DE3229063C2 - Vorrichtung zum Anzünden von Festbrennstoffen in einem für feste und flüssige oder gasförmige Brennstoffe ausgelegten Heizkessel - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Anzünden von Festbrennstoffen in einem für feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe ausgelegten Heizkessel mit einem Füllschacht für die Festbrennstoffe und mit einem Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, wird durch eine aus der Brennerdüse austretende, außerhalb der Strömungsbahn der durch Verbrennung der Festbrennstoffe entstehenden Verbrennungsgase verlaufende Flamme ein Unterdruckfeld aufgebaut. Durch den hierbei hervorgerufenen Sog wird der Festbrennstoff zumindest durch einen Teil der Flammengase gezündet und die Verbrennungsgase abgezogen. Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist der Brenner derart angeordnet, daß seine Flamme zumindest an ihrem Beginn außerhalb der Strömungsbahn der durch Verbrennung der Festbrennstoffe entstehenden Verbrennungsgase verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzünden von Festbrennstoffen im Bereich des Brennausganges des Füllschachtes eines Heizkessels mit Hilfe eines Brenners für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, wobei Füllschacht und Verbrennungskammer getrennt sind.

Es ist aus der DE-OS 29 09 720 bekannt bei Heizkesseln, die wahlweise mit Festbrennstoffen oder mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen beheizt werden, den Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe in eine Seitenwand des Heizkessels einzubauen, so daß er parallel zum Rost verläuft und entweder in den Füllschacht für Festbrennstoffe oder in einen Durchlaß zwischen dem Füllschacht und der Verbrennungskammer des Ofens mündet

Es hat sich jedoch gezeigt daß die bekannten Anordnungen des Brenners infolge von Abscheidungen aus den Verbrennungsgasen der Festbrennstoffe zu Verschmutzungen der Brennerdüse führen, was für den Heizbetrieb mit Fiüssigbrennstoffen und insbesondere auch für die Zündung der Festbrennstoffe mit Hilfe der Brennerflamme nachteilig ist

Aus der DE-AS 10 38 257 ist ein Warmwasser- oder Dampfkessel bekannt bei dem eine Brennkammer für einen öl- oder Gasbrenner über einen Kanal mit einem Feuerraum für Festbrennstoffe verbunden ist.

Nachdem die Brenngase die Brennkammer durchquert haben, gelangen sie in den Füll- und Verbrennungsschacht für die Festbrennstoffe, den sie vollständig durchsetzen müssen, um zu dem gemeinsamen Flammenaustritt zu gelangen, wobei sich in dem Verbrennungsschacht ein Überdruckfeld aufbaut.

Nach der DE-PS 3 66 531 ist in einem Heizkessel mit einem Verbrennungsraum für Festbrennstoffe weit außerhalb des Flammenaustritts der Festbrennstoffe ein Gasbrenner angeordnet, dessen Verbrennungsgase mit starker Strömung vom Brenner unmittelbar zum Abzug gelangen und dabei eine gewisse Sogwirkung auf die sich über dem Festbrennstoff sammelnden Schwelgase ausüben und diese hierdurch mit sich in den Abzug fortreißen. Eine Zündung des Festbrennstoffes im Verbrennungsraum ist mit dieser bekannten Vorrichtung jedoch nicht zu bewerkstelligen.

Auch bei der aus der AT-PS 24 560 bekannten Feuerungsanlage ist eine Zündung des Festbrennstoffes mit Hilfe der Verbrennungsgase des außerhalb der Verbrennungskammer für Festbrennstoffe vorgesehenen öl- oder Gasbrenners nicht möglich, da die Verbrennungsgase durch eine Brücke, die Füllschacht und Verbrennungskammer voneinander trennt, vollständig abgeschirmt sind.

Auch bei der aus der Literatur, der Zeitschrift »Heizungs-Lüftungs-Haustechnik« Bd. 10 (1959), Heft Nr. 8. Seite 219, Bild 9, bekannten Konstruktion eines Zweistoffkessels in dem Holzabfälle und öl verbrannt werden können, gelangen die Flammen des benachbart zu dem Füllschacht für Festbrennstoffe in einer Brennkammer untergebrachten Füllbrenners nicht in den Durchgangsbereich zwischen Brennkammer und Füllschacht. Vielmehr lenkt die in der Verbrennungskammer aufgebaute Strömung die Verbrennungsgase des ölbrenners von dem Festbrennstoff ab, so daß einer Zündung des Festbrennstoffes durch die Verbrennungsgasc des ölbrcnncrs gerade entgegen gewirkt wird.

Der Erfindung liegt aber gerade die Aufgabe zugrunde de, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Anordnung des Brenners für flüssige oder gasförmige Brennstoffe relativ zu dem Füllschacht für die Festbrennstoffe so getroffen ist, daß die im Füllschacht befindlichen Fest-

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brennstoffe mit Hilfe der von den flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen gespeisten Flamme erfolgen kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Brenner in einer Kammer außerhalb der Strömungsbahn der Verbrennungsgase der Festbrennstoffe liegt, daß die Kammer mindestens eine öffnung zum Füllschacht aufweist und daß die Zündung des Festbrennstoffes ausschließlich direkt in diesem Bereich erfolgt

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dafür gesorgt, daß durch den im Füllschacht und der Verbrennungskammer aufgebauten Strömungsverlauf die Flammengase des öl- oder Gasbrenners direkt in den Bereich des Flammenausiritts des Festbrennstoffes geleitet werden und diesen direkt in diesem Bereich zünden können.

Durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit der aus der Brennerdüse austretenden Flammengase entsteht ein stark verminderter Druck, wodurch eine Saugwirkung auf die Umgebung der Flamme ausgeübt und ein Unterdruckfeld im Strömungsbereich der Flammengase aufgebaut wird. Dieses Unterdruckfeld reicht bis in die im Füllschacht befindlichen Festbrennstoffe und baut keinen Überdruck im Heizkessel auf.

Infolge der Wirbelbildung im Randbereich der Flamme, sowie aufgrund des starken Soges gelangt ein Teil der hocherhitzten Flammengase auch an die im Füllschacht befindlichen Festbrennstoffe und erhitzt diese bis zu deren Zündung. Der durch die Zündung entstehende Gasdruck wird durch die Sogwirkung des Brenners wieder abgebaut, wobei ein Teil des Festbrennstoffes bis zur Glutbildung erhitzt wird. Sobald die Zufuhr von Flüssigbrennstoff unterbrochen wird, kann der Abbrand der Festbrennstoffe beginnen, die durch das bereits vorhandene Glutbett gezündet werden.

Es ist allgemein bekannt, den Brennvorgang mittels eines herkömmlichen Zugreglers, der die Stellung der Frischluftklappe des Heizkessels in Abhängigkeit von der vorhandenen Temperatur des Kesselwassers regelt, zu steuern. In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann damit erreicht werden, daß bei Absinken der Kesseltemperatur aufgrund einer Unterbrechung der Flüssigbrennstoffzufuhr das vorab bereits durch die Brennerflamme erzeugte Glutbett durch das automatische öffnen der Frischluftklappe angefacht wird und der Abbrand des Festbrennstoffes beginnt, nachdem die Brennerflamme bereits gelöscht ist.

Es ist auch schon bekannt, mit Hilfe einer im Abzugskamin vorgesehenen Temperatursteuerung die Stellung der Frischluftklappe zu regeln, um bei Absinken der Abgastemperatur unter einen vorgegebenen Wert die Verbrennung der Festbrennstoffe einzuleiten.

Ferner hat man bereits vorgeschlagen, bei Heizkesseln für feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe beim Absinken der Rauchgastemperatur im Abzugskamin unter einen vorgegebenen Wert, mit Hilfe einer Gasoderölflamme Zündversuche zum Anbrennen der Festbrennstoffe einzuleiten die sich in entsprechend einstellbaren Zeitabschnitten wiederholen können.

Kombiniert man die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den vorstehend genannten, bekannten bzw. vorgeschlagenen Verfahren zur Regelung des Abbrandes der Festbrennstoffe in Heizkesseln mit festen und flüssigen bzw. gasförmigen Brennstoffen, so erhält man eine vollautomatische, energiesparende Betriebsweise, die als besonders fortschrittlich anzusehen ist.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung des Brenners wird vermieden, daß er durch Abscheidungen der Verbrennungsgase der Festbrennstoffe beeinträchtigt

65 wird und daß der auf die Verbrennungsgase der Festbrennstoffe wirkende Zug durch den im Düsenbereich herrschenden erhöhten Druck nachteilig beeinflußt wird. Dagegen wird erreicht, daß der außerhalb der Ramme entstehende Sog die Zugverhältnisse für die Verbrennungsgase der Festbrennstoffe verbessert

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Beispielen anhand der Zeichnung. Hierin zeigen

F i g. 1 und 2 Längsschnittbilder durch einen Heizkessel für feste und flüssige oder gasförmige Brennstoffe mit oberhalb seines Durchganges zwischen Füllschacht und Verbrennungsraum angeordnetem Brenner für öl oder Gas,

Fi g. 3 ein Schnittbild längs der Linie 2-2 der F i g. 2 und

F i g. 4 und 5 weitere Ausbildungen des erfindungsgemäßen Heizkessels.

Sich entsprechende Teile der verschiedenen Figuren sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen gekennzeichnet

Ein in F i g. 1 schematisch dargestellter Heizkessel 1 für den Betrieb mit Festbrennstoffen und mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen umfaßt in einem gemeinsamen Gehäuse 2 einen Füllschacht 3 für die Festbrennstoffe mit einem Rost 4 und einer Einfüllklappe 5 und eine benachbart zum Füllschacht 3 angeordnete Kammer 6, in die ein Brenner 7 für öl oder Gas hineinragt der seinerseits in einer Seitenwand des Gehäuses 2 angeordnet ist. Die Flamme des aus der Brennerdüse unter hohem Druck ausströmenden öl- oder Gas- und Luftgemisches verläuft parallel zum Rost 4. Die Kammer 6 weist an ihrer Unterseite 8 eine öffnung 9 auf, durch die die Flammengase entsprechend den eingezeichneten Strömungslinien 10 in eine benachbart zum Füllschacht 3 im Gehäuse 2 angeordnete Verbrennungskammer i 1 austreten. Benachbart zum Rost 4 ragt eine Zwischenwand 12 des Füllschachtes 3 nach oben und begrenzt einen Durchgangskanal 13 zwischen Füllschacht 3 und Verbrennungskammer 11, dessen gegenüberliegende Begrenzung durch die Unterseite 8 der Kammer 6 für den Brenner 7 gebildet ist Die Wandstärke der Zwischenwand 12 verringert sich zum Durchgang 13 hin und bildet eine strömungstechnisch besonders günstige, mit zum Füllschacht 3 und zur Verbrennungskammer U schräg abfallenden Seitenflächen 14a, Hb gebildete Nase 14 mit einer parallel zur Unterseite 8 der Kammer 6 verlaufenden horizontalen Stirnfläche 15. Die Ausdehnung der Öffnung 9 der Kammer 6 überragt die Stirnfläche 15 der Seitenwand 12 nach beiden Seiten hin. Bei Betrieb des Brenners 7 wird infolge der aus der Kammer 6 durch den Durchgangskanal 13 in die Verbrennungskammer 11 beschleunigt strömenden Flammengase ein Unterdruckfeld aufgebaut Die im Füllschacht 3 vorhandenen Gase werden durch den Durchgangskanal 3 hindurchgesaugt, was ermöglicht daß die in den Füllschachtbereich hineinschlagenden Flammengase die Festbrennstoffe zünden und zur Glut bringen. Das heißt aber mit anderen Worten, daß der Zündvorgang der Festbrennstoffe bei geschlossener Frischluftklappe nur durch Schattung des durch die Brennernamme erzeugten Unterdruckes vor sich geht, ohne zusätzliches Zündmaterial und ein manuelles Anzünden.

Der in F i g. 2 gezeigte Heizkessel mit schräg geneigtem Füllschacht 3 entspricht weitgehend dem Heizkessel nach Fi g. 1. Lediglich die Gestalt der Nase 14 der Zwischenwand 12 ist verändert. Hier ist der Winkel zwischen der Seitenfläche 14a und der Stirnfläche 15 größer

als 90° gewählt und die Seitenfläche 14Z> ist mit der Seitenwand der Zwischenwand 12 verschmolzen. Durch entsprechende Anpassung der Abmessungen der Unterseite 8 der Kammer 6 ist aus der Seitenfläche 14a und der gegenüberliegenden Unterseite 8 der Kammer 6 ein Durchgangskanal 13 geschaffen, durch den die Verbrennungsgase mit erhöhter Geschwindigkeit hindurchströmen, so daß auch ein verstärkter Sog auf den Füllschachtbereich einwirkt.

In Fig.3 ist ein Heizkessel 1 gemäß der Fig.2 im Schnitt längs der Linie 2-2 mit Blickrichtung zur Verbrennungskammer 11 gezeigt. Durch eine Öffnung 16 der Kammer 6 greifen die Flammengase in den Bereich des Füllschachtes 3 über.

Bei dem in Fig.4 gezeigten Heizkessel 1 laufen die is Seitenwände 14a, Hb unter Wegfall der Stirnfläche 15 in einem Winkel zusammen, so daß sich eine scharfe Kante 17 gegenüber der Öffnung 9 der Kammer 6 bildet. Diese schafft strömungstechnische Verhältnisse, die besonders vorteilhaft sind. Durch die Strömung der Flammgase werden die Restgasmengen aus dem Füllschacht durch den Durchgang 13 hindurchgesaugt, wobei ein Glutbett im Füllschacht entsteht

In F i g. 5 ist ein Heizkessel 1 gezeigt mit seitlich vom Füllschacht 3 angeordneter Kammer 6 für den Brenner 7. Eine Zwischenwand 18 zwischen der Kammer 6 und dem Füllschacht 3 weist eine Öffnung 19 zwischen beiden Räumen (Kammer 6 und Füllschacht 3) auf. Sie ist etwas oberhalb vom Rost 4 des Füllschachtes angeordnet und füUschachtseitig wiederum mit einem Rost 20 überdeckt

Der sich oberhalb der Öffnung 19 befindliche Abschnitt 14 der Zwischenwand 18 ist ebenfalls nasenförmig mit schrägverlaufenden Wänden 21 und 22 einer horizontalen Stirnwand 23 und einer die Kammer 6 begrenzenden Seitenwand 24 ausgebildet Die Zwischenwand 18 ragt mit ihrem nasenförmigen Teil 14 in einen von einer Seitenwand 25 des Füllschachtes 3 und einer Wand 26 der Kammer 6 begrenzten Durchgangskanal 27 in den Abzugsbereich hinein. Hierbei wird der Kanal 27 in zwei Teilkanäle 27a und 27b unterteilt, wobei Teilkanal 27a vom Füllschacht 3 zum Kanal 27 und Teilkanal 27b von der Kammer 6 zum Kanal 27 führt

Bei Betrieb des Brenners 7 erzeugen die beschleunigt durch die Verengung des Teilkanales 276 strömenden Rammengase einen Sog, der durch den Teilkanal 27a auf den Bereich der Festbrennstoffe im Füllschacht 3 einwirkt Hierdurch werden die Flammengase der öl- oder Gasflamme aus der Kammer 6 durch die Öffnung 19 in den Bereich oberhalb des Rostes 4 im Füllschacht 3 gedrückt und sind in der Lage die Festbrennstoffe zu zünden.

Der im Durchgangskanal 27 vorhandene Zug facht die Verbrennung weiter an.

Durch eine in der Kammer 6 im Bereich der Zwisch en wand 18 angeordnete Stauklappe 28 kann der Strömungsverlauf der Flammengase im Sinne einer weiteren Beschleunigung und damit Erhöhung des Unterdruckes beeinflußt werden. Bei Abschalten des Brenners 7 wird die Öffnung 19 geschlossen um Fehlströrr.ungen zu vermeiden.

Beispiel 1

Die Arbeitsweise eines Heizkessels nach einer der F i g. 1 bis 5 stellt sich folgendermaßen dar: Der Brenner 7 für öl oder Gas wird bei Inbetriebnahme des Heizkessels elektrisch gezündet Mit Hilfe einer Zeitschaltung wird die Zeitdauer eines Zündversuches eingestellt. Durch eine weitere Zeitschaltung werden Wiederholungen des Zündversuches geschaltet und deren Anzahl ebenfalls festgelegt. Bei erfolgreichem Zündungsvorgang brennt der Festbrennstoff an und der ölbrenner wird automatisch abgeschaltet.

Erfolglose Zündversuche zeigen an, daß sich kein Festbrennstoff im Füllschacht befindet. Durch eine entsprechende Steuerung bleibt dann der Ölbrenner in Betrieb.

Beispiel 2

Bei einem Heizkessel gemäß den F i g. 1 bis 5 wird nach dem Anheizen mit dem Ölbrenner mit Festbrennstoff weitergeheizt.

Sobald ein im Kaminabzug vorgesehener Thermostat einen Abfall der Abgastemperatur anzeigt, wird die Frischluftzufuhr automatisch geöffnet. Sinkt die Abgastemperatur trotzdem noch weiter ab, ist der Festbrennstoff abgebrannt. In diesem Fall schaltet der Ofen auf ölbetrieb um. Nach erneutem Auffüllen des Füllschachtes mit Festbrennstoff wird dieser mit Hilfe des ölbrenners erneut gezündet. Der Brenner schaltet wieder.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Anzünden von Festbrennstoffen im Bereich des Brennausgangs des Füllschachts eines Heizkessels mit Hilfe eines Brenners für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, wobei Füllschacht und Verbrennungskammer getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (7) in einer Kammer (6) außerhalb der Strömungsbahn der Verbrennungsgase der Festbrennstoffe liegt, daß die Kammer mindestens eine öffnung (9, !9) zum Füllschacht (3) aufweist und daß die Zündung des Festbrennstoffs ausschließlich direkt in diesem Bereich erfolgt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (6) benachbart zu einem Durchgang (13) zwischen Füllschacht (3) und Verbrennungskammer (11) des Heizkessels (1) angeordnet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kammer (6) parallel zum Abzug der Flammengase angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (6) zur Verbrennungskammer (11) hin geöffnet ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (6) oberhalb des Durchganges (13) für die Verbrennungsgase der Festbrennstoffe angeordnet ist

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Kammer (6) seitlich vom Füllschacht (3) angeordnet ist und die Öffnung (19) in den unteren Bereich des Füllschachtes führt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß *m Brennerbereich eine Stauklappe (28) vorgesehen ist, die zur Steuerung des Strömungsverlaufes der Flammengase dient

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen dem Füllschacht (3) und der Verbrennungskammer (11) befindliche Zwischenwand (12) und die untere Wand (8) der Kammer (6) den Durchgang (13) zwischen Füllschacht (3) und Verbrennungskammer (11) begrenzen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (12) als eine in den Durchgang (13) hineinragende, sich nach oben hin verjüngende Nase (14) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die Nase (14) in einem horizontal verlaufenden Grat (17) endet, der der öffnung (9) der Kammer (6) gegenüberliegt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (18) in den Durchgang (27) zwischen dem Füllschacht (3) und der Verbrennungskammer (11) hineinragt und diesen in zwei Teilkanäle (27a, b) unterteilt, von denen der eine (27a,) in den Füllschacht (3) und der andere in die Kammer (6) für den Brenner (7) mündet.