DE3832322C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein Heizungskessel dieser Art mit Umkehrbrennkammer (DE-GM 85 20 831) ist für eine Öl- und Gasfeuerung als Überdruckkessel geeignet. Dabei werden die Brenngase zum Brennerende zurückgeleitet, von wo sie durch die mit Einprägungen versehenen Rauchrohre zum hinteren Abgassammler strömen. Die Einprägungen erhöhen die Turbulenzen und damit den Wärmeübergang. Der Heizungskessel besitzt einen hohen Wirkungsgrad und hat sich in der Praxis bewährt. Sollen bei dem bekannten Heizungskessel die Abgastemperaturen noch weiter abgesenkt werden, dann ist das nur durch einen weiteren Wärmetauscher zu erzielen, der ein separates Bauteil darstellen würde. Auch ist es mit dem bekannten Heizungskessel nicht ohne weiteres möglich, eine niedrige Rauchgastemperatur von vorgegebener Größe einzustellen.

Ein anderer bekannter Heizungskessel (DE-OS 33 33 747) ist mit einer Umkehrbrennkammer, einer vorderen Wendekammer, einem hinteren Abgassammler und einem über die Umkehrbrennkammer hinaus verlängerten Wasserraum versehen, durch den Rauchrohre geführt sind, die jedoch keine Einprägungen aufweisen. Von dem Boden der Umkehrbrennkammer gehen absperrbare, als Kurzschlußrohre dienende Rauchrohre aus. Diese Rauchrohre sind durch einen Wärmetauscher geführt und münden in die Abgasleitung ein. Über die Wärmeaustauschflächen des Wärmetauschers wird das Kondensat geführt, das sich aus dem Rauchgas beim Eintritt in den Abgas- und Kondensatsammler ausscheidet. Bei einer Beaufschlagung des Wärmetauschers mit Rauchgas über die von dem Boden der Umkehrbrennkammer ausgehenden Rauchrohre wird das Kondensat erwärmt und dabei die Säurebildner aus dem Kondensat ausgetrieben. Durch die bekannte Schaltung der Kurzschlußrohre kann die Temperatur des Abgases nicht beeinflußt werden.

Das DE-GM 69 46 628 zeigt für Heizungskessel geeignete Rauchrohre, die mit Einprägungen versehen sind. Die Einprägungen dienen der Stabilität der Rohre und als Verwirbelungselemente. Die Einprägungen können auch in zueinander senkrechten Ebenen angeordnet sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizungskessel so zu gestalten, daß niedrige Abgastemperaturen ohne einen nachgeschalteten, als separates Bauteil ausgebildeten Wärmetauscher zu erreichen sind und daß eine untere Abgastemperatur eingehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Heizungskessel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mit dem Heizungskessel wird derselbe Effekt erzielt, wie mit einem Heizungskessel mit einem nachgeschalteten Wärmetauscher in einer separaten Baueinheit. Der Wärmetauscher zum weiteren Abkühlen der Abgase ist in den hinteren Verlängerungsbereich des Heizungskessels integriert. Dazu sind nicht nur die vorhandenen Rauchrohre etwas länger gestaltet, sie sind viel­ mehr durch die zusätzlichen Einprägungen im Verlängerungsbereich auf die hier vorliegenden Bedingungen eingestellt. Die vorhan­ denen Einprägungen dienen einer Erhöhung der Turbulenzen und damit des Wärmeüberganges.

Die zusätzlichen Einprägungen im Verlängerungsbereich der Rauchrohre erhöhen diese Turbulenz und verändern den freien Strömungsquerschnitt. Da mit abfallender Abgastemperatur über die Rohrlänge die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt, wird diese durch die vorteilhafte Anpassung des Strömungsquerschnittes wieder angehoben.

Die verschließbaren Kurzschluß-Rauchrohre zwischen der Umkehrbrennkammer und dem Abgassammler erlauben dabei eine Anhebung der Abgastemperatur auf den gewünschten Wert, falls dieser durch eine zu starke Abkühlung bei Teillast der Feuerung in dem integrierten Nachschaltwärmetauscher unterschritten werden sollte. Es werden beide Funktionen des eines nachgeschalteten Wärmeaustauschers erzielt, nämlich der weitere Wärmeabbau und das Einhalten einer Mindestabgastemperatur. Dabei ist eine äußerst kostengünstige Konstruktion geschaffen, da das angestrebte Ziel durch eine einfache Verlängerung des Kesselkörpers und der Rauchrohre erreicht wurde, wobei die Kurzschlußrauchrohre die hier ohnedies erforderlichen Anker (Festigkeit) ersetzen.

Die zusätzlichen Einprägungen im Verlängerungsbereich der Rauchrohre sollen den Strömungsquerschnitt verringern. Aus diesem Grunde liegen sie, im Querschnitt der Rauchrohre gesehen, um 90° versetzt zu den vorhandenen Einprägungen. Die Strömungsgeschwindigkeit der abgekühlten Gase wird hierdurch deutlich vergrößert.

Die Kurzschluß-Rauchrohre zwischen der Umkehrbrennkammer und dem Abgassammler, welche gleichzeitig als Anker dienen, durch­ dringen den verlängerten hinteren Wasserraum. Es erfolgt ein Wärmeübergang, der durch Einprägungen in den Rohrwänden noch gefördert werden kann. Somit werden nicht die heißen Brenngase, sondern heruntergekühlte Heizgase den Abgasen zugemischt. Die Zumischung wird durch eine thermostatisch gesteuerte Absperr­ klappe im Abgassammler gesteuert. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, die Kurzschluß-Rauchrohre an ihrem Austritt in der Kessel­ rückwand mit einem Abschlußring zu umgeben, an den sich die Absperrklappe bis zum Unterschreiten einer festgelegten Abgas­ temperatur anlegt. Sobald diese Temperatur unterschritten wird, öffnet sich die Absperrklappe. Die Kurzschlußströmung hebt die Temperatur auf den gewünschten Wert an.

Die Zeichnung stellt in einer einzigen Figur einen Längsschnitt durch einen Heizungskessel als Ausführungsbei­ spiel der Erfindung dar.

Der Heizungskessel besitzt eine Umkehrbrennkammer 1, in der die Heizgase zum Brennerende zurückgelenkt werden. Durch eine vordere, durch die Kesseltür gebildeten Wendekammer 2 gelangen die Heizgase in einen Heizgaszug aus einzelnen Rauchrohren 3. Diese führen durch den Wasserraum 4 zum hinteren Abgassammler 5.

Zur Erhöhung der Turbulenzen und damit des Wärmeüberganges besitzen die Rauchrohre über ihre Länge in Abständen verteilte Einprägungen 6. In dem nach hinten verlängerten Wasserraum 4′ besitzen die Rauchrohre 3 zusätzliche Einprägungen 6′ zur Ver­ änderung des freien Strömungsquerschnittes. Dieser Bereich der Rauchrohre 3 entspricht einem integrierten Nachschalt-Wärme­ tauscher zur Abkühlung der Abgase auf sehr niedrige Temperaturen.

Damit eine untere Grenztemperatur nicht unterschritten wird, führen Kurzschluß-Rauchrohre 7 vom Boden 8 der Umkehrbrenn­ kammer 1 zum Abgassammler 5. Diese besitzen Einprägungen 9 und dienen als Wärmetauscher und gleichzeitig als Anker. Sobald die Grenztemperatur im Abgasstutzen 10 unterschritten wird, wird eine an einem Abschlußring 11 anliegende Absperrklappe 12 geöffnet. Jetzt kann eine Kurzschlußströmung zur Anhebung der Abgastemperatur erfolgen. Die Steuerorgane zur Bedienung der Absperrklappe 12 sind nicht dargestellt. Es handelt sich jedoch um einfache Elemente, die einem Fachmann geläufig sind.

Claims (3)

1. Heizungskessel mit einer Umkehrbrennkammer (1), mit einer vorderen Wendekammer (2), mit einem hinteren Abgassammler (5), mit einem die Umbrennkammer (1) umschließenden und einem über die Umkehrbrennkammer (1) hinaus verlängerten Wasserraum (4, 4′) und mit einem dem Wasserraum (4, 4′) durchdringenden Heißgaszug aus einzelnen Rauchrohren (3), die mit über ihre Länge in Abständen verteilten Einprägungen (6) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchrohre (3) in ihrem hinteren, in dem verlängerten Wasserraumes (4′) liegenden Bereich mit zusätzliche Einprägungen (6′) versehen sind, die, im Querschnitt der Rauchrohre (3) gesehen, um 90° versetzt zu den übrigen Einprägungen (6) liegen und daß in dem Boden (8) der Umkehrbrennkammer (1) verschließbare, mit Einprägungen (9) versehene Kurzschluß-Rauchrohre (7) durch den verlängerten Wasserraum (4′) zu dem Abgassammler (5) führen.

2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Kurzschluß-Rauchrohren (7) im Abgassammler (5) eine thermostatisch gesteuerte Absperrklappe (12) zugeordnet ist.

3. Heizungskessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschluß-Rauchrohre (7) im Abgassammler (5) von einem Abschlußring (11) umgeben sind, an dem die Absperrklappe (12) bis zum Unterschreiten einer festgelegten Abgastemperatur anliegt und daß die Kurzschluß-Rauchrohre so ausgebildet sind, daß sie die für die Festigkeit erforderlichen Ankerrohre ersetzen.