DE3920206A1

DE3920206A1 - Combustion chamber for central heating boiler - can operate either on liq. or gaseous fuel

Info

Publication number: DE3920206A1
Application number: DE3920206A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr Foerster
Original assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1989-06-21
Filing date: 1989-06-21
Publication date: 1991-01-10
Also published as: DE3920206C2

Abstract

A central heating boiler is designed to operate on either a liq. or a gaseous fuel. The fuel is supplied through a pipe (12) and is atomised by a nozzle (13) which injects it into the combustion chamber (7). A steam superheater formed by a coil of pipe (24) is installed in the combustion chamber (7) and generates superheated steam which is injected into the combustion chamber (7) in front of the fuel atomising nozzle. The combustion gases then flow through a ceramic heat exchanger which heats the water for the central heating system. USE - Central heating boiler.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrei ben eines Heizkessels, bei dem als Brennstoff Öl oder Gas eingesetzt wird. Der Heizkessel ist zur Erhitzung eines Wärmeträgers mit einem Wärmetauscher vorzugsweise aus Keramik ausgerüstet. Der Wärmetauscher wird von vom Brennraum des Heizkessels abziehendem heißen Verbrennungs gas erwärmt. Innerhalb des Brennraumes wird in einem Was serverdampfer überhitzter Wasserdampf erzeugt, der zusam men mit Brennstoff und Verbrennungsluft ein Gasgemisch bildet, das im Brennraum gezündet wird und innerhalb einer Verbrennungszone verbrennt. Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Heizkessel zur Durchführung des Ver fahrens.The invention relates to a method for operating ben of a boiler in which oil or Gas is used. The boiler is for heating a heat transfer medium with a heat exchanger preferably made of ceramic. The heat exchanger is from Combustion chamber of the boiler extracting hot combustion warmed gas. Inside the combustion chamber there is a what server steamer generates superheated steam, which together a gas mixture with fuel and combustion air forms, which is ignited in the combustion chamber and inside burns in a combustion zone. The invention relates also on a boiler to carry out the Ver driving.

Einrichtungen, bei denen zur Wärmeerzeugung ein Brenn stoff/Wasserdampf/Verbrennungsluft-Gemisch verbrannt wird, sind bekannt. So wird in der DE-OS 36 26 933 eine Einrich tung beschrieben, bei der flüssiger Brennstoff zur Ver dampfung in überhitzten Wasserdampf eingegeben wird. Das dabei im Verdampfer gebildete Brennstoff/Wasserdampf- Gemisch wird dann nach Zugabe von Verbrennungsluft im Brennraum gezündet und verbrannt. Ein Teil der im Brenn raum erzeugten Wärme dient zur Wasserverdampfung und Über hitzung des verdampften Wassers und zur Verdunstung des in den Wasserdampf eingeführten flüssigen Brenn stoffs. Mit dem übrigen Teil der Wärme des vom Brennraum abziehenden heißen Verbrennungsgases wird ein sekundärer Wärmeträger erhitzt.Facilities in which a burner is used to generate heat substance / water vapor / combustion air mixture is burned, are known. So in DE-OS 36 26 933 Einrich tion described in the liquid fuel for Ver steam is entered into superheated steam. The fuel / water vapor formed in the evaporator Mixture is then in the combustion air after addition Firing chamber ignited and burned. Part of the burning Room generated heat is used for water evaporation and over heating the evaporated water and evaporating the liquid fuel introduced into the water vapor fabric. With the rest of the heat from the combustion chamber exhausting hot combustion gas becomes a secondary one Heat transfer fluid heated.

Bei der Verbrennung von Gasgemischen, die Brennstoff, Wasserdampf und Verbrennungsluft enthalten, lassen sich die Stickoxid-Emissionen gegenüber wasserdampflosen Gas gemischen sehr vermindern. Der Betrieb von Heizkesseln, die zur Verbrennung von Wasserdampf enthaltenden Gasge mischen geeignet sind, ist daher zur Verminderung von Umweltbelastungen von großer Bedeutung.When burning gas mixtures containing fuel, Can contain water vapor and combustion air the nitrogen oxide emissions compared to steamless gas reduce mixtures very much. Operation of boilers, Gasge containing for the combustion of water vapor are suitable for the reduction of Environmental pollution of great importance.

Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist ein Wasserverdampfer mit gesonderter Brennstoffzufuhr für den flüssigen Brennstoff erforderlich. Dabei ist dafür Sorge zu tragen, daß die in den Brennraum eingeführte Brennstoffleitung so verlegt wird, daß die Gefahr einer Brennstoffüberhitzung innerhalb der Brennstoffleitung unterbunden ist.To carry out the described method is a Water evaporator with separate fuel supply for the liquid fuel required. It is for that To ensure that the one introduced into the combustion chamber Fuel line is laid so that the risk of Fuel overheating within the fuel line is prevented.

Aufgabe der Erfindung ist es, für einen Heizkessel der vorgenannten Art eine einfache Aufbereitung des Brenn stoff/Wasserdampf/Verbrennungsluft-Gemisches ausgehend von überhitztem Wasserdampf zu schaffen und eine Über hitzung insbesondere bei flüssigem Brennstoff vor der Verbrennung zu vermeiden ist.The object of the invention is for a boiler a simple preparation of the distillate substance / water vapor / combustion air mixture of superheated steam and creating an over heating especially with liquid fuel before Avoid burning.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die in Patentan spruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Danach wird der innerhalb des Brennraums überhitzte Wasserdampf noch vor der Verbrennungszone in die Verbrennungsluft entweder an der gleichen Stelle wie der Brennstoff oder nach des sen Zugabe injiziert. Es erfolgt auf diese Weise eine sehr intensive Vermischung von Verbrennungsluft, Wasser dampf und Brennstoff vor Eintritt des Brennstoff/Wasser dampf/Verbrennungsluft-Gemisches in die Verbrennungszone im Brennraum. Die Zugabe des Wasserdampfes bei Einleitung des Brennstoffs in die Verbrennungsluft, oder unmittelbar nach dessen Einleitung verhindert eine Erwärmung des Brenn stoffs vor seiner Verbrennung.This object of the invention is achieved by the in Patentan claim 1 specified features solved. Then the steam still overheated inside the combustion chamber the combustion zone into the combustion air either in the same place as the fuel or after the injected. In this way there is a very intensive mixing of combustion air and water steam and fuel before the fuel / water enters steam / combustion air mixture into the combustion zone in the combustion chamber. The addition of water vapor upon introduction of the fuel in the combustion air, or immediately after its initiation, the burner does not heat up before its combustion.

Bevorzugt wird eine Wassermenge injiziert, die das 0,5- bis 3fache der zugeführten Brennstoffmenge beträgt, Pa tentanspruch 2. Mit einem solchen Gasgemisch läßt sich der Anteil von Stickoxiden im Verbrennungsgas auf sehr geringe Werte herabsetzen.An amount of water is preferably injected which is up to 3 times the amount of fuel supplied, Pa claim 2. With such a gas mixture can the proportion of nitrogen oxides in the combustion gas to very reduce low values.

Um eine intensive Vermischung des injizierten Wasserdampfes mit Brennstoff und Verbrennungsluft und eine weitgehende Homogenisierung des zu verbrennenden Gasgemisches zu er reichen, ist es in weiterer Ausbildung der Erfindung ge mäß Patentanspruch 3 vorgesehen, unter Überdruck gegen über Umgebungsdruck stehenden Wasserdampf quer zur Haupt strömungsrichtung des Brennstoff/Verbrennungsluft-Stromes in die Verbrennungsluft einzubringen.For an intensive mixing of the injected water vapor with fuel and combustion air and extensive Homogenization of the gas mixture to be burned range, it is ge in further training of the invention provided according to claim 3, under positive pressure against Water vapor at ambient pressure across the main flow direction of the fuel / combustion air flow into the combustion air.

Besonders wirtschaftlich läßt sich der Heizkessel dann betreiben, wenn der zugegebene Wasserdampf aus den Ver brennungsgasen durch Kondensation entfernt wird und die dabei freiwerdende Wärmemenge ebenfalls zur Erwärmung eines Wärmeträgers genutzt wird. Der auskondensierte Was serdampf wird zweckmäßig zum Wasserverdampfer wieder zurückgeführt. Um Salzabscheidungen zu vermeiden, ist es zweckmäßig, vor der ersten Inbetriebnahme des Heiz kessels im Wasserverdampfer entsalztes Wasser einzuführen, Patentanspruch 5.The boiler can then be particularly economical operate when the added water vapor from the ver combustion gases is removed by condensation and the the amount of heat released also for heating a heat transfer medium is used. The condensed what Serdampf is appropriately a water evaporator again returned. To avoid salt deposits is it is advisable to use the heater for the first time introduce demineralized water into the boiler, Claim 5.

Der Wasserdampf wird gemäß Patentanspruch 6 erst nach Zünden eines nur Brennstoff und Verbrennungsluft enthal tenden Gasgemisches in die Verbrennungsluft injiziert, und zwar erst dann, wenn der im Brennraum angeordnete Wasserverdampfer eine zur Verdampfung und Überhitzung des einzuführenden Wassers ausreichende Temperatur ohne Einsatz von Fremdenergie erreicht hat. Zweckmäßig werden beim Abschalten des Heizkessels die Dampfinjektion und die Brennstoffzufuhr zugleich unterbrochen, oder das Ab schalten der Wasserdampfinjektion erfolgft nach Abschal ten der Brennstoffzufuhr, Patentanspruch 7.The steam is only according to claim 6 Ignition only contains fuel and combustion air injected gas mixture into the combustion air, and only when the one arranged in the combustion chamber Water evaporator one for evaporation and overheating temperature of the water to be introduced without Use of external energy has reached. Be expedient when the boiler is switched off, steam injection and the fuel supply is interrupted at the same time, or the Ab Switching the steam injection takes place after switching off th fuel supply, claim 7.

Das erfindungsgemäße Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Aus führungsbeispieles näher erläutert.The inventive method and an apparatus for Implementation of the procedure are based below one schematically reproduced in the drawing management example explained in more detail.

Die Zeichnung zeigt einen Heizkessel zur Erzeugung von Heizungswasser als Wärmeträger zum Zwecke der Beheizung von Gebäuden. Zur Wärmeübertragung zwischen erzeugtem heißen Verbrennungsgas und Wärmeträger ist ein Wärmetau scher 1 vorgesehen. Der Wärmetauscher besteht aus Keramik, im Ausführungsbeispiel aus Siliciumcarbid, und wird vom Verbrennungsgas in Strömungsrichtung 2, im Ausführungs beispiel von oben nach unten vom Verbrennungsgaseintritt 3 des Wärmetauschers zum Verbrennungsgasaustritt 4 durch strömt. Das zu erhitzende Heizungswasser als Wärmeträger tritt an der kalten Seite des Wärmetauschers am Heizungs wassereinlaß 5 in den Wärmetauscher 1 ein und verläßt ihn auf Heiztemperatur erhitzt am Heizungswasserauslaß 6.The drawing shows a boiler for generating heating water as a heat carrier for the purpose of heating buildings. A heat exchanger 1 is provided for heat transfer between the hot combustion gas generated and the heat transfer medium. The heat exchanger consists of ceramic, in the exemplary embodiment made of silicon carbide, and the combustion gas flows in the flow direction 2 , in the embodiment, for example, from top to bottom from the combustion gas inlet 3 of the heat exchanger to the combustion gas outlet 4 . The heating water to be heated as a heat carrier enters the cold side of the heat exchanger at the heating water inlet 5 in the heat exchanger 1 and leaves it heated to heating temperature at the heating water outlet 6th

Oberhalb des Wärmetauschers 1 ist ein Brennraum 7 ange ordnet, in dem das vom Brenner 8 ausströmende brennbare Gasgemisch gezündet wird und innerhalb einer Verbrennungs zone 9 verbrennt. Zum Start des Heizkessels ragt zur Zün dung des Gasgemisches in der Verbrennungszone 9 ein Zün der 10 in den Brennraum 7 hinein. Above the heat exchanger 1 , a combustion chamber 7 is arranged, in which the combustible gas mixture flowing out of the burner 8 is ignited and burns within a combustion zone 9 . At the start of the boiler protrudes to the ignition of the gas mixture in the combustion zone 9, a ignition 10 into the combustion chamber 7 .

Der Brenner 8 besteht zur Erzeugung des brennbaren Gas gemisches zunächst aus einer Brennstoffzufuhr 11, die im Ausführungsbeispiel für flüssigen Brennstoff als Zer stäuberdüse zum Versprühen und feinen Verteilen des flüs sigen Brennstoffs ausgebildet ist. Bei gasförmigem Brenn stoff ist ein entsprechender Austritt für das Brenngas vorgesehen. Der Brennstoffzufuhr 11 wird der Brennstoff über eine Brennstoffleitung 12 zugeführt. Der Brennstoff tritt am Düsenausgang 13, der Mündung der Brennstoffzu fuhr, in den Brennraum ein. Zur Ausbildung des Sprühstrah les an der Zerstäuberdüse wird in der Brennstoffleitung 12 ein ausreichender Flüssigkeitsdruck, im Ausführungsbei spiel ein Druck von etwa 8 bar aufrechterhalten. Der Düsenausgang 13 ist zentral in einer Verbrennungsluftkam mer 14 angeordnet, die Verbrennungsluft strömt - in Strö mungsrichtung des Sprühstrahls gesehen - im Ausführungs beispiel noch vor Eintritt des Brennstoffs in die Verbren nungsluftkammer 14 ein. Die Verbrennungsluft wird von einem Gebläse 15 aus der Umgebung des Heizkessels angesaugt und über eine Verbrennungsluftleitung 16 in die Verbren nungsluftkammer 14 gefördert. Das Verlegen der Brennstoff leitung 12 innerhalb der Verbrennungsluftkammer 14 unter stützt den gewünschten thermischen Schutz der Brennstoff leitung, in der Brennstoff vor Eintritt in den Brennraum nicht überhitzt werden darf.The burner 8 consists of generating the combustible gas mixture first of all from a fuel supply 11 which, in the exemplary embodiment for liquid fuel, is designed as a spray nozzle for spraying and finely distributing the liquid fuel. In the case of gaseous fuel, a corresponding outlet for the fuel gas is provided. The fuel supply 11 is supplied with the fuel via a fuel line 12 . The fuel enters the combustion chamber at the nozzle outlet 13 which led to the mouth of the fuel feed. To form the spray jet on the atomizer nozzle, a sufficient liquid pressure is maintained in the fuel line 12 , in the exemplary embodiment a pressure of approximately 8 bar is maintained. The nozzle outlet 13 is arranged centrally in a combustion air chamber 14 , the combustion air flows - seen in the flow direction of the spray jet - in the embodiment, for example, before the fuel enters the combustion air chamber 14 . The combustion air is drawn in by a blower 15 from the vicinity of the boiler and is conveyed via a combustion air line 16 into the combustion air chamber 14 . The routing of the fuel line 12 within the combustion air chamber 14 supports the desired thermal protection of the fuel line, in which fuel must not be overheated before entering the combustion chamber.

Die Verbrennungsluft strömt hinter dem Düsenausgang 13 in den aus der Brennstoffzufuhr 11 austretenden Brenn stoff ein und wird zusammen mit dem Brennstoff durch eine Blendenöffnung 17 in den Brennraum 7 eingeleitet. Die Strömungsrichtung der Verbrennungsluft in der Verbrennungs luftkammer 14 ist in der Zeichnung durch eingetragene Pfeile 18 markiert. Beim Einleiten der Verbrennungsluft wird eine Umlenkung des Verbrennungsluftstromes zum Sprüh strahl des Brennstoffs am Düsenausgang 13 hin erreicht, was zu einer innigen Vermischung von Verbrennungsluft und versprühtem flüssigen Brennstoff bzw. bei Verwendung gasförmigen Brennstoffs zu einer innigen Vermischung mit dem Brenngas führt. Es bildet sich ein Brennstoff/Verbren nungsluft-Strom 19 aus, dessen Hauptströmungsrichtung in der Zeichnung durch einen strichpunktierten Pfeil wie dergegeben ist.The combustion air flows behind the nozzle outlet 13 into the fuel emerging from the fuel supply 11 and is introduced together with the fuel through an aperture 17 into the combustion chamber 7 . The flow direction of the combustion air in the combustion air chamber 14 is marked in the drawing by arrows 18 . When the combustion air is introduced, a deflection of the combustion air stream to the spray jet of the fuel at the nozzle outlet 13 is achieved, which leads to an intimate mixing of combustion air and sprayed liquid fuel or, when using gaseous fuel, to an intimate mixture with the fuel gas. A fuel / combus- tion air stream 19 is formed, the main flow direction of which is indicated by a dash-dotted arrow in the drawing.

Unmittelbar unterhalb der Blendenöffnung 17 befindet sich im Ausführungsbeispiel ein Ringkanal 20 mit Öffnungen 21 zur Zufuhr überhitzten Wasserdampfes in einem das brenn bare Gasgemisch aus Brennstoff, Verbrennungsluft und Was serdampf aufbereitenden Mischraums 22. Der Ringkanal 20 umschließt den sich zum Eingang des Brennraumes 7 hin erweiternden Mischraum 22 so, daß der Wasserdampf aus den über den Umfang des Mischraumes 22 gleichmäßig ver teilten Öffnungen 21 in einem Austrittswinkel 23 zur Hauptströmungsrichtung des Brennstoff/Verbrennungsluft- Stroms 19 in den Mischraum 22 einströmt. Der Austritts winkel 23 des überhitzten Wasserdampfs ist derart gewählt, daß der Wasserdampf im Brennstoff/Verbrennungsluft-Strom 19 möglichst homogen verteilt wird und zusammen mit dem im überhitzten Wasserdampf verdunstenden flüssigen Brenn stoff bzw. zusammen mit dem zugeführten Brenngas und der Verbrennungsluft ein mit geringer Umweltbelastung verbrenn bares Gasgemisch bildet. Das Gasgemisch verbrennt im Brenn raum 7 ohne Rußbildung und weitgehend kohlenmonoxid- und kohlendioxidfrei.Immediately below the aperture 17 is an annular channel 20 with openings 21 for supplying superheated steam in a combustible gas mixture of fuel, combustion air and water vapor mixing room 22 in the embodiment. The annular channel 20 surrounds the to the entrance of the combustion chamber 7 towards flared mixing chamber 22 so that the water vapor from the circumference of the mixing chamber 22 uniformly ver divided openings 21 in an exit angle 23 to the main flow direction of the fuel / combustion air stream 19 in the mixing chamber 22 flows in. The exit angle 23 of the superheated steam is selected such that the water vapor in the fuel / combustion air stream 19 is distributed as homogeneously as possible and together with the liquid fuel evaporating in the superheated steam or together with the supplied fuel gas and the combustion air with a low environmental impact combustible gas mixture forms. The gas mixture burns in the combustion chamber 7 without soot formation and largely free of carbon monoxide and carbon dioxide.

Der Ringkanal 20 und seine Öffnungen 21 sind so angeord net, daß eine Erwärmung des Brennstoffs im Bereich der Brennstoffzufuhr 11 durch den ausströmenden überhitzten Wasserdampf vermieden wird. Im Ausführungsbeispiel wird die Brennstoffzufuhr 11 bis zum Düsenausgang 13 von Ver brennungsluft umspült. Der Brennstoff bleibt somit auf Verbrennungslufttemperatur.The ring channel 20 and its openings 21 are net angeord that heating of the fuel in the area of the fuel supply 11 is avoided by the outflowing superheated steam. In the exemplary embodiment, the fuel supply 11 is flushed with combustion air up to the nozzle outlet 13 . The fuel thus remains at the combustion air temperature.

Abweichend vom Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, den Wasserdampf unmittelbar im Bereich des Brennstoffaus tritts wenig unterhalb der Brennstoffzufuhr zuzuführen, soweit auch dann noch dafür Sorge getragen ist, daß der Düsenausgang 13 vor einer Erwärmung auf solche Tempera turen geschützt ist, bei denen insbesondere durch Cracken flüssigen Brennstoffs Verkrustungen gebildet werden, die den Düsenausgang zusetzen.Deviating from the embodiment, it is also possible to supply the water vapor directly in the area of the fuel outlet a little below the fuel supply, insofar as care is also taken to ensure that the nozzle outlet 13 is protected from heating to such temperatures, in particular by cracking liquid fuel incrustations are formed, which clog the nozzle outlet.

Der in den Brennstoff/Verbrennungsluft-Strom 19 eingeführ te Wasserdampf wird in einem Wasserverdampfer 24 gebildet, der zur Wasserverdampfung von heißem Verbrennungsgas um strömt ist, das im Brennraum 7 erzeugt wird. Der im Brenn raum 7 senkrecht angeordnete Wasserverdampfer 24 besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Rohrschlange, der das zu verdampfende Wasser aus einem Kondensatbehälter 25 mittels einer Kondensatpumpe 26 von oben zugeführt wird. Das zu verdampfende Wasser strömt in den Wasserverdampfer 24 auf dessen oberen, dem Brennraum 7 zugewandten Seite über eine Wasserleitung 27 ein, die am Wassereinlauf 28 des Wasserverdampfers 24 mündet. Als Kondensatpumpe 26 ist zur Erzeugung des erforderlichen Wasserdruckes eine Zahnradpumpe eingesetzt. Zur Einstellung und Überwachung der zu dosierenden Wassermenge befindet sich in der Was serleitung 27 eine Dosiereinrichtung 29.The water vapor introduced into the fuel / combustion air stream 19 is formed in a water evaporator 24 which flows around the water vaporization of hot combustion gas which is generated in the combustion chamber 7 . The water evaporator 24 arranged vertically in the combustion chamber 7 consists in the exemplary embodiment of a coil which is supplied with the water to be evaporated from a condensate container 25 by means of a condensate pump 26 from above. The water to be evaporated flows into the water evaporator 24 on its upper side facing the combustion chamber 7 via a water line 27 which opens at the water inlet 28 of the water evaporator 24 . A gear pump is used as the condensate pump 26 to generate the required water pressure. For setting and monitoring the amount of water to be metered there is a metering device 29 in the water line 27 .

Das zu verdampfende Wasser durchläuft den senkrecht ange ordneten Wasserverdampfer 24 im Gleichstrom zum aus dem Brennraum abströmenden Verbrennungsgas von oben nach un ten. Die Wasserverdampfung findet also bei abwärts gerich teter Wasserströmung statt. Der überhitzte Wasserdampf tritt im unteren Bereich des Wasserverdampfers am Ausgang 30 des Wasserverdampfers 24 im Ausführungsbeispiel mit einer Temperatur von etwa 350°C aus und wird in einer am Ausgang 30 angeschlossenen und dann außerhalb des Brennraums 7 verlaufenden Wasserdampfleitung 31 zum Ringkanal 20 geführt, aus dem er dann - wie oben bereits beschrieben - über die Öffnungen 21 in den Brennstoff/ Verbrennungsluft-Strom 19 eintritt.The water to be evaporated passes through the vertically arranged water evaporator 24 in cocurrent to the combustion gas flowing out of the combustion chamber from top to bottom. The water evaporation therefore takes place with the water flow directed downwards. The overheated water vapor emerges in the lower region of the water evaporator at the outlet 30 of the water evaporator 24 in the exemplary embodiment at a temperature of approximately 350 ° C. and is conducted to the annular channel 20 in a water vapor line 31 connected to the outlet 30 and then running outside the combustion chamber 7 he then - as already described above - enters the fuel / combustion air stream 19 via the openings 21 .

Dem Verbrennungsgas wird nach Wärmeabgabe zur Erzeugung des überhitzten Wasserdampfes im Wasserverdampfer 24 im Wärmetauscher 1 die restliche Wärme entzogen. In den Wär metauscher 1 tritt das Verbrennungsgas im Ausführungsbei spiel mit einer Temperatur von etwa 800°C ein, die Brenn raumtemperatur und damit die Austrittstemperatur des Ver brennungsgases vor Durchströmen des Wasserverdampfers 24 beträgt im Ausführungsbeispiel ca. 1500°C.The residual heat is removed from the combustion gas after heat has been released in order to generate the superheated steam in the water evaporator 24 in the heat exchanger 1 . In the heat exchanger 1 , the combustion gas occurs in the exemplary embodiment at a temperature of approximately 800 ° C., the combustion chamber temperature and thus the outlet temperature of the combustion gas before flowing through the water evaporator 24 is approximately 1500 ° C. in the exemplary embodiment.

Aus dem Wärmetauscher 1 strömt das Verbrennungsgas mit einer Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur des im Verbrennungsgas enthaltenen Wasserdampfes ab. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Verbrennungsgastemperatur am Ausgang des keramischen Wärmetauschers 1 etwa 50°C. Der bei dieser Abkühlung des Verbrennungsgases kondensie rende Wasserdampf wird unterhalb des keramischen Wärme tauschers in einer Abgaskammer 32 mit einem Ablaufblech 33, das zugleich zu einer die Abscheidung des Kondensats fördenden Umlenkung des Abgasstromes führt, abgefangen und läuft im Inneren der Abgaskammer 32 über eine schräg nach unten geführte Außenwand 34 der Abgaskammer zum Kon densatabscheider 35 ab, der oberhalb des Kondensatbehäl ters 25 angeordnet ist. Der Kondensatbehälter 25 ist mit einem Überlauf 36 ausgestattet, über den überschüssiges Kondensat abfließen kann. The combustion gas flows out of the heat exchanger 1 at a temperature below the condensation temperature of the water vapor contained in the combustion gas. In the exemplary embodiment, the combustion gas temperature at the outlet of the ceramic heat exchanger 1 is approximately 50 ° C. The in this cooling of the combustion gas condensing water vapor is intercepted below the ceramic heat exchanger in an exhaust gas chamber 32 with a drain plate 33 , which at the same time leads to a deflection of the exhaust gas flow promoting the condensate, and runs inside the exhaust gas chamber 32 over a slant down outer wall 34 of the exhaust gas chamber to the condensate separator 35 , which is arranged above the condensate container 25 . The condensate container 25 is equipped with an overflow 36 , through which excess condensate can flow off.

Das vom Kondensat befreite Abgas strömt aus der Abgaskam mer 32 über eine Abgasleitung 37 ab.The exhaust gas freed from the condensate flows out of the exhaust gas chamber 32 via an exhaust gas line 37 .

Im Ausführungsbeispiel wird mittels der Dosiereinrich tung 29 von der Kondensatpumpe 26 zum Wasserverdampfer 24 eine Wassermenge gefördert, die das 0,5- bis 3fache der von der Brennstoffzufuhr 11 zugeführten Brennstoff menge entspricht. Bevorzugt beträgt die Wassermenge das 2fache der zugeführten Brennstoffmenge. Bei Betriebsbe ginn des Heizkessels wird in den Kondensatbehälter 25 entsalztes Wasser eingeführt, um eine vorzeitige Verkru stung im Wasserverdampfer 24 zu vermeiden. Während des Betriebs des Heizkessels entsteht dann ein salzfreier Verbrennungsdampf. Die Befülleitung zum Befüllen des Kon densatbehälters mit destilliertem Wasser aus einem ent sprechenden Wasserspeicher ist in der Zeichnung nicht dargestellt.In the exemplary embodiment, a quantity of water is conveyed by means of the metering device 29 from the condensate pump 26 to the water evaporator 24 which corresponds to 0.5 to 3 times the quantity of fuel supplied by the fuel supply 11 . The amount of water is preferably twice the amount of fuel supplied. When the boiler begins to operate, demineralized water is introduced into the condensate container 25 in order to avoid premature fouling in the water evaporator 24 . A salt-free combustion vapor is then generated during the operation of the boiler. The filling line for filling the condensate container with distilled water from a corresponding water reservoir is not shown in the drawing.

Zur Inbetriebsetzung des Heizkessels wird im Brennraum 7 zunächst ein lediglich Brennstoff und Verbrennungsluft enthaltendes Gasgemisch gezündet. Der Wasserverdampfer 24 ist dabei so ausgelegt, daß er innerhalb von 50- 100 sec nach Zündzeitpunkt des Brennstoff/Verbrennungs luft-Stromes so weit erwärmt ist, daß in der Mischkam mer 22 in den Brennstoff/Verbrennungsluftstrom 19 über hitzter Wasserdampf injiziert werden kann. Die entspre chende Dosierung der erforderlichen Wassermenge wird über die Dosiereinrichtung 29 in Verbindung mit der Kondensat pumpe 26 vorgenommen.To start up the boiler, a gas mixture containing only fuel and combustion air is ignited in combustion chamber 7 . The water evaporator 24 is designed so that it is heated within 50-100 seconds after the ignition point of the fuel / combustion air stream so far that in the mixing chamber 22 can be injected into the fuel / combustion air stream 19 via heated steam. The corre sponding dosage of the required amount of water is made via the metering device 29 in connection with the condensate pump 26 .

Claims

1. A method of operating a boiler, in which liquid or gaseous fuel is used for heating a heat carrier in the heat exchange with hot combustion gas withdrawing from the combustion chamber using a preferably ceramic heat exchanger, with superheated water vapor in the combustion chamber within a water evaporator arranged in the combustion chamber is generated, which forms a combustible gas mixture together with evaporated liquid fuel or with the gaseous fuel and combus- tion air, which burns ver in the combustion chamber within a combustion zone, characterized in that the superheated steam before the combus- tion zone simultaneously with the fuel or after adding the Fuel is injected into the combustion air.

2. The method according to claim 1, characterized, that the amount of water injected is 0.5 to 3 times the amount of fuel supplied.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that are under pressure from the environment the water vapor in the combustion air across Main flow direction of the after adding the distillate fuel / combustion air Current is injected.

4. The method according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized, that water vapor contained in the combustion gas and / or behind the heat exchanger from the Ver combustion gases removed by condensation and in the water evaporator is returned.

5. The method according to any one of the preceding claims 1 to 4, characterized, that at least before the heater is started up for the first time desalinated water to the water evaporator is fed.

6. The method according to any one of the preceding claims 1 to 5, characterized, that at the start of boiler operation the water steam injection only after igniting one initially Gas containing fuel and combustion air mixture after reaching the necessary evaporation temperature in the water evaporator.

7. The method according to any one of the preceding claims 1 to 6, characterized, that the steam injection during or after shuttering the fuel supply is interrupted.

8. Boiler with a fuel supply for gaseous or liquid fuel, which leads to the entrance of a combustion chamber, with a downstream of the combustion chamber, preferably ceramic heat exchanger for heating a heat carrier in the heat exchange with hot combustion gas flowing out of the combustion chamber, and with one in the combustion chamber used water evaporator, to which a superheated steam leading water vapor line is connected to form a fuel / steam / combustion air mixture, characterized in that the water vapor line ( 31 ) to a combustion air chamber ( 14 ) in the region of the mouth of the fuel supply ( 11 ) or Seen in the flow direction ( 18 ) of the combustion air behind the mouth of the fuel supply ( 11 ) is introduced into a mixing room ( 22 ).

9. A boiler according to claim 8, characterized in that a metering device ( 29 ) for metering the amount of water vapor is used in a water pipe ( 27 ) guided to the water evaporator ( 24 ).

10. A boiler according to claim 8 or 9, characterized in that openings ( 21 ) are arranged on the circumference of the mixing chamber ( 22 ) for introducing the water vapor transversely to the main flow direction of the fuel / combustion air stream ( 19 ).

11. Boiler according to one of claims 8, 9 or 10, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) is followed by a condensate separator ( 35 ).

12. Boiler according to one of claims 9 to 11, characterized in that one with the condensate separator ( 35 ) verbun dene water pipe ( 27 ) for returning the condensate sats in the water evaporator ( 24 ) opens.

13. A boiler according to one of the preceding claims 8 to 12, characterized in that the water evaporator ( 24 ) can be connected at least for the first filling with a storage tank filled with distilled water.

14. A boiler according to one of the preceding claims 8 to 13, characterized in that the guided to the water evaporator (24) water pipes (27) opens into an area at the water evaporator (24) which is arranged above the connection for the steam line (31) , and water evaporation occurs when the water flows downwards.