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Die Erfindung betrifft einen Wechselbrandkessel für feste,
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flüssige und gasförmige Brennstoffe zur Erhitzung eines Wärmeträgers,
bestehend aus einem mit einem Bodenrost und einem Entgasungsblech versehenen Brennstoffbehälter
mit bodenseitigem Abbrand und seitlicher Brenngasabführung, einem sich an den Brenngasabführbereich
anschließenden Feuerraum mit Sekundärluftzuführung und wenigstens einem in den Strömungsweg
der zum Abgasrohr geleiteten Heißgase geschalteten Wärmetauscher.
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Bekannte Wechselbrandkessel dieser Art, bei denen als Wärmeträger
in der Regel Wasser verwendet wird, können mit festen Brennstoffen nur bedingt wirtschaftlich
betrieben werden und belasten außerdem aufgrund unzureichender Verbrennung die Umwelt
in erheblichem Maße.
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Ursache für die im allgemeinen schlechte Brennstoffausnutzung sind
fehlende oder ungenügende Ausmauerung in Verbindung mit zu kleinen Feuerräumen.
Obwohl bereits versucht wurde, durch Zuführung von Sekundärluft in den Feuerraum
die Verbrennung zu verbessern, gelangen immer noch erhebliche Mengen an brennbaren
Gasen unverbrannt in den Abzug und damit in die Atmosphäre, da sie in dem Feuerraum
nicht genügend aufgeschlossen und verbrannt werden können.
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Aufwendige Ausmauerungen, die zu einer besseren Verbrennung führen
könnten, sind aber teuer, erschweren Transport und Montage und schaffen überdies
Probleme bei der Regelung derartiger Wechselbrandkessel. Die für die unterschiedlichen
Brennstoffe zu fordernden jeweils optimalen Feuerraumbedingungen können bei den
bekannten Wechselbrandkesseln nicht gewährleistet werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wechselbrandkessel
der eingangs definierten Art so auszubilden, daß trotz geringem fertigungstechnischen
Aufwand und bei Gewährleistung einer einfachen Montage am Aufstellort der Heizwert
von flüssigen, gasförmigen und festen Brennstoffen, wie z.B. Kohle, Holz, Torf,
brennbarer Abfall, mit einem zumindest annähernd gleich guten Wirkungsgrad genutzt
werden kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen
dem Abbrandbereich des Brennstoffbehälters und dem Hauptfeuerraum ein aus feuerfestem
Material bestehender, insbesondere einteilig ausgebildeter Brenneinsatz vorgesehen
ist und daß dieser Brenneinsatz eine aus mehreren Teilen zusammengesetzte mit senkrecht
angeordneten Langlöchern versehene Lochplatte als Einlaß für die Brenngase, eine
sich daran anschließende Mischkammer mit bodenseitiger, getrennt regelbarer Sekundärluftzuführung
sowie eine mit aufheizbaren Elementen versehene Nacherhitzerzone aufweist.
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Die Verwendung eines aus Formteilen zusammengesetzten, einfach in
den Kessel einsetzbaren Brenneinsatzes dieser Art bewirkt, daß die aus dem Glutbett
kommenden Verbrennungsgase beim Durchgang, durch die schon bei kleinem Feuer stark
erhitzte Lochplatte für eine vollkommene Verbrennung aufbereitet werden. Die danach
zur Verbrennung notwendige Sekundärluft wird den Brenngasen über besondere Einlaßdüsen
im Boden der Mischkammer zugeführt, wodurch eine, unter großer Hitzeentwicklung
vollkommene Verbrennung, der in den Brenneinsatz einströmenden Brenngase eingeleitet
werden kann. Die zur Verbrennung notwendige Sekundärluft wird über einen vorzugsweise
im Flugascheabscheider des Heizkessels angeordneten Bimetall-Thermostat geregelt.
Damit wird auch verhindert, daß während der ersten Anheizphase zum Zug im Glutbett
durch die Sekundärluftzuführung ein Nebenzug entsteht oder bei kleiner abgenommener
Leistung durch einen solchen Nebenzug der Kessel brand erlischt. Von wesentlicher
Bedeutung
ist dabei, daß die Reglierung der Sekundärluft stets völlig
unabhängig und getrennt von der Kesselzugregulierung erfolgt.
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Die Betriebsumstellung von festem Brennstoff auf gasförmig oder flüssige
Brennstoffe kann automatisch erfolgen, wobei ein Parallelbetrieb verschiedener Brennstoffarten
gegebenenfalls durch eine Sicherheitsabschaltung verhindert werden kann.
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Die Regelung des Wechselbrandkessels erfolgt bei Verwendung fester
Brennstoffe mittels zwei getrennt voneinander angeordneten Bimetall-Thermostaten
und der damit verbundenen Zug- und Sekundärluftregulierklappen an der Vorderseite
des Kessels. Beim Betrieb mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen erfolgt die
Steuerung des Kessels über in Reihe geschaltete Sicherheits- und Betriebsthermostate,
die in die elektrische Steuerung dieser Brennertypen eingreifen.
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Wesentlich ist, daß der Betrieb des Wechselbrandkessels im Falle der
Verwendung fester Brennstoffe ohne Hilfseinrichtungen, wie Gebläse oder Pumpen,
möglich ist, wodurch ein von Hilfsenergien unabhängiger Betrieb jederzeit sichergestellt
ist.
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Für Montage- und Reparaturzwecke ist es von Bedeutung, daß der Brenneinsatz
ohne Zuhilfenahme besonderer Werkzeuge und Bindemittel, wie Mörtel, in den Kesselkörper
eingebaut und gegebenenfalls auch ausgewechselt werden kann.
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Für die Fertigung, den Transport sowie bei der Montage oder Reparatur
ist es zudem von Bedeutung, daß der Heizkessel in zwei voneinander getrennt herzustellenden
Bauteilen gefertigt wird, wodurch alle Kessel teile leicht zugänglich sind und alle
Teile am Montageort ohne besonddre Werkzeuge oder Hilfsmittel montiert oder zusammengesetzt
werden können. Die runde Bauform gewährleistet eine besonders einfache Fertigung.
Der Heizkessel kann aber auch in rechteckiger Bauform gefertigt werden.
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Aufgrund der guten Entgasung des Brennstoffbehälters durch das eingebaute
Entgasungsblech kann ohne Rauchbelästigung jederzeit Brennstoff nachgefüllt werden.
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Die in den Brennstoffbehälter eingefüllten Brennstoffe können über
ein Zündloch mit einem kleinen Gasbrenner oder ähnlichem leicht angezündet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt: Figur 1 eine Schnittzeichnung
einer Ausführungsform eines Wechselbrandkessels nach der Erfindung, Figur 2 einen
Querschnitt, der aus mehreren Teilen zusammengesetzten Langlochplatte auf der Brenngaseinlaßseite
des Brennereinsatzes mit einer Draufsicht auf einen Ausschnitt des Brenneinsatz-Bodens,
mit den Sekundärlufteinlaßdüsen.
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Figur 3 einen Schnitt durch die Flanschverbindung mit der das Kessel
oberteil mit dem Kessel unterteil verbunden wird.
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Figur 4 einen Schnitt durch den Wärmeträgerflansch.
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Figur 5 eine Ansicht der Langlochplattenteile vom Brennstoffbehälter
aus gesehen mit einer Andeutung der Brenngasströmungsrichtung.
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Der Wechselbrandkessel umfaßt einen Brennstoffbehälter(l)mit einer
vorzugsweise ganzflächigen, oberen Abdeckung(2),einer Einfüllöffnung(3)und einer
Anheiztür(4)und ein Entgasungsblech(47).
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Bodenseitig ist ein Aschekasten(5)mit Zugregulierklappe(24)vorgesehen,
die in bekannter Weise durch einen Bimetall-Thermostat(6) betätigt wird.
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Neben diesem Aschekasten und getrennt von ihm ist ein Sekundärluft-Vorwärmraum(30)mit
einer Türe(7)und einer Sekundärluft-Regulierklappe(25)vorgesehen. Die Regulierklappe(25)wird
durch einen Bimetal 1 -Thermostaten(8)betätigt.
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Oberhalb des Sekundärluft-Vorwärmkasten (30) und unmittelbar angrenzend
an den Festbrennstoffbehälter (1) ist ein Brenneinsatz (9) vorgesehen.
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Dieser Brenneinsatz (9) aus feuerfestem Material besitzt an der dem
Brennstoffschacht zugewandten Seite eine Langlochplatte (10), an die sich eine Mischkammer
(12) anschließt. In der zwischen der Sekundärluft-Kammer (30) und der Mischkammer
(12) gelegenen Wandung des Brenneinsatzes (9) sind mehrere Sekundärluft-Zuführungsdüsen
(11) vorgesehen. Im Bereich des oberen Endes des Brenneinsatzes (9) sind mehrere,
kleinvolumige Kernplatten (13) vorgesehen, die in seitlicher schräge Schlitze (16)
des Brenneinsatzes mit Spiel eingestellt sind.
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Zum Feuerraum gehören die oberhalb der Kernplatten (13) gelegene Strahlungszone
(15) und die Tauscherrohre (18) bis zum Abgassammelkasten (19), der ganzflächig
mit einer Reinigungsöffnung (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, den Flugascheabscheider (51).
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In der Vorderwand des Kessels ist im Bereich der Strahlungszone (15)
des Feuerraumes eine Montagevorrichtung (27) für einen Brenner für gasförmige oder
flüssige Brennstoffe vorgesehen.
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Derartige Brenner werden in bekannter Weise mit dem Doppelthermostat
(28) gesteuert.
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Ein im Rost (14) des Brennstoffbehälters (1) eingebauter Thermostat
(29) steuert automatisch die Betriebsumleitung von Festbrennstoff auf flüssige oder
gasförmige Brennstoffe und verhindert gleichzeitig gegebenenfalls den Parallel betrieb
des Kessels mit verschiedenen Brennstoffarten.
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Der Wärmeenergieträger (32), d.h. in der Regel Wasser, wird im unteren
Teil des Wechselbrandkessels in einer Doppelwand (43) geführt und im oberen Teil
umgibt das Wasser (32) die Tauscherrohre (18).
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Die vom Glutbett über dem Rost (14) des Brennstoffbehälters (1) in
den Brenneinsatz (9) durch die Langlochplatte (10) einströmenden Verbrennungsgase
werden mit der durch die Sekundärlufteinlaßdüse (11) einströmenden Sekundärluft
in der Mischkammer (12) innig vermischt und durch die von den Wänden des Brenneinsatzes
(9) zurückstrahlende Wärmeenergie zusätzlich erhitzt.
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Anschließend strömen die erhitzten Verbrennungsgase zwischen den heißen,
jalousieartig schräge gestellten Kernplatten (13) in die Strahlungszone (15) des
Feuerraumes, wo die stark erhitzten Gase unter Freisetzung großer Wärmeenergien
vollkommen verbrennen.
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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 Brenneinsatz (9) zu halten. Außerdem werden die zwischen
den schräg gestellten Kernplatten (13) durchgeleiteten Verbrennungsgase zusätzlich
erhitzt.
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Schon nach relativ kurzer Aufheizzeit erlangen die kleinvolumigen,
in Seitenschlitze (16) des Brenneinsatzes (9) eingestellten oder eingehängten Kernplatten
(13) sowie die Teile der Langlochplatte
(10) ihre Betriebstemperatur
und werden damit voll wirksam.
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Die Strahlungswärme der über den Kernplatten (13) brennenden Flammen
wird in der Strahlungszone (15) des Feuerraumes ausgenutzt. Die Wärme der Abgase
wird in den anschließenden Tauscherrohren (18), dem Abgassammelkasten (19) und im
Fallzug (21) an den Wärmeträger, z.B. Wasser, übertragen. Danach verlassen die Abgase
mit einer über dem Taupunkt liegenden Temperatur den Heizkessel über den Steigzug
(22) in das Abgasrohr (23).
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In gleicher Weise wird die durch Brenner für flüssige oder gasförmige
Brennstoffe erzeugte Wärme genutzt.
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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 verhindert, daß sich im leeren
Brennstoffbehälter (1) Abgase ansammeln können.
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Der erfindungsgemäße 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.
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L e e r s e i t e