der Verbrennungskammer über der Brennstoff-Süllung hochströmt. Einerseits ist durch diese Aufteilung der durch die Luftklappe der Verbrennungskammer eintretenden Luft eine bessere Kesselregulierung zwischen Vollastbetrieb und Teillastbetrieb erzielbar, andererseits werden namentlich bei Holzfeuerung und hierbei insbesondere bei Teillastbetrieb, bei dem eine starke Schwelgasbildung eintritt, durch den oberen Abbrand in Verbindung mit vorgewärmter Sekundärluft Abgase erzielt, die die lufthygienischen Bestimmungen und die Anforderungen an den außerordentlich geringen Kohlenmonoxydgehalt erfüllen. Die Brennkammer hat mit ihrer bei reinen Ölfeuerungakesseln an sich bekannten zylindrischen Form den für die Brennerfeuerung insbesondere mit Heizöl günstigsten Querschnitt. Sie Anordnung der zylindrischen Brennkammer, die als die leistungsstärkere der beiden Kammern eine kleinere Querschnittshöhe hat als die etwa elliptische Verbrennungskammer, nicht an der tiefsten Stelle, sondern etwa in mittlerer Höhe des Kesselwasserraumes, d.h. mit ihrer Längsachse in der gleichen oder etwa gleichen Höhe wie die Längsachse der Verbrennungskammer, hat den Vorteil, daß der an das vordere Ende der Brennkammer angeschlossene übliche Brenner nicht niedrig über dem Fußboden, sondern in einer für die Brennerwartung bequemeren Höhe über dem Fußboden liegt und daß auch ein Einsaugen von Staub vom Fußboden verhindert wird. Über dem Nachschaltheizkanal der Brennkammer bleibt ausreichend

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Platz im Kesselaußenkörper vorhanden, um in dem Wasserraum oberhalb der Brennkammer gemeinsam die Kesselanschlußstutz en und Thermostatenfühler an den Kesselaußenkörper anschließen zu können, wie noch näher beschrieben wird. Unterhalb der Brennkammer wird ein unnötig großer Wasserraum durch die besondere Querschnitteform des Kesselaußenkörpers vermieden, indem die Höhe des Bogens seitlich neben der Verbrennungskammer kleiner ist als die Höhe des Bogens seitlich neben der Verbrennungskammer, wodurch der untere Bogen vom Aschenraum der Verbrennungskammer zur Brennkammer hin schräg ansteigt.

Günstig für die raumsparende Dimension!erung des Kesselaußenkörpers und für die Herstellung des Heizkessels unter Verwendung von möglichst einheitlichen Bauteilen ist, daß jede Kammer einen eigenen, achsparallel durch den Kesselwasserraum verlaufenden Nachschaltheizkanal in Gestalt eines an sich bekannten kastenförmigen Hohlprofils mit kammartiger Innenberippung hat, dessen größere Querschnittsbreite gemäß der gekennzeichneten Anordnung horizontal verläuft und hierbei im wesentlichen dem Durchmesser der zylindrischen Brennkammer bzw. dem horizontalen kleineren Durchmesser der etwa elliptischen Verbrennungskammer entspricht, so daß für jede Kammer nur ein ednzi'ges·· kastenförmiges Hohlprofil vorgesehen ist und in die Kesselstirnwände eingeschweißt zu werden braucht. Saubere Nachschaltheizkanäle sind zur Erzielung größtmöglicher Wärmeübergangswerte und Kesselwirkungsgrade von entscheidender Bedeutung.

Obgleich innenberippte Nachschaltheizkanäle insbesondere

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mit einer zur Erzielung einer möglichst großen Wärmeübertragungsfläche auf kleinem Raum engen kammartigen Innenberippung nicht oder nur äußerst mühsam durch Ausbürsten von den bei Ölfeuerungen und insbesondere auch beim Verbrennen von Holz oder Braunkohle entstehenden, auf den Rippen sich ablagernden Verbrennungsrückständen gereinigt werden können, macht die Erfindung dennoch die Anwendung dieser wegen ihrer kompakten Bauweise und außerordentlich hohen Wirksamkeit an sich vorteilhaften Nachschaltheizkanale mit kammartiger Innenberippung sowohl für die Brennkammer einer Brennerfeuerung als auch insbesondere für die Verbrennungskammer einer Festbrennstoff-Feuerung möglich. Dies wird in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung des Zweikammer-HeizkeBsels dadurch erreicht, daß die kammartigen Rippen der Nachschaltheizkanäle von ihrem mit der Kanalwandung verbundenen Rippenfuß bis zu ihrem in den Kanalquerschnitt hineinragenden Rippenkamm eine Höhe zwischen 35 und 45 Millimeter, vorzugsweise eine Höhe von 40 bis Millimeter, und eine Rippendicke von im wesentlichen 2,5 Millimetern haben. Mit dieser Dirneisionierung der Rippen wird erreicht, daß, sowohl bei Beaufschlagung der Rippen durch die Verbrennungsgase einer Ölfeuerung in der Brennkammer als auch bei Beaufschlagung der Rippen durch die praktisch nahezu gleich heißen Verbrennungsgase einer Festbrennstoff-Verfeuerung in der Verbrennungskammer, die Wärmeaufnahme in die Rippen an der Rippenoberfläche einerseits und der Wärmeabfluß aus den Rippen durch deren Rippenquer-

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schnitt in die wassergekühlte Wandung des Nach schal theizkanals andererseits in ..einem solchen Verhältnis zueinander stehen, daß einerseits ein thermolytischer Selbstreinigungseffekt der Rippen eintritt und sich ansetzende Verbrennungsrückstände zersetzt und verbrannt werden und dadurch die Bippen sauber bleiben und daß andererseits die thermische Haltbarkeitsgrenze des Rippenmaterials nicht überschritten wird und eine insbesondere an dem heißesten Rippenkamm einsetzende Materialverzunderung vermieden wird. Vorteil-.

hafterweise werden die Nachschaltheizkanäle daher so ausgebildet, daß sie aus einer oberen und einer unteren U-formigen Hälfte bestehen und zusammengeschweißt sind und daß beide Hälften Rippen aufweisen, die paarweise einander gegenüberstehen, wobei die vertikale Querschnittsbreite des kastenförmigen Nachschaltheizkanals im wesentlichen der doppelten Rippenhöhe entspricht. Versuche mit solchen Nachschaltheizkanälen haben ergeben, daß bei einer Rippendicke von 2,5 Millimeter die günstigste Rippenhöhe bei 40 Millimeter liegt und eine Plustoleranz oder Minustoleranz der Rippenhöhe von 5 Millimeter njLcht überschritten werden sollte. Bei längeren Rippen tritt eine Verzunderung am heißesten Rippenkamm ein, bei kürzeren Rippen werden die Rippen zu kalt und tritt die Selbstreinigung nicht mehr ein. Entscheidend kommt es hierbei auch auf eine ausreichende wärmeleitende Verbindung des Rippenfußes mit der Wandung des Nach schal theizkar» als an. So wurde gefunden, daß bei Rippen, die paarweise zusammenhängend von einem etwa V-förmigen Teil gebildet sind und an ihrem gemeinsamen

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Rippenfuß durch eine gemeinsame Schweißnaht mit der Wandtrag des Nachschaltheizkanals verbunden sind, der Querschnitt der Schweißnaht wenigstens gleich dem Zweifachen der Sippendicke sein muß, um das zur Erzielung der thermo-» lytisehen Selbstreinigung und zur Vermeidung der Verzunderung sge fahr notwendige Verhältnis der Wärmeaufnahme in beide Rippen zu dem Wärmeabfluß aus den beiden Hippen durch die gemeinsame Schweißnaht zu erhalten.

Nachstehend .wird der erfindungsgemäße Zweikammer-Heizkessel anhand der Zeichnung näher beschrieben, in der ein Ausführungsbeispiel schematisiert dargestellt ist. Es zeigen Fig. 1 den Heizkessel in einem vertikalen Querschnitt; Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt nach der Linie XX-XX in Fig. 1,
Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt nach der Linie XXX-XXX

in Fig. 1,

Fig. 4 in vergrößerter Darstellung den in Fig. 1 ersichtlichen Nachschaltheizkanal von einer der beiden Kammern,

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung das in Fig. 1 ersichtliche untere Ende der Kammer für die Verfeuerung von. festem Brennstoff,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den in Fig. 5 gezeigten Teil des Heizkessels.

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Zum Verbrennen von festen Brennstoffen enthält der Heizkessel in seinem Kesselwasserraum 1 eine von einem horizontalen, am hinteren Ende geschlossenen Blechhohlkörper gebildete Verbrennungskammer 2 mit einem Feuerrost 3· Die Verbrennungskammer 2 hat einen nach unten etwa konisch bis zum Feuerrost 3 sich verjüngenden, etwa elliptischen oder umgekehrt tropfenförmigen Querschnitt, dessen großer Durchmesser vertikal verläuft. Der Querschnitt der Verbrennungskammer 2 geht unter dem Feuerrost 3 in einen kastenförmigen Aschenraum 4 über· Am vorderen Ende ist die Verbrennungskammer 2 durch eine untere Aschenraumtür 5 mit einer Luftklappe 6 und durch eine obere Beschickungstür 7 verschlossen« Hinter der Beschickungstür 7 liegt eine wassergekühlte Umlenkkammer 8, über die das vordere Ende der Verbrennungskammer 2 mit einem Nachschaltheizkanal 9 verbunden ist, der achsparallel über der Verbrennungskammer 2 in dem Kesselwasserraum 1 liegt und in einen Rauchgassammler 10 auf der Kesselrückseite einmündet. Zum Verfeuerung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen befindet sich seitlich neben der Verbrennungskammer 2 in dem Kesselwasserraum 1 eine von einem horizontalen, am hinteren Ende geschlossenen Blechzylinder gebildete Brennkammer 11, die am vorderen Ende durch eine Kesseltür 12 mit einem Brenner 13 verschlossen ist und in dem Kesselwasserraum 1 nach oben versetzt ist, so daß ihre Längsmittellinie etwa in Höhe. der Längsmittellinie der Verbrennungskammer 2 liegt und hierdurch der Brenner 13 einen vergrößerten Abstand vom Fußboden hat. Hinter der Kesseltür 12 liegt eine wassergekühlte Umlenk-

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kammer 14, über die das vordere Ende der Brennkammer 11 an einen weiteren, separaten Nachsebaltheizkanal 15 angeschlossen ist, der achsparallel über der Brennkammer 11 in dem Kesselwasserraum 1 angeordnet ist und in den Hauchgas·=- sammler 10 einmündet und dort erst mit dem Wachs ehaltheiz·=- kanal 9 der Verbrennungskammer 2 -zusammentrifft« Umgeüss wird der Kesselwasserraum 1 von einem ICesselauSeiakorpes⁵ 16, der aus einem einteilig durch Walzen zu einem Hohlkörper⁸ geformten Blech besteht. Der Kesselaußenkörper 16 bat keinen eckigen, keinen kreisförmigen und auch keinen elliptischen Querschnitt, sondern einen rundlichen Qu©rschnitt, der aus einem oberen B.pgen 17.» einem unteren Bogen 18 und zwei seitlichen Bögen 19 und 20 foestehtj, welche einen größereti Krümmungsradius haben und welche oberhalb der beiden Kammern und unterhalb der Brennkammer 11 durch drei Übergangsbögen 21, 22 und 23 mit einem kleineren Krümmungsradius ineinander übergehen» Der untere Bogen 18 und der seitlich neben der Verbrennungskammer 2 liegende Bogen 20 enden an dem Aschenraum 4 unterhalb der Verbrennungskammer 2. Die Höhe des Bogeas 19 seitlieh neben der Brennkammer 11 ist kleiner als die Höhe des Bogens 20 seitlich neben der Verbrennungskammer 2» Hierdurch steigt der untere Bogen 18 von dem Aschenraum 4 ausgehend schräg nach oben an, so daß unter der Brennkammer 11 kein unnötig großer Raumzwickel des Kesselwasserraumss 1 entsteht» Ähnlich wie die .jrunde Querschnittsform der Brennkammer 11 ergeben auch die etwa elliptische Querschnitteorm der Verbrennungskammer 2 und die aus den Bögen und ubargangsbogen susammen-

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gesetzte Querschnittsform des Kesselaußenkörpers 16 Blechhohlkörper, die auch "bei Anwendung von dünnen Kesselblechen eine hohe Druck- und Verformungssteifigkeit aufweisen und zusätzliche Verstärkungsmaßnahmen etwa in Gestalt von Versteifungsrippen oder Verbindungsankern entbehrlich machen.

Die eine große Füllhöhe aufweisende etwa elliptische Verbrennungskammer 2 und ihr Nachschaltheizkanal 9 nutzen die Höhe des Kesselwasserraumes 1 weitgehend aus. Die leistungsstärkere Brennkammer 11 hat eine kleinere Querschnittshöhe als die elliptische Verbrennungskammer 2 und benötigt zusammen mit ihrem Nachschaltheizkanal 15 weniger Platz im Kesselwasserraum 1 als die Verbrennungskammer 2 mit ihrem Nachschaltheizkanal 9« Durch die hochversetzte Anordnung der Brennkammer 11 wird in Verbindung mit der Querschnittsform des Kesselaußenkörpers 16_/namentlich mit dem schrägen Anstieg des unteren Bogens 18, das aufzuheizende Kesselwasservolumen unterhalb der Brennkammer 11 gering gehalten, andererseits bleibt über dem Nachschaltheizkanal der Brennkammer 11 genügend Platz vorhanden, um an dieser Stelle des Kesselwasserraumes 1 praktische alle Anschlüsse des Heizkessels anzuordnen. Hierzu ist der Kesselaußenkörper 16 im Bereich des Übergangsbogens 21 mit einer Öffnung und einer auf die? Öffnung aufgesetzten, im Querschnitt etwa dreieckförmigen Haube 24 versehen, an deren zur Seite gerichteten senkrechten Wandung die verschiedenen, in den Kesselwasserraum 1 einmündenden bzw. hineinragenden Kesselanschlußstutzen und Thermostatenfühler angeordnet sind. In die Haube 24 kann beispielsweise auch ein verschiedentlich

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von Heizkesseln mit Festbrennst of f-Feuenmg verlangter Sicherheitswärmetauscher 25 eingebaut sein, der in den Kesselwasserraum 1 hineinragen muß und für den ebenfalls oberhalb des Nachschaltheizkanals 15 der Bremkaamer 11 genügend Platz zur Verfügung steht» Di© Haube 24 hat äen Vorteil, daß man an ihr bzw. in ihr die von fell su Fall gewünschten oder erforderlichen Stutzen₉ Shermostatenfühlar und andere Einrichtungen schon anordnen bzw«, einschweißen kannj, bevor die Haube 24 auf de» Heizkessel kommt und auf den Kesselaußenkörper 16 aufgeschweißt wird«. Maa ksam also unterschiedlich ausgestattete Hauben separat und bequem vorfertigen und ansonsten den Heizkessel einheitlich ausbilden und herstellen und dann je naeh Bestimmungsland und bestehenden Vorschriften für Heizkessel diejenige vorgefertigte Haube auswählen und aufsetzen, die die von-dem fertigen Heizkessel gewünschten Stutzenanschlüsse und sonstigen Einrichtungen enthält.

Um einen möglichst vollkommenen und auch gut zwischen Vollast und Teillast regelbaren sogenannten oberen Abbrand.

von festem Brennstoff in der Verbrennungskammer 2 zu er= reichen, insbesondere beim Verbrennen von Holz;, siad in der Verbrennungskammer 2 an beiden Seiten Leitwände 26 aage-= ordnet, die sich mit einem Abstand von der Wandung der Verbrennungskammer 2 vom Feuerrost 6 aufwärts bis in den oberen Bereich der Verbrennungskammer 2 erstrecken» Die Leitwände 26 nehmen zwischen sich die Brennst off-Fill lung auf ₉ und eis. Teil der durch die Luftklappe 6 eintretenden Luft strömt als Primärluft durch die Schlitze des Feuerrostes β zwischen

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den beiden Leitwänden 26 hindurch und in der Brennstoff-Füllung hoch. Die Zwischenräume zwischen den Leitwänden 26 und der Wandung der Verbrennungskammer 2 bilden Luftkanäle, in die der andere Teil der Luft als Sekundärluft durch die Feuerrostschlitze seitlich außerhalb der Leitwände 26 eintreten kann, um bei gleichzeitiger Vorwärmung in diesen Zwischenräumen im oberen Bereich der Verbrennungskammer 2 mit den Schwelgasen zusammenzutreffen und eine restlose Verbrennung herbeizuführen. Wie die Fig. 5 und 6 näher zeigen, ist die zwischen den Leitwänden 26 liegende Fläche des Feuerrostes 3 mit einer Schiebeplatte 27 versehen, die in Längsrichtung der Verbrennungskammer 2 auf dem Feuerrost 3 verschiebbar ist. Teils sind die Luftschlitze des Feuerrostes 3 durch diese Schiebeplatte 27 in jeder Stellung der Schiebeplatte verschlossen, teils sind die Luftschlitze des Feuerrostes 3 derart von Luftschlitzen der Schiebeplatte überdeckt, daß der Durchlaßquerschnitt dieser Luftschlitze des Feuerrostes 3 durch Verschieben der Schiebeplatte 27 vergrößert oder verkleinert werden kann. Auf diese Weise wird erreicht, daß die bei Vollast wie auch insbesondere bei Teillast mittels der thermostatisch gesteuerten Luftklappe 6 veränderte, eintretende Luftmenge derart aufgeteilt wird, daß nur ein Teil als Primärluft durch die Brennstoff-Füllung zwischen den Leitwänden 26 hindurchströmt und ein genügender Teil als Sekundärluft bei gleichzeitiger Vorwärmung die beiden seitlichen Luftkanäle durchströmt. Hierdurch werden namentlich bei Holzfeuerung,

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für die die leitwände und Sekundärluftvorwärmkanäle wesentlich und wichtig sind, Abgaswerte erzielt, die die verschiedenenorts bestehenden Forderungen an einen außerordentlich niedrigen ICohlenmonoxydgehalt der Abgase erfüllen« Wird die Schiebeplatte ganz von dem Feuerrost abgezogen uaä aus dem Heizkessel entfernt, so daß sämtliche luftschlitze des Feuerrostes frei sind, erreicht der Heizkessel seine maximale Festbrennstoff-leistung, beispielsweise wenn Sohle oder Koks verfeuert werden soll, wobei eine gezielte Drosselung des Primärluftanteils und Erhöhung des Sekundärluftanteils bei Vollast oder auch bei Teillast entfallen kann· Beim Betrieb mit Kohle oder Koks kann ggf. auch auf die leitwände und die Sekundärluftvorwärmkanäle verzichtet werden, so daß die leitwände zweckmäßigerweise so ausgebildet sein können, daß sie für Holzfeuerung in die Verbrennungskammer eingeschoben und für Kohle- oder Koksfeuerung aus der Verbrennungskammer herausgezogen werden können.'

Der Nachschaltheizkanal 9 der Verbrennungskammer 2 und der Nachschaltheizkanal 15 der Brennkammer 11 besitzen gleichermaßen einen rechteckigen Querschnitt, dessen größrere Querschnittsbreite horizontal verläuft, wobei die horizontale Querschnittsbreite des Nachschaltheizkanals 15 vorzugsweise etwa gleich dem Durchmesser der Brennkammer 11 ist und die horizontale Querschnittsbreite des Naehseiialtheizkanals 9 vorzugsweise kleiner ist als der horizontale kleinere Durchmesser der elliptischen Verbrennungskammer 2„

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Beide Nachschaltheizkanäle sind innen mit einer im Que: schnitt kammartigen Berippung aus vertikal gerichteten Rippen versehen. Wie die Fig. 4 zeigt, sind die beiden kastenförmigen Nachschaltheizkanäle je aus einer oberen und unteren U-förmigen Rohrhälfte 28 zusammengeschweißt und auf der Innenseite der Rohrhälften mit Rippen 29 versehen, von denen jeweils zwei Rippen zusammenhängend aus einem etwa U-förmig .. gebogenen Blechstreifen bestehen, der durch eine einzige Schweißnaht 30 wärmeleitend mit der Rohrhälfte verbunden ist. Bei -einer Rippendicke von etwa 2,5 mm haben die Rippen 29 von ihrem mit der Rohrhälfte verbundenen Rippenfuß bis zu ihrem in den Kanalquerschnitt hineinragenden Rippenkamm eine Höhe von etwa 40 mm· Mit dieser Dimensioaierung der Rippen 29 wird bewirkt, daß die Rippen bei Beaufschlagung durch die mit einer Temperatur von etwa 600 bis 700 C in die Nachschaltheizkanäle eintretenden Verbrennungsgase der Brennkammer wie auch der Verbrennungskammer nicht so heiß werden, daß eine Verzunderung des Rippenmaterials insbesondere am Rippenkaram eintritt, daß die Rippen andererseits aber so heiß werden, daß an den Rippen sich ansetzende Verbrennungsrückstände zersetzt und verbrannt werden und ein thermolytischer Selbstreinigungseffekt der Rippen eintritt. Hierdurch bleiben die Nachsehaltheizflächenrippen frei von Verrußungen und bleibt ihre Wärmeaufnahmefähigkeit und Wärmeübertragungsieistung erhalten, so daß regelmäßige Reinigungen der Nachschaltheizkanäle zwecks Erzielung einer wirtschaftlichen Brennetoffwärmeausnutzung und hoher Kesselwirkungsgrade entbehrlich werden»

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Zur Vermeidung der Verzunderungsgefahr und zur Gewährleistung des thermolytischen Selbstreinigungseffektes sollte die Rippenhöhe innerhall) einer Toleranz von plus oder minus 5 mm bleiben. Auch sollte die für zwei Rippen gemeinsame Schweißnaht 30 doppelt so dick wie die Rippendicke sein₅ d.h. wenigstens 5 mm betragen. Die Rippen der beiden Rohrhälften stehen paarweise einander gegenüber und liegen mit ihrem Rippenkamm etwa in der Teilungsebene zwischen den beiden Rohrhälften. Dadurch ergibt sich ein Nachsehaltheizkanal) der ohne Überschreitung der zulässigen Rippenhöhe einerseits eine bis in die Querschnittsmitte bzw. Gas» strömungsmitte reichende Innenberippung hat, andererseits eine ausreichend große, der doppelten Rippenhöhe entsprechende vertikale Querschnittshöhe besitzt, so daß für jede Kammer ein einziger Nachsehaltheizkanal ausreicht und nur an seinen Enden in die Kesselbleche eingeschweißt zu werden braucht.

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Claims

Interliz Anstalt in Vaduz, L'iectetensteiK *

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Zweikammer-Heizkessel für Brennerfeuerung und Festbrennstoff-Feuerung

Patentansprüche

( 1.\Zweikammer-Heizkessel, bei dem in einem gemeinsamen, von einem horizontalen Kesselaußenkörper umschlossenen Kesselwasserraum seitlich nebeneinander eine Brennkammer für eine Brennerfeuerung und eine Verbrennungskammer mit einem Feuerrost £\lr eine Festbrennstoff-Feuerung angeordnet sind und bei dem von beiden Kammern zwei getrennte, horizontale Nachschaltheizkanäle im Kesselwasserraum oberhalb der Kammern zum Rauchgasstutzen des Heizkessels führen, gekennzeichnet durch

a. die Verbrennungskammer (2) besteht aus einem horizontalen, am hinteren Ende geschlossenen Hohlkörper mit einem nach unten etwa konisch bis zum Feuerrost (3) sich verjüngenden, etwa elyptischen Querschnitt mit vertikalem großen Durchmesser, wobei der Querschnitt unter dem Feuerest in einen kastenförmigen Aschenraum (4) übergeht, und ist am türartig verschlossenen vorderen Ende mit einem achsparallel über der Verbrennungskammer im Kesselwasserraum (1) angeordneten, im Querschnitt rechteckigen Nachschaltheizkanal (9) verbunden, dessen größere Querschnittsbreite horizontal verläuft und der innen mit einer im Querschnitt kammartigen, vertikal gerichteten Berip-

pung (29) versehen ist,

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b. die BrennkammeWbesteht aus einem horizontalen, am hinteren Ende geschlossenen runden Zylinder, dessen Längsmittellinie im wesentlichen in Höhe der Längsmittellinie der Verbrennungskammer (2) liegt, und ist am türartig verschlossenen vorderen Ende mit einem achsparallel über der Brennkammer im Kesselwasserraum angeordneten, im Querschnitt rechteckigen Nachschaltheizkanal (15) verbunden, dessen größere Querschnittsbreite horizontal verläuft und der innen mit einer im Querschnitt kammartigen, vertikal gerichteten Berippung (29) versehen ist,

c. der Kesselaußenkörper (16) besteht aus einem einteilig durch Walzen zu einem Hohlkörper geformten Blech und hat einen von der Kreisform abweichenden rundlichen Querschnitt, der aus einem oberen, einem unteren und zvei seitlichen Bögen (17-20) mit größerem Krümmungsradius besteht, die oberhalb beider Kammern (2,11) sovie unterhalb der Brennkammer (11) durch drei Übergangsbögen (21-23) mit kleinerem Krümmungsradius ineinander übergehen, wobei der untere Bogen (18) und der seitlich neben der Verbrennungskammer (2) liegende Bogen (20) an dem Aschenraum (4) der Verbrennungskammer enden und wobei die Höhe des Bogens (19) seitlich neben der Brennkammer (11) kleiner ist als die Höhe des Bogens (20) seitlich neben der Verbrennungskammer (2).
2. Zweikammer-Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kammartigen Rippen (29) der Nachschaltheizkanäle (9,15) von ihrem mit der Kanalwandung verbundenen Rip-

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penfuß bis zu ihrem in den Kanalquerschnitt hereinragendsn Kippenkamm eine Höhe zwischen 35 und 45 mm, vorzugsweise eine Höhe von 40-41 mm, und eine Rippendicke van im wesentlichen 2,5 mm haben.
3. Zweikammer-Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dad in der Verbrennungskammer (2) an beiden Seiten Leitvände (26) angeordnet sind, die sich mit einem Abstand von der Wandung der Verbrennungskammer vom Feuerrost (3) aufwärts bis in den oberen Bereich der Verbrennungskammer erstrecken, wobei die Zwischenräume zwischen den Leitwänden und der Wandung der Verbrennungskammer als Sekundärluftvorwärmkanäle mit der Luftzuführung zur Verbrennungskammer in Verbindung stehen«
4. Zweikammer-Heizkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Leitwänden (26) liegende Fläche des Feuerrostes (3) mit einer Schiebeplatte (27) versehen ist, mittels der durch Verstellen in Längsrichtung der Verbrennungskammer der Querschnitt der Luftdurchtrittsöffnungen des Feuerrostes veränderbar ist.
5. Zweikammer-Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der £esselaußenkörper~:(i6) im Bereich des übergangsbogens (21) zwischen dem oberen und dem seitlich neben der Brennkammer (11) liegenden Bogen (17 bzw. 19) mit einer Öffnung und einer auf die öffnung aufgesetzten, im Querschnitt etwa dreieckförmigen Haube (24) versehen ist, an

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der die Kesselanschlußstutzen, und Thermostatenfühler angeordnet sind.

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