DE3801437A1

DE3801437A1 - Heizkessel mit pulsationsbrenner

Info

Publication number: DE3801437A1
Application number: DE3801437A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Viessmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-20
Filing date: 1988-01-20
Publication date: 1989-08-03
Also published as: DE3801437C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel mit Pulsations brenner für die Verbrennung von Gas oder Heizöl gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Heizkessel der genannten Art sind bekannt, dies aller dings weniger in der Praxis, sondern im Bereich von Entwicklungsarbeiten, die schon seit einigen Jahren be trieben werden. In der Praxis konnten sich derartige Heizkessel, die an sich besser als Heizgeräte zu be zeichnen sind, noch nicht einführen, weil die Pulsa tionsbrenner mit relativ niedrigen Frequenzen arbeiten, was zu einer kaum zu dämpfenden Geräuschbildung führt. Inzwischen ist man diesbezüglich weitergekommen, d. h., man hat heute Pulsationsbrenner zur Verfügung, die mit höheren Frequenzen arbeiten und weniger störende Geräu sche verursachen. Allerdings neigen derartige Pulsati onsbrenner zu CO-Bildung, und, will man diese reduzie ren, dann geht dies auf Kosten ansteigender NOX-Bil dung, d. h. umgekehrt, will man die NOX-Werte des Ab gases reduzieren, steigt die CO-Bildung an. Falls man mit derartigen Pulsationsbrennern außer Gas auch Heizöl verbrennen will, was im Interesse eines insoweit wün schenswert breiten Verwendungsbereiches liegt, gestal ten sich die Verhältnisse noch schwieriger, da hierbei noch Korrosionsprobleme, insbesondere durch SO₂ im Ab gas hinzukommen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß mit einem solchen Kessel einerseits bezüglich der Abgase den Umwelterfordernissen und be züglich der Korrosion auch von der konstruktiven Seite her dieser Gefährdung besser Rechnung getragen werden kann.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der eingangs ge nannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vor teilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Un teransprüchen.

Wesentlich hierfür ist mit einem Heizkessel der ein gangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Wesentlich hierfür ist also, daß die Brennkammer von den Nachschaltheizflächen strikt getrennt und die wär meübertragungswirksame Fläche und damit das Volumen der Brennkammer so klein wie möglich gehalten sind und ebenso das wasserführende Volumen des die Brennkammer umschließenden Gehäuses. Dadurch verlassen die Verbren nungsgase die Brennkammer im Gegensatz zu herkömmlichen Heizkesseln mit vergleichsweise hoher Temperatur (ca. 4-500°C), die damit aber einer katalysierenden Nach behandlung unterzogen werden können. Durch die kleine Brennkammer und das sie umgebende kleine Wasservolumen, die das Erreichen derartig hoher Temperaturen trotz Kühlung ermöglichen, wird aber gleichzeitig erreicht, daß sich aufgrund der schnellen Aufheizung dieses Be reiches in den Startphasen keine bzw. praktisch keine korrodierenden Niederschläge aus den Verbrennungsgasen in der Brennkammer bilden können. Im nachgeschalteten Katalysator, wie dieser bspw. in Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommt, ist es aber aufgrund der hohen Tempe raturen möglich, CO zu verbrennen und auch den NOX-An teil zu reduzieren. Anschließend strömen die Verbren nungsgase in einen Abgas/Wasser-Wärmetauscher ein, des sen wirksame Übertragungsfläche in bezug auf die der Brennkammer wesentlich größer ist, wobei die Übertra gungsfläche vorteilhaft aus korrosionsfesten Materia lien, wie Keramik, Glas oder korrosionsfesten Metallen bzw. Metallegierungen gebildet ist. Einem solchen Wär metauscher kann dann, falls eine sogenannte Vollkonden sation auch in Zeiten hohen Wärmebedarfs gewünscht wird, ohne weiteres ein aus entsprechenden Materialien gebildeter Abgas-/Luftwärmetauscher nachgeschaltet wer den. Die Kleinhaltung der Pulsationsbrennkammer und des sie umgebenden Wasservolumens ist bspw. einfach dadurch zu verwirklichen, daß man die Brennkammer und deren um gebendes Gehäuse kugelförmig oder angenähert kugelför mig oder in sonst geeigneter, ähnlicher Konfiguration gestaltet und die Distanz der Gehäusewand zur Brennkam merwand möglicht klein hält.

Der erfindungsgemäße Heizkessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines einzigen, stark schematisierten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In dieser Darstellung ist mit 1 die Wand der ver gleichsweise kleinen Brennkammer 2 bezeichnet, die in einem ebenfalls entsprechend kleinen Gehäuse 4 angeord net ist, dessen Wand 6 von der Wand 1 der Brennkammer einen Abstand von maximal 5 cm hat. Der Pulsationsbren ner ist mit 8 bezeichnet. Das Gehäuse 4 steht mit einem Abgas-/Wasser-Wärmetauscher WT _w in Verbindung, dessen Übertragungsfläche 3 wesentlich größer ist als die übertragungswirksame Fläche 1 der Brennkammer 2. Gas seitig steht die Brennkammer 2 mit ihrem Abgasstutzen mit dem WT _w ebenfalls in Verbindung, in der auswechsel bar der Katalysator 5 geeigneter Bauart und Größe ange ordnet ist. Der am WT _w und am Gehäuse 4 angeschlossene Heizungskreis ist nicht dargestellt. Der Abgasstutzen des WT _w kann nun entweder direkt am Schornstein (nicht dargestellt) angeschlossen sein oder führt, wie darge stellt, zum Abgas-/Luftwärmetauscher WT _GL, falls auch in Zeiten hohen Wärmebedarfs Vollkondensation gewünscht wird. In Rücksicht auf das in beiden WTn anfallende Kondensat sind die Übertragungsflächen 3 bzw. 3′ aus korrosionsfesten Materialien, wie erwähnt, gebildet. Um alle im Abgas auftretenden Schadstoffe, wie CO, NOX und SO₂ katalysieren und damit reduzieren zu können, wird vorteilhaft der Katalysator 5 aus mehreren schadstoff spezifisch wirksamen Katalysatoren gebildet. Auf die Darstellung aller sonstigen Einzelheiten wie sie im Heizkesselbau üblich sind, bspw. Regel- und Fühlerele mente, Strömungsleitbleche, konstruktive Gestaltung der WT, Isolationen, Umschließungsgehäuse, Leitungsführun gen und Leitungsverbindungen u. dgl. ist verzichtet, da solche Bauelemente ohne weiteres zur Verfügung stehen.

Claims

1. Heizkessel mit Pulsationsbrenner für die Verbren nung von Gas oder Heizöl, bestehend aus einem was serführenden Gehäuse, in dem die Brennkam mer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die wärmeübertragungswirksame Fläche (1) der Brennkammer (2) in bezug auf die der Nachschalt heizfläche (3) kleiner ausgebildet ist,
daß die Nachschaltheizfläche (3) dem wasserführen den Gehäuse (4) der Brennkammer (2) nachgeschaltet und das wasserführende Volumen der Nachschaltheiz fläche (3) größer bemessen ist als das des Brenn kammergehäuses (4) und
daß zwischen Brennkammer (2) und Nachschaltheizfläche (3) ein abgas schadstoffreduzierender Katalysator (5) angeordnet ist.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschaltheizflächen (3) in Form eines Wärmetauschers (WT _w) mit korrosionsfestem Wärme übertragungsflächenmaterial, wie Keramik, Glas, korrosionsfestem Metall oder Metallegierungen aus gebildet ist.

3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Nachschaltheizflächen (3) des Ab gas-/Wasserwärmetauschers (WT _w) ein weiterer Wärme tauscher als Abgas-/Luftwärmetauscher (WT _GL) nach geschaltet ist.

4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand der Brennkammer (2) von der Außenwand ihres wasserführenden Gehäuses (4) in geringem Abstand von maximal 3-5 cm mit im wesentlichen gleicher Form umschlossen ist.

5. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (5) aus mehreren, abgas schadstoffspezifischen Katalysatoren gebildet ist.