DE3701439C2 - - Google Patents

Info

Publication number
DE3701439C2
DE3701439C2 DE3701439A DE3701439A DE3701439C2 DE 3701439 C2 DE3701439 C2 DE 3701439C2 DE 3701439 A DE3701439 A DE 3701439A DE 3701439 A DE3701439 A DE 3701439A DE 3701439 C2 DE3701439 C2 DE 3701439C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wall
combustion chamber
cooled
boiler according
wall layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE3701439A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3701439C3 (de
DE3701439A1 (de
Inventor
Rolf 7770 Ueberlingen De Bommer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6319106&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE3701439(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE3701439A priority Critical patent/DE3701439C3/de
Priority to EP87117187A priority patent/EP0275401B1/de
Priority to AT87117187T priority patent/ATE72319T1/de
Priority to DE8787117187T priority patent/DE3776543D1/de
Priority to US07/144,540 priority patent/US4796569A/en
Publication of DE3701439A1 publication Critical patent/DE3701439A1/de
Publication of DE3701439C2 publication Critical patent/DE3701439C2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3701439C3 publication Critical patent/DE3701439C3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/20Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2035Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using fluid fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/44Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with combinations of two or more of the types covered by groups F24H1/24 - F24H1/40 , e.g. boilers having a combination of features covered by F24H1/24 - F24H1/40
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/355Control of heat-generating means in heaters
    • F24H15/36Control of heat-generating means in heaters of burners

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizkessels gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen Heizkessel zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
Aus der DE-PS 32 05 121 ist ein Heizkessel bekannt, bei welchem der Feuerraum die Flamme zylindrisch mit einer gekühlten Wand umschließt. Das zu erhitzende Wasser wird durch den Wasserraum dieser Wand geleitet, so daß die Verbrennungswärme in der Hauptsache über die Wand des Feuerraumes abgeführt wird. Die Feuerraumwand ist dabei zweischalig mit einer inneren Wandlage und einer äußeren den Wasserraum aufnehmenden gekühlten Wandlage ausgebildet. Wärmeleitende Kontaktstellen zwischen der inneren und der äußeren Wandlage bewirken eine gedrosselte Wärmeabfuhr von der inneren Wandlage zu der gekühlten äußeren Wandlage. Aufgrund dieser Drosselung erhitzt sich die innere Wandlage insbesondere beim Brennerstart schnell, um Kondensatbildung an der Feuerraumwand zu vermeiden. Im Dauerbetrieb des Brenners ist diese Drosselung jedoch nachteilig, da sie die effektive Wärmeübertragung an den Wasserraum der äußeren Wandlage beeinträchtigt. Dem wird in gewissem Maße dadurch entgegengewirkt, daß sich die innere Wandlage bei der Erwärmung ausdehnt, so daß sich die Fläche der wärmeleitenden Kontaktstellen vergrößert. Die einander entgegenstehenden Funktionen der Kontaktstellen, nämlich einen schlechten Wärmeübergang beim Aufheizen und einen guten Wärmeübergang im Dauerbetrieb zu bewirken, machen die konstruktive Abstimmung schwierig und genau. Eine Änderung der Brennerleistung ist bei diesem bekannten Heizkessel nicht möglich. Die Kühlung der Feuerraumwand im Dauerbetrieb ist auf eine bestimmte Brennerleistung abgestimmt. Wird die Brennerleistung abgesenkt, so wird die Feuerraumwand zu stark gekühlt, was zu unerwünschten Kondensatbildungen an der Feuerraumwand führen kann.
Die DE-OS 35 37 704 zeigt einen Heizkessel mit zwei getrennten übereinander angeordneten Feuerräumen und mit zwei getrennten, Wärmetauscher aufweisenden Rauchgassammelräumen. Das zu erwärmende Wasser durchströmt einen beide Feuerräume gemeinsam umschließenden Wassermantel. Die Verbrennungswärme wird bei diesem Heizkessel in der Hauptsache direkt über die Feuerraumwand in diesen Wassermantel abgeführt. Die in dem Rauchgassammelraum angeordenten Wärmetauscher dienen nur als Nachheizflächen, die die Temperatur der bereits abgekühlten Abgase weiter reduzieren. Die Feuerraumwand wird wegen der direkten Kühlung durch den Wassermantel während der Aufheizphase beim Brennerstart stark unterkühlt. Die Aufheizphase ist besonders lang, da der gesamte Wassermantel aufgeheizt werden muß. Die Unterkühlung während dieser langen Aufheizphase führt zu einer unvollständigen Verbrennung mit einer hohen Schadstoffemission und mit Kondensatbildung an der Feuerraumwand. Der Heizkessel kann nur mit einem Brenner vorgegebener konstanter Leistung betrieben werden, auf welch die Kühlung durch den Wassermantel abgestimmt ist. Eine Absenkung der Brennerleistung führt zu einer ständigen Unterkühlung der Feuerraumwand mit Kondensatbildung und unvollständiger Verbrennung.
Die BE 6 22 114 beschreibt einen Durchlauferhitzer, bei welchem das zu erwärmende Wasser durch eine Rohrschlange geleitet wird, die außen an der Wandung des Feuerraumes angebracht ist. Die Wandung des Feuerraumes dient dabei als Wärmetauscherfläche, durch welche den Verbrennungsgasen die Wärme entzogen wird. Auch hierbei führt die direkte Kühlung der Feuerraumwand zu einer starken Unterkühlung beim Brennerstart mit hoher Schadstoffemission und Kondensatbildung. Eine Verringerung der Brennerleistung im Dauerbetrieb ist ebenfalls nicht ohne Unterkühlung der Feuerraumwand möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel für die Verbrennung von Öl und Gas mit Gebläsebrennern zu schaffen und in der Weise zu betreiben, daß bei einer möglichst rückstandslosen Verbrennung der Brennstoffe, d. h. bei einer Verminderung der Schadstoffe CO und Ruß auch eine starke Reduzierung der NO x -Werte in den Abgasen möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 und bei einem Heizkessel der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 6.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Heizkessel sind der Feuerraum, der die Flamme des Brenners aufnimmt und in dem die Verbrennung stattfindet, und die Wärmetauscherflächen, durch welche die Verbrennungswärme abgeführt wird, vollständig voneinander getrennt. Das Heizwasser wird praktisch nur in den Wärmetauschern des Rauchgassammelraumes erhitzt, so daß der Wärmeentzug der Rauchgase keinen Einfluß auf den Feuerraum und damit auf die Betriebsbedingungen der Brennflamme hat. Der Feuerraum hat ein besonders kleines Volumen, das im wesentlichen gerade die Flamme des Brenners umschließt. Dies hat eine äußerst kurze Verweilzeit der Verbrennungsgase in dem Feuerraum zur Folge, so daß die Entstehung von NO x deutlich verringert wird. Da die Wand des Feuerraums nicht als Wärmetauscher dient, nimmt sie eine hohe Temperatur an, so daß keine die vollständige Verbrenung beeinträchtigende Unterkühlung der Flamme auftreten kann. Insbesondere beim Brennerstart heizt sich der Feuerraum und die Feuerraumwand sehr schnell auf die Betriebstemperatur auf, bei welcher eine vollständige Verbrennung bei optimalen Betriebsbedingungen stattfindet. Die mit den Verbrennungsgasen in Berührung kommende innere Wandlage der Feuerraumwand wird durch die äußere Wandlage nur so sanft gekühlt, daß ihre Temperatur unter einer Temperatur von etwa 700°C bleibt, oberhalb derer verstärkt die Bildung von NO x auftritt.
Da bei dem Heizkessel auch im Dauerbetrieb die Feuerraumwand nicht zu dem Zweck gekühlt wird, den Rauchgasen eine möglichst große Wärmemenge zur Wassererhitzung zu entziehen, kann die Brennerleistung auch im Dauerbetrieb abgesenkt werden, ohne daß eine Unterkühlung der Feuerraumwand mit der Folge der Kondensatbildung und der unvollständigen Verbrennung auftritt. Der Heizkessel läßt daher eine Änderung der Brennerleistung bis zu einem Verhältnis von 1 : 10 zu, ohne daß die Temperatur an der Feuerraumwand unter ca. 180°C absinkt, so daß Kondensatbildung auftritt, oder über ca. 600°C ansteigt, so daß NO x -Bildung in schädlichem Umfange auftritt. Es ist damit eine Anpassung der Brennerleistung an den jeweils aktuellen Wärmebedarf möglich. Der Heizkessel kann bei geringerer Wärmeanforderung, z. B. in der Übergangszeit, mit kleinerer Brennerleistung betrieben werden. Dadurch wird die Zahl der Brennerstarts gegenüber herkömmlichen Heizkesseln stark reduziert, die nur mit der für den maximalen Wärmebedarf ausgelegten konstanten Brennerleistung betrieben werden können. Da die Aufheizphase beim Brennerstart insbesondere mit einer unvollständigen Verbrennung verbunden ist, wirkt sich die Reduzierung der Anzahl der Brennerstarts vorteilhaft auf den Wirkungsgrad des Heizkessels und auf die Schadstoffemission aus.
Die sanfte Kühlung der inneren Wandlage durch die äußere Wandlage wird vorzugsweise dadurch bewirkt, daß die beiden Wandlagen nur bereichsweise in wärmeleitender Berührung miteinander stehen und daß die äußere Wandlage nur durch im Abstand voneinander angeordnete flüssigkeitsdurchströmte Rohrschlangen mit geringer Wärmekapazität gekühlt ist. Die dünnwandige Ausbildung der inneren Wandlage, der geringe Wärmeübergang zwischen der inneren und der äußeren Wandlage und die geringe Wärmekapazität der äußeren Wandlage und der als kühlenden Rohrschlangen bewirken eine minimale Trägheit der Feuerraumwand, so daß diese beim Zünden des Brennens innerhalb von Sekunden auf die gewünschte Temperatur zwischen etwa 300 und 500°C gebracht wird.
Der Feuerraum ist seitlich über eine gesamte Länge und Breite offen und geht in den Rauchgassammelraum über, der von den Wärmetauschern durchsetzt ist und in welchem die Verbrennungswärme abgeführt wird. Die Wärmetauscherflächen kommen nur mit den beiden Rauchgasen in Berührung, wenn diese den Feuerraum bereits verlassen haben, so daß die Wärmetauscher keine Abkühlung der Flamme verursachen können. Die Wärmetauscher, die vorzugsweise als Rohrregister den Rauchgassammelraum durchsetzen, können mit relativ geringer Wärmekapazität ausgebildet sein, so daß der Heizkessel mit geringer Trägheit und mit geringen Energieverlusten reagiert.
Der Feuerraum umschließt die Flamme des Brenners an drei Längsseiten und an der dem Brenner gegenüberliegenden Stirnseite, während er an der vierten Längsseite gegen den Rauchgassammelraum offen ist. Die Umschließung der Flamme durch den Feuerraum bewirkt eine Rezirkulation der heißen Verbrennungsgase gegen die Flammenrichtung nach Art der Um­ kehrflamme bei Heizkesseln mit heißer Brennkammer. Die seitliche Öffnung des Feuerraums zum Rauchgassammelraum hin bewirkt jedoch zusätzlich eine Zirkulation der Rauchgase um eine zur Flamme parallele Achse, so daß sich in dem Feuer­ raum beiderseits der Flamme zwei gegen die Flammenrichtung schraubenförmig zirkulierend strömende Walzen der Verbren­ nungsgase bilden. Durch diese Zirkulation werden die Ver­ brennungsgase an der vorzugsweise tonnenförmig gewölbten Längswand des Feuerraums entlanggeführt und dabei sanft ab­ gekühlt, so daß ihre Temperatur nicht über die Temperatur ansteigt, bei welcher die NO x -Bildung verstärkt einsetzt.
Durch die walzenförmige Zirkulation werden die an der Feuerraumwand gekühlten Gase wieder teilweise in den Kern der Flamme zurückgeführt, so daß eine vollständige Verbren­ nung gewährleistet ist. Ein Teil der zirkulierenden Gase strömt kontinuierlich zu den Wärmetauschern in dem Rauch­ gassammelraum.
Der Rauchgassammelraum ist vorzugsweise unterhalb des Feuerraums angeordnet, was einerseits die Strömung der an dem Wärmetauscher zunehmend abgekühlten Rauchgase begün­ stigt und was insbesondere für die Kondensatabführung vor­ teilhaft ist, wenn der Heizkessel als sogenannter Brenn­ wertkessel ausgebildet ist, bei welchem die Abgase an der Austrittseite des Wärmetauschers bis unter den Taupunkt ab­ gekühlt werden, so daß der in den Abgasen enthaltene Was­ serdampf mit den verbleibenden Schadstoffen (insbesondere Schwefeloxide, Asche, Heizölrückstände) kondensiert und ab­ geschieden wird.
Bei Heizkesselleistungen bis ca. 40 kW kann der Feuerraum ein Volumen von vorzugsweise ca. 6 bis 12 dm³ haben. Das Verhältnis Länge zu Breite liegt dabei vorzugsweise zwi­ schen 1,5 und 1,0, während das Verhältnis von Länge zu Höhe des Feuerraums vorzugsweise im Bereich zwischen 2,0 und 1,0 liegt. Bei diesen Abmessungen ergibt sich eine besonders günstige Ausbildung der zirkulierenden Rauchgaswalzen und ein günstiges Verhältnis von walzenförmig in die Flamme rückzirkulierenden Verbrennungsgasen zu in den Rauchgassam­ melraum austretenden Verbrennungsgasen.
Die innere Wandlage der Wand des Feuerraums ist dünnwandig und besteht aus einem korrosionsfesten Material, vorzugs­ weise aus einem Stahlblech mit einer Stärke von 0,5 bis 2,5 mm oder aus einem dünnwandigen keramischen Material. Die äußere Wandlage ist vorzugsweise lose auf der inneren Wand­ lage angeordnet und mit einer Vorspannung unter gleichmäßi­ gem Anpreßdruck an der inneren Wandlage gehalten. Die äuße­ re Wandlage besteht vorzugsweise aus einem Kupfer- oder Aluminiumblech mit einer Wandstärke von etwa 0,5 bis 1,5 mm, auf welchem die Rohrschlangen aufgelötet oder ge­ schweißt sind oder als eingeprägte Wasserkanäle ausgebildet sind. Die lösbar über die innere Wandlage gespannte äußere Wandlage hat den Vorteil, daß die äußere Wandlage ausge­ tauscht werden kann, um ihre Kühlleistung dem Brenner anzu­ passen. Außerdem kann die Kühlleistung gesteuert werden, indem der Anpreßdruck der äußeren Wandlage gegen die innere Wandlage, zum Beispiel durch hydraulische Regulierung der Vorspannung, variiert wird. Mit zunehmendem Anpreßdruck nimmt die Berührungsfläche zwischen innerer und äußerer Wandlage und damit der Wärmeübergang zu. Das gut wärmelei­ tende Material der äußeren Wandlage bewirkt eine gleichmä­ ßige Kühlung der gesamten Wand des Feuerraums trotz der ge­ ringen Anzahl der in gegenseitigen Abstand angeordneten Rohrschlangen.
Selbstverständlich kann die Wärmeleistung der äußeren Wand­ lage auch dadurch gesteuert werden, daß der Flüssigkeits­ durchsatz durch die Rohrschlangen beeinflußt wird.
Die Kühlung der äußeren Wandlage erfolgt vorzugsweise durch Wasser, welches bereits in den Wärmetauschern vorgewärmt ist. Dies zeigt ebenfalls, daß die äußere Wandlage nicht zur Wassererwärmung vorgesehen ist, sondern nur einer sanf­ ten Kühlung der Wand des Feuerraums dient, um die Wandtem­ peratur nicht zu stark ansteigen zu lassen.
Die Wand des Rauchgassammelraums kann mit der inneren Wand­ lage des Feuerraumes einstückig aus einem Blechzuschnitt hergestellt werden. Da der Feuerraum von dem Wärmetauscher und dem Rauchgassammelraum funktionsmäßig völlig getrennt ist, ist es auch möglich, den Wärmetauscher und den Rauch­ gassammelraum als selbständige Bauteile auszubilden, die gas- und wasserdicht lösbar mit dem Feuerraum verbunden werden. Dadurch kann in besonders einfacher Weise ein den jeweiligen Anforderungen angepaßter Wärmetauscher in Ver­ bindung mit einem Feuerraum verwendet werden, der für ein breites Spektrum von Anwendungsfällen einheitlich serien­ mäßig hergestellt werden kann. Außerdem ist es möglich, den Feuerraum ohne sonstige Änderung des Heizkessels auszutau­ schen, wenn dies zur Anpassung an eine zukünftige Verbesse­ rung der Brennerkonstruktion zweckmäßig ist. Schließlich hat dies den Vorteil, daß der Feuerraum auch in Verbindung mit Wärmetauschern und Rauchgassammelräumen anderer Her­ steller verwendet werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt des Heizkessels mit Darstellung der Zirkulationsströmung der Verbren­ nungsgase,
Fig. 2 schematisch einen Querschnitt des Heizkessels mit Darstellung der Zirkulationsströmung der Verbren­ nungsgase,
Fig. 3 schematisch einen Querschnitt des Heizkessels mit äußerer Wandlage,
Fig. 4 und 5 unterschiedliche Ausführungen der Rohrschlangen der äußeren Wandschale und
Fig. 6 einen Fig. 3 entsprechenden Querschnitt in einer abgewandelten Ausführung.
Der Heizkessel besteht aus einem tonnenförmig gewölbten Feuerraum 1, der an seinen beiden axialen Stirnseiten ge­ schlossen ist. Mittig in einer Stirnwand ist eine Öffnung 9 vorgesehen, in welche ein Preßluft-Öl- oder Gasgebläsebren­ ner eingesetzt werden kann. Die Flamme 10 des Brenners brennt dabei horizontal in axialer Richtung in den Feuer­ raum 1, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
An der Unterseite ist der Feuerraum 1 über seine gesamte axiale Länge offen und geht in einen Rauchgassammelraum 11 über, der die gleiche Länge und Breite wie der Feuerraum 1 aufweist. Die offene Durchtrittsfläche zwischen dem Feuer­ raum 1 und dem Rauchgassammelraum 11 beträgt etwa ein Drit­ tel bis ein Viertel der gesamten Mantelumfangsfläche des Feuerraums 1. Der Rauchgassammelraum 11 wird von einem Wär­ metauscher 12 durchsetzt, der die Form eines Rohrregisters aufweist. Unterhalb des Wärmetauschers 12 ist ein Abzug­ stutzen 13 vorgesehen, über den der Rauchgassammelraum an einem Kamin angeschlossen werden kann.
Die Länge des Feuerraums 1 beträgt etwa das 1,5 bis 1,0fa­ che seiner Breite und etwa das 2,0 bis 1,0fache seiner Hö­ he. Das gesamte Volumen des Feuerraums 1 beträgt ca. 6 bis 12 dm3.
Der Feuerraum 1 und der Rauchgassammelraum 11 werden im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 gasdicht von einer gemeinsamen inneren Wandlage 4 umschlossen, die aus einem 0,5 bis 2,5 mm starken Stahlblech besteht. Im Bereich des Feuerraums 1 ist außen auf der inneren Wandlage 4 eine äu­ ßere Wandlage 5 angeordnet, die sich in loser Berührung an die Stirnflächen und die Umfangsmantelflächen der inneren Wandlage 4 anlegt. Die äußere Wandlage 5 ist mittels Schrau­ ben oder Zapfen 14 im Bereich des unteren Randes des Feuer­ raums 1 an der inneren Wandlage 4 festgelegt. Die äußere Wandlage 5 besteht aus einem Kupfer- oder Aluminium-Blech einer Stärke von 0,5 bis 1,5 mm. Sie ist von den Befesti­ gungspunkten durch die Schrauben oder Zapfen 14 ausgehend in zwei Teilen nach oben über den Feuerraum 1 geführt und wird z.B. oben auf dem Scheitel des Feuerraums 1 durch Bol­ zen 15 zusammengehalten. Auf den Bolzen 15 sitzende Federn 8 spannen die äußere Wandlage 5 über die innere Wandlage 4 und bewirken einen Anpreßdruck der äußeren Wandlage 5 gegen die innere Wandlage 4, der zu einer bereichsweisen wärme­ leitenden Berührung zwischen den beiden Wandlagen führt. Eine Verstärkung des Drucks der Federn 8 bewirkt eine groß­ flächigere Berührung und damit einen besseren Wärmeübergang zwischen den Wandlagen 4 und 5, während ein schwächerer Druck der Federn 8 zu einer geringeren Berührung und einem schlechteren Wärmeübergang führt. Anstelle von Federn 8 können auch vorzugsweise hydraulisch steuerbare Spannmittel vorgesehen sein, die die äußere Wandlage 5 mit ein­ stellbarem Anpreßdruck und damit mit einstellbarem Wärme­ übergang über die innere Wandlage 4 spannen.
Auf der äußeren Wandlage 5 sind mäanderförmige Rohrschlan­ gen 7 angeordnet, die in gleichmäßiger Verteilung mit ge­ genseitigem Abstand auf den Stirn- und Mantelflächen der äußeren Wandlage 5 verlaufen. Der gegenseitige Abstand der einzelnen Windungen der Rohrschlangen 7 wird nach der er­ forderlichen Kühlleistung bemessen. Die Rohrschlangen 7 können auf die äußere Wandlage 5 aufgelötet oder aufge­ schweißt sein, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist und run­ den oder ovalen Querschnitt aufweisen, wie dies in Fig. 4 durch die Querschnitte der Rohrschlangen 7 bzw. 7′ dargestellt ist. Die äuße­ re Wandlage kann auch ein zweischaliges Blech mit einge­ prägten Kanälen als Rohrschlangen 7′′ sein, wie dies in Fig. 5 angedeutet ist.
Durch die Rohrschlangen 7 wird ein Kühlmittel geleitet, wo­ zu vorzugsweise ein Bruchteil des in dem Wärmetauscher 12 vorgewärmten Wassers verwendet wird, das über ein Regelven­ til 6 in steuerbarer Durchflußmenge abgezweigt wird.
In Fig. 5 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Heiz­ kessels dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der Feu­ erraum 1 mit seiner inneren Wandlage 4 ein gesondertes Bau­ teil, das mittels Schrauben 14, die auch zur Befesti­ gung der äußeren Wandlage 5 dienen, lösbar mit dem Wärme­ tauscher 12 verbunden ist. Der Wärmetauscher 12 ist wieder­ um durch Schrauben 14 lösbar mit dem anschließenden Rauchgassammelraum 11 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Feuerraum 1 und dem Wärmetauscher 12 sowie dem Wärme­ tauscher 12 und dem Rauchgassammelraum 11 ist gasdicht und flüssigkeitsdicht. Zur Verwendung als Brennwertkessel, bei welchem die Rauchgase unter den Taupunkt abgekühlt werden und kondensieren, ist ein Kondensatablaß 17 im Boden des Rauchgassammelraumes 11 vorgesehen.
Wie aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, strömen die heißen Verbrennungsgase der Flamme 10 in einer axialen Re­ zirkulationsströmung 2 gegen die Richtung der Flamme 10 zu­ rück. Diese Rezirkulation kann noch durch eine in Fig. 1 angedeutete Auswölbung 16 der dem Brenner gegenüberliegen­ den Stirnwand des Feuerraumes 1 begünstigt werden. Aufgrund der asymmetrischen Öffnung des Feuerraumes 1 gegen den Rauchgassammelraum 11 hin erhalten die axial zurückströmen­ den Verbrennungsgase zusätzlich eine Bewegungskomponente in radialer Richtung, die vor allem die von der Flamme nach oben strömenden Verbrennungsgase entlang der gekühlten Feu­ erraumwand nach unten führen. Ein Teil der auf diese Weise mit der radialen Zirkulationsströmung 3 nach unten geführ­ ten Rauchgase strömt durch den Wärmetauscher 12 in den Rauchgassammelraum 11, während der andere Teil durch die walzenförmige Zirkulation 3 wieder in die Flamme 10 zurück­ geführt wird.
Durch die axiale Rezirkulation 2 mit der walzenförmigen Zirkulation 3 beiderseits der Flamme entlang der gekühlten inneren Wandlage 4 ergibt sich einerseits eine ausreichende Rück­ führung der Verbrennungsgase in die Flamme 10, um eine vollständige Verbrennung zu gewährleisten, und andererseits eine gewisse Kühlung der in die Flamme zurückgeführten Ver­ brennungsgase, die eine zu hohe Flammentemperatur verhin­ dert und damit der NO x -Bildung entgegenwirkt. Der ständig nach unten in den Rauchgassammelraum strömende Anteil der heißen Verbrennungsgase bewirkt in Verbindung mit dem klei­ nen Volumen des Feuerraums 1 eine kurze Verweilzeit der Verbrennungsgase im Feuerraum, was ebenfalls der Entstehung von NO x in den Abgasen entgegenwirkt.

Claims (22)

1. Verfahren zum Betreiben eines Heizkessels mit einem Feuerraum, dessen Wand gekühlt wird, mit wenigstens einem Gebläsebrenner, dessen Flamme in den Feuerraum gerichtet ist, und mit wenigstens einem Wärmetauscher, der im Strömungsweg der Rauchgase an den Feuerraum anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß den Rauchgasen die Wärme im wesentlichen nur durch den Wärmetauscher entzogen wird und daß die Wand des Feuerraumes nur so stark gekühlt wird, daß die Temperatur an der Innenseite der Wand ca. 600°C nicht überschreitet und ca. 180°C nicht unterschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Feuerraumes auf eine Temperatur zwischen 300°C und 500°C gekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Wand des Feuerraumes steuerbar ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Feuerraumes flüssigkeitsgekühlt, vorzugsweise wassergekühlt, ist und die Temperatur durch Steuerung der Durchflußmenge der Kühlflüssigkeit gesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Feuerraumes flüssigkeitsgekühlt, vorzugsweise wassergekühlt, ist und die Temperatur durch Steuerung des Wärmeübergangs durch die Wand des Feuerraumes gesteuert wird.
6. Heizkessel für wenigstens einen Gas- oder Ölgebläsebrenner zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem die Flamme des Gebläsebrenners umschließenden Feuerraum, dessen Wand gekühlt ist und der an einer zur Achse der Flamme im wesentlichen parallelen Seite über seine gesamte Länge und Breite offen ist und in einen Rauchgassammelraum übergeht, mit wenigstens einem in dem Rauchgassammelraum angeordenten Wärmetauscher und mit einem an dem Rauchgassammelraum anschließenden Abzugsstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Feuerraumes (1) aus zwei sich nur bereichsweise berührenden Wandlagen besteht, von denen die dünnwandige innere Wandlage (4) korrosionsbeständig und die äußere Wandlage (5) flüssigkeitsgekühlt ist, und daß außen auf der Wand des Feuerraumes (1) zur Kühlung flüssigkeitsdurchströmte Rohrschlangen (7) im Abstand voneinander angeordnet sind, durch welche die Wand des Feuerraumes (1) nur so stark gekühlt wird, daß die Temperatur an ihrer Innenseite nicht über etwa 600°C ansteigt und nicht unter etwa 180°C absinkt, und daß das zu erhitzende Wasser im wesentlichen nur durch den/die Wärmetauscher (12) strömt.
7. Heizkessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wandlage (4) den Feuerraum (1) und den Rauchgassammelraum (11) gemeinsam gasdicht umschließt.
8. Heizkessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerraum (1) mit den Wärmetauschern (12) und dem Rauchgassammelraum (11) gasdicht und flüssigkeitsdicht lösbar verbunden ist.
9. Heizkessel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher (12) und der Rauchgassammelraum (11) gasdicht und flüssigkeitsdicht lösbar miteinander verbunden sind.
10. Heizkessel nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wandlage (4) aus Stahlblech besteht.
11. Heizkessel nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wandlage (5) aus einem lose unter Anpreßdruck an der inneren Wandlage (4) anliegenden wärmeleitenden Blech besteht.
12. Heizkessel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wandlage (5) lösbar an der inneren Wandlage (4) angebracht ist.
13. Heizkessel nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wandlage (5) mit verstellbarem Anpreßdruck an der inneren Wandlage (4) anliegt.
14. Heizkessel nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerraum (1) tonnenförmig gewölbt ist und die Flamme (10) des Gebläsebrenners im wesentlichen in seiner Mittelachse brennt.
15. Heizkessel nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Gebläsebrenner gegenüberliegende Stirnwand des Feuerraumes (1) eine Auswölbung (16) aufweist.
16. Heizkessel nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsfläche zwischen dem Feuerraum (1) und dem Rauchgassammelraum (11) etwa ein Viertel bis ein Drittel der Umfangsmantelfläche des Feuerraumes (1) einnimmt.
17. Heizkessel nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgassammelraum (11) unter dem Feuerraum (1) angeordnet ist.
18. Heizkessel nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Feuerraumes (1) etwa das 1,5- bis 1,0fache seiner Breite beträgt.
19. Heizkessel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Feuerraumes (1) etwa das 2,0- bis 1,0fache seiner Höhe beträgt.
20. Heizkessel nach einem der Ansprüche 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Feuerraumes (1) ca. 6 bis 12 dm3 beträgt.
21. Heizkessel nach einem der Ansprüche 6 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wandlage (5) durch in dem Wärmetauscher (12) vorgewärmtes Wasser gekühlt wird.
22. Heizkessel nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge des der äußeren Wandlage (5) zur Kühlung zugeführten Wassers mittels eines Regelventils (6) einstellbar ist.
DE3701439A 1987-01-20 1987-01-20 Verfahren zum Betreiben eines Heizkessels und nach diesem Verfahren betriebener Heizkessel Expired - Fee Related DE3701439C3 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3701439A DE3701439C3 (de) 1987-01-20 1987-01-20 Verfahren zum Betreiben eines Heizkessels und nach diesem Verfahren betriebener Heizkessel
EP87117187A EP0275401B1 (de) 1987-01-20 1987-11-21 Heizkessel und Verfahren zum Betreiben des Heizkessels
AT87117187T ATE72319T1 (de) 1987-01-20 1987-11-21 Heizkessel und verfahren zum betreiben des heizkessels.
DE8787117187T DE3776543D1 (de) 1987-01-20 1987-11-21 Heizkessel und verfahren zum betreiben des heizkessels.
US07/144,540 US4796569A (en) 1987-01-20 1988-01-15 Furnace boiler and process for the operation of the boiler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3701439A DE3701439C3 (de) 1987-01-20 1987-01-20 Verfahren zum Betreiben eines Heizkessels und nach diesem Verfahren betriebener Heizkessel

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE3701439A1 DE3701439A1 (de) 1988-07-28
DE3701439C2 true DE3701439C2 (de) 1989-05-24
DE3701439C3 DE3701439C3 (de) 1994-07-28

Family

ID=6319106

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3701439A Expired - Fee Related DE3701439C3 (de) 1987-01-20 1987-01-20 Verfahren zum Betreiben eines Heizkessels und nach diesem Verfahren betriebener Heizkessel
DE8787117187T Expired - Lifetime DE3776543D1 (de) 1987-01-20 1987-11-21 Heizkessel und verfahren zum betreiben des heizkessels.

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE8787117187T Expired - Lifetime DE3776543D1 (de) 1987-01-20 1987-11-21 Heizkessel und verfahren zum betreiben des heizkessels.

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4796569A (de)
EP (1) EP0275401B1 (de)
AT (1) ATE72319T1 (de)
DE (2) DE3701439C3 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4015148A1 (de) * 1989-05-20 1990-11-22 Vaillant Joh Gmbh & Co Wasserheizer

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996009499A1 (de) * 1994-09-21 1996-03-28 Rudolf Justl Brennwertkessel
DE10156124B4 (de) * 2001-11-16 2004-06-24 Astrium Gmbh Flüssigkeitsgekühltes Raketentriebwerk mit mäanderförmigen Kühlkanälen
EP2960608A4 (de) * 2013-02-21 2016-11-09 Obchestvo S Ogranichennoj Otvetstvennostju Promishlennaja Kompanija Tehnologija Metallov Verfahren zur kühlung des gehäuses eines schmelzaggregats und schmelzaggregat
CN107702320A (zh) * 2016-09-30 2018-02-16 重庆重锅能源科技有限公司 环保节能锅炉
US20190353402A1 (en) * 2018-05-17 2019-11-21 Dong Yong Hot Water System Inc. Temperature control system of gas-fired water heater

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE622114A (de) *
FR520171A (fr) * 1919-01-13 1921-06-21 Hugo Junkers Dispositif contre la condensation de l'eau des gaz de chauffage sur les parois refroidies
DE337324C (de) * 1919-01-14 1921-05-30 Hugo Junkers Schutzvorrichtung an Fluessigkeitserhitzern
DE811865C (de) * 1950-05-18 1951-08-23 Walter Dipl-Ing Bruemmerhoff Gasgefeuerter Kessel
DE950315C (de) * 1952-09-17 1956-10-04 Rudolf Hingst Dipl Ing Waermeschutzwand fuer Feuer- oder Reaktionsraeume
US3120869A (en) * 1958-05-15 1964-02-11 Babcock & Wilcox Co Furnace wall of spaced tubes welded to contoured plate
CH510237A (de) * 1968-06-15 1971-07-15 Troesch Hans A Dr Ing Verfahren zum Regeln von Heizungsanlagen und Heizungsanlage zur Ausführung des Verfahrens
US3704747A (en) * 1970-09-30 1972-12-05 Vni I Pi Ochistke Tekhnologrch Evaporative cooling of metallurgical furnaces
US4026352A (en) * 1974-09-04 1977-05-31 Sergei Mikhailovich Andoniev Device for evaporative cooling of metallurgical units
FR2296149A1 (fr) * 1974-12-24 1976-07-23 Hanrez Sa J Atel Chaudiere pour le chauffage de liquides
US4250840A (en) * 1979-02-15 1981-02-17 Kudinov Gennady A Blast furnace cooling arrangement
JPS57144842A (en) * 1981-03-05 1982-09-07 Osaka Gas Co Ltd Hot water heater
DE3205122C2 (de) * 1982-02-12 1985-11-14 Hans Dr.h.c. 3559 Battenberg Vießmann Heizungskessel
DE3205121C2 (de) * 1982-02-12 1985-11-28 Hans Dr.h.c. 3559 Battenberg Vießmann Heizungskessel
GB8320277D0 (en) * 1983-07-27 1983-09-01 Simpson V J Gas fired boilers
DE8324969U1 (de) * 1983-08-31 1986-10-02 Buderus Ag, 6330 Wetzlar Zentralheizungskessel
DE3431392A1 (de) * 1984-08-25 1986-02-27 Krupp Koppers GmbH, 4300 Essen Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von mitteldruckdampf bei der kuehlung eines kohlevergasers
FI71420C (fi) * 1984-10-26 1987-12-14 Neste Oy Vaermepanna.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4015148A1 (de) * 1989-05-20 1990-11-22 Vaillant Joh Gmbh & Co Wasserheizer

Also Published As

Publication number Publication date
DE3701439C3 (de) 1994-07-28
ATE72319T1 (de) 1992-02-15
US4796569A (en) 1989-01-10
EP0275401A3 (en) 1988-11-09
EP0275401A2 (de) 1988-07-27
EP0275401B1 (de) 1992-01-29
DE3701439A1 (de) 1988-07-28
DE3776543D1 (de) 1992-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2808213C2 (de) Rekuperativkoksofen sowie Verfahren zum Betreiben desselben
DE60308696T2 (de) Wärmetauscher für ein brennwertgerät mit doppelrohrbündel
DE1426702A1 (de) Zwangsumlauf-Dampferzeuger
DE3701439C2 (de)
DE3131200C2 (de) Metallheizofen
DD150105A5 (de) Zweikammer-heizkessel
EP0663563B1 (de) Verfahren zum Betreiben der Verbrennung in Feuerungsanlagen und eine Feuerungsanlage
EP0518880B1 (de) Vorrichtung zur indirekten beheizung von fluiden
DE2534092A1 (de) Liegender kessel fuer feste brennstoffe
DE2107108A1 (de) Gliederkessel mit einer im unteren Teil untergebrachten Brennkammer
DE9105410U1 (de) Zentralheizungskessel
DE19631552A1 (de) Katalytischer Wärmeerzeuger
DE3448062C2 (en) Water/air heating boiler
DE2952564C1 (de) Heizungskessel
DE3110740C2 (de)
WO1991000481A1 (de) Heizkessel
DE3432526C3 (de)
DE879595C (de) Kochherd mit tiefliegendem Rost
DE50237C (de) Dampferzeuger mit capillaren Dampfentwickelungsrohren (System Serpollet)
AT397856B (de) Heizungsanlage für heizung und brauchwassererwärmung
AT377353B (de) Luftheizkoerper
AT220274B (de) Feuerung für Kesselanlagen zur wahlweisen Verfeuerung von Schwachgas einerseits und Brennstaub bzw. Öl anderseits
DE3108504C2 (de) Feuerungseinsatz
CH674409A5 (de)
DE258856C (de)

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8363 Opposition against the patent
8366 Restricted maintained after opposition proceedings
8305 Restricted maintenance of patent after opposition
D4 Patent maintained restricted
8339 Ceased/non-payment of the annual fee