DE3500974C2

DE3500974C2 - Spezialheizkessel für feste Brennstoffe

Info

Publication number: DE3500974C2
Application number: DE19853500974
Authority: DE
Inventors: Geb Stiasny Harlander
Original assignee: Individual
Current assignee: HARLANDER, JOSEF, 84533 MARKTL, DE
Priority date: 1985-01-14
Filing date: 1985-01-14
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2005-01-15
Also published as: DE3500974A1; CH669448A5; ATA1186A; AT394775B

Description

Die Erfindung betrifft einen Spezialheizkessel für feste Brennstoffe zur Erhitzung eines Wärmeträgers, bestehend aus einem mit einem Bodenrost versehenen Brennstoffbehälter mit bodenseitigem Abbrand und seitlicher Brenngasabführung, einem sich an den Brenngasabführungsbereich anschließenden, eine Brennkammer enthaltenden Brenneinsatz, einer Sekundär luft-Zuführung, mittels der den Brenngasen vor Eintritt in die Brennkammer Sekundärluft beigemischt werden kann, einem sich über dem Brenneinsatz befindenden Hauptfeuerraum, und wenigstens einem in den Strömungsweg der zum Abgasrohr geleiteten Heizgase geschalteten Wärmetauscher.

Bekannte Spezialkessel dieser Art, bei denen als Wärmeträger in der Regel Wasser verwendet wird, können mit festen Brenn stoffen nur bedingt wirtschaftlich betrieben werden und be lasten außerdem aufgrund unzureichender Verbrennung die Um welt in erheblichem Maße.

Obwohl bereits versucht wurde, durch Zuführung von Sekundär luft die Verbrennung zu verbessern, gelangen immer noch er hebliche Mengen an brennbaren Gasen unverbrannt in den Abzug und damit in die Atmosphäre.

Die DE 31 47 410 A1 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung für feste Brennstoffe der eingangs genannten Art. Dabei treten die Brenngase bodenseitig in die Brennkammer ein, durchströ men diese und treten am oberen Ende der Brennkammer in den darüber befindlichen Hauptfeuerraum aus.

Das DE 79 19 301 U1 zeigt einen Verbrennungsofen, dessen Brenn einsatz aus waffelartig nebeneinanderliegend angeordneten U-förmigen Einzelelementen aufgebaut ist und im Inneren eine Brennkammer ausbildet, die im Deckenbereich über großflächi ge Nute mit einer oberhalb der Brennkammer angeordneten Rauchgaskammer in Verbindung steht. Im Betrieb treten die Brenngase bodenseitig in die Brennkammer ein, steigen in der Brennkammer auf, werden dabei verbrannt und verlassen die Brennkammer über die Deckennuten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Spezialheiz kessel der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß der Heizwert von unterschiedlichen festen Brennstoffen wie z. B. Kohle, Holz, Torf, brennbarer Abfall mit einem zumindest annährend gleich guten, hohen Wirkungsgrad genutzt werden kann und gleichzeitig die Abgabe von brennbaren Gasen an die Atmosphäre vermindert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Brennkammer als ein sich in Horizontalrichtung erstreckender Kanal ausgebildet ist, durch den die Brenngase unter Wirbel bildung horizontal hindurchgeführt werden.

Hierdurch wird eine verlängerte Aufenthaltsdauer der Brenn gase bei hohen Temperaturen und guter Durchmischung in dem Brennkanal erreicht, wodurch der Wirkungsgrad des Kessels erhöht und der Anteil der an die Atmosphäre abgegebenen un verbrannten Gase vermindert wird.

Die zur Verbrennung notwendige Sekundärluft kann den Brenn gasen über besondere Einlaßdüsen im Boden eines dem Brenn kanal vorgeschalteten Brenngassammelkanals zugeführt werden, wodurch eine unter großer Hitzeentwicklung vollkommene Ver brennung der Brenngase erzielt wird. Die aus dem Glutbett mit unterschiedlicher Temperatur kommenden Verbrennungsgase werden dabei innig mit Sekundär-Verbrennungsluft vermischt.

Die zur Verbrennung notwendige Sekundärluft wird über einen vorzugsweise im Rauchgassammelkasten des Heizkessels angeord neten Bimetall-Thermostaten geregelt. Damit wird auch verhin dert, daß während der ersten Anheizphase zum Zug im Glutbett durch die Sekundärluftzuführung ein Nebenzug entsteht oder bei kleiner abgenommener Leistung durch einen solchen Neben zug der Kesselbrand erlischt. Von wesentlicher Bedeutung ist dabei, daß die Regulierung der Sekundärluft stets völlig un abhängig und getrennt von der Kesselzugregulierung erfolgt.

Die Regelung des Spezialheizkessels erfolgt somit mittels zwei getrennt voneinander angeordneten Bimetall-Thermostaten und der damit verbundenen Zug- und Sekundärluft-Regulierklappen an der Vorder- bzw. Rückseite des Kessels.

Wesentlich ist, daß der Betrieb des Spezialheizkessels ohne Hilfseinrichtungen wie Gebläse oder Pumpen möglich ist, wo durch ein von Hilfsenergien unabhängiger Betrieb jederzeit sichergestellt ist.

Für Montage- und Reparaturzwecke ist es von Bedeutung, daß der aus feuerfesten Formteilen bestehende Brenneinsatz ohne Zuhilfenahme besonderer Werkzeuge und Bindemittel wie Mörtel einfach in den Kesselkörper eingesetzt und ggf. auch ausge wechselt werden kann.

Aufgrund der guten Entgasung des Brennstoffbehälters durch das eingebaute Entgasungsblech kann ohne Rauchgasbelästigung jederzeit Brennstoff nachgefüllt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an hand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Ausführungs form eines Spezialheizkessels nach der Erfin dung, und

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Brennstoffbehäl ter, Hauptfeuerraum und Brenneinsatz.

Der Spezialheizkessel umfaßt einen Brennstoffbehälter (1) mit einer vorzugsweise ganzflächigen oberen Abdeckung (21) einer Einfüllöffnung (22) und einer Anheiztür (10) und einem Entgasungsblech (20). Bodenseitig ist ein Aschekasten (23) mit Zugregulierklappe (14) vorgesehen, die in bekannter Weise durch ein Bimetall-Thermostat (24) betätigt wird.

Neben diesem Aschekasten und getrennt von ihm ist ein Sekundär luft-Vorwärmraum (6) mit einer Tür (27) und einer ersten Sekundärluft- Regulierklappe (31) vorgesehen. Daneben und getrennt von ihm ist der Brennkanal (5) mit einer zweiten Sekundärluft- Regulierklappe (32) angeordnet. Die Regulierklappen (31) und (32) werden durch einen Bimetall-Thermostaten (18) betätigt.

Oberhalb des Sekundärluft-Vorwärmkasten (6) und unmittelbar angrenzend an den Festbrennstoffbehälter (1) ist ein Brenn einsatz (3) mit einem Brenngassammelkanal (4) und einem Brennkanal (5) vorgesehen, in denen die Brenngase horizontal geführt werden.

Zum Hauptfeuerraum (2) gehören die oberhalb des Brennein satzes gelegene Strahlungszone und die Wärmetauscher-Taschen (13). In der Vorderwand des Kessels ist im Bereich des Haupt feuerraumes eine Montageöffnung (26) vorgesehen.

Die vom Glutbett über den Rost (28) des Brennstoffbehälters (1) in den Brenneinsatz (3) einströmenden Brenngase werden mit der Sekundärluft aus den Düsen (19) im Boden des Brenngassammel kanals (4) und den Düsen (4) am Boden des Brennkanals (5) innig vermischt und für eine vollkommene Verbrennung aufberei tet.

Die Strahlungswärme der über dem Brenneinsatz brennenden Flammen wird in der Strahlungs- und Konvektionszone des Hauptfeuerraumes ausgenutzt. Danach verlassen die Abgase mit einer über dem Taupunkt liegenden Temperatur den Heizkessel über das Abgasrohr (34).

Der Spezialheizkessel erbringt somit im Ver gleich zu bekannten Kesseln dieser Art eine wesentlich bessere Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Brennstoffe unter gleichzeitiger Verringerung der Umweltbelastung und ist außerdem einfach und wirtschaftlich zu fertigen.

Bezugszeichenliste

1 Brennstoffbehälter
2 Hauptfeuerraum
3 Brenneinsatz
4 Brenngassammelkanal
5 Brennkanal
6 Sekundärluft-Vorwärmraum
7 Pendelklappe
8 Rippen der Wärmetauscher-Taschen 13, 15
9 Sekundärluftdüsen des Brenngassammelkanals 4
10 Anheiztür
11 Mittelwand des Brenneinsatzes 3
12 Auslaßöffnung des Brenneinsatzes 3
13 Wärmetauschertaschen
14 Zugregulierklappe zur Regulierung der Primärluft- Zuführung
15 Trennwand, gebildet durch Wärmetauscher-Taschen
18 Bimetall-Thermostat zur Regelung der Sekundärluft zuführung (siehe Seite 7, Zeile 12)
19 Sekundärluftdüsen des Brennkanals 5
20 Entgasungsblech
21 obere Abdeckung
22 Einfüllöffnung
23 Aschekasten
24 Bimetall-Thermostat zur Regelung der Zugregulier klappe 14 (siehe Seite 7, Zeile 6)
26 Montageöffnung
27 Tür zum Sekundärluft-Vorwärmraum 6
28 Bodenrost
31 erste Sekundärluft-Regulierklappe
32 zweite Sekundärluft-Regulierklappe
34 Abgasrohr bzw. Rauchgassammelkasten (siehe Seite 2, Zeile 16 bzw. Seite 8, Zeile 5)

Claims

1. Spezialheizkessel für feste Brennstoffe zur Erhitzung eines Wärmeträgers, bestehend aus

- einem mit einem Bodenrost (28) versehenen Brennstoffbe hälter (1) mit bodenseitigem Abbrand und seitlicher Brenngasabführung,
- einem sich an den Brenngasabführungsbereich anschließenden, eine Brennkammer enthaltenden Brenneinsatz (3),
- einer Sekundärluftzuführung (19), mittels der den Brenngasen vor Eintritt in die Brennkammer (5) Sekun därluft beigemischt werden kann,
- einem sich über dem Brenneinsatz (3) befindenden Hauptfeuerraum (2), und
- wenigstens einem in den Strömungsweg der zum Abgasrohr (34) geleiteten Heizgase geschalteten Wärmetauscher (13, 15),

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Brennkammer als ein sich in Horizontalrichtung erstreckender Kanal (5) ausgebildet ist, durch den die Brenngase unter Wirbelbildung horizontal hindurchge führt werden.

2. Spezialheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß dem Brennkanal (5) ein im Brenneinsatz (3) integrierter, sich in Horizontalrichtung erstreckender Brenngassammelkanal (4) vorgeschaltet ist.

3. Spezialheizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Sekundärluftzuführung um bodenseitig im Brenngassammelkanal (4) angeordnete Sekundärluftdüsen (9) handelt.

4. Spezialheizkessel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngase im Brenngassammelkanal (4) des Brenn einsatzes (3) horizontal und parallel zum Abbrandbereich des Brennstoffbehälters (1) geleitet und danach um eine Mittelwand (11) des Brenneinsatzes (3) herum in den Brennkanal (5) des Brenneinsatzes (3) in umgekehrter Richtung bis zu der nach oben offenen Auslaßöffnung (12) des Brenneinsatzes (3) geführt werden.

5. Spezialheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkanal (5) eine Sekundärluftzuführung in Form einer bodenseitig angeordneten Sekundärluftdüse (19) aufweist.

6. Spezialheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluftzuführung (9) des Brenngassammel kanals (4) durch eine erste Sekundärluft-Regulierklappe (31) und die Sekundärluftzuführung (19) des Brennkanals (5) durch eine zweite Sekundärluft-Zuführungsklappe (32) unabhängig von einer Primär-Verbrennungsluftregelung (14/24) des Heizkessels über einen vorzugsweise im Rauchsammelkasten bzw. Abgasrohr (34) angeordnetem Regler (18) geregelt werden.

7. Spezialheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sekundärluft-Regulierklappe (32) beim Öffnungsvorgang der Regulierklappen (31, 32) mit einer einstellbaren Verzögerung gegenüber der ersten Sekun därluft-Regulierklappe (31) anspricht.

8. Spezialheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abstand über dem Bodenrost (28) des Brenn stoffbehälters (1) ein Entgasungsblech (20) an den Wänden des Brennstoffbehälters (1) befestigt ist.

9. Spezialheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine einseitig mit Rippen versehene Wärmetauscher- Tasche (15) die Trennwand zwischen dem Brennstoffbehäl ter (1) und dem Hauptfeuerraum (2) bildet und senkrecht angeordnete, mit Rippen versehene Wärmetauscher-Taschen (13) mit unterer Einlaß- und oberer Auslaßöffnung in den Hauptfeuerraum (2) hineinreichen.

10. Spezialheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär-Verbrennungsluftregelung (14/24) einen die Primärluft-Zugregulierklappe (14) regelnden Zugreg ler (24) aufweist, der vorzugsweise an der obersten Aus laßöffnung einer Wärmetauscher-Tasche (13, 15) so ange ordnet ist, daß sein Fühler unmittelbar vor oder in die Auslaßöffnung hineinreicht.

11. Spezialheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenngassammelkanal (4) des Brenneinsatzes (3) und der als Wirbelkammer ausgebildete Brennkanal (5) mit zusätzlichen Öl- oder Gasbrennern zur Temperaturerhöhung ausgerüstet werden können.

12. Spezialheizkessel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zu einem Teil nach oben abgedeckte Brennkanal (5) als Brennraum für die Öl- oder Gasbrenner dient.

13. Spezialheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (8) der Wärmetauscher-Taschen (13, 15) der Versteifung dieser Bauteile und der Wärmenutzung dienen.

14. Spezialheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Rippen (8) der Wärmetauscher- Taschen (13, 15) so ausgebildet sind, daß sie sowohl der Wärmenutzung als auch der zwangsweisen Brenngasführung im Hauptfeuerraum (2) dienen.

15. Spezialheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pendelklappe (7) im Bereich des Hauptfeuerraums (2) so angeordnet ist, daß sie sowohl der Brenngasfüh rung als auch als Reinigungsöffnung für den hinteren Teil des Hauptfeuerraums (2) dient.