DE3820671A1 - Heizungskessel fuer die verbrennung fluessiger oder gasfoermiger brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel für die Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe ge­ mäß Oberbegriff des Hauptanspruches. Heizungskessel der genannten Art sind allgemein bekannt und in Benutzung und bedürfen insoweit keines besonderen druckschriftli­ chen Nachweises.

Zwecks Reduzierung des sogenannten NOX-Anteiles in den Abgasen, der neben anderen schädlichen Gasanteilen die Umwelt belastet, ist es bereits bekannt, einen Teil der Abgase abzuzweigen, dem Brenner wieder zuzuführen und der Verbrennungsluft beizumischen. Soweit bekannt, ge­ schieht dies bisher in der Weise, daß man eine äußere, gut wärmeisolierte Leitung außerhalb des Kes­ sels vorsieht, die den Gasabzugsbereich des Kessels mit der Saugseite des Brennergebläsegehäuses verbindet. Die Wärmeisolierung dieser Leitung ist deshalb nötig, um den abgezweigten Abgasanteil sich nicht zu stark abküh­ len zu lassen. Abgesehen von der Schwierigkeit, diese Leitung an das Gebläsegehäuse heranführen zu können, ist dabei ferner zu berücksichtigen, daß derartige Hei­ zungskessel in der Regel mit Feuerraumverschlußtüren versehen sind, die den Gebläsebrenner tragen, was be­ deutet, daß die Gasrückführleitung zumindest im Bren­ nerbereich biegsam sein muß, um die Feuerraumverschluß­ tür möglichst unbehindert öffnen zu können.

Ausgehend von einem Heizungskessel der eingangs genann­ ten Art und unter Beibehaltung des bekannten Prinzips der Rückführung eines Teiles der Abgase liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Kessel derart auszubilden und zu verbessern, daß auf eine sol­ che äußere Rückführleitung verzichtet und mit einfach­ sten Mitteln die Abgasrückführung bewirkt werden kann.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizungskessel der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzei­ chen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte und praktische Ausführungsformen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung fällt also vorteil­ haft die Anordnung einer äußeren Abgasrückführleitung weg und damit auch die Anschlußschwierigkeit dieser Leitung an das Gebläsebrennergehäuse. Sofern derartige Kessel mit einer Feuerraumverschlußtür versehen sind, müssen auch keine besonderen Maßnahmen getroffen wer­ den, um die Verschlußtür unbehindert öffnen zu können. Da die ganze Abgasrückführung innerhalb des Kessels er­ folgt, fallen auch vorteilhaft aufwendige Isolations­ maßnahmen für eine Abgasrückführleitung weg. Unabhängig von der speziellen Kesselbauart ist dabei zudem auf je­ denfall der Abgasrückführweg kürzer und zwar im Ver­ gleich zu einer Rückführung durch eine außen angeord­ nete Rückführleitung.

Um die tatsächlich dem Gebläse zugeführte Abgasmenge regeln zu können, ist der Überströmkanal vorteilhaft mit einer einstellbaren Blende versehen. Um die abge­ zweigte Abgasmenge nicht der Luftansaugseite des Bren­ nergebläses zuleiten zu müssen, die in der Regel auf der zur Feuerraumverschlußtür abgewandten Seite liegt, ist die überströmkanalseitige Trägerscheibe des Läufer­ rades des Brennergebläses im Zentrumsbereich mit minde­ stens einer Überströmöffnung versehen, so daß der An­ saugbereich des Läuferrades auch auf der luftabgewand­ ten Seite wirksam werden kann. Das Läuferrad des Bren­ nergebläses kann aber auch derart ausgebildet werden, daß dessen Trägerscheibe überströmkanalseitig ebenfalls mit Läuferflügeln besetzt ist, wodurch Saugbereiche auf beiden Seiten des Läuferrades gegeben sind, nämlich einmal für die anzusaugende Luft und einmal für den an­ zusaugenden Abgasteil. Die erforderliche Luft-Abgas-Mi­ schung erfolgt dann hinter dem Läuferrad.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung des Heizungs­ kessels derart, daß der Gasabzugsstutzen des Kessels im brennerseitigen Bereich des Kesselgehäuses an einem Ab­ gassammelraum angeschlossen ist, der vorzugsweise als Ringkanal ausgebildet wird. Bei dieser Ausbildung des Kessels ergibt sich ein außerordentlich kurzer Weg für das abzuzweigende Abgas, da hierbei der Abgassammelraum und das Gebläsegehäuse unmittelbar benachbart einander zugeordnet sind, was nachfolgend noch näher erläutert wird.

Das erfindungsgemäße Abgasrückführprinzip innerhalb des Kessels kann auch an Heizungskesseln verwirklicht wer­ den, die mit einer topfartigen Umkehrbrennkammer im Feuerraum ausgestattet sind, dessen Abzugsstrecke durch einen die Umkehrbrennkammer umgebenden, ggf. durch Längsrippen in Einzelzüge gegliederten Heizgaszugkanal gebildet ist. Hierbei wird der Abgasüberströmkanal mit einem den Heizgaszugkanal mindestens bis zu dessen ab­ strömseitigen Ende durchgreifenden Abgaszuströmkanal verlängert ausgebildet, wobei der Abgaszuströmkanal im unteren Bereich des Heizgaszugkanales angeordnet ist. Sofern eine Gliederung des ringzylindrischen Heizgaszu­ ges durch Längsrippen vorliegt, ist vorteilhaft vorge­ sehen, mindestens einen der unteren durch Längsrippen begrenzten Einzelzüge als mit dem Abgasüberströmkanal in Verbindung stehenden Abgaszuströmkanal auszubilden. Auch dies wird noch näher erläutert. Sowohl die eine als auch die andere Ausführungsform sind dabei ohne weiteres nachträglich an bereits bestehenden und ent­ sprechenden Kesselkonstruktionen möglich.

Sofern bei derartigen Heizungskesseln der Feuerraum mit einer Feuerraumverschlußtür ausgestattet sind, was in der Mehrzahl der Fälle zutrifft, ist der Abgasüber­ strömkanal in der Feuerraumverschlußtür angeordnet.

In Rücksicht auf Festpartikel im abgezweigten Abgas­ strom kann vorteilhaft zuströmseitig vor dem Abgasüber­ strömkanal auswechselbar ein Filter, wie Filter aus Stahlgewebe bzw. Stahlwolle od. dgl., angeordnet wer­ den. Sofern sich der Abgasüberströmkanal in der Kessel­ verschlußtür befindet, was, wie erwähnt, in der Mehr­ zahl der Fälle zutrifft, wird dieses Filter unmittelbar bei Öffnung der Feuerraumverschlußtür zugänglich und kann problemlos ausgewechselt werden. Zweckmäßig wird dabei der zuströmseitige Anströmbereich des Filters größer ausgebildet als es dem Querschnitt des Über­ strömkanales entspricht, womit einem zu schnellen Zu­ setzen des Filters entgegengewirkt werden kann.

Sofern eine bekannte Heizkesselkonstruktion gemäß An­ spruch 6 vorliegt, bei der sich also der Abgasstutzen relativ weit entfernt vom Brennergehäuse befindet, kann durchaus auch in Betracht gezogen werden, die Abgas­ rückführleitung, im Inneren des Kesselgehäuses verblei­ bend, im wasserführenden Innenraum des Kesselgehäuses anzuordnen.

Der erfindungsgemäße Heizungskessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungs­ beispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Heizungskes­ sel der vertikal orientiert aufzustellen ist;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine besondere Ausfüh­ rungsform des Läuferrades;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Heizungskes­ sel der horizontal orientiert aufzustellen ist und bei dem sich der Abzugsbereich ent­ fernt vom Brennergehäuse befindet und

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Heizungskessel gemäß Fig. 3.

Orientiert an den Fig. 1, 3 bestehen diese Heizungskes­ sel aus einem wasserführenden Gehäuse 1, in dem ein Feuerraum 2 mit zum Gasabzugsstutzen 3 führender Gasab­ zugsstrecke S und vor dem Feuerraum das Gehäuse eines Gebläsebrenners angeordnet sind. Bezüglich des Hei­ zungskessels gemäß Fig. 1 ist dabei darauf hinzuweisen, daß dieser auch durchaus mit horizontaler Anordnung be­ züglich seiner Längsachse aufgestellt werden kann.

Beiden Kesselkonstruktionen ist dabei gemeinsam, daß zwischen dem gegenüber der Luftansaugseite befindlichen Unterdruckbereich 6 der Läuferkammer 7 des Gebläsege­ häuses 4 und dem brennerseitigen Abschlußbereich 8 des Feuerraumes 2 ein Abgasüberströmkanal 9 angeordnet ist, der die Läuferkammer 7 mit dem Endbereich S′ der Gasab­ zugsstrecke S im Kessel verbindet, wobei das Läuferrad 12 des Gebläses überströmkanalseitig saugwirksam ausge­ bildet ist. Wie vorerwähnt und aus Fig. 1 ersichtlich, kann dabei der Überströmkanal 9 mit einer einstellbaren Blende 10 versehen sein, die auch ohne weiteres bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sinngemäß entsprechend an­ geordnet werden kann. Die Gebläsegehäuse 4 der Gebläse­ brenner sind in beiden Fällen nur schematisch angedeu­ tet, d.h., auf die Darstellung konstruktiver Einzelhei­ ten bezüglich der Brennstoff- und Luftzuführung ist verzichtet. Um das Läuferrad 12 des Gebläses auch für den Abgasüberströmkanal 9 wirksam werden zu lassen, ist bei der dargestellten Ausführungsform die überströmka­ nalseitige Trägerscheibe 11 des Läuferrades 12 im Zentrumsbereich mit mindestens einer Überströmöffnung 13 versehen, d.h., die Saugwirkung des Läuferrades 12 wird auch durch die Überströmöffnungen 13 in bezug auf den Überströmkanal 9 wirksam. Eine andere Ausführungs­ form des Läuferrades 12 ist in Fig. 2 verdeutlicht, bei der die Trägerscheibe 11 des Läuferrades überströmkanalseitig ebenfalls mit Läuferflügeln 14 be­ setzt ist. Derartig doppelseitig wirksame Läuferräder sind zwar bekannt, dies aber nicht in Verbindung damit, einen rückzuführenden Abgasstrom anzusaugen.

Da derartige Kessel in der Mehrzahl der Fälle und wie dargestellt mit Feuerraumverschlußtüren 19 ausgestattet sind, ist der Abgasüberströmkanal 9 vorteilhaft direkt in der Feuerraumverschlußtür 19 angeordnet. Sollte ein Heizkessel brennerseitig nicht mit einer Verschlußtür ausgestattet, sondern mit einer wasserführenden Doppel­ wand mit Öffnung für den Brennerkopfdurchgriff versehen sein, was ebenfalls bekannt ist, so würde der Abgas­ überströmkanal 9, wie ohne weiteres vorstellbar, als Kanaldurchgriff durch die wasserführende Verschlußwand im Brennerbereich ausgebildet werden und zwar mit der gleichen Maßgabe, daß der Ausmündung dieses Überström­ kanales eine entsprechende Öffnung im Gebläsegehäuse entsprechend abgedichtet und fluchtend gegenübersteht.

Die Kesselausbildung gemäß Fig. 1 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 3 dadurch, daß hierbei die Brennkam­ mer B keine Umkehrbrennkammer wie im Falle des Kessels nach Fig. 3 ist, sondern eine nach unten offene Brenn­ kammer mit einer Heizgasführung bzw. Abgasstrecke S, wie mit Pfeilen angedeutet. Der Abgasstutzen 3 befindet sich dabei im brennerseitigen Bereich des Kesselgehäu­ ses 1 und ist dort an einen Abgassammelraum 1′ ange­ schlossen, der, wie dargestellt, einen Ringkanal bil­ det, der nach außen durch die Feuerraumverschlußtür 19 abgeschlossen ist, auf der andererseits, wie darge­ stellt und bekannt, das Gebläsegehäuse 4 unmittelbar aufsitzt. Wie ersichtlich, ergibt sich dabei ein außer­ ordentlich kurzer Überströmkanal 9, durch den ein Teil der im Abgassammelraum 1′ ankommenden Abgase direkt dem Läuferrad 12 zuströmen kann. Zweckmäßig ist dabei zu­ strömseitig vor dem Abgasüberstömkanal auswechselbar ein Filter 20 angeordnet. Vorteilhaft wird dabei dieses Filter 20 bezüglich seines Anströmbereiches größer aus­ gebildet, als es dem Querschnitt des Überströmkanales 9 entspricht.

Bei der Ausführungsform des Heizungskessels gemäß Fig. 3 ist der Abgasüberströmkanal 9 mit einem den Heizgas­ zugkanal mindestens bis zu dessen abströmseitigen Ende 18 durchgreifenden Abgaszuströmkanal 9′ verlängert aus­ gebildet, wobei der Abgaszuströmkanal 9′ im unteren Be­ reich des Heizgaszugkanales angeordnet ist. Dieser ver­ längerte Abgaszuströmkanal 9′ ist in geeigneter Weise abgedichtet an den Abgasüberströmkanal 9 in der Ver­ schlußtür 9 angeschlossen, was im einzelnen nicht be­ sonders dargestellt ist. Diese Abdichtung wird bspw. einfach dadurch bewirkt, daß sich beim Schließen der Verschlußtür 19 der Überströmkanal 9 mit seiner zu­ strömseitigen Mündung an den Abgaszuströmkanal 9′ an­ legt.

Sofern dieser Heizungskessel, wie dargestellt und bes­ ser aus Fig. 4 ersichtlich, durch Längsrippen 16 in Einzelzüge 17 gegliedert ist, kann einfach der unterste Einzelzug 17 als Abgaszuströmkanal 9′ ausgenutzt wer­ den, indem man die beiden diesen Kanal 9′ begrenzenden Längsrippen 16 mit einem Deckblech 17′ nach oben ver­ schließt. Sofern diese Längsrippen nicht die brenner­ seitige Überströmkammer 21 mit erfassen, was häufig der Fall ist, wird dort ein entsprechendes Zwischenkanal­ stück 22 vorgesehen, das den Anschluß zum Abgasüber­ strömkanal 9 im Verschlußdeckel 19 herstellt. Dieses Zwischenkanalstück 22 kann mit dem Abdeckblech 17′ aus einem einheitlichen Blechzuschnitt gebildet sein.

Die Möglichkeit, den Abgaszuströmkanal 9′ im wasserfüh­ renden Innenraum des Kesselgehäuses 1 anzuordnen, was vorteilhaft im unteren Bereich erfolgt, ist in Fig. 3 le­ diglich gestrichelt angedeutet.

Claims (10)

1. Heizungskessel für die Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, bestehend aus einem was­ serführenden Gehäuse (1), in dem ein Feuerraum (2) mit zum Gasabzugsstutzen (3) führender Gasabzugs­ strecke (S) und vor dem Feuerraum (2) das Gehäuse (4) eines Gebläsebrenners (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem gegenüber der Luftansaugseite be­ findlichen Unterdruckbereich (6) der Läuferkammer (7) des Gebläsegehäuses (4) und dem brennerseiti­ gen Abschlußbereich (8) des Feuerraums (2) ein Ab­ gasüberströmkanal (9) angeordnet ist, der die Läu­ ferkammer (7) mit dem Endbereich (S′) der Gasab­ zugsstrecke (S) im Kessel verbindet und daß das Läuferrad (12) des Gebläses überströmkanalseitig saugwirksam ausgebildet ist.

2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (9) mit einer einstellbaren Blende (10) versehen ist.

3. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die überströmkanalseitige Trägerscheibe (11) des Läuferrades (12) des Brennergebläses im Zen­ trumsbereich mit mindestens einer Überströmöffnung (13) versehen ist.

4. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerscheibe (11) des Läuferrades (12) des Brennergebläses überströmkanalseitig ebenfalls mit Läuferflügeln (14) besetzt ist.

5. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasabzugsstutzen (3) im brennerseitigen Bereich des Kesselgehäuses (1) an einen Abgassam­ melraum (1′), vorzugsweise als Ringkanal ausgebil­ det, angeschlossen ist.

6. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer topfartigen Umkehrbrennkammer (15) im Feuerraum (2), dessen Abzugsstrecke (S) durch einen die Umkehrbrennkammer (15) umgebenden, ggf. durch Längsrippen (16) in Einzelzüge (17) geglie­ derten Heizgaszugkanal gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasüberströmkanal (9) mit einem den Heizgaszugkanal mindestens bis zu dessen abström­ seitigen Ende (18) durchgreifenden Abgaszuströmka­ nal (9′) verlängert ausgebildet und der Abgaszu­ strömkanal (9′) im unteren Bereich des Heizgaszug­ kanales angeordnet ist.

7. Heizungskessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der unteren durch Längsrippen (16) begrenzten Einzelzüge (17) als mit dem Abgas­ überströmkanal (9) in Verbindung stehender Abgas­ zuströmkanal (9′) ausgebildet ist.

8. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der brennerseitige Abschlußbereich (8) des Feuerraumes (2) in Form einer Feuerraumverschluß­ tür (19) ausgebildet und in dieser der Abgasüber­ strömkanal (9) angeordnet ist.

9. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zuströmseitig vor dem Abgasüberströmkanal (9) auswechselbar ein Filter (20), wie Filter aus Stahlgewebe, angeordnet ist.

10. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasüberströmkanal (9) im wasserführenden Innenraum des Kesselgehäuses (1) angeordnet und dieser in den Unterdruckbereich (6) der Läuferkam­ mer (7) einmündend ausgebildet ist.