DE2934721C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wechselbrandkessel für feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei derartigen Wechselbrandkesseln stellt sich das Problem, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit den Wirkungsgrad für alle Arten von verwendeten Brennstoffen zu erhöhen und den Ausstoß unverbrannter, umweltschädlicher Gase möglichst weit zu verringern.

Ein Wechselbrandkessel der im Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1 angeführten Art ist aus der DE-GM 14 89 322 bekannt. Um bei diesem bekannten Wechselbrandkessel die Verbrennung der Gase zu verbessern, wird am Ausgang des Abbrandbereichs des Brennstoffbehälters und unmittelbar vor einer düsenförmi­ gen Verengung, die den Abbrandbereich mit dem Feuerraum ver­ bindet, Sekundärluft zugeführt, die durch metallische, an den Abbrandbereich des Brennstoffbehälters angrenzende und weitere, in feuerfesten Steinen ausgebildete Kanäle vorge­ wärmt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei einem derar­ tigen Wechselbrandkessel trotz Zuführung von vorgewärmter Se­ kundärluft immer noch erhebliche Mengen an brennbaren Gasen unverbrannt in den Abzug und damit in die Atmosphäre gelan­ gen, da sie in dem Abbrandbereich des Brennstoffbehälters und im anschließenden Feuerraum nicht genügend aufgeschlos­ sen und verbrannt werden können.

Aus der DE-OS 26 48 732 ist ein Wechselbrandkessel bekannt, bei dem versucht wird, die im Füllschacht des Brennstoffbe­ hälters aufsteigenden Schwelgase zusammen mit Frischluft durch an den Füllschacht angrenzende Kanäle wieder nach un­ ten in den Bereich des Rostes zu führen, um eine nochmalige Verbrennung der Schwelgase zu erreichen. Auch bei diesem be­ kannten Wechselbrandkessel erfolgt die Verbrennung der Brenn­ gase nicht in der gewünschten, möglichst vollständigen Wei­ se.

Aus der DE-PS 6 46 281 ist ein Gliederkessel bekannt, bei dem durch zwischen einem Füllschacht und dem Feuerraum angeordne­ te wasserführende Teile die Bildung von Schwelgasen im Füll­ schacht unterbunden werden soll. Außerdem soll durch einen engen Spalt zwischen dem Feuerraum und der Nachverbrennungs­ kammer, unterstützt durch die Zufuhr hocherhitzter Sekundär­ luft im Bereich des Spaltes und durch eine Barriere am Aus­ gang der Nachverbrennungskammer, eine gute Verwirbelung und Nachverbrennung der Brenngase bewirkt werden. Dieser Kessel ist jedoch nur für feste Brennstoffe geeignet und verbrennt die Brenngase nicht in der gewünschten, vollständigen Weise.

Aus der FR-PS 7 57 473 ist ferner eine Befeuerungsanlage be­ kannt, bei der das Verhältnis von zugeführter Primärluft zu Sekundärluft mittels eines gemeinsamen Thermostaten geregelt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wechselbrand­ kessel der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so auszubilden, daß er trotz vergleichsweise geringem ferti­ gungstechnischem Aufwand im Zusammenhang mit den unterschied­ lichsten Brennstoffarten einen hohen Wirkungsgrad besitzt und ein sehr gutes Ausbrennen der Schwelgase bzw. Brenngase gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einem Wechselbrandkessel der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Verwendung eines einfach in den Kessel einsetzbaren Brenneinsatzes dieser Art bewirkt, daß die aus dem Glutbett kommenden Brenngase mit der Sekundärluft innig vermischt, er­ hitzt und dadurch für eine vollkommene Verbrennung unter gro­ ßer Hitzeentwicklung aufbereitet werden. Die zur Aufberei­ tung und vollkommenen Verbrennung notwendige Sekundärluft kann über einen besonderen Bimetall-Thermostat, der im Fall­ zug des Kessels angeordnet ist, geregelt werden. Damit wird verhindert, daß während der ersten Anheizphase zum Zug im Glutbett durch die Sekundärluftzuführung ein Nebenzug ent­ steht oder bei kleiner abgenommener Leistung durch einen sol­ chen Nebenzug der Kesselbrand erlischt. Von wesentlicher Be­ deutung ist dabei, daß die Regulierung der Sekundärluft stets völlig unabhängig und getrennt von der Kesselzugrege­ lung erfolgt.

Der Betrieb des Wechselbrandkessels ist ferner im Falle der Verwendung fester Brennstoffe ohne Hilfseinrichtungen, wie Gebläse oder Pumpen, möglich, wodurch ein von Hilfsenergien unabhängiger Betrieb jederzeit sichergestellt ist. Außerdem ist eine einfache Montage bzw. Reparatur möglich, da der Brenneinsatz ohne Zuhilfenahme besonderer Werkzeuge und Bin­ demittel, wie Mörtel, in den Kesselkörper eingebaut und gege­ benenfalls auch ausgewechselt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittzeichnung einer Ausführungsform eines Wechselbrandkessels,

Fig. 2 einen Längsschnitt des im Kessel nach Fig. 1 verwendeten Brenneinsatzes,

Fig. 3 eine Draufsicht des Brenneinsatzes bei herausge­ nommenen Kernplatten und

Fig. 4 eine Ansicht des Brenneinsatzes vom Brennstoffraum aus gesehen.

Der Wechselbrandkessel umfaßt einen Brennstoffbehälter 1 für Festbrennstoffe mit einer ganzflächigen, oberen Abdeckung 2, einer Einfüllöffnung 3 und einer Anheiztür 4. Bodenseitig ist ein Aschekasten 5 mit Zugregulierklappe 24 vorgesehen, die in bekannter Weise durch einen Bimetall-Thermostat 6 betätigt wird.

Neben diesem Aschekasten 5 und getrennt von ihm ist ein Sekundärluft-Vorwärmraum 30 mit einer Türe 7 und einer Sekundärluft-Regulierklappe 25 vorgesehen. Die Sekundärluft-Regulier­ klappe 25 wird durch einen Bimetall-Thermostaten 8 betätigt.

Oberhalb des Sekundärluft-Vorwärmraums 30 und unmittel­ bar angrenzend an den Brennstoffbehälter 1 ist ein Brenneinsatz 9 vorgesehen.

Dieser Brenneinsatz 9 aus feuerfestem Material besitzt an der dem Brennstoffschacht zugewandten Seite einen düsenförmigen Einlaß 10 für die Brenngase, an dem sich eine Mischkammer 12 anschließt. In der zwischen dem Sekundärluft-Vorwärmraum 30 und der Misch­ kammer 12 gelegenen Wandung des Brenneinsatzes 9 sind mehrere Sekundärlufteinlaßdüsen 11 vorgesehen. Im Bereich des oberen Endes des Brenneinsatzes 9 sind mehrere, kleinvolumige Kernplatten 13 vorgesehen, die in seitliche, schräge Führungsschlitze 16 des Brenneinsatzes mit Spiel einge­ stellt sind.

Zum Feuerraum gehören die oberhalb der Kernplatten 13 ge­ legene Strahlungszone 15 und die Tauscherrohre 18 bis zum Abgassammelkasten 19, der ganzflächig mit einer Reinigungs­ öffnung 20 versehen ist. An den Abgassammelkasten 19 schließt der Fallzug 21 an und bildet mit dem Steigzug 22, von dem das Abgasrohr 23 weggeführt ist, eine Einheit.

In der Vorderwand des Kessels ist im Bereich der Strahlungs­ zone 15 des Feuerraumes eine Montagevorrichtung 27 für einen Brenner für gasförmige oder flüssige Brennstoffe vorgesehen. Derartige Brenner werden in bekannter Weise mit dem Doppel­ thermostat 28 gesteuert.

Ein im Rost 14 des Brennstoffbehälters 1 eingebauter Ther­ mostat 29 steuert automatisch die Betriebsumleitung von Festbrennstoff auf flüssige oder gasförmige Brennstoffe und verhindert gleichzeitig gegebenenfalls den Parallelbetrieb des Kessels mit verschiedenen Brennstoffarten.

Der Wärmeenergieträger 32, d. h. in der Regel Wasser, wird im unteren Teil des Wechselbrandkessels in einer Doppel­ wand 33 geführt und im oberen Teil umgibt das Wasser die Tauscherrohre 18.

Die vom Glutbett über den Rost 14 des Brennstoffbehälters 1 in den Brenneinsatz 9 durch den Einlaß 10 ein­ strömenden Verbrennungsgase werden mit der durch die Se­ kundärlufteinlaßdüse 11 einströmenden Sekundärluft in der Mischkammer 12 innig vermischt und durch die von den Wänden des Brenneinsatzes 9 zurückstrahlende Wärmeenergie zusätz­ lich erhitzt.

Anschließend strömen die erhitzten Verbrennungsgase zwischen den heißen, jalousieartig schräg gestellten Kernplatten 13 in die Strahlungszone 15 des Feuerraumes, wo die stark er­ hitzten Gase unter Freisetzung großer Wärmeenergien voll­ kommen verbrennen.

Die Kernplatten 13 haben dabei die Aufgabe, die Wärmestrahlung aus dem Brenneinsatz 9 zu mindern und damit die erreichbaren Temperaturen zur Aufschließung der Verbrennungsgase im Brenn­ einsatz 9 zu halten. Außerdem werden die zwischen den schräg gestellten Kernplatten 13 durchgeleiteten Verbrennungsgase zu­ sätzlich erhitzt.

Schon nach relativ kurzer Aufheizzeit erlangen die kleinvolu­ migen, in die Führungsschlitze 16 des Brenneinsatzes 9 eingestellten oder eingehängten Kernplatten 13 ihre Betriebstemperatur und werden damit voll wirksam.

Die Strahlungswärme der über den Kernplatten 13 brennenden Flammen wird in der Strahlungszone 15 des Feuerraumes aus­ genutzt. Die Wärme der Abgase wird in den anschließenden Tauscherrohren 18, dem Abgassammelkasten 19 und im Fallzug 21 an den Wärmeenergieträger 32, z. B. Wasser, übertragen. Danach verlassen die Abgase mit einer über dem Taupunkt liegenden Temperatur den Heizkessel über den Steigzug 22 in das Ab­ gasrohr 23.

In gleicher Weise wird die durch Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe erzeugte Wärme genutzt.

Beim Betrieb des Wechselbrandkessels mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen haben die vorhandenen Kernplatten 13 den Vorteil, daß sie aufgrund ihrer schräg gestellten, jalousieartigen Anordnung verhindern, daß die Flammen nach unten in den Brenneinsatz 9 schlagen. Dadurch wird ver­ hindert, daß sich im leeren Brennstoffbehälter 1 Abgase ansammeln können.

Der Wechselbrandkessel erbringt somit im Vergleich zu bekannten Kesseln dieser Art eine wesentlich bessere Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Brennstoffe unter gleichzeitiger Verringerung der Umweltbelastung und ist außerdem einfach und wirtschaftlich zu fertigen, da der funktionell entscheidende Bestandteil, nämlich der Brenn­ einsatz, als separates Bauteil aus feuerfestem, in der Funktion mit bekannten, jedoch nur mit erheblichem Aufwand praktisch zu verwendenden Ausmauerungen vergleichbaren Material problemfrei gefertigt werden kann.

Claims (4)

1. Wechselbrandkessel für feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe zur Erhitzung eines Wärmeträgers, bestehend aus einem mit einem Bodenrost versehenen Brennstoffbe­ hälter mit bodenseitigem Abbrandbereich anschließenden Feuerraum, wobei zwischen dem Abbrandbereich des Brenn­ stoffbehälters und dem Feuerraum ein aus feuerfestem Ma­ terial bestehender Brenneinsatz mit einem düsenförmigen Einlaß für die Brenngase vorgesehen ist, sowie wenig­ stens einem in den Strömungsweg der zu einem Abgasrohr geleiteten Brenngase geschalteten Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenneinsatz (9) mit dem düsenförmigen Einlaß (10) eine sich in Strömungsrichtung der Brenngase an den Einlaß (10) anschließende Mischkammer (12) mit bodensei­ tiger, in Abhängigkeit von der Abgastemperatur geregel­ ter Sekundärluftzuführung sowie einen den Übergang zum Feuerraum bildenden Nacherhitzungsbereich mit mehreren aufheizbaren Elementen umfaßt.

2. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufheizbaren Elemente des Nacherhitzungsbereichs aus metallischen Kernplatten (13) bestehen, die mit ge­ genseitigem Abstand und im wesentlichen parallel zueinan­ der im Brenneinsatz (9) gehaltert sind.

3. Wechselbrandkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernplatten (13) in Schräglage angeordnet sind.

4. Wechselbrandkessel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernplatten (13) mit Spiel in im Brenneinsatz (9) ausgebildete Führungsschlitze (16) eingeschoben sind.