DE3439515C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Permanentverbrennungs- Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die aktuelle Entwicklungstendenz bei permanenten und intermittierenden Verbrennungsprinzipien ist hauptsächlich auf zwei Bereiche gerichtet: Senkung des spezifischen Treibstoffverbrauchs (Anhebung des Nutzungs­ wirkungsgrades), drastische Reduzierung der Abgas- Schadstoffemission.

In diese Zielsetzung ordnet sich die Erfindung ein. In den genannten Be­ reichen werden deutliche Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik erreicht.

Die DE-A-15 26 038 ("Union Maritime") beschreibt lediglich eine par­ tiell einmalige Verbrennungsgas- Rückführung in die Brennraumzone (in den Bereich des Flammkegels).

Die Thematik ist auf die Rückführung der mittleren Flammgase konzentriert. Es findet eine gewollte Trennung von Kern- und Randzone der Brennerflamme statt. Dabei bleiben die Verbrennungsgase der Randzone von der Rückführung zur Nachverbrennung ausgeschlossen.

Da die Rückführung der Verbrennungsgase des Kernbereichs zwangsläufig in die Flammrandzone erfolgt, ein Bereich der direkt in den Abgasstrang ein­ mündet, kann von einer eigentlichen Rotation oder Rezirkulation nicht ein­ mal ansatzweise gesprochen werden. Es handelt sich hier um einen einmali­ gen, irreversiblen Vorgang einer partiellen Abgasrückführung.

Aufgabe der Erfindung soll es sein, die Schadstoffemissionen und den Brenn­ stoffeinsatz zu reduzieren sowie die einfache Umrüstung bestehender Heiz­ kesselsysteme auf das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip zu er­ möglichen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 ange­ gebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Pa­ tentansprüchen 2 bis 6 beschrieben.

Dreh- und Angelpunkt der Erfindung ist die permanente Rotation bzw. Re­ zirkulation der Verbrennungsgase.

Die erfindungsgemäße Gestaltung des Brennraumes ermöglicht die konti­ nuierliche Rezirkulation der Verbrennungsgase in die Flammzone.

Zur Regulierung der rezirkulierenden, rotierenden Verbrennungsgase wird ein auf der dem Brenner gegenüberliegenden Seite plaziertes Abgasventil benützt.

Auf eine symmetrische Ausbildung der erfindungsgemäßen Baugruppen der gasberührten Bauteile (Brennraum, Verbrennungsgas- Rotationskanäle und Abgasventilbereich) zur Brenner- Längsachse wurde großen Wert gelegt. Dies ist für die Stabilität der Flamme und der rotierenden Verbrennungs­ gase unerläßlich.

Nachteile für die Wärmeübertragung der Verbrennungsgase auf das Heiz­ medium ergeben sich nicht durch das hauptsächlich nicht gänzlich ge­ schlossene Abgasventil, weil ein nachgeschalteter, im Rauchrohr inte­ grierter Abgas- Restwärmetauscher die gewünschte Abgaskühlung (Senkung der Abgastemperatur) übernimmt.

Je nach Auslegung dieses Wärmetauschers kann die Abkühlung bis zur Un­ terschreitung der Taupunktschwelle erfolgen.

Die Vorteile der Brennwerttechnologie (kondensierende Betriebsweise) können so genutzt werden.

Der Einsatz dieses Verbrennungssystems soll vornehmlich auf dem Heizungs­ sektor der kleinen und mittleren Baugrößen angesetzt werden. Durch die Aufteilung in zwei getrennte Wärmetauscherzonen (Kessel und Abgas- Rest- WT.) können aber auch größere Heizsysteme problemlos berücksichtigt wer­ den.

Sowohl der Neubau wie die Sanierung bestehender Altbauanlagen sind für die marktgerechte und erfindungskonforme Produktentwicklung besonders geeignet.

Ein weiterer konstruktiver Vorteil der Erfindung besteht darin, daß be­ stehende, geeignete Heizkesselsysteme mit geringfügigen Änderungen auf die erfindungsgerechte Technik umgerüstet werden können.

Zu diesem Zweck wird lediglich die dem Brenner gegenüberliegende, stirn­ seitige Prallplatte entfernt und die erfindungsgemäßen Baugruppen wie Brennraumeinsatz, stirnseitig angebrachte konkave Scheiben, der perfo­ rierte Abgaskegel sowie das Abgasventil eingesetzt.

Die problemlose, kostengünstige Nachrüstung im Sanierungsbereich ist so möglich. Ebenso müssen bestehende Produktionsmittel bei der Kesselher­ stellung nicht in nennenswertem Umfang nachgerüstet werden.

Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher beschrieben: Es zeigen

Fig. 1 LÄNGSSCHNITT - HEIZKESSEL -, Brenner-, Brennraum-, Verbrennungs­ gas- Rotationskanäle-, perforierte, kegelförmige Abgashaube-, stirnsei­ tige konkave Scheiben-, Abgasventil-, Rauchrohr-, Abgas- Restwärmetauscher und den Wassermantel (Heizkessel) mit außenliegender Isolierhülle.

Fig. 2 QUERSCHNITT - HEIZKESSEL -, Außenliegende Isolierhülle-, Wasser­ mantel (Kessel)-, Verbrennungsgas- Rotationskanäle-, Brennraum und die perforierte, kegelförmige Abgashaube.

Mit 1 wird der Brenner (z. B. Blaubrenner, M.A.N "Raketenbrenner"), 2 der Brennraum, 3 die Verbrennungsgas- Rotationskanäle, 4 der kreisringför­ mige Wassermantel des Kessels, 5 die wärmedämmende vollkommen einschließende Außenhülle des Kessels, 6 der beidseitig konisch ausgebildete Brennraum­ einsatzaus wahlweise Schamotte-, Keramikmaterial zur Führung der Gasströ­ me und zur Wärmespeicherung, 7 die zylindrische Brennraumwand, 8 das Ab­ gasrohr, 9 die stirnseitig angebrachten konkaven Scheiben (gleiche Mate­ rialstrukturen wie 6), 10 das Luftgebläse des Brenners, 11 das im Zünd­ elektrodenbereich liegende Mischrohr des Brenners, das ein Abreißen der Flammränder bewirkt (Rückführung zur Nachverbrennung), 12 die stegartig ausgebildeten Wärmeübertragungsflächen der Verbrennungsgas- Rotations­ kanäle, 13 das äußere Flammrohr des Brenners, 14 die Flammzone, 15 der außerhalb der wärmeisolierenden Außenhülle liegende Standsockel, 16 die perforierte, kegelförmige Abgashaube, 17 das kegelförmige, auf einer umhüllten Gewindespindel montierte Abgasventil, 18 der untere Abschluß des Abgasrohres, auch als Kondensat- Auffangwanne geeignet, 19 Vorlauf der Heizung, 20 der elektromotorische Spindelantrieb des Abgasventils, 21 die abnehmbare Stirnabdeckplatte auf der Abgasseite, 22 die ringzy­ linderförmig ausgebildeten Wandungen des Wassermantels, 23 Rücklauf der Heizung, 24 der als Röhrenwärmetauscher ausgebildete, im Abgasrohr integrierte Abgas- Restwärmetauscher, 25 Vorlauf des Abgas- Restwärme­ tauschers, 26 Rücklauf des Abgas- Restwärmetauschers und 27 die wärme­ dämmende Außenhülle der ausschwenkbaren Brennermontageplatte.

Claims (6)

1. Permanentverbrennungs-Vorrichtung mit einem Brenner und einem zylindrischen Brennraum zur Verbrennung fester, flüs­ siger und gasförmiger Brennstoffe, wobei die Verbrennungs­ gase in Verbrennungsgas-Rotationskanälen nicht unmittelbar nach außen abgeleitet werden, dabei wird ein Teil der Ver­ brennungsgase der Flammzone zugeführt und der andere Teil der Verbrennungsgase über ein Abgasrohr abgeleitet, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) auf der Brenner (1) gegenüberliegenden Stirnseite des Brennraumes (2) eine perforierte, kegelförmige Abgashaube (16) angeordnet ist, die
• b) einen Teil des Verbrennungsgasstromes in die Verbrennungs­ gas-Rotationskanäle (3) umlenkt und somit der Flammzone (14) kontinuierlich zuführt und gleichzeitig den restlichen Teil des Verbrennungsgasstromes in das Abgasrohr (8) ab­ leitet, daß
• c) ein Abgasventil (17) zur Regelung des Verbrennungsgasstromes auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Brenners (2), wel­ ches im Abstand zur kegelförmigen Abgashaube (16) plaziert ist, daß
• d) an beiden Stirnseiten des Brennraumes (2) zur Umlenkung des einen Teils des Verbrennungasstromes konkave Scheiben (9) sowie beidseitig konisch ausgebildeter Brennraumeinsatz (6) zur Führung der Verbrennungsgasströme und zur Wärmespeiche­ rung angebracht sind und
• e) darüber hinaus die Baugruppen Brenner (1), Brennraum (2), Ver­ brennungsgas-Rotationskanäle (3), konkave Scheiben (9), Flammzone (14), Abgashaube (16) und Abgasventil (17) eine symmetrische Ausbildung in Bezug auf die Brennraum-Längs­ achse erfahren.

2. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeich­ net, daß die Menge des rezirkulierenden Verbrennungsgasstromes mit dem Abgasventil (17) gesteuert wird.

3. Verbrennungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei kurzzeitig geschlossenem Abgasventil (17) sämtliche Ver­ brennungsgase rezirkulieren und damit der Abgasnachverbrennung permanent zugeführt werden.

4. Verbrennungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (1) bei Bedarf in der intermittierenden Arbeits­ weise betrieben wird.

5. Verbrennungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase nach Passieren des Abgasventils (17) einen Abgas­ restwärmetauscher (24) durchlaufen.

6. Verwendung der Verbrennungsvorrichtung mit den Merkmalen nach den Ansprüchen 1 bis 5 zur Umrüstung bestehender Heiz­ kesselanlagen.