DE2943590C2

DE2943590C2 -

Info

Publication number: DE2943590C2
Application number: DE19792943590
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr.-Ing. 8192 Geretsried De Schoppe
Original assignee: Individual
Current assignee: Schoppe Fritz Dr-Ing 8029 Sauerlach De
Priority date: 1979-10-29
Filing date: 1979-10-29
Publication date: 1988-06-16
Also published as: WO1981001187A1; DE2943590A1; EP0038332A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beheizen eines Kessels mittels Verbrennungsabgasen.The invention relates to a method for heating of a boiler using combustion gases.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 24 46 077 bekannt.Such a process is known from DE-OS 24 46 077.

Es ist bekannt, daß beim Beheizen eines Kessels mit Verbrennungsabgasen sich diese an der Kesselwand kondensieren, wenn die Kesselwandtemperatur niedriger ist, als der Taupunkt der Verbrennungsabgase. Das Kondensat ist in aller regel korrosiv und hat daher einen vorzeitigen Ausfall des Kessels infolge Lochfraß zur Folge.It is known that when heating a boiler with combustion gases these condense on the boiler wall if the boiler wall temperature is lower than the dew point of the Combustion gases. The condensate is usually corrosive and therefore has a premature boiler failure Pitting results.

Bemühungen zur Vermeidung einer Korrosion von Kesseln, insbesondere von Warmwasserkesseln, durch kondensierende Verbrennungsprodukte sind schon verschiedentlich untersucht worden. So ist es bekannt, die Kesselheizflächen mit Email, Kunststoff oder anderen korrosionshemmenden Stoffen zu beschichten. Es zeigte sich jedoch, daß der gewünschte Effekt in vielen Fällen nur für eine begrenzte Zeit zu erzielen war. Auch hat man schon versucht, dem Problem durch Einsatz hochlegierter Stähle, insbesondere auf Chrom-Nickel-Basis, für die korrosionsgefährdeten Heizflächen beizukommen. Auch mit diesen Maßnahmen wurde nur eine begrenzte Verbesserung erreicht.Efforts to prevent boiler corrosion, in particular of hot water boilers, through condensing combustion products have been examined variously. So it is known, the boiler heating surfaces with enamel, plastic or other corrosion-inhibiting substances. It showed, however, that the desired effect in many Cases could only be achieved for a limited time. Also has one is already trying to solve the problem by using high alloys Steels, especially based on chrome-nickel, for those at risk of corrosion To get heating surfaces. Even with these Measures have only achieved a limited improvement.

Andere bekannte Maßnahmen zielten darauf, eine Kondensation von Verbrennungsabgasen zu vermeiden. Bei dem aus der genannten DE-OS 24 46 077 bekannten Verfahren wird die Kesselwandtemperatur auf etwa 70°C, d. h. ausreichend warm gehalten, so daß der Taupunkt der Verbrennungsabgase nicht unterschritten wird. Diese Maßnahme ist zwar wirksam, jedoch unwirtschaftlich, da unnötig Brennstoff verbraucht wird. Other known measures aimed at condensation to avoid combustion fumes. In the case of the above DE-OS 24 46 077 known method is the boiler wall temperature to about 70 ° C, i.e. H. kept sufficiently warm, so that the dew point of the combustion exhaust gases does not fall below becomes. This measure is effective, but uneconomical, because fuel is consumed unnecessarily.

Die Korrosion des Kessels durch kondensierende Verbrennungsabgase findet im wesentlichen im Bereich der Berührungsheizfläche statt. Hierunter werden diejenigen Heizflächen verstanden, an die die heißen Verbrennungsgase ihre Wärme im wesentlichen durch Berührung oder Konvektion abgeben, im Gegensatz zu denjenigen Heizflächen, denen die Wärme im wesentlichen durch Strahlung übertragen wird, insbesondere also im Feuerungsraum.Corrosion of the boiler due to condensing combustion gases mainly takes place in the area of the touch heating surface instead of. Among them are those Understanding heating surfaces to which the hot combustion gases their heat essentially by touch or Give off convection, in contrast to those heating surfaces, which the heat is essentially radiation is transmitted, especially in the furnace.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem unabhängig von der Kesselwandtemperatur eine Kondensation von Verbrennungsabgasen an der Kesselwand vermieden wird.The invention has for its object a method of Specify the type mentioned in the independent a condensation of combustion gases from the boiler wall temperature on the boiler wall is avoided.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung und ein Kessel zur Durchführung des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. An advantageous embodiment and a boiler for carrying out the method are the subject of the subclaims.

Es gelingt hierdurch, eine Kondensation von Verbrennungsabgasen auch dann zu unterbinden, wenn die Kesselwandtemperatur niedriger liegt als der Taupunkt der Verbrennungsabgase.As a result, combustion gases are condensed prevent even if the boiler wall temperature is lower than the dew point of the combustion gases.

Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß ohne zusätzliche Einbauten, wie Wirbelerzeuger od.dgl., die zur Erreichung einer bestimmten Abgastemperatur erforderliche Heizfläche gegenüber den bei bekannten Feuerungsverfahren notwendigen Verhältnissen verringert werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Laufgeräusch des Kessels gegenüber bekannten Verbrennungsverfahren stark vermindert ist. So kann bei in erfindungsgemäßer Weise betriebenen Kesseln auf Abgasschalldämpfer, die dem Kessel nachgeschaltet sind, oder Schalldämmhauben, die den Brenner umgeben, weitestgehend verzichtet werden.Another significant advantage of the invention lies in that without additional internals, such as vortex generators or the like, which are used to achieve a certain exhaust gas temperature required heating surface compared to the known Firing process reduced necessary conditions can be. Another advantage of the invention is in that the running noise of the boiler compared to known Combustion process is greatly reduced. So can in boilers operated in the manner according to the invention Flue gas silencers downstream of the boiler or sound insulation hoods that surround the burner as far as possible to be dispensed with.

Versuche mit extrem niedrigen Wassereinlauftemperaturen nahe bei 0°C haben gezeigt, daß selbst bei so niedrigen Temperaturen keine Kondensation der feuchten Verbrennungsabgase stattfindet, obwohl der Taupunkt des im Verbrennungsabgas enthaltenen Wasserdampfes je nach Brennstoff bei 50 bis 60°C liegt. Die Heizflächen des Berührungsteiles blieben dabei sowohl bei intermittierendem Betrieb als auch im stationären Dauerbetrieb stets vollständig trocken. Dies ist überraschend, da bekannt ist, daß bei turbulenter Strömung, die in technischen Apparaten, wie Kesseln oder Wärmetauschern, praktisch immer angestrebt und erzielt werden, stets eine Tropfenkondensation stattfindet.Trials with extremely low water inlet temperatures close to 0 ° C have shown that even at such low Temperatures no condensation of the moist combustion gases takes place although the dew point of the in the combustion exhaust contained water vapor depending on the fuel is at 50 to 60 ° C. The heating surfaces of the contact part stayed with both intermittent Operation as well as in permanent continuous operation always complete dry. This is surprising since it is known that with turbulent flow in technical equipment, like boilers or heat exchangers, practically always always aim for and achieve drop condensation takes place.

Weitere vergleichende Versuche mit gleichen Feuerungseinrichtungen, gleichen Feuerungsräumen, jedoch mit Berührungsteilen, die einmal laminar und einmal turbulent angeströmt wurden, ergaben, daß die Laufgeräusche des Kessels, die im wesentlichen durch die Flammgeräusche verursacht werden, im Falle der laminaren Strömung ganz erheblich niedriger liegen als im Falle turbulenter Strömung. Offensichtlich hängt dies damit zusammen, daß die Flammgeräusche im wesentlichen durch Berührungsteil und Abgasrohr ins Freie gelangen, sofern der Kessel ansonsten dicht ist. Im Falle laminarer Strömung hat man es mit einer solchen zu tun, bei der Zähigkeitskräfte überwiegen, die offenbar dämpfend auf Schallschwingungen einwirken. Further comparative tests with the same combustion devices, same combustion chambers, but with touch parts, the flow is once laminar and once turbulent have shown that the boiler's running noises, which is essentially caused by the flame noises become very significant in the case of laminar flow are lower than in the case of turbulent flow. Obviously, this has to do with the flame noises essentially through the contact part and exhaust pipe get outside, provided the boiler is otherwise tight is. In the case of laminar flow, you have one to do those in which toughness forces outweigh the apparently dampening sound vibrations.

Als erfreulicher Begleiteffekt, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbunden ist, ergeben sich extrem hohe Wärmeübergangszahlen. Während man z. B. bei turbulenter Strömung und üblichen Rauchgasgeschwindigkeiten von 20 bis 30 m/s ohne Verwendung von Rippen oder Wirbeleinbauten Wärmeübergangszahlen von 35 bis 47 W/m² · °C erreicht, entsprechend Reynoldszahlen von 5 000 bis 10 000, ergibt die laminare Strömung bei Reynoldszahlen zwischen 1000 und 1500 Wärmeübergangszahlen von etwa 115 bis 175 W/m² · °C, also die drei- bis vierfachen Werte. In entsprechendem Verhältnis kann damit die Heizfläche herabgesetzt werden.As a pleasant side effect, that with the invention Procedures are associated, arise extremely high heat transfer numbers. While z. B. in turbulent Flow and usual flue gas speeds from 20 to 30 m / s without using ribs or Vortex built-in heat transfer coefficients from 35 to 47 W / m² · ° C reached, according to Reynolds numbers of 5,000 to 10,000, the laminar flow results in Reynolds numbers between 1000 and 1500 heat transfer numbers from about 115 to 175 W / m² · ° C, so the three to fourfold values. In an appropriate ratio so that the heating surface can be reduced.

An einem praktischen Beispiel konnte gezeigt werden, daß an einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Heizungskessel 19 cm Strömungsweg der Verbrennungsabgase im Berührungsteil genügten, um die Temperatur der Abgase von ca. 900°C auf 65°C abzukühlen, bei einer Einlauftemperatur des Kesselwassers von 11°C und einer Auslauftemperatur von 22°C. Der Taupunkt der Verbrennungsabgase lag dabei bei ca. 55°C. Die Temperatur der Wände des Berührungsteils lag, wie üblich, wenige °C über der Wassertemperatur. Trotzdem blieben die gesamten Heizflächen des Berührungsteiles vollkommen trocken und frei von Kondensation, während das nachgeschaltete Abgasrohr, in dem die Verbrennungsabgase turbulent und mit geringem Staudruck strömten, starke Tropfenkondensation zeigte. Selbstverständlich wird man unter praktischen Bedingungen niemals mit derart geringen Abgastemperaturen arbeiten. Der geschilderte Versuch wurde lediglich unternommen, um zu zeigen, daß der von der Erfindung angestrebte Effekt selbst unter den genannten Extrembedingungen wirksam ist. A practical example showed that on a operated according to the inventive method Boiler 19 cm flow path of the combustion gases in the contact part were sufficient to control the temperature of the Cool exhaust gases from approx. 900 ° C to 65 ° C, at one Inlet temperature of the boiler water of 11 ° C and one Outlet temperature of 22 ° C. The dew point of the combustion gases was about 55 ° C. The temperature of the The walls of the contact part were, as usual, a few ° C above the water temperature. Nevertheless, the whole stayed Heating surfaces of the contact part completely dry and free of condensation, while the downstream exhaust pipe, in which the combustion gases are turbulent and with low back pressure poured, strong drop condensation showed. Of course you will be under practical Conditions never with such low exhaust gas temperatures work. The attempt described was only made to show that the aim of the invention Effect even under the extreme conditions mentioned is effective.

In der Praxis kann der Berührungsteil eines Kessels, der in der erfindungsgemäßen Weise befeuert werden soll, eine beliebige Formgebung aufweisen, sofern die genannten Verfahrensbedingungen hinsichtlich der den laminaren Verlauf der Strömung kennzeichnenden Reynoldszahl und hinsichtlich des Staudrucks erfüllt werden. So können die Strömungsquerschnitte als Rohre von rundem oder anderweitigem Querschnitt, als ebene Spalte oder Ringspalte u.dgl. ausgeführt werden. Der Strömungsweg soll vorzugsweise geradlinig oder nur im Grenzfall mäßig gekrümmt sein. Scharfe Umlenkungen, die zu einer Störung der glatten laminaren Strömung führen könnten, sollten vermieden werden. Dies ist auch vom Standpunkt des Energieverbrauchs sinnvoll. Jede Krümmung des Strömungsweges hat entsprechend einen zusätzlichen Strömungswiderstand zur Folge, ohne im Gegensatz zur turbulenten Strömung einen entsprechend erhöhten Wärmeübergang zu verursachen.In practice, the contact part of a boiler, which is to be fired in the manner according to the invention, have any shape, if the above Process conditions with regard to the laminar Characteristic of the Reynolds number and with regard to the dynamic pressure. So can the flow cross sections as tubes of round or other cross-section, as a flat column or annular gap and the like be carried out. The flow path should preferably straight or only moderately curved in the limit be. Sharp redirections that lead to a disturbance smooth laminar flow be avoided. This is also from the standpoint of Energy consumption makes sense. Any curvature of the flow path accordingly has an additional flow resistance result without contrary to the turbulent flow to cause a correspondingly increased heat transfer.

Trotz des durch die Erfindung erreichten Erfolges wird man in der Praxis für die Wände des Berührungsteiles ein rostfreies Material wählen, um zu vermeiden, daß sich bei längeren Stillstandszeiten des Kessels durch die atmosphärische Feuchte Rostpartikel bilden, die eine Kondensation begünstigen könnten. Geeignet ist beispielsweise der Werkstoff Nr. 1.4578. Die Wände sollten eine hinreichende Dicke haben, insbesondere um die notwendige Formbeständigkeit zu sichern, mindestens 4 mm, bevorzugt 6 bis 8 mm.Despite the success achieved by the invention one in practice for the walls of the contact part Choose rustproof material to avoid that with longer boiler downtimes due to the atmospheric moisture rust particles that form a Could favor condensation. For example, is suitable material no.1.4578. The walls should be one have sufficient thickness, especially around the necessary Ensuring dimensional stability, at least 4 mm, preferred 6 to 8 mm.

Bei Rauchgaskanälen mit konstantem Strömungsquerschnitt nimmt der Staudruck entlang des Strömungsweges entsprechend der Abkühlung der Verbrennungsabgase ab. Dementsprechend muß am Eintritt in den Berührungsteil der Staudruck hinreichend hoch liegen. Vorteilhafter, weil wirtschaftlicher, ist es jedoch, den Querschnitt des Strömungsweges am Berührungsteil so zu dimensionieren, daß sich dort längs des Strömungsweges ein konstanter Staudruck ergibt. Dies läuft auf einen sich in Strömungsrichtung verjüngenden Querschnitt hinaus.For flue gas ducts with a constant flow cross-section the dynamic pressure along the flow path increases accordingly the cooling of the combustion exhaust gases. Accordingly must be at the entrance to the contact part of the Back pressure is sufficiently high. More advantageous because more economical, however, is the cross section of the Dimension the flow path on the contact part so that there is a constant along the flow path Back pressure results. This runs down in the direction of flow tapering cross section beyond.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.The invention is intended below with reference to in the embodiments shown in the drawings are explained.

Es zeigen in Längsschnitten:In longitudinal sections they show:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Kessels; Figure 1 shows a first embodiment of a boiler.

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Kessels, und Fig. 2 shows a second embodiment of a boiler, and

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines Kessels. Fig. 3 shows a third embodiment of a boiler.

Fig. 1 zeigt einen Heizkessel für die Warmwassererzeugung mit Brenner im Längsschnitt. Ein vorzugsweise zylindrischer Feuerungsraum 1 vom Durchmesser D und der axialen Länge L ist von Wasser 2 umgeben. Der Feuerungsraum 1 ist am einen Ende von einer Stirnwand abgeschlossen, am anderen Ende befindet sich eine Öffnung 3, durch die zentral entlang der Achse die Brennerflamme eingeführt wird. Der Flammstrahl strömt entlang der Achse bis zur gegenüberliegenden Wand des Feuerungsraumes 1. Dort lenken sie sich nach außen in bekannter Weise um und strömen entlang der Wände des Feuerungsraums 1 zur Außenzone der Öffnung 3 zurück, wo sie dann radial nach außen schwenken und in den Konvektionsbereich 6 eintreten. Dieser Konvektionsbereich 6 ist aus vorwiegend radial verlaufenden, wassergekühlten Wänden 4 und 5 gebildet, die aus Werkstoff Nr. 1.4578 von 6 bis 8 mm Dicke bestehen. Der zwischen ihnen befindliche Strömungsquerschnitt des Konvektionsbereichs 6 nimmt nach außen hin so ab, daß sich längs des Strömungswegs im Konvektionsbereich 6 konstanter Staudruck ergibt. Dies bedeutet, daß wenigstens eine der Wände 4 und 5 schwach konisch ausgebildet ist. Der genaue Abstand zwischen den Wänden 4 und 5 wird durch an diskreten Stellen angebrachte Distanzstücke 7 gesichert, die beispielsweise Abstandsringe um Schraubbolzen sein können. Es sei betont, daß auf die Wasserkühlung der einen Wand des Konvektionsbereichs 6 auch verzichtet werden kann. Diese nimmt dann in bekannter Weise eine Gleichgewichtstemperatur an und strahlt ihre Wärme auf die gegenüberliegende wassergekühlte Wand. Hierdurch erhöht sich allerdings der Heizflächenbedarf um ca. 40%. Fig. 1 shows a boiler for hot water production with a burner in longitudinal section. A preferably cylindrical furnace 1 with a diameter D and an axial length L is surrounded by water 2 . The combustion chamber 1 is closed at one end by an end wall, and at the other end there is an opening 3 through which the burner flame is introduced centrally along the axis. The flame jet flows along the axis to the opposite wall of the combustion chamber 1 . There they deflect outwards in a known manner and flow back along the walls of the combustion chamber 1 to the outer zone of the opening 3 , where they then pivot radially outwards and enter the convection area 6 . This convection area 6 is formed from predominantly radially running, water-cooled walls 4 and 5 , which consist of material No. 1.4578 with a thickness of 6 to 8 mm. The flow cross-section of the convection area 6 located between them decreases towards the outside in such a way that there is constant dynamic pressure along the flow path in the convection area 6 . This means that at least one of the walls 4 and 5 is weakly conical. The exact distance between the walls 4 and 5 is ensured by spacers 7 attached to discrete locations, which can be spacer rings around bolts, for example. It should be emphasized that water cooling of one wall of the convection area 6 can also be dispensed with. This then assumes an equilibrium temperature in a known manner and radiates its heat onto the opposite water-cooled wall. However, this increases the heating surface requirement by approx. 40%.

Weiter ist es günstig, die Wände 4 und 5 über die wassergekühlte Menge hinaus noch weiter zu verlängern, damit der Abriss der Abgasströmung in einem Bereich stattfindet, wo die Wände näherungsweise Abgastemperatur haben.Furthermore, it is expedient to extend the walls 4 and 5 even further beyond the water-cooled quantity, so that the exhaust gas flow is stopped in an area where the walls have approximately exhaust gas temperature.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die mit Wasser 2 gekühlte Wand 5 als Kesseltür ausgebildet, die mittels einer Dichtung 8 gegen die Außenwand des Abgassammelraumes 9 abgedichtet ist. Man erreicht auf diese Weise, daß die Dichtung nicht dem höheren statischen Druck im Feuerungsraum 1 standhalten muß, denn sie steht im Bereich des Abgassammelraumes 9 bereits unter dem Einfluß des vom Kaminzug hervorgerufenen Unterdrucks. An den Abgassammelraum 9 schließt sich in bekannter Weise ein Abgasrohr 10 an.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the wall 5 cooled with water 2 is designed as a boiler door, which is sealed by means of a seal 8 against the outer wall of the exhaust gas collecting space 9 . In this way it is achieved that the seal does not have to withstand the higher static pressure in the combustion chamber 1 , because it is already in the area of the exhaust gas collecting chamber 9 under the influence of the negative pressure caused by the chimney draft. An exhaust pipe 10 connects to the exhaust gas collecting space 9 in a known manner.

Wie in Fig. 1 zu erkennen, erstrecken sich die Wände 4 und 5 im wesentlichen radial. Sie können auch beide mehr oder weniger stark konisch ausgeführt sein, wodurch der Abgassammelraum 9 beispielsweise weiter zum Abgasaustritt hin verlegt wird. Ebenso kann der Abgassammelraum 9 beliebig anders gestaltet sein. As can be seen in Fig. 1, the walls 4 and 5 extend substantially radially. They can also both be designed to be more or less strongly conical, as a result of which the exhaust gas plenum 9 is moved further, for example, to the exhaust gas outlet. Likewise, the exhaust gas plenum 9 can be designed differently.

Die Ausbildung der Wände, speziell der dem Feuerungsraum 1 abgewandten Wand 5 des Berührungsteiles hat den Vorteil, daß beim Abnehmen derselben, d. h. beim Öffnen der die Kesseltür bildenden Wand 5, die gesamte Berührungsheizfläche zur Inspektion und Reinigung frei zugänglich ist. Eine Reinigung ist dann ohne Spezialwerkzeug leicht möglich. Zweckmäßigerweise ist die Wand 5 abschwenkbar an feststehenden Kesselteilen gelagert, beispielsweise am Rand der Wand 4 oder an der Wand des Abgassammelraums 9.The formation of the walls, especially the wall 5 of the contact part facing away from the combustion chamber 1 has the advantage that when the same is removed, ie when the wall 5 forming the boiler door is opened, the entire touch heating surface is freely accessible for inspection and cleaning. Cleaning is then easily possible without special tools. The wall 5 is expediently pivoted on fixed boiler parts, for example on the edge of the wall 4 or on the wall of the exhaust gas collecting space 9 .

Durchmesser D und Länge L des Feuerungsraums 1 sind vorzugsweise an der unteren Grenze der Normen (DIN 4702) gewählt. Besonders günstige Ergebnisse für einen Kessel von 30 bis 60 kW Leistung ergeben sich mit D = 210 mm ⌀ und L = 520 mm.Diameter D and length L of the combustion chamber 1 are preferably chosen at the lower limit of the standards (DIN 4702). Particularly favorable results for a boiler with 30 to 60 kW output result with D = 210 mm ⌀ and L = 520 mm.

Da das Laufgeräusch des Kessels wesentlich von der Flamme und damit von den Vorgängen um die Flammwurzel herum, also der Flammstabilität, abhängt, ist erklärlich, daß man einen besonders leisen Lauf des Kessels mit Brennern besonders hoher Flammstabilität erreicht. Die günstigsten Ergebnisse wurden mit dem in der Figur gezeigten Muffelbrenner erzielt. Dieser besteht aus einem konisch- divergenten Brennraum 11, der von einer Wand 12 aus warmfestem Blech umgeben ist. Die Verbrennungsluft wird über einen Kranz vorwiegend radialer Leitschaufeln 13 am Ende kleineren Durchmessers zugeführt. Der Leitschaufelkranz ist von einer Stirnwand 14 abgedeckt. Diese trägt zentral ein Spritzloch 15, durch das eine Einspritzdüse 16 in bekannter Weise Heizöl in den Brennraum 11 einbläst. Die Einspritzdüse 16 kann bei Gasfeuerung durch ein Gasrohr gleichen Außendurchmessers ersetzt werden. Der Brennstoff wird in üblicher Weise durch Elektroden 17 gezündet. Die Verbrennungsluft und gegebenenfalls Heizöl werden in bekannter Weise von einer Gebläse-Motoreinheit 18 zugeführt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gelangt die Verbrennungsluft dabei zunächst in ein den Brennraum 11 umgebendes Gehäuse und tritt von dort in den Leitschaufelkranz ein. Es ist günstig, wenn die Leitschaufeln 13 einen bestimmten Winkel gegen den sie umschließenden Umfangskreis aufweisen. Sie verleihen dann der Verbrennungsluft außer einem Drall auch noch eine gewisse axiale Komponente, so daß sie in einer stabilen spiralförmigen Strömung an der Wand 12 entlanggeführt wird.Since the running noise of the boiler essentially depends on the flame and thus on the processes around the flame root, i.e. the flame stability, it can be explained that the boiler runs particularly quietly with burners of particularly high flame stability. The best results were achieved with the muffle burner shown in the figure. This consists of a conically-divergent combustion chamber 11 , which is surrounded by a wall 12 made of heat-resistant sheet metal. The combustion air is fed via a ring of mainly radial guide vanes 13 at the end of the smaller diameter. The guide vane ring is covered by an end wall 14 . This carries a central spray hole 15 through which an injection nozzle 16 blows heating oil into the combustion chamber 11 in a known manner. The injector 16 can be replaced with a gas pipe of the same outside diameter in gas firing. The fuel is ignited in the usual way by electrodes 17 . The combustion air and possibly heating oil are supplied in a known manner from a blower motor unit 18 . In the exemplary embodiment shown, the combustion air first enters a housing surrounding the combustion chamber 11 and from there enters the guide vane ring. It is advantageous if the guide vanes 13 have a certain angle with respect to the circumferential circle surrounding them. In addition to a swirl, they then impart a certain axial component to the combustion air, so that it is guided along the wall 12 in a stable spiral flow.

An den Brennraum 11 kann bei Ölfeuerung ein Kragen 19 angeschlossen sein, der die Ausmischung der Brenngase verbessert und im Falle von Düsenstörungen den Auswurf größerer Tropfen verhindert. An ihn schließt sich eine divergente Beschleunigungsdüse an, die die brennenden Flammgase auf Geschwindigkeiten von 50 bis 80 m/s beschleunigt. Diese treten aus der Austrittsöffnung 21 der Beschleunigungsdüse 20 aus.With oil firing, a collar 19 can be connected to the combustion chamber 11 , which improves the mixing of the fuel gases and prevents the ejection of larger drops in the event of nozzle malfunctions. It is followed by a divergent acceleration nozzle that accelerates the burning flame gases to speeds of 50 to 80 m / s. These emerge from the outlet opening 21 of the acceleration nozzle 20 .

Ebenso können andere Brenner bekannter Bauart verwendet werden, bevorzugt solche mit möglichst hoher Flammstrahlgeschwindigkeit und möglichst hoher Flammstabilität, sofern ein etwas höheres Laufgeräusch des Kessels in Kauf genommen werden kann. Es sei betont, daß jedoch auch dann sich noch immer merklich unter dem Laufgeräusch konventioneller Kessel liegende Laufgeräusche ergeben.Other burners of known design can also be used , preferably those with the highest possible flame jet velocity and the highest possible flame stability, if buy a slightly higher running noise of the boiler can be taken. It should be emphasized that, however then still noticeably under the running noise conventional boilers result in lying running noises.

Die Anwendung des Verfahrens und die Formgebung, insbesondere des Konvektionsbereiches nach den angegebenen Regeln, sind nicht an die Größe des Kessels oder die Art des zu beheizenden oder gegebenenfalls zu verdampfenden Mediums gebunden. The application of the procedure and the Shaping, in particular the convection area according to the rules given are not to the size of the boiler or the type of to be heated or possibly evaporating medium bound.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform, die der in Fig. 1 dargestellten weitgehend gleicht und mit entsprechend übereinstimmenden Bezugszeichen versehen ist, bei der jedoch der spaltförmige Konvektionsbereich 6′ durch eine Anzahl von radial angeordneten Rohren 4′ ersetzt ist, die im Abgassammelraum 9 enden. Fig. 2 shows a further embodiment, which is largely the same as that shown in Fig. 1 and is provided with corresponding reference numerals, but in which the slit-shaped convection area 6 'is replaced by a number of radially arranged tubes 4' , which end in the exhaust manifold 9 .

Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung des als Rohrbündel angeordneten Konvektionsbereichs 6″. Hier sind die Rohre 4″ als Bündel achsparallel an das dem Brenner gegenüberliegende Ende des Feuerungsraumes 1 angesetzt. Die Verbrennungsabgase durchströmen den Querschnitt der Rohre 4″, der in diesem Fall entlang des Strömungsweges konstant ist. Die Querschnitte der Rohre 4″ werden daher nach den bekannten Regeln der Technik so gewählt, daß am Eintritt der Rohre laminare Strömung herrscht, und daß an ihrem Austritt wenigstens noch ein Staudruck von 30 Pa, bevorzugt 60-100 Pa, vorhanden ist. Auch hier treten die Rohre wieder in den Abgassammelraum 9 ein. FIG. 3 shows another arrangement of the convection area 6 ″ arranged as a tube bundle. Here the tubes 4 ″ are attached as a bundle parallel to the end of the combustion chamber 1 opposite the burner. The combustion exhaust gases flow through the cross section of the pipes 4 ″ , which in this case is constant along the flow path. The cross sections of the pipes 4 ″ are therefore chosen according to the known rules of technology so that there is a laminar flow at the entry of the pipes, and that at their outlet there is at least a back pressure of 30 Pa, preferably 60-100 Pa. Here, too, the pipes enter the exhaust gas collecting space 9 again.

Für den Fall der Verwendung eines Brenners der in der Fig. 1 dargestellten Art wurde gefunden, daß sich besonders günstige Ergebnisse hinsichtlich Luftüberschuß, Flammstabilität und Laufgeräusch dann ergeben, wenn die Bauteile 11 bis 21 folgende Abmessungen aufweisen:When using a burner of the type shown in FIG. 1, it was found that particularly favorable results with regard to excess air, flame stability and running noise are obtained if the components 11 to 21 have the following dimensions:

- Kleinster Durchmesser des
Brennraums 11= 68 mm ⌀ - Länge des Brennraums 11= 270 mm - Größter Durchmesser des
Brennraums 11= 130 mm ⌀ - Axiale Breite der
Leitschaufeln 13= 19 mm - Durchmesser des Spritzlochs 15= 24 mm ⌀ - Spritzwinkel der Einspritzdüse 16,
gemessen direkt an der Düse= ca. 25-30° - Axiale Länge der
Beschleunigungsdüse 20= 110 mm - Durchmesser der
Austrittsöffnung 21
der Beschleunigungsdüse 20= 68 mm ⌀ - Kleinster Durchmesser
des konischen Kragens 19= 68 mm ⌀ - Winkel der Leitschaufeln 13
an ihrem Austrittsende,
gemessen gegen den Umfangskreis= 6-15°, bevorzugt 8-20°.- Smallest diameter of the
Combustion chamber 11 = 68 mm ⌀ - length of the combustion chamber 11 = 270 mm - largest diameter of the
Combustion chamber 11 = 130 mm ⌀ - axial width of the
Guide vanes 13 = 19 mm - diameter of the spray hole 15 = 24 mm ⌀ - spray angle of the injection nozzle 16 ,
measured directly at the nozzle = approx. 25-30 ° - axial length of the
Accelerating nozzle 20 = 110 mm - diameter of the
Outlet opening 21
the acceleration nozzle 20 = 68 mm ⌀ - smallest diameter
of the conical collar 19 = 68 mm ⌀ - angle of the guide vanes 13
at the exit end,
measured against the circumferential circle = 6-15 °, preferably 8-20 °.

Diese Maßangaben gelten für eine Kesselleistung von 30 bis 60 kW. Für andere Leistungsbereiche sind die vorstehenden linearen Abmessungen sowie die des Feuerungsraumes 1 mit der Wurzel aus dem Verhältnis der Leistungen zu multiplizieren.These dimensions apply to a boiler output of 30 to 60 kW. For other output ranges, the above linear dimensions and those of the combustion chamber 1 are to be multiplied by the root of the ratio of the outputs.

Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß man mit einer gegebenen Kesselgröße ohne nennenswerte Veränderung der Abgastemperatur einen relativ großen Leistungsbereich überstreichen kann. Dies wird dadurch ermöglicht, daß durch Veränderung der Distanzstücke 7 der Strömungsquerschnitt des Konvektionsbereiches 6 und damit sein Druckverlust wie auch die Abgastemperatur der jeweiligen Leistung und den gewünschten Betriebsbedingungen angepaßt werden können. Zur Umstellung auf andere Betriebsbedingungen werden einfach die Distanzstücke 7 gegen solche anderer Stärke ausgetauscht, was besonders einfach vonstatten gehen kann, wenn die Distanzstücke 7 Ringe um jene Schraubbolzen sind, mit denen die äußere Wand 5 des Konvektionsbereiches 6 am Kesselaufbau befestigt ist. Auf diese Weise kann der Kessel verschiedenen Leistungen, Betriebsbedingungen und Kaminhöhen auf einfache Weise angepaßt werden.A particular advantage of the arrangement described is that a given boiler size can cover a relatively large power range without any significant change in the exhaust gas temperature. This is made possible by the fact that by changing the spacers 7, the flow cross-section of the convection area 6 and thus its pressure loss as well as the exhaust gas temperature can be adapted to the respective power and the desired operating conditions. To switch to other operating conditions, the spacers 7 are simply exchanged for those of a different thickness, which can be done particularly easily if the spacers 7 are rings around the bolts with which the outer wall 5 of the convection area 6 is fastened to the boiler structure. In this way, the boiler can be easily adapted to different outputs, operating conditions and chimney heights.

Claims

1. A method for heating a boiler by means of combustion exhaust gases, characterized in that the boiler flows through a laminar flow in the convection area to prevent condensation of the combustion exhaust gases on the boiler walls, the dynamic pressure of the combustion exhaust gases being at least 30 Pa.

2. The method according to claim 1, characterized in that the back pressure of the combustion exhaust gases is 60 to 100 Pa.

3. Boiler for performing the method according to claim 1 or 2, characterized in that the convection area ( 6 ', 6 ″ ) consists of pipes ( 4', 4 ″ ), which are flowed through by the combustion exhaust gases.

4. Boiler for performing the method according to claim 1 or 2, characterized in that the convection area ( 6 ) consists of two substantially plane-parallel or conical, rotationally symmetrical walls ( 4, 5 ) which enclose a gap-shaped space between them, which of the Combustion exhaust gases are flowed outward.

5. Boiler according to claim 4, characterized in that the Intermediate space is designed as a curved gap.

6. Boiler according to one of claims 3 to 5, characterized in that the cross section of the exhaust gas flow path in the convection area ( 6, 6 ', 6 " ) decreases in the direction of flow.

7. Boiler according to claim 6, characterized in that the Cross-sectional dimensions are chosen so that all Make a largely along the exhaust gas flow path constant back pressure of the combustion exhaust gas flow results.

8. Boiler according to one of claims 4 to 7, characterized in that the walls ( 4, 5 ) of the convection area ( 6 ) consist of stainless material, preferably of material number 1.4578, and a wall thickness of at least 4 mm, preferably 6-8 mm, have.

9. Boiler according to one of claims 3 to 8, characterized in that an uncooled exhaust gas collecting space ( 9 ) connects to the convection area ( 6, 6 ', 6 ″ ).

10. Boiler according to one of claims 3 to 9, characterized in that the tubes ( 4 ', 4 " ) or walls ( 4, 5 ) of the convection area ( 6, 6', 6" ) beyond the area cooled by the contents of the boiler are extended to such an extent that the aborting of the exhaust gas flow from the walls at the end of the flow path of the exhaust gases takes place in an area in which the walls have approximately exhaust gas temperature.

11. Boiler according to one of claims 3 to 10 with a furnace, characterized in that the furnace ( 1 ) is cylindrical and closed at one end, and at the other end the flame is axially introduced in the center, and in the annular gap between the flame and the outer wall the combustion chamber ( 1 ) the inlet for the exhaust gases in the convection area ( 6, 6 ' ) is arranged.

12. Boiler according to one of claims 3 to 11, characterized in that the dimensions of diameter D and axial length L of the combustion chamber ( 1 ) are proportional to the root of the boiler output and based on a boiler output of 30 to 60 kW about D = 210 mm ⌀ and L = 520 mm.

13. Boiler according to one of claims 3 to 12, characterized in that a burner ( 11-20 ) is attached centrally to the furnace ( 1 ), which has an acceleration nozzle ( 20 ) directed against the furnace ( 1 ).

14. Boiler according to claim 13, characterized in that the combustion chamber ( 11 ) of the burner ( 11-20 ) is conical-divergent and has the following dimensions based on a boiler output of 30 to 60 kW: smallest diameter 68 mm largest diameter 130 mm axial Length 270 mm length of the acceleration nozzle 110 mm outlet diameter of the acceleration nozzle 68 mm diameter of the spray hole 24 mm spray angle of the injection nozzle 25 to 30 °

15. Boiler according to one of claims 11 to 14, characterized in that the burner ( 11-20 ) on the combustion chamber ( 1 ) facing away from the wall ( 5 ) of the convection area ( 6 ) is attached.

16. Boiler according to one of claims 11 to 15, characterized in that the combustion chamber ( 1 ) facing away from the wall ( 5 ) of the convection area ( 6 ) is pivotally mounted on fixed boiler parts.

17. A boiler according to claim 16, characterized in that the wall ( 5 ) is sealed against the stationary boiler parts in the area of low static pressure.

18. Boiler according to one of claims 4 to 17, characterized in that the distance between the walls ( 4, 5 ) of the convection area ( 6 ) is adjustable.

19. A boiler according to claim 18, characterized in that the distance between the walls ( 4, 5 ) of the convection area ( 6 ) is adjustable by means of interchangeable spacers ( 7 ).