DE4400686C1 - Verbrennungsgasführung - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Betreiben der Verbrennung von Brennstoffen in Feuerungsanlagen und mit einer Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 10.

Für den Übergang der Wärmeenergie eines Brennstoffes an ein Wärmeträgermedium, und somit für den Wirkungsgrad einer Feuerungsanlage insgesamt, ist die Auslegung des Kessels bzw. des Wärmeerzeugers von großer Bedeutung. Die Konstruktion des Kessels wird im wesentlichen beeinflußt durch die Geometrie des Feuerraumes und durch die Führung der bei der Verbrennung entstehenden Verbrennungsgase. Kesselkonstruktionen werden derart ausgelegt, daß möglichst viel Wärme, die bei der chemischen Umsetzung des Brennstoffes entsteht, verlustfrei vollständig auf den Wärmeträger übertragen wird. Als Wärmeträger kommen neben Wasser auch Nieder- bzw. Hochdruckdampf sowie organische Flüssigkeiten in Betracht.

Je nach Art des Wärmeüberganges lassen sich die bekannten Kesselkonstruktionen in zwei Konstruktionselemente unterteilen: den Feuerraum, in dem der Verbrennungsprozeß abläuft und die Wärmeenergie im wesentlichen durch Strahlung bzw. Wärmestrahlung übertragen wird; und nachgeschaltete gekühlte Wärmetauschflächen, über die die Verbrennungsgase ihre Enthalpie durch Konvektion an das Wärmeträgermedium abgeben.

Nach dem Stand der Technik werden - insbesondere in einem mittleren Leistungsbereich - vorzugsweise sogenannte Drei­ zugkessel eingesetzt. Diese sind meist mit einem zylindri­ schen Feuerraum ausgerüstet, wobei die "heißen" Verbren­ nungsgase am Ende des Feuerraumes über eine Umlenkkammer in die Nachschaltwärmetauschflächen, bestehend aus Stahlroh­ ren, geführt werden.

Eine weitere bekannte Kesselkonstruktion ist der Kessel mit Umkehrflamme im Feuerraum. Dabei brennt die Flamme in einem zylindrischen an der Rückseite geschlossenen Feuerraum und die Verbrennungsgase werden im zylindrischen Feuerraum wieder umgeleitet und an den Kesseleingang zurückgeführt. Über eine entsprechende Umlenkkammer am Kesseleingang wer­ den sodann die Verbrennungsgase an der Vorderseite des Kessels nach dem Dreizugprinzip den konvektiven Nachschalt­ wärmetauschflächen zugeführt.

Bei den bekannten Kesselkonstruktionen ist insbesondere darauf zu achten, daß die Geometrie des Feuerraumes und die Abführung der Verbrennungsgase exakt auf die Flammengeome­ trie und somit auf die Leistung des Brenners abgestimmt sind. Neben der Vermeidung von Konvektions- und Strahlungs­ verlusten gilt dies insbesondere für die Vermeidung der Auskühlung der Verbrennungsgase innerhalb des Kessels, - beispielsweise bei Überdimensionierung des Feuerraumes. Falls die Verbrennungsgase auf dem Weg aus dem Feuerraum auf eine Temperatur unterhalb des Wasser- oder Säuretau­ punktes abkühlen, erfolgt eine Kondensation der Abgase, die auf Dauer eine Korrosionsbildung im Kessel und in den Ab­ gasrohren verursacht. Die Kesselkorrosion ist hauptsächlich auf die korrodierende Wirkung der Schwefelsäure zurück zu­ führen. Aber auch ein Kondensatausfall, zum Beispiel Ascheteile des Brennöles, Rußen etc., führt mit der Zeit zu einem Angriff auf die Kesselwerkstoffe und schließlich zu deren Zerstörung.

Beispiele für bekannte Kesselkonstruktionen zeigen die folgenden Druckschriften:

GB 2 224 346 A beschreibt eine Feuerungsanlage der eingangs genannten Art. Danach wird ein Kessel der Feuerungsanlage durch einen Brenner befeuert, dessen Flammenrohr in einen Feuerraum des Kessels ragt. In dem letztgenannten Feuerraum brennt die Flamme des Brenners aus und die bei der Verbrennung entstehenden Verbrennungsgase werden nach Austritt aus dem Feuerraum an nachgeschalteten wassergekühlten Wärmetauscherflächen vorbeigeführt - bis sie schließlich durch den Auslaß bzw. Auspuff aus der Feuerungsanlage austreten. An den wassergekühlten Wärmetauscherflächen geben die Verbrennungsgase ihre Enthalpie durch Konvektion an das Wärmeträgermedium, meist Wasser ab. Somit findet eine reine konvektive Energieübertragung an den Wärmetauscher statt; es sind jedoch keinerlei Wärmetauschräume zur Vermeidung von Korrosionsbildung vorgesehen.

Auch die US 3 934 555 beschreibt einen Heizungskessel, in dem die Abgase letztlich zwischen einem inneren Wassermantel und mehreren dazu konzentrisch angeordneten Wasserkammern aus einem Feuerraum abgeführt werden. Es handelt sich auch hier um eine rein konvektive Abgasführung.

Die EP 0 347 619 A2 beschreibt einen Heizungskessel, bei welchem die aus einem Umkehr-Feuerraum austretenden heißen Verbrennungsgase zwischen einem Wassermantel und der Feuerraumwandung abgeführt werden. Die genannte Druckschrift befaßt sich mit einer speziellen Abgasführung zur Reduzierung der NO_x-Abgasemission.

Um die Korrosionsbildung, insbesondere die Kesselkorrosion weitgehend zu vermeiden, sind bei den bekannten Kesselkonstruktionen für unterschiedliche Leistungsbereiche der Brenner auch verschiedene Kesselgrößen notwendig, um durch Anpassung der Feuerraumgeometrie an die Brennerleistung ein Absinken der Abgastemperaturen im Kessel zu vermeiden.

Gegenüber dem vorgenannten Stand der Technik zielt die Erfindung darauf ab, eine Feuerungsanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben derselben zur Verfügung zu stellen, die für einen großen Brenner-Leistungsbereich ausgelegt ist.

Dieses Ziel wird erreicht durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 10.

Danach werden die Verbrennungsgase, die bei der Verbrennung des Brennstoffes im Kessel entstehen, an einen oder mehreren gekühlten Wärmetauscherflächen vorbeigeführt und anschließend wenigstens teilweise zwischen einer "heißen" wärmestrahlenden Fläche und einer vom Wärmeträgermedium gekühlten konvektiven Wärmetauscherfläche aus dem Kessel abgeführt. Das heißt, die Verbrennungsgase durchströmen einen Zwischenraum - im weiteren als Wärmetauschraum bezeichnet - zwischen der konvektiven Wärmetauscherfläche eines unendlich großen Wärmetauschers bzw. Wärmebades an welchen die Verbrennungsgase ihre Enthalpie durch Konvektion abgeben und einer "heißen" Strahlungsfläche, die Wärmeenergie im wesentlichen durch Strahlung an die Verbrennungsgase überträgt. Im Ergebnis geben damit die durch den Wärmetauschraum strömenden Verbrennungsgase einerseits Wärmeenergie an die konvektive Wärmetauscherfläche ab und nehmen andererseits gleichzeitig Wärme von der Strahlungsfläche auf.

Bei großer Brennerleistung ist die Wärmeabgabe der Verbren­ nungsgase an die Wärmetauscherfläche - und somit an den Wärmeträger - größer als die Wärmeaufnahme von der Strah­ lungsfläche, so daß schließlich eine Abkühlung der Verbren­ nungsgase erfolgt. Bei kleiner Brennerleistung stehen Wär­ meabgabe und Wärmeaufnahme der Verbrennungsgase im wesent­ lichen im Gleichgewicht, so daß die Verbrennungsgastempera­ tur in diesem Leistungsbereich konstant gehalten wird. Der Wert der unteren Grenztemperatur der Verbrennungsgase hängt dabei von der Temperatur und Geometrie der Wärmekontaktflä­ chen ab. Je nach konstruktiver Auslegung, insbesondere der Wärmestrahlungsflächen, kann die Grenztemperatur auf einen bestimmten Wert - jedenfalls oberhalb der kritischen Tau­ punkttemperaturen - eingestellt werden, so daß die Gefahr von Korrosionen und anderen Kondensatausfällen ausgeschlos­ sen ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Abgasführung im Kessel sind derartige Feuerungsanlagen für einen großen Leistungsbereich des Brenners - vorzugsweise von ca. 30% bis 100% - geeignet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Verbrennungsgase in einem Wärmetauschraum zwi­ schen der ungekühlten wärmestrahlenden Wandung des Feuer­ raumes und einem die Feuerraumwandung umgebenden äußeren Wärmeträgermantel, insbesondere Wassermantel geführt (An­ spruch 2 und 11). Erstrecken sich die wärmestrahlenden Flä­ chen der im Betrieb glühenden Feuerraumwandung und die konvektiven Wärmetauscherflächen des äußeren Wärmeträger­ mantels über den gesamten Umfang und die axiale Höhe des Feuerraumes, so ist ein besonders effektiver Wärmeübergang von der Feuerraumwandung an die Verbrennungsgase und weiter an den Wärmeträger gewährleistet.

Bevorzugt werden die in einem Kessel mit Umkehrflamme im Feuerraum umgelenkten Verbrennungsgase durch einen Wärme­ tauschraum zwischen einem in den Feuerraum ragenden Flam­ menrohr des Brenners und einem inneren, das Flammenrohr umgebenden Wärmeträgermantel abgeführt (Anspruch 3 und 12). Dabei brennt die Flamme in einem an seinem stromabwärtigen Ende geschlossenen Feuerraum, und die Verbrennungsgase werden durch eine entsprechende Formgebung des Feuerraum­ bodens im Feuerraum wieder umgeleitet und über den o.g. Wärmetauschraum zwischen Flammenrohr und innerem Wärmeträ­ germantel abgeführt. Durch die Umkehrführung der Verbren­ nungsgase über die Flamme wird zunächst ein vollständiger einwandfreier Ausbrand des Brennstoffes gewährleistet. Sodann gelangen die Verbrennungsgase in den o.g. Wärmetau­ schraum, der insbesondere bei geringen Brennerleistungen ein Abkühlen der Verbrennungsgase unter kritische Taupunkt­ temperaturen verhindert.

Bevorzugt werden die Verbrennungsgase auch in einem Bereich zwischen dem äußeren und dem inneren Wärmeträgermantel, insbesondere Wassermantel geführt (Anspruch 4 und 13). Erstrecken sich beide Wärmeträgermäntel über die gesamte axiale Länge des Feuerraumes, so erreicht man eine effekti­ ve Kühlung der Verbrennungsgase, die einen Großteil ihrer Wärmeenergie durch Konvektion an den Wärmeträger abgeben. Erstreckt sich ferner der innere Wärmeträgermantel an der Innenseite der Feuerraumwandung als Flammen-Kühlzylinder rund um die Flamme, so wird zusätzlich ein Teil der Wärme­ energie der Verbrennungsgase direkt aus der heißen Flammen­ zone an den Wärmeträger übertragen und gleichzeitig durch die Kühlung des Feuerraumes eine Reduzierung der NO_x-Bildung erreicht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin, daß die im Feuerraum umgelenkten Verbren­ nungsgase zunächst durch den Wärmetauschraum zwischen Flam­ menrohr und innerem Wärmeträgermantel strömen, dann wieder­ um umgelenkt und durch den rein konvektiven Wärmetauscher­ raum zwischen äußerem und inneren Wärmeträgermantel geführt werden und schließlich den Wärmetauschraum zwischen Feuer­ raumwandung und äußerem Wärmeträgermantel durchströmen (Anspruch 5 und 14). Eine derartige Abgasführung wirkt sich sowohl auf die Stabilisierung der unteren Abgasgrenztempe­ ratur bei niedriger Brennerleistung, als auch auf einen möglichst effektiven Wärmeübergang an den Wärmeträger bei hohen Brennerleistungen aus. Die umgelenkten Verbrennungs­ gase durchströmen zunächst einen durch Strahlung und Kon­ vektion bestimmten Wärmetauschraum, sodann einen reinen konvektiven Wärmetauschraum und schließlich wiederum einen Strahlungs- und Konvektions-Wärmetauschraum.

Um die effektive Wärmekontaktfläche zu vergrößern, sind äußere und innere Wärmeträgermäntel mit Wärmetauschrippen ausgestattet (Anspruch 15). Aus demselben Grund ist auch die Außenseite der Feuerraumwandung mit entsprechendem Wärmetauschrippen versehen (Anspruch 16). Hierdurch wird erreicht, daß die Verbrennungsgase einen möglichst hohen Teil der bei der Verbrennung entstehenden Menge im Feuer­ raum an die Wärmetauschflächen übertragen und gleichermaßen möglichst viel Wärme von den wärmestrahlenden Flächen, insbesondere der Feuerraum- und Flammenrohrwandung, auf­ nehmen können.

Um einen guten Wärmeaustausch auch bei niedrigen Abgastem­ peraturen zu gewährleisten, sind in den o.g. Wärmetau­ schräumen Turbulenzen fördernde Vorrichtungen, insbesondere Sicken, Ringe, Scheiben und verdrallte Blechstreifen, an­ geordnet (Anspruch 17). Auch dies führt zu einer Vergröße­ rung der Wärmekontaktfläche und somit zu einem verbesserten Wärmeübergang.

Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Teil der umgelenkten Verbrennungsgase über Aussparungen im Flammenrohr des Brenners in den Flammenwurzelbereich rückgeführt, - insbesondere nach dem Durchgang der Verbren­ nungsgase durch den Wärmetauschraum zwischen Flammenrohr und innerem Wärmeträgermantel (Ansprüche 6 und 18). Durch die interne Abgasrückführung - insbesondere bei vorausge­ hender Abkühlung der Verbrennungsgase - wird eine wirkungs­ volle Reduzierung der Flammentemperaturen ermöglicht, was weiterhin zu einer Reduzierung der NO_x-Bildung führt.

Besonders vorteilhaft erweist sich die erfindungsgemäße Feuerungsanlage und das Verfahren zum Betreiben der Feue­ rungsanlage in Verbindung mit einem modulierenden bzw. regelbaren Brenner (Anspruch 8, 19). Ein derartiger Brenner enthält ein stufenlos steuerbares Regelventil und ein ent­ sprechend steuerbares Gebläse für die Regelung der zuge­ führten Verbrennungsluftmenge. Hierdurch kann die Brenner­ leistung über einen größeren Regelbereich stufenlos ver­ ändert werden. In Verbindung mit der verbindungsgemäßen Abgasführung im Kessel ist sowohl bei hoher Brennerleistung als auch bei geringer Brennerleistung jederzeit gewährlei­ stet, daß die Abgastemperatur die kritischen Taupunktwerte nicht unterschreitet. Die erfindungsgemäße Kesselkonstruk­ tion ist daher für alle Leistungsbereiche eines regelbaren Brenners geeignet.

Vorzugsweise wird die Brennerleistung automatisch in Ab­ hängigkeit der abgenommenen Wärmeleistung des Wärmeträgers verändert, so daß sich zwischen den einzelnen Lastpunkten - also minimaler und maximaler Feuerungswärmeleistung - der Brenner automatisch in jedem Lastpunkt einstellen kann, so daß die Brennstoff- und Verbrennungsluftzuführung der abge­ nommenen Wärmeleistung des Wärmeträgers entspricht. Auf der Grundlage der erfindungsgemäßen Abgasführung wird mit Hilfe eines derartigen modulierenden Brenners die Brennerleistung derart geregelt, daß die Temperatur des Wärmeträgermediums im Kessel, insbesondere des Kesselwassers in der Kesselwan­ dung unabhängig von der Belastung der Feuerungsanlage kon­ stant bleibt (Anspruch 9).

Hierdurch wird auch besonders vorteilhaft die Temperatur der Wärmetauschmäntel bzw. der konvektiven Wärmetauschflä­ chen im Kessel, an denen die Verbrennungsgase vorbeiströ­ men, auf einem konstanten Wert gehalten. Dies hat zur Fol­ ge, daß auch die Temperatur der aus dem Kessel austretenden Verbrennungsgase auf einem definierten Wert gehalten wird, um der Kondensation der Abgase entgegen zu wirken.

Besonders kostengünstig wird der erfindungsgemäße Kessel aus einfachem Stahl und/oder Grauguß gefertigt (Anspruch 20). Aufgrund der erfindungsgemäßen Führung der Verbren­ nungsgase kann vorteilhaft auf teuere korrosionsbeständige Kesselmaterialien verzichtet werden.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. Darin wird auf die beigefügte schema­ tische Zeichnung Bezug genommen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kesselkonstruktion im Längsschnitt;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A′ in Fig. 1; und

Fig. 3 ein Beispiel für die erfindungsgemäße Feuerungs­ anlage mit Kessel-, Speicher- und Versorgungs­ kreislauf.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Heizkessel 1, der von einem Brenner 2, vorzugsweise einem modulierenden Brenner, befeuert wird. Der Brenner 2 mündet mit seinem Flammenrohr 3 in einen Feuerraum 5 des Heizkessels 1. Die Verbrennungsluft wird dem Brenner 2 in Richtung des Pfeiles I zugeführt.

Im Flammenrohr 3 sind stromab einer - in Fig. 1 nicht dar­ gestellten Stauscheibe des Brenners 2 - waagrechte Schlitze 4 über den Umfang des Flammenrohres 3 gleichmäßig verteilt zur internen Rückführung der Verbrennungsgase in den Wur­ zelbereich der Flamme ausgebildet.

Der Heizkessel 1 enthält einen äußeren von einem Kessel­ kreislauf gespeisten Wassermantel 6, der sich im wesentli­ chen über die gesamte axiale Kessellänge erstreckt und die Feuerraumwandung 8 in einem Abstand vollständig umgibt. Der äußere Wassermantel 6 erfüllt die Funktion eines Wärme­ tauschers bzw. Wärmebades und ist an der Innenseite mit Wärmetauscherrippen 10 bestückt, die radial nach innen gerichtet nahezu über die gesamte axiale Länge Wasserman­ tels 6 verlaufen. Ferner ist ein innerer Wassermantel 12 zwischen dem äußeren Wassermantel 6 und dem Flammenrohr 3 derart angeordnet, daß er das Flammenrohr 3 in einem Ab­ stand vollständig umgibt. Auch der innere Wassermantel 12 ist mit zur Kesselachse gerichteten konvektiven Wärmetau­ scherrippen 14 ausgestattet.

Der Feuerraum 5 ist an seinem hinteren Ende verschlossen, so daß die Verbrennungsgase im Feuerraum 5 umgelenkt und in Richtung stromaufwärts abgeführt werden. Einen weiteren Um­ lenkbereich bildet die Kesselinnenwandung am vorderen Ende des Kessels 1, so daß die aus dem Feuerraum 5 anströmenden Verbrennungsgase erneut umgelenkt und in Richtung strom­ abwärts zwischen dem äußeren Wassermantel 6 und dem inneren Wassermantel 12 sowie der Feuerraumwandung 8 strömen bis sie schließlich den Kessel 1 durch den Verbren­ nungsgasauslaß 13 verlassen.

Im Ergebnis wird hierdurch eine Verbrennungsgasführung realisiert, wobei die Verbrennungsgase nacheinander drei ringförmige Wärmetauschräume durchströmen: Einen ersten Wärmetauschraum 15 zwischen dem Flammenrohr 3 und dem inne­ ren Wassermantel 12, in dem die Verbrennungsgase Wärmeener­ gie vom "glühenden" Flammenrohr aufnehmen und gleichzeitig Wärme durch Konvektion über die Wärmetauscherrippen 14 an den inneren Wassermantel 12 abgeben; einen zweiten rein konvektiven Wärmetauschraum 16 zwischen dem inneren 12 und dem äußeren Wassermantel 6; und schließlich einen dritten Wärmetauschraum 17 zwischen dem äußeren Wassermantel 16 und der ungekühlten wärmestrahlenden Feuerraumwandung 8, in dem ebenfalls ein Wärmeaustausch durch Strahlung und Konvektion mit den Verbrennungsgasen stattfindet.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des äußeren 6 und inneren Wassermantels 12 rund um die wärmestrahlenden Flä­ chen der Feuerraumwandung 8 bzw. des Flammenrohres 3 ist bei großer Brennerleistung die Wärmeabgabe des Verbren­ nungsgasstromes an die Wassermäntel größer als die Wärme­ aufnahme von den wärmestrahlenden Flächen, so daß eine Abkühlung der Verbrennungsgase erfolgt. Bei kleiner Bren­ nerleistung stehen dagegen Wärmeabgabe und Wärmeaufnahme der Verbrennungsgase im Gleichgewicht, so daß die Verbren­ nungsgastemperatur in diesem Leistungsbereich im wesentli­ chen konstant bleibt. Sie wird insbesondere durch die Wär­ meaufnahme vom Flammenrohr 3 bzw. von der Feuerraumwandung 8 über den kritischen Taupunkttemperaturen gehalten. Auf­ grund der ausgeprägten Wärmekontaktflächen in den Wärme­ tauschräumen 15 und 17 liegt die Grenztemperatur der Ver­ brennungsgase auch bei geringster Brennerleistung deutlich über einem kritischen Wert von ca. T = 110°C. Somit besteht keine Gefahr der Korrosion.

Bei einer modulierenden Feuerung, wie sie bei der erfin­ dungsgemäßen Feuerungsanlage vorzugsweise eingesetzt wird, werden je nach Lastzustand des Brenners die Verbrennungs­ gase in den Wärmetauschräumen 15 und 17 gekühlt oder - idealerweise - bei kleiner Brennerleistung auf einem kon­ stanten Wert gehalten.

Ferner erspart die modulierende Feuerung in Abhängigkeit der Belastung der Feuerungsanlage häufige Brennerstarts, wodurch hohe Startemissionen und die Korrosionsbildung beim Start des Brenners vermieden werden.

Die Schnittdarstellung in Fig. 2 entlang der Linie A-A′ der Kesselkonstruktion in Fig, 1 veranschaulicht, daß der äuße­ re 6 und der innere Wassermantel 12 miteinander leitend in Verbindung stehen und gemeinsam vom Kesselkreislauf ver­ sorgt werden. Ferner zeigt Fig. 2 die radial nach innen gerichtete Wärmetauscherrippen 10 bzw. 14 der Wassermäntel 6 bzw. 12.

Schließlich zeigt Fig. 3 eine erfindungsgemäße Feuerungs­ anlage mit einem Kessel 1, in dessen Feuerraum ein modulie­ render Brenner 2 ragt. Der Kessel 1 ist über einen Spei­ cherkreislauf 18 mit einem Warmwasserspeicher 20 verbunden, der vom Kessel 1 mit Warmwasser gespeist wird. Parallel zum Speicherkreislauf 18 ist ein Kesselkreislauf 22 angeordnet, der seinerseits über einen Wärmetauscher 24 an einen Ver­ braucherkreislauf 26 gekoppelt ist.

Über einen in Fig. 3 gestrichelt dargestellten Regelkreis mit einem Thermostaten T wird die Brennerleistung des modu­ lierenden Brenners 2 in Abhängigkeit der abgenommenen Wärmeleistung am Versorgungskreis 26 derart gesteuert, daß die Temperatur des (Kessel)wassers im Kesselkreislauf auf einem konstanten Wert, z. B. auf T_K = 60°C, bleibt. In Ver­ bindung mit der erfindungsgemäßen Abgasführung im Kessel 1 wird hierdurch einerseits auch die Temperatur der aus dem Kessel 1 austretenden Verbrennungsgase unabhängig von der Belastung am Versorgungskreis 26 auf einen bestimmten Wert festgelegt.

Wird ferner die Vorlauftemperatur im Verbraucherkreislauf auf einem konstanten Wert, z. B. auf T_V = 30 °C gehalten, so kann - je nach Belastung durch die Verbraucher 28 - Warm­ wasser mit T_K = 60° aus dem Kesselkreislauf über eine Mischvorrichtung 30 in definierten Mengen in den Verbrau­ cherkreis 26 nachgemischt werden.

Claims (20)

1. Verfahren zum Betreiben der Verbrennung in Feuerungs­ anlagen mit einem von einem Brenner (2) befeuerten Kessel (1), wobei

• a) die aus einem Feuerraum (5) des Kessels (1) aus­ tretenden Verbrennungsgase an einen oder mehreren gekühlten, insbesondere wassergekühlten, Wärme­ tauscherflächen (6; 12) vorbeigeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
• b) die Verbrennungsgase im Anschluß daran zwischen einer Wärmetauscherfläche (6) und einer Wandung (8) des Feuerraumes (5) abgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase in einem Wärmetauschraum (17) zwischen einem äußeren Wärmeträgermantel (6), insbe­ sondere Wassermantel, und einer Wandung (8) eines Feuerraumes (5) des Kessels (1) geführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die im Feuerraum (5) umgelenkten Verbren­ nungsgase durch einen Wärmetauschraum (15) zwischen einem in den Feuerraum (5) ragenden Flammenrohr (3) und einem inneren Wärmeträgermantel (12) geführt wer­ den.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verbrennungsgase in einem Wärmetauschraum (16) zwischen dem äußeren (6) und inneren Wärmeträger­ mantel (12) geführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die im Feuerraum (5) umgelenkten Ver­ brennungsgase zunächst durch den Wärmetauschraum (15) stromaufwärts strömen, dann umgelenkt und nacheinander durch die Wärmetauschräume (12) und (16) stromabwärts geführt werden.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Teil der Verbrennungs­ gase über Öffnungen (4) des Flammenrohres (3) in die Flammenwurzel der Brennerflamme rückgeführt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase vor der Rückführung in den Flam­ menwurzelbereich durch den Wärmetauschraum (15) ge­ führt werden.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch die Verwendung eines regelbaren bzw. modulierenden Brenners (2).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Wärmeträgers im Kesselkreislauf (22) konstant gehalten wird.

10. Feuerungsanlage, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem von einem Brenner (2) befeuerten Kessel (1), der einen oder mehrere Wärmeträgermäntel (6; 12), insbe­ sondere Wassermäntel, umfaßt, an dem/denen die aus einem Feuerraum (5) des Kessels (1) austretenden Ver­ brennungsgase abgekühlt werden, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Wärmeträgermantel (6) eine Wandung (8) des Feuerraumes (5) derart umgibt, daß die abgekühlten Verbrennungsgase im Anschluß daran zwischen dem Wärme­ trägermäntel (6) und der Wandung (8) des Feuerraumes (5) abführbar sind.

11. Feuerungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß ein äußerer Wärmeträgermantel (6) die Wandung (8) des Feuerraumes (5) in einem Abstand umgibt (Wär­ metauschraum (17)).

12. Feuerungsanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerraum (5) zur Umlenkung der Verbrennungsgase am Ausgang einen Abschluß auf­ weist und ein innerer Wärmeträgermantel (12) das Flam­ menrohr (3) in einem Abstand umgibt (Wärmetauschraum (15)).

13. Feuerungsanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der äußere Wärmeträgermantel (6) den inneren Wärmeträgermantel (12) in einem Abstand umgibt (Wärmetauschraum 16).

14. Feuerungsanlage nach Anspruch 11, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, ein Umlenkbereich an der Kesselinnen­ wandung vorgesehen ist, so daß die Verbrennungsgase nach dem Durchgang durch den Wärmetauschbereich (15) an der Kesselinnenwandung umgelenkt und nacheinander durch den konvektiven Wärmetauschraum (16) und dem Wärmetauschbereich (17) strömen.

15. Feurungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der innere (6) und/oder äußere Wärmetauschmantel (12) mit Wärmetauschrippen (10; 14) bestückt sind/ist.

16. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der Feu­ erraumwandung (8) Wärmetauschrippen vorgesehen sind.

17. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß turbulenzerhöhende Vor­ richtungen, insbesondere Sicken, Ringe, Scheiben und verdrallte Blechstreifen im Wärmetauschraum (15; 16; 17) angeordnet sind.

18. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 17, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Öffnungen (4) im Flammenrohr (3) zur internen Abgasrückführung in den Flammenwurzelbereich, insbesondere nach dem Durch­ gang der Verbrennungsgase durch den Wärmetauschraum (15).

19. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 18, gekennzeichnet durch einen modulierenden bzw. regel­ baren Brenner (2).

20. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel (1) aus Stahl und/oder Grauguß gefertigt ist.