DE3220554C2 - Vorrichtung zur Ausnutzung wenigstens eines Teils des Wärmeinhalts der aus einem befeuerten Kessel austretenden Abgase - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausnutzung eines Teiles des Wärmeinhaltes der aus dem Kessel durch den Kamin austretenden Abgase, die wenigstens einen Kessel enthält und in Strömungsrichtung der Abgase mindestens eine konvektive Wärmeübertragungsfläche aufweist, die der ständigen Heizfläche des Kessels nachgeordnet ist. Bei dieser Vorrichtung soll ein Teil des Wärmeinhaltes der aus dem Kessel austretenden Abgase ausgenutzt werden. Dies geschieht dadurch, daß in die Leitung des in die Wärmeübertragungsfläche zu leitenden Kühlmittels eine, mit einem Regler betätigbare Zweiwegvorrichtung eingebaut ist, und an den Eingang des Reglers der Ausgang des in dem Austrittsquerschnitt des Kamins eingebauten Temperaturfühlers und der Ausgang des in der Leitung der aus dem Kessel austretenden Abgase angeordneten Taupunkttemperatur messenden Instrumentes angeschlossen sind. Außerdem ist der ein Befehlssignal abgebende Ausgang des Reglers an das Ausführ-Organ der Zweiwegvorrichtung angeschlossen, wobei das Befehlssignal der Differenz der Eingangssignale proportional ist.

Description

F i g. 2 das Prinzipschema von F i g. 1, jedoch mit dem Zweiwegeventil als Verteiler, und

F i g. 3 ein Prinzipschema der Vorrichtung mit mehreren paraüelgeschalteten Kesseln und Wärmeaustauschern, die jeweils einen eigenen Wärmeübertragungskreislauf aufweisen.

Bei der in F i g. 1 prinzipiell dargestellten Vorrichtung ist, in Richtung der Abgase gesehen, der ständigen Heizfläche eines befeuerten Kessels 4 ein Wärmeaustauscher 5 mit einer konvektiven Wärmeübertragungsfläehe nachgeschaltet Die aus dem Kessel 4 austretenden Abgass gelangen durch eine Verbindungsleitung U in den Kamin 6. In die Verbindungsleitung 11 ist eine Drosselklappe 7 eingebaut, von derer, offener und geschlossener Stellung es abhängt, ob die Abgase unmittelbar in den Kamin 6 gelangen oder die konvektive Wärmeübertragungsfläche des Wärmeaustauschers 5 durchströmen. Durch den Wärmeaustauscher 5 strömt auch ein Wärmeübertragungsmittel über eine Leitung 1, in die ein Zweiwegeventil 2 eingebaut ist Das Wärmeübertragungsmitte! strömt teilweise direkt und teilweise indirekt, d. h. über eine Zweigleitung 13 durch de-i. Wärmeaustauschers in den Kessel 4.

In dem Austrittsquerschnitt des Kamins 6 ist ern Temperaturfühler 9 angeordnet In der die Abgase führenden Abgasleitung 10 ist ein die Taupunkttemperatur messendes Instrument 8 angeordnet. Die Ausgänge des Temperaturfühlers 9 und des Instrumentes 8 sind an den Eingang eines Reglers 3 angeschlossen, dessen Ausgang wiederum mit dem Ausführorgan 12 des Zweiwegeventils 2 verbunden ist

Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen. Der Kessel 4 wird durch vollständiges Öffnen der Drosselklappe 7 in Betrieb gesetzt d. h, die gesamte Abgasmenge wird durch die Verbindungsleitung 11 unmittelbar in den Kamin 6 geleitet Wenn der Kessel 4 und der Kamin 6 die Betriebstemperatur erreicht haben, werden das die Taupunkttemperatur messende Instrument 8 und der Temperaturfühler 9 eingeschaltet. Da.:ach werden der Regler 3 und das Zweiwegeventil 2 in Betrieb gesetzt

Die Drosselklappe 7 wird periodisch geschlossen, wobei zwischenzeitlich sichergestellt wird, daß Wärmeübertragungsmittel durch die Leitung 1 strömt. Der Taupunkt des aus dem Kessel 4 durch die Abgasleitung 10 austretenden Abgases wird durtii das Instrument 8 gemessen, daß ein der Meßgröße proportionales Signal an den Regler 3 abgibt. Der in dem Austrittsquerschnitt des Kamins 6 angebrachte Temperaturfühler 9 m'ßt die effektive Temperatur dfcr; in die Luft austretenden Abgases, und sein Meßsignal wird ebenfalls an den Regler 3 abgegeben, Der Regler 3 vergleicht die beiden Temperaturwerte und gibt in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der Differenz zwischen Kaminaustritts- und Taupunkttemperatur em Befehlssignal an das Ausführorgan 12 des Zweiwegeventils 2 ab. Demzufolge führt das Zweiwegeventil 2 durch die Zweigleitung 13 über den Wärmeaustauscher 5 Wärmeübertragungsmittel in solcher Menge, daß sich die Abgase bis zu einer Temperatur abkühlen, bei welcher die von dem Temperaturfühler 9 gemessene Abgastemperatur noch höher ist als die von dem die Taupunkttemperatur messenden Instrument 8 gemessene momentane Taupunkttemperatur.

Falls der Kamin 6 mit einem Korrosionsschutz versehen ist und damit die Temperatur der in die Außenluft austretenden Abgase um einen bestimmten Differenzwert geringer ist als die Taupunkttemperatur, dann verringert der Regler 3 mit dieser Temperaturdifferenz die Taupunkttemperatur, und dieser erniedrigte Wert wird mit der von dem Temperaturfühler 9 gemessenen Temperatur verglichen.

Falls die konvektive Wärmeübertragungsfläche des Wärmeaustauschers 5 genügend groß ist läßt sich mit der im obigen beschriebenen Vorrichtung erreichen, daß bei einer gegebenen Temperatur die Abgase aus dem Kamin 6 unabhängig von allen die Taupunkttemperatur der Abgase beeinflussenden Faktoren bei Taupunkttemperatur bzw. bei einem mit Korrosionsschutz versehenen Kamin unter Taupunkttemperatur austreten.

Als Wärmeübertragungsmittel kann eine geeignete Flüssigkeit, beispielsweise Kesselspeisewasser oder an einer anderen Stelle zu verwendendes, zu erwärmendes Wasser, verwendet werden, jedoch auch Luft, beispielsweise die Verbrennungsluft des Kessels oder an einer anderen Stelle verwendete, aufzuwärmende Luft

Das die Taupunkttemperatur messende Instrument 8 kann entweder kontinuierlich oder ^riodisch arbeiten. Bei periodischem Betrieb bleibt das riesuhat einer früheren Messung solange in dem Regler 3, bis das nächste Meßresuitat in den Regler 3 gelangt, das dann das frühere Resultat löscht

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung weicht von der Vorrichtung nach F i g. 1 nur insofern ab, als das Zweiwegeventil 2 als Verteiler und nicht als Sammler dient

Die in Fig.3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich wiederum von derjenigen von F i g. 2 dadurch, daß mehrere Kessel 4 und mehrere Wärmeaustauscher 5 sowie verschiedene Wärmeübertragungsmittelsorten verwendet werden. Die Kessel 4 sind dabei auf der Abgasseite parallel geschaltet, und die Wärmeaustauscher 5 weisen jeweils selbständige Wärmeübertragungsmittel-Kreisläufe auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 tigen Anlagen dadurch ergeben, daß im Falle der VerPatentansprüche: brennung von Erdgas mit unterschiedlichem Schwefelgehalt keine rasche Anpassung der Kaminaustrittstem-

1. Vorrichtung zur Ausnutzung· wenigstens eines peratur an wechselnde Taupunkttemperaturen möglich Teils des Wärmeinhaltes der aus einem befeuerten 5 ist, so daß es zur Kondensation von schwefelsäurehalti-Kessel austretenden Abgase, mit einem in einer den gen Substanzen bei Taupunktunterschreitung mit allen Kessel mit dem Kamin verbindenden Abgasleitung nachteiligen Folgen für die Lebensdauer und Betriebssiangeordneten Wärmeaustauscher, der zumindest cherheit des Systems kommen kann. Diese Tatsache von einem Teil eines in den Kessel einleitbaren War- wird noch dadurch verstärkt, daß für den Abgasstrom meübertragungsmittels durchströmbar ist wobei io zwischen dem Kesselaustritt und dem Kamin keine das Verhältnis von der dem Kessel direkt zusirö- Mengenregelung vorgesehen ist, so daß das Problem menden und der durch den Wärmeaustauscher strö- der Taupunktunterschreitung im Abgasstrom nur von menden Menge des Wärmeübertragungsmittels mit der Heizwasserrücklaufseite her, d. h. über die Menge Hilfe eines Zweiwegeventils steuerbar ist welches des abgezweigten Teilwasserstroms, beeinflußt werden durch das Befehlssignal eines Reglers, dem als Stell- 15 kann. Dies bedeutet aber, daß die Anlage so gefahren größe die mit Hilfe eines im Kamin angeordneten werden muß, daß die Menge des abgezweigten Teil-Temperaturfühlers gemessene Kaminaustrittstem- Stroms bei fallender Kaminaustrittstemperatur verrinperatur eingebbar ist verstellbar ist, derart, daß bei gert und bei steigender Kaminaustrittstemperatur verfallender Kaminaustrittstemperatur die durch den größert wird. Wenn aber die Mengenregelung erst nach Wärmeaustauscher geschickte Wärmeübertra- 20 Feststellung der Temperaturänderung erfolgt kann begungsmittelmenge verringert und bei steigender Ka- reits der Taupunkt im Abgasstrom unterschritten sein, minaustrittstemperatur vergrößert wird, dadurch so daß bei dieser Verfahrensweise nachteilige Betriebsgekennzeichnet, daß die Abgasleitung (10) ei- zustände und ihre Auswirkungen unvermeidlich sind,
ne mit einer Drosselklappe (7) versehene, den War- Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die meaustauscher (5) überbrückende Verbindungslei- 25 Vorrichtungen der genannten Art so auszubilden, daß tung (11) zum Kamin (6) sow'.e ein im Bereich des die in den Kamin geführten Abgase in jedem Zeitpunkt Kesselaustrittes angeordnetes, die Taupunkttempe- des Betriebs und bei Verbrennung beliebiger Brennstofratur des Abgases messendes Instrument (8) auf- fe mit einer Temperatur aus dem Kamin austreten, die weist dessen Meßgröße dem Regler (3) als weitere mit Sicherheit über der Taupunkttemperatur liegt
Stellgröße zur Steuerung des Zweiwegeventils (2) 30 Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des eingebbar isi, wobei das von dem Regler (3) abgege- Anspruchs 1 gelöst Durch diese Konstruktion wird mit bene Befehlssignal der Differenz zwischen Kamin- Sicherheit erreicht, daß die aus dem Kessel austretenaustritts- und Taupunktfimperatur proportional ist den Abgase sich nur bis auf eine Temperatur abkühlen,

2. Vorrichtung nach Anspüre¹- I₁ dadurch gekenn- die höher liegt als der momentane Taupunkt und zwar zeichnet daß das die Taupunkttemperatur messende 35 im Bereich der Austrittsöffnung und nicht erst innerhalb instrument (S) periodisch betätigbar ist des Abgaskamins. Der im Abgaskamin angebrachte

Temperaturfühler mißt die effektive Temperatur des

aus dem Kamin austretenden Abgases. Dieses Meßsignal wird zusammen mit dem von dem die Taupunkt-40 temperatur messenden Instrument erzeugten Signal an

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausnüt- den Regler zur Steuerung des Stellmotors des Zweiwezung wenigstens eines Teils des Wärmeinhaltes der auj geventils weitergeleitet, der die beiden Temperaturwereinem befeuerten Kessel austretenden Abgase gemäß te vergleicht und in Abhängigkeit von dem Vorzeichen dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einer bekannten der ermittelten Temperaturdifferenz ein Befehlssignal Vorrichtung dieser Art (DE-OS 28 51 206) gelangen die 45 für den Stellmotor abgibt Dadurch wird erreicht, daß Abgase aus dem Kessel in ihrer Gesamtheit in den nach- das Wärmeübertragungsmittel nur in einer solchen geschalteten Wärmeaustauscher und von dort in den Menge dem Kessel bzw. dem Wärmeaustauscher zuge-Kamin. Diese Abgase dienen im Wärmeaustauscher zur führt wird, daß sich die Abgase bis zu einer Temperatur Vorwärmung des mit Hilfe eines Zweiwegeventils aus abkühlen, bei welcher die von dem Temperaturfühler im einer Leitung vom Heizwasserrücklauf abgezweigten 50 Kamin gemessene Abgastemperatur mit Sicherheit hö-Teilwasserstroms, der nach dem Durchgang durch den her liegt als die an der Stelle des die Taupunkttempera-Wärmeaustauscher wieder in die Heizwasserrücklauf- tür messenden Instruments gemessene momentane leitung zum Kessel eingespeist wird. Das Zweiwegeven- Taupunkttemperatur. Durch wahlweise Einstellung der til wird mit Hilfe eines Temperaturreglers gesteuert, der von dem Regler abgegebenen Stellsignale in Abhängigmit einem Temperaturfühler in Verbindung steht, wel- 55 keit von gewünschten Temperaturdifferenzwerten lascher die Kaminaustrittstemperatur mißt Bei dieser Vor- sen sich mit dieser Anlage die verschiedensten Betriebsrichtung sind bereits Maßnahmen dagegen getroffen, zustände als Funktion der Abgasmenge und der Abgasdaß die Kaminaustrittstemperatur die Taupunkttempe- zusammensetzung sowie der Aniagenbetriebsbedingunratur des Abgases unterschreitet, und zwar durch Steue- gen (Korrosionsschutz) einstellen,
rung des Zweiwegeventils mit Hilfe der von dem Tem- 60 Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfinperaturfühler abgegebenen Signale. Diese Maßnahmen dungsgemäßen Vorrichtung ist das die Taupunkttempesind jedoch insofern nachteilig, als die Taupunkttempe- ratur messende Instrument periodisch betätigbar,
ratur des Abgases nur indirekt als Steuergröße Einfluß Die Vorrichtung nach der Erfindung wird nachfolhat auf das Regelverhalten, weil letzteres nur von der gend anhand von in der Zeichnung dargestellten Aus-Kaminaustrittstemperatur abhängig gemacht wird, es führungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung während eine direkte Taupunktmessung offensichtlich zeigt

nicht stattfindet, so daß die Anlage anfällig ist für ge- F i g. 1 ein Prinzipschema der Vorrichtung mit einem

fährliche Betriebszustände. Diese können sich bei derar- Zweiwegeventil als Sammler,