DE2913205C2

DE2913205C2 - Zweikammer-Heizkessel für Brennerfeuerung und Festbrennstoff-Feuerung

Info

Publication number: DE2913205C2
Application number: DE2913205A
Authority: DE
Inventors: Alfred Schaan Vogt
Original assignee: INTERLIZ ANSTALT VADUZ LI
Current assignee: INTERLIZ ANSTALT VADUZ LI
Priority date: 1979-04-03
Filing date: 1979-04-03
Publication date: 1985-07-04
Also published as: LU82314A1; ES8101249A1; US4296712A; BE881971A; PL223072A1; JPS55134201A; DK148080A; NO148463C; SE432302B; FI61242B; DE2913205A1; ATA182080A; SE8002472L; AU5642480A; FI61242C; GB2052026A; CA1129278A; AT381161B; DD150105A5; FR2453364B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweikammer-Heizkessel nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Zweikammer-Heizkessel dieser Art sind beispielsweise aus dem Deutschen Gebrauchsmuster 76 21611 bekannt. Die konventionelle Bauweise solcher Kessel besteht darin, daß der den Kesselwasserraum umschließende Kesselaußenkörper rechteckige Querschnittsform hat und aus ebenen Wänden zusammengesetzt ist und daß, um den Innenraum des Ke.selaußenkörpers zweckmäßig auszunutzen und das Kesselwasservolumen gering zu halten, entsprechend die Brennkammer für die Öl- oder Gasfeuerung und die Verbrennungskammer für die Kohle- oder Holzfeucrung rechteckigen Querschnitt haben und von ebenen Wänden gebildet sind. Gegenüber der konventionellen Bauweise von reinen Ölfcuerungskesscln mit einer einzigen zylindrischen Brennkammer und einem zylindrischen Kesselaußenkörper hat diese Bauweise der bekannten Zweikammer-Heizkessel bei der Herstellung als Stahlkessel aus Stahlblech den Nachteil, daß zur Erzielung von statisch stabilen und druckfesten Wänden der beide ■■ Kammern und des Kesselaußenkörpers dickere und daher schwerere und teurere Bleche notwendig sind, die dem mit der Herstellung von Heizkesseln aus Stahlblechen verfolgten 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 7.. B. in Form von Ankern oder Bolzen notwendig sind, deren Anordnung und Einschweißen sehr kostenintensiv ist. F.in weiterer Nachteil der bekannten Bauv» se von Zweikammer Heizkesseln besieht in der für die jeweilige I euerungs •i"t ungünstigen Querschnittsform der Kammern, die keinen optimalen Ausbrand der jeweiligen Brennstoff art er/ielcn läßt, um einerseits bei ölfeuerung und andererseits insbesondere bei Holzfeucrung bezüglich des Rußgchaltes 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 Feuerungsarten und Feuerungseinrichtungen des Heizkessels auswirkt und eine ständige Kontrolle und Reinigung der Nachschaltheizkanäle verlangt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ei-

nun y.weikammcr-I lei/kessel zu schaffen, der in fcrii iiiiiiKslfrhiiiy-hiT llinsii-hl mis dünnwandigen, leichten Stahlblechen hergestellt werden kann, der ohne teure zusätzliche Versteifungen oder Verstärkungen die er forderliche hohe statische Stabilität und Druckfestigkeit aufweist und für die verschiedenen Kesselleistungsgrößen mit gleichartigen Querschnittsformen für die Kammern und den Kesselaußenkorper und mit möglichst raumsparenden Außenabmessungen ausgebildet werden kann, und Jer in verbrennungstechnischer Hinsicht mit für die jeweilige Feuerungsart günstigsten Kammerformen einen bestmöglichen Brennstoffausbrand und bestmögliche Abgaswerte erzielen läßt und das Problem der Nachschaltheizkanalreinigung und Wirkungsgradverschlechterung löst.

Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß 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 danner Kesselbleche eine hohe Verformungssteifigkeit und Druckfestigkeit ergeben und zusätzliche Verankerungen oder Verstärkungen entbehrlich machen. Dabei ergibt gleichzeitig die eigentümliche Querschnittsform des Kesselaußenkörpers bei raumsparenden Außenabmessungen 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, ungenutzten wassergefüllten Raumzwickel im Innern des Kesselaußenkörpers entstehen. Die aufrecht stehend etwa elliptische Querschnittsform der Verbrennungskammer ergibt zusätzlich zur Drucksteifigkeit eine Verbrennungskammer mil 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 drs etwa elliptischen Querschnitts vom breitesten Bereich der Verbrennungskammer bis zum Feuer rest rutscht der feste Brennstoff immer auf dem im Verhältnis zur Querschnittsbreite der Verbrennungskammer schmalen Rost auch von der Seite her nach, so daß sich auf dem Feuerrost ein konzentriertes Glutbett bildet. Zum Wiederanzünder der nächsten Brennstoff-Füllung kommt man daher mit einer sehr geringen Restglut-Schichtstärke aus. Andererseits wird verhindert, daß das sonst of: 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 Ausgcstaltungsmerkmal die anhand der Zeichnung noch näher beschriebene Anordnung von zwei seitlichen Leitwänden in der Verbrennungskammer, die /.wischen sich die Brcnnstoff-Füllung aufnehmen und auf ihrer Außenseite mil der Wandung der Verbrennungskammer Luflkanälc für Sekundärluft bilden, aic getrennt von der die Brennstoff-Füllung durchströmenden Primärlufi in den Luftkanälen bei gleichzeitiger Vorwärmung zum oberen Bereich der Verbrennungskammer über der Brennstoff-Füllung liDilisüiinil I'iiierseils ist durch diese Aufteilung tier durch die Luftklappe der Verbrennungskammer etn:re lenden Luft eine bessere Kesselregulierung zwischen

ο 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 iufthygienischen Bestimmungen und die Anforderungen an den außerordentlich geringen Kohlenmonoxydgehalt erfüllen. Die Brennkammer hat mit ihrer bei reinen Ölfeuerungskesseln an sich bekannten zylindrischen Form den für die Brennerfeuerung insbesondere mit Heizöl günstigsten Querschnitt. Die Anordnung der zylindrischen Brennkammer, die als die leistungsstärkere der beiden Kammern eine kleinere Querschnittshöhe hat als die etwa elliptische Verbrennungskammer, nicht ;in der tiefsten Stelle, sondern etwa in mittlerer Höhe des Kesselwasserraumes, d. h. mit ihrer Längsachse in der gleichen ode· iwa gleichen Höhe wie die Längsachse der Verbrennungskammer, hai den Vorteil, daß der an das vordere Ende der Brennkammer angeschlossene übliche Brenner nicht niedrig über dem Fußboden, sondern in einer für die "rennerwartung bequemp'en Höhe über dem Fußboden liegt und daß auch ein Einsaugen von Staub vom Fußboden verhindert wird. Ober dem Nachschaltheizkanal der Brennkammer bleibt ausreichend Platz im Kesselaußenkorper vorhanden, um in dem Wasserraum oberhalb der Brennkammer gemeinsam die Kesselanschlußstutzen und Thermostatenfühler an den Kesselaußenkörper anschließen zu können, wie noch näher beschrieben wird. Unterhalb der Brennkammer wird ein unnötig großer Wasserraum durch die besondere Querschnittsform 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 Aschenrjum der Verbrennungskammer zur Brennkammer hin schräg ansteigt.

CJünstig fur die raumsparende Dimensionierung 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 Verbrennungskam-.Tiei entspricht, so daß für jede Kammer nur ein einziges kastenförmiges Hohlprofil vorgesehen ist und in die Kesselstirnwände eingeschweißt zu werden braucht. Saubere Nachschaltheizkanäle sind zur Erzielung größtmöglicher Warmeübergangswerte und Kesselwirkungsgrade von entscheidender Bedeutung. Obgleich innenberippte Nachschaltheizkanäle insbesondere mit einer /ur Erzielung einer möglichst großen Wärmeübertragungsfläche auf kleinem Raum engen kammartigen Innenbcrippung nicht oder nur äußerst mühsam durch Ausbürsten von den bei Ölfcuerungen und insbc-

b¹) sondere auch beir. 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 Nachschaltheizkanäle mit kammartiger Innenbcnppung sowohl für die Brennkammer einer Brennerfeuerung als auch insbesondere für die Verbrennungskammer einer Fcstbrennstoff-Feuerung möglich. Dies wird in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung des Zweikammer-Heizkessels dadurch erreicht, daß die kammartigen Rippen der Nachschaltheizkanäle von ihrem mit der Kanalwandung verbundenen Rippenfuß bis zu ihrem in den Kanalquerschnitt hineinragenden Rippenkamm eine Hohe zwischen 35 und 45 Millimeter, vorzugsweise eine Hohe von 40 bis 41 Millimeter, und eine Rippendicke von im wesentlichen 2.5 Millimetern haben. Mit dieser Dimensionierung 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 trlpirh hpiftpn Vprhrpnnimacoatf» pinpr

brennstoff Verfeuerung in der Verbrennungskammer, die Wärmeaufnahme in die Rippen an der Rippenoberflache einerseits und der Wärmeabfluß aus den Rippen durch deren Rippenquerschnitt in die wassergekühlte Wandung des Nachschaltheizkanals andererseits in einem solchen Verhältnis zueinander stehen, daß einerseits ein thermolytischer Selbstreinigungseffekt der Rippen eintritt und sich ansetzende Verbrennungsrückstande zersetzt und verbrannt werden und dadurch die Rippen sauber bleiben und daß andererseits die thermische Haltbarkeit^.-renze des Rippenmaterials nicht überschritten wird und eine insbesondere an dem heißesten Rippenkamm einsetzende Materialverzunderung vermieden wird. Vorteilhafterweise werden die Nachschaltheizkanäle daher so ausgebildet, daß sie aus einer oberen und einer unteren U-förmigen 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 Nachschalthei/kanalcn haben ergeben, daß bei einer Rippendii_kc von 2.5 Millimeter die günstigste Rippenhohe bei 40 Millimeter hegt und eine Plustoleranz oder Minustoleran/ der Rippenhöhe von 5 Millimeter nicht überschritten werden sollte. Bei längeren Rippen tritt eine Verzunderung am heißesten Rippenkamm ein. bei kur/eren Ripper 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 Nachschaltheizkanals Sl.!. So wurde gefunden, daß bei Rippen, die paarweise zusammenhängend von einem etwa V-forrmgen Teil gebildet sind und an ihrem gemeinsamen Rippenfuß durch eine gemeinsame Schweißnaht mit der Wandung des Nachschaltheizkanals verbunden sind, der Querschnitt der Schweißnaht wenigstens gleich dem Zweifachen der Rippendicke sein muß, um das zur Erzielung der thermolytischen Selbstreinigung und zur Vermeidung der Verzundeningsgefahr notwendige Verhältnis der Wärmeaufnahme in beide Rippen zu dem Wärmeabfluß aus den beiden Rippen durch die gemeinsame Schweißnaht zu erhalten.

Nachstehend wird der erfindungsgemäße Zweikamrpcr H; /kcsv: anhand der Zeichnung näher beschrieben tn lcr ein Su>>fiihriinj»shfi\nii'i «,rhcmntisuTl clarjri· McHi im. l.s /cig'

t ι g. 1 den Heizkessel in einem vertikalen Querschnitt.

Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt nach der Linie U-Il in Fig. 1.

Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt nach der Linie IH-III in Fig. I,

Fig.4 in vergrößerter Darstellung den in Fig, I 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.

Zum Verbrennen von festen Brennstoffen enthalt 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 vpriiiriCTpnripn ptuia elliptischen oder umgekehrt ?roⁿ-Fenförmigen 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 Aschcnraumtür 5 mit einer Luftklappe 6 und durch eine obere Beschickungstür 7 verschlossen. Hinter der Beschikkungstür 7 liegt eine wassergekühlte Umlenkkammer 8. über di- das vordere Ende der Verbrennungskammer 2 mit einem Nachschaltheizkanal 9 verbunden ist, der achsparalle! über der Verbrennungskammer 2 in dem Kesselwasserraum 1 liegt und in eine.n Rauchgassammler 10 auf der Kesselrückseite einmündet. Zur 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 verbeizt ist. so daß ihre Längsmittellinie etwa in Höhe der Längsmittellinie der Verbrennungskammer 2 liegt und hierdurch der Brenner 13 einen vergrößerten Absland vom Fußboden hat. Hinter der Kesseltür 12 liegt eine wassergekühlte Umlenkkammcr 14. über die das vordere Ende der Brennkammer 11 an einen weiteren, separaten Nachschaltheizkanal 15 angeschlossen ist, der achsparallel über der Brennkammer 11 in dem Kesselwasserraum 1 angeordnet ist und in den Rauchgassammler 10 einmündet und dort erst mit dem Nachschaltheizkanal 9 der Verbrennungskammer 2 zusammentrifft Umgeben wird der Kesselwasserraum 1 von einem Kesselaußenkörper 16, der aus einem einteilig durch Walzen zu einem Hohlkörper geformten Blech besteht Der Kesselaußenkörper 16 hat keinen eckigen, keinen kreisförmigen und auch keinen elliptischen Querschnitt sondern einen rundlichen Querschnitt, der aus einem oberen Bogen 17, einem unteren Bogen 18 und zwei seitlichen Bögen 19 und 20 besteht welche einen größeren 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 Aschcnraiim 4

πι unterhalb der Verbrennungskammer 2. Die I lohe des Bogen.N 19 seitlich neben der Brennkammer 11 ist kleiner a!s die Höhe des Bogens 20 seitlich neben der Verbrennungskammer 2. Hierdurch steigt der untere Bogen

18 von dem Aschenraum 4 ausgehend schräg nach oben iin, so daß unter der Brennkammer 11 kein unnötig großer Ruiim/wickcl des Kesselwasserraumcs 1 entsteht. Ähnlich wie die runde Qucrschniltsform der Brennkammer 11 ergeben auch die etwa elliptische Querschnitlsform der Verbrennungskammer 2 und die aus den Bögen und Übergangsbögen zusammengesetzte Querschniu^oform des Kesselaußenkörpers 16 Blechhohlkörper, dlu 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 Kesselwasserraums 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 Kesselwasscrraum 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 gehallen, andererseits bleibt über dem Nachschaltheizkanal 15 der Brennkammer 11 genügend Platz vorhanden, um an dieser Stelle des Kesselwasserraumes 1 praktisch alle Anschlüsse des Heizkesse's 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 Kesselwasscrraum 1 einmündenden bzw. hineinragenden Kesselanschlußstutzen und Thermostatenfühler angeordnet sind, in die Haube 24 kann beispielsweise auch ein verschiedentlich von Heizkesseln mit Festbrennstoff-Feuerung verlangter Sicherheitswärmetauscher 25 eingebaut sein, der in den Kesselwasserraum 1 hineinragen muß und für den ebenfalls oberhalb des Nachschaltheizkanals 15 der Brennkammer 11 genügend Platz zur Verfügung steht. Die Haube 24 hat den Vorteil, daß man an ihr bzw. in ihr die von Fall zu Fall gewünschten oder erforderlichen Stutzen. Thermostatenfühler und andere Einrichtungen schon anordnen bzw. einschweißen kann, bevor die Haube 24 auf den Heizkessel kommt und auf den Kesselaußenkörper 16 aufgeschweißt wird. Man kann also unterschiedlich ausgestattete Hauben separat und bequem vorfertigen und ansonsten den Heizkessel einheitlich ausbilden und herstellen und dann je nach 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 erreichen, insbesondere beim Verbrennen von Holz, sind in der Verbrennungskammer 2 an beiden Seiten Leitwände 26 angeordnet, 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 Brennstoff-Füllung auf, und ein Teil der durch die Luftklappe 6 eintretenden Luft strömt als Primärluft durch die Schlitze des Fcucrrostcs 6 zwischen 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 F i g. 5 und 6 näher zeigen, ist die zwischen den Leiiwander. 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 Luftschlitzc des Feuerrostes 3 derart von Luftschlitzen der Schicbcplatle überdeckt, daß der Durchlaßquerschnitt dieser Luftschlit/.e 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, für die die Leitwände und Sekundärluftvorwärmkanäle wesentlich und wichtig sind, Abgaswerte erzielt, die die verschiedenenorts bestehenden Forderungen an einen außerordentlich niedrigen Kohlenmonoxydgehalt der Abgase erfüllen. Wird die Schiebeplatte ganz von dem Feuerrost abgezogen und aus dem Heizkessel entfernt, so daß sämtliche Luftschiitze des Feuerrostes frei sind, erreicht der Heizkessel seine maximale Festbrennstoff-Leistung, beispielsweise wenn Kohle 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 größere Querschnittsbreite horizontal verläuft, wobei die horizontale Querschnittsbreite des Nachschaltheizkanals 15 vorzugsweise etwa gleich dem Durchmesser der Brennkammer 11 ist und die horizontale Querschnittsbreite des Nachschaltheizkanals 9 vorzugsweise kleiner ist als der horizontale kleinere Durchmesser der elliptischen Verbrennungskammer 2.

Beide Nachschaltheizkanäle sind innen mit einer im Querschnitt kammartigen Berippung aus vertikal gerichteten Rippen versehen. Wie die F i g. 4 zeigt, sind die

b5 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. W. dieser Diniensionicrung der Rippen 29 wird bewirkt, daß die Rippen bei Beaufschlagung durch die mit einer Temperatur von etwa 600 bis 700⁰C in die Nachschaltheizkanäle eintretenden Verbrennungsgase der Brennkammer wie auch der Verbrennungskammer nicht so heiß werden, daß eine Verzunderung des Rippenmaterials insbesondere am Rippenkamm 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 Nachschaltheizflächenrinnen frei von Vprrußungen und bleibt ihre Wärmeaufnahmefähigkeit und Wärmeübertragungsleistung erhalten, so daß regelmäßige Reinigungen der Nachschaltheizkanäle zwecks Erzielung einer wirtschaftlichen Brennstoffwärmeausnutzung und hoher Kesselwirkungsgrade entbehrlich werden.

Zur Vermeidung der Verzunderungsgefahr und zur Gewährleistung des thermolytischen Selbstreinigungseffektes sollte die Rippenhöhe innerhalb einer Toleranz von plus oder minus 5 mm bleiben. Auch sollte die für zwei Rippen gemeinsame Schweißnaht 30 doppelt so dick wie die Rippendicke sein, 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 Nachschaltheizkanal, der ohne Überschreitung der zulässigen Rippenhöhe einerseits eine bis in die Ouerschnittsmitte bzw. Gasströmungsmitte reichende Innenberippung hat, andererseits eine ausreichend große, der doppelten •Rippenhöhe entsprechende vertikale Querschnittshöhe besitzt, so daß für jede Kammer ein einziger Nachschaltheizkanal ausreich* und nur an seinen Enden in die Kesselbleche eingeschweißt zu werden braucht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

50

J5

PJ

Claims

Patentansprüche:

1. Zweikammer-Heizungskessel mit einer Brennkammer für eine Brennerfeuerur.g und einer Verbrennungskammer mit Feuerrost und Aschenraum für eine Festbrennstoff-Feuerung, bei dem die beiden horizontalen, am hinteren Ende geschlossenen und am vorderen Ende lürartig verschließbaren Kammern seitlich nebeneinander in einem von ei- in nem horizontalen Kesselaußenkörpcr umschlossenen Kesselwasscrraum angeordnet sind und mit zwei Naehschallhcizkanülen verbunden sind, die über den Kammern im Kesselwasserraum angeordnet sind und zu einem Rauchgasstutzen an der Heizkesselrückseite führen, dadurch gekennzeichnet,

daß die aus Blech geformte Verbrennungskammer

(2) einen etwa elliptischen Querschnitt aufweist dessen großer Durchmesser vertikal verläuft und die aus Blech geformte Brennkammer (11) einen runden Querschnitt aufweist und mit ihrer Längsmittellinie im wesentlichen in Höhe der Längsmittellinie der Verbrennungskammer (2) liegt,

daß jede der beiden Kammern (2 bzw. 11) an ihrem vorderen Ende mit einem achsparallel über der Kammer im Kesselwasserraum (1) angeordneten kastenförmigen Nachschaltheizkanal (9 bzw. 15) verbunden ist. der einen rechteckigen Querschnitt mit horizontal verlaufender größerer Querschnittsbreite besitzt und >m Innern eine vertikal verlaufende kammartige Berippung (29) aufweist, und
daß der aus Blech geformte Kesselaußenkörper (16) einen Querschnitt aufweist, der oben und unten und seitlich von vier Bögen (17, 18, i9, 20) begrenzt ist. welche oberhalb der beiden Kammern (2, 11] und unterhalb der Brennkammer (11) durch drei Übergangsbögen (21, 22, 23) und unterhalb der Verbrennungskammer (2) durch den Aschenraum (4) miteinander verbunden sind, wobei der Krümmungsradius der vier Bögen (17,18,19,20) größer ist als derjenige der drei Übergangsbögen (21, 22, 23) und wobei d-e Höhe des Bogens (19) seitlich neben der Brennkammer (11) kleiner ist als die Höhe des Bogens (20) seitlich neben der Verbrennungskammer (2) und der untere Bogen (18) vom Aschenraum (4) zur Brennkammer(ll)hin schräg ansteigt.

2. Zweikammer-Heizkessel nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die kammartigen Rippen (29) der Nachschalthei/kanale (9, 15) von ihrem mit w der Kanalwandung verbundenen Rippenfuß bis /11 ihrem in den Kanaiquerschnitt hereinragendcn Rippenkamm eine Höhe /wischen J5 und 45 mm. vorzugsweise emc Höhe von 40 — 41 mm. und cmc Rippendicke von im wesentlichen 2.5 mm haben.

3. /weikammer-Hci/kcsscl nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbrennungskammer (2) an beiden Seiten l.eitwandc (26) ange ordnet sind, die sieh 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 Verbrcnnungskammer 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 I. dadurch gekennzeichnet, daß der Kesselaußenkörper (16) irr Bereich des Obergangsbogcns (21) zwischen dem oberen und dem seitlich neben der Bi jnnkammer (11) liegenden Bogen (17 bzw. 19) mit einer öffnung und einer auf die Öffnung aufgesetzten, im Querschnitt etwa drcieckförmigen Haube (24) ver sehen ist, an der die Kes.sclanschluUstui/en und Thermosiatenfühler angeordnet sind.