DE3328815C1 - Feuerung für einen Heizkessel - Google Patents

Description

• Je größer die Anzahl von Einzelbrenner kleiner Leistung ist, die entsprechend dem aktuellen Wärmebedarf zugeschaltet werden können, um so genauer kann die Gesamtwärmeleistung sämtlicher jeweils eingeschalteter Brenner dem tatsächlichen aktuellen Wärmebedarf angepaßt werden. Die Vergrößerung der Zahl der Einzelbrenner vergrößert jedoch die Herstellungskosten und den Platzbedarf. Außerdem würde bei einer großen Zahl von Einzelbrennern kleiner Leistung auch eine geringe Schwankung des aktuellen Wärmebedarfs wieder zu einem Ein- und Ausschalten des letzten zugeschalteten Einzelbrenners führen. Unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte ist die Verwendung von drei Einzelbrennern am günstigsten. Bereits die Verwendung von zwei Einzelbrennern erhöht jedoch den feuerungstechnischen Wirkungsgrad und den Anlagenwirkungsgrad erheblich.
• Ein optimaler feuerungstechnischer Wirkungsgrad der einzelnen Brenner wird dadurch erhalten, daß die Brenner jeweils in gesonderten Brennkammern angeordnet sind, deren Volumen und Dimensionierung dem Brenner optimal angepaßt ist. Die Flammen der Brenner können auf diese Weise in ihrer jeweiligen Brennkammer vollständig ausbrennen, ohne daß sich die einzelnen Brenner in ihrem Betrieb gegenseitig störend beeinflussen. Die Brennkammern der einzelnen Brenner münden in die gemeinsame Sammelkammer, in welcher erst im wesentlichen die heißen Rauchgase der Brenner mit der Heizfläche des Heizkessels in Berührung kommen.
• Um die Brenner unabhängig voneinander ein- und ausschaltbar zu machen, muß der Brennstoff und die Verbrennungsluft jedem Brenner gesondert zugeführt werden. Um dies mit geringem Aufwand zu erreichen, wird die Verbrennungsluft allen Brennern von einem gemeinsamen Gebläse oder Kompressor über einen gemeinsamen Zuführungskanal zugeführt Da die Verbrennungsluft in dem gemeinsamen Zuführungskanal mit gleichem Druck an alle Brenner gelangt, wird sie zur Anpassung an den einzelnen Brenner von diesem gemeinsamen Zuführunggkanal den einzelnen Brenner über gesondert steuerbare Ventile zugeführt.
• Der Bedarf an Verbrennungsluft hängt davon ab, wieviele der Brenner jeweils in Betrieb sind. Um zu verhindern, daß die den einzelnen Brennern zugeführte Verbrennungsluftmenge durch die Zahl der jeweils eingeschalteten Brenner nachteilig beeinflußt wird, kann der die Verbrennungsluft zuführende Kompressor bzw. das Gebläse in seiner Leistung steuerbar ausgebildet sein.
• Insbesondere kann ein drehzahlgesteuertes Gebläse verwendet werden.
• In einer vorteilhaften Ausführung wird die den einzelnen Brennern zugeführte Verbrennungsluft unabhängig von der Zahl der eingeschalteten Brenner dadurch konstant gehalten, daß zwar durch das Gebläse oder den Kompressor eine konstante Verbrennungsluftmenge zugeführt wird, aber die benötigte, überschüssige Verbrennungsluft durch eine Ausblasöffnung aus dem Zuführungskanal ausgeblasen wird. Die Ausblasöffnung kann mit einem Druckbegrenzerventil versehen sein, so daß der Druck der Verbrennungsluft in dem Zuführungskanal jeweils auf der erforderlichen Höhe gehalten wird. Zweckmäßigerweise führt die Ausblasöffnung in das Abgasrohr des Heizkessels. Die in das Abgasrohr geblasene überschüssige Verbrennungsluft verringert auf diese Weise die relative Feuchtigkeit der Abgase und wirkt der Versottung des Kamins entgegen.
• Die einzelnen Brenner können den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden. Es können Ölbrenner verwendet werden, die als Injektionszerstäuber mit zusätzlich der Brennerdüse zugeführter Zerstäubungsluft arbeiten oder als Drucköl-Zerstäuber ausgebildet sind, bei welchen das Öl durch seinen hohen Eigendruck zerstäubt wird. Ebenso können als Brenner Gasbrenner verwendet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die verschiedenen Brennertypen miteinander zu kombinieren, um eine optimale Anpassung an die Betriebsbedingungen oder an die zur Verfügung stehenden Brennstoffe zu erreichen.
• Eine Anpassung des Druckes der allen Brennern mit gleichem Druck zugeführten Verbrennungsluft an unterschiedliche Brennertypen kann erforderlichenfalls durch fest eingebaute oder im Durchtrittsquerschnitt einstellbar veränderliche Blenden erreicht werden.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g 1 schematisch einen Heizkessel mit erfindungsgemäßer Feuerung, F i g. 2 Aufsicht auf den Heizkessel gem. F i g. 1 von links gesehen in schematischer Darstellung mit gegenüber diesem Heizkessel abgewandelt angeordneten Brennkammern und F i g. 3 schematisch die Brenner der Feuerung des Heizkessels.
• Der in Fig 1 dargestellte Heizkessel weist drei im wesentlichen rohrförmige Brennkammern la, Ib und Ic auf, in welchen später beschriebene Brenner eingesetzt sind. Die Brennkammern laib, lc münden nebeneinander vorzugsweise senkrecht von oben in eine Sammelkammer 2. Die Brennkammern können aber auch etwa tangential zur Sammelkammer 2 angeordnet sein, wie dies an den Brennkammern la' Ib' und in' in Fig.2 veranschaulicht ist Vorzugsweise sind auch hier wie bei der Anordnung in F i g. 1 die Brennkammern bezüglich der Sammelkammer 2 in unterschiedlichen Ebenen vorgesehen.
• Die Sammelkammer 2 wird von Wärmetauscherrohren 3a, 3b und 3c durchquert, die die Wärmetauscherfläche des Heizkessels bilden. Die an den Wärmetauscherrohren 3a, 3b, 3c abgekühlten Rauchgase der Brenner werden durch ein Abgasrohr 6 abgeführt. Eventuell kondensierte Feuchtigkeit und Schadstoffe der Rauchgase können am Boden des Heizkessels aufgefangen und abgeführt werden.
• Wie F i g. 3 zeigt, sind in den Brennkammern ta, Ib und Ic jeweils Brenner in der Weise angeordnet, daß ihre Flammen in der jeweiligen Brennkammer vollständig ausbrennen. Die Brenner der einzelnen Brennkammern 1a, lb, lc beeinflussen sich daher gegenseitig in ihrem Betrieb nicht und nur ihre heißen Rauchgase treten in die gemeinsame Sammelkammer aus.
• Die Brenner können unterschiedlich ausgebildet sein, wobei in allen drei Brennkammern la, lb, Ic der gleiche Brennertyp verwendet werden kann oder in den einzelnen Brennkammern unterschiedliche Brennertypen eingesetzt sind.
• In dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Brennkammer la ein Gasbrenner vorgesehen, bei welchem Gas über eine mit einem Ventil 31 versehene Gasleitung 32 der Brennerdüse 33 zugeführt wird.
• In den Brennkammern 1 b und 1 c sind dagegen Injektionszerstäuber-Ölbrenner vorgesehen, bei denen über eine mit einem Ventil 37 versehene Leitung Öl und über eine mit einem Ventil 38 versehene Leitung Zerstäubungsluft der Brennerdüse zugeführt werden.
• Die Verbrennungsluft wird allen drei Brennerngemeinsam zugeführt. Dazu dient ein Gebläse 311, das Verbrennungsluft unter Druck in einen Zuführungskaaal 40 fördert. Die Brennkammern da, ib, lc stehen zur Zuführung der Verbrennungsluft an ihrem rückwärtigen Ende mit dem Zuführungskanal 40 in Verbindung.
• Um die Zuführung der Verbrennungsluft zu den Brennkammern regeln und beim Abschalten der einzelnen Brenner unterbrechen zu können, sind Ventile 34 bzw.
• 39 vorgesehen, die hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigt werden. Die Betätigungseinrichtungen können dabei doppelseitig wirken oder mit einer 2ückstellfeder arbeiten. Das Ventil 34 der Brennkammer la weist beispielsweise einen Schließkörper 35 auf, der mit einem Ventilsitz am Eintritt der Brennkammer la zusammenwirkt. Das Ventil 39 der Brennkammer 1 b weist einen Ventilschließkörper 310 auf, der mit einem konisch verengten Ventilsitz am Eintritt der Kammer 1b zusammenwirkt. Das Ventil 39 der Brennkammer lc weist beispielsweise einen Ventilschließkörper 309 auf, der mit der Eintrittsöffnung der Brennkammer 1c als Ventilsitz zusammenwirkt.
• Der Zuführungskanal 40 weist eine Ausblasöffnung auf, die mit einem Druckbegrenzerventil 312 versehen ist. Die Ausblasöffnung mündet vorzugsweise in das Abgasrohr 6 des Heizkessels.
• Das Gebläse 311 fördert in den Zuführungskanal 40 eine Verbrennungsluftmenge, die für den gleichzeitigen Betrieb aller drei Brenner ausreicht. Werden einer oder zwei der Brenner ausgeschaltet und das die entsprechende Brennkammer mit dem Zuführungskanal 40 verbindende Ventil geschlossen, so würde dies zu einem Druckanstieg der Verbrennungsluft in dem Zuführungskanal 40 führen, der die Betriebsbedingungen der eingeschalteten Brenner verschlechtern würde. Dies wird durch das Druckbegrenzerventil 312 verhindert, das ein Ansteigen des Drucks im Zuführungskanal 40 über den für den Betrieb der Brenner vorgesehenen Druck nicht zuläßt.
• Falls in den Brennkammern la, 1 b, Ic unterschiedliche Brennertypen vorgesehen sind, können unterschiedliche Drücke der Verbrennungsluft für diese Brenner erforderlich sein. In diesem Falle wird der Druck der Verbrennungsluft im Zuführungskanal 40 so ausgelegt, daß er dem Brenner mit dem höchsten Verbrennungsluftbedarf entspricht. Im Beispiel der F i g. 3 ist dies der Brenner der Brennkammer lc Der Druck der den übrigen Brennkammern zugeführten Verbrennungsluft wird beim Eintritt in die Brennkammern gedrosselt. Dies wird zweckmäßig durch eine Verengung des Durchtrittsquerschnitts erreicht. Im Beispiel der F i g. 3 dient bei der Brennkammer ib dazu der fest eingebaute sich konisch verengende Ventilsitz. Bei der Brennkammer la ist zu diesem Zweck eine Blende 36 vorgesehen, die erforderlichenfalls auch in ihrem Durchtrittsquerschnitt einstellbar sein kann.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Feuerung für einen Heizkessel mit wenigstens zwei Gebläsebrennern, für die die Zuführung von Verbrennungsluft und Brennstoff unabhängig abschaltbar ist, und mit einer für sämtliche Brenner gemeinsamen Rauchgas-Sammelkammer, die die Wärmetauscherfläche des Heizkessels aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Brenner eine gesonderte Brennkammer (1a, lb, 1c) aufweist, die in die Sammelkammer (2) mündet und in der die Brennerflamme im wesentlichen vollständig ausbrennt, und daß ein gemeinsames Gebläse (311) oder ein gemeinsamer Kompressor die Verbrennungsluft zu sämtlichen Brennern mit demselben Druck zuführen.
2. 2. Feuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner jeweils über gesondert steuerbare Ventile (34, 39) mit einem gemeinsamen Zuführungskanal (40) für die Verbrennungsluft verbunden sind.
3. 3. Feuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (311) bzw. der Kompressor steuerbar sind.
4. 4. Feuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungskanal (40) für die Verbrennungsluft eine Ausblasöffnung mit einem Druckbegrenzerventil (312) aufweist.
5. 5. Feuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblasöffnung in das Abgasrohr (6) des Heizkessels mündet.
6. 6. Feuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der Brenner über einen veränderbaren Durchtrittsquerschnitt (Blende 36) mit dem Zuführungskanal (40) für die Verbrennungsluft verbunden sind.

   Die Erfindung betrifft eine Feuerung für einen Heizkessel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

   Eine Feuerung dieser Gattung ist aus der DE-AS 11 22 685 bekannt. Die Feuerung weist zwei Gebläsebrenner auf, die tangential in eine gemeinsame Brennkammer gerichtet sind. Die Brennkammer setzt sich in eine die Wärmetauscherfläche des Heizkessels aufweisende Rauchgas-Sammelkammer fort. Der eine Brenner wird kontinuierlich betrieben und liefert etwa 40% der Gesamtleistung der Feuerung, während der andere Brenner intermittierend zugeschaltet wird und etwa 60% der Gesamtleistung der Feuerung liefert. Dadurch wird erreicht, daß durch den fortlaufend arbeitenden Brenner in der Brennkammer und der Sammelkammer ständig eine für den Mindestwärmebedarf ausreichend hohe Temperatur aufrechterhalten wird. Der intermittierend arbeitende Brenner wird nur bei höherem Wärmebedarf zugeschaltet Dadurch werden der - Brennstoffbedarf verringert, die Schalthäufigkeit der Brenner reduziert und ein zu Energieverlusten führendes stärkeres Abkühlen der Sammelkammer vermieden.

   Da beide Gebläsebrenner in eine gemeinsame Brennkammer feuern, in welcher der Verbrennungsvorgang beider Brenner abläuft, beeinflussen sich die Verbrennungsvorgänge der beiden Brenner gegenseitig. Die Betriebsbedingungen für den kontinuierlich arbeitenden ersten Brenner ändern sich demzufolge in Abhängigkeit davon, ob der intermittierend arbeitende zweite Brenner in Betrieb ist oder nicht. Die Brennkammer muß außerdem so dimensioniert sein, daß sie den Bedingungen beim Betrieb beider Brenner entspricht. Daraus ergibt sich zwangsläufig eine ungünstige Dimensionierung der Brennkammer beim Betrieb nur des einen Brenners.

   Die zwangsläufig nicht optimale Anpassung der Betriebsbedingungen und die zwangsläufige Fehldimensionierung der Brennkammer verschlechtern den Wirkungsgrad der Feuerung.

   Aus der CH-PS 4 25 819 ist ein Heizkessel bekannt, dessen Raum durch die Wärmetauscherfläche in mehrere übereinanderliegende Brennkammern unterteilt ist, wobei jeder Brennkammer ein gesonderter Gebläsebrenner zugeordnet ist. Die die einzelnen Brennkammern trennende Wärmetauscherfläche wird von unten nach oben von dem Wärmeträgermedium durchströmt, das von Brennkammer zu Brennkammer zunehmend erhitzt wird. Die einzelnen Brenner sind zur Anpassung an den Wärmebedarf getrennt abschaltbar.

   Die von dem Wärmeträgerfluid durchströmte Wärmetauscherfläche bildet die Wand der Brennkammern.

   Die kühle Brennkammerwand verhindert ein vollständiges Ausbrennen der Flamme, woraus sich ein schlechter Wirkungsgrad und ein hoher Schadstoffgehalt der Rauchgase ergibt Dabei ändert sich die Temperatur der die Brennkammerwand bildenden Wärmetauscherfläche je nach der Zahl der in Betrieb befindlichen Brenner. Diese Änderungen der Temperatur der Brennkammerwand macht zusätzlich eine Anpassung der Brennerbetriebsbedingungen schwierig.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feuerung für einen Heizkessel zu schaffen, die eine Anpassung der Feuerungsleistung an den jeweiligen Wärmebedarf ermöglicht, ohne daß dadurch die für den Verbrennungsvorgang optimalen Betriebsparameter beeinflußt werden.

   Diese Aufgabe wird bei einer Feuerung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.

   Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

   Auch bei der erfindungsgemäßen Feuerung werden anstelle eines Gebläsebrenners, der der maximal erforderlichen Wärmeleistung entspricht, zwei oder mehr Gebläsebrenner kleinerer Leistung verwendet. Einer dieser Brenner ist dabei so dimensioniert, daß seine Leistung der im normalen Betrieb des Heizkessels auftretenden Mindestwärmeleistung entspricht. Dieser Brenner kann daher nahezu ohne Unterbrechung ständig im Betrieb sein. Steigt die erforderliche Wärmeleistung, so werden weitere Brenner entsprechend dem Wärmebedarf zugeschaltet.