DE3149468A1

DE3149468A1 - Einrichtung zur waermerueckgewinnung aus den abgasen eines heizkessels

Info

Publication number: DE3149468A1
Application number: DE19813149468
Authority: DE
Inventors: Günter 6344 Ewersbach Höfeld; Rolf Dr.-Ing. 6330 Wetzlar Noack
Original assignee: Buderus AG
Current assignee: Buderus AG
Priority date: 1981-12-14
Filing date: 1981-12-14
Publication date: 1983-06-23
Also published as: DE3149468C2

Description

3H946S

BUDERUS AKTIENGESELLSCHAFT
TP/F/St/PG 16-309 - 3 -

Einrichtung zur Wärmerückgewinnung aus den
Abgasen eines Heizkessels

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Einrichtungen dieser Art, bei denen die Abgastemperatur durch einen Wärmeaustausch mit einem Wärmeträger wie Heizwasser weiter reduziert wird, gehören zum allgemein bekannten
Stand der Technik. Die Abgase werden zu diesem Zweck an
Wärmeaustauschern vorbeigeleitet, wobei Einrichtungen zum wahlweisen Ein- und Ausschalten des Wärmetausches üblich
sind.

Es ist darauf zu achten, daß einerseits eine gute Nutzung der abgeführten Abgaswärme erzielt wird und daß andererseits keine Schäden an der Anlage auftreten. Insbesondere müssen Taupunktsunterschreitungen vermieden bzw. unschädlich gemacht werden. Bei einem Unterschreiten eines kondensatkritischen Wertes von etwa 130 C im Abgasstrom würden sonst Schäden auftreten, die den Vorteilen einer Ausnutzung der Abgaswärme gegenüber stehen.

Die meisten Einrichtungen sind so ausgelegt, daß nur eine Absenkung der Abgase bis minimal 130 ⁰C auftreten kann.
In diesem Fall können die Wärmeaustauscher und der Abgaskanal aus handelsüblichem Kesselstahl gefertigt werden.
Für eine noch stärkere Nutzung der Abgaswärme sind ferner Einrichtungen aus korrosionsfestem Werkstoff wie Edelstahl oder beschichtetem Stahl vorgeschlagen worden. Hierdurch
wird wohl ein größerer Effekt erzielt. Der Aufwand und die Kosten für solche Einrichtungen sind jedoch beträchtlich.

Es soll eine Einrichtung zur Wärmerückgewinnung aus den Abgasen geschaffen werden, die eine Absenkung der Abgastemperaturen auf Werte weit unter dem Taupunkt ermöglicht, bei der der Aufwand für die Korrosionssicherheit jedoch auf ein Mindestmaß reduziert ist.

Erfindungsgemäß wird dieses erreicht durch einen Aufbau der Einrichtung nach den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruches 1. ■

Die bewußte Aufgliederung des Wärmeaustausches in zwei Stufen, die nur in den festgelegten Temperaturberexchen in den Abgasstrom einzuschalten sind, ermöglicht es, die gewünschte Temperaturabsenkung bis weit unter den Taupunkt vorzunehmen- und dennoch auf eine aufwendige Bauweise der gesamten Einrichtung zu verzichten.

Dabei wird eine Absenkung von etwa 230 - 250 ⁰C auf etwa 130 ⁰C in der ersten, trockenen Stufe vorgenommen. Hier sind deshalb keine baulichen Aufwendungen über das bisher übliche Maß hinaus notwendig. In der zweiten, nassen Stufe, die bei Bedarf eingeschaltet werden kann, ist eine weitere Abkühlung von etwa 130 ⁰C bis auf Werte um 50 ⁰C möglich. Nur diese Stufe muß korrosionssicher ausgeführt sein. Hierfür bieten sich Wärmeaustauschflächen aus- Edelstahl oder aus emailliertem bzw. mit Kunststoff überzogenem Stahlblech an. · '

Mit einer Einrichtung nach der Erfindung läßt sich eine beträchtliche Wärmerückgewinnung aus den Abgasen eines Heizkessels erzielen, u.zw. durch eine Temperaturabsenkung um fast 200 K einschließlich der freiwerdenden Verdampfungs-

wärme "bei der Taupunktsunter schreitung. Im Gegensatz zu den bisherigen Anlagen ist es jedoch nur noch erforderlich, einen Teil der Wärmeaustauscheinrichtung korrosionsfest zu gestalten.

Für die Erzielung und Einhaltung der Temperaturwerte in den beiden Stufen ist neben deren Aufbau die Einlauftemperatur des Wärmeträgers von Bedeutung. Es empfiehlt sich, die Einlauftemperatur in der ersten Stufe auf 60 - 70 ⁰C festzulegen. Dieses kann durch eine Mischeinrichtung im Heizungskreislauf erzielt werden, indem kälteres Rücklaufwasser mit heißerem Vorlaufwasser gemischt wird. Das relativ hoch temperierte Wasser verhindert einen Abfall der Abgastemperatur in der ersten Stufe unter 130 ⁰C. Die Einlauftemperatur in der zweiten Stufe kann hingegen bei 40 - 45 ⁰C liegen. Hierzu kann ausgekühltes Rücklaufwasser verwandt werden, wobei die Temperatur durch ein thermostatisches Regelventil in der Rücklaufleitung des Heizungskreislaufes konstant zu halten ist. Die niedrige Temperatur des Wärmeträgers ermöglicht einen intensiven weiteren Abbau der Wärme in der zweiten Stufe.

Es muß sicher gestellt sein, daß die erste Stufe nur von heißeren Abgasen als etwa 130 ⁰C beaufschlagt wird, damit hier kein Kondensat ausfällt und daß in die zweite Stufe nur kühlere Abgase als etwa 130 ⁰C gelangen, damit hier die gewünschte Auskühlung erzielt wird und damit im Falle einer Beschichtung mit Kunststoff keine Schäden auftreten. Dieses ist dadurch zu erreichen, daß jeder der beiden Stufen eine in Abhängigkeit von der Abgastemperatur in ihrem Bereich steuerbare Abgasklappe zugeordnet ist. Dadurch

ist es möglich, jede Stufe nur unter den gewünschten Umständen in den Abgasstrom einzuschalten. Es ist auch möglich, die Abgase unter Umgehung beider Stufen direkt zum Schornstein zu leiten.

Die beigefügte Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen:

Fig. 1 und Fig. 2: Je eine schematische Darstellung einer

Heizungsanlage

Einem Heizkessel 1 ist ein Abgaskanal 2 nachgeschaltet, dem eine erste Wärmetauscher-Stufe 3 und eine zweite Wärmetauscher-Stufe 4 zugeordnet sind. Beide Stufen 3, 4 können durch verstellbare Abgasklappen 5,6 in den Abgasstrom eingeschaltet werden. Die Stufen 3,4 bestehen aus Wärmeaustauschern 7, die in einen Heizungskreislauf 8 eingefügt sind und von Heizwasser durchströmt werden.

Ein Temperaturfühler 9 im Abgasstrom ist auf den kritischen Wert von etwa 130 ⁰C eingestellt. Bei Überschreiten dieses Wertes wird durch ein Zentralgerät 10 über einen Motor 11 die Abgasklappe 5 in den Abgaskanal 2 geschwenkt. Die Abgase durchströmen jetzt die Stufe 3 und werden bis in Bereiche von etwa 130 ⁰C abgekühlt, d.h. sie bleiben noch trocken. Bei einer Unterschreitung von 130 ⁰C wird die Abgasklappe 5 umgeschwenkt, damit keine kühleren Abgas, die zu einer Kondensatabscheidung führen könnten, in die Stufe eintreten können.

Die Abgasklappe 6 der Stufe 4 wird in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur am Fühler 9 über das Zentralgerät 10 und einen Motor 12 entgegengesetzt gesteuert. Es treten

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nur Abgase mit Temperaturen um und unter 130 ⁰C in die Stufe 4 ein. Heißere Abgase werden vorbeigeleitet. Das ausfallende Kondensat wird in einem Sammler 13 aufgefangen und abgeführt.

Es wäre auch möglich, am Eingang zu jeder Stufe 3,4 je einen Temperaturfühler anzuordnen. Ferner könnte die zweite Stufe 4 bei Verwendung eines hochhitzebeständigen Werkstoffes auch von heißeren Abgasen als 130 ⁰C durchströmt werden.

Gemäß Fig. 1 führt die Rücklaufleitung 14 des Heizungskreislaufes 8 in die Wärmeaustauscher 7 der zweiten Stufe 4, wobei ein thermostatisches Regelventil 15 in der Leitung für die gewünschten niedrigen Temperaturen um 40 C sorgt. In die Wärmeaustauscher 7 der' ersten Stufe 3 führt hingegen kühleres Rücklaufwasser, welches aus einer Beimischleitung in einem Mischer 17 auf Temperaturen um 60 - 70 ⁰C erwärmt wurde. Auf diese Weise besitzt das Heizwasser in jeder Stufe die geeignete Temperatur.

Gemäß Fig. 2 ist an die Wärmeaustauscher der zweiten Stufe ein separater Niedertemperaturkreislauf 18 angeschlossen. Als solcher kommt in Frage ein Kreislauf durch einen Brauchwasserbereiter, ein Schwimmbad oder eine Fußbodenheizung.

Die erfindungsgemäße Aufgliederung des Wärmetausches ist auch dann noch gegeben, wenn eine der beiden Stufen noch einmal untergliedert würde.

Claims

3U9468

BUDERUS AKTIENGESELLSCHAFT
TP/F/St/PG 16-309

Patentansprüche

MJ Einrichtung zur Wärmerückgewinnung aus den Abgasen eines Heizkessels durch Wärmeaustausch zwischen den heißen Abgasen und einem Wärmeträger,

gekennzeichnet durch eine erste, bei Abgastemperaturen über einem kondensatkritischen Wert (etwa 130 ⁰C) in den Abgasstrom einzuschaltende Wärmetauscher-Stufe (3) und durch eine zweite, bei Abgastemperaturen unter dem kondensatkritischen Wert zusätzlich in den Abgasstrom einzuschaltende Wärmetauscher-Stufe (4).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Heizwasser als Wärmeträger mit einer höheren Einlauftemperatur in der ersten Stufe (3) als in der zweiten Stufe (4).
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine geeignete Mischeinrichtung (17) zwischen der Rücklaufleitung (14) und einer Beimischleitung (16) in einem Heizungskreislauf (8) zur Einstellung einer konstanten höheren Einlauftemperatur (z.B. 60 - 70 ⁰C)' in die erste Stufe (3). . ■
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch ein geeignetes thermostatisches Regelventil (15) in der Rücklaufleitung (14) eines Heizungskreislaufes (8) zur Einstellung einer konstanten niedrigeren Einlauftemperatur (z.B. 40 - 45 ⁰C) in die zweite Stufe (4).

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5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Stufen (3,4) eine in Abhängigkeit von der Abgastemperatur in ihrem Bereich steuerbare Abgasklappe (5»6) zugeordnet ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe (4) aus korrosionsfestem Material besteht.