DE4325239C2 - Heizkessel zum Verbrennen von Holz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel zum Verbrennen von Holz, bestehend aus einem wasserführenden Gehäuse mit Feuer- und Aschfallsammelraum, Gebläse zur Primärluftzu­ führung und Einrichtungen zur Sekundärluftzuführung an der Kesselverschlußtür.

Derartige Heizkessel sind bspw. nach der EP 0 205 993 A2 bekannt. Abgesehen von diesem speziellen Heizkessel, der nachfolgend noch gewürdigt wird, leitet die Primärluftführung solcher Heizkessel die vom Gebläse gelieferte Pri­ märluft direkt in den Feuerraum, und die Sekundärluft wird vom Aschfallsammelraum aus von unten dem Aschfallrost des Feuerraumes zugeleitet. Soweit bekannt, werden solche mit Gebläse bestückten Heizkessel mit einer Zweipunktregelung für das Gebläse betrieben, um, abgesehen vom Ausschaltzu­ stand des Gebläses, die Zufuhr von Primärluft bedarfsan­ gepaßt regeln zu können. Gebläseabschaltungen erfolgen dabei nicht nur bei notwendiger Brennmaterialnachfüllung (aus Sicherheitsgründen), sondern auch bei Über- oder Un­ terschreitung bestimmter vorgegebener oberer und unterer Kesselwassertemperaturen. Bei dieser Art der Regelung durch Gebläseabschaltung im Bereich zwischen oberen und unteren Temperaturgrenzwerten des Kesselwassers tritt für die Verbrennung Luftmangel auf, der auch nicht von der gebläselosen Sekundärluftzufuhr ausgeglichen werden kann. Folge davon ist, daß bei abgeschaltetem Gebläse hohe, umweltschädliche CO-Spitzen verursacht werden.

Dies tritt auch beim Heizkessel nach der EP 0 205 993 A2 ein, bei dem zwar auch die Sekundärluft vom Gebläse geliefert wird, bei Abschaltung des Gebläses aus den oben genannten Gründen wird aber auch hierbei keine Sekundärluft mehr in den Aschfallraum eingeleitet. Gleiches würde auch für einen an sich gebläselos kon­ zipierten Heizkessel nach der DE 32 39 267 C2 gelten, wenn dort die klappenregelbare Luftzufuhröffnung mit einem Gebläse bestückt wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln und geringem Aufwand einen Heizkessel der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß solche CO-Spitzen beim Betrieb des Kessels zwischen zwei Nachfüllungen vermieden werden.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Gebläse an einem Luftverteilerkasten der Verschlußtür angeordnet ist, die im Verteilerkasten Überströmöffnungen zu Primär- und Sekundärluftführungskanälen aufweist, und daß an der Primärluftüberströmöffnung im Luftverteilerkasten eine von einem Stellglied betätigbare Absperrklappe angeordnet ist.

Statt der sonst im Bedarfsfall üblichen Gebläseabschal­ tung wird also hierbei lediglich die Primärluftüberström­ öffnung mittels der Absperrklappe geschlossen, und das Gebläse läuft einfach weiter, führt aber dabei die von ihm angesaugte Luft nunmehr der Sekundärüberströmöffnung und damit dem Brennstoff von unten zu, wodurch der sonst bei abgeschaltetem Gebläse auftretende Luftmangel behoben ist und unzulässig hohe CO-Spitzen vermieden werden.

Da sich sowohl die Primärluft- als auch die Sekundärluft­ überströmöffnung im Luftverteilerkasten befinden, wird bei laufendem Gebläse von diesem auch die Sekundärluft geliefert, da der ganze Luftverteilerkasten unter Druck steht. Die Sekundärluftüberströmöffnung ist mit einer einstellbaren Drosselklappe versehen, mit der die Menge der zuzuführenden Sekundärluft eingestellt wird. Bei ge­ schlossener Absperrklappe an der Primärluftüberströmöff­ nung gelangt bei laufendem Gebläse und gleicher Drossel­ klappenstellung ein Mehr an Sekundärluft zum Glutbett.

Für das Stellglied zur Betätigung der Absperrklappe kann ohne weiteres und bspw. ein kleiner Mischerstellmotor verwendet werden.

Vorteilhafte und weitere Ausgestaltungen, und zwar eben­ falls im Rahmen der gestellten Aufgabe, bestehen in Fol­ gendem:
Das Gebläse, das Stellglied mit Absperrklappe und eine einstellbare Drosselklappe für die Sekundärüberströmöff­ nung sind gemeinsam an einem Verschlußdeckel des Vertei­ lerkastens angeordnet. Dies vereinfacht die Montage ganz wesentlich, da alle Elemente gemeinsam am Verschlußdeckel sitzen und dieser als Träger dieser Elemente nur auf den Verteilerkasten aufzusetzen ist.

Da Verschlußtüren von Heizkesseln in der Regel aus Gußei­ sen hergestellt werden, wird dies ausgenutzt, d. h., daß der Boden des Verteilerkastens mit seinen Überströmöff­ nungen einen Teilbereich der Kesselverschlußtür bildet und die Seitenwände integrale Bestandteile der Kesselver­ schlußtür sind. Eine Separatanfertigung des notwendigen Verteilerkastens entfällt dadurch.

Da Verschlußtüren von Heizkesseln sowieso mit einem Wär­ meisolationsblock auszustatten sind, ist ferner vorgese­ hen, jeweils die Anfangsteile der Primär- und Sekundär­ luftführungskanäle im auf der Feuerraum- und Aschfallsam­ melraumseite der Verschlußtür angeordneten Wärmeisola­ tionsblock anzuordnen.

Der erfindungsgemäße Heizkessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Heizkessel,

Fig. 2 eine Ansicht des Heizkessels von vorn und

Fig. 3 einen Schnitt längs Linie III-III in Fig. 2.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der Heizkessel grund­ sätzlich aus einem wasserführenden Gehäuse 1 mit Feuer- 2 und Aschfallsammelraum 3, Gebläse 4 zur Primärluftzufüh­ rung und Einrichtungen 5 zur Sekundärluftzuführung an der Kesselverschlußtür 6.

Wesentlich ist nun für einen solchen Heizkessel, und zwar unabhängig von der dargestellten speziellen Gestaltung des ganzen Kesselgehäuses, daß das Gebläse 4 an einem Luft­ verteilerkasten 7 der Verschlußtür 6 angeordnet ist, die im Verteilerkasten 7 Überströmöffnungen 8, 9 zu Primär- und Sekundärluftführungskanälen 10, 11 aufweist, und daß an der Primärluftüberströmöffnung 8 im Luftverteilerka­ sten 7 eine von einem Stellglied 12 betätigbare Absperr­ klappe 13 angeordnet ist.

Beim Stellglied 12 handelt es sich, wie erwähnt und dar­ gestellt, um einen handelserhältlichen einfachen Stellmo­ tor, wie diese normaler- und beispielsweise für die Betä­ tigung von Heizkesselmehrwegmischventilen verwendet wer­ den. Von einer nicht dargestellten Steuerung und in Ab­ hängigkeit von der Kesselwassertemperatur erfährt dieser Stellmotor jedoch nur Auf-/Zu-Steuerimpulse.

Dargestellt ist die Ausführungsform des Heizkessels mit den Merkmalen aller seiner vorteilhaften Ausgestaltungen, d. h., das Gebläse 4, das Stellglied 12 mit Absperrklappe 13 und die einstellbare Drosselklappe 14 für die Sekun­ därüberströmöffnung 9 sind gemeinsam an einem Verschluß­ deckel 15 des Verteilerkastens 7 angeordnet. Wie insbe­ sondere aus Fig. 1 ersichtlich, bildet der Boden 7′ des Verteilerkastens 7 mit seinen Überströmöffnungen 8, 9 einen Teilbereich der Kesselverschlußtür 6, und die Sei­ tenwände 16 sind integrale Bestandteile der Kesselver­ schlußtür 6, und ferner sind jeweils die Anfangsteile 10′, 11′ der Primär- und Sekundärluftführungskanäle 10, 11 im auf der Feuerraum- und Aschfallsammelraumseite der Verschlußtür 6 angeordneten Wärmeisolationsblock 17 ange­ ordnet. Die weiterführenden Elemente bzw. Kanäle für die Primär- und Sekundärluftführung sind mit 18 bzw. 19 be­ zeichnet. Die Elemente 18 sitzen dabei ebenfalls mit an der Verschlußtür 6, während das Element 19 (Sekundärluftkanal) Bauteil des Heizkesselgehäuses 1 ist und zu einem Sekundärluftverteilerkasten 20 führt.

Ein solcher Heizkessel wird wie folgt betrieben:
Bei einer Kesselwassertemperatur zwischen 40-87°C bleibt das Gebläse 4 dauernd eingeschaltet. Um ein Überheizen des Kessels zu verhindern, erfolgt eine Abschaltung des Gebläses 4 durch die übergeordneten mechanischen Regler, die nicht dargestellt sind.

Innerhalb des an einem elektronischen Temperaturregler (nicht dargestellt) vorgewählten Bereiches (50-87°C) wird die Absperrklappe 13 automatisch entsprechend der Tempe­ ratur "Auf" oder "Zu" gesteuert.
- Sollwert + 0,5×Hysterese = Absperrklappe 13 - ZU
- Sollwert -0,5×Hysterese = Absperrklappe 13 - AUF.

Als Stellglied 12 dient ein Mischer-Motor (Laufzeit 2 min. bei 90°).

Während solcher Auf-/Zu-Verstellungen der Absperrklappe 13 bleibt, wie erläutert, das Gebläse 4 in Betrieb, wobei die geförderte Luft bei Stellung ZU der Absperrklappe 13 ausschließlich durch die Einrichtungen 5 der Sekundär­ luftführung dem Feuerraum 2 zugeleitet wird.

Um beim Nachfüllen von Brennmaterial (Beschicken) Verlet­ zungen zu vermeiden bzw. auszuschließen, ist bei geöffne­ ter oberer Feuerraumtür 6′ die Spannungszufuhr für das Gebläse 4 sowie den Klappenstellantrieb durch einen Tür­ kontaktschalter (nicht dargestellt) unterbrochen.

Ein zur Steuerung des Heizkessels gehörender Minimalther­ mostat schaltet bei einer Kesselwassertemperatur von 45°C die Heizkreispumpe (nicht dargestellt) automatisch ab (Hysterese 6K 2K).

Außerhalb des vorerwähnten Bereiches von 40-87°C, in dem das Gebläse 4 grundsätzlich eingeschaltet bleibt, wird das Gebläse 4 wie folgt betätigt:
Kesseltemperatur < 87°C:
Abschaltung durch mechanischen Temperatur-Regler
Rückstellung: automatisch
Kesseltemperatur < 100°C:
Abschaltung durch vorgeschalteten Sicherheitstemperatur­ begrenzer.
Rückstellung: manuell mit Werkzeug
Kesseltemperatur < 40°C: Gebläse 4 aus, um Dauerlauf bei ausgebranntem Kessel zu verhindern.

Zur Sicherstellung von optimalen Verbrennungswerten be­ reits in der Anheizphase ist ein Betrieb des Gebläses 4 auch bei Kesselwassertemperaturen unter 40°C möglich. Mit Bestätigungen "Kaltstart-Taste" wird ein interner Timer aktiviert (ca. 0,5 h). Ist nach Ablauf dieses Zeitraumes die Kesselwassertemperatur von 40°C noch nicht erreicht, so wird das Gebläse 4 wieder außer Betrieb gesetzt. Die Betriebszustände des Gebläses 4 werden durch eine grüne Kontrolleuchte in der Frontplatte der Regelung angezeigt.

Claims (4)

1. Heizkessel zum Verbrennen von Holz, bestehend aus einem wasserführenden Gehäuse (1) mit Feuer- (2) und Aschfallsammelraum (3), Gebläse (4) zur Primärluft­ zuführung und Einrichtungen (5) zur Sekundärluftzu­ führung an der Kesselverschlußtür (6),
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gebläse (4) an einem Luftverteilerkasten (7) der Verschlußtür (6) angeordnet ist, die im Vertei­ lerkasten (7) Überströmöffnungen (8, 9) zu Primär- und Sekundärluftführungskanälen (10, 11) aufweist,
und daß an der Primärluftüberströmöffnung (8) im Luftverteilerkasten (7) eine von einem Stellglied (12) betätigbare Absperrklappe (13) angeordnet ist.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (4), das Stellglied (12) mit Ab­ sperrklappe (13) und eine einstellbare Drosselklappe (14) für die Sekundärüberströmöffnung (9) gemeinsam an einem Verschlußdeckel (15) des Verteilerkastens (7) angeordnet sind.

3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (7′) des Verteilerkastens (7) mit sei­ nen Überströmöffnungen (8, 9) einen Teilbereich der Kesselverschlußtür (6) bildet und die Seitenwände (16) integrale Bestandteile der Kesselverschlußtür (6) sind.

4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Anfangsteil (10′, 11′) der Primär- und Sekundärluftführungskanäle (10, 11) im auf der Feuerraum- und Aschfallsammelraumseite der Ver­ schlußtür (6) angeordneten Wärmeisolationsblock (17) angeordnet sind.