DE4000260C2

DE4000260C2 - boiler

Info

Publication number: DE4000260C2
Application number: DE19904000260
Authority: DE
Inventors: Kazimierz Kubacki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-01-03
Filing date: 1990-01-03
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2010-01-04
Also published as: DE4000260A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel nach dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a boiler according to the upper Concept of claim 1.

Aus der DE-PS 16 79 393 ist ein Heizkessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe mit einer Brennkammer und einer daran anschließenden konisch ausgebildeten Rauchgasführung bekannt, die von einem Wassermantel umgeben sind, von dem aus sich Wärmetauschrohre durch die Brennkammer und die Rauchgasführung erstrecken. Die Rauchgasführung liegt bei diesem bekannten Heizkessel oberhalb der Brennkammer.From DE-PS 16 79 393 is a boiler for liquid or gaseous fuels with one combustion chamber and one followed by a conical flue gas duct known, which are surrounded by a water jacket from which from itself heat exchange pipes through the combustion chamber and Extend the flue gas duct. The flue gas duct is included this well-known boiler above the combustion chamber.

Aus der DE 31 39 477 A1 ist ein automatisch betriebener Heizkessel für feste Brennstoffe bekannt, bei dem über dem Feuerraum mindestens zwei Glattrohrreihen in versetzter Rohranordnung vorgesehen sind, die dadurch eine Strahlungs heizfläche bilden. Durch diese Maßnahme soll die Heizgastem peratur soweit abgebaut werden, daß an Rippenrohren, die oberhalb der Glattrohre angeordnet sind, der Sinterpunkt der Flugasche bereits unterschritten ist.From DE 31 39 477 A1 is an automatically operated Solid fuel boiler known in which over the Firing chamber at least two rows of smooth pipes in staggered Pipe arrangement are provided, which thereby a radiation form heating surface. With this measure, the Heizgastem temperature are reduced so far that on finned tubes, the are arranged above the smooth tubes, the sintering point the fly ash is already below.

Heizkessel der vorbeschriebenen Art werden beispielsweise für Zentralheizungen verwendet oder in Industriebetrieben verwendet. In den Heizkesseln werden üblicherweise hochkalo rische Brennstoffe verbrannt.Boilers of the type described above, for example used for central heating or in industrial companies used. In the boilers are usually high kalo fuel burned.

Zur Anpassung eines Kessels an Brennstoffe mit unterschied lichem Heizwert ist es bekannt (DE 85 00 355 U1), den Abbrandquerschnitt, der zwischen einer Füllschachtwand und dem Rost gebildet wird, durch Anheben oder Absenken des Rostes zu verändern. Dadurch wird bereits eine optimalere Verbrennung von Heizstoffen mit unterschiedlichem Heizwert in einem Kessel möglich.To adapt a boiler to different fuels Lich calorific value, it is known (DE 85 00 355 U1) Burning cross section between a filling shaft wall and the grate is formed by raising or lowering the Change rust. This will already be a more optimal one Combustion of fuels with different calorific values possible in a boiler.

Es besteht ein Bedarf an Heizkesseln, mit denen niedrigkalorische Brennstoffe, wie Sägespäne, Blät ter, Stroh, Abfallholz, Torf, Braunkohle und Kohlenstaub neben den üblichen hochkalorischen Brennstoffen ohne schwe re Umweltbelastungen mit hohem Wirkungsgrad verbrannt werden können.There is a need for boilers with which low-calorie fuels, such as sawdust, leaves ter, straw, waste wood, peat, lignite and coal dust in addition to the usual high-calorific fuels without swiss re environmental pollution burned with high efficiency can be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derarti gen Heizkessel zur Verfügung zu stellen.The invention is based on the object to provide the boiler.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Heizkessel gelöst, der nach der technischen Lehre des Patentanspruches 1 ausgebildet ist.According to the invention, this object is achieved by a boiler solved that according to the technical teaching of claim 1 is trained.

Erfindungsgemäß werden Wärmetauschrohre vorbestimmter Abmessungen in einem speziell konfigurierten Gitter angeord net. Als Wärmetauschrohre, die sich vom Mantel durch die Brennkammer und die Rauchgasführung erstrecken, werden Rohre mit einem Durchmesser im Bereich von 55 bis 60 mm verwendet. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Durchmes ser von 58 mm ergeben. Diese Wärmetauschrohre werden in einer Anzahl senkrechter Kolonnen angeordnet, wobei diese Kolonnen jeweils einen Abstand in der Horizontalen von 80 bis 100 mm voneinander haben. In jeder Kolonne sind diese Wärmetauschrohre mit einem Abstand von 80 bis 100 mm über einander liegend angeordnet. Diese besondere Gitteranord nung der Wärmetauschrohre, deren Durchmesser in einem ausgewählten Bereich liegt, erzielt einen überraschenden Effekt. Bei der Verbrennung wird durch Wärmestrahlung und Konvektion Wärme auf das Wärmetauschsystem übertragen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die vorstehend angegebene spezielle Gitteranordnung der Wärmetauschrohre zu einer höheren Ausnutzung der bei der Verbrennung erzeug ten und von den Heiz- und Rauchgasen abgestrahlten Wärmeenergie führt. Durch die Anordnung der Wärmetauschrohre gemäß den Merkmalen 1 bis 3 des Patentanspruchs 1 wird eine größere Wärmemenge aus der erzeugten Wärmestrahlung auf das durch diese Wärme tauschrohre strömende flüssige Wärmetauschmedium übertragen. Dieses Wärmetauschmedium kann beispielsweise Öl oder Wasser sein.According to the invention, heat exchange tubes become more predetermined Dimensions arranged in a specially configured grid net. As heat exchange tubes that extend from the jacket through the Combustion chamber and the flue gas duct extend Pipes with a diameter in the range of 55 to 60 mm used. A diameter has proven to be particularly advantageous result of 58 mm. These heat exchange tubes are in a number of vertical columns arranged, these Columns each have a horizontal distance of 80 up to 100 mm apart. These are in every column Heat exchange pipes with a distance of 80 to 100 mm above arranged one on top of the other. This particular grid arrangement the heat exchange tubes, the diameter of which in one selected area, achieves a surprising Effect. When burning is caused by heat radiation and Convection heat transfer to the heat exchange system. Surprisingly, it has been shown that the above specified special grid arrangement of the heat exchange tubes to a higher utilization of the generated during combustion and from the heating and flue gases radiated heat energy leads. By the arrangement the heat exchange tubes according to features 1 to 3 of Claim 1 is a larger amount of heat from the generated heat radiation on that by this heat exchange tubes flowing liquid heat exchange medium transfer. This heat exchange medium can, for example Be oil or water.

Dieser Effekt wird dadurch unterstützt, daß der Rost unter einem Winkel von 10° bis 15° in die Brennkammer hineingeneigt ist und sich vom Ende des Rostes eine die Brennkammer begrenzende Wand unter einem Winkel von 15° bis 20° gegenüber der Senkrechten geneigt nach oben erstreckt. Diese Neigungswinkel des Rostes und der die Brennkammer begrenzenden Wand führen zu günstigen Reflexionen der auf diese fallenden Wärmestrahlen, die vom Rost und von dieser Wand in das Gittersystem der Wärmetauschrohre zurückreflektiert werden.This effect is supported by the fact that the rust into the combustion chamber at an angle of 10 ° to 15 ° is inclined and one of the ends of the grate Wall defining the combustion chamber at an angle of 15 ° inclined up to 20 ° from the vertical extends. This angle of inclination of the grate and the the The combustion chamber bounding wall leads to favorable ones Reflections of the heat rays falling on these from the rust and from this wall into the grid system of the Heat exchange pipes are reflected back.

Durch diese verbesserte Übertragung der in der Wärme strahlung enthaltenen Wärmeenergie auf das die Wärmetauschrohre durchströmende Wärmetauschmedium wird die von niederkalorischen Brennstoffen erzeugte Wärme besser ausgenutzt, so daß sich bei der Verbrennung dieser Brennstoffe ein höherer Wirkungsgrad ergibt.Through this improved transfer of heat radiation contained thermal energy on the Heat exchange medium flowing through heat exchange tubes the heat generated by low-calorie fuels better exploited so that when burning these fuels are more efficient.

Durch die weitere Ausbildung des Heizkessels wird die Wärmegewinnung verbessert und eine günstige Aus- und Abscheidung der bei der Verbrennung erzeugten Schadstoffe ermöglicht.Through further training of the boiler, the heat recovery is improved and a Favorable separation and separation of the combustion generated pollutants.

Durch die Ausbildung einer Laval-Düse am oberen Ende der die Rückseite der Brennkammer begrenzenden Wand und durch die sich anschließende nach unten zum, in Höhe des Rostes liegenden Fuchs hin erstreckende Rauchgasführung erfolgt in den Rauchgasen eine Expansion, die eine Aus- und Abscheidung von Schwebstoffen und dergleichen verbessert. In dieser Rauchgasführung ist nochmals eine Gitteranordnung von Wärmetauschrohren vorgesehen. Die Schrägstellung der Wandungen dieser Rauchgasführung ermöglicht, wie bereits dargelegt, eine bessere Ausnutzung der vom Rauchgas abgestrahlten Wärmestrahlung.By forming a Laval nozzle at the top of the the rear wall of the combustion chamber and through the subsequent down to, at the level of Rusting lying fox flue gas duct there is an expansion in the flue gases, which and separation of suspended matter and the like improved. In this flue gas duct is another grid arrangement of heat exchange tubes intended. The inclination of the walls of this As already explained, flue gas routing enables one better utilization of the emissions emitted by the flue gas Heat radiation.

Eine weitere Verbesserung der Gitterstruktur der Wärmetauschrohre wird dadurch erreicht, daß in nebeneinanderliegenden Kolonnen die Wärmetauschrohre in ihrer Höhenlage gegeneinander versetzt sind.Another improvement in the lattice structure of the Heat exchange tubes is achieved in that adjacent columns the heat exchange tubes in their altitude are offset from each other.

Besonders günstige Strahlungsverhältnisse ergeben sich, wenn die der hinteren Wand benachbarte Wärmetauschrohr- Kolonne von dieser einen Abstand von 80 mm hat.Particularly favorable radiation conditions result if the heat exchange tube adjacent to the rear wall Column from this has a distance of 80 mm.

Der Rost ist ebenfalls als Wärmetauscher ausgebildet, der mit dem Mantel verbunden ist.The grate is also as Heat exchanger formed, which is connected to the jacket is.

Zur Erhöhung der Leistung wird die die Brennkammer und somit die Rauchgasführung begrenzende Wand als Wärmetauschkammer ausgebildet, die über den Rost mit dem Mantel verbunden ist. Diese Brennkammer kann gleichzei tig die Funktion eines Speichers übernehmen.The combustion chamber and thus the wall limiting the flue gas duct as Heat exchange chamber formed over the grate with the Coat is connected. This combustion chamber can at the same time take over the function of a memory.

Besonders günstige Strömungsverhältnisse aus der Brennkammer in die Rauchgasführung werden dadurch erzielt, daß die Höhe der Eintrittsöffnung der Laval- Düse etwa gleich dem zehnten Teil der Brennkammerhöhe ist.Particularly favorable flow conditions from the This will result in the combustion chamber in the flue gas duct ensures that the height of the inlet opening of the Laval Nozzle approximately equal to the tenth part of the combustion chamber height is.

Um die in der Rauchgasführung aus den sich ausdehnenden Rauchgasen abgeschiedenen Schad- und Schwebstoffe zu sammeln, schließt sich unterhalb des Fuchses an die Rauchgasführung eine von außen zugängliche Absetzkammer an.To that in the flue gas duct from the expanding Flue gases separated pollutants and suspended solids collect, joins the below the fox Flue gas routing a sedimentation chamber accessible from the outside at.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden.An embodiment of the invention is in the following description with reference to the figures of the Drawing are explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Heizkessels und Fig. 1 is a schematic view of a boiler and

Fig. 2 einen Schnitt genommen längs der Linie A-A der Fig. 1. Fig. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Heizkessel ist über einen Fuchs 1 an einem Rauchabzug, beispielsweise an einem Schornstein, angeschlossen.The boiler shown in Fig. 1 is connected via a fox 1 to a smoke vent, for example a chimney.

Über die Klappe 6 wird Heizmaterial eingeführt. Die Klappe 5 ermöglicht einen Zugang zum Rost 17. Die Klappe 4 schließt den Aschekasten ab. Über die Klappe 3 ist die Rauchgasführung des Heizkessels zugänglich. Die Klappe 7 ermöglicht einen Zugang zu einer Absetzkammer des Heizkessels.Heating material is introduced via the flap 6 . The flap 5 enables access to the grate 17 . The flap 4 closes the ash box. The flue gas duct of the boiler is accessible via flap 3 . The flap 7 gives access to a settling chamber of the boiler.

Über den Anschluß 9 kann das verwendete Wärmeaustauschmedium, beispielsweise Wasser, in den Heizkessel und in das Verbrauchersystem eingeführt werden. Die in Fig. 1 dargestellten Anschlüsse 2 und 8 stellen die Verbindung mit dem Verbrauchersystem her. Aus dem Anschluß strömt das Wärmeübertragungsmedium in den Verbraucher. Über den Anschluß 8 wird dieses Wärmeübertragungsmedium in den Heizkessel zurückgeführt.The heat exchange medium used, for example water, can be introduced into the boiler and into the consumer system via the connection 9 . The connections 2 and 8 shown in Fig. 1 establish the connection with the consumer system. The heat transfer medium flows from the connection into the consumer. This heat transfer medium is fed back into the boiler via connection 8 .

Wie Fig. 2 zeigt, ist die Brennkammer 10 unten vom Rost 17 abgeschlossen, der als Wärmeaustauscher ausgebildet ist und in Verbindung mit dem Mantel des Heizkessels steht, in dem sich das Wärmeaustauschmedium befindet und aus dem heraus das Wärmeaustauschmedium über den An schluß 2 zum Verbraucher gelangt.As shown in Fig. 2, the combustion chamber 10 is completed below by the grate 17 , which is designed as a heat exchanger and is in connection with the jacket of the boiler, in which the heat exchange medium is located and from which the heat exchange medium via the connection 2 to the consumer reached.

Wie dargestellt, ist der Rost 17 unter dem Winkel α1, dessen Größe im Bereich von 10° bis 15° liegt, gegenüber der Horizontalen, von der Klappe 5 ausgehend, nach unten geneigt. Unter dem Rost 17 befindet sich der Aschekasten. Die Brennkammer 10 wird im hinteren Ab schnitt von der als Wärmeaustauschkammer ausgebildeten Wand 12 begrenzt. Die von der Wand 12 gebildete Wärme austauschkammer steht über den Rost 17 mit dem Mantel in Verbindung.As shown, the grate 17 is inclined downward at an angle α1, the size of which is in the range from 10 ° to 15 °, with respect to the horizontal, starting from the flap 5 . The ash pan is located under the grate 17 . The combustion chamber 10 is cut in the rear section from the wall 12 formed as a heat exchange chamber. The heat exchange chamber formed by the wall 12 is connected to the jacket via the grate 17 .

In der Brennkammer 10 befindet sich die durch Kreuze angedeutete Gitteranordnung der Wärmetauschrohre 15, die sich vom Mantel durch die Brennkammer 10 hindurcherstrecken. Wie dargestellt, sind die Wärme tauschrohre 15 in senkrechten Kolonnen übereinanderlie gend angeordnet. Die Kolonnen haben in der Waagerechten einen Abstand x voneinander, dessen Größe im Bereich von 80 mm bis 100 mm liegt. Innerhalb jeder Kolonne liegen die Wärmeaustauschrohre 15 in einem senkrechten Abstand Y von 80 mm bis 100 mm übereinander. Wie dargestellt, sind die einzelnen Wärmetauschrohre 15 in einander benachbarten Kolonnen in ihren Höhenlagen gegeneinander versetzt angeordnet.In the combustion chamber 10 is the cross arrangement of the grid arrangement of the heat exchange tubes 15 , which extend from the jacket through the combustion chamber 10 . As shown, the heat exchange tubes 15 are arranged one above the other in vertical columns. The columns have a horizontal distance x from one another, the size of which is in the range from 80 mm to 100 mm. Within each column, the heat exchange tubes 15 lie one above the other at a vertical distance Y of 80 mm to 100 mm. As shown, the individual heat exchange tubes 15 in mutually adjacent columns are arranged offset in relation to one another at their altitude.

Die der eine Wärmetauschkammer bildende Wand 12 benachbarte Kolonne weist einen Abstand x1 von 80 mm von dieser Wand 12 auf. Die beiden Seiten dieser Wand 12, d. h. die beiden Seiten der von dieser Wand 12 gebildeten Kammer weisen eine Neigung α2 von 15° bis 20° gegenüber der Senkrechten auf.The column adjacent to the wall 12 forming a heat exchange chamber has a distance x1 of 80 mm from this wall 12 . The two sides of this wall 12 , ie the two sides of the chamber formed by this wall 12 , have an inclination α2 of 15 ° to 20 ° with respect to the vertical.

Das obere Ende dieser Wand 12 bildet, wie dargestellt, mit der Decke der Brennkammer 10 eine Laval-Düse 11. Die Höhe Y3 der Einlauföffnung dieser Laval-Düse 11 ent spricht dem zehnten Teil der Höhe der Brennkammer 10. An die Laval-Düse 11 schließt sich die Rauchgasführung 16 an, die sich nach unten zum Fuchs 1 hinerstreckt. Unterhalb des Fuchses 1 ist eine Absetzkammer 13 vorgesehen, die über die Klappe 7 zugänglich ist. In dieser Absetzkammer 13 können sich Schmutzteile sammeln, die aus den sich ausdehnenden Rauchgasen in der Rauch gasführung 16 abgeschieden werden.The upper end of this wall 12 , as shown, forms a Laval nozzle 11 with the ceiling of the combustion chamber 10 . The height Y3 of the inlet opening of this Laval nozzle 11 corresponds to the tenth part of the height of the combustion chamber 10 . The flue gas duct 16 adjoins the Laval nozzle 11 and extends down to the fox 1 . A sedimentation chamber 13 is provided below the fox 1 and is accessible via the flap 7 . In this settling chamber 13 dirt parts can collect, which are separated from the expanding flue gases in the smoke gas duct 16 .

In der Rauchgasführung 16 ist, wie dargestellt, eine Gitteranordnung von Wärmtauschrohren 15 vorgesehen. Die Begrenzungswandungen dieser Rauchgasführungen 16, die in Fig. 2 im Schnitt dargestellt sind, sind gegenüber der Senkrechten um den Winkel α2, der 15° bis 20° beträgt, geneigt.As shown, a grid arrangement of heat exchange tubes 15 is provided in the flue gas duct 16 . The boundary walls of these flue gas guides 16 , which are shown in section in FIG. 2, are inclined relative to the vertical by the angle α2, which is 15 ° to 20 °.

Claims

1. Boiler for solid, liquid and gaseous fuels with
a combustion chamber with grate and a flue gas duct connected to it,
which are surrounded by a jacket which holds a liquid heat exchange medium,
from which heat exchange pipes extend through the combustion chamber and the flue gas duct,
characterized in that
the heat exchange tubes ( 15 ) have a diameter in the range from 55 mm to 60 mm and
arranged in a number of vertical columns, each spaced 80 mm to 100 mm apart,
in which these are one above the other at a distance of 80 mm to 100 mm,
the grate ( 17 ) is inclined into the combustion chamber ( 10 ) at an angle of 10 ° to 15 °, and
a wall ( 12 ) delimiting the combustion chamber ( 10 ) extends upwards from the end of the grate ( 17 ) at an angle of 15 ° to 20 ° with respect to the vertical,
whose upper end with a ceiling of the combustion chamber ( 10 ) forms a Laval nozzle ( 11 ) to which
which connects down to a fox ( 1 ) lying at the level of the grate ( 17 ), the flue gas duct ( 16 ),
the walls of which are inclined at an angle of 15 ° to 20 ° to the vertical.

2. Boiler according to claim 1, characterized in that the heat exchange tubes ( 16 ) are offset from one another in adjacent columns in their height.

3. Boiler according to claim 1, characterized in that the rear wall ( 12 ) adjacent heat exchange tube column is at a distance of 80 mm from this.

4. Boiler according to one of claims 1 to 3, characterized in that the grate ( 17 ) is designed as a heat exchanger.

5. Boiler according to one of claims 1 to 4, characterized in that the combustion chamber ( 10 ) and the Rauchgasfüh tion ( 16 ) delimiting wall ( 12 ) is designed as a heat exchange chamber.

6. Boiler according to one of claims 1 to 5, characterized in that the height (Y3) of the inlet opening of the Laval nozzle ( 11 ) is approximately equal to the tenth part of the combustion chamber height.

7. Boiler according to one of claims 1 to 6, characterized in that below the fox ( 1 ) to the flue gas duct ( 16 ) adjoins an externally accessible settling chamber.