DE4406030C2 - Brennwertkessel - Google Patents

Description

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

In Brennwertkesseln wird die Heizgastemperatur mit Absicht bis deutlich unter den Tau­ punkt abgesenkt um die in den Heizgasen noch enthaltene Umwandlungswärme für Heizzwecke zu nutzen. Zu diesem Zweck ist eine sehr effektive Wärmetauscherfläche in dem dem Brennraum nachgeschalteten Heizgaszug erforderlich. Dieser Heizgaszug schließt sich an das Ende des Brennraumes an und ist in der Regel von dort aus abwärts geführt, bzw. er wird unterhalb des Brennraumes horizontal durchströmt. Dabei ist auf eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit der Wärmetauscherflächen zu achten. Außer­ dem muß ein Ablauf für entstehendes Kondenswasser vorhanden sein.

Einen Brennwertkessel dieser Art zeigt die DE 93 01 539 U1.

Die DE 39 12 616 A1 offenbart einen Brennwertkessel mit einem vertikal abwärts geführ­ ten Heizgaszug, der von Wasserrohren durchsetzt ist. Dabei besitzen die Wasserrohre eine der Wärmekapazität der Heizgase angepaßte Veränderung der Wärmetauscherflä­ che.

Der Heizgaszug muß nicht nur so bemessen sein, daß auch die angestrebte Abkühlung der Heizgase erzielt wird. Es muß auch eine möglichst gleichmäßige Wärmeübertragung an das Kesselwasser erfolgen, um wasserseitig eine gleichmäßige Kernstromtemperatur zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brennwertkessel mit einem hochwirksa­ men Heizgaszug zu schaffen, bei dem eine möglichst gleichmäßige Wärmeübertragung über den gesamten Heizgasweg erfolgt und bei dem wasserseitig eine gleichmäßige Temperaturverteilung erzielt wird.

Der erfindungsgemäße Brennwertkessel besitzt die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale.

Der horizontal durchströmte Heizgaszug ist von vertikalen Wasserrohren durchsetzt. Das garantiert einen starken Wärmeabbau im Bereich des Heizgaszuges. Diese Wasserrohre besitzen darüber hinaus eine der abnehmenden Wärmekapazität der Heizgase angepaßte Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche. Mit abnehmender Temperatur der Heizgase steigt somit die Wärmeübertragung im Umfang der vergrößerten Übertragungsfläche an. Diese Vergleichmäßigung der Wärmeübertragung über den gesamten Heizgasweg führt zu der angestrebten Vergleichmäßigung der Temperatur auf der Wasserseite.

Nach einem besonderen Kennzeichen der Erfindung ist der Heizgaszug durch eine wasserführende Trennwand in einen mittleren Zug und in zwei sich daran anschließende seitliche Züge aufgegliedert. Zunächst wird der mittlere Zug über die volle Länge des Kessels durchströmt. An seinem Ende wird der Heizgasstrom geteilt und in entgegengesetzter Richtung durch die beiden seitlichen Züge geführt, an deren Enden er dann wieder zusammengeführt und zum Abgasanschluß geleitet wird. Der sehr lange Heizgasweg erlaubt einen starken Wärmeabbau. Dabei ist die Vergrößerung der Wärmetauscherfläche mit abnehmender Wärmekapazität der Heizgase auf einfachste Weise dadurch zu erreichen, daß in Strömungsrichtung der Heizgase zunächst Glattrohre und anschließend Rippenrohre angeordnet sind.

Rippenrohre haben gegenüber Glattrohren eine größere Wärmetauscherfläche. Ergänzend dazu kann auch noch eine Vergrößerung dadurch erfolgen, daß in Strömungsrichtung der Heizgase sowohl bei den Glattrohren als auch bei den Rippenrohren der Querschnitt abnimmt und die Anzahl zunimmt. Kleinere Rohre, jedoch in einer größeren Anzahl besitzen in der Summe eine größere Wärmetauscherfläche als größere Rohre in geringerer Anzahl. Vorzugsweise empfiehlt es sich, jeweils zwei Gruppen an Glattrohren und Rippenrohren mit geringerem Querschnitt aber größerer Anzahl zu verwenden.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.

Es zeigt:

Fig. 1 die Vorderansicht eines Kessels,

Fig. 2 oben den Schnitt A-A aus Fig. 1 und unten die Seitenansicht sowie

Fig. 3 den vergrößerten Schnitt B-B aus Fig. 2.

Der Kessel besitzt einen oberen Wasserraum 1 mit einem liegend angeordneten Brennraum 2 und unterhalb desselben einen Nachschaltbereich 3 mit einem horizontal durchströmten Heizgaszug aus einem mittleren Zug 4 und zwei sich daran anschließenden, seitlichen Zügen 4′. Der Heizgasübertritt erfolgt durch einen am Ende des Brennraumes 2 angeordneten Stutzen 5. Zunächst wird dann der mittlere Zug 4 auf seiner vollen Länge durchströmt und nach einer Aufteilung der Strömung die beiden seitlichen Züge 4′. Aus diesen gelangen die Heizgase zum Abgasanschluß 6. Der mittlere Zug 4 und die beiden seitlichen Züge 4′ sind durch eine wasserführende Trennwand 7 voneinander getrennt. Diese verhindert auch eine Direktströmung aus dem mittleren Zug 4 zum Abgasanschluß 6. Entstehendes Kondenswasser wird durch einen Ablauf 10 an der tiefsten Stelle abgeleitet.

Der mittlere Zug 4 ist in Strömungsrichtung der Heizgase zunächst von Glattrohren 8 durchsetzt, und zwar an erster Stelle von einer geringeren Anzahl an Glattrohren größeren Querschnittes und an zweiter Stelle von einer größeren Anzahl an Glattrohren geringeren Querschnittes. Am Ende des mittleren Zuges 4 und in den seitlichen Zügen 4′ sitzen Rippenrohre 9. Auch diese verändern ihren Querschnitt und ihre Anzahl gleich den Glattrohren 8. Diese exakte Anordnung und Gestaltung der Glattrohre 8 und Rippenrohre 9. Auch diese verändern ihren Querschnitt und ihre Anzahl gleich den Glattrohren 8. Diese exakte Anordnung und Gestaltung der Glattrohre 8 und Rippenrohre 9 sorgt für die angestrebte gleichmäßige Temperaturübertragung und Temperaturverteilung auf der Wasserseite.

Claims (3)

1. Brennwertkessel mit einem liegenden Brennraum und einem darunter angeordneten vom Ende des Brennraumes aus horizontal durchströmten Heizgaszug, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizgaszug durch eine vertikale Trennwand (7) in einen mittleren Zug (4) und in zwei sich an dessen Ende anschließende, seitliche Züge (4′) aufgegliedert ist und daß die Züge (4, 4′) von vertikalen Wasserrohren mit einer der abnehmenden Wärmekapazität des Heizgases angepaßten Vergrößerung der Wärmetauscherfläche durchsetzt ist.

2. Brennwertkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren Zug (4) in Strömungsrichtung der Heizgase zunächst eine Gruppe von Glattrohren größeren Querschnittes, dann eine Gruppe von Glattrohren geringeren Querschnittes aber größerer Anzahl und anschließend eine Gruppe von Rippenrohren angeordnet ist.

3. Brennwertkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Gruppe von Rippenrohren im mittleren Zug (4) Gruppen von Rippenrohren geringeren Querschnittes aber größerer Anzahl in den seitlichen Zügen (4′) anschließen.